JPWO2010131421A1 - Method for producing polybenzoxazole film - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリベンズオキサゾールの前駆体である置換ポリアミドであって、前記ポリアミドがアミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有し、前記ヒドロキシ基の少なくとも一部がtert−ブトキシカルボニル基で置換されているものを開示する。また、本発明は、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールの製造方法であって、(i)シリル化4,6−ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸クロライドとを反応させ、アミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有するポリアミドを合成する工程;(ii)合成されたポリアミド中の少なくとも一部のヒドロキシ基をtert−ブトキシカルボニル基で置換し、置換ポリアミドを得る工程;(iii)この置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する工程;および(iv)この分散液を加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールを得る工程を含む方法を開示する。The present invention relates to a substituted polyamide that is a precursor of polybenzoxazole, wherein the polyamide has a hydroxy group in an ortho position with respect to an amide group, and at least a part of the hydroxy group is substituted with a tert-butoxycarbonyl group. Disclose what is being done. The present invention also provides a method for producing polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed, wherein (i) silylated 4,6-diaminoresorcinol and terephthalic acid chloride are reacted to form an ortho position relative to the amide group. (Ii) a step of substituting at least a part of the hydroxy groups in the synthesized polyamide with a tert-butoxycarbonyl group to obtain a substituted polyamide; (iii) Adding carbon nanotubes to a solution dissolved in a solvent, and dispersing the carbon nanotubes to prepare a dispersion; and (iv) heating the dispersion to cyclize the polybenzoxazole in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed. A method comprising the steps of obtaining is disclosed.

Description

本発明は、ポリベンズオキサゾールの前駆体である置換ポリアミド、およびその製造方法に関する。また、本発明は、かかる置換ポリアミドを用いたポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法に関する。さらに、本発明は、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールおよびそのフィルムの製造方法に関する。   The present invention relates to a substituted polyamide which is a precursor of polybenzoxazole, and a method for producing the same. The present invention also relates to a method for producing a polybenzoxazole film using such a substituted polyamide. Furthermore, the present invention relates to a polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed and a method for producing the film.

ポリベンズオキサゾールのフィルムは、その化学構造から、高強度・高弾性率、高耐熱性、寸法安定性を有することが期待され、これまでに種々の製造方法が提案されている。   A polybenzoxazole film is expected to have high strength, high elastic modulus, high heat resistance, and dimensional stability because of its chemical structure, and various production methods have been proposed so far.

ポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法としては、例えばキャスト法によるもの(特許文献1)、およびブロー成形法による2軸延伸によるもの(特許文献2)が提案されている。   As a method for producing a polybenzoxazole film, for example, a casting method (Patent Document 1) and a biaxial stretching method using a blow molding method (Patent Document 2) have been proposed.

これらの従来の製造方法では、剛直性の分子構造のポリベンズオキサゾールを高濃度で溶解した光学異方性溶液からフィルムを製造するため、得られたフィルムは、この溶液の性質により、力学特性の異方性を強く示す。具体的には、このようにポリベンズオキサゾール溶液から直接製造されたフィルムは、縦方向(溶液が押し出され伸張された方向)および横方向(縦方向に対して直角な方向)の力学的特性のバランス、特に強度のバランスに劣るという問題があった。   In these conventional production methods, a film is produced from an optically anisotropic solution in which polybenzoxazole having a rigid molecular structure is dissolved at a high concentration. Therefore, the obtained film has a mechanical property depending on the properties of this solution. Strong anisotropy. Specifically, films thus produced directly from polybenzoxazole solutions have mechanical properties in the machine direction (direction in which the solution is extruded and stretched) and in the transverse direction (perpendicular to the machine direction). There was a problem that the balance, particularly the balance of strength, was poor.

かかる問題に対して、剛直な分子構造を有さない等方性の前駆体の溶液を使用して、力学的特性のバランスのとれたポリベンズオキサゾールフィルムを製造することも試みられている。例えば、特許文献3には、ポリベンズオキサゾールの前駆体の製造方法が提案され、この方法により得られた前駆体は、有機溶媒に容易に溶解し、この溶液から任意の形状に成形した後で、加熱閉環させることにより、所望の形状のポリベンズオキサゾールとすることができ、例えばフィルム状のポリベンズオキサゾールも製造することができると記載されている。   In response to this problem, an attempt has been made to produce a polybenzoxazole film having a balanced mechanical property by using an isotropic precursor solution having no rigid molecular structure. For example, Patent Document 3 proposes a method for producing a precursor of polybenzoxazole, and the precursor obtained by this method is easily dissolved in an organic solvent and formed into an arbitrary shape from this solution. It is described that a polybenzoxazole having a desired shape can be obtained by ring-closing with heating, for example, a film-like polybenzoxazole can also be produced.

しかし、この特許文献3では、ポリベンズオキサゾールの前駆体の溶解性の試験やフィルムへの成形は全く行っておらず、実際、本発明者が行った実験によると、この前駆体は有機溶媒に対する溶解性が不足しており、フィルム成形のためのキャスト製膜を充分行うことができなかった。   However, in this patent document 3, the solubility test of the precursor of polybenzoxazole and the shaping | molding to a film are not performed at all. According to the experiment which this inventor conducted, this precursor is an organic solvent. The solubility was insufficient, and cast film formation for film formation could not be performed sufficiently.

一方、ポリベンズオキサゾールは、高強度・高弾性率、高耐熱性を有するため、磁気記録用フィルムや構造物表面の保護膜等の様々な分野で広く開発されている。しかし、ポリベンズオキサゾールは耐光性に劣り、太陽光に長期間暴露されると強度が低下するという欠点を有する。   On the other hand, since polybenzoxazole has high strength, high elastic modulus, and high heat resistance, it has been widely developed in various fields such as a magnetic recording film and a protective film on the structure surface. However, polybenzoxazole is inferior in light resistance, and has the disadvantage that the strength decreases when exposed to sunlight for a long time.

この欠点を補うため、特許文献4では、ポリベンズオキサゾールフィルムにカーボンナノチューブを含有させることが提案されている。特許文献4の実施例では、ポリベンズオキサゾールを4,6−ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸からポリリン酸中で直接重合する際にカーボンナノチューブを重合系に添加しておき、得られた重合ドープをそのまま製膜することにより、カーボンナノチューブを含有するポリベンズオキサゾールのフィルムを製造し、このフィルムが耐光性を有することを確認している。   In order to compensate for this drawback, Patent Document 4 proposes that a polybenzoxazole film contain carbon nanotubes. In the example of Patent Document 4, carbon nanotubes are added to a polymerization system when polybenzoxazole is directly polymerized from 4,6-diaminoresorcinol and terephthalic acid in polyphosphoric acid, and the obtained polymer dope is produced as it is. By forming a film, a polybenzoxazole film containing carbon nanotubes was produced, and it was confirmed that this film had light resistance.

しかし、本発明者が特許文献4の実施例を追試して詳細に分析したところ、得られたフィルムではカーボンナノチューブがバンドルを形成していたり、一部がいわゆるダマを形成していて分散が不十分であり、均一な耐光性を発揮することができなかった。また、カーボンナノチューブの添加により期待される他の利点として、強度や電気伝導性、熱伝導性の向上が挙げられるが、これらの特性についても、カーボンナノチューブの不十分な分散のため、実際には向上されていなかった。   However, when the present inventor made a detailed analysis by pursuing the example of Patent Document 4, carbon nanotubes formed bundles or partly formed so-called lumps in the obtained film, and dispersion was not good. It was sufficient, and uniform light resistance could not be exhibited. In addition, other advantages expected from the addition of carbon nanotubes include improved strength, electrical conductivity, and thermal conductivity. However, these characteristics are also actually due to insufficient dispersion of carbon nanotubes. It was not improved.

