JP5749714B2 - Hybrid material and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明はハイブリッド材料及びその製造方法に係り、特に、ポリベンゾアゾール相及び無機酸化物相にて構成される有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料、並びに、かかるハイブリッド材料を有利に製造することができる方法に関するものである。   The present invention relates to a hybrid material and a method for producing the same, and more particularly, a hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid composed of a polybenzoazole phase and an inorganic oxide phase, and advantageously producing such a hybrid material. It relates to a method that can be performed.

下記化学式(1)〜(3)で表わされる原子団を有するポリベンゾアゾールは、耐熱性、電気絶縁性、機械的特性等において優れていることから、従来より、例えば、電子デバイスにおける絶縁膜としての利用等が研究されている。

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Since polybenzoazole having an atomic group represented by the following chemical formulas (1) to (3) is excellent in heat resistance, electrical insulation, mechanical properties, etc., conventionally, for example, as an insulating film in electronic devices. The use of is studied.
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そのようなポリベンゾアゾールの中でも、特に耐熱性等に優れているポリベンゾオキサゾールは、従来より、ジアミン化合物とジカルボン酸ハライドとの反応により得られるポリアミド樹脂を脱水環化させることにより、製造されている。しかしながら、かかる製造方法においては、最終的に得られるポリベンゾオキサゾールの重合度は、前駆体であるポリアミド樹脂の重合度に支配され、ジアミン化合物とジカルボン酸ハライドとの反応性ではジアミンの反応性が悪いため、前駆体たるポリアミド樹脂の重合度、引いてはポリベンゾオキサゾールの重合度も低くなり、高分子量のポリベンゾオキサゾールを得ることが難しい。そのため、製膜性に乏しいという問題がある。このような問題を解決すべく、モノマーとしてシリル化された芳香族ジアミンを用いることにより、反応性を制御し(向上せしめ)、高分子量のポリベンゾオキサゾールを製造する方法が提案されている(特許文献1を参照)。   Among such polybenzoazoles, polybenzoxazole, which is particularly excellent in heat resistance and the like, has been conventionally produced by dehydrating and cyclizing a polyamide resin obtained by a reaction between a diamine compound and a dicarboxylic acid halide. Yes. However, in such a production method, the polymerization degree of the polybenzoxazole finally obtained is governed by the polymerization degree of the polyamide resin as a precursor, and the reactivity of the diamine compound and the dicarboxylic acid halide is such that the reactivity of the diamine is low. Therefore, it is difficult to obtain a high molecular weight polybenzoxazole because the degree of polymerization of the polyamide resin as a precursor, and thus the degree of polymerization of polybenzoxazole, is low. Therefore, there exists a problem that film forming property is scarce. In order to solve such problems, there has been proposed a method for producing a high molecular weight polybenzoxazole by controlling (improving) the reactivity by using a silylated aromatic diamine as a monomer (patent) Reference 1).

一方、優れた耐熱性を発現させるためには、モノマーとして、ベンゼン環等を有する剛直な分子構造からなるものを用いることが有用であることは一般的に知られているが、かかる剛直な分子構造を有するモノマーを用いると、得られるポリマーが、分子間凝集力に乏しく、また、強固なものではあるが脆くなる。そのため、製膜性に乏しいという問題がある(特許文献2を参照)。   On the other hand, in order to develop excellent heat resistance, it is generally known that it is useful to use a monomer having a rigid molecular structure having a benzene ring or the like as a monomer. When a monomer having a structure is used, the resulting polymer is poor in intermolecular cohesion and becomes brittle although it is strong. Therefore, there exists a problem that film forming property is scarce (refer patent document 2).

また、ポリベンゾアゾールに無機酸化物相を導入することにより、ポリベンゾアゾールが本来的に有する特性をより向上せしめることが提案されている。例えば、ポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾイミダゾール)の側鎖部位、若しくは反応性置換基を有するベンゼン環に、シランカップリング剤及びアルコキシシラン化合物を用いたゾル−ゲル反応により、SiO2 を構成単位とするシリカ相を導入してなるポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾイミダゾール)−シリカハイブリッド材料が、非特許文献1及び2において提案されている。In addition, it has been proposed to further improve the inherent properties of polybenzoazole by introducing an inorganic oxide phase into polybenzoazole. For example, SiO 2 is a structural unit by a sol-gel reaction using a silane coupling agent and an alkoxysilane compound on a side chain portion of polybenzoxazole (polybenzimidazole) or a benzene ring having a reactive substituent. Non-Patent Documents 1 and 2 propose a polybenzoxazole (polybenzimidazole) -silica hybrid material obtained by introducing a silica phase.

しかしながら、本発明者等が、上記した非特許文献1及び2に記載のハイブリッド材料について検討したところ、それらに開示の技術については、十分な製膜性を有しつつ優れた耐熱性をも有するシリカ含有のハイブリッド材料を製造することが困難であることが、判明した。具体的には、非特許文献1及び2に記載の製法に従って得られる、ポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾイミダゾール)を構成するベンゼン環に反応性置換基を導入し、その後、シランカップリング剤等を用いたゾル−ゲル反応によりシリカ相を導入したハイブリッド材料にあっては、ポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾイミダゾール)とカップリング剤との結合部位の耐熱性が十分なものではないため、高温時にはかかる結合部位から熱分解が起こり、十分な耐熱性を有するものとは言い難いものである。   However, the present inventors have examined the hybrid materials described in Non-Patent Documents 1 and 2 described above, and the techniques disclosed therein have sufficient film forming properties and excellent heat resistance. It has proved difficult to produce silica-containing hybrid materials. Specifically, a reactive substituent is introduced into the benzene ring constituting polybenzoxazole (polybenzimidazole) obtained according to the production methods described in Non-Patent Documents 1 and 2, and then a silane coupling agent or the like is used. In the hybrid material in which the silica phase is introduced by the sol-gel reaction, the bonding site between the polybenzoxazole (polybenzimidazole) and the coupling agent is not sufficient in heat resistance. Therefore, it is difficult to say that it has sufficient heat resistance.

特公平4−58808号公報Japanese Patent Publication No. 4-58808 特開2005−97365号公報JP-A-2005-97365

J.Premachandra et al.、「Polymer-Silica Hybrid Materials Prepared from Some Functionalized Polybenzoxazoles and Polybenzobisthiazoles」、Journal of Sol-Gel Science and Technology、オランダ国、Kluwer Academic Publishers、1996年、第7巻、p.163-175J. Premachandra et al., "Polymer-Silica Hybrid Materials Prepared from Some Functionalized Polybenzoxazoles and Polybenzobisthiazoles", Journal of Sol-Gel Science and Technology, Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 1996, Vol. 7, p.163-175 Shih-Wei Chuang et al.、「Syntethis and properties of fluorine-containing polybenzoimidazole/silica nanocomposite membranes for proton change membrane fuel cells」、Journal of Membrane Science、米国、2007年、第305巻、p.353-363Shih-Wei Chuang et al., `` Syntethis and properties of fluorine-containing polybenzoimidazole / silica nanocomposite membranes for proton change membrane fuel cells '', Journal of Membrane Science, USA, 2007, 305, p.353-363

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、耐熱性及び製膜性(薄膜成形性)に優れたハイブリッド材料及びその製造方法を提供することにある。   Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is a hybrid material excellent in heat resistance and film formability (thin film formability) and its production It is to provide a method.

そして、本発明は、そのような課題を解決するために、繰り返し単位内に下記化学式(1)〜(3)で表わされる原子団の何れかを有するポリベンゾアゾールからなるポリマー相と、無機酸化物相とが、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかを介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料を、その要旨とするものである。

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In order to solve such a problem, the present invention provides a polymer phase composed of polybenzoazole having any of the atomic groups represented by the following chemical formulas (1) to (3) in a repeating unit, and an inorganic oxidation. The gist is a hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid in which the physical phase is integrated through any of the organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6).
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なお、本発明に従うハイブリッド材料にあっては、前記無機酸化物相がSiO2 を構成単位とするシリカ相であるものを、第一の好ましい態様とする。In the hybrid material according to the present invention, a first preferred embodiment is one in which the inorganic oxide phase is a silica phase having SiO 2 as a structural unit.

また、本発明のハイブリッド材料は、第二の好ましい態様において、前記ポリマー相が、繰り返し単位内に下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾオキサゾールからなるものであり、第三の好ましい態様においては、前記ポリマー相が、繰り返し単位内に下記化学式(10)で表わされる原子団を有する直鎖ポリベンゾオキサゾールからなるものである。

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Moreover, the hybrid material of the present invention is, in a second preferred embodiment, from a linear polybenzoxazole in which the polymer phase has any one of atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9) in a repeating unit. In the third preferred embodiment, the polymer phase is composed of a linear polybenzoxazole having an atomic group represented by the following chemical formula (10) in the repeating unit.
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さらに、本発明のハイブリッド材料は、第四の好ましい態様において、前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて得られる、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)アルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化せしめてなるものである。

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Furthermore, the hybrid material of the present invention is, in the fourth preferred embodiment, characterized in that the organic-inorganic polymer hybrid comprises I) a silylated product of aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, and the following chemical formulas (11) to (13) A linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the end, obtained by using any one or more of the compounds represented by formula (II) and an aromatic tetracarboxylic dianhydride; II ) A sol-gel reaction is performed with at least one alkoxysilane compound in the presence of water, and the resulting reaction product is oxazolated.
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また、本発明のハイブリッド材料は、第五の好ましい態様において、前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて得られる、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)シリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化せしめてなるものである。

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In the hybrid material of the present invention, in the fifth preferred embodiment, the organic-inorganic polymer hybrid comprises I) a silylated product of aromatic dihydroxydiamine, an aromatic dicarboxylic acid chloride, and the following chemical formulas (11) to (13): A linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the end, obtained by using any one or more of the compounds represented by formula (II) and an aromatic tetracarboxylic dianhydride; II ) A mixture with silica fine particles is oxazolized.
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一方、本発明のハイブリッド材料は、第六の好ましい態様において、前記ポリマー相が、下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する分岐ポリベンゾオキサゾールからなるものである。

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On the other hand, the hybrid material of the present invention is, in a sixth preferred embodiment, the polymer phase is composed of a branched polybenzoxazole having any one of atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9).
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また、本発明のハイブリッド材料は、第七の好ましい態様において、前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)芳香族ジヒドロキシジアミンと、芳香族ジカルボン酸クロライドと、芳香族トリカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上とを少なくとも用いて得られる、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)アルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化せしめてなるものである。

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Moreover, the hybrid material of the present invention, in a seventh preferred embodiment, is characterized in that the organic-inorganic polymer hybrid is: I) aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, aromatic tricarboxylic acid chloride, and the following chemical formula (11): A branched polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at least at a part of a plurality of terminals obtained by using at least one of the compounds represented by (13) to (13). II) A sol-gel reaction of at least one of alkoxysilane compounds in the presence of water and oxazolization of the resulting reaction product.
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さらに、本発明のハイブリッド材料は、第八の好ましい態様において、前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)芳香族ジヒドロキシジアミンと、芳香族ジカルボン酸クロライドと、芳香族トリカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上とを少なくとも用いて得られる、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)シリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化せしめてなるものである。

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Furthermore, the hybrid material of the present invention, in an eighth preferred embodiment, is characterized in that the organic-inorganic polymer hybrid is: I) an aromatic dihydroxydiamine, an aromatic dicarboxylic acid chloride, an aromatic tricarboxylic acid chloride, the following chemical formula (11): A branched polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at least at a part of a plurality of terminals obtained by using at least one of the compounds represented by (13) to (13). II) A mixture with silica fine particles is formed by oxazolation.
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一方、本発明のハイブリッド材料にあっては、第九の好ましい態様において、前記ポリマー相が、繰り返し単位内に下記化学式(14)〜(16)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾイミダゾールからなるものであり、第十の好ましい態様においては、前記ポリマー相が、繰り返し単位内に下記化学式(17)で表わされる原子団を有する直鎖ポリベンゾイミダゾールからなるものである。

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On the other hand, in the hybrid material according to the ninth aspect of the present invention, in the ninth preferred embodiment, the polymer phase has a linear polymer having any of atomic groups represented by the following chemical formulas (14) to (16) in the repeating unit. It consists of benzimidazole. In a tenth preferred embodiment, the polymer phase consists of linear polybenzimidazole having an atomic group represented by the following chemical formula (17) in the repeating unit.
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また、本発明に係るハイブリッド材料は、第十一の好ましい態様として、前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)芳香族テトラアミンと、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて得られる、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体と、II)アルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をイミダゾール化せしめてなるものである。

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In addition, in an eleventh preferred embodiment of the hybrid material according to the present invention, the organic-inorganic polymer hybrid is represented by I) an aromatic tetraamine, an aromatic dicarboxylic acid chloride, and the following chemical formulas (11) to (13): A linear polybenzimidazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the end, obtained by using any one or more of the compounds represented and an aromatic tetracarboxylic dianhydride; and II) alkoxy A sol-gel reaction is carried out with at least one silane compound in the presence of water, and the resulting reaction product is converted into an imidazole.
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さらに、本発明に係るハイブリッド材料にあっては、上述した第一〜第十一の好ましい態様において、有機−無機ポリマーハイブリッドのシリカ含有量が1〜40重量%であることが好ましく、20〜40重量%であることがより好ましい。   Furthermore, in the hybrid material according to the present invention, in the first to eleventh preferred embodiments described above, the silica content of the organic-inorganic polymer hybrid is preferably 1 to 40% by weight, and 20 to 40 is preferable. More preferably, it is% by weight.

一方、本発明は、上述の如き態様のハイブリッド材料を有利に製造することが出来る方法についても、その要旨とするものである。具体的には、上述した第一〜第三の好ましい態様に係るハイブリッド材料の製造方法にして、芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する工程と、かかる直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法を、その要旨とするものである。

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On the other hand, the gist of the present invention is also a method capable of advantageously producing the hybrid material of the above-described aspect. Specifically, in the method for producing the hybrid material according to the first to third preferred embodiments described above, a silylated product of aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, and the following chemical formulas (11) to (13): A step of synthesizing a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the end using any one or more of the compounds represented by: and an aromatic tetracarboxylic dianhydride; A step of subjecting the linear polybenzoxazole precursor and at least one of the alkoxysilane compounds to a sol-gel reaction in the presence of water and oxazlating the resulting reaction product to form an organic-inorganic polymer hybrid; The gist of the method for producing a hybrid material characterized by comprising:
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また、本発明は、上述した第一〜第三の好ましい態様に係るハイブリッド材料の製造方法にして、芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する工程と、かかる直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とシリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法を、その要旨とするものである。

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Moreover, this invention makes it the manufacturing method of the hybrid material which concerns on the 1st-3rd preferable aspect mentioned above, silylated thing of aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, and following Chemical formula (11)-(13 ) And a step of synthesizing a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal using any one or more of the compounds represented by formula (1) and an aromatic tetracarboxylic dianhydride; And a method for producing a hybrid material characterized by comprising a step of converting the mixture of such a linear polybenzoxazole precursor and silica fine particles into an organic-inorganic polymer hybrid by oxazolation. It is.
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さらに、本発明は、上述した第一又は第六の好ましい態様に係るハイブリッド材料の製造方法にして、芳香族ジヒドロキシジアミン、芳香族ジカルボン酸クロライド及び芳香族トリカルボン酸クロライドを、−20〜0℃の温度条件の下、オキシラン化合物を含む有機溶媒内にて重合せしめて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体Iを合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体Iと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上とを少なくとも用いて、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体IIを合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体IIとアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法を、その要旨とするものである。

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Furthermore, the present invention provides a method for producing a hybrid material according to the first or sixth preferred embodiment described above, wherein aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride and aromatic tricarboxylic acid chloride are -20 to 0 ° C. A step of synthesizing a branched polybenzoxazole precursor I by polymerization in an organic solvent containing an oxirane compound under temperature conditions, the branched polybenzoxazole precursor I, and the following chemical formulas (11) to (13): A step of synthesizing a branched polybenzoxazole precursor II having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at least at a part of a plurality of terminals using at least one of the compounds represented by At least one of a branched polybenzoxazole precursor II and an alkoxysilane compound; A sol-gel reaction in the presence of water, and oxazolizing the resulting reaction product to form an organic-inorganic polymer hybrid. To do.
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また、本発明は、上述した第一又は第六の好ましい態様に係るハイブリッド材料の製造方法にして、芳香族ジヒドロキシジアミン、芳香族ジカルボン酸クロライド及び芳香族トリカルボン酸クロライドを、−20〜0℃の温度条件の下、オキシラン化合物を含む有機溶媒内にて重合せしめて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体I’を合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体I’と、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上とを少なくとも用いて、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体II’を合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体II’とシリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法を、その要旨とするものである。

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Moreover, this invention makes the aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, and aromatic tricarboxylic acid chloride into -20-20 degreeC in the manufacturing method of the hybrid material which concerns on the 1st or 6th preferable aspect mentioned above. Under a temperature condition, polymerization is performed in an organic solvent containing an oxirane compound to synthesize a branched polybenzoxazole precursor I ′, the branched polybenzoxazole precursor I ′, and the following chemical formulas (11) to ( 13) a step of synthesizing a branched polybenzoxazole precursor II ′ having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at least at a part of a plurality of terminals using at least one of the compounds represented by 13) And a mixture of the branched polybenzoxazole precursor II ′ and silica fine particles Organic by - a method for manufacturing a hybrid material, characterized by a step of the inorganic polymer hybrid is for its gist.
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さらにまた、本発明は、上述した第一、第九又は第十の好ましい態様に係るハイブリッド材料の製造方法にして、芳香族テトラアミンと、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体を合成する工程と、かかる直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体とアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をイミダゾール化せしめることによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法を、その要旨とするものである。

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Furthermore, the present invention provides a method for producing a hybrid material according to the first, ninth, or tenth preferred embodiments described above, using an aromatic tetraamine, an aromatic dicarboxylic acid chloride, and the following chemical formulas (11) to (13): ) And a step of synthesizing a linear polybenzimidazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at a terminal using any one or more of the compounds represented by (II) and an aromatic tetracarboxylic dianhydride; , A step of making an organic-inorganic polymer hybrid by subjecting the linear polybenzimidazole precursor and at least one of the alkoxysilane compounds to sol-gel reaction in the presence of water and imidazolization of the obtained reaction product. The gist of the method for producing a hybrid material characterized by comprising:
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加えて、上述した本発明に係るハイブリッド材料の製造方法においては、有機−無機ポリマーハイブリッドのシリカ含有量が1〜40重量%であることが望ましく、20〜40重量%であることがより望ましい。   In addition, in the method for producing a hybrid material according to the present invention described above, the silica content of the organic-inorganic polymer hybrid is preferably 1 to 40% by weight, and more preferably 20 to 40% by weight.

