JP5867555B2 - ポリイミド前駆体、及びポリイミド - Google Patents
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Description
液晶表示素子に用いられる液晶配向膜は、主にポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、または、ポリイミドのワニスを塗膜・焼成することにより製造されている。そして、液晶配向膜においては、体積抵抗率を低下させることで、液晶表示素子の残像現象を低減させる方法が提案されている(特許文献1、特許文献2)。
1.下記式(4)で表されるジアミン化合物若しくは下記式(5)で表されるジアミン化合物と、脂環若しくは芳香族環の構造を有するテトラカルボン酸二水物と、を重縮合反応して得られるポリアミック酸からなることを特徴とするポリイミド前駆体。
3.下記式(4)で表されるジアミン化合物。
4.下記式(5)で表されるジアミン化合物。
式(1)において、R1は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。アルキル基の具体的例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、又はt−ブチル基が挙げられる。一般に、ポリアミック酸エステルは、メチル基、エチル基、プロピル基と炭素数が増えるに従ってイミド化が進行する温度が高くなる。したがって、熱によるイミド化のしやすさの観点から、メチル基、又はエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
式(2)において、Aは単結合又は2価の有機基であるが、ジアミンの反応性低下を抑制するため、また、前述したアミド基との反応によるカルボキシル基の消費の可能性を低くするため、下記式(6)で表される2価の有機基であることが好ましい。
上記B1およびB2の具体的な例を以下に示すが、これに限定されない。液晶配向膜の機械特性が向上するため、B1およびB2の少なくともどちらか一方がB-9であると好ましい。
R8およびR9は、炭素数が少ないと、液晶配向性が良くなるため、炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のアルケニレン基、又は炭素数1〜5のアルキニレン基が好ましい。また、R10およびR11の両方、またはどちらか一方が単結合であることが好ましい。
以下に、式(2)で表される構造の好ましい具体的を挙げるが、本発明はこれに限定されない。
上記の定義では、例えばポリイミド前駆体に含まれる式(1)で表される重合単位が、「式(1)のX及びYにはそれぞれ式(2)の基を1個ずつ有し、且つR2及びR3が式(2)の基である重合単位」のみである場合、このポリイミド前駆体における式(2)の含有率は4.00となる。
以下に好ましいYの具体例を示すが、これに限定されるものではない。なお、下記の構造中、R5は式(2)で表される構造であり、cは0〜4の整数であり、d及びeは0〜2の整数である。
また、式(1)のYに式(2)で表される基を有する構造単位を得るためには、上記(45)におけるYが、式(2)で表される基を有する構造のYであるジアミン化合物を使用すればよい。
同様に、式(1)のR2又はR3或はその両方が式(2)で表される基である構造単位を得るためには、上記(45)におけるR2又はR3或はその両方が式(2)で表される基であるジアミン化合物を使用すればよい。
式(42)〜(44)で表されるテトラカルボン酸誘導体におけるX及びR1、式(45)で表されるジアミン化合物におけるY及びR2〜R3は、得ようとする式(1)の構造に対応するそれぞれと同一の構造とすればよい。よって、これらの具体例及び好ましい例は、式(1)の説明で例示した構造をそのまま挙げることができる。
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物から合成することができる。
上記の反応に用いる溶媒は、モノマーおよびポリマーの溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、又はγ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。合成時の濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
上記のようにして得られたポリアミック酸は、反応溶液をよく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させて回収することができる。また、析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することで精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
ポリアミック酸エステルは、以下に示す(A)〜(C)の方法で合成することができる。
(A)ポリアミック酸からポリアミック酸エステルを合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成することができる。
エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジ−t−ブチルアセタール、1−メチル−3−p−トリルトリアゼン、1−エチル−3−p−トリルトリアゼン、1−プロピル−3−p−トリルトリアゼンなどが挙げられる。エステル化剤の添加量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対して、2〜6モル当量が好ましい。
(B)テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンからポリアミック酸エステルを合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから合成することができる。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、又は4−ジメチルアミノピリジンが使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドに対して、2〜4倍モルであることが好ましい。
(C)テトラカルボン酸ジエステルとジアミンからポリアミック酸を合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤により縮合することにより合成することができる。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、ジアミン成分に対して2〜4倍モルであることが好ましい。
上記3つのポリアミック酸エステルの合成方法の中でも、高分子量のポリアミック酸エステルが得られるため、(A)又は(B)の合成法が特に好ましい。
