JPH01115930A - ポリイミディンイミドコポリマー - Google Patents

ポリイミディンイミドコポリマー

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Publication number
JPH01115930A
JPH01115930A JP21644388A JP21644388A JPH01115930A JP H01115930 A JPH01115930 A JP H01115930A JP 21644388 A JP21644388 A JP 21644388A JP 21644388 A JP21644388 A JP 21644388A JP H01115930 A JPH01115930 A JP H01115930A
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JP
Japan
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copolymer
polyimidine
polyimide
imide
formulas
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Application number
JP21644388A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Arai
充 新井
Edowaado Kiyashidei Patoritsuku
パトリック・エドワード・キャシディ
Makureodo Fuearii Jieemusu
ジェームス・マクレオド・フェアリー
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリイミドとポリイミディンの共重合体であ
り、実用性と耐熱性を兼備えた新規なポリマーであるポ
リイミディンイミドコポリマーに関するものである。
本ポリマーの具体的な利用分野としては、電気電子材料
分野におけるLSI用層間絶縁材、ソルダーレジスト、
液晶配向膜、各種保護膜、エナメルワニス、フレキシブ
ルプリント回路基盤、光学分野における、プラスチック
レンズ、光ピツクアップ構造体、分離膜分野における、
医療用、産業用酸素富化装置を始めとするガス分離精製
装置、食品、医薬品用浄水器を始めとするろ過装置、気
液分離装置、あるいは耐熱性接着剤への応用等が考えら
れる。
〔従来の技術〕
従来、ポリイミド樹脂は、耐熱性ポリマーとして使用さ
れており、その製造方法としては、例えば芳香族テトラ
カルボン酸二無水物とジアミンとの縮合反応によるポリ
アミック酸を加熱下で脱水環化させる方法がジャーナル
・オブ・ポリマー・サイエンス(J、Po1yn+、S
ci、Part A、 3.1373〜1390(I9
65)) 、等に報告されている。
一方、ポリイミディンはポリイミドの欠点を改善するこ
とを目的として開発さ机たポリマーであり、その製造法
はジャーナル・オプ・ポリマー・サイエンス(J、Po
lym、Sci、、 Polym、Chem、Ed、、
 14+591〜602(I976) ;同; 14.
1485(I976) ;同、 14.1519(I9
76) i同、 14.2391〜2397 (I97
6))に報告されている。
前述のような方法で製造されるポリイミド樹脂は耐熱性
に優れているが、特殊な溶剤を除き一般的な溶剤には不
溶〜難溶であり、その使用において多(の制限がある。
一方、ポリイミディン樹脂は前記ポリイミド樹脂の欠点
が改善されしかも優れた耐熱性を示すポリマーではある
が、高分子量のものを得るのが困難であり実用的なポリ
マーとなるには至っていない。
最近、合弁らは、ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエ
ンス(J、Polym、Sci、、 Po1yn+、C
hem、Ed、+ 21+1241〜1249 (I9
83) ”)に高分子量のポリイミディン樹脂に関する
報告をしているが、これは非常に複雑な工程を経て合成
されたモノマーを用いたポリイミディンに関するもので
あり実用化には難点がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、ポリイミド、ポリイミディン双方の特徴であ
る耐熱性を維持しつつさらにそれぞれの長所を併せもっ
た新規ポリマーを提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段及びその作用〕本発明者ら
は上記の如き従来技術の欠点を解決すべく鋭意検討した