このように、本発明に従うハイブリッド材料にあっては、ポリベンゾアゾール相と無機酸化物相とが、所定の原子団を介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるものであるところから、優れた製膜性(薄膜成形性)を有しつつ、耐熱性にも優れたものとなっているのである。   As described above, in the hybrid material according to the present invention, the polybenzoazole phase and the inorganic oxide phase are composed of an organic-inorganic polymer hybrid in which they are integrated through a predetermined atomic group. In addition, it has excellent film-formability (thin film moldability) and excellent heat resistance.

本発明のハイブリッド材料を構成する有機−無機ポリマーハイブリッドの一例を、部分的に且つ模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows partially and typically an example of the organic-inorganic polymer hybrid which comprises the hybrid material of this invention.

以下、図面を適宜、参酌しながら、本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with appropriate reference to the drawings.

図1には、本発明に従うハイブリッド材料を構成する有機−無機ポリマーハイブリッドの一例が、部分的に且つ模式的に示されている。かかる図1からも明らかなように、そこにおいて示されている有機−無機ポリマーハイブリッドは、下記化学式(1)〜(3)で表わされる原子団の何れかを有する繰り返し単位(構成単位):Aからなる直鎖ポリベンゾアゾール相と、SiO2 を構成単位とするシリカ相とが、所定の原子団:αを介して一体となって、構成されている。より詳細には、所定の原子団:αは2価の有機基であるところ、その一方の結合手が、直鎖ポリベンゾアゾール相を構成する直鎖ポリベンゾアゾール鎖の末端の繰り返し単位(構成単位)と結合し、他方の結合手が、シリカ相を構成するSi原子と結合していることにより、一体的な有機−無機ポリマーハイブリッドを構成しているのである。このような本発明の有機−無機ポリマーハイブリッドは、有機高分子鎖が無機高分子(シリカ)によって架橋され、有機−無機ハイブリッド型高分子鎖が形成されることで、充分な分子量体となる。更に、シリカ相を起点とし、三次元的な構成を有することで、分子鎖の秩序性が乱れるため、ポリマー相だけでは分子量が低く、高分子鎖が余りにも剛直すぎるために製膜性に乏しい場合であっても、優れた製膜性を有するものとなるのである。

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FIG. 1 partially and schematically shows an example of an organic-inorganic polymer hybrid constituting a hybrid material according to the present invention. As is clear from FIG. 1, the organic-inorganic polymer hybrid shown therein is a repeating unit (constituent unit) having any one of atomic groups represented by the following chemical formulas (1) to (3): A A linear polybenzoazole phase composed of the above and a silica phase having SiO 2 as a structural unit are integrally formed through a predetermined atomic group: α. In more detail, the predetermined atomic group: α is a divalent organic group, and one of the bonds is a repeating unit at the end of the linear polybenzoazole chain constituting the linear polybenzoazole phase (configuration Unit), and the other bond is bonded to the Si atom constituting the silica phase, thereby forming an integral organic-inorganic polymer hybrid. Such an organic-inorganic polymer hybrid of the present invention becomes a sufficient molecular weight body when the organic polymer chain is crosslinked by an inorganic polymer (silica) to form an organic-inorganic hybrid polymer chain. Furthermore, since the order of the molecular chain is disturbed by having a three-dimensional structure starting from the silica phase, the molecular weight is low only by the polymer phase, and the polymer chain is too rigid, resulting in poor film formation. Even if it is a case, it will have the outstanding film forming property.
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なお、図1に示す有機−無機ポリマーハイブリッドにおいては、無機酸化物相がシリカ相であるが、本発明の有機−無機ポリマーハイブリッドを構成する無機酸化物相はシリカ相に限定されるものではない。例えば、シリカ相に代えて、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム又は酸化チタン等の無機酸化物を構成単位とする無機酸化物相によって構成される有機−無機ポリマーハイブリッドにあっても、本発明のハイブリッド材料を構成するものとして用いることが可能である。   In the organic-inorganic polymer hybrid shown in FIG. 1, the inorganic oxide phase is a silica phase, but the inorganic oxide phase constituting the organic-inorganic polymer hybrid of the present invention is not limited to the silica phase. . For example, even in the case of an organic-inorganic polymer hybrid composed of an inorganic oxide phase having a structural unit of an inorganic oxide such as magnesium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide or titanium oxide instead of the silica phase, It can be used as a constituent of a hybrid material.

そして、本発明においては、図1に示されている所定の原子団:α(2価の有機基)が、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかであるところに、大きな特徴が存するのである。即ち、図1に示す有機−無機ポリマーハイブリッドにおいては、直鎖ポリベンゾアゾール相の末端に、所定の有機基を介してシリカ相が結合している、換言すれば、直鎖ポリベンゾアゾール相の末端がシリカ相によって修飾されているのであり、また、直鎖ポリベンゾアゾール相とシリカ相とを結合せしめている所定の原子団:α(2価の有機基)が、ベンゼン環を有するものであるところから、本発明のハイブリッド材料を構成する有機−無機ポリマーハイブリッドにあっては、優れた製膜性(薄膜成形性)を有すると共に、耐熱性においても優れたものとなるのである。耐熱性に優れる理由は、熱分解が起こり始めると考えられる有機高分子の末端がシリカ相により架橋され、一体化することで、有機高分子の末端が実質的にほとんど存在しなくなること、及び、耐熱性が高いフェニル環を有するカップリング剤を用いることで、所定の原子団:α(2価の有機基)部分での分解が起こり難くなることにより、優れた耐熱性を発揮すると考えられる。尚、本発明において、製膜性に優れるとは、支持体なしに屈曲性を有するフィルム(自立薄膜フィルム)が得られることをいい、例えば、30μmの膜厚に製膜した場合に、割れやひびが無いフィルムを製造することが出来ることをいう。

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In the present invention, the predetermined atomic group: α (divalent organic group) shown in FIG. 1 is any one of organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6). There is a big feature. That is, in the organic-inorganic polymer hybrid shown in FIG. 1, the silica phase is bonded to the end of the linear polybenzoazole phase via a predetermined organic group, in other words, the linear polybenzoazole phase. The terminal is modified with a silica phase, and a predetermined atomic group that binds the linear polybenzoazole phase and the silica phase: α (divalent organic group) has a benzene ring. Therefore, the organic-inorganic polymer hybrid constituting the hybrid material of the present invention has excellent film forming properties (thin film formability) and excellent heat resistance. The reason for the excellent heat resistance is that the end of the organic polymer, which is considered to start thermal decomposition, is crosslinked and integrated by the silica phase, so that the end of the organic polymer is substantially absent, and By using a coupling agent having a phenyl ring with high heat resistance, it is considered that decomposition at a predetermined atomic group: α (divalent organic group) portion hardly occurs, and thus excellent heat resistance is exhibited. In the present invention, excellent film forming property means that a flexible film (self-supporting thin film) is obtained without a support. For example, when the film is formed to a thickness of 30 μm, It means that a film without cracks can be produced.
Figure 0005749714
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ここで、本発明においては、有機−無機ポリマーハイブリッドを構成するポリベンゾアゾール相がポリベンゾオキサゾール相であることが好ましい。より具体的には、ポリベンゾアゾール相は、繰り返し単位内に下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾオキサゾール、又は、下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する分岐ポリベンゾオキサゾール(分子鎖内に分岐構造を有するポリベンゾオキサゾール)にて構成されていることが好ましい。

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Here, in the present invention, the polybenzoazole phase constituting the organic-inorganic polymer hybrid is preferably a polybenzoxazole phase. More specifically, the polybenzoazole phase is a linear polybenzoxazole having any of the atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9) in the repeating unit, or the following chemical formulas (7) to ( It is preferable that it is comprised with the branched polybenzoxazole (polybenzoxazole which has a branched structure in a molecular chain) which has either of the atomic groups represented by 9).
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また、ポリベンゾアゾール相は、より好ましくは、繰り返し単位内に下記化学式(10)で表わされる原子団を有する直鎖ポリベンゾオキサゾールにて構成されており、更に好ましくは、下記化学式(10)で表わされる原子団を繰り返し単位とする、数平均分子量が5000〜500000、より好ましくは100000〜200000である直鎖ポリベンゾオキサゾールにて構成されている。この範囲よりも分子量が低いと製膜性が悪く、また、末端も多くなるため末端からの分解が生じ易く、耐熱性も低くなる。一方、分子量がこの範囲よりも高いと、粘度が高くなり過ぎるため、取扱い性が悪化する。また、高分子量のポリマーの合成は、仕込みモノマーのモル比のほんの僅かな違いで、得られるポリマーの分子量変化が大きく、安定した分子量のポリマーの生産が困難となる。

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The polybenzoazole phase is more preferably composed of linear polybenzoxazole having an atomic group represented by the following chemical formula (10) in the repeating unit, and more preferably, the following chemical formula (10). It is composed of a linear polybenzoxazole having a number average molecular weight of 5,000 to 500,000, more preferably 100,000 to 200,000, the atomic group represented as a repeating unit. If the molecular weight is lower than this range, the film-forming property is poor, and the number of ends increases, so that decomposition from the ends tends to occur, and the heat resistance also decreases. On the other hand, if the molecular weight is higher than this range, the viscosity becomes too high, and the handleability deteriorates. Further, in the synthesis of a high molecular weight polymer, only a slight difference in the molar ratio of charged monomers causes a large change in the molecular weight of the resulting polymer, making it difficult to produce a stable molecular weight polymer.
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一方、本発明においては、有機−無機ポリマーハイブリッドを構成するポリベンゾアゾール相がポリベンゾイミダゾール相であることも好ましい。具体的には、ポリベンゾアゾール相は、繰り返し単位内に下記化学式(14)〜(16)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾイミダゾールにて構成されている。

Figure 0005749714
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On the other hand, in the present invention, the polybenzoazole phase constituting the organic-inorganic polymer hybrid is also preferably a polybenzimidazole phase. Specifically, the polybenzoazole phase is composed of linear polybenzimidazole having any one of atomic groups represented by the following chemical formulas (14) to (16) in the repeating unit.
Figure 0005749714
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また、ポリベンゾアゾール相は、より好ましくは、繰り返し単位内に下記化学式(17)で表わされる原子団を有する直鎖ポリベンゾイミダゾールにて構成されており、更に好ましくは、下記化学式(17)で表わされる原子団を繰り返し単位とする、数平均分子量が8000〜12000である直鎖ポリベンゾイミダゾールにて構成されている。これは、下記化学式(17)が最も耐熱性が高く、製膜性を確保できる構造と考えられるためである。

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The polybenzoazole phase is more preferably composed of linear polybenzimidazole having an atomic group represented by the following chemical formula (17) in the repeating unit, and more preferably, the following chemical formula (17). It is composed of a linear polybenzimidazole having a number average molecular weight of 8000 to 12000 with the represented atomic group as a repeating unit. This is because the following chemical formula (17) has the highest heat resistance and is considered to be a structure that can ensure film forming properties.
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さらに、本発明のハイブリッド材料において、上記有機−無機ポリマーハイブリッドのシリカ含有量は、材料の用途やポリマー相を構成するポリベンゾアゾールの種類に応じて、1〜40重量%であることが望ましく、10〜40重量%であることがより望ましく、20〜40重量%であることが更に望ましい。シリカ含有量が1重量%未満では、十分なハイブリッドの効果が得られない恐れがあり、その一方、シリカ含有量が40重量%を超えると、フィルムの剛性が高くなり過ぎるために、屈曲性に問題が生じると考えられるからである。具体的には、直鎖ポリベンゾオキサゾールからなるポリマー相と、ゾル−ゲル法に従って形成されたシリカ相とから構成される直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの一種である直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドにあっては、シリカ含有量が1〜30重量%であることが望ましく、10〜30重量%であることがより望ましく、20〜30重量%であることが更に望ましい。シリカ含有量が1重量%未満では、十分なハイブリッドの効果が得られない恐れがあり、その一方、シリカ含有量が30重量%を超えると、フィルムの剛性が高くなり過ぎるために、屈曲性に問題が生じると考えられるからである。また、直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの他の一種である直鎖PBO(OBC-6FAP):PAPTMS −シリカ(sol-gel )ハイブリッドにあっては、シリカ含有量が1〜40重量%であることが望ましく、10〜40重量%であることがより望ましく、20〜40重量%であることが更に望ましい。シリカ含有量が1重量%未満では、十分なハイブリッドの効果が得られない恐れがあり、その一方、シリカ含有量が40重量%を超えると、フィルムの剛性が高くなり過ぎるために、屈曲性に問題が生じると考えられるからである。更に、直鎖ポリベンゾイミダゾールからなるポリマー相と、ゾル−ゲル法に従って形成されたシリカ相とから構成される直鎖ポリベンゾイミダゾール−シリカハイブリッドの一種たる直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドにあっては、シリカ含有量が1〜30重量%であることが望ましく、10〜30重量%であることがより望ましく、20〜30重量%であることが更に望ましい。シリカ含有量が1重量%未満では、十分なハイブリッドの効果が得られない恐れがあり、その一方、シリカ含有量が30重量%を超えると、フィルムの剛性が高くなり過ぎるために、屈曲性に問題が生じると考えられるからである。加えて、直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドと直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドとを比較すると、直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドの方が耐熱性に優れるため、より望ましい。   Furthermore, in the hybrid material of the present invention, the silica content of the organic-inorganic polymer hybrid is desirably 1 to 40% by weight, depending on the use of the material and the type of polybenzoazole constituting the polymer phase, It is more desirably 10 to 40% by weight, and further desirably 20 to 40% by weight. If the silica content is less than 1% by weight, a sufficient hybrid effect may not be obtained. On the other hand, if the silica content exceeds 40% by weight, the rigidity of the film becomes too high. This is because problems are likely to arise. Specifically, linear PBO (IPC-HAB) which is a kind of linear polybenzoxazole-silica hybrid composed of a polymer phase composed of linear polybenzoxazole and a silica phase formed according to a sol-gel method. ): In the PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid, the silica content is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, and 20 to 30% by weight. It is further desirable. If the silica content is less than 1% by weight, a sufficient hybrid effect may not be obtained. On the other hand, if the silica content exceeds 30% by weight, the rigidity of the film becomes too high. This is because problems are likely to arise. Moreover, in the linear PBO (OBC-6FAP): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid which is another kind of linear polybenzoxazole-silica hybrid, the silica content is 1 to 40% by weight. It is desirable that it is 10 to 40% by weight, more desirably 20 to 40% by weight. If the silica content is less than 1% by weight, a sufficient hybrid effect may not be obtained. On the other hand, if the silica content exceeds 40% by weight, the rigidity of the film becomes too high. This is because problems are likely to arise. Furthermore, linear PBI (IPC-DAB): PAPTMS-, which is a kind of linear polybenzimidazole-silica hybrid, composed of a polymer phase composed of linear polybenzimidazole and a silica phase formed according to the sol-gel method. In the case of a silica (sol-gel) hybrid, the silica content is desirably 1 to 30% by weight, more desirably 10 to 30% by weight, and further desirably 20 to 30% by weight. . If the silica content is less than 1% by weight, a sufficient hybrid effect may not be obtained. On the other hand, if the silica content exceeds 30% by weight, the rigidity of the film becomes too high. This is because problems are likely to arise. In addition, comparing linear PBO (IPC-HAB): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid with linear PBI (IPC-DAB): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid, linear PBO (IPC-HAB): -HAB): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid is more preferable because it has better heat resistance.