ポリイミド前駆体の分子量は、ワニスの粘度や、ポリイミド膜の物理的な強度に影響を与える。ワニスの良好な塗布作業性や塗膜の良好な均一性を得るという観点からは重量平均分子量で500,000以下が好ましく、十分な強度のポリイミド膜を得るという観点からは2,000以上が好ましい。重量平均分子量は、より好ましくは5,000〜300,000であり、さらに好ましくは、10,000〜100,000である。ポリイミド前駆体の分子量は、前記重合反応に用いるジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体の比率を調整することで制御できる。ジアミン成分:テトラカルボン酸誘導体の比率としては、モル比で1:0.7〜1.2を例示することができる。このモル比が1:1に近いほど得られるポリイミド前駆体の分子量は大きくなる。
本発明のポリイミドは、前記ポリイミド前駆体をイミド化することにより合成することができる。ポリイミド前駆体からポリイミドを合成する方法として簡便なものは、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物との反応で得られた前記ポリアミック酸の溶液に触媒を添加する化学的イミド化であり、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の過程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
化学的イミド化は、イミド化させたい重合体を、有機溶媒中において塩基性触媒と酸無水物の存在下で攪拌することにより行うことができる。有機溶媒としては前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン等を挙げることができる。中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。また、酸無水物としては無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等を挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。
本発明の液晶配向剤は、上記のようにして得られたポリイミド前駆体又はポリイミドの少なくとも一方を含有する塗布液であり、液晶配向膜を形成するのに用いられる。
本発明の液晶配向剤は、2種類以上のポリイミド前駆体や2種類以上のポリイミドを含有していてもよく、ポリイミド前駆体とポリイミドの両方を含有していてもよい。更には、本発明のポリイミド前駆体又は本発明のポリイミド以外のポリマー成分を含有してもよい。
ポリイミド前駆体またはポリイミドを溶解させるための有機溶媒としては、ポリマー成分が均一に溶解するものであれは特に限定されない。その具体例を挙げるならば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。また、単独ではポリマー成分を均一に溶解できない溶媒であっても、重合体が析出しない範囲であれば、上記の有機溶媒に混合してもよい。
その他、本発明の液晶配向剤はシランカップリング剤や架橋剤などの各種添加剤を含有してもよい。
シランカップリング剤は、液晶配向剤が塗布される基板と、そこに形成される液晶配向膜との密着性を向上させる目的で添加される。以下にシランカップリング剤の具体例を挙げるが、本発明の液晶配向剤に使用可能なシランカップリング剤はこれに限定されるものではない。
本発明の液晶配向膜は、上記のようにして得られた液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥、焼成して得られた塗膜であり、必要に応じてこの塗膜面にラビング又は光配向等の処理をする。
本発明の液晶配向剤を塗布する基板としては透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることができ、液晶駆動のためのITO電極等が形成された基板を用いることがプロセスの簡素化の観点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極はアルミ等の光を反射する材料も使用できる。本発明の液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などが挙げられる。本発明の液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができる。通常は、含有される有機溶媒を十分に除去するために50℃〜120℃で1分〜10分乾燥させ、その後150℃〜300℃で5分〜120分焼成される。焼成後の塗膜の厚みは、特に限定されないが、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5〜300nm、好ましくは10〜200nmである。
光配向処理法の具体例としては、前記塗膜表面に、一定方向に偏光した放射線を照射し、場合によってはさらに150〜250℃の温度で加熱処理を行い、液晶配向能を付与する方法が挙げられる。放射線としては、100nm〜800nmの波長を有する紫外線および可視光線を用いることができる。このうち、100nm〜400nmの波長を有する紫外線が好ましく、200nm〜400nmの波長を有するものが特に好ましい。また、液晶配向性を改善するために、塗膜基板を50〜250℃で加熱しつつ、放射線を照射してもよい。前記放射線の照射量は、1〜10,000mJ/cm2の範囲にあることが好ましく、100〜5,000mJ/cm2の範囲にあることが特に好ましい。
本発明の液晶表示素子は、上記した手法により本発明の液晶配向剤から液晶配向膜付き基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作成し、液晶表示素子としたものである。
液晶セルの製造方法は特に限定されないが、一例を挙げるならば、液晶配向膜が形成された1対の基板を液晶配向膜面を内側にして、好ましくは1〜30μm、より好ましくは2〜10μmのスペーサーを挟んで設置した後、周囲をシール剤で固定し、液晶を注入して封止する方法が一般的である。液晶封入の方法については特に制限されず、作製した液晶セル内を減圧にした後液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後、封止を行う滴下法などが例示できる。
本発明の液晶配向膜の体積抵抗率の測定方法は特に限定されないが、一例として以下の方法が挙げられる。
上記の液晶配向剤をITO透明電極付きガラス基板にスピンコート法により塗布する。塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができるが、一般的な配向膜形成工程と同様に、50℃〜120℃で1分〜10分乾燥させ、その後150℃〜300℃で5分〜120分焼成することが好ましい。焼成後の塗膜の厚みは、特に限定されないが、微粒子によるピンホールが発生せず、工程上作製が容易で、かつ実際の液晶配向膜の物性を反映させるという観点から、50nm〜2000nmが好ましく、より好ましくは100〜1000nmである。その後、塗膜表面に電極を形成する。電極は、塗膜を傷つけることなく簡便に蒸着することができるアルミ電極が好ましい。電極面積は、塗膜中のピンホールを含みにくく、かつ測定時に大きな印加電圧を必要としないという観点から、0.001cm2〜0.05cm2が好ましい。作製した素子に一定電圧を印加し、測定される電流値から体積抵抗率が算出できる。印加電圧は電流値の測定が容易で、かつショートしにくいという観点から1V〜20Vが好ましい。