結果、イミディン構造とイミド構造を合せ持つポリマー
を合成することにより、優れた溶解性と高分子量を同時
に実現できることを知見して本発明を完成した。
すなわち、本発明はポリマーの基本骨格のなかに、一般
式(I)で表わされるイミディン構造、および、一般式
(n)で表わされるイミド構造を有する。ポリイミディ
ンとポリイミドの共重合体からなるポリイミディンイミ
ドコボリマーである。
(I)             (Iり但し、一般式
(I)、(n)は、それぞれ以下に示す一般式(I−a
) 〜(I−c)  、  (II−a)〜(If −
b)をまとめて表したものである。
(I−c) 尚、(I −a)  、  (I−b)は2環以上のテ
トラカルボン酸二無水物を原料として調製されるモノマ
ー(例えば下図(III) 、5 、6 ’−ビス(3
−ヘンシリデイン−3H−ベンゾフラン−2−オン)よ
り、また(I−c)は、■環または多環芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物を原料として調製されるモノマー(例
えば下図(IV) 3 、5−DBP)より導入される
また、(II−a)は2環以上のテトラカルボン酸二無
水物(例えばビフェニルテトラカルボン酸二無水物)、
(II−b)はl環または多環芳香族テトラカルボン酸
二無水物(例えば無水ピロメリット酸)を七ツマ−とし
た際に導入される。
本発明のポリイミディンイミドコボリマーはイミディン
とイミドの交互共重合体、またはランダム共重合体、ま
たはブロック共重合体あるいはそれらの複合共重合体の
いずれであってもよい。本発明のポリイミディンイミド
コポリマーは、DBPg、ジアミン、および芳香族テト
ラカルボン酸二無水物の、少なくともそれぞれ一種類づ
つを所定の割合いで反応させてポリ水和イミディンアミ
ック酸コポリマーを合成した後、公知のポリ水和イミデ
ィン脱水処理およびポリアミック酸脱水イミド化処理を
行うことにより得られる。
本発明で用いるDBP類とは、3,5−ジベンジリデン
−3,5−ジヒドロ−IH,7H−ベンゾ(I,2−c
:4,5−c’)シフラン−1゜7−シオン:  (3
,5−DBP)および、3,7−ジペンジリデンー3.
7−シヒドローIH。
5H−ベンゾ(I,2−c:4,5−c’)シフラン−
1,5−ジオン:  (3,7−DBP)及びこれらの
誘導体を意味し、それぞれ以下に示すような分子構造を
有する化合物である。以下これらを総称してDBP類と
称する。
(式中、X及びYはそれぞれ独立に水素、アルキル基、
アルコキシル基、ハロゲンを表す。)式(V)において
X及びYが共に水素のものが3.5−DBPであり、式
(VI)においてX及びYが共に水素のものが3.7−
DBPである。
本発明で用いるジアミンとしては、例えば、1゜3−ジ
アミノベンゼン、1,4−ジアミノベンゼン、メタキシ
リレンジアミン、4−アミノフェニルエーテル、2.2
−ビス(3′−アミノ−4′−メチルフェニル)へキサ
フルオロプロパン、2゜2−ビス(4′−アミノフェニ
ル)へキサフルオロプロパン、テトラメチレンジアミン
、ヘキサメチレンジアミン等があり、芳香族テトラカル
ボン酸二無水物としては、例えば、無水ピロメリット酸
、3.3’、4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物、4.4′−オキシシフタル酸二無水物、4
.4′−チオシフタル酸二無水物、4.4′−スルホニ
ルシフタル酸二無水物、3 。
3’、4.4’−ジフェニルメタンテトラカルボン酸二
無水物、1.2−ジフェニルエタン−3゜3’、4.4
’−テトラカルボン酸二無水物1,1゜l−ジフェニル
エタン−3,3’、4.4’−テトラカルボン酸二無水
物、2.2−ジフェニルプロパン−3,3’、4.4’
−テトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−
ジカルボン酸フェニル)へキサフルオロプロパンニ無水
物等をあげることができる。
上記のような化合物のうちで、本発明において特に好ま
しい化合物は、DBP[としては、3゜5−DBP、ジ
アミンとしては、メタキシリレンジアミン、4−アミノ
フェニルエーテル、芳香族テトラカルボン酸二無水物と
しては、無水ピロメリット酸、3.3’、4.4’−ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2.2−ビス
(3゜4−ジカルボン酸フェニル)へキサフルオロプロ
パンニ無水物であり、また特に好ましい化合物の組み合
わせは、 a)3.5−DBP、メタキシリレンジアミン、無水ピ
ロメリット酸 b)3.5−DB’P、メタキシリレンジアミン、3.