ところで、本発明に従うハイブリッド材料を構成する有機−無機ポリマーハイブリッドは、例えば、以下の如き手法によって合成(製造)することが可能である。尚、以下の各合成方法において、種々の化合物を反応させる際の温度条件等の各種条件や手法等は、従来より公知のもの使用できるが、特に以下に説明する方法を用いることが好ましい。また、以下の各反応は、有機溶媒内において効果的に進行することから、N−メチル−2−ピロリドン(NMP )、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)及びジメチルスルホキシド(DMSO)等の従来より有機合成の際に用いられている各種の溶媒の中から、反応に応じたものが適宜に選択されて、使用される。   By the way, the organic-inorganic polymer hybrid constituting the hybrid material according to the present invention can be synthesized (manufactured) by the following method, for example. In each of the following synthesis methods, various conditions and methods such as temperature conditions for reacting various compounds can be conventionally used, but the methods described below are particularly preferable. In addition, since the following reactions proceed effectively in an organic solvent, conventional reactions such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc) and dimethyl sulfoxide (DMSO) have been made. Among various solvents used in the organic synthesis, those according to the reaction are appropriately selected and used.

A.直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成
ポリマー相が直鎖ポリベンゾオキサゾールであり、且つ無機酸化物相がシリカ相である有機−無機ポリマーハイブリッド(直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッド)は、有利には、以下の合成手法A1又はA2の何れかによって合成される。具体的に、合成手法A1としては、芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する工程と、かかる直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを含む手法である。また、合成手法A2としては、芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する工程と、かかる直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とシリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを有する手法である。これらの何れの手法においても、先ず、芳香族ジヒドロキシジアミンを、シリル化剤を用いてシリル化する。

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A. Synthesis of linear polybenzoxazole-silica hybrid An organic-inorganic polymer hybrid (linear polybenzoxazole-silica hybrid) in which the polymer phase is linear polybenzoxazole and the inorganic oxide phase is silica phase is advantageously Is synthesized by either of the following synthesis methods A1 or A2. Specifically, the synthesis method A1 includes an aromatic dihydroxydiamine silylated product, an aromatic dicarboxylic acid chloride, one or more compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13), and an aromatic tetracarboxylic acid. A step of synthesizing a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at a terminal using an acid dianhydride, and at least one of the linear polybenzoxazole precursor and an alkoxysilane compound; This is a technique including a step of subjecting the above to a sol-gel reaction in the presence of water and oxazolizing the obtained reaction product to obtain an organic-inorganic polymer hybrid. As synthesis method A2, silylated product of aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, any one or more of compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13), and aromatic tetracarboxylic acid dihydrate A step of synthesizing a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal using an anhydride, and a mixture of the linear polybenzoxazole precursor and silica fine particles are converted into oxazole. And a step of forming an organic-inorganic polymer hybrid. In any of these methods, first, the aromatic dihydroxydiamine is silylated using a silylating agent.
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ここで、本発明において用いることが出来る芳香族ジヒドロキシジアミンとしては、2,4−ジアミノ−1,5−ベンゼンジオール、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ケトン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、2,2−ビス(3−アミノ−4−アミノフェニル)スルホン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)メタン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、2,4−ジアミノレゾルシノール、2,4−ジアミノ−3−メチルレゾルシノール、4,6−ジアミノレゾルシノール、4,6−ジアミノ−2−メチルレゾルシノール、9,9−ビス(4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ)フェノキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ)フェノキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ)フェノキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(3−アミノ−4−ヒドロキシ)フェノキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(3−アミノ−4−ヒドロキシ)フェノキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(3−アミノ−4−ヒドロキシ)フェノキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(2−メチル−5−シクロヘキシル−4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ)フェノキシフェニル)フルオレン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルエーテル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシ−2,2’−ジメチルビフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシ−2,2’−ジメチルビフェニルエーテル、1,1’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビス((3−シクロヘキシル−2−メチル)−4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ)フェノキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)フェニル)プロパン、1,1−ビス(3−シクロヘキシル−4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ)フェノキシフェニル)シクロヘキサン等を、例示することが出来る。また、このような芳香族ジヒドロキシジアミンのトリメチルシリル化物や塩酸塩であっても、使用することが可能である。   Here, as aromatic dihydroxydiamine that can be used in the present invention, 2,4-diamino-1,5-benzenediol, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB), 3, 3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 2,2′-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ketone, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfide, 2, 2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, 2,2-bis (3-amino-4-aminophenyl) sulfone, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, 2 , 2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) methane, 2,2-bis (3 -Amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) hexafluoropropane (6FAP), 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) difluoro Methane, 2,4-diaminoresorcinol, 2,4-diamino-3-methylresorcinol, 4,6-diaminoresorcinol, 4,6-diamino-2-methylresorcinol, 9,9-bis (4- (4-amino -3-hydroxy) phenoxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-amino-3-hydroxy) phenoxy-3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-amino-3) -Hydroxy) phenoxy-3-phenylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (3-amino-4-hydro) Xyl) phenoxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (3-amino-4-hydroxy) phenoxy-3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (3-amino-4-hydroxy) Phenoxy-3-phenylphenyl) fluorene, 9,9-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (2-methyl-5-cyclohexyl-4- (4-amino-3-hydroxy) ) Phenoxyphenyl) fluorene, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl ether, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxy-2,2′-dimethylbiphenyl ether, 4,4′- Diamino-3,3′-dihydroxy-2,2′-dimethylbiphenyl ether, 1,1 ′-(1,4-phenylenebis (1-mes Ruethylidene)) bis ((3-cyclohexyl-2-methyl) -4- (4-amino-3-hydroxy) phenoxyphenyl) propane, 2,2-bis (3-cyclohexyl-4- (4-amino-3- Hydroxyphenoxy) phenyl) propane, 1,1-bis (3-cyclohexyl-4- (4-amino-3-hydroxy) phenoxyphenyl) cyclohexane and the like can be exemplified. Moreover, even such trimethylsilylated products or hydrochlorides of aromatic dihydroxydiamines can be used.

また、シリル化剤としては、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、N−トリメチルシリルアセトアミド、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド(BSA )、N−メチル−N−トリメチルシリルアセトアミド、N−メチル−N−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、N−トリメチルシリルジメチルアミン、N−トリメチルシリルジエチルアミン、N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、N−トリメチリシリルイミダゾール、テトラメチルジシラザン、tert−ブチルジメチルクロロシラン、N−メチル−N−(tert−ブチルジメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、ジクロロメチルテトラメチルジシラザン、クロロメチルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、フロフェメシルアミン、フロフェメシルクロライド、フロフェメシルジエチルアミン等を、例示することが出来る。   Examples of the silylating agent include hexamethyldisilazane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, N-trimethylsilylacetamide, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide (BSA), N-methyl-N-trimethylsilylacetamide, N-methyl. -N-trimethylsilyltrifluoroacetamide, N-trimethylsilyldimethylamine, N-trimethylsilyldiethylamine, N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide, N-trimethylsilylimidazole, tetramethyldisilazane, tert-butyldimethylchlorosilane, N -Methyl-N- (tert-butyldimethylsilyl) trifluoroacetamide, dichloromethyltetramethyldisilazane, chloromethyldimethylchlorosilane, bromomethyldi Chill chlorosilane, furo Fe mesyl amine, furo Fe mesyl chloride, furo Fe mesyl diethylamine, can be exemplified.

次いで、得られた芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と、芳香族ジカルボン酸クロライドとを反応させる。かかる芳香族ジカルボン酸クロライドとしては、以下に述べる芳香族ジカルボン酸を、N,N−ジメチルホルムアミド等の触媒の存在下において、過剰量の塩化チオニルと、室温〜75℃の条件で反応させ、その後、加熱及び減圧することにより、過剰の塩化チオニルを除去する。そして、反応物をヘキサン等の溶媒で再結晶化させることにより、目的とする芳香族ジカルボン酸クロライドを得ることが出来る。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、3−フルオロイソフタル酸、2−フルオロイソフタル酸、3−フルオロフタル酸、2−フルオロフタル酸、2−フルオロテレフタル酸、2,4,5,6−テトラフルオロイソフタル酸、3,4,5,6−テトラフルオロフタル酸、4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフェニル−1,1−ジカルボン酸、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジフェニレンジカルボン酸、4,4’−オキシジフェニル−1,1−ジカルボン酸、3,3’−ジカルボキシルジフェニルエーテル、3,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル、4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル、3,3’−ジカルボキシルジフェニルメタン、3,4’−ジカルボキシルジフェニルメタン、4,4’−ジカルボキシルジフェニルメタン、3,3’−ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、3,4’−ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、4,4’−ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、3,3’−ジカルボキシルジフェニルスルホン、3,4’−ジカルボキシルジフェニルスルホン、4,4’−ジカルボキシルジフェニルスルホン、3,3’−ジカルボキシルジフェニルスルフィド、3,4’−ジカルボキシルジフェニルスルフィド、4,4’−ジカルボキシルジフェニルスルフィド、3,3’−ジカルボキシルジフェニルケトン、3,4’−ジカルボキシルジフェニルケトン、4,4’−ジカルボキシルジフェニルケトン、2,2−ビス(3−カルボキシルフェニル)プロパン、2,2−(3,4’−ジカルボキシルジフェニル)プロパン、2,2−(3,4’−ジカルボキシルジフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−カルボキシルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−カルボキシルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−カルボキシルフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−カルボキシルフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−カルボキシルフェノキシ)ベンゼン、3,3’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビス安息香酸、3,4’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビス安息香酸、4,4’−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビス安息香酸、2,2−ビス(4−(3−カルボキシルフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−カルボキシルフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−カルボキシルフェノキシ)フェニル)ヘキサンフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(4−カルボキシルフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−(3−カルボキシルフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4−(4−カルボキシルフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4−(3−カルボキシルフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(4−カルボキシルフェノキシ)フェニル)スルホン酸等を、例示することが出来る。   Next, the resulting silylated product of aromatic dihydroxydiamine is reacted with aromatic dicarboxylic acid chloride. As such aromatic dicarboxylic acid chloride, the aromatic dicarboxylic acid described below is reacted with an excess amount of thionyl chloride in the presence of a catalyst such as N, N-dimethylformamide at room temperature to 75 ° C., and then Excess thionyl chloride is removed by heating and vacuum. The target aromatic dicarboxylic acid chloride can be obtained by recrystallizing the reaction product with a solvent such as hexane. Aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, 3-fluoroisophthalic acid, 2-fluoroisophthalic acid, 3-fluorophthalic acid, 2-fluorophthalic acid, 2-fluoroterephthalic acid, 2,4,5,6 -Tetrafluoroisophthalic acid, 3,4,5,6-tetrafluorophthalic acid, 4,4'-hexafluoroisopropylidenediphenyl-1,1-dicarboxylic acid, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4 , 4′-diphenylenedicarboxylic acid, 4,4′-oxydiphenyl-1,1-dicarboxylic acid, 3,3′-dicarboxyldiphenyl ether, 3,4′-dicarboxydiphenyl ether, 4,4′-dicarboxydiphenyl ether 3,3′-dicarboxyldiphenylmethane, 3,4′-dicarboxyldiphenylmethane 4,4′-dicarboxyldiphenylmethane, 3,3′-dicarboxyldiphenyldifluoromethane, 3,4′-dicarboxyldiphenyldifluoromethane, 4,4′-dicarboxyldiphenyldifluoromethane, 3,3′-dioxymethane Carboxyl diphenyl sulfone, 3,4′-dicarboxyl diphenyl sulfone, 4,4′-dicarboxyl diphenyl sulfone, 3,3′-dicarboxyl diphenyl sulfide, 3,4′-dicarboxyl diphenyl sulfide, 4,4′-di Carboxyl diphenyl sulfide, 3,3′-dicarboxyl diphenyl ketone, 3,4′-dicarboxyl diphenyl ketone, 4,4′-dicarboxyl diphenyl ketone, 2,2-bis (3-carboxylphenyl) propane, 2,2 -(3,4 -Dicarboxyldiphenyl) propane, 2,2- (3,4'-dicarboxyldiphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-carboxylphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-carboxylphenyl) ) Hexafluoropropane, 1,3-bis (3-carboxylphenoxy) benzene, 1,4-bis (3-carboxylphenoxy) benzene, 1,4-bis (4-carboxylphenoxy) benzene, 3,3 ′-( 1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid, 3,4 ′-(1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid, 4,4 ′-(1,4- Phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid, 2,2-bis (4- (3-carboxylphenoxy) phen Nyl) propane, 2,2-bis (4- (4-carboxylphenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (3-carboxylphenoxy) phenyl) hexanefluoropropane, 2,2-bis (4- (4-carboxylphenoxy) phenyl) hexafluoropropane, bis (4- (3-carboxylphenoxy) phenyl) sulfide, bis (4- (4-carboxylphenoxy) phenyl) sulfide, bis (4- (3-carboxylphenoxy) Examples thereof include phenyl) sulfone and bis (4- (4-carboxylphenoxy) phenyl) sulfonic acid.

なお、芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と芳香族ジカルボン酸クロライドとを反応させるに際しては、芳香族ジカルボン酸クロライドの使用量は、芳香族ジヒドロキシジアミンより僅かに少なくすることが好ましい。具体的には、芳香族ジヒドロキシジアミン:芳香族ジカルボン酸クロライド=3.00:2.50〜3.00:2.99(モル比)となるような割合において、芳香族ジカルボン酸クロライドを使用することにより、得られるポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの製膜性がより優れたものとなる。かかる割合において芳香族ジヒドロキシジアミンのシリル化物と芳香族ジカルボン酸クロライドとを反応させることにより、ヒドロキシアミン末端(−NH−OH)を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体が得られる。   When the silylated product of aromatic dihydroxydiamine and aromatic dicarboxylic acid chloride are reacted, the amount of aromatic dicarboxylic acid chloride used is preferably slightly less than that of aromatic dihydroxydiamine. Specifically, aromatic dicarboxylic acid chloride is used in such a ratio that aromatic dihydroxydiamine: aromatic dicarboxylic acid chloride = 3.00: 2.50 to 3.00: 2.99 (molar ratio). By this, the film forming property of the obtained polybenzoxazole-silica hybrid becomes more excellent. A linear polybenzoxazole precursor having a hydroxyamine terminal (—NH—OH) is obtained by reacting a silylated product of aromatic dihydroxydiamine and an aromatic dicarboxylic acid chloride in such a ratio.

次いで、ヒドロキシアミン末端(−NH−OH)を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させることにより、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する。

Figure 0005749714
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Next, a linear polybenzoxazole precursor having a hydroxyamine terminal (—NH—OH), one or more compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13), and an aromatic tetracarboxylic dianhydride Is reacted to synthesize a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal.
Figure 0005749714
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ここで、上記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物とは、ベンゼン環を有するシランカップリング剤(フェニル系シランカップリング剤)であり、具体的には、o−アミノフェニルトリメトキシシラン、m−アミノフェニルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)、o−アミノフェニルトリエトキシシラン、m−アミノフェニルトリエトキシシラン、p−アミノフェニルトリエトキシシラン、1−イソシアネート−4−トリエトキシシリルベンゼン、1−イソシアネート−3−トリエトキシシリルベンゼン、1−イソシアネート−4−トリメトキシシリルベンゼン、及び1−イソシアネート−3−トリメトキシシリルベンゼンである。このような特定のシランカップリング剤及び芳香族テトラカルボン酸二無水物と、ヒドロキシアミン末端(−NH−OH)を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とを反応せしめることにより、直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体相とシリカ相の前駆体とが特有の有機基を介して一体化されてなる直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッド前駆体が得られるのである。   Here, the compound represented by the chemical formulas (11) to (13) is a silane coupling agent having a benzene ring (phenyl silane coupling agent), specifically, o-aminophenyltrimethoxysilane. , M-aminophenyltrimethoxysilane, p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS), o-aminophenyltriethoxysilane, m-aminophenyltriethoxysilane, p-aminophenyltriethoxysilane, 1-isocyanate-4- Triethoxysilylbenzene, 1-isocyanate-3-triethoxysilylbenzene, 1-isocyanate-4-trimethoxysilylbenzene, and 1-isocyanate-3-trimethoxysilylbenzene. By reacting such a specific silane coupling agent and aromatic tetracarboxylic dianhydride with a linear polybenzoxazole precursor having a hydroxyamine terminal (—NH—OH), a linear polybenzoxazole is reacted. A linear polybenzoxazole-silica hybrid precursor obtained by integrating a precursor phase and a silica phase precursor via a unique organic group is obtained.