本発明の液晶表示素子の残像特性の評価法は特に限定されないが、一例として以下に述べるような液晶セルに直流電圧を印加した後の残留電圧を測定する誘電吸収法が挙げられる。
上記の液晶配向剤をITO透明電極付きガラス基板にスピンコート法により塗布する。塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができるが、一般的な配向膜形成工程と同様に、50℃〜120℃で1分〜10分乾燥させ、その後150℃〜300℃で5分〜120分焼成することが好ましい。焼成後の塗膜の厚みは、特に限定されないが、一般的な配向膜形成工程と同様に、5〜300nm、好ましくは10〜200nmである。この塗膜面にラビングによる配向処理を施して液晶配向膜付き基板とする。この液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の液晶配向膜上に4μm〜6μmのスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷し、もう一方の基板を液晶配向膜が向き合いラビング方向が直行するように張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製する。この空セルに減圧注入法によって、液晶を注入し、注入口を封止して、ツイストネマティック液晶セルを得る。
このツイストネマティック液晶セルに、任意の温度下で10Vの直流電圧を30分間印加し、1秒間短絡させた後の液晶セル内に発生している電位の時間変化を測定する。
本発明のポリイミド前駆体を合成するにあたり、ポリイミド前駆体の原料となるモノマーを合成する時の簡便性、およびこのモノマーの取り扱いやすさの観点からは、前記式(45)におけるYが式(2)で表される基を有するジアミン化合物を使用するか、前記式(45)におけるR2、R3、又はその両方に式(2)で表される基が結合しているジアミン化合物を使用することが好ましい。このようなジアミン化合物の中でも、液晶配向膜としたときに液晶配向性が高く、機械特性が強く、体積抵抗率が低く、残留DC特性に優れた液晶表示素子を得ることができる等の理由から、下記式(4)又は式(5)で表されるジアミン化合物が好ましい。
上記式(A)〜(D)のジアミン化合物は以下のようにして合成することができる。
特定ジアミン化合物(A)
式(A)のジアミン化合物は、例えば、下記式(A1)のプロパルギルアミン、式(A2)のブロモ酢酸t-ブチル、式(A3)の二炭酸ジt-ブチル、および式(A4)の2−ヨード−4−ニトロアニリンを主原料として、以下に示す4ステップの経路で合成できる。
上記反応溶液を0℃〜40℃、好ましくは、0℃〜30℃で、5分〜30分撹拌した後、前記化合物(A6)を加え、1時間〜48時間、好ましくは2時間〜24時間撹拌すると上記式(A7)の化合物が得られる。式(A6)の添加量は、ヨウ化アリールに対して、1.0倍モル量〜2.0倍モル量が好ましく、1.0倍モル量〜1.5倍モル量がより好ましい。
化合物(A7)を有機溶剤に溶解させた後、反応容器内を窒素で置換し、触媒を加え、反応容器内を水素で置換する。ここで、使用する有機溶剤は、反応をより効率的に進めるために、メタノール、エタノール、2−プロパノール、テトラヒドロフラン、又は1,4−ジオキサンが好ましく、メタノール、又はエタノールがより好ましい。触媒としては、パラジウムカーボン、プラチナカーボン、酸化白金などが挙げられるが、反応効率が良いため、パラジウムカーボンがより好ましい。反応混合物を0℃〜100℃、好ましくは、10℃〜60℃で、12時間〜72時間、好ましくは、24時間〜60時間撹拌する。反応終了後、触媒を除去し、有機溶剤を留去することで、ジアミン(A)の粗生成物を得ることができる。得られたジアミン化合物は、ポリイミド前駆体を得るための重合反応が速やかに進行し、高分子量のポリマーが得られるように、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、活性炭処理が挙げられるが、生成物が分解する可能性が低い活性炭処理が好ましい。
式(B)のジアミン化合物は、例えば、下記式(B1)のN−(ジフェニルメチレン)グリシンt−ブチルエステル、式(B2)の臭化プロパルギル、および前記式(A3)の二炭酸ジt−ブチル、および式(A4)の2−ヨード−4−ニトロアニリンを主原料として、以下に示す5ステップの経路で合成できる。
式(C)のジアミン化合物は、例えば、下記式(C1)の2−アミノ−4−ニトロアニリン、および式(C2)のアミノ酸誘導体を主原料として、以下に示す2ステップの経路で合成できる。
2−アミノ−4−ニトロアニリンの1位のアミノ基は、4位に存在するニトロ基の影響で求核性が低下する。そのため、2位のアミノ基とアミノ酸誘導体のカルボキシル基が優先的に反応するため、化合物(C3)を合成することができる。アミノ酸誘導体を過剰に添加すると、4位のアミノ基とアミド結合を形成するため、アミノ酸誘導体の添加量は、2−アミノ−4−ニトロアニリンに対して、0.9〜1.2倍モル量であることが好ましい。
上記アミノ基とカルボキシル基の縮合反応は公知の方法で行うことができるが、混合酸無水物を用いる方法、縮合剤を用いる方法が好ましい。
混合酸無水物を用いる方法は、例えば、カルボン酸を有機溶媒中で、塩基の存在下、酸ハライド、またはクロロギ酸エステルと、−70℃〜40℃、好ましくは、−50℃〜5℃で反応させ、得られた混合酸無水物を有機溶媒中で、アミン化合物と−70℃〜40℃、好ましくは、−50℃〜5℃で反応させることにより行なわれる。
反応に使用する塩基としては、3級アミンが好ましく、ピリジン、トリエチルアミン、4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン、又はN−メチルモルホルリンがより好ましい。塩基の添加量は、多すぎると除去が難しいため、(C1)に対して2〜4倍モル量であることが好ましい。
前記酸ハライドおよびクロロギ酸エステルとしては、ピバロイルクロライド、トシルクロライド、メシルクロライド、クロロギ酸エチル、又はクロロギ酸イソブチルが好ましい。酸ハライドおよびクロロギ酸エステルの添加量は、(C1)に対して1.1〜2.0倍モル量であることが好ましい。
前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ−1,3,5−トリアジニルメチルモルホリニウム、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニルなどが使用できる。縮合剤の添加量は、(C2)に対して2〜3倍モル量であることが好ましい。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の添加量は、多すぎると除去が難しく、少なすぎると反応効率が低下するため、(C1)に対して2〜4倍モル量であることが好ましい。
上記2種類の方法で、得られた反応溶液は、析出物を除去した後、酸性または塩基性水溶液と有機溶剤を加えて、酸ハライド、クロロギ酸エステル、縮合剤、塩基、およびこれらの化合物に由来する共生成物を抽出によって除くことが好ましい。酸性水溶液としては、塩酸、酢酸、ギ酸、又は塩化アンモニウムの水溶液が好ましい。塩基水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、又は炭酸カリウムの水溶液が好ましい。抽出に使用する有機溶剤は、反応溶液に加えても、内容物の析出が起こらず、水と混合しないものであれば、その種類を選ばないが、酢酸エチル、ジクロロメタン、クロロホルム、又は1,2−ジクロロエタンがより好ましい。