米国特許第4487735号公報U.S. Pat. No. 4,487,735 米国特許第2898924号公報U.S. Pat. No. 2,898,924 特開平2−247225号公報JP-A-2-247225 特開2003−327722号公報JP 2003-327722 A

本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、有機溶媒に対する溶解性に優れ、縦方向および横方向での力学的特性(特に強度)のバランスのとれたポリベンズオキサゾールフィルムを容易に製造することができるポリベンズオキサゾールの前駆体、その製造方法、およびこの前駆体からポリベンズオキサゾールフィルムを製造する方法を提供することにある。また、本発明の目的は、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールおよびそのフィルムの製造方法を提供することにある。   The present invention was created in view of the current state of the prior art, and its object is to provide a polymer having excellent solubility in organic solvents and balanced mechanical properties (particularly strength) in the vertical and horizontal directions. An object of the present invention is to provide a precursor of polybenzoxazole, a method for producing the same, and a method for producing a polybenzoxazole film from the precursor, which can easily produce a benzoxazole film. Another object of the present invention is to provide a polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed and a method for producing the film.

本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、4,6−ジアミノレゾルシノールのシリル化物とテレフタル酸クロライドとを反応させて得られたポリアミド中の少なくとも一部のヒドロキシ基をtert−ブトキシカルボニル置換して得られるポリアミドがキャスト製膜に充分な溶解度を有し、この置換ポリアミドを使用すると、縦方向および横方向での力学的特性のバランスのとれたポリベンズオキサゾールフィルムを製造することができることを見出した。また、本発明者は、ポリベンズオキサゾールを直接重合し、その際にカーボンナノチューブを重合系に添加するのではなく、まずポリベンズオキサゾールの前駆体ポリアミドを合成し、このポリアミドから置換ポリアミドを製造し、この置換ポリアミドにカーボンナノチューブを添加して分散させ、その後で加熱閉環して置換ポリアミドをポリベンズオキサゾールに変換すると、ポリベンズオキサゾール中にカーボンナノチューブを均一に分散することができることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has determined that at least a portion of the hydroxy groups in the polyamide obtained by reacting a silylated product of 4,6-diaminoresorcinol with terephthalic acid chloride is tert. -Polyamide obtained by substitution with butoxycarbonyl has sufficient solubility in cast film formation, and when this substituted polyamide is used, a polybenzoxazole film having a balance of mechanical properties in the longitudinal and transverse directions is produced. I found that I can do it. In addition, the present inventor does not directly polymerize polybenzoxazole and add a carbon nanotube to the polymerization system at that time, but first synthesizes a polybenzoxazole precursor polyamide and produces a substituted polyamide from the polyamide. The present inventors have found that carbon nanotubes can be uniformly dispersed in polybenzoxazole by adding and dispersing carbon nanotubes in this substituted polyamide and then heating and ring-closing to convert the substituted polyamide into polybenzoxazole. The present invention has been completed based on these findings.

即ち、本発明によれば、ポリベンズオキサゾールの前駆体である置換ポリアミドであって、前記ポリアミドがアミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有し、前記ヒドロキシ基の少なくとも一部がtert−ブトキシカルボニル基で置換されていることを特徴とする置換ポリアミドが提供される。   That is, according to the present invention, there is provided a substituted polyamide which is a precursor of polybenzoxazole, wherein the polyamide has a hydroxy group in an ortho position relative to an amide group, and at least a part of the hydroxy group is tert-butoxy. Provided is a substituted polyamide characterized in that it is substituted with a carbonyl group.

また、本発明によれば、以下の工程を含むことを特徴とする上述の置換ポリアミドの製造方法が提供される:
(i)シリル化4,6−ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸クロライドとを反応させ、アミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有するポリアミドを合成する工程;および
(ii)合成されたポリアミド中の少なくとも一部のヒドロキシ基をtert−ブトキシカルボニル基で置換し、置換ポリアミドを得る工程。
Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the above-mentioned substituted polyamide characterized by including the following processes is provided:
(I) reacting silylated 4,6-diaminoresorcinol with terephthalic acid chloride to synthesize a polyamide having a hydroxy group in the ortho position relative to the amide group; and (ii) at least one of the synthesized polyamides A step of substituting part of the hydroxy group with a tert-butoxycarbonyl group to obtain a substituted polyamide.

また、本発明によれば、以下の工程を含むことを特徴とするポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法が提供される:
(i)上述の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液をキャストしてポリアミドフィルムを得る工程;および
(ii)このポリアミドフィルムを加熱して閉環し、ポリベンズオキサゾールフィルムを得る工程。
The present invention also provides a method for producing a polybenzoxazole film characterized by including the following steps:
(I) a step of obtaining a polyamide film by casting a solution obtained by dissolving the above substituted polyamide in an organic solvent; and (ii) a step of heating the polyamide film to cyclize to obtain a polybenzoxazole film.

また、本発明によれば、以下の工程を含むことを特徴とする、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールの製造方法が提供される:
(i)上述の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する工程;および
(ii)この分散液を加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールを得る工程。
In addition, according to the present invention, there is provided a method for producing polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed, including the following steps:
(I) adding carbon nanotubes to a solution of the above substituted polyamide in an organic solvent and dispersing the carbon nanotubes to prepare a dispersion; and (ii) heating the dispersion to close the ring, A step of obtaining polybenzoxazole in which is uniformly dispersed.

また、本発明によれば、以下の工程を含むことを特徴とする、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法が提供される:
(i)上述の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する工程;
(ii)この分散液をキャストして、カーボンナノチューブを均一に分散したポリアミドフィルムを得る工程;および
(iii)このポリアミドフィルムを加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムを得る工程。
In addition, according to the present invention, there is provided a method for producing a polybenzoxazole film in which carbon nanotubes are uniformly dispersed, including the following steps:
(I) adding carbon nanotubes to a solution of the above substituted polyamide in an organic solvent and dispersing the carbon nanotubes to prepare a dispersion;
(Ii) a step of obtaining a polyamide film in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed by casting the dispersion; and (iii) heating the polyamide film to close the ring to obtain a polybenzoxazole film in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed. Obtaining step.

本発明のポリベンズオキサゾールの前駆体である置換ポリアミドは、そのヒドロキシ基の少なくとも一部がtert−ブトキシカルボニル基で置換されているため、有機溶媒に対する溶解度が高く、この置換ポリアミドの有機溶媒溶液を使用してキャスト製膜すれば、フィルムの縦方向および横方向での力学的特性(特に強度)のバランスのとれたポリベンズオキサゾールフィルムを容易に得ることができる。また、本発明の製造方法によれば、ポリベンズオキサゾールの前駆体である置換ポリアミドの段階でカーボンナノチューブを添加するため、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールおよびそのフィルムを容易に得ることができる。   The substituted polyamide which is a precursor of the polybenzoxazole of the present invention has high solubility in an organic solvent because at least a part of its hydroxy group is substituted with a tert-butoxycarbonyl group. If cast film formation is performed, a polybenzoxazole film having a good balance of mechanical properties (particularly strength) in the vertical and horizontal directions of the film can be easily obtained. Further, according to the production method of the present invention, since carbon nanotubes are added at the stage of substituted polyamide which is a precursor of polybenzoxazole, polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed and a film thereof can be easily obtained. it can.