また、芳香族テトラカルボン酸二水物としては、無水ピロメリット酸(PMDA)、オキシジフタル酸二無水物(OPDA)、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)、2,2’−ビス[(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BSAA)、3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)等を、例示することが出来る。   In addition, as aromatic tetracarboxylic acid dihydrate, pyromellitic anhydride (PMDA), oxydiphthalic acid dianhydride (OPDA), 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA) 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (DSDA), 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic dianhydride (6FDA), 2,2′-bis [ (Dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride (BSAA), 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and the like can be exemplified.

以上の如くして合成された、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を用いて、無機酸化物相たるシリカ相が導入されると共に、オキサゾール化せしめられるのであるが、シリカ相の導入手法としては、ゾル−ゲル法による手法(合成手法A1)と、シリカ微粒子を用いる手法(合成手法A2)がある。   Using the linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the end synthesized as described above, a silica phase as an inorganic oxide phase is introduced and oxazolated. However, as a method for introducing the silica phase, there are a sol-gel method (synthesis method A1) and a method using silica fine particles (synthesis method A2).

ゾル−ゲル法による手法(合成手法A1)においては、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、アルコキシシラン化合物とを、ゾル−ゲル反応せしめることにより、末端にシリカ相を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体が得られる。本発明において用いられるアルコキシシラン化合物としては、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルトリエトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等を、例示することが出来る。尚、ゾル−ゲル反応を進行させるためには反応系内に水が必要であることから、ゾル−ゲル反応に必要な量の水が適宜、使用される。   In the method based on the sol-gel method (synthesis method A1), a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal and an alkoxysilane compound are subjected to a sol-gel reaction. A linear polybenzoxazole precursor having a silica phase at the end is obtained. Examples of the alkoxysilane compound used in the present invention include tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, and methyltrimethoxysilane. , Methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, Dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyltriethoxysilane, trifluoromethyltrimethoxysilane, trifluoro Triethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl triethoxy silane, can be exemplified. In addition, since water is required in the reaction system in order to advance the sol-gel reaction, an amount of water necessary for the sol-gel reaction is appropriately used.

一方、シリカ微粒子を用いる手法(合成手法A2)においては、例えば、所定の溶媒内に、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、シリカ微粒子とを添加し、混合することにより、末端にシリカ相を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体が得られる。   On the other hand, in the technique using silica fine particles (Synthetic technique A2), for example, a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal and silica fine particles are added in a predetermined solvent. Then, a linear polybenzoxazole precursor having a silica phase at the terminal is obtained by mixing.

そして、末端にシリカ相を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体をオキサゾール化せしめることにより、目的とする直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドが得られるのである。尚、オキサゾール化の手法としては、従来と同様に、加熱等の手法が有利に採用される。   And the target linear polybenzoxazole-silica hybrid is obtained by making the linear polybenzoxazole precursor which has a silica phase in the terminal oxazole. As a method for oxazolation, a method such as heating is advantageously employed as in the prior art.

B.分岐ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成
ポリマー相が分岐ポリベンゾオキサゾールであり、且つ無機酸化物相がシリカ相である有機−無機ポリマーハイブリッド(分岐ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッド)は、有利には、以下の合成手法B1又はB2の何れかによって合成される。具体的に、合成手法B1とは、芳香族ジヒドロキシジアミン、芳香族ジカルボン酸クロライド及び芳香族トリカルボン酸クロライドを、−20〜0℃の温度条件の下、オキシラン化合物を含む有機溶媒内にて重合せしめて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体Iを合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体Iと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上とを少なくとも用いて、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体IIを合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体IIとアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを含む手法である。また、合成手法B2とは、芳香族ジヒドロキシジアミン、芳香族ジカルボン酸クロライド及び芳香族トリカルボン酸クロライドを、−20〜0℃の温度条件の下、オキシラン化合物を含む有機溶媒内にて重合せしめて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体I’を合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体I’と、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上とを少なくとも用いて、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体II’を合成する工程と、かかる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体II’とシリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを含む手法である。

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B. Synthesis of branched polybenzoxazole-silica hybrid An organic-inorganic polymer hybrid (branched polybenzoxazole-silica hybrid) in which the polymer phase is a branched polybenzoxazole and the inorganic oxide phase is a silica phase is advantageously Is synthesized by either of the synthesis methods B1 or B2. Specifically, the synthesis method B1 is a method in which an aromatic dihydroxydiamine, an aromatic dicarboxylic acid chloride, and an aromatic tricarboxylic acid chloride are polymerized in an organic solvent containing an oxirane compound under a temperature condition of −20 to 0 ° C. Using at least the step of synthesizing the branched polybenzoxazole precursor I, the branched polybenzoxazole precursor I, and any one or more of the compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13). A step of synthesizing a branched polybenzoxazole precursor II having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at least at a part of the ends of the branched polybenzoxazole precursor II and at least one of alkoxysilane compounds; Sol-gel reaction in the presence of water. And a step of forming an organic-inorganic polymer hybrid by forming the same. In addition, with synthesis method B2, aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride and aromatic tricarboxylic acid chloride are polymerized in an organic solvent containing an oxirane compound under a temperature condition of -20 to 0 ° C. The step of synthesizing the branched polybenzoxazole precursor I ′, the branched polybenzoxazole precursor I ′, and at least one of the compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13) A step of synthesizing a branched polybenzoxazole precursor II ′ having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at least at one of its ends, and a mixture of the branched polybenzoxazole precursor II ′ and silica fine particles. And an organic-inorganic polymer hybrid by oxazolation A.
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上記の合成手法B1及びB2の何れにおいても、先ず、芳香族ジヒドロキシジアミン、芳香族ジカルボン酸クロライド及び芳香族トリカルボン酸クロライドを、−20〜0℃の温度条件の下、オキシラン化合物を含む有機溶媒内にて重合せしめて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体が合成される。芳香族ジヒドロキシジアミン等からなるモノマー群の重合の際に生じる塩化水素を、オキシラン化合物と反応させて反応系内より除去することにより、芳香族ジヒドロキシジアミン等からなるモノマー群の重合が効果的に進行するのである。   In any of the synthesis methods B1 and B2, first, aromatic dihydroxydiamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, and aromatic tricarboxylic acid chloride are placed in an organic solvent containing an oxirane compound under a temperature condition of -20 to 0 ° C. The branched polybenzoxazole precursor is synthesized by polymerization. Polymerization of the monomer group consisting of aromatic dihydroxydiamine and the like effectively proceeds by removing hydrogen chloride generated during the polymerization of the monomer group consisting of aromatic dihydroxydiamine from the reaction system by reacting with the oxirane compound. To do.

ここで、上述した重合の際に用いられるオキシラン化合物としては、塩化水素と反応性を有するオキシラン化合物であれば、如何なるものをも用いることが可能である。具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エピクロルヒドリン、ブチレンオキサイド等を、例示することが出来る。また、芳香族ジヒドロキシジアミン及び芳香族ジカルボン酸クロライドとしては、「A.直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成」において列挙した各化合物を、本発明の目的と阻害しない限りにおいて用いることが出来る。また、芳香族トリカルボン酸クロライドとしては、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC )、ベンゼン−1,2,4−トリカルボン酸クロライド、4,4’,4”−ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリス(安息香酸)クロライド等を用いることが出来る。   Here, as the oxirane compound used in the above-described polymerization, any oxirane compound having reactivity with hydrogen chloride can be used. Specifically, ethylene oxide, propylene oxide, epichlorohydrin, butylene oxide and the like can be exemplified. Moreover, as aromatic dihydroxydiamine and aromatic dicarboxylic acid chloride, each compound enumerated in "A. Synthesis of linear polybenzoxazole-silica hybrid" can be used as long as the object of the present invention is not inhibited. Examples of the aromatic tricarboxylic acid chloride include benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC), benzene-1,2,4-tricarboxylic acid chloride, 4,4 ′, 4 ″ -benzene-1,3. , 5-triyl-tris (benzoic acid) chloride and the like can be used.

具体的には、以下のような手順に従って、芳香族ジヒドロキシジアミン等からなるモノマー群を重合させる。先ず、有機溶媒に所定量の芳香族ジヒドロキシジアミンを添加し、溶解させて反応溶液とする。次いで、この反応溶液中に、プロピレンオキサイドを添加し、反応溶液を−20℃に冷却する。そして、芳香族ジカルボン酸クロライド及び芳香族トリカルボン酸クロライドを予め有機溶媒に溶解させてなる混合溶液を、反応溶液に滴下し、−20℃で所定時間、反応させた後、更に室温(25℃)で所定時間、反応させることにより、目的とする分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体が合成され、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液が得られる。各成分の使用量を適宜、変更することにより、得られる分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体がヒドロキシアミン末端(−NH−OH)又はカルボン酸末端(−COOH)の何れかを有することとなる。尚、かかる合成の後に、必要に応じて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液の精製が行なわれる。   Specifically, a monomer group composed of aromatic dihydroxydiamine or the like is polymerized according to the following procedure. First, a predetermined amount of aromatic dihydroxydiamine is added to an organic solvent and dissolved to obtain a reaction solution. Next, propylene oxide is added to the reaction solution, and the reaction solution is cooled to −20 ° C. Then, a mixed solution obtained by dissolving aromatic dicarboxylic acid chloride and aromatic tricarboxylic acid chloride in an organic solvent in advance is dropped into the reaction solution and reacted at −20 ° C. for a predetermined time, and further room temperature (25 ° C.). The target branched polybenzoxazole precursor is synthesized by reacting for a predetermined period of time, and a branched polybenzoxazole precursor solution is obtained. By appropriately changing the amount of each component used, the resulting branched polybenzoxazole precursor has either a hydroxyamine terminal (—NH—OH) or a carboxylic acid terminal (—COOH). After the synthesis, the branched polybenzoxazole precursor solution is purified as necessary.

モノマー群の第一段階の重合(低温下での重合)を、−20℃未満の温度で実施すると、使用する溶媒(例えばNMP )の融点を下回る可能性があり、有機溶媒が凝固し、均質な前駆体溶液の合成に問題が生じる場合がある。その一方で、0℃を超える温度で実施すると、副反応が進行して余分な重合反応が起こるため、重合物がゲル化する。   When the first stage polymerization (polymerization at a low temperature) of the monomer group is carried out at a temperature lower than -20 ° C, the melting point of the solvent used (for example, NMP) may be lowered, and the organic solvent is solidified and homogenized. May pose problems in the synthesis of complex precursor solutions. On the other hand, when it is carried out at a temperature exceeding 0 ° C., the side reaction proceeds and an extra polymerization reaction occurs, so that the polymer is gelled.

以上のようにして得られた、ヒドロキシアミン末端(−NH−OH)又はカルボン酸末端(−COOH)の分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体と、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上とを少なくとも用いて、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体が合成される。尚、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物については、「A.直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成」において詳述したとおりである。下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の如き特定のシランカップリング剤を用いることにより、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体相とシリカ相の前駆体とが特有の有機基を介して一体化されてなる分岐ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッド前駆体が得られるのである。

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Any of the hydroxyamine-terminated (—NH—OH) or carboxylic acid-terminated (—COOH) branched polybenzoxazole precursors obtained as described above, and the compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13) A branched polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at least at a part of the plurality of terminals is synthesized using at least one of these. In addition, the compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13) are as described in detail in “A. Synthesis of linear polybenzoxazole-silica hybrid”. By using a specific silane coupling agent such as a compound represented by the following chemical formulas (11) to (13), the branched polybenzoxazole precursor phase and the silica phase precursor are integrated through a unique organic group. The branched polybenzoxazole-silica hybrid precursor thus obtained is obtained.
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なお、ヒドロキシアミン末端(−NH−OH)を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を用いる場合にあっては、上記化学式(11)〜(13)で表わされる特定のシランカップリング剤と共に、芳香族テトラカルボン酸二無水物も併せて用いられる。使用可能な芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、「A.直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成」において列記した化合物と同様のものを用いることが可能である。   In addition, when using the branched polybenzoxazole precursor which has a hydroxylamine terminal (-NH-OH), together with the specific silane coupling agent represented by the above chemical formulas (11) to (13), an aromatic tetra Carboxylic dianhydrides are also used in combination. As the aromatic tetracarboxylic dianhydride that can be used, the same compounds as those listed in “A. Synthesis of linear polybenzoxazole-silica hybrid” can be used.

以上の如くして合成された、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を用いて、無機酸化物相たるシリカ相が導入されると共に、オキサゾール化せしめられるのであるが、シリカ相の導入手法としては、「A.直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成」と同様に、ゾル−ゲル法による手法(合成手法B1)と、シリカ微粒子を用いる手法(合成手法B2)がある。それら各手法の具体的な手順、用いられる化合物等は、「A.直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成」にて前述したものと同様である。各々の手法に従って、末端にシリカ相を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体が得られる。   Using the branched polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the end synthesized as described above, the silica phase as an inorganic oxide phase is introduced and oxazolated. There are two methods for introducing the silica phase, as in “A. Synthesis of linear polybenzoxazole-silica hybrid”, a method using a sol-gel method (synthesis method B1), and a method using silica fine particles (synthesis method). B2). Specific procedures of these methods, compounds used, and the like are the same as those described above in “A. Synthesis of linear polybenzoxazole-silica hybrid”. According to each method, a branched polybenzoxazole precursor having a silica phase at the terminal is obtained.

そして、末端にシリカ相を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体をオキサゾール化せしめることにより、目的とする分岐ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドが得られるのである。尚、オキサゾール化の手法としては、従来と同様に、加熱等の手法が有利に採用される。   And the target branched polybenzoxazole-silica hybrid is obtained by making the branched polybenzoxazole precursor which has a silica phase in the terminal oxazole. As a method for oxazolation, a method such as heating is advantageously employed as in the prior art.

C.直鎖ポリベンゾイミダゾール−シリカハイブリッドの合成
ポリマー相が直鎖ポリベンゾイミダゾールであり、且つ無機酸化物相がシリカ相である有機−無機ポリマーハイブリッド(直鎖ポリベンゾイミダゾール−シリカハイブリッド)は、有利には、以下の手法によって合成される。具体的には、芳香族テトラアミンと、芳香族ジカルボン酸クロライドと、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体を合成する工程と、かかる直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体とアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をイミダゾール化せしめることによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程とを有する手法である。かかる手法においては、先ず、芳香族テトラアミンと、芳香族ジカルボン酸クロライドとを反応させ、アミン末端(−NH2 )を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体を合成する。尚、以下の各反応において用いられる化合物であって、「A.ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドの合成」においても用いられるものについては、前述したものと同様のものを、各々、用いることが可能である。

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C. Synthesis of linear polybenzimidazole-silica hybrid An organic-inorganic polymer hybrid (linear polybenzimidazole-silica hybrid) in which the polymer phase is linear polybenzimidazole and the inorganic oxide phase is silica phase is advantageously Is synthesized by the following method. Specifically, using aromatic tetraamine, aromatic dicarboxylic acid chloride, any one or more of compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13), and aromatic tetracarboxylic dianhydride, A step of synthesizing a linear polybenzimidazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal, and at least one of the linear polybenzimidazole precursor and the alkoxysilane compound in the presence of water, And a step of forming an organic-inorganic polymer hybrid by sol-gel reaction and imidazolization of the obtained reaction product. In this method, first, an aromatic tetraamine and an aromatic dicarboxylic acid chloride are reacted to synthesize a linear polybenzimidazole precursor having an amine terminal (—NH 2 ). The compounds used in the following reactions, which are also used in “A. Synthesis of polybenzoxazole-silica hybrid”, can be the same as those described above. is there.
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本発明において用いられる芳香族テトラアミンとしては、1,2,4,5−テトラアミノベンゼン、1,2,5,6−テトラアミノナフタレン、2,3,6,7−テトラアミノナフタレン、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルエーテル、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルメタン、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルジフルオロメタン、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルジトリフルオロメチル、2,2−ビス(3,4−ジアミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス(4−(3,4−ジアミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルエタン、3,3’,4,4’−テトラアミノ−1,2−ジフェニルエタン、3,3’,4,4’−テトラアミノ−2,2−ジフェニルプロパン、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルチオエーテル、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルスルホン、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルケトン、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルスルフィド3,3’,4,4’−テトラアミノビフェニル等を、例示することが出来る。また、このような芳香族テトラアミンのトリメチルシリル化物や塩酸塩についても、使用することが可能である。   Examples of the aromatic tetraamine used in the present invention include 1,2,4,5-tetraaminobenzene, 1,2,5,6-tetraaminonaphthalene, 2,3,6,7-tetraaminonaphthalene, 3,3. ', 4,4'-tetraaminodiphenyl ether, 3,3', 4,4'-tetraaminodiphenylmethane, 3,3 ', 4,4'-tetraaminodiphenyldifluoromethane, 3,3', 4,4 ' -Tetraaminodiphenylditrifluoromethyl, 2,2-bis (3,4-diaminophenyl) hexafluoropropane, 9,9-bis (4- (3,4-diaminophenoxy) phenyl) fluorene, 3,3 ', 4,4′-tetraaminodiphenylethane, 3,3 ′, 4,4′-tetraamino-1,2-diphenylethane, 3,3 ′, 4,4′-tetra Mino-2,2-diphenylpropane, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminodiphenylthioether, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminodiphenylsulfone, 3,3 ′, 4,4′-tetra Examples include aminodiphenyl ketone, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminodiphenyl sulfide 3,3 ′, 4,4′-tetraaminobiphenyl, and the like. Such trimethylsilylated aromatic tetraamines and hydrochlorides can also be used.