式(D)のジアミン化合物は、例えば、前記式(A2)のブロモ酢酸t−ブチルと下記式(D1)のp−フェニレンジアミンを主原料として、以下に示す方法で合成できる。
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[1H NMR]
装置:フーリエ変換型超伝導核磁気共鳴装置(FT−NMR)INOVA−400(Varian社製)400MHz
溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6)
標準物質:テトラメチルシラン(TMS)
積算回数:8
ポリマーの分子量はGPC(常温ゲル浸透クロマトグラフィー)装置によって測定し、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド換算値として数平均分子量(以下、Mnとも言う。)と重量平均分子量(以下、Mwとも言う。)を算出した。
GPC装置:昭和電工社製(GPC−101)
カラム:昭和電工社製(KD803、KD805の直列)
カラム温度:50℃
溶離液:N,N−ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o−リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフランが10mL/L)
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(重量平均分子量(Mw) 約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(ピークトップ分子量(Mp) 約12,000、4,000、1,000)。測定は、ピークが重なるのを避けるため、900,000、100,000、12,000、1,000の4種類を混合したサンプル、および150,000、30,000、4,000の3種類を混合したサンプルの2サンプルを別々に測定。
ポリイミド粉末20mgを重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6、0.05%TMS(テトラメチルシラン)混合品)1gに溶解し、1H NMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するピークを基準とし、9.5−10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するピークの積算値を用い、以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1−α・x/y)×100
上記式において、xはアミド酸のNH基に由来するピークの積算値、yは基準とするピークの積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基に由来するピークの積算値に対する基準とするピークの積算値の割合である。
素子の作製:液晶配向材をITO電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで60分焼成を行い、膜厚200nmの液晶配向膜を作製した。試料によっては、この液晶配向膜付き基板に254nmの偏光を1J/cm2照射した。このように作製した液晶配向膜付き基板に、アルミニウム電極を直径1mm、厚さ100nmになるように蒸着によって形成し、体積抵抗率測定用素子を作製した。
体積抵抗率の測定:エレクトロメーター(ケースレー社製、型番617)に接続したシールドケース内で上記素子のITO電極とアルミニウム電極間に10Vの電圧を120秒間印加し、110秒後から120秒後に流れた電流の平均値から体積抵抗率を算出した。
以下において、化合物の略称をもちいることがある。
CBDE−Cl: ジメチル−1,3−ビス(クロロカルボニル)シクロブタン−2,4−カルボキシレート
1,3-DMCBDE-Cl: ジメチル 1,3−ビス(クロロカルボニル)−1,3−ジメチルシクロブタン−2,4−カルボキシレート
TDA: 3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物
pPDA:p−フェニレンジアミン
TBDA: 1−t−ブトキシカルボニル−3,5−ジアミノベンゼン
EtDA: 1−エトキシカルボニル−3,5−ジアミノベンゼン
第1ステップ:化合物(A5)の合成
500 mL のナスフラスコにプロパルギルアミン (8.81 g, 160 mmol) 、N,N-ジメチルホルムアミド (112 mL) 、炭酸カリウム (18.5 g, 134 mmol) の順に入れ、0 ℃ にし、ブロモ酢酸t-ブチル (21.9 g, 112 mmol) をN,N-ジメチルホルムアミド (80 mL) に溶かした溶液を約1時間で、撹拌しながら滴下した。滴下終了後、反応溶液を室温にし、20時間撹拌した。その後、固形物をろ過により除去し、ろ液に酢酸エチルを 1 L 加え、300 mL の水で 4 回、300 mL の飽和食塩水で 1 回洗浄した。その後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。最後に、残留した油状物を 0.6 Torr, 70 ℃で減圧蒸留することにより、無色液体のN-プロパルギルアミノ酢酸t-ブチル(化合物(A5))を得た。収量は 12.0 g、収率は63% であった。
1 L のナスフラスコに上記N-プロパルギルアミノ酢酸t-ブチル (12.0 g, 70.9 mmol)、ジクロロメタン (600 mL) を入れて溶液とし、攪拌氷冷しながら、二炭酸ジt-ブチル (15.5 g, 70.9 mmol) をジクロロメタン (100 mL) に溶かした溶液を1時間で滴下した。滴下終了後、反応溶液を室温にし、20時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を300 mL の飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を減圧留去することで、薄黄色液体のN-プロパルギル-N-t-ブトキシカルボニルアミノ酢酸t-ブチル(化合物(A6))を得た。収量は 18.0 g、収率は 94% であった。
300 mL の四つ口フラスコに2-ヨード-4-ニトロアニリン (22.5 g, 85.4 mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロリド (1.20 g, 1.71 mmol)、ヨウ化銅 (0.651 g, 3.42 mmol)を入れ、窒素置換した後、ジエチルアミン (43.7 g, 598 mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド (128 mL) を加え、氷冷攪拌しながら、前記N-プロパルギルアミノ-N-t-ブトキシカルボニル酢酸t-ブチル (27.6 g, 102 mmol) を加え、室温で20時間攪拌した。反応終了後、1 L の酢酸エチルを加え、1 mol/L の塩化アンモニウム水溶液 150 mL で3回、150 mL の飽和食塩水で1回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を減圧留去することで析出した固体を200 mL の酢酸エチルに溶かし、1 L のヘキサンを加えることで再結晶を行った。この固体をろ取し、減圧乾燥することで、黄色固体の2-{3-(N-t-ブトキシカルボニル-N-t-ブトキシカルボニルメチルアミノ)-1-プロピニル)}-4-ニトロアニリン(化合物(A7))を得た。収量は23.0 g, 収率は66%であった。