参考例で製造したN,N’,O,O’−テトラ(トリメチルシリル)−4,6−ジアミノレゾルシノールの赤外吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectrum of N, N ', O, O'-tetra (trimethylsilyl) -4,6-diaminoresorcinol produced in Reference Example is shown. 参考例で製造したN,N’,O,O’−テトラ(トリメチルシリル)−4,6−ジアミノレゾルシノールのH−NMRスペクトルを示す。The 1 H-NMR spectrum of N, N ′, O, O′-tetra (trimethylsilyl) -4,6-diaminoresorcinol produced in Reference Example is shown. 実施例1で製造したポリアミドの赤外吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectrum of the polyamide manufactured in Example 1 is shown. 実施例1で製造したtert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドの赤外吸収スペクトルを示す。2 shows an infrared absorption spectrum of the tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide produced in Example 1. 実施例1で製造したtert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドのH−NMRスペクトルを示す。1 shows the 1 H-NMR spectrum of the tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide produced in Example 1. 実施例3で製造したポリベンズオキサゾールフィルムの赤外吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectrum of the polybenzoxazole film manufactured in Example 3 is shown. 実施例3で使用したキャスト用溶液のTGAチャートを示す。The TGA chart of the solution for casting used in Example 3 is shown. 実施例4で製造したポリベンズオキサゾールフィルムの赤外吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectrum of the polybenzoxazole film manufactured in Example 4 is shown. 実施例4で使用したキャスト用溶液のTGAチャートを示す。The TGA chart of the solution for casting used in Example 4 is shown. 実施例4で使用したキャスト用溶液の可視−近赤外吸収スペクトルを示す。The visible-near infrared absorption spectrum of the solution for casting used in Example 4 is shown. 実施例4で使用したキャスト用溶液の可視−近赤外蛍光2次元スペクトルを示す。The visible-near-infrared fluorescence two-dimensional spectrum of the solution for casting used in Example 4 is shown.

まず、本発明の置換ポリアミドを説明する。本発明の置換ポリアミドは、ポリベンズオキサゾールの前駆体であり、前記ポリアミドがアミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有し、前記ヒドロキシ基の少なくとも一部がtert−ブトキシカルボニル基で置換されていることを特徴とする。本発明の置換ポリアミドは、そのヒドロキシ基の少なくとも一部がtert−ブトキシカルボニル基で置換されているため、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド等の汎用有機溶媒に対する溶解度が高く、容易にこれらの有機溶媒に溶解してキャスト製膜することができる。   First, the substituted polyamide of the present invention will be described. The substituted polyamide of the present invention is a precursor of polybenzoxazole, wherein the polyamide has a hydroxy group in the ortho position with respect to the amide group, and at least a part of the hydroxy group is substituted with a tert-butoxycarbonyl group. It is characterized by being. Since the substituted polyamide of the present invention has at least part of its hydroxy group substituted with a tert-butoxycarbonyl group, it can be used for general-purpose organic solvents such as dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and N, N-dimethylacetamide. It has high solubility and can be easily cast into a film by dissolving in these organic solvents.

本発明の置換ポリアミドにおいて、tert−ブトキシカルボニル基は、保護基に相当するが、本発明では、この保護基がtert−ブトキシカルボニル基であることが重要である。tert−ブトキシカルボニル基以外の保護基、例えば、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等では、これらの基をポリアミドの水酸基へ置換しようとすると、水酸化ナトリウム等が存在する塩基性条件下で、相当するハロゲン化物を反応させることになるが、この場合、ポリアミドの溶解性が低いため、およびアミド基部位での加水分解等が起こるため、置換反応を行うことは容易ではない。また、仮に置換できたとしても、脱保護基の反応は、パラジウムカーボンや強酸の存在下で行わざるを得ないため、ポリアミドの状態で製膜して脱保護を行った後、ポリアミドからポリベンズオキサゾールへの閉環反応を行う本発明の方法にはそぐわない。一方、保護基がtert−ブトキシカルボニル基であれば、ポリアミドの水酸基への置換が容易で、かつポリアミドからポリベンズオキサゾールへの閉環反応時にtert−ブトキシカルボニル基が比較的容易に外れるため、閉環反応が十分に進行する。   In the substituted polyamide of the present invention, the tert-butoxycarbonyl group corresponds to a protecting group. In the present invention, it is important that the protecting group is a tert-butoxycarbonyl group. For protecting groups other than the tert-butoxycarbonyl group, such as a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, and a benzyl group, when these groups are substituted with the hydroxyl group of the polyamide, basic conditions in which sodium hydroxide and the like exist are present. In this case, since the solubility of the polyamide is low and hydrolysis at the amide group site occurs, it is not easy to perform the substitution reaction. Even if the substitution can be made, the reaction of the deprotecting group must be carried out in the presence of palladium carbon or a strong acid. It is not suitable for the method of the present invention for carrying out the ring closure reaction to oxazole. On the other hand, if the protecting group is a tert-butoxycarbonyl group, the substitution of the polyamide with a hydroxyl group is easy, and the tert-butoxycarbonyl group is removed relatively easily during the ring-closing reaction from polyamide to polybenzoxazole. Progresses sufficiently.

本発明の置換ポリアミドは、以下の工程を含む製造方法によって製造される:
(i)シリル化4,6−ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸クロライドとを反応させ、アミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有するポリアミドを合成する工程;および
(ii)合成されたポリアミド中の少なくとも一部のヒドロキシ基をtert−ブトキシカルボニル基で置換し、置換ポリアミドを得る工程。
The substituted polyamide of the present invention is produced by a production method including the following steps:
(I) reacting silylated 4,6-diaminoresorcinol with terephthalic acid chloride to synthesize a polyamide having a hydroxy group in the ortho position relative to the amide group; and (ii) at least one of the synthesized polyamides A step of substituting part of the hydroxy group with a tert-butoxycarbonyl group to obtain a substituted polyamide.

工程(i)で使用されるシリル化4,6−ジアミノレゾルシノールは、例えば市販の4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩を有機溶媒中でシリル化剤とともに加熱して反応させることによって得ることができる(以下の式1参照)。式1の反応終了後、減圧蒸留を行って目的のシリル化物を単離する。
The silylated 4,6-diaminoresorcinol used in step (i) can be obtained, for example, by reacting commercially available 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride with a silylating agent in an organic solvent. (See Equation 1 below). After completion of the reaction of Formula 1, vacuum distillation is performed to isolate the desired silylated product.

式1の反応におけるシリル化剤としては、一般的なシリル化剤を使用することができ、具体的には、ヘキサメチルジシラザン、クロロトリメチルシラン、またはこれらの混合物を使用することができる。有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族系の溶媒やテトラヒドロフラン、四塩化炭素等を脱水処理したものを使用することができる。反応温度は、通常80〜130℃である。反応時間は、通常1時間〜100時間である。1時間未満の場合、未反応物が多くなるおそれがあり、100時間より長い場合、生成物の分解が起こり収率が低下するおそれがある。   As the silylating agent in the reaction of Formula 1, a general silylating agent can be used. Specifically, hexamethyldisilazane, chlorotrimethylsilane, or a mixture thereof can be used. As the organic solvent, aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene and anisole, and those obtained by dehydration treatment of tetrahydrofuran, carbon tetrachloride and the like can be used. The reaction temperature is usually 80 to 130 ° C. The reaction time is usually 1 hour to 100 hours. When the time is less than 1 hour, the amount of unreacted substances may increase. When the time is longer than 100 hours, the product may be decomposed to reduce the yield.

工程(i)で使用されるテレフタル酸クロライドは、例えばテレフタル酸とチオニルクロライドとを反応させることによって得ることができる(以下の式2参照)。
The terephthalic acid chloride used in step (i) can be obtained, for example, by reacting terephthalic acid with thionyl chloride (see Formula 2 below).

また、工程(i)のテレフタル酸クロライドは、市販品を使用しても良い。いずれの場合においても、高重合度のポリアミドを得るためには、有機溶媒から再結晶により精製することが望ましい。この有機溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等を使用することができる。   Moreover, a commercial item may be used for the terephthalic acid chloride of a process (i). In either case, in order to obtain a polyamide with a high degree of polymerization, it is desirable to purify by recrystallization from an organic solvent. As this organic solvent, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, or the like can be used.

工程(i)では、上述のようにして調製したシリル化4,6−ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸クロライドとを反応させ、アミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有するポリアミドを合成する(以下の式3参照)。この工程は、具体的には、シリル化4,6−ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸クロライドを正確に等モル量仕込み、有機溶媒中で低温で反応させることにより行うことができる。
In step (i), the silylated 4,6-diaminoresorcinol prepared as described above and terephthalic acid chloride are reacted to synthesize a polyamide having a hydroxy group in the ortho position relative to the amide group (the following formula 3). Specifically, this step can be performed by preparing an exact equimolar amount of silylated 4,6-diaminoresorcinol and terephthalic acid chloride and reacting them in an organic solvent at a low temperature.