次いで、得られたアミン末端(−NH2 )を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体と、下記化学式(11)〜(13)で表わされる化合物の何れか一種以上と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させることにより、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体を合成する。

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Next, the obtained linear polybenzimidazole precursor having an amine terminal (—NH 2 ), one or more compounds represented by the following chemical formulas (11) to (13), and aromatic tetracarboxylic dianhydride By reacting the product, a linear polybenzimidazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal is synthesized.
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そして、以上の如くして合成された、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体を用いて、無機酸化物相たるシリカ相が導入されると共に、イミダゾール化せしめられることにより、目的とする直鎖ポリベンゾイミダゾール−シリカハイブリッドが得られるのである。尚、シリカ相の導入手法としては、上述したゾル−ゲル法による手法又はシリカ微粒子を用いる手法の何れをも採用することが出来る。   Then, using a linear polybenzimidazole precursor having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal synthesized as described above, a silica phase as an inorganic oxide phase is introduced, and imidazolation is performed. As a result, the desired linear polybenzimidazole-silica hybrid can be obtained. As a method for introducing the silica phase, any of the above-described sol-gel method or the method using silica fine particles can be employed.

本発明に係るハイブリッド材料は、耐熱性のみならず、製造の際の製膜性(薄膜成形性)にも優れていることから、例えば、以下に述べる手法に従うことにより、耐熱性に優れたフィルムとして製造することが可能である。   Since the hybrid material according to the present invention is excellent not only in heat resistance but also in film forming properties (thin film moldability) during production, for example, by following the method described below, a film excellent in heat resistance It is possible to manufacture as.

具体的には、末端にトリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有するポリベンゾオキサゾール前駆体(ポリベンゾイミダゾール前駆体)とアルコキシシラン化合物とのゾル−ゲル反応を、所定の溶媒内にて進行させ、その反応溶液をフィルム上にキャストし、加熱することにより溶媒の乾燥及び前駆体のオキサゾール化(イミダゾール化)を実施することにより、耐熱性に優れたポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾイミダゾール)−シリカハイブリッドからなるフィルムが有利に得られるのである。   Specifically, a sol-gel reaction between a polybenzoxazole precursor (polybenzimidazole precursor) having a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group at the terminal and an alkoxysilane compound is allowed to proceed in a predetermined solvent. The polybenzoxazole (polybenzimidazole) -silica hybrid with excellent heat resistance is obtained by casting the reaction solution onto a film and heating to dry the solvent and oxidize the precursor (imidazolide). Is advantageously obtained.

そして、そのようにして得られた本発明のハイブリッド材料からなるフィルムは、現存する有機高分子フィルムの中でも最高レベルの、極めて優れた耐熱性を有するのであり、半導体用の層間絶縁膜、保護膜、プリント配線板用フレキシブル基板、太陽電池用フレキシブル基板等の用途に用いられることが期待されるものである。   The film made of the hybrid material of the present invention thus obtained has the highest level of extremely excellent heat resistance among the existing organic polymer films, and is used for semiconductor interlayer insulating films and protective films. It is expected to be used for applications such as flexible substrates for printed wiring boards and flexible substrates for solar cells.

以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加え得るものであることが、理解されるべきである。   Some examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say. In addition to the following examples, the present invention includes various changes and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, in addition to the specific description described above. It should be understood that improvements and the like can be added.

なお、以下の実施例及び比較例において得られたフィルムについての5%重量減少温度:Td 5の測定は、SEIKO instruments. Inc. 製の熱重量分析装置(商品名:TG-DTA6300)を用いて、熱重量分析により、昇温速度10℃/分、窒素気流下(200ml/分)における測定結果から求めた。5%重量減少温度とは、200℃における重量を基準とし、重量が5.0wt%、減少した際の温度を意味するものである。また、得られるフィルムの製膜性の評価を、屈曲性を評価することによって行なった。具体的には、膜厚:30μmに製膜したフィルムを、縦:3cm×横:1cmの大きさに切り出し、その切り出したフィルムを直径:2mmの棒に巻きつけ、フィルムに割れやひびが生じるか否かを目視で確認した。フィルムに割れやひびが生じない場合を○と、割れやひびが生じる場合を×と、それぞれ評価した。以下の実施例及び比較例における5%重量減少温度:Td 5の測定結果、及び屈曲性の評価結果を、下記表1に示す。For the films obtained in the following Examples and Comparative Examples, 5% weight loss temperature: T d 5 was measured using a thermogravimetric analyzer (trade name: TG-DTA6300) manufactured by SEIKO instruments. Inc. Then, by thermogravimetric analysis, it was determined from the measurement results under a temperature rising rate of 10 ° C./min under a nitrogen stream (200 ml / min). The 5% weight reduction temperature means a temperature when the weight is reduced by 5.0 wt% based on the weight at 200 ° C. Moreover, the film forming property of the obtained film was evaluated by evaluating the flexibility. Specifically, a film formed to a film thickness of 30 μm is cut into a size of length: 3 cm × width: 1 cm, and the cut film is wound around a rod having a diameter of 2 mm, and the film is cracked or cracked. It was confirmed visually. The case where no cracks or cracks occurred in the film was evaluated as “◯”, and the case where cracks or cracks occurred was evaluated as “X”. Table 1 below shows the measurement results of 5% weight loss temperature: T d 5 and the evaluation results of flexibility in the following examples and comparative examples.

−実施例1〜4−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB ):2.59g(12mmol)を量り取り、N−メチル−2−ピロリドン(NMP ):20mLを加えて完全に溶解させた。その後、反応溶液中にN,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド(BSA ):9.78g(48mmol)を添加し、室温で1時間、撹拌することにより、HAB のシリル化を行なった。この反応溶液を液体窒素にて冷却し、イソフタル酸クロライド(IPC ):2.13g(11.4mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、更に25℃で24時間、反応させることにより、ヒドロキシアミン末端直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[ヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体溶液]を得た。
-Examples 1-4
After the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a calcium chloride tube was replaced with nitrogen, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB): 2.59 g (12 mmol) was weighed out. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP): 20 mL was added and completely dissolved. Thereafter, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide (BSA): 9.78 g (48 mmol) was added to the reaction solution and stirred at room temperature for 1 hour to effect silylation of HAB. The reaction solution is cooled with liquid nitrogen, and 2.13 g (11.4 mmol) of isophthalic acid chloride (IPC) is added, followed by reaction at −5 ° C. for 1 hour, and further at 25 ° C. for 24 hours. As a result, a hydroxyamine-terminated linear polybenzoxazole precursor solution [hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor solution] was obtained.

次いで、このヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体溶液を、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体をろ過により回収し、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液で徹底的に洗浄した後、85℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液中にp−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS):0.26g(1.2mmol)を加え、完全に溶解させた後、更に無水ピロメリット酸(PMDA):0.26g(1.2mmol)を加え、12時間反応させ、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[以下、シラン末端直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS前駆体溶液という。]を調製した。   Next, this hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor solution was dropped into a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio) to perform reprecipitation purification. The obtained solid hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and then at 85 ° C. Vacuum drying was performed for 12 hours. The solid hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor thus obtained was redissolved in NMP and p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS): 0.26 g ( 1.2 mmol), and after complete dissolution, pyromellitic anhydride (PMDA): 0.26 g (1.2 mmol) is further added and reacted for 12 hours. Benzoxazole precursor solution [hereinafter referred to as a silane-terminated linear PBO (IPC-HAB): PAPTMS precursor solution. Was prepared.

得られたシラン末端直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS前駆体溶液中へ任意量のテトラメトキシシラン(TMOS)、加水分解に必要な水、及び、触媒としての1N塩化水素酸水溶液を数滴、添加し、室温で24時間、攪拌することによりゾル−ゲル反応を進行させ、直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液[以下、直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッド溶液ともいう。]を調製した。尚、TMOSは、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が、実施例1においては1重量%、実施例2においては10重量%、実施例3においては20重量%、実施例4においては30重量%となるような割合において、それぞれ加えた。この直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液を、ポリエステルフィルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。得られた直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、500℃で3時間、加熱処理することによってオキサゾール化を行ない、直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。実施例1〜4における各フィルムのTd 5は、各々、実施例1は626℃、実施例2は625℃、実施例3は641℃、実施例4は650℃であった。また、屈曲性の評価結果は、全てのフィルムに割れやひびは発生せず、○であった。The resulting silane-terminated linear PBO (IPC-HAB): PAPTMS precursor solution with an arbitrary amount of tetramethoxysilane (TMOS), water required for hydrolysis, and several drops of 1N hydrochloric acid aqueous solution as a catalyst The sol-gel reaction is allowed to proceed by adding and stirring at room temperature for 24 hours, and a linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution [hereinafter, linear PBO (IPC-HAB): PAPTMS precursor-silica ( sol-gel) also called a hybrid solution. Was prepared. TMOS has a silica content in the film after oxazolation of 1% by weight in Example 1, 10% by weight in Example 2, 20% by weight in Example 3, and 30% in Example 4. Each was added in such a ratio as to be%. This linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours, whereby a linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid film [hereinafter, linear PBO ( IPC-HAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. The obtained linear PBO (IPC-HAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film was fixed to a metal frame, and then at 150 ° C. for 1 hour and at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Then, it is oxazolated by heat treatment to form a linear polybenzoxazole-silica hybrid film [hereinafter also referred to as a linear PBO (IPC-HAB): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. The T d 5 of each film in Examples 1-4, respectively, Example 1 626 ° C., Example 2 625 ° C. Example 3 641 ° C., Example 4 was 650 ° C.. In addition, the evaluation results of the flexibility were ○, with no cracks or cracks occurring in all the films.

−実施例5−
シリカ成分として、日産化学株式会社製のDMAc分散コロイダルシリカ粒子(平均粒子径:10〜15mm)を用いた以外は実施例1と同様の手法により、直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBO(IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(colloidal silica)ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。尚、DMAc分散コロイダルシリカ粒子は、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が20重量%となるような割合において加えた。得られたフィルムのTd 5は633℃であり、また屈曲性の評価結果も、フィルムに割れやひびは発生せず、○であった。
-Example 5
As a silica component, a linear polybenzoxazole-silica hybrid film [hereinafter, referred to as the same as in Example 1 except that DMAc-dispersed colloidal silica particles (average particle size: 10 to 15 mm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. were used. Linear PBO (IPC-HAB): PAPTMS-silica (colloidal silica) hybrid film. ] Was obtained. The DMAc-dispersed colloidal silica particles were added in such a ratio that the silica content in the film after oxazolation was 20% by weight. The obtained film had a T d 5 of 633 ° C., and the evaluation result of the flexibility was ○, with no cracks or cracks in the film.

−実施例6〜10−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP):2.20g(6.0mmol)を量り取り、N−メチル−2−ピロリドン(NMP ):39mLを加えて完全に溶解させた。その後、反応溶液中にN,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド(BSA ):5.72g(28mmol)を添加し、室温で1時間、撹拌することにより、6FAPのシリル化を行なった。この反応溶液を液体窒素にて冷却し、4,4’−オキシジフェニル−1,1−ジカルボン酸クロライド(OBC ):1.68g(5.7mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、更に25℃で24時間、反応させることにより、ヒドロキシアミン末端直鎖ポリベンゾオキサゾール6F前駆体溶液[ヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体溶液]を得た。
-Examples 6 to 10
After replacing the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a calcium chloride tube with nitrogen, 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) hexafluoropropane (6FAP): 2.20 g (6 0.0 mmol), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP): 39 mL was added and completely dissolved. Thereafter, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide (BSA): 5.72 g (28 mmol) was added to the reaction solution and stirred at room temperature for 1 hour to silylate 6FAP. The reaction solution was cooled with liquid nitrogen, 4,4′-oxydiphenyl-1,1-dicarboxylic acid chloride (OBC): 1.68 g (5.7 mmol) was added, and then at −5 ° C. for 1 hour. By reacting and further reacting at 25 ° C. for 24 hours, a hydroxyamine-terminated linear polybenzoxazole 6F precursor solution [hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor solution] was obtained.

次いで、このヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体溶液を、イオン交換水中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体をろ過により回収し、イオン交換水で徹底的に洗浄した後、50℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液中にp−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS):0.13g(0.6mmol)を加え、完全に溶解させた後、更に無水ピロメリット酸(PMDA):0.13g(0.6mmol)を加え、12時間反応させ、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[以下、シラン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) :PAPTMS前駆体溶液という。]を調製した。   Subsequently, this hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor solution was dropped into ion-exchanged water, and reprecipitation purification was performed. The obtained solid hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with ion-exchanged water, and then vacuum-dried at 50 ° C. for 12 hours. The solid hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor thus obtained was redissolved in NMP and p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS): 0.13 g (0.13 g) 0.6 mmol), and after complete dissolution, pyromellitic anhydride (PMDA): 0.13 g (0.6 mmol) is further added and reacted for 12 hours. Benzoxazole precursor solution [hereinafter referred to as silane-terminated linear PBO (OBC-6FAP): PAPTMS precursor solution. Was prepared.

得られたシラン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) :PAPTMS前駆体溶液中へ任意量のテトラメトキシシラン(TMOS)、加水分解に必要な水、及び、触媒としての1N塩化水素酸水溶液を数滴、添加し、室温で24時間、攪拌することによりゾル−ゲル反応を進行させ、直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液[以下、直鎖PBO(OBC-6FAP) :PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッド溶液ともいう。]を調製した。尚、TMOSは、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が、実施例6においては1重量%、実施例7においては10重量%、実施例8においては20重量%、実施例9においては30重量%、実施例10においては40重量%となるような割合において、それぞれ加えた。この直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液を、ポリエステルフィルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBO(OBC-6FAP) :PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。得られた直鎖PBO(OBC-6FAP) :PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、420℃で3時間、加熱処理することによってオキサゾール化を行ない、直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBO(OBC-6FAP):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。表1にTd 5の測定結果を示す。The resulting silane-terminated linear PBO (OBC-6FAP): A few drops of tetramethoxysilane (TMOS), water required for hydrolysis, and 1N aqueous hydrochloric acid solution as catalyst in the PAPTMS precursor solution The sol-gel reaction is allowed to proceed by adding and stirring at room temperature for 24 hours, and a linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution [hereinafter, linear PBO (OBC-6FAP): PAPTMS precursor-silica ( sol-gel) also called a hybrid solution. Was prepared. TMOS has a silica content in the film after oxazolation of 1 wt% in Example 6, 10 wt% in Example 7, 20 wt% in Example 8, and 30 wt% in Example 9. %, And in Example 10, the ratio was 40% by weight. This linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours, whereby a linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid film [hereinafter, linear PBO ( OBC-6FAP): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. The obtained linear PBO (OBC-6FAP): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film was fixed to a metal frame, and then, at 150 ° C. for 1 hour and 420 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Then, it is oxazolated by heat treatment to form a linear polybenzoxazole-silica hybrid film [hereinafter also referred to as a linear PBO (OBC-6FAP): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. Table 1 shows the measurement results of T d 5 .

−実施例11−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた200mLのフラスコ内を窒素で置換した後、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB ):1.73g(8mmol)を量り取り、N−メチルピロリドン(NMP ):100mLを加え、溶解させた。次いで、反応溶液中にプロピレンオキサイド(PO):3mLを添加し、反応溶液を−20℃に冷却した。更に、別途準備した、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC ):0.27g(1mmol)及びイソフタル酸クロライド(IPC ):1.22g(6mmol)を30mLのNMP に溶解させてなる混合溶液を、反応溶液中に、20分かけて徐々に加えた後、−20℃で2時間、反応させ、加えて25℃で20時間、反応させることにより、ヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体[分岐PBO(BTC/IPC-HAB)前駆体]溶液を調製した。
-Example 11-
After replacing the inside of a 200 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a calcium chloride tube with nitrogen, 4,73'-diamino-3,3'-dihydroxybiphenyl (HAB): 1.73 g (8 mmol) was weighed out. N-methylpyrrolidone (NMP): 100 mL was added and dissolved. Next, 3 mL of propylene oxide (PO) was added to the reaction solution, and the reaction solution was cooled to −20 ° C. Further, separately prepared benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC): 0.27 g (1 mmol) and isophthalic acid chloride (IPC): 1.22 g (6 mmol) are dissolved in 30 mL of NMP. The mixed solution is gradually added to the reaction solution over 20 minutes, followed by reaction at −20 ° C. for 2 hours, and addition and reaction at 25 ° C. for 20 hours, whereby a hydroxyamine-terminated branched polybenzoxazole precursor is obtained. A body [branched PBO (BTC / IPC-HAB) precursor] solution was prepared.