500 mL の四つ口フラスコに前記2-{3-(N-t-ブトキシカルボニル-N-t-ブトキシカルボニルメチルアミノ)-1-プロピニル)}-4-ニトロアニリン (22.0 g, 54.2 mmol)、および、エタノール (200 g) を加え、系内を窒素で置換した後、パラジウム炭素 (2.20 g) を加え、系内を水素で置換し、50 ℃で48時間攪拌した。反応終了後、セライトろ過によりパラジウム炭素を除き、ろ液に活性炭を加え、50 ℃で30 分攪拌した。その後、活性炭をろ過し、有機溶媒を減圧留去し、残留した油状物を減圧乾燥することで、ジアミン化合物(A)を得た。収量は19.8 g、収率は 96% であった。
ジアミン化合物(A)は1H NMRにより確認した。
1H NMR (DMSO-d6): δ 6.54-6.42 (m, 3H, Ar), 3.49, 3.47 (each s, 2H, NCH2CO2t-Bu), 3.38-3.30 (m, 2H, CH2CH2N), 2.51-2.44 (m, 2H, ArCH2), 1.84-1.76 (m, 2H, CH2CH2CH2), 1.48-1.44 (m, 18H, NCO2t-Bu and CH2CO2t-Bu).
第1ステップ:化合物(B3)の合成
2 L のナスフラスコに(N-ジフェニルメチン)グリシンt-ブチル (23.6 g, 80.0 mmol)、ジクロロメタン (267 mL)、トルエン (533 mL)、臭化テトラブチルアンモニウム (1.56 g, 4.0 mmol)、臭化プロパルギル (11.4 g, 96.0 mmol)、50%水酸化カリウム水溶液 (157 g) の順にを入れ、室温で20時間撹拌した。その後、有機層を分離し、水層を200 mL の酢酸エチルで2回抽出し、これらを有機層と合わせ、300 mL の飽和食塩水で 1 回洗浄した。その後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去し、残留した油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで生成することにより、無色液体の (N-ジフェニルメチン)プロパルギルグリシンt-ブチル(化合物(B3))を得た。収量は 26.7 g、収率は99% であった。
500 mL のナスフラスコに前記(N-ジフェニルメチン)プロパルギルグリシンt-ブチル (26.7 g, 80.0 mmol), テトラヒドロフラン (320 mL)、15%質量クエン酸水溶液 (152 g)を入れ、室温で2時間攪拌した。反応終了後、1 mol/L の塩酸を90 mL 加え、水層を分離し、160 mL の酢酸エチルで3回洗浄した後、炭酸カリウムをpHが8になるまで加えた。その後、この水層を160 mL の酢酸エチルで3回抽出し、有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥した。最後に、溶媒を減圧留去し、残留した油状物を減圧乾燥することで、黄色液体のプロパルギルグリシンt-ブチル(化合物(B4))を得た。収量は 8.51 g、収率は63%であった。
1 L のナスフラスコに前記プロパルギルグリシンt-ブチル (6.43 g, 38.0 mmol)、ジクロロメタン (127 mL)、トリエチルアミン (4.23 g, 41.2 mmol)、二炭酸ジt-ブチル (9.12 g, 41.2 mmol) の順に加え、室温で20時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を100 mL の飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を減圧留去することで、オレンジ色液体のN-t-ブトキシカルボニルプロパルギルグリシンt-ブチル(化合物(B5))を得た。収量は 9.69 g、収率は 95% であった。
200 mL の四つ口フラスコに2-ヨード-4-ニトロアニリン (8.72 g, 33.0 mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロリド (0.463 g, 0.660 mmol)、ヨウ化銅 (0.251 g, 1.32 mmol)を入れ、窒素置換した後、ジエチルアミン (16.9 g, 231 mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド (50 mL) を加え、氷冷攪拌しながら、前記N-t-ブトキシカルプロパルギルグリシンt-ブチル (9.69 g, 36.0 mmol) をN,N-ジメチルホルムアミド (16 mL)に溶かして加え、室温で16時間攪拌した。反応終了後、500 mL の酢酸エチルを加え、1 mol/L の塩化アンモニウム水溶液 100 mL で3回、100 mL の飽和食塩水で1回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を減圧留去し残留した油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することで、黄色固体の2-{4-(N-t-ブトキシカルボニルアミノ)-4-(t-ブトキシカルボニル)-1-ブチニル)}-4-ニトロアニリン(化合物(B6))を得た。収量は5.54 g, 収率は41%であった。
500 mL の四つ口フラスコに前記2-{4-(N-t-ブトキシカルボニルアミノ)-4-(t-ブトキシカルボニル)-1-ブチニル)}-4-ニトロアニリン (5.54 g, 13.7 mmol)、および、エタノール (49.9 g) を加え、系内を窒素で置換した後、パラジウム炭素 (0.540 g) を加え、系内を水素で置換し、50 ℃で48時間攪拌した。反応終了後、セライトろ過によりパラジウム炭素を除き、ろ液に活性炭を加え、50 ℃で30 分攪拌した。その後、活性炭をろ過し、有機溶媒を減圧留去し、生成した油性物を減圧乾燥することで、ジアミン化合物(B)を得た。収量は3.90 g、収率は 85% であった。
ジアミン化合物(B)の構造は1H NMRにより確認した。
1H NMR (DMSO-d6): δ 7.15 (d, J = 7.6 Hz, 1H, Ar), 6.37 (d, J = 8.0 Hz, 1H, Ar), 6.24-6.20 (dd, J = 8.0, 7.6 Hz, 1H, Ar),4.09 (br s, 4H, NH2), 3.79 (m, 1H, NCH), 2.27 (m, 2H, ArCH2), 1.72-145 (m, 4H, -CH2CH2-), 1.38 (s, 18H, t-Bu).