3’、4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物 c)3.5−DBP、メタキシリレンジアミン、2.2
′−ビス(3,4−ジカルボン酸フェニル)へキサフル
オロプロパンニ無水物 d)3.5−DBP、4−アミノフェニルエーテル、無
水ピロメリット酸 e)3.5−DBP、4−アミノフェニルエーテル、3
.3’、4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二
無水物 f)3.5−DBP、4−アミノフェニルエーテル、2
.2′−ビス(3,4−ジカルボン酸フェニル)へキサ
フルオロプロパンニ無水物が例示できる。
上記モノマーの使用割合は、生成するポリマーの平均分
子量に大きな影響をおよぼす。DBPMと芳香族テトラ
カルボン酸二無水物をあわせた量とジアミンの量の割合
いは、前者のDBPIIII(と芳香族テトラカルボン
酸二無水物をあわせた量1モルにたいして、後者のジア
ミン0.8〜1,2倍モルであり、この割合いをほぼ等
モルにすることにより高分子量のポリマーを得ることが
できる。DBP類と芳香族テトラカルボン酸二無水物の
割合は、前者のDBPl11モルに対して、後者の芳香
族テトラカルボン酸二無水物0.1〜10.0倍モル、
好ましくは0.5〜2.0倍モルである。
ボリイミディンイミドコポリマーは、例えば次のように
して合成することができる。すなわち、DBP類、例え
ば3.5−DBPとジアミン、例えば4−アミノフェニ
ルエーテルをジメチルホルムアミド等の溶媒中120℃
で24時間反応させた後加熱を止め芳香族テトラカルボ
ン酸二無水物、例えば2,2′−ビス(3,4−ジカル
ボン酸フェニル)へキサフルオロプロパンニ無水物を加
えて、常温またはそれ以下の温度で更に24時間反応さ
せてポリ水和イミディンアミック酸を得る。
ポリアミック酸類は、比較的不安定な化合物であり、種
々の要因により分子量の低下を起こすことが知られてい
る。従って上記の反応は、乾燥不活性ガス雰囲気下で行
なうことが望ましい。その後、減圧下200℃の加熱に
より脱水イミド化して目的のポリイミディンイミドコボ
リマーを得ることができる。しかしながら、合成方法は
前述の方法のみに限定されるものでは無く、適宜反応条
件等を変更することができる。尚、上記の反応を3,5
−DBP、4−アミノフェニルエーテル、2,2′−ビ
ス(3,4−ジカルボン酸フェニル)へキサフルオロプ
ロパンニ無水物を例に簡単に図示すると以下の図のよう
になる。
ここで、上記反応によって生成された中間生成物、ポリ
水和イミディンアミック酸および最終生成物であるポリ
イミディンイミドコポリマーの赤外吸収スペクトルをそ
れぞれ第1図a、bに示す。
第1図aに見られる水和イミディンおよびアミック酸の
OH基によるピーク<3300cm−’付近)が、熱処
理後のポリイミディンイミドによるスペクトル:第1図
すにおいては消失し、かわりにイミディンの炭素二重結
合によるピーク(I618cm−’)およびイミドのカ
ルボニルによるピーク(I775C11−’)が、出現
しているのがわかる。以上の事実より上記の反応例にお
いては、−段目の反応でポリ水和イミディンアミック酸
が生成し、続いて行なわれる熱処理により目的のポリイ
ミディンイミドコポリマーが生成することがわかる。
該ポリイミディンイミドコボリマーは、通常の有機溶媒
に可溶であり、このため加工性に優れている。また、こ
のポリマーの0.25gを100mの濃硫酸に溶解した