式3の反応における有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ピリジン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、四塩化炭素、クロロホルム、テトラクロロエタン等を脱水処理したものを使用することができる。反応温度は、使用する有機溶媒の種類により異なるが、通常60〜−10℃であり、好ましくは20〜−10℃である。反応時間は、通常1時間〜24時間であり、好ましくは1時間〜12時間である。   As an organic solvent in the reaction of Formula 3, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, pyridine, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, carbon tetrachloride, chloroform, tetrachloroethane and the like are dehydrated. Can be used. Although reaction temperature changes with kinds of organic solvent to be used, it is 60--10 degreeC normally, Preferably it is 20-10 degreeC. The reaction time is usually 1 hour to 24 hours, preferably 1 hour to 12 hours.

式3の反応終了後、所望により、反応液を大量のアルコール中へ滴下してポリアミドを沈殿させ、固体としてろ取し、アルコールで洗浄する。このアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等を使用することができる。   After completion of the reaction of Formula 3, if desired, the reaction solution is dropped into a large amount of alcohol to precipitate polyamide, which is filtered off as a solid and washed with alcohol. As this alcohol, methanol, ethanol, propanol, butanol and the like can be used.

工程(i)の反応中または反応後処理中に、シリル基が脱離してしまうため、工程(i)で合成されたポリアミドは、有機溶媒に対する溶解性をほとんど有さない。従って、これを有機溶媒に溶解してキャスト製膜することはできない。そこで、一般的な有機溶媒に対する溶解度を上げるため、工程(ii)において、工程(i)で合成されたポリアミド中の少なくとも一部のヒドロキシ基をtert−ブトキシカルボニル基(t−Boc基とも称する)で置換し、置換ポリアミドを得る(以下の式4参照)。この工程は、具体的には、工程(i)で合成されたポリアミドと二炭酸ジ−tert−ブチルを有機溶媒中で塩基性物質の存在下で反応させることにより行うことができる。
Since the silyl group is eliminated during the reaction in the step (i) or during the post-reaction treatment, the polyamide synthesized in the step (i) has almost no solubility in an organic solvent. Therefore, it cannot be cast into a film by dissolving it in an organic solvent. Therefore, in order to increase the solubility in a general organic solvent, in step (ii), at least some of the hydroxy groups in the polyamide synthesized in step (i) are tert-butoxycarbonyl groups (also referred to as t-Boc groups). To obtain a substituted polyamide (see Formula 4 below). Specifically, this step can be performed by reacting the polyamide synthesized in step (i) with di-tert-butyl dicarbonate in an organic solvent in the presence of a basic substance.

式4の反応における有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ピリジン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、トルエン、ベンゼン、ピリジン、アニソール等を使用することができる。塩基性物質としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、トリエチルアミン、トリメチルアミン、アンモニア等を使用することができる。反応温度は、通常0〜50℃であり、好ましくは0〜35℃である。反応時間は、通常0.5時間〜50時間であり、好ましくは0.5時間〜30時間である。   As an organic solvent in the reaction of Formula 4, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, pyridine, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, toluene, benzene, pyridine, anisole, etc. should be used. Can do. As the basic substance, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, triethylamine, trimethylamine, ammonia and the like can be used. The reaction temperature is usually 0-50 ° C, preferably 0-35 ° C. The reaction time is usually 0.5 hours to 50 hours, preferably 0.5 hours to 30 hours.

式4の反応終了後、所望により、反応液を水またはアルコール中に滴下して置換ポリアミド沈殿させ、固体としてろ取し、水またはアルコールで良く洗浄して置換ポリアミドを精製する。このアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等を使用することができる。   After completion of the reaction of Formula 4, if desired, the reaction solution is dropped into water or alcohol to precipitate a substituted polyamide, filtered as a solid, and washed well with water or alcohol to purify the substituted polyamide. As this alcohol, methanol, ethanol, propanol, butanol and the like can be used.

上述の製造方法によって得られた本発明の置換ポリアミドから、以下の工程を含む製造方法によって本発明のポリベンズオキサゾールフィルムを製造することができる:
(i)本発明の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液をキャストしてポリアミドフィルムを得る工程;および
(ii)このポリアミドフィルムを加熱して閉環し、ポリベンズオキサゾールフィルムを得る工程。
The polybenzoxazole film of the present invention can be produced from the substituted polyamide of the present invention obtained by the above production method by a production method including the following steps:
(I) a step of obtaining a polyamide film by casting a solution obtained by dissolving the substituted polyamide of the present invention in an organic solvent; and (ii) a step of heating the polyamide film to cyclize to obtain a polybenzoxazole film.

工程(i)における有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド等の汎用有機溶媒を使用することができる。溶液中の置換ポリアミドの濃度は、キャスト製膜に適した濃度であれば特に限定されず、通常1mg/ml〜50mg/mlであり、好ましくは1mg/ml〜30mg/mlである。   As the organic solvent in the step (i), general-purpose organic solvents such as dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and the like can be used. The density | concentration of the substituted polyamide in a solution will not be specifically limited if it is a density | concentration suitable for cast film formation, Usually, it is 1 mg / ml-50 mg / ml, Preferably it is 1 mg / ml-30 mg / ml.

キャストに使用される溶液は、精製した本発明の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解することによって調製することもできるが、本発明の置換ポリアミドの製造方法においてtert−ブトキシカルボニル置換後に精製処理を行わないでおき、この置換反応後の反応液をそのまま、または必要によりさらに有機溶媒を添加して必要濃度に希釈して使用することもできる。後者の場合、工程が省略できて経済的であるという利点がある。なお、後者の場合、置換反応で使用する有機溶媒がそのままキャストに使用される溶液の溶媒になるため、この有機溶媒としては、ジメチルホルムアミドまたはN−メチル−2−ピロリドンを使用することが好ましい。   The solution used for casting can be prepared by dissolving the purified substituted polyamide of the present invention in an organic solvent, but in the method for producing the substituted polyamide of the present invention, no purification treatment is performed after tert-butoxycarbonyl substitution. In this case, the reaction solution after the substitution reaction can be used as it is or after diluting to a necessary concentration by adding an organic solvent as necessary. In the latter case, there is an advantage that the process can be omitted and it is economical. In the latter case, since the organic solvent used in the substitution reaction becomes the solvent of the solution used for casting as it is, it is preferable to use dimethylformamide or N-methyl-2-pyrrolidone as the organic solvent.

工程(i)では、このようにして調製された溶液をキャストしてポリアミドフィルムを得る。この工程は、従来公知のいかなる方法で行うこともでき、例えば、ガラス、フッ素系樹脂、アルミニウム、鉄、ステンレス等の素材からなる板、シート、フィルム等の基板に溶液をキャストして、常圧または減圧下で加熱して有機溶媒を除去する方法や、溶液をダイから押し出し、ロールまたはエンドレスベルトに引き取る方法を挙げることができる。   In step (i), the solution thus prepared is cast to obtain a polyamide film. This step can be performed by any conventionally known method. For example, the solution is cast on a substrate made of a material such as glass, fluororesin, aluminum, iron, or stainless steel, a sheet, a film, etc. Alternatively, a method of removing the organic solvent by heating under reduced pressure and a method of extruding the solution from a die and taking it up on a roll or an endless belt can be exemplified.

次に、このようにして得られたポリアミドフィルムを、工程(ii)において加熱して閉環し、ポリベンズオキサゾールフィルムを得る(以下の式5参照)。
Next, the polyamide film thus obtained is heated and closed in step (ii) to obtain a polybenzoxazole film (see the following formula 5).