以下に示す2ステップの経路でジアミン化合物(C)を合成した。
窒素置換した500 mL の四つ口フラスコにアミノ酸誘導体(5.00 g, 17.3 mmol)を入れ、THF(テトラヒドロフラン) (150 mL) に溶解させた。そこへ、NMM(N-メチルモルホルリン)(3.55 g, 35.1 mmol)を加え、-45℃に冷却した。この溶液に、クロロギ酸イソブチル(2.97 g, 21.8 mmol)を加え、−45℃にて10分間撹拌した。10分後、2-アミノ-4-ニトロアニリン ( 2.59 g, 16.9 mmol) をTHF (100mL) に溶かした溶液を滴下した。滴下終了後、−45℃にて1時間攪拌し、その後、20℃で18時間撹拌した。反応終了後、析出した固体をろ別し、得られたろ液を減圧濃縮した。残渣を 500ml の酢酸エチル、および、500mLのTHFに溶解させ、200 mLのリン酸二水素カリウム水溶液 (1 mol/L) で2回、200mL の飽和食塩水で1回、200 mL の飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、最後に200 mL の飽和食塩水で1回洗浄した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去し、残留した薄黄色固体を酢酸エチルで洗浄することにより、2−(3−t−ブトキシカルボニル−2−t−ブトキシカルボニルアミノプロピオニルアミノ)−4−ニトロアニリン(化合物(C3))を得た。収量は4.88 g、収率は68.0%であった。
300 mL のナスフラスコに、化合物(C3)(4.85 g, 11.4 mmol) を入れ、エタノール (150 mL) を加え、系内を窒素置換した後、パラジウム炭素 (0.49 g) を加え、系内を水素で置換し、20 ℃で48 時間撹拌した。反応終了後、セライトろ過により析出物を除き、溶媒を減圧留去することで得られた油状残渣をトルエンで再結晶することにより薄紫色固体のジアミン化合物(C)を得た。収量は3.03 g、収率は67%であった。
ジアミン化合物(C)の構造は1H NMRにより確認した。
1H NMR (DMSO-d6): δ 8.99 (s, 1H, NHCO2t-Bu), 7.20 (d, J = 8.0 Hz, 1H, ArNH), 6.59 (d, J = 2.8 Hz, Ar), 6.49 (d, J = 8.0 Hz, 2H, Ar), 6.24 (dd, J = 8.0, 2.8 Hz, 1H, Ar), 4.23 (dd, J = 8.8, 4.7 Hz, 1H, CH), 4.35, 4.00 (each s, 4H, NH2), 2.72 (dd, J = 16.0, 4.7 Hz, 1H, CH2), 2.49 (dd, J = 16.0, 8.8 Hz, 1H, CH2), 1.40 (s, 18H, t-Bu).
ジアミン化合物(D)の構造は1H NMRにより確認した。
1H NMR (DMSO-d6): δ 6.39 (s, 4H, Ar), 5.09 (t, J = 6.6 Hz, 2H, NH), 3.64 (d, J = 6.6 Hz, 4H, CH2), 1.39 (s, 18H, t-Bu).