溶液を25℃でオストワルド粘度計を用いて測定した値
に基づく固有粘度(ηinh )が、0.60d!/g
以上であれば、良好なフィルム成型性を示す。但し、そ
れぞれのポリマーを溶解することのできる有機溶媒は、
それぞれのポリマーの組成により異なる。
また、該ボリイミディンイミドコポリマーは、耐熱性に
も優れており、TGA (熱重量分析装置)を用いて測
定した10%重量重量減変温、いづれも400℃以上を
示す。
〔実施例〕
実施例1 4−アミノフェニルエーテル1.0086 g (0,
0050mol)とN、N−ジメチルアセトアミド20
−を撹拌機、環流冷却器を備えた3ツロ50−フラスコ
に仕込み、アルゴンガス雰囲気下120℃にて攪拌を続
番りなから3,5−ジベンジリデン−3,5−シヒドロ
ーIH,7H−ベンゾ(I、2−C: 4゜5−c’)
シフラン−1,7−シオン0.9238 g(0,00
25mol)を徐々に加え24時間反応させた後、加熱
を止め無水ピロメリット酸0.5453 g (0,0
025mol)を徐々に加え24時間室温にて反応させ
た。
その後、反応混合物を500−の酢酸エチル中に滴下し
、沈澱物を減圧ろ過して捕集したのち減圧下で乾燥した
。沈澱物の収量は2.55gであった。この沈澱物は赤
外吸収スペクトルより、ポリ水和イミディンアミック酸
コポリマーであることが確認された。またこの沈澱物を
減圧下200℃で加熱処理することによりポリイミディ
ンアミック酸コポリマーを経てポリイミディンイミドコ
ボリマーとなることが、赤外吸収スペクトルにより明ら
かになった。このポリイミディンイミドコボリマーは、
メタクレゾール、オルトクロロフェノール等の有機溶媒
に可溶であり、固有粘度1.29d!/gを示し、また
丈夫なフィルムを成型することができた。
実施例2 4−アミノフェニルエーテル1.0536 g (0,
0053mol)とN、N−ジメチルアセトアミド25
mを撹拌機、環流冷却器を備えた3ツロ50−フラスコ
に仕込み、アルゴンガス雰囲気下130℃にて攪拌を続
けながら3.5−ジベンジリデン−3,5−ジヒドロ−
IH,7H−ベンゾ(I、2−C: 4゜5−c’)シ
フラン−1,7−ジオン0.9620 g(0、QO2
6mo I )を徐々に加え24時間反応させた後、加
熱を止め2,2−ビス(3,4−ジカルボン酸フェニル
)へキサフルオロプロパンニ無水物1.1560 g 
(0,0026mol)を徐々に加え24時間室温にて
反応させた。その後、反応混合物を400m1の酢酸エ
チル中に滴下し、沈澱物を減圧ろ過して捕集したのち減
圧下で乾燥した。
沈澱物の収量は3.16gであった。この沈澱物は更に
減圧下200℃にて熱処理して目的のポリイミディンイ
ミドコボリマーを得た。結果を第1表および第2表に示
した。
実施例3 メタキシリレンジアミン1.0290 g (0,00
76mol)とN、N−ジメチルアセトアミド15−を
撹拌機、還流冷却器を備えた3ツロ50−フラスコに仕
込み、アルゴンガス雰囲気下100℃にて撹拌を続けな
から3,5−ジベンジリデン−3,5−ジヒドロ−L 
H、7H−ベンゾ(I,2−c:4,5−C′)シフラ
ン−1,7−シオン1.3838 g (0,0038
n+ol)を徐々に加え24時間反応させた後、加熱を
止め無水ピロメリット酸0.8238 g (0,00
38mmol)を徐々に加え24時間室温にて反応させ
た。その後、反応混合物を500−の酢酸エチル中に滴
下し、沈澱物を減圧ろ過して捕集したのち減圧下で乾燥
した。沈澱物の収量は2.23gであった。この沈澱物
