JPWO2019172460A1 - テトラカルボン酸二無水物、カルボニル化合物、ポリイミド前駆体樹脂、及び、ポリイミド - Google Patents

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Abstract

下記一般式(1):[化1][式(1)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Raはそれぞれ独立に水素原子等を示す。]で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が特定の一般式で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体である、テトラカルボン酸二無水物。

Description

本発明は、テトラカルボン酸二無水物、カルボニル化合物、ポリイミド前駆体樹脂、並びに、ポリイミドに関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイや液晶ディスプレイ等のディスプレイ機器の分野等においては、基板等に用いる材料として、ガラスのように光透過性が高くかつ十分に高度な耐熱性を有する材料の出現が求められてきた。そして、近年では、ガラス代替用途等に用いる材料としてポリイミドが着目され、そのようなポリイミドを製造するためのモノマーとして、様々なテトラカルボン酸二無水物の検討が進められている。
例えば、国際公開第2015/163314号公報(特許文献1)や特開2018−44180号公報(特許文献2)においては、下記式(a):
Figure 2019172460
[式(a)中、Aは、置換基を有していてもよく、かつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、複数のRは、それぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示す。]
で表されるテトラカルボン酸二無水物が開示されている。なお、上記特許文献2の合成例2においては、上記式中のAがベンゼン環でありかつRがいずれも水素原子である化合物が合成されているが、その化合物の立体構造は、各々の酸無水物基が、結合するノルボルナン環に対してエンド(endo)の立体配座を取った構造を有するものであり、合成例で実際に実証されているものはエンド/エンド型の立体異性体からなるものである。
なお、上記特許文献1においては、上記式(a)で表されるテトラカルボン酸二無水物の原料として、無水ナジック酸、5−メチル無水ナジック酸、5,6−ジメチル無水ナジック酸、5−エチル−6−メチル無水ナジック酸、5,6−ジエチル無水ナジック酸、5−メチル−6−イソプロピル無水ナジック酸、5−n−ブチル無水ナジック酸等が例示され、実施例においては5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物が利用されている。また、上記特許文献2においても、上記式(a)で表されるテトラカルボン酸二無水物の原料として、その合成例2において5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物が利用されている。このような5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(無水ナジック酸)は、一般に、シクロペンタジエンと無水マレイン酸とのディールズアルダー反応を利用して製造される。ディールズアルダー反応では、エンド(endo)付加体が反応速度論的に有利な生成物であり、エキソ付加体よりも優先的に生成される(エンド則)。従って、一般的な無水ナジック酸の製造方法を採用した場合には、基本的にエンド体(ノルボルナン環に結合した酸二無水物が該ノルボルナン環に対してエンドの立体配置で結合した構造を有するもの)が形成される。ここで、上記特許文献2の合成例2においては、エンドやエキソといった立体配置の明示なく5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(無水ナジック酸)を利用して上記式(a)で表されるテトラカルボン酸二無水物を製造しているが、得られたテトラカルボン酸二無水物は、上述のように、結合するノルボルナン環に対して各々の酸無水物基がエンド(endo)の立体配座を取ったエンド/エンド型の立体異性体からなるものとなっている。
国際公開第2015/163314号公報 特開2018−44180号公報
上記特許文献1〜2に記載の上記式(a)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、かかる化合物をモノマーとしてポリイミドを製造した場合に、光透過性が高くかつ十分に高度な耐熱性を有するものであった。しかしながら、上記特許文献1〜2に記載の上記式(a)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、かかる化合物をモノマーとしてポリイミドを製造した場合に、線膨張係数をより低い値とするといった点では必ずしも十分なものではなかった。
本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有するポリイミドを製造するための原料モノマーとして使用することが可能なテトラカルボン酸二無水物;そのテトラカルボン酸二無水物を効率よく製造するための原料として使用することが可能であり、前記テトラカルボン酸二無水物の製造時に中間体として得ることが可能なカルボニル化合物;十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有するポリイミドを製造するために好適に利用することができ、かつ、前記テトラカルボン酸二無水物を用いることで効率よく製造することが可能なポリイミド前駆体樹脂;並びに、十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有することが可能なポリイミド;を提供することを目的とする。
上記特許文献1〜2に記載されている上記式(a)で表されるテトラカルボン酸二無水物を製造する際に利用されていた従来の5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(無水ナジック酸)に関して、エンド(endo)やエキソ(exo)といった立体配置の明示がないものはいずれも、エンド体(endo−無水ナジック酸)を97質量%以上含むものであった。そのため、従来の上記式(a)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、上記特許文献2の合成例2に記載のように、結合するノルボルナン環に対して、各々の酸無水物基がエンドの立体配座を取った構造を有するものとなっていた。これに対して、本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、下記一般式(1)で表される化合物(テトラカルボン酸二無水物)において、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上を下記一般式(2)で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体とすることにより、かかる化合物(テトラカルボン酸二無水物)を利用してポリイミドを形成した場合に、十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有するポリイミドを製造することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のテトラカルボン酸二無水物は、下記一般式(1):
Figure 2019172460
[式(1)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示す。]
で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が下記一般式(2):
Figure 2019172460
[式(2)中のA及びRは、上記一般式(1)中のA及びRと同義である。]
で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体である、ものである。なお、一般式(1)で表される化合物の立体異性体に関して、「エキソ/エキソ型」とは、化合物中のノルボルナン環に結合する酸無水物基がいずれも、その結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取ること、すなわち、各々の酸無水物基がいずれも、結合するノルボルナン環に対してエキソの位置に存在していること(各々の酸無水物基がいずれもエキソの立体配座を取ること)を示す。
また、本発明のカルボニル化合物は、下記一般式(3):
Figure 2019172460
[式(3)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数7〜20のアラルキル基よりなる