300mL四つ口フラスコに、p−フェニレンジアミン(0.700 g, 6.47 mmol)、ジアミン化合物(D)(0.191 g, 0.719 mmol)を入れ、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)(44.6 mL)、ピリジン(1.39 mL, 17.3 mmol)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながらCBDE−Cl(ジメチル−1,3−ビス(クロロカルボニル)シクロブタン−2,4−カルボキシレート)(2.14 g, 7.19 mmol)を添加し、更に固形分濃度が5質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を250 g の水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水250 gで洗浄した後、メタノール(63 g ×3回)で洗浄し、40℃で減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[A]を得た。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=12,652、Mw=27,434であった。
50mL四つ口フラスコに、ジアミン化合物(A)(0.530g、1.40mmol)、p−フェニレンジアミン(0.604g、5.59mmol)を入れ、NMP(9.8mL)、γ−BL(γ−ブチロラクトン)(13.1mL)、ピリジン(1.31mL、16.3mmol)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながら、CBDE−Cl(2.01g、6.77mmol)を添加し、更に固形分濃度が8質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を5質量%になるようにNMP:γ−BLが重量比1:1の混合溶媒を加え、265gの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水265gで洗浄した後、エタノール(265g×1回、66g×3回)で洗浄し、40℃で3時間、60℃で5時間減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[B]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=25,934、Mw=78,562であった。
50mL二口フラスコに、p−フェニレンジアミン(0.700g、6.47mmol)を入れ、NMP(21.7mL)、ピリジン(1.56mL、19.4mmol)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながらCBDE−Cl(1.92g、6.47mmol)を添加し、さらに固形分濃度が8質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら1時間撹拌した。この溶液を5質量%になるようにNMP加えた後、215gの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水215gで洗浄した後、メタノール(54g×3回)で洗浄し、40℃で減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[C]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=24,559、Mw=73,634であった。
3L三口フラスコに、ジアミン化合物(A)(43.6g、115mmol)、p−フェニレンジアミン(44.0g、407mmol)を入れ、NMP(820mL)、γ−BL(623mL)、ピリジン(93.4mL)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながら、1,3-DMCBDE-Cl(ジメチル 1,3−ビス(クロロカルボニル)−1,3−ジメチルシクロブタン−2,4−カルボキシレート)(158g、486mmol)を添加し、更に固形分が10質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を5質量%になるようにNMP:γ−BLが重量比1:1の混合溶媒を加え、2.10kgの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水2.10kgで洗浄した後、エタノール(2.10kg×1回、525g×3回)で洗浄し、40℃で3時間、60℃で5時間減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[D]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=13,350、Mw=28,323であった。
500mL三口フラスコに、ジアミン化合物(A)(3.35g、8.82mmol)、p−フェニレンジアミン(0.953g、8.81mmol)を入れ、NMP(156mL)、ピリジン(3.40mL)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながら、1,3-DMCBDE-Cl(5.73g、17.6mmol)を添加し、更に固形分が5質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を875gの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水875gで洗浄した後、エタノール(875g×1回、219g×3回)で洗浄し、40℃で3時間、60℃で5時間減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[E]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=30,549、Mw=57,127であった。
50mL三口フラスコに、ジアミン化合物(B)(1.14g、3.00mmol)、p−フェニレンジアミン(0.235g、3.00mmol)を入れ、NMP(6.8mL)、ピリジン(1.2mL)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながら、1,3-DMCBDE-Cl(1.95g、6.01mmol)を添加し、更に固形分が10質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を298gの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水298gで洗浄した後、エタノール(298g×1回、75g×3回)で洗浄し、40℃で3時間、60℃で5時間減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[F]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=26,518、Mw=47,398であった。
300mL三口フラスコに、ジアミン化合物(C)(0.502g、1.27mmol)、p−フェニレンジアミン(0.550g、5.09mmol)を入れ、NMP(47.4mL)、ピリジン(1.23mL)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながら、1,3-DMCBDE-Cl(2.07g、6.36mmol)を添加し、更に固形分が5質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を266gの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水266gで洗浄した後、エタノール(266g×1回、66g×3回)で洗浄し、40℃で3時間、60℃で5時間減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[G]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=48,729、Mw=94,484であった。