次いで、このヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液を、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体をろ過により回収し、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液で徹底的に洗浄した後、50℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液中にp−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS):0.22g(1.0mmol)を加え、完全に溶解させた後、更に、無水ピロメリット酸(PMDA):0.22g(1.0mmol)を加え、12時間反応させ、末端にトリメトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[以下、シラン末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体溶液という。]を調製した。   Subsequently, this hydroxyamine terminal branched polybenzoxazole precursor solution was dropped into a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and reprecipitation purification was performed. The obtained solid hydroxyamine-end branched polybenzoxazole precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and then vacuumed at 50 ° C. for 12 hours. Drying was performed. The solid hydroxyamine-terminated branched polybenzoxazole precursor thus obtained was redissolved in NMP and p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS): 0.22 g (1.0 mmol) was dissolved in this solution. And then completely dissolved, and then pyromellitic anhydride (PMDA): 0.22 g (1.0 mmol) is further added, reacted for 12 hours, and a branched polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at the terminal Solution [Hereinafter referred to as silane terminal branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS precursor solution. Was prepared.

得られたシラン末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体溶液中へテトラメトキシシラン(TMOS)、加水分解に必要な水、及び、触媒としての1N塩化水素酸水溶液を数滴、添加し、室温で24時間、攪拌することによりゾル−ゲル反応を進行させ、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液[以下、分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッド溶液ともいう。]を調製した。尚、TMOSは、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が、10重量%となるような割合において加えた。この分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液を、ポリエステルフィルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッドフィルム[以下、分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。得られた分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、500℃で3時間、加熱処理することによってオキサゾール化を行ない、分岐ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。表1にTd 5の測定結果を示す。The resulting silane-terminated PBO (BTC / IPC-HAB): Add several drops of tetramethoxysilane (TMOS), water required for hydrolysis, and 1N aqueous hydrochloric acid solution as catalyst to the PAPTMS precursor solution The sol-gel reaction is allowed to proceed by stirring at room temperature for 24 hours, and a branched polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution [hereinafter, branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS precursor-silica (sol- gel) Also called a hybrid solution. Was prepared. TMOS was added in such a ratio that the silica content in the film after oxazolation was 10% by weight. This branched polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours, whereby a branched polybenzoxazole precursor-silica hybrid film [hereinafter, branched PBO (BTC / IPC -HAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. The obtained branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film was fixed to a metal frame, and then, under a nitrogen atmosphere, at 150 ° C. for 1 hour, and at 500 ° C. for 3 hours. Oxazolation is carried out by heat treatment for a time, and it is also called a branched polybenzoxazole-silica hybrid film [hereinafter referred to as a branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. Table 1 shows the measurement results of T d 5 .

−実施例12−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた200mLのフラスコ内を窒素で置換した後、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC ):0.27g(1mmol)及びイソフタル酸クロライド(IPC ):1.62g(8mmol)を量り取り、N−メチルピロリドン(NMP ):100mLを加え溶解させ、反応溶液を−20℃に冷却した。次いで、別途準備した4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB ):1.95g(9mmol)をNMP :20mLに溶解させ、更にプロピレンオキサイド(PO):3mLを添加した混合用液を、反応溶液中に、20分かけて徐々に加えた後、−20℃で2時間反応させ、次いで25℃で20時間反応させることにより、カルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体[分岐PBO(BTC/IPC-HAB)前駆体]溶液を調製した。
-Example 12-
After replacing the inside of a 200 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a calcium chloride tube with nitrogen, benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC): 0.27 g (1 mmol) and isophthalic acid chloride (IPC ): 1.62 g (8 mmol) was weighed, N-methylpyrrolidone (NMP): 100 mL was added and dissolved, and the reaction solution was cooled to -20 ° C. Next, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB) prepared separately: 1.95 g (9 mmol) was dissolved in NMP: 20 mL, and further propylene oxide (PO): 3 mL was added. The solution was gradually added to the reaction solution over 20 minutes, reacted at −20 ° C. for 2 hours, and then reacted at 25 ° C. for 20 hours, whereby a carboxylic acid-terminated branched polybenzoxazole precursor [branched PBO (BTC / IPC-HAB) Precursor] solution was prepared.

次いで、このカルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液を、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のカルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体をろ過により回収し、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液で徹底的に洗浄した後、50℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のカルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液中にp−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS):0.22g(1.0mmol)を加え、完全に溶解させることにより、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[以下、シラン末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体溶液という。]を調製した。   Subsequently, this carboxylic acid terminal branched polybenzoxazole precursor solution was dropped into a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio) to perform reprecipitation purification. The obtained solid carboxylic acid terminally branched polybenzoxazole precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and then vacuumed at 50 ° C. for 12 hours. Drying was performed. The solid carboxylic acid terminally branched polybenzoxazole precursor thus obtained was redissolved in NMP, and p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS): 0.22 g (1.0 mmol) was dissolved in this solution. Is added and completely dissolved to obtain a branched polybenzoxazole precursor solution having a trimethoxysilyl group at least part of a plurality of ends [hereinafter, silane-terminated branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS precursor It is called body solution. Was prepared.

得られたシラン末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体溶液中へテトラメトキシシラン(TMOS)、加水分解に必要な水、及び、触媒としての1N塩化水素酸水溶液を数滴、添加し、室温で24時間、攪拌することによりゾル−ゲル反応を進行させ、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液[以下、分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッド溶液ともいう。]を調製した。尚、TMOSは、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が、10重量%となるような割合において加えた。この分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液を、ポリエステルフィルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッドフィルム[以下、分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。得られた分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、500℃で3時間、加熱処理することによってオキサゾール化を行ない、分岐ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。表1にTd 5の測定結果を示す。The resulting silane-terminated PBO (BTC / IPC-HAB): Add several drops of tetramethoxysilane (TMOS), water required for hydrolysis, and 1N aqueous hydrochloric acid solution as catalyst to the PAPTMS precursor solution The sol-gel reaction is allowed to proceed by stirring at room temperature for 24 hours, and a branched polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution [hereinafter, branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS precursor-silica (sol- gel) Also called a hybrid solution. Was prepared. TMOS was added in such a ratio that the silica content in the film after oxazolation was 10% by weight. This branched polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours, whereby a branched polybenzoxazole precursor-silica hybrid film [hereinafter, branched PBO (BTC / IPC -HAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. The obtained branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film was fixed to a metal frame, and then, under a nitrogen atmosphere, at 150 ° C. for 1 hour, and at 500 ° C. for 3 hours. Oxazolation is carried out by heat treatment for a time, and it is also called a branched polybenzoxazole-silica hybrid film [hereinafter referred to as a branched PBO (BTC / IPC-HAB): PAPTMS-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. Table 1 shows the measurement results of T d 5 .

−実施例13−
シリカ成分として、日産化学株式会社製のDMAc分散コロイダルシリカ粒子(平均粒子径:10〜15mm)を用いた以外は実施例12と同様の手法により、分岐ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、分岐PBO(BTC/IPC-HAB):PAPTMS−シリカ(colloidal silica)ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。尚、DMAc分散コロイダルシリカ粒子は、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が10重量%となるような割合において加えた。表1にTd 5の測定結果を示す。
-Example 13-
A branched polybenzoxazole-silica hybrid film [hereinafter, branched] in the same manner as in Example 12 except that DMAc-dispersed colloidal silica particles (average particle size: 10 to 15 mm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. were used as the silica component. PBO (BTC / IPC-HAB): It is also called a PAPTMS-silica (colloidal silica) hybrid film. ] Was obtained. The DMAc-dispersed colloidal silica particles were added in such a ratio that the silica content in the film after oxazolation was 10% by weight. Table 1 shows the measurement results of T d 5 .

−実施例14、15−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、3,3’,4,4’−テトラアミノビフェニル(DAB ):1.47g(7.25mmol)を量り取り、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc):55mLを加えて完全に溶解させた。その後、重合中に発生する塩化水素と塩を形成させるために、塩基化合物であるピリジン(py):0.67g(8.46mmol)及びトリエチルアミン(TEA ):0.86g(8.46mmol)を加えた。この溶液を−5℃に氷冷し、撹拌しながら、予めN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc):6mLに溶解させたイソフタル酸クロライド(IPC ):1.40g(6.89mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、更に25℃で24時間、反応させることにより、アミン末端直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体溶液[アミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体溶液]を得た。
-Examples 14 and 15-
After replacing the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a calcium chloride tube with nitrogen, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminobiphenyl (DAB): 1.47 g (7.25 mmol) was weighed. N, N-dimethylacetamide (DMAc): 55 mL was added and completely dissolved. Thereafter, pyridine (py): 0.67 g (8.46 mmol) and triethylamine (TEA): 0.86 g (8.46 mmol) as base compounds were added to form a salt with hydrogen chloride generated during the polymerization. It was. The solution was ice-cooled to −5 ° C., and with stirring, isophthalic acid chloride (IPC): 1.40 g (6.89 mmol) previously dissolved in 6 mL of N, N-dimethylacetamide (DMAc) was added. By reacting at −5 ° C. for 1 hour and further at 25 ° C. for 24 hours, an amine-terminated linear polybenzimidazole precursor solution [amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor solution] is obtained. It was.

次いで、このアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体溶液を水中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体をろ過により回収し、メタノールで徹底的に洗浄した後、85℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体を、DMAcに再溶解させ、この溶液中にp−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS):0.16g(0.73mmol)を加え、完全に溶解させた後、更に無水ピロメリット酸(PMDA):0.16g(0.73mmol)を加え、12時間反応させ、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体溶液[以下、シラン末端直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS前駆体溶液という。]を調製した。   Subsequently, this amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor solution was dropped into water to perform reprecipitation purification. The obtained solid amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with methanol, and then vacuum-dried at 85 ° C. for 12 hours. The solid amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor thus obtained was redissolved in DMAc, and p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS): 0.16 g (0 .73 mmol) was added and completely dissolved, and then pyromellitic anhydride (PMDA): 0.16 g (0.73 mmol) was further added and reacted for 12 hours, followed by linear polybenzoic acid having a trimethoxysilyl group at the end. Imidazole precursor solution [hereinafter referred to as silane-terminated linear PBI (IPC-DAB): PAPTMS precursor solution. Was prepared.

得られたシラン末端直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS前駆体溶液中へ任意量のテトラメトキシシラン(TMOS)、加水分解に必要な水、及び、触媒としての1N塩化水素酸水溶液を数滴、添加し、室温で24時間、攪拌することによりゾル−ゲル反応を進行させ、直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液[以下、直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッド溶液ともいう。]を調製した。尚、TMOSは、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が、実施例14においては1重量%、実施例15においては20重量%となるような割合において、それぞれ加えた。この直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液を、ポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。得られた直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、410℃で3時間、加熱処理することによってイミダゾール化を行ない、直鎖ポリベンゾイミダゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBI(IPC-DAB):PAPTMS−シリカハイブリッドフィルムともいう。]を得た。実施例14、15における各フィルムのTd 5は、実施例14は624℃、実施例15は628℃であった。また、屈曲性の評価結果は、何れのフィルムにも割れやひびは発生せず、○であった。The resulting silane-terminated linear PBI (IPC-DAB): PAPTMS precursor solution with an arbitrary amount of tetramethoxysilane (TMOS), water required for hydrolysis, and several drops of 1N hydrochloric acid aqueous solution as a catalyst The sol-gel reaction is allowed to proceed by adding and stirring at room temperature for 24 hours, and a linear polybenzimidazole precursor-silica hybrid solution [hereinafter, linear PBI (IPC-DAB): PAPTMS precursor-silica ( sol-gel) also called a hybrid solution. Was prepared. TMOS was added in such a proportion that the silica content in the film after oxazolation was 1% by weight in Example 14 and 20% by weight in Example 15. This linear polybenzimidazole precursor-silica hybrid solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours, whereby a linear polybenzimidazole precursor-silica hybrid film [hereinafter referred to as linear PBI ( IPC-DAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. The obtained linear PBI (IPC-DAB): PAPTMS precursor-silica (sol-gel) hybrid film was fixed to a metal frame, and then, in a nitrogen atmosphere, at 150 ° C. for 1 hour and at 410 ° C. for 3 hours. Then, imidazolation is carried out by heat treatment, and a linear polybenzimidazole-silica hybrid film [hereinafter also referred to as linear PBI (IPC-DAB): PAPTMS-silica hybrid film. ] Was obtained. The T d 5 of each film in Examples 14 and 15 was 624 ° C. in Example 14 and 628 ° C. in Example 15. Moreover, the evaluation result of the flexibility was ◯ with no cracks or cracks in any of the films.

−比較例1−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB ):2.59g(12mmol)を量り取り、N−メチル−2−ピロリドン(NMP ):20mLを加えて完全に溶解させた。その後、反応溶液中にN,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド(BSA ):9.78g(48mmol)を添加し、室温で1時間、撹拌することにより、HAB のシリル化を行なった。この反応溶液を液体窒素にて冷却し、イソフタル酸クロライド(IPC ):2.13g(11.4mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、更に25℃で24時間、反応させることにより、ヒドロキシアミン末端直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[ヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体溶液]を得た。
-Comparative Example 1-
After the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a calcium chloride tube was replaced with nitrogen, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB): 2.59 g (12 mmol) was weighed out. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP): 20 mL was added and completely dissolved. Thereafter, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide (BSA): 9.78 g (48 mmol) was added to the reaction solution and stirred at room temperature for 1 hour to effect silylation of HAB. The reaction solution is cooled with liquid nitrogen, and 2.13 g (11.4 mmol) of isophthalic acid chloride (IPC) is added, followed by reaction at −5 ° C. for 1 hour, and further at 25 ° C. for 24 hours. As a result, a hydroxyamine-terminated linear polybenzoxazole precursor solution [hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor solution] was obtained.

次いで、このヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体溶液を、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体をろ過により回収し、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液で徹底的に洗浄した後、85℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液をポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることでヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体フィルムの作成を試みたが、十分な高分子量体に成長していないため、脆弱でありフィルム強度および屈曲性に欠けていた。得られたヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体フィルム片を、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、500℃で3時間、加熱処理することでオキサゾール化を行ない、ヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)フィルム片を得た。得られたフィルムのTd 5は603℃であり、屈曲性の評価結果は、フィルムに割れやひびは発生せず、○であった。Next, this hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor solution was dropped into a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio) to perform reprecipitation purification. The obtained solid hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and then at 85 ° C. Vacuum drying was performed for 12 hours. The solid hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor thus obtained is redissolved in NMP, the solution is cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours. Attempts were made to produce a hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor film. However, the film was not brittle and lacked film strength and flexibility because it did not grow to a sufficient high molecular weight. The resulting hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor film piece is heat-treated at 150 ° C. for 1 hour and at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to effect oxazolation. A terminal linear PBO (IPC-HAB) film piece was obtained. T d 5 of the obtained film was 603 ° C., and the evaluation result of flexibility was ○, with no cracks or cracks generated in the film.

−比較例2、3−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB ):2.59g(12mmol)を量り取り、N−メチル−2−ピロリドン(NMP ):20mLを加えて完全に溶解させた。その後、反応溶液中にN,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド(BSA ):9.78g(48mmol)を添加し、室温で1時間、撹拌することにより、HAB のシリル化を行なった。この反応溶液を液体窒素にて冷却し、イソフタル酸クロライド(IPC ):2.13g(11.4mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、更に25℃で24時間、反応させることにより、ヒドロキシアミン末端直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[ヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体溶液]を得た。
-Comparative Examples 2, 3-
After the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a calcium chloride tube was replaced with nitrogen, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB): 2.59 g (12 mmol) was weighed out. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP): 20 mL was added and completely dissolved. Thereafter, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide (BSA): 9.78 g (48 mmol) was added to the reaction solution and stirred at room temperature for 1 hour to effect silylation of HAB. The reaction solution is cooled with liquid nitrogen, and 2.13 g (11.4 mmol) of isophthalic acid chloride (IPC) is added, followed by reaction at −5 ° C. for 1 hour, and further at 25 ° C. for 24 hours. As a result, a hydroxyamine-terminated linear polybenzoxazole precursor solution [hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor solution] was obtained.