工程(ii)において、加熱処理は、170〜400℃で行うことが好ましく、200〜400℃で行うことがより好ましい。加熱処理温度が前記上限より高いと、副反応が起こり、力学特性等が低下するおそれがある。また、加熱処理温度が前記下限より低いと、閉環反応が極めて遅くなり、目的のポリベンズオキサゾールフィルムが得られなくなるおそれがある。加熱処理の時間は、通常1分〜180分であり、好ましくは10分〜150分である。なお、加熱処理は、不活性気体の雰囲気で行う方が、副反応による力学特性等の低下が少なく、好ましい。   In the step (ii), the heat treatment is preferably performed at 170 to 400 ° C, more preferably 200 to 400 ° C. If the heat treatment temperature is higher than the upper limit, side reactions may occur, and mechanical properties and the like may be reduced. On the other hand, when the heat treatment temperature is lower than the lower limit, the ring closure reaction becomes extremely slow, and the target polybenzoxazole film may not be obtained. The time for the heat treatment is usually 1 minute to 180 minutes, preferably 10 minutes to 150 minutes. Note that the heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere because there is little decrease in mechanical properties due to side reactions.

以上のようにして製造された本発明のポリベンズオキサゾールフィルムは、フィルムの縦方向と横方向の力学特性(特に強度)のバランスが良く、あらゆる方向からの引き裂きに対して高い抵抗力を有する。従って、本発明のポリベンズオキサゾールフィルムは、磁気記録用フィルム、電子回路基盤、電子部品実装用基材、複合材料補強材、構造物表面保護膜、宇宙船や航空機用の難燃耐熱電線被覆材料、高温容器の窓材、光学制御用材料等として幅広く利用することができる。   The polybenzoxazole film of the present invention produced as described above has a good balance of mechanical properties (particularly strength) in the longitudinal and lateral directions of the film, and has a high resistance to tearing from all directions. Therefore, the polybenzoxazole film of the present invention is a film for magnetic recording, an electronic circuit board, a substrate for mounting electronic components, a composite material reinforcing material, a structural surface protective film, a flame retardant heat resistant wire coating material for spacecraft and aircraft. They can be widely used as window materials for high-temperature containers, optical control materials, and the like.

次に、本発明のカーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールの製造方法について説明する。   Next, a method for producing polybenzoxazole in which the carbon nanotubes of the present invention are uniformly dispersed will be described.

本発明のカーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールの製造方法は、以下の工程(i)〜(ii)を含むことを特徴とする:
(i)上述の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する工程;および
(ii)この分散液を加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールを得る工程。
The method for producing polybenzoxazole in which the carbon nanotubes of the present invention are uniformly dispersed includes the following steps (i) to (ii):
(I) adding carbon nanotubes to a solution of the above substituted polyamide in an organic solvent and dispersing the carbon nanotubes to prepare a dispersion; and (ii) heating the dispersion to close the ring, A step of obtaining polybenzoxazole in which is uniformly dispersed.

まず、工程(i)において、上述の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する。   First, in step (i), carbon nanotubes are added to a solution in which the above substituted polyamide is dissolved in an organic solvent, and the carbon nanotubes are dispersed to prepare a dispersion.

工程(i)における有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド等の汎用有機溶媒を使用することができる。溶液中の置換ポリアミドの濃度は、後の成形に適した濃度であれば特に限定されず、通常1mg/ml〜50mg/mlであり、好ましくは1mg/ml〜30mg/mlである。   As the organic solvent in the step (i), general-purpose organic solvents such as dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and the like can be used. The concentration of the substituted polyamide in the solution is not particularly limited as long as it is a concentration suitable for subsequent molding, and is usually 1 mg / ml to 50 mg / ml, preferably 1 mg / ml to 30 mg / ml.

置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液は、精製した置換ポリアミドを有機溶媒に溶解することによって調製することもできるが、置換ポリアミドの製造においてtert−ブトキシカルボニル置換後に精製処理を行わないでおき、この置換反応後の反応液をそのまま、または必要によりさらに有機溶媒を添加して必要濃度に希釈して使用することもできる。後者の場合、工程が省略できて経済的であるという利点がある。なお、後者の場合、置換反応で使用する有機溶媒がそのまま工程(i)の溶液の溶媒になるため、この有機溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミドまたはN−メチル−2−ピロリドンを使用することが好ましい。   A solution in which the substituted polyamide is dissolved in an organic solvent can be prepared by dissolving the purified substituted polyamide in an organic solvent. However, in the production of the substituted polyamide, the purification treatment is not performed after tert-butoxycarbonyl substitution. The reaction solution after the substitution reaction can be used as it is or after diluting to a required concentration by adding an organic solvent as necessary. In the latter case, there is an advantage that the process can be omitted and it is economical. In the latter case, the organic solvent used in the substitution reaction is directly used as the solvent of the solution in step (i). Therefore, N, N-dimethylformamide or N-methyl-2-pyrrolidone is used as the organic solvent. It is preferable.

次に、この溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する。カーボンナノチューブの添加量は、tert−ブトキシカルボニル基で置換する前のポリアミドに対して0.01〜10重量%であることが好ましく、0.05〜1重量%であることがより好ましい。ここで用いられるカーボンナノチューブは、単層、二層、多層のいずれでも良い。また、カーボンナノチューブの直径は、0.5〜100nmであることが好ましく、0.7〜50nmであることがより好ましい。カーボンナノチューブの長さは、0.5〜200μmであることが好ましく、0.7〜150μmであることがより好ましい。カーボンナノチューブの分散は、例えば溶液に超音波を照射することにより行うことができる。超音波照射装置としては、バス型、プローブ型のどちらを用いても良い。   Next, carbon nanotubes are added to this solution, and the carbon nanotubes are dispersed to prepare a dispersion. The amount of carbon nanotubes added is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 1% by weight, based on the polyamide before substitution with a tert-butoxycarbonyl group. The carbon nanotubes used here may be single-walled, double-walled, or multi-walled. The diameter of the carbon nanotube is preferably 0.5 to 100 nm, and more preferably 0.7 to 50 nm. The length of the carbon nanotube is preferably 0.5 to 200 μm, and more preferably 0.7 to 150 μm. The dispersion of the carbon nanotubes can be performed, for example, by irradiating the solution with ultrasonic waves. As the ultrasonic irradiation device, either a bus type or a probe type may be used.

次に、このようにして調製した分散液を、必要により繊維形状などの所望の形状に成形した後、工程(ii)において加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールを得る(以下の式5参照)。
Next, the dispersion prepared in this manner is formed into a desired shape such as a fiber shape if necessary, and then heated and closed in step (ii) to obtain polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed. (See Equation 5 below).

工程(ii)において、加熱処理は、170〜400℃で行うことが好ましく、200〜400℃で行うことがより好ましい。加熱処理温度が前記上限より高いと、副反応が起こり、力学特性等が低下するおそれがある。また、加熱処理温度が前記下限より低いと、閉環反応が極めて遅くなり、目的のポリベンズオキサゾールが得られなくなるおそれがある。加熱処理の時間は、通常1分〜180分であり、好ましくは10分〜150分である。なお、加熱処理は、不活性気体の雰囲気で行う方が、副反応による力学特性等の低下が少なく、好ましい。   In the step (ii), the heat treatment is preferably performed at 170 to 400 ° C, more preferably 200 to 400 ° C. If the heat treatment temperature is higher than the upper limit, side reactions may occur, and mechanical properties and the like may be reduced. On the other hand, when the heat treatment temperature is lower than the lower limit, the ring closure reaction becomes extremely slow, and the target polybenzoxazole may not be obtained. The time for the heat treatment is usually 1 minute to 180 minutes, preferably 10 minutes to 150 minutes. Note that the heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere because there is little decrease in mechanical properties due to side reactions.

以上のようにして、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールを容易に製造することができる。   As described above, polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed can be easily produced.