を更に減圧下200℃にて熱処理して目的のポリイミデ
ィンイミドコポリマーを得た。結果を第1表および第2
表に示した。
第  1  表 I■:ボリイミディンイミドコボリマーAA:ポリ水和
イミディンアミック酸 # :ポリマー0.25gを濃硫酸100−に溶解した
溶液を25℃でオストワルド粘度計を用いて測定して得
た。
本 :ポリマー0.25gをN−メチルピロリドン10
0−に溶解した溶液を25℃でオストワルド粘度計を用
いて測定して得た。
第2表 M、C,:  メタクレゾール O,C,:  オルトクロロフェノールNMP   :
  N−メチルピロリドンDMAC:  N、N−ジメ
チルアセトアミドDMI   :  N、N−ジメチル
ホルムアミドT11F  = テトラヒドロフラン ClICl3  :  クロロホルム 実施例4 メタキシリレンジアミン0.9484 g (0,00
7n+ol)とN−メチルピロリドン25−を撹拌機、
還流冷却器を備えた3ツロ50dフラスコに仕込み、ア
ルゴンガス雰囲気上室温にて攪拌を続けながら3゜5−
ジベンジリデン−3,5−ジヒドロ−I H。
7H−ベンゾ(I,2−c:4.5−c’)シフラン−
1,7−ジオン1.2754 g (0,0035mo
l)を徐々に加え24時間反応させた後、2,2−ビス
(3,4−ジカルボン酸フェニル)へキサフルオロプロ
パンニ無水物1.5465 g (0,0035mol
)を徐々に加え24時間反応させた。その後、反応混合
物’5−50ON1の酢酸エチル中に滴下し、沈澱物を
減圧ろ過して捕集したのち減圧下で乾燥した。沈澱物の
収量は3.47gであった。この沈澱物を更に減圧下2
00℃にて熱処理して目的のポリイミディンイミドコポ
リマーを得た。結果を第1表および第2表に示した。
実施例5 メタキシリレンジアミン1.8486 g (0,01
36mol)とN、N−ジメチルアセトアミド5−を撹
拌機、還流冷却器を備えた3ツロ50−フラスコに仕込
み、アルゴンガス雰囲気下100℃にて攪拌を続けなが
ら3.7−ジペンジリデンー3,7−シヒドローIH,
5H−ベンゾ(I、2−c : 4 、5−c′)シフ
ラン−1,5−ジオン2.4898 g (0,006
8mol)を徐々に加え24時間反応させた後、加熱を
止め無水ピロメリット酸1.4872 g (0,00
68mol)を徐々に加え24時間室温にて反応させた
。その後、反応混合物を500dのイオン交換水中に滴
下し、沈澱物を減圧ろ過して捕集したのち減圧下で乾燥
した。沈澱物の収量は5.57gであった。この沈澱物
を更に減圧下200℃にて熱処理して目的のポリイミデ
ィンイミドコポリマーを得た。結果を第1表および第2
表に示した。
実施例6 メタキシリレンジアミン1.1546 g (0,00
425mol)とN−メチルピロリドン12−を撹拌機
、還流冷却器を備えた3ツロ50−フラスコに仕込み、
アルゴンガス雰囲気上室温にて攪拌を続けなから3゜5
−ジベンジリデン−3,5−ジヒドロ−LH。
7H−ベンゾ(I,2−c:4.5−c’)シフラン−
1,7−ジオン1.5527 g (0,00425m
o+)を徐々に加え24時間反応させた後、3.3’、
4゜4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物1
.3656 g (0,00425mol)を徐々に加
え24時間室温にて反応させた。その後、反応混合物を
500−の酢酸エチル中に滴下し、沈澱物を減圧ろ過し
て捕集したのち減圧下で乾燥した。沈澱物の収量は3.