50mL三口フラスコに、ジアミン化合物(D)(0.277g、0.822mmol)、p−フェニレンジアミン(0.800g、7.40mmol)を入れ、NMP(56.8mL)、ピリジン(1.59mL)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながら、1,3-DMCBDE-Cl(2.67g、8.22mmol)を添加し、更に固形分が5質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を315gの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水315gで洗浄した後、メタノール(79g×5回)で洗浄し、40℃で5時間減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[H]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=12,994、Mw=23,104であった。
1L三口フラスコに、p−フェニレンジアミン(6.99g、64.6mmol)を入れ、NMP(386mL)、ピリジン(11.9mL)を加えて溶解させた。この溶液を水冷撹拌しながら、1,3-DMCBDE-Cl(20.0g、61.4mmol)を添加し、更に固形分が5質量%になるようにNMPを加え、水冷しながら4時間撹拌した。この溶液を2.24kgの水に注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度水2.24kgで洗浄した後、エタノール(2.24kg×1回、562g×3回)で洗浄し、40℃で3時間、60℃で5時間減圧乾燥することで、ポリアミック酸エステル粉末[I]を得た。また、ポリアミック酸エステルの分子量はMn=16,813、Mw=38,585であった。
50mL四つ口フラスコに、TBDA(1−t−ブトキシカルボニル−3,5−ジアミノベンゼン、1.46g、7.01mmol)を入れ、NMP(14.3g)を加えて溶解させた。この溶液にTDA(3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物)(2.10g、6.99mmol)を添加し、40℃のオイルバスで90時間撹拌することで、ポリアミック酸溶液[J]を得た。また、ポリアミック酸の分子量はMn=11,074、Mw=26,449であった。
50mL三角フラスコに、実施例4のポリアミック酸溶液(4.96g)に固形分濃度6質量%になるようにNMPを加え、無水酢酸(2.39g)、ピリジン(1.11g)を加え、室温で30分間撹拌した後、40℃で3時間撹拌した。この溶液を81.9gのメタノールに注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度メタノール(23.4g×2回)で洗浄し、100℃で減圧乾燥することで、ポリイミド粉末[K]を得た。また、ポリイミドの分子量はMn=10,317、Mw=23,312であった。また、1H NMRから算出したイミド化率は89%であった。
50mL四つ口フラスコに、EtDA(1−エトキシカルボニル−3,5−ジアミノベンゼン、2.69g、14.9mmol)を入れ、NMP(28.7g)を加えて溶解させた。この溶液にTDA(4.45g、14.8mmol)を添加し、40℃のオイルバスで27時間撹拌することで、ポリアミック酸溶液[L]を得た。また、ポリアミック酸の分子量はMn=7,611、Mw=14,341であった。
50mL三角フラスコに、比較例5のポリアミック酸溶液(10.0g)に固形分濃度6質量%になるようにNMPを加え、無水酢酸(4.70g)、ピリジン(2.18g)を加え、室温で30分間撹拌した後、40℃で3時間撹拌した。この溶液を153gのメタノールに注いで、ポリマーを析出させ、吸引ろ過によりポリマーをろ取し、再度メタノール(43.7g×2回)で洗浄し、100℃で減圧乾燥することで、ポリイミド粉末[M]を得た。また、ポリイミドの分子量はMn=7,748、Mw=14,307であった。また、1H NMRから算出したイミド化率は94%であった。
0.204gのポリアミック酸エステル粉末[B]をNMP(3.95g)に溶解し、この溶液にBS(ブチルセロソルブ)(1.0g)を加え、4質量%のポリアミック酸エステルワニス[B-1]を調製した。
<比較例5>ポリイミド前駆体ワニスの調製
0.199gのポリアミック酸エステル粉末[C]をDMF(N,N−ジメチルホルムアミド)(1.81g)に溶解し、この溶液にNMP(2.00g)、BS(ブチルセロソルブ)(1.01g)を加え、4質量%のポリアミック酸エステルワニス[C-1]を調製した。
0.602gのポリアミック酸エステル粉末[D]をγ−BL(5.41g)に溶解し、この溶液にγ−BL(2.00g)、BS(1.99g)を加え、6質量%のポリアミック酸エステルワニス[D-1]を調製した。
<実施例16>ポリイミド前駆体ワニスの調製
0.302gのポリアミック酸エステル粉末[E]をγ−BL(2.72g)に溶解し、この溶液にγ−BL(1.00g)、BS(1.00g)を加え、6質量%のポリアミック酸エステルワニス[E-1]を調製した。
<実施例17>ポリイミド前駆体ワニスの調製
0.301gのポリアミック酸エステル粉末[F]をγ−BL(2.70g)に溶解し、この溶液にγ−BL(1.00g)、BS(1.00g)を加え、6質量%のポリアミック酸エステルワニス[F-1]を調製した。
0.308gのポリアミック酸エステル粉末[G]をγ−BL(2.73g)に溶解し、この溶液にγ−BL(1.00g)、BS(1.00g)を加え、6質量%のポリアミック酸エステルワニス[G-1]を調製した。
<実施例19>ポリイミド前駆体ワニスの調製
0.603gのポリアミック酸エステル粉末[H]をDMF(N,N−ジメチルホルムアミド)(5.42g)に溶解し、この溶液にNMP(1.99g)、BS(2.07g)を加え、6質量%のポリアミック酸エステルワニス[H-1]を調製した。
<比較例6>ポリイミド前駆体ワニスの調製
0.631gのポリアミック酸エステル粉末[I]をDMF(5.67g)に溶解し、この溶液にγ−BL(2.13g)、BS(2.10g)を加え、6質量%のポリアミック酸エステルワニス[I-1]を調製した。
1.82gのポリアミック酸溶液[J]に、NMP(2.18g)に溶解し、この溶液にNMP(1.99g)、BS(1.00g)を加え、8質量%のポリアミック酸ワニス[J-1]を調製した。
<実施例21>ポリイミドワニスの調製
0.601gのポリイミド粉末[K]をγ−BL(5.40g)に溶解し、この溶液にγ−BL(2.01g)、BS(2.03g)を加え、6質量%のポリイミドワニス[K-1]を調製した。
<比較例7>ポリイミド前駆体ワニスの調製
1.82gのポリアミック酸溶液[L]に、NMP(2.18g)に溶解し、この溶液にNMP(1.99g)、BS(1.00g)を加え、8質量%のポリアミック酸ワニス[L-1]を調製した。
<比較例8>ポリイミドワニスの調製
0.601gのポリイミド粉末[M]をγ−BL(5.40g)に溶解し、この溶液にγ−BL(2.01g)、BS(2.03g)を加え、6質量%のポリイミドワニス[M-1]を調製した。
上記で調製したワニスを用いて体積抵抗率を測定した。ワニス[B-1]と[C-1]については254nmの偏光紫外光を照射後についても測定した。結果を表1に示す。
<実施例32>
実施例14で得られた液晶配向剤(B−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で20分間の焼成を経て膜厚100nmのポリイミド膜を得た。この塗膜面に偏光板を介して254nmの紫外線を1.0J/cm2照射し、液晶配向膜付き基板を得た。このような液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面に6μmのスペーサーを散布した後、2枚の基板の配向方向が平行から85度捩れるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが6μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(MLC−2003、メルク株式会社製)を常温で真空注入し、注入口を封止してツイストネマチック液晶セルとした。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。
本発明のポリイミド前駆体並びにポリイミドは、体積抵抗率の小さなポリイミド膜が得られる。本発明のジアミン化合物は、本発明のポリイミド前駆体並びにポリイミドおよびこれらを用いた液晶配向膜の得るための原料として最適である。
Claims (6)
- 下記式(4)で表されるジアミン化合物若しくは下記式(5)で表されるジアミン化合物と、脂環若しくは芳香族環の構造を有するテトラカルボン酸二水物と、を重縮合反応して得られるポリアミック酸からなることを特徴とするポリイミド前駆体。
- 請求項1に記載のポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド。
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