次いで、このヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体溶液を、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体をろ過により回収し、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液で徹底的に洗浄した後、85℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(IPC-HAB)前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液中に2−(3−トリエトキシシリルプロピル)琥珀酸無水物(TEPSA ):0.36g(1.2mmol)を加え、末端にトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[以下、シラン末端直鎖PBO(IPC-HAB):TEPSA 前駆体溶液という。]を調製した。   Next, this hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor solution was dropped into a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio) to perform reprecipitation purification. The obtained solid hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and then at 85 ° C. Vacuum drying was performed for 12 hours. The solid hydroxyamine-terminated linear PBO (IPC-HAB) precursor thus obtained was redissolved in NMP and 2- (3-triethoxysilylpropyl) succinic anhydride ( TEPSA): 0.36 g (1.2 mmol) was added, and a linear polybenzoxazole precursor solution having a triethoxysilyl group at the end [hereinafter referred to as silane-terminated linear PBO (IPC-HAB): TEPSA precursor solution]. Was prepared.

得られたシラン末端直鎖PBO(IPC-HAB):TEPSA 前駆体溶液中へ任意量のテトラメトキシシラン(TMOS)、加水分解に必要な水、及び、触媒としての1N塩化水素酸水溶液を数滴、添加し、室温で24時間、攪拌することによりゾル−ゲル反応を進行させ、直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液[以下、直鎖PBO(IPC-HAB):TEPSA 前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッド溶液ともいう。]を調製した。尚、TMOSはオキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が、比較例3においては1重量%、比較例4においては20重量%となるような割合において、それぞれ加えた。この反応溶液を、ポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体−シリカハイブリッドフィルム[直鎖PBO(IPC-HAB):TEPSA 前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。得られた直鎖PBO(IPC-HAB):TEPSA 前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、500℃で3時間、加熱処理することによってオキサゾール化を行ない、直鎖ポリベンゾオキサゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBO(IPC-HAB):TEPSA−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。比較例2、3における各フィルムのTd 5は、比較例2は521℃、比較例3は535℃であり、また、屈曲性の評価結果は、何れのフィルムにも割れやひびは発生せず、○であった。The resulting silane-terminated linear PBO (IPC-HAB): TEPSA precursor solution with an arbitrary amount of tetramethoxysilane (TMOS), water required for hydrolysis, and several drops of 1N hydrochloric acid aqueous solution as a catalyst The sol-gel reaction is allowed to proceed by adding and stirring at room temperature for 24 hours, and a linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid solution [hereinafter, linear PBO (IPC-HAB): TEPSA precursor-silica ( sol-gel) also called a hybrid solution. Was prepared. TMOS was added in such a proportion that the silica content in the film after oxazolation was 1% by weight in Comparative Example 3 and 20% by weight in Comparative Example 4. The reaction solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours to obtain a linear polybenzoxazole precursor-silica hybrid film [linear PBO (IPC-HAB): TEPSA precursor-silica ( sol-gel) also called a hybrid film. ] Was obtained. The obtained linear PBO (IPC-HAB): TEPSA precursor-silica (sol-gel) hybrid film was fixed to a metal frame, and then, in a nitrogen atmosphere, 1 hour at 150 ° C. and 3 hours at 500 ° C. Then, oxazolation is carried out by heat treatment, and a linear polybenzoxazole-silica hybrid film [hereinafter also referred to as linear PBO (IPC-HAB): TEPSA-silica (sol-gel) hybrid film]. ] Was obtained. The T d 5 of each film in Comparative Examples 2 and 3 is 521 ° C. in Comparative Example 2 and 535 ° C. in Comparative Example 3, and the evaluation result of the flexibility shows that no cracks or cracks occur in any film. It was ○.

−比較例4−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP):2.20g(6.0mmol)を量り取り、N−メチル−2−ピロリドン(NMP ):39mLを加えて完全に溶解させた。その後、反応溶液中にN,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド(BSA ):5.72g(28mmol)を添加し、室温で1時間、撹拌することにより、6FAPのシリル化を行なった。この反応溶液を液体窒素にて冷却し、4,4’−オキシジフェニル−1,1−ジカルボン酸クロライド(OBC):1.68g(5.7mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、更に25℃で24時間、反応させることにより、ヒドロキシアミン末端直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体溶液[ヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体溶液]を得た。
-Comparative Example 4-
After replacing the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a calcium chloride tube with nitrogen, 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) hexafluoropropane (6FAP): 2.20 g (6 0.0 mmol), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP): 39 mL was added and completely dissolved. Thereafter, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide (BSA): 5.72 g (28 mmol) was added to the reaction solution and stirred at room temperature for 1 hour to silylate 6FAP. The reaction solution was cooled with liquid nitrogen, 4,4′-oxydiphenyl-1,1-dicarboxylic acid chloride (OBC): 1.68 g (5.7 mmol) was added, and then at −5 ° C. for 1 hour. The reaction was further continued at 25 ° C. for 24 hours to obtain a hydroxyamine-terminated linear polybenzoxazole precursor solution [hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor solution].

次いで、このヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体溶液を、イオン交換水中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体をろ過により回収し、イオン交換水で徹底的に洗浄した後、50℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液をポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることでヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体フィルムの作成を試みたが、十分な高分子量体に成長していないため、脆弱でありフィルム強度および屈曲性に欠けていた。得られたヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) 前駆体フィルム片を、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、420℃で3時間、加熱処理することでオキサゾール化を行なった。得られたヒドロキシアミン末端直鎖PBO(OBC-6FAP) フィルム片を用いたTd 5の測定結果を、下記表2に示す。Subsequently, this hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor solution was dropped into ion-exchanged water, and reprecipitation purification was performed. The obtained solid hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with ion-exchanged water, and then vacuum-dried at 50 ° C. for 12 hours. The solid hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor thus obtained is redissolved in NMP and the solution is cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours. Attempts were made to produce a hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor film, but it was not fragile and lacked film strength and flexibility because it did not grow to a sufficient high molecular weight. The obtained hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) precursor film piece was heat-treated in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 1 hour and 420 ° C. for 3 hours to perform oxazolation. The measurement results of T d 5 using the obtained hydroxyamine-terminated linear PBO (OBC-6FAP) film piece are shown in Table 2 below.

−比較例5−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた200mLのフラスコ内を窒素で置換した後、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB ):1.73g(8mmol)を量り取り、N−メチルピロリドン(NMP ):100mLを加え、溶解させた。次いで、反応溶液中にプロピレンオキサイド(PO):3mLを添加し、反応溶液を−20℃に冷却した。更に、別途準備した、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC ):0.27g(1mmol)及びイソフタル酸クロライド(IPC ):1.22g(6mmol)を30mLのNMP に溶解させてなる混合溶液を、反応溶液中に、20分かけて徐々に加えた後、−20℃で2時間、反応させ、加えて25℃で20時間、反応させることにより、ヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体[分岐PBO(BTC/IPC-HAB)前駆体]溶液を調製した。
-Comparative Example 5-
After replacing the inside of a 200 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a calcium chloride tube with nitrogen, 4,73'-diamino-3,3'-dihydroxybiphenyl (HAB): 1.73 g (8 mmol) was weighed out. N-methylpyrrolidone (NMP): 100 mL was added and dissolved. Next, 3 mL of propylene oxide (PO) was added to the reaction solution, and the reaction solution was cooled to −20 ° C. Further, separately prepared benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC): 0.27 g (1 mmol) and isophthalic acid chloride (IPC): 1.22 g (6 mmol) are dissolved in 30 mL of NMP. The mixed solution is gradually added to the reaction solution over 20 minutes, followed by reaction at −20 ° C. for 2 hours, and addition and reaction at 25 ° C. for 20 hours, whereby a hydroxyamine-terminated branched polybenzoxazole precursor is obtained. A body [branched PBO (BTC / IPC-HAB) precursor] solution was prepared.

次いで、このヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体をろ過により回収し、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液で徹底的に洗浄した後、50℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液をポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、ヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体フィルム[以下、ヒドロキシアミン末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB)前駆体フィルムという。]を得た。得られたヒドロキシアミン末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB)前駆体フィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、500℃で3時間、加熱処理することによってオキサゾール化を行ない、ヒドロキシアミン末端分岐ポリベンゾオキサゾールフィルム[ヒドロキシアミン末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB)フィルム]を得た。表2にTd 5の測定結果を示す。Subsequently, this hydroxyamine terminal branched polybenzoxazole precursor was dropped into a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and reprecipitation purification was performed. The obtained solid hydroxyamine-end branched polybenzoxazole precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and then vacuumed at 50 ° C. for 12 hours. Drying was performed. The solid hydroxyamine end-branched polybenzoxazole precursor thus obtained was redissolved in NMP, the solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours to obtain a hydroxyamine. Terminal branched polybenzoxazole precursor film [hereinafter referred to as hydroxyamine terminal branched PBO (BTC / IPC-HAB) precursor film. ] Was obtained. By fixing the obtained hydroxyamine terminal-branched PBO (BTC / IPC-HAB) precursor film to a metal frame and then heat-treating it at 150 ° C. for 1 hour and at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Oxazolation was performed to obtain a hydroxyamine terminal branched polybenzoxazole film [hydroxyamine terminal branched PBO (BTC / IPC-HAB) film]. Table 2 shows the T d 5 measurement results.

−比較例6−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた200mLのフラスコ内を窒素で置換した後、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC ):0.27g(1mmol)及びイソフタル酸クロライド(IPC ):1.62g(8mmol)を量り取り、N−メチルピロリドン(NMP ):100mLを加え溶解させ、反応溶液を−20℃に冷却した。次いで、別途準備した4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB ):1.95g(9ミリモル)をNMP:20mLに溶解させ、更にプロピレンオキサイド(PO)の3mLを添加した混合用液を、反応溶液中に、20分かけて徐々に加えた後、−20℃で2時間反応させ、次いで25℃で20時間反応させることにより、カルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体[分岐PBO(BTC/IPC-HAB)前駆体]溶液を調製した。
-Comparative Example 6
After replacing the inside of a 200 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube and a calcium chloride tube with nitrogen, benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC): 0.27 g (1 mmol) and isophthalic acid chloride (IPC ): 1.62 g (8 mmol) was weighed, N-methylpyrrolidone (NMP): 100 mL was added and dissolved, and the reaction solution was cooled to -20 ° C. Subsequently, separately prepared 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB): 1.95 g (9 mmol) was dissolved in NMP: 20 mL, and 3 mL of propylene oxide (PO) was further added. The solution was gradually added to the reaction solution over 20 minutes, reacted at −20 ° C. for 2 hours, and then reacted at 25 ° C. for 20 hours, whereby a carboxylic acid terminal branched polybenzoxazole precursor [branched PBO (BTC / IPC-HAB) precursor] solution was prepared.

次いで、このカルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のカルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体をろ過により回収し、水:メタノール=4:1(重量比)の混合溶液で徹底的に洗浄した後、85℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のカルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体を、NMP に再溶解させ、この溶液をポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で4時間、乾燥させることにより、カルボン酸末端分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体フィルム[以下、カルボン酸末端分岐PBO(BTC/IPC-HAB)フィルムという。]を得た。表2にTd 5の測定結果を示す。Subsequently, this carboxylic acid terminal branched polybenzoxazole precursor was dropped into a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and reprecipitation purification was performed. The obtained solid carboxylic acid terminal branched polybenzoxazole precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with a mixed solution of water: methanol = 4: 1 (weight ratio), and then vacuumed at 85 ° C. for 12 hours. Drying was performed. The solid carboxylic acid end-branched polybenzoxazole precursor thus obtained was redissolved in NMP, the solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 4 hours to obtain a carboxylic acid. Terminal branched polybenzoxazole precursor film [hereinafter referred to as carboxylic acid terminal branched PBO (BTC / IPC-HAB) film. ] Was obtained. Table 2 shows the T d 5 measurement results.

−比較例7−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、3,3’,4,4’−テトラアミノビフェニル(DAB ):1.47g(7.25mmol)を量り取り、N,N,−ジメチルアセトアミド(DMAc):55mLを加えて完全に溶解させた。その後、重合中に発生する塩化水素と塩を形成させるために、塩基化合物であるピリジン(py):0.67g(8.46mmol)及びトリエチルアミン(TEA ):0.86g(8.46mmol)を加えた。この溶液を−5℃に氷冷し、撹拌しながら、予めN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc):6mLに溶解させたイソフタル酸クロライド(IPC ):1.40g(6.89mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、さらに25℃で24時間、反応させることにより、アミン末端直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体溶液[アミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体溶液]を得た。
-Comparative Example 7-
After replacing the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a calcium chloride tube with nitrogen, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminobiphenyl (DAB): 1.47 g (7.25 mmol) was weighed. N, N, -dimethylacetamide (DMAc): 55 mL was added and completely dissolved. Thereafter, pyridine (py): 0.67 g (8.46 mmol) and triethylamine (TEA): 0.86 g (8.46 mmol) as base compounds were added to form a salt with hydrogen chloride generated during the polymerization. It was. The solution was ice-cooled to −5 ° C., and with stirring, isophthalic acid chloride (IPC): 1.40 g (6.89 mmol) previously dissolved in 6 mL of N, N-dimethylacetamide (DMAc) was added. By reacting at −5 ° C. for 1 hour and further at 25 ° C. for 24 hours, an amine-terminated linear polybenzimidazole precursor solution [amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor solution] is obtained. It was.

次いで、このアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体溶液を水中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体をろ過により回収し、メタノールで徹底的に洗浄した後、85℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体を、DMAcに再溶解させ、この溶液をポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で3時間、乾燥させることでアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体フィルムの作成を試みたが、製膜性に乏しくフィルム化できなかった。断片状のフィルムを用いて屈曲性の評価を行なったところ、試料(断片状のフィルム)に割れやひびが生じたため、×であった。また、屈曲性の評価において生じた試料の破片を用いてTd 5を測定したところ、624℃であった。Subsequently, this amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor solution was dropped into water to perform reprecipitation purification. The obtained solid amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with methanol, and then vacuum-dried at 85 ° C. for 12 hours. The solid amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor thus obtained was redissolved in DMAc, this solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 3 hours. Although an attempt was made to produce an amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor film, the film formation was poor and the film could not be formed. When the flexibility was evaluated using a piece-like film, the sample (fragment-like film) was cracked or cracked. Further, T d 5 was measured by using a sample piece generated in the evaluation of the flexibility, and it was 624 ° C.

−比較例8、9−
攪拌機、窒素導入管及び塩化カルシウム管を備えた100mLフラスコ内を、窒素で置換した後、3,3’,4,4’−テトラアミノビフェニル(DAB ):1.47g(7.25mmol)を量り取り、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc):55mLを加えて完全に溶解させた。その後、重合中に発生する塩化水素と塩を形成させるために、塩基化合物であるピリジン(py):0.67g(8.46mmol)及びトリエチルアミン(TEA ):0.86g(8.46mmol)を加えた。この溶液を−5℃に氷冷し、撹拌しながら、予めN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc):6mLに溶解させたイソフタル酸クロライド(IPC ):1.40g(6.89mmol)を加えた後、−5℃で1時間、反応させ、更に25℃で24時間、反応させることによりアミン末端直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体溶液[アミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体溶液]を得た。
-Comparative examples 8 and 9-
After replacing the inside of a 100 mL flask equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a calcium chloride tube with nitrogen, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminobiphenyl (DAB): 1.47 g (7.25 mmol) was weighed. N, N-dimethylacetamide (DMAc): 55 mL was added and completely dissolved. Thereafter, pyridine (py): 0.67 g (8.46 mmol) and triethylamine (TEA): 0.86 g (8.46 mmol) as base compounds were added to form a salt with hydrogen chloride generated during the polymerization. It was. The solution was ice-cooled to −5 ° C., and with stirring, isophthalic acid chloride (IPC): 1.40 g (6.89 mmol) previously dissolved in 6 mL of N, N-dimethylacetamide (DMAc) was added. The mixture was reacted at −5 ° C. for 1 hour and further reacted at 25 ° C. for 24 hours to obtain an amine-terminated linear polybenzimidazole precursor solution [amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor solution]. .

次いで、このアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体溶液を水中に滴下し、再沈殿精製を行なった。得られた固体状のアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体をろ過により回収し、メタノールで徹底的に洗浄した後、85℃で12時間、真空乾燥を行なった。このようにして得られた固体状のアミン末端直鎖PBI(IPC-DAB)前駆体を、DMAcに再溶解させ、この溶液中に2−(3−トリエトキシシリルプロピル)琥珀酸無水物(TEPSA ):0.22g(0.73mmol)を加え、末端にトリエトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体溶液[以下、シラン末端直鎖PBI(IPC-DAB):TEPSA 前駆体溶液という。]を調製した。   Subsequently, this amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor solution was dropped into water to perform reprecipitation purification. The obtained solid amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor was recovered by filtration, thoroughly washed with methanol, and then vacuum-dried at 85 ° C. for 12 hours. The solid amine-terminated linear PBI (IPC-DAB) precursor thus obtained was redissolved in DMAc, and 2- (3-triethoxysilylpropyl) succinic anhydride (TEPSA) was dissolved in this solution. ): 0.22 g (0.73 mmol) was added, and a linear polybenzimidazole precursor solution having a triethoxysilyl group at the end [hereinafter referred to as a silane-terminated linear PBI (IPC-DAB): TEPSA precursor solution. Was prepared.