90gであった。
この沈澱物を更に減圧下200℃にて熱処理して目的の
ポリイミディンイミドコポリマーを得た。
結果を第1表および第2表に示した。
実施例7 4−アミノフェニルエーテル2.0151 g (0,
0100mol)とN−メチルピロリドン20−を撹拌
機、還流冷却器を備えた3ツロ50−フラスコに仕込み
、アルゴンガス雰囲気下120℃にて攪拌を続けなから
3,5−ジベンジリデン−3,5−ジヒドロ−IH,7
H−ベンゾ(I、2−c : 4 、5−c ’)シフ
ラン−1,7−ジオン1.8464 g (0,005
0mol)を徐々に加え24時間反応させた後、加熱を
止め3.3’、4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物1.6208 g (0,0050mol
)を徐々に加え24時間室温にて反応させた。その後、
反応混合物を700−の酢酸エチル中に滴下し、沈澱物
を減圧ろ過して捕集したのち減圧下で乾燥した。沈澱物
の収量は5.06gであった。この沈澱物を更に減圧下
200℃にて熱処理して目的のポリイミディンイミドコ
ポリマーを得た。結果を第1表および第2表に示した。
〔発明の効果〕
本発明のボリイミディンイミドコボリマーは、耐熱性と
加工性に優れた高分子素材であり工業的な適用範囲が極
めて広く、産業発展に有用なものである。
本ポリマーの具体的な利用分野としては、電気電子材料
分野におけるLSI用層間絶縁材、ソルダーレジスト、
液晶配向膜、各種保護膜、エナメルワニス、フレキシブ
ルプリント回路基盤、光学分野における、プラスチック
レンズ、光ピツクアップ構造体、分離膜分野における、
医療用、産業用酸素富化装置を始めとするガス分離精製
装置、食品、医薬品用浄水器を始めとするろ過装置、気
液分離装置、あるいは耐熱性接着剤への応用等が考えら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは、3,5−ジベンジリデン−3,5−ジヒド
0−IH,7H−ベンゾ(I,2−c:4.5c’)シ
フラン−1,7−ジオン、4−アミノフェニルエーテル
、2,2−ビス(3,4−ジカルボン酸フヱニル)へキ
サフルオロプロパン二無水物の3者を反応させて合成さ
れたポリ水和イミ宇インアミック酸の赤外吸収スペクト
ルであり、第1図すは、そのポリマーをポリイミデイン
イミドコポリマーとするために、減圧下200℃にて2
4時間熱処理して得たポリマーの赤外吸収スペクトルで
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ポリマー構造の基本骨格のなかに、一般式( I )
    で表わされるイミディン構造、および、一般式(II)で
    表わされるイミド構造を有するポリイミディンとポリイ
    ミドの共重合体からなるポリイミディンイミドコポリマ
    ー。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I )▲数式、化
    学式、表等があります▼(II) 但し、一般式( I )、(II)は、それぞれ以下に示す
    一般式( I −a)〜( I −c)、(II−a)〜(II−
    b)をまとめて表したものである。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I −a)▲数式
    、化学式、表等があります▼(II−a) ▲数式、化学式、表等があります▼( I −b)▲数式
    、化学式、表等があります▼(II−b) ▲数式、化学式、表等があります▼( I −c) 2、該ポリイミディンイミドコポリマー0.25gを濃
    硫酸100mlに溶解した溶液を25℃で測定した値に
    基づく固有粘度(ηinh)が、0.60dl/g以上
    であることを特徴とする、請求項1記載のポリイミディ
    ンイミドコポリマー。 3、DPB類と、ジアミン、芳香族テトラカルホン酸二
    無水物から得られる請求項1記載のポリイミディンイミ
    ドコポリマー。
JP21644388A 1987-10-29 1988-09-01 ポリイミディンイミドコポリマー Pending JPH01115930A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11428887A 1987-10-29 1987-10-29
US114,288 1987-10-29

Publications (1)

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JPH01115930A true JPH01115930A (ja) 1989-05-09

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JP21644388A Pending JPH01115930A (ja) 1987-10-29 1988-09-01 ポリイミディンイミドコポリマー

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KR20200077584A (ko) * 2018-01-25 2020-06-30 제이에스알 가부시끼가이샤 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 소자 및 액정 소자의 제조 방법

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