次に、本発明のカーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法について説明する。本発明のカーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法は、以下の工程(i)〜(iii)を含むことを特徴とする:
(i)上述の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する工程;
(ii)この分散液をキャストして、カーボンナノチューブを均一に分散したポリアミドフィルムを得る工程;および
(iii)このポリアミドフィルムを加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムを得る工程。
Next, the manufacturing method of the polybenzoxazole film which disperse | distributed the carbon nanotube of this invention uniformly is demonstrated. A method for producing a polybenzoxazole film in which carbon nanotubes of the present invention are uniformly dispersed includes the following steps (i) to (iii):
(I) adding carbon nanotubes to a solution of the above substituted polyamide in an organic solvent and dispersing the carbon nanotubes to prepare a dispersion;
(Ii) a step of obtaining a polyamide film in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed by casting the dispersion; and (iii) heating the polyamide film to close the ring to obtain a polybenzoxazole film in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed. Obtaining step.

上記工程(i)〜(iii)のうち、工程(i)は、既に説明した本発明のポリベンズオキサゾールの製造方法と同一であるので、ここでは説明を省略する。   Of the above steps (i) to (iii), step (i) is the same as the method for producing polybenzoxazole of the present invention already described, and therefore description thereof is omitted here.

工程(ii)では、工程(i)で調製された分散液をキャストしてポリアミドフィルムを得る。この工程は、従来公知のいかなる方法で行うこともでき、例えば、ガラス、フッ素系樹脂、アルミニウム、鉄、ステンレス等の素材からなる板、シート、フィルム等の基板に分散液をキャストして、常圧または減圧下で加熱して有機溶媒を除去する方法や、分散液をダイから押し出し、ロールまたはエンドレスベルトに引き取る方法を挙げることができる。   In step (ii), the dispersion prepared in step (i) is cast to obtain a polyamide film. This step can be performed by any conventionally known method. For example, the dispersion is cast on a substrate made of a material such as glass, fluororesin, aluminum, iron, or stainless steel, a sheet, a film, and the like. Examples thereof include a method in which the organic solvent is removed by heating under pressure or reduced pressure, and a method in which the dispersion is extruded from a die and taken up on a roll or an endless belt.

次に、このようにして得られたポリアミドフィルムを、工程(iii)において加熱して閉環し、ポリベンズオキサゾールフィルムを得る(以下の式5参照)。
Next, the polyamide film thus obtained is heated and closed in step (iii) to obtain a polybenzoxazole film (see Formula 5 below).

工程(iii)において、加熱処理は、170〜400℃で行うことが好ましく、200〜400℃で行うことがより好ましい。加熱処理温度が前記上限より高いと、副反応が起こり、力学特性等が低下するおそれがある。また、加熱処理温度が前記下限より低いと、閉環反応が極めて遅くなり、目的のポリベンズオキサゾールフィルムが得られなくなるおそれがある。加熱処理の時間は、通常1分〜180分であり、好ましくは10分〜150分である。なお、加熱処理は、不活性気体の雰囲気で行う方が、副反応による力学特性等の低下が少なく、好ましい。   In the step (iii), the heat treatment is preferably performed at 170 to 400 ° C, more preferably 200 to 400 ° C. If the heat treatment temperature is higher than the upper limit, side reactions may occur, and mechanical properties and the like may be reduced. On the other hand, when the heat treatment temperature is lower than the lower limit, the ring closure reaction becomes extremely slow, and the target polybenzoxazole film may not be obtained. The time for the heat treatment is usually 1 minute to 180 minutes, preferably 10 minutes to 150 minutes. Note that the heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere because there is little decrease in mechanical properties due to side reactions.

以上のようにして、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムを容易に製造することができる。   As described above, a polybenzoxazole film in which carbon nanotubes are uniformly dispersed can be easily produced.

このようにして製造されたポリベンズオキサゾールおよびそのフィルムは、カーボンナノチューブを均一に分散しているため、ポリベンズオキサゾールの欠点であった耐光性が向上され、さらには、強度や電気伝導性、熱伝導性も向上していると考えられる。従って、本発明の製造方法によって得られるポリベンズオキサゾールおよびそのフィルムは、磁気記録用フィルム、電子回路基盤、電子部品実装用基材、複合材料補強材、構造物表面保護膜、宇宙船や航空機用の難燃耐熱電線被覆材料、高温容器の窓材、光学制御用材料等として幅広く利用することができる。   The polybenzoxazole and the film thus produced have uniformly dispersed carbon nanotubes, so that the light resistance that has been a drawback of polybenzoxazole is improved, and further, strength, electrical conductivity, heat It is thought that conductivity is also improved. Therefore, the polybenzoxazole obtained by the production method of the present invention and its film are a magnetic recording film, an electronic circuit board, a substrate for mounting electronic components, a composite material reinforcing material, a structural surface protective film, a spacecraft and an aircraft. It can be widely used as a flame retardant heat resistant wire coating material, a window material for a high temperature container, an optical control material, and the like.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中、固有粘度、TGA,H−NMRおよび赤外吸収スペクトルはそれぞれ以下のようにして測定した。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, intrinsic viscosity, TGA, 1 H-NMR and infrared absorption spectrum were measured as follows.

(1)固有粘度
濃硫酸を溶媒としてポリマー濃度0.5g/dlの溶液を調製し、30℃で測定した。
(2)TGA
SII製のEXSTAR TG/DTA 6300を用いて、窒素雰囲気で昇温速度10℃/分の条件で熱重量減少を測定した。
(3)H−NMR
Bulker製のADVANCE 300MHzを用いて測定した。
(4)赤外吸収スペクトル
Nicolet製のPROTEGE 460Nを用いて測定した。
(5)可視−近赤外(vis−NIR)吸収スペクトル
JASCO製のV−570を用いて測定した。
(6)可視−近赤外蛍光スペクトル
HORIBA製のJobin Yvonを用いて励起光波長500〜850nm、検出波長900〜1400nmで測定した。
(1) Intrinsic viscosity A solution having a polymer concentration of 0.5 g / dl was prepared using concentrated sulfuric acid as a solvent, and the solution was measured at 30 ° C.
(2) TGA
Using an EXSTAR TG / DTA 6300 manufactured by SII, the thermogravimetric decrease was measured in a nitrogen atmosphere under a temperature rising rate of 10 ° C./min.
(3) 1 H-NMR
The measurement was performed using ADVANCE 300 MHz manufactured by Bulker.
(4) Infrared absorption spectrum It measured using PROTEGE 460N made from Nicolet.
(5) Visible-Near Infrared (vis-NIR) absorption spectrum It measured using V-570 made from JASCO.
(6) Visible-Near Infrared Fluorescence Spectrum Measurement was performed at an excitation light wavelength of 500 to 850 nm and a detection wavelength of 900 to 1400 nm using Jobin Yvon manufactured by HORIBA.

[参考例]
(1)N,N’,O,O’−テトラ(トリメチルシリル)−4,6−ジアミノレゾルシノールの製造
系中を乾燥窒素雰囲気下にしたのち、300ml二口フラスコに、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩20.0g(94.0mmol)、脱水処理したトルエン100ml、ヘキサメチルジシラザン100ml(370mmol)、およびクロロトリメチルシラン15ml(120mmol)を入れ、100℃で72時間反応させた。反応終了後、減圧下でトルエン、および過剰のヘキサメチルジシラザンとクロロトリメチルシランを除去し、減圧蒸留により精製した。N,N’,O,O’−テトラ(トリメチルシリル)−4,6−ジアミノレゾルシノールの生成は、赤外吸収スペクトル(図1)、およびH−NMRスペクトル(図2)により確認した。生成物の沸点は、146〜149℃/0.9mmHgであり、収量は、43.7g(87%)であった。
[Reference example]
(1) Production of N, N ′, O, O′-tetra (trimethylsilyl) -4,6-diaminoresorcinol After the system was placed in a dry nitrogen atmosphere, 4,6-diaminoresorcinol dinitrogen was added to a 300 ml two-necked flask. 20.0 g (94.0 mmol) of hydrochloride, 100 ml of dehydrated toluene, 100 ml (370 mmol) of hexamethyldisilazane, and 15 ml (120 mmol) of chlorotrimethylsilane were added and reacted at 100 ° C. for 72 hours. After completion of the reaction, toluene, excess hexamethyldisilazane and chlorotrimethylsilane were removed under reduced pressure, and the residue was purified by distillation under reduced pressure. The formation of N, N ′, O, O′-tetra (trimethylsilyl) -4,6-diaminoresorcinol was confirmed by infrared absorption spectrum (FIG. 1) and 1 H-NMR spectrum (FIG. 2). The boiling point of the product was 146-149 ° C./0.9 mmHg, and the yield was 43.7 g (87%).