得られたシラン末端直鎖PBI(IPC-DAB):TEPSA 前駆体溶液中へ任意量のテトラメトキシシラン(TMOS)、加水分解に必要な水、及び、触媒としての1N塩化水素酸水溶液を数滴、添加し、室温で24時間、攪拌することでゾル−ゲル反応を進行させ、直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液[以下、直鎖PBI(IPC-DAB):TEPSA 前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッド溶液ともいう。]を調製した。尚、TMOSは、オキサゾール化後のフィルムにおけるシリカ含有量が、比較例8においては1重量%、比較例9においては20重量%となるような割合において、それぞれ加えた。この直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体−シリカハイブリッド溶液を、ポリエステルフイルム上にキャストし、85℃で3時間、乾燥させることにより、直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBI(IPC-DAB):TEPSA 前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムともいう。]を得た。得られた直鎖PBI(IPC-DAB):TEPSA 前駆体−シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムを、金枠に固定した後、窒素雰囲気下にて、150℃で1時間、410℃で4時間、加熱処理することによってイミダゾール化を行ない、直鎖ポリベンゾイミダゾール−シリカハイブリッドフィルム[以下、直鎖PBI(IPC-DAB):TEPSA −シリカ(sol-gel )ハイブリッドフィルムをもいう。]を得た。比較例8、9における各フィルムのTd 5は、比較例8は588℃、比較例9は618℃であった。また、屈曲性の評価結果は、何れのフィルムにおいても割れやひびは発生せず、○であった。The resulting silane-terminated linear PBI (IPC-DAB): TEPSA precursor solution with an arbitrary amount of tetramethoxysilane (TMOS), water required for hydrolysis, and several drops of 1N hydrochloric acid aqueous solution as a catalyst The sol-gel reaction is allowed to proceed by stirring at room temperature for 24 hours, and a linear polybenzimidazole precursor-silica hybrid solution [hereinafter, linear PBI (IPC-DAB): TEPSA precursor-silica ( sol-gel) also called a hybrid solution. Was prepared. TMOS was added in such a proportion that the silica content in the film after oxazolation was 1 wt% in Comparative Example 8 and 20 wt% in Comparative Example 9. This linear polybenzimidazole precursor-silica hybrid solution was cast on a polyester film and dried at 85 ° C. for 3 hours, whereby a linear polybenzimidazole precursor-silica hybrid film [hereinafter, linear PBI ( IPC-DAB): TEPSA precursor-silica (sol-gel) hybrid film. ] Was obtained. The obtained linear PBI (IPC-DAB): TEPSA precursor-silica (sol-gel) hybrid film was fixed to a metal frame, and then, in a nitrogen atmosphere, 1 hour at 150 ° C. and 4 hours at 410 ° C. Then, imidazolation is performed by heat treatment, and linear polybenzimidazole-silica hybrid film [hereinafter referred to as linear PBI (IPC-DAB): TEPSA-silica (sol-gel) hybrid film]. ] Was obtained. The T d 5 of each film in Comparative Examples 8 and 9 was 588 ° C. in Comparative Example 8 and 618 ° C. in Comparative Example 9. Moreover, the evaluation result of the flexibility was ◯ without any cracks or cracks in any of the films.

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上記表1及び表2からも明らかなように、本発明に従うハイブリッド材料からなるフィルムは、何れも高い耐熱性を有すると共に、有利に製膜化することが出来るものであることが確認された。
As is clear from Table 1 and Table 2, it was confirmed that the film made of the hybrid material according to the present invention has high heat resistance and can be advantageously formed into a film.

Claims (12)

ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾイミダゾールからなるポリマー相と、SiO 2 を構成単位とするシリカ相とが、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかを介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料にして、
前記ポリマー相が、繰り返し単位内に下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾオキサゾールからなり、
前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )のシリル化物と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて得られる、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)アルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化せしめてなるものであり、
前記有機−無機ポリマーハイブリッドにおける前記シリカ相の含有量が1〜30重量%である、
ことを特徴とするハイブリッド材料。
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A polymer phase composed of polybenzoxazole or polybenzimidazole and a silica phase having SiO 2 as a structural unit are integrated via any one of organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6). A hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid ,
The polymer phase is composed of a linear polybenzoxazole having any one of atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9) in a repeating unit,
The organic-inorganic polymer hybrid is I) 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB) silylated, isophthalic acid chloride (IPC), and p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS). And a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at the end, obtained using an aromatic tetracarboxylic dianhydride, and II) at least one of alkoxysilane compounds in the presence of water , Sol-gel reaction, and oxazolization of the resulting reaction product,
The content of the silica phase in the organic-inorganic polymer hybrid is 1 to 30% by weight.
A hybrid material characterized by that.
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ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾイミダゾールからなるポリマー相と、SiOA polymer phase composed of polybenzoxazole or polybenzimidazole, and SiO 22 を構成単位とするシリカ相とが、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかを介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料にして、 A hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid integrated with any of organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6):
前記ポリマー相が、繰り返し単位内に下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾオキサゾールからなり、The polymer phase is composed of a linear polybenzoxazole having any one of atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9) in a repeating unit,
前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )のシリル化物と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて得られる、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)シリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化せしめてなるものであり、The organic-inorganic polymer hybrid is I) 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB) silylated, isophthalic acid chloride (IPC), and p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS). And a mixture of a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at the end, obtained by using an aromatic tetracarboxylic dianhydride, and II) silica fine particles, oxazolated. Yes,
前記有機−無機ポリマーハイブリッドにおける前記シリカ相の含有量が1〜40重量%である、The content of the silica phase in the organic-inorganic polymer hybrid is 1 to 40% by weight,
ことを特徴とするハイブリッド材料。A hybrid material characterized by that.
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ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾイミダゾールからなるポリマー相と、SiOA polymer phase composed of polybenzoxazole or polybenzimidazole, and SiO 22 を構成単位とするシリカ相とが、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかを介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料にして、 A hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid integrated with any of organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6):
前記ポリマー相が、繰り返し単位内に下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾオキサゾールからなり、The polymer phase is composed of a linear polybenzoxazole having any one of atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9) in a repeating unit,
前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)のシリル化物と、4,4’−オキシジフェニル−1,1−ジカルボン酸クロライド(OBC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて得られる、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)アルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化せしめてなるものであり、The organic-inorganic polymer hybrid comprises I) 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) hexafluoropropane (6FAP) silylated and 4,4′-oxydiphenyl-1,1-dicarboxylic acid A linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at its end, obtained using chloride (OBC), p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS), and aromatic tetracarboxylic dianhydride; II) At least one kind of alkoxysilane compound is subjected to sol-gel reaction in the presence of water, and the resulting reaction product is oxazolated,
前記有機−無機ポリマーハイブリッドにおける前記シリカ相の含有量が1〜40重量%である、The content of the silica phase in the organic-inorganic polymer hybrid is 1 to 40% by weight,
ことを特徴とするハイブリッド材料。A hybrid material characterized by that.
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ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾイミダゾールからなるポリマー相と、SiOA polymer phase composed of polybenzoxazole or polybenzimidazole, and SiO 22 を構成単位とするシリカ相とが、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかを介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料にして、 A hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid integrated with any of organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6):
前記ポリマー相が、下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する分岐ポリベンゾオキサゾールからなり、The polymer phase is composed of a branched polybenzoxazole having any of the atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9),
前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)とを用いて得られる、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)アルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化せしめてなるものであり、The organic-inorganic polymer hybrid comprises I) 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB), isophthalic acid chloride (IPC), and benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC). ) And p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS), a branched polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at least at a part of the plurality of terminals, and II) an alkoxysilane compound Sol-gel reaction with at least one kind in the presence of water, and the resulting reaction product is oxazolated,
前記有機−無機ポリマーハイブリッドにおける前記シリカ相の含有量が1〜40重量%である、The content of the silica phase in the organic-inorganic polymer hybrid is 1 to 40% by weight,
ことを特徴とするハイブリッド材料。A hybrid material characterized by that.
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ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾイミダゾールからなるポリマー相と、SiOA polymer phase composed of polybenzoxazole or polybenzimidazole, and SiO 22 を構成単位とするシリカ相とが、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかを介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料にして、 A hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid integrated with any of organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6):
前記ポリマー相が、下記化学式(7)〜(9)で表わされる原子団の何れかを有する分岐ポリベンゾオキサゾールからなり、The polymer phase is composed of a branched polybenzoxazole having any of the atomic groups represented by the following chemical formulas (7) to (9),
前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)とを用いて得られる、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体と、II)シリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化せしめてなるものであり、The organic-inorganic polymer hybrid comprises I) 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB), isophthalic acid chloride (IPC), and benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC). ) And p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS), and a branched polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at least at a part of a plurality of ends, and II) silica fine particles The mixture is oxazolated,
前記有機−無機ポリマーハイブリッドにおける前記シリカ相の含有量が1〜40重量%である、The content of the silica phase in the organic-inorganic polymer hybrid is 1 to 40% by weight,
ことを特徴とするハイブリッド材料。A hybrid material characterized by that.
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ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾイミダゾールからなるポリマー相と、SiOA polymer phase composed of polybenzoxazole or polybenzimidazole, and SiO 22 を構成単位とするシリカ相とが、下記化学式(4)〜(6)で表わされる有機基の何れかを介して一体化されてなる有機−無機ポリマーハイブリッドからなるハイブリッド材料にして、 A hybrid material composed of an organic-inorganic polymer hybrid integrated with any of organic groups represented by the following chemical formulas (4) to (6):
前記ポリマー相が、下記化学式(14)〜(16)で表わされる原子団の何れかを有する直鎖ポリベンゾイミダゾールからなり、The polymer phase is composed of linear polybenzimidazole having any of the atomic groups represented by the following chemical formulas (14) to (16),
前記有機−無機ポリマーハイブリッドが、I)3,3’、4,4’−テトラアミノビフェニル(DAB )と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて得られる、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体と、II)アルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をイミダゾール化せしめてなるものであり、The organic-inorganic polymer hybrid comprises I) 3,3 ′, 4,4′-tetraaminobiphenyl (DAB), isophthalic acid chloride (IPC), p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS), aromatic A sol-gel obtained by using a tetracarboxylic dianhydride and a linear polybenzimidazole precursor having a trimethoxysilyl group at a terminal, and II) at least one alkoxysilane compound in the presence of water. Reaction, and the resulting reaction product is imidazoled,
前記有機−無機ポリマーハイブリッドにおける前記シリカ相の含有量が1〜30重量%である、The content of the silica phase in the organic-inorganic polymer hybrid is 1 to 30% by weight.
ことを特徴とするハイブリッド材料。A hybrid material characterized by that.
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請求項1に記載のハイブリッド材料の製造方法にして、
4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )のシリル化物と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する工程と、
かかる直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程と、
を有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法。
A method for producing a hybrid material according to claim 1 ,
Silylated product of 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB) , isophthalic acid chloride (IPC) , p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS) , and aromatic tetracarboxylic dianhydride A step of synthesizing a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at the end, and
A step of subjecting the linear polybenzoxazole precursor and at least one of the alkoxysilane compounds to a sol-gel reaction in the presence of water and oxazlating the resulting reaction product to form an organic-inorganic polymer hybrid; ,
A method for producing a hybrid material, comprising:
請求項2に記載のハイブリッド材料の製造方法にして、
4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )のシリル化物と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する工程と、
かかる直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とシリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程と、
を有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法。
A method for producing a hybrid material according to claim 2 ,
Silylated product of 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB) , isophthalic acid chloride (IPC) , p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS) , and aromatic tetracarboxylic dianhydride A step of synthesizing a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at the end, and
A step of converting the mixture of the linear polybenzoxazole precursor and the silica fine particles into an organic-inorganic polymer hybrid by oxazolation;
A method for producing a hybrid material, comprising:
請求項3に記載のハイブリッド材料の製造方法にして、
2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)のシリル化物と、4,4’−オキシジフェニル−1,1−ジカルボン酸クロライド(OBC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体を合成する工程と、
かかる直鎖ポリベンゾオキサゾール前駆体とアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程と、
を有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法。
A method for producing a hybrid material according to claim 3 ,
2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) hexafluoropropane (6FAP) silylated, 4,4'- oxydiphenyl -1,1-dicarboxylic acid chloride (OBC) , p-aminophenyl Using trimethoxysilane (PAPTMS) and aromatic tetracarboxylic dianhydride to synthesize a linear polybenzoxazole precursor having a trimethoxysilyl group at the end;
A step of subjecting the linear polybenzoxazole precursor and at least one of the alkoxysilane compounds to a sol-gel reaction in the presence of water and oxazlating the resulting reaction product to form an organic-inorganic polymer hybrid; ,
A method for producing a hybrid material, comprising:
請求項4に記載のハイブリッド材料の製造方法にして、
4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )イソフタル酸クロライド(IPC )及びベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC )を、−20〜0℃の温度条件の下、オキシラン化合物を含む有機溶媒内にて重合せしめて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体Iを合成する工程と、
前記分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体Iと、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)を用いて、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体IIを合成する工程と、
前記分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体IIとアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をオキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程と、
を有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法。
A method for producing a hybrid material according to claim 4 ,
4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB) , isophthalic acid chloride (IPC), and benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC) under the temperature conditions of −20 to 0 ° C. A step of synthesizing a branched polybenzoxazole precursor I by polymerization in an organic solvent containing an oxirane compound;
Synthesis said branch polybenzoxazole precursor I, and have use of a p- aminophenyl trimethoxysilane (PAPTMS), a branch polybenzoxazole precursor II with at least a portion trimethoxysilyl group of the plurality of terminal And a process of
A step of subjecting the branched polybenzoxazole precursor II and at least one of alkoxysilane compounds to a sol-gel reaction in the presence of water and oxazolizing the resulting reaction product to form an organic-inorganic polymer hybrid; ,
A method for producing a hybrid material, comprising:
請求項5に記載のハイブリッド材料の製造方法にして、
4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(HAB )イソフタル酸クロライド(IPC )及びベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸クロライド(BTC )を、−20〜0℃の温度条件の下、オキシラン化合物を含む有機溶媒内にて重合せしめて、分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体I’を合成する工程と、
前記分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体I’と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)を用いて、複数の末端のうちの少なくとも一部にトリメトキシシリル基を有する分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体II’を合成する工程と、
前記分岐ポリベンゾオキサゾール前駆体II’とシリカ微粒子との混合物を、オキサゾール化することによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程と、
を有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法。
In the hybrid material manufacturing method according to claim 5 ,
4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl (HAB) , isophthalic acid chloride (IPC), and benzene-1,3,5-tricarboxylic acid chloride (BTC) under the temperature conditions of −20 to 0 ° C. A step of synthesizing a branched polybenzoxazole precursor I ′ by polymerization in an organic solvent containing an oxirane compound;
The branch polybenzoxazole precursor I 'and, p- aminophenyl and have use the trimethoxysilane (PAPTMS), branched polybenzoxazole precursor II with at least a portion trimethoxysilyl group of the plurality of terminal' A step of synthesizing
A step of converting the mixture of the branched polybenzoxazole precursor II ′ and the silica fine particles into an organic-inorganic polymer hybrid by oxazolation;
A method for producing a hybrid material, comprising:
請求項6に記載のハイブリッド材料の製造方法にして、
3,3’、4,4’−テトラアミノビフェニル(DAB )と、イソフタル酸クロライド(IPC )と、p−アミノフェニルトリメトキシシラン(PAPTMS)と、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを用いて、末端にトリメトキシシリル基を有する直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体を合成する工程と、
かかる直鎖ポリベンゾイミダゾール前駆体とアルコキシシラン化合物の少なくとも一種以上とを、水の存在下、ゾル−ゲル反応せしめ、得られた反応物をイミダゾール化せしめることによって有機−無機ポリマーハイブリッドとする工程と、
を有することを特徴とするハイブリッド材料の製造方法。
A method for producing a hybrid material according to claim 6 ,
Using 3,3 ′, 4,4′- tetraaminobiphenyl (DAB) , isophthalic acid chloride (IPC) , p-aminophenyltrimethoxysilane (PAPTMS) , and aromatic tetracarboxylic dianhydride , Synthesizing a linear polybenzimidazole precursor having a trimethoxysilyl group at the terminal;
A step of subjecting the linear polybenzimidazole precursor and at least one of the alkoxysilane compounds to an organic-inorganic polymer hybrid by sol-gel reaction in the presence of water and imidazolization of the obtained reaction product; ,
A method for producing a hybrid material, comprising:
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