[実施例1]
tert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドの製造(1)
(i)乾燥窒素雰囲気下、300ml三口フラスコ中に、参考例で製造したN,N’,O,O’−テトラ(トリメチルシリル)−4,6−ジアミノレゾルシノール4.29g(10mmol)、および脱水処理したN−メチル−2−ピロリドン20mlを加え、0℃で溶解させた。精製した市販のテレフタル酸クロライド2.03g(10mmol)を少しずつ加え、0℃で6時間反応させた。反応終了後、メタノール1000ml中に反応液を滴下し、沈殿物をろ取し、メタノール100mlで洗浄した。沈殿物の固有粘度ηincは、1.21dL/gであった。赤外吸収スペクトル(図3)により構造を同定し、ポリアミドの生成を確認した。
[Example 1]
Production of tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide (1)
(I) 4.29 g (10 mmol) of N, N ′, O, O′-tetra (trimethylsilyl) -4,6-diaminoresorcinol produced in Reference Example and dehydration treatment in a 300 ml three-necked flask under a dry nitrogen atmosphere 20 ml of N-methyl-2-pyrrolidone prepared was added and dissolved at 0 ° C. Purified commercially available terephthalic acid chloride (2.03 g, 10 mmol) was added little by little and reacted at 0 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was dropped into 1000 ml of methanol, and the precipitate was collected by filtration and washed with 100 ml of methanol. The inherent viscosity η inc of the precipitate was 1.21 dL / g. The structure was identified by the infrared absorption spectrum (FIG. 3), and the formation of polyamide was confirmed.

(ii)窒素雰囲気下の50ml二口フラスコに、(i)で合成したポリアミド0.48g(2mmol)、N−メチル−2−ピロリドン5ml、およびトリエチルアミン3ml(8mmol)を加えた。その後、二炭酸ジ−tert−ブチル1.09g(5mmol)を加え、4時間室温で攪拌した。反応終了後、反応液を水100ml中に滴下して沈澱物をろ取し、水20mlで洗浄した。赤外吸収スペクトル(図4)、およびH−NMRスペクトル(図5)により構造を同定し、tert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドの生成を確認した。(Ii) 0.48 g (2 mmol) of the polyamide synthesized in (i), 5 ml of N-methyl-2-pyrrolidone, and 3 ml (8 mmol) of triethylamine were added to a 50 ml two-necked flask under a nitrogen atmosphere. Then, 1.09 g (5 mmol) of di-tert-butyl dicarbonate was added and stirred at room temperature for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was dropped into 100 ml of water, and the precipitate was collected by filtration and washed with 20 ml of water. The structure was identified by infrared absorption spectrum (FIG. 4) and 1 H-NMR spectrum (FIG. 5), and the production of tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide was confirmed.

[実施例2]
tert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドの製造(2)
(i)乾燥窒素雰囲気下、300ml三口フラスコ中に、参考例で製造したN,N’,O,O’−テトラ(トリメチルシリル)−4,6−ジアミノレゾルシノール4.29g(10mmol)、および脱水処理したN−メチル−2−ピロリドン20mlを加え、0℃で溶解させた。精製した市販のテレフタル酸クロライド2.03g(10mmol)を少しずつ加え、0℃で6時間反応させた。
[Example 2]
Production of tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide (2)
(I) 4.29 g (10 mmol) of N, N ′, O, O′-tetra (trimethylsilyl) -4,6-diaminoresorcinol produced in Reference Example and dehydration treatment in a 300 ml three-necked flask under a dry nitrogen atmosphere 20 ml of N-methyl-2-pyrrolidone prepared was added and dissolved at 0 ° C. Purified commercially available terephthalic acid chloride (2.03 g, 10 mmol) was added little by little and reacted at 0 ° C. for 6 hours.

(ii)次に、この反応液にN−メチル−2−ピロリドン50mlを追加してさらに1時間攪拌した。この反応溶液にトリエチルアミン8.3ml(60mmol)、および二炭酸ジ−tert−ブチル9.2ml(40mmol)を加え、さらに24時間反応させた。反応終了後、メタノール1000ml中に反応液を滴下し、沈殿物をろ取し、メタノール100mlで洗浄し、tert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドを得た。収量は、3.7g(83%)であった。 (Ii) Next, 50 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added to the reaction solution, and the mixture was further stirred for 1 hour. To this reaction solution, 8.3 ml (60 mmol) of triethylamine and 9.2 ml (40 mmol) of di-tert-butyl dicarbonate were added, and the mixture was further reacted for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was dropped into 1000 ml of methanol, and the precipitate was collected by filtration and washed with 100 ml of methanol to obtain a tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide. The yield was 3.7 g (83%).

[実施例3]
ポリベンズオキサゾールフィルムの製造
(i)実施例2で製造したtert−ブトキシカルボニル置換ポリアミド0.5gをN−メチル−2−ピロリドン100mlに溶解させてキャスト用溶液を調製し、この溶液を5cm×5cmのアルミニウムプレート上にキャストした。その後、室温で24時間3mmHg、次いで100℃、200℃、300℃の各1時間3mmHgの環境下で溶媒を留去し、ポリアミドフィルムを得た。
[Example 3]
Production of polybenzoxazole film (i) 0.5 g of the tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide produced in Example 2 was dissolved in 100 ml of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a casting solution. Cast on an aluminum plate. Then, the solvent was distilled off under an environment of 3 mmHg for 24 hours at room temperature and then 3 mmHg for 1 hour each at 100 ° C., 200 ° C. and 300 ° C. to obtain a polyamide film.

(ii)次に、このポリアミドフィルムをプレートごと窒素気流下で360℃で30分間加熱してポリアミドをポリベンズオキサゾールへ転換させ、ポリベンズオキサゾールフィルムを得た。得られたフィルムの赤外吸収スペクトルを図6に示す。また、(i)で使用したキャスト用溶液を700℃まで加熱した時のTGAチャートを図7に示す。得られたポリベンズオキサゾールフィルムの力学的特性を調べたところ、縦方向および横方向で十分バランスがとれていた。 (Ii) Next, this polyamide film was heated together with the plate at 360 ° C. for 30 minutes under a nitrogen stream to convert the polyamide into polybenzoxazole, thereby obtaining a polybenzoxazole film. The infrared absorption spectrum of the obtained film is shown in FIG. FIG. 7 shows a TGA chart when the casting solution used in (i) is heated to 700 ° C. When the mechanical properties of the obtained polybenzoxazole film were examined, a sufficient balance was achieved in the longitudinal and lateral directions.

[実施例4]
(1)分散液の調製
tert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドの製造(2)で製造したtert−ブトキシカルボニル置換ポリアミド0.5gをN−メチル−2−ピロリドン100mlに溶解させた。この溶液に、カーボンナノチューブとしてUnidym社製Hipco SWCNT1mgを添加し、Yamato製のBRANSON5510(47kHz,100W)を用いて槽温を30〜35℃に保ちながら10時間超音波を照射してカーボンナノチューブを分散させた。その後、10000gで1時間遠心分離を行い、上澄みを分散液として使用した。
[Example 4]
(1) Preparation of Dispersion Liquid 0.5 g of tert-butoxycarbonyl substituted polyamide produced in (2) was dissolved in 100 ml of N-methyl-2-pyrrolidone. To this solution, 1 mg of Unipym Hipco SWCNT was added as a carbon nanotube, and using a BRANSON 5510 (47 kHz, 100 W) manufactured by Yamato, the carbon nanotubes were dispersed by irradiating ultrasonic waves for 10 hours while maintaining the bath temperature at 30 to 35 ° C. I let you. Thereafter, centrifugation was performed at 10,000 g for 1 hour, and the supernatant was used as a dispersion.

(2)カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムの製造
(i)(1)で調製した分散液を5cm×5cmのアルミニウムプレート上にキャストした。その後、室温で24時間3mmHg、次いで100℃、200℃、300℃の各1時間3mmHgの環境下で溶媒を留去し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリアミドフィルムを得た。
(2) Production of polybenzoxazole film in which carbon nanotubes are uniformly dispersed (i) The dispersion prepared in (1) was cast on an aluminum plate of 5 cm × 5 cm. Thereafter, the solvent was distilled off in an environment of 3 mmHg for 24 hours at room temperature and then 3 mmHg for 1 hour each at 100 ° C., 200 ° C. and 300 ° C. to obtain a polyamide film in which carbon nanotubes were uniformly dispersed.

(ii)次に、このポリアミドフィルムをプレートごと窒素気流下で360℃で30分間加熱してポリアミドをポリベンズオキサゾールへ転換させ、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムを得た。得られたフィルムの赤外吸収スペクトルを図8に示す。また、(i)で製造したtert−ブトキシカルボニル置換ポリアミドフィルムを700℃まで加熱した時のTGAチャートを図9に示す。また、キャスト用溶液の可視−近赤外吸収スペクトルおよび可視−近赤外蛍光2次元スペクトルをそれぞれ図10および11に示す。図10には、カーボンナノチューブが1分子として存在することに基づくvan Hobe吸収が見られ、図11には、カーボンナノチューブが1分子として存在することに基づくスポット状の可視−近赤外蛍光スペクトルが見られる。これらの結果から、得られたポリベンズオキサゾールフィルム中でカーボンナノチューブはバンドルが解けて1本ずつ均一に分散していることがわかる。さらに、得られたポリベンズオキサゾールフィルムの耐光性、強度、電気伝導性、熱伝導性を調べたところ、いずれも十分高かった。 (Ii) Next, this polyamide film was heated together with the plate at 360 ° C. for 30 minutes under a nitrogen stream to convert the polyamide into polybenzoxazole, thereby obtaining a polybenzoxazole film in which carbon nanotubes were uniformly dispersed. The infrared absorption spectrum of the obtained film is shown in FIG. FIG. 9 shows a TGA chart when the tert-butoxycarbonyl-substituted polyamide film produced in (i) is heated to 700 ° C. Further, the visible-near infrared absorption spectrum and the visible-near infrared fluorescence two-dimensional spectrum of the casting solution are shown in FIGS. 10 and 11, respectively. FIG. 10 shows van Hobe absorption based on the presence of carbon nanotubes as one molecule, and FIG. 11 shows a spot-like visible-near infrared fluorescence spectrum based on the presence of carbon nanotubes as one molecule. It can be seen. From these results, it can be seen that in the obtained polybenzoxazole film, the carbon nanotubes are unbundled and uniformly dispersed one by one. Furthermore, when the light resistance, strength, electrical conductivity, and thermal conductivity of the obtained polybenzoxazole film were examined, all were sufficiently high.

本発明の置換ポリアミドを使用すると、縦方向および横方向での力学的特性(特に強度)のバランスのとれたポリベンズオキサゾールフィルムを容易に製造することができる。かかるポリベンズオキサゾールフィルムは、磁気記録用フィルムを始めとする様々な分野において幅広く利用することができる。また、本発明の製造方法によれば、ポリベンズオキサゾールの前駆体である置換ポリアミドの段階でカーボンナノチューブを添加するため、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールおよびそのフィルムを容易に得ることができる。かかるポリベンズオキサゾールおよびそのフィルムは、カーボンナノチューブを均一に分散しているので、耐光性、強度、電気伝導性、熱伝導性に優れ、磁気記録用フィルムを始めとする様々な分野において幅広く利用することができる。   When the substituted polyamide of the present invention is used, it is possible to easily produce a polybenzoxazole film in which the mechanical properties (particularly strength) in the machine direction and the transverse direction are balanced. Such polybenzoxazole films can be widely used in various fields including magnetic recording films. Further, according to the production method of the present invention, since carbon nanotubes are added at the stage of substituted polyamide which is a precursor of polybenzoxazole, polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed and a film thereof can be easily obtained. it can. Since such polybenzoxazole and its film are uniformly dispersed with carbon nanotubes, it has excellent light resistance, strength, electrical conductivity, and thermal conductivity, and is widely used in various fields including magnetic recording films. be able to.

Claims (5)

ポリベンズオキサゾールの前駆体である置換ポリアミドであって、前記ポリアミドがアミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有し、前記ヒドロキシ基の少なくとも一部がtert−ブトキシカルボニル基で置換されていることを特徴とする置換ポリアミド。   A substituted polyamide which is a precursor of polybenzoxazole, wherein the polyamide has a hydroxy group in an ortho position relative to an amide group, and at least a part of the hydroxy group is substituted with a tert-butoxycarbonyl group. A substituted polyamide characterized by 以下の工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の置換ポリアミドの製造方法:
(i)シリル化4,6−ジアミノレゾルシノールとテレフタル酸クロライドとを反応させ、アミド基に対してオルト位にヒドロキシ基を有するポリアミドを合成する工程;および
(ii)合成されたポリアミド中の少なくとも一部のヒドロキシ基をtert−ブトキシカルボニル基で置換し、置換ポリアミドを得る工程。
The process for producing a substituted polyamide according to claim 1, comprising the following steps:
(I) reacting silylated 4,6-diaminoresorcinol with terephthalic acid chloride to synthesize a polyamide having a hydroxy group in the ortho position relative to the amide group; and (ii) at least one of the synthesized polyamides A step of substituting part of the hydroxy group with a tert-butoxycarbonyl group to obtain a substituted polyamide.
以下の工程を含むことを特徴とするポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法:
(i)請求項1に記載の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液をキャストしてポリアミドフィルムを得る工程;および
(ii)このポリアミドフィルムを加熱して閉環し、ポリベンズオキサゾールフィルムを得る工程。
A method for producing a polybenzoxazole film comprising the following steps:
(I) a step of obtaining a polyamide film by casting a solution in which the substituted polyamide according to claim 1 is dissolved in an organic solvent; and (ii) a step of heating and ring-closing the polyamide film to obtain a polybenzoxazole film.
以下の工程を含むことを特徴とする、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールの製造方法:
(i)請求項1に記載の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する工程;および
(ii)この分散液を加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールを得る工程。
A method for producing polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed, comprising the following steps:
(I) adding carbon nanotubes to a solution of the substituted polyamide according to claim 1 dissolved in an organic solvent and dispersing the carbon nanotubes to prepare a dispersion; and (ii) heating the dispersion to cyclize And obtaining polybenzoxazole in which carbon nanotubes are uniformly dispersed.
以下の工程を含むことを特徴とする、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムの製造方法:
(i)請求項1に記載の置換ポリアミドを有機溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを添加し、カーボンナノチューブを分散させて分散液を調製する工程;
(ii)この分散液をキャストして、カーボンナノチューブを均一に分散したポリアミドフィルムを得る工程;および
(iii)このポリアミドフィルムを加熱して閉環し、カーボンナノチューブを均一に分散したポリベンズオキサゾールフィルムを得る工程。
A method for producing a polybenzoxazole film in which carbon nanotubes are uniformly dispersed, comprising the following steps:
(I) adding carbon nanotubes to a solution of the substituted polyamide according to claim 1 dissolved in an organic solvent, and dispersing the carbon nanotubes to prepare a dispersion;
(Ii) a step of obtaining a polyamide film in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed by casting the dispersion; and (iii) heating the polyamide film to close the ring to obtain a polybenzoxazole film in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed. Obtaining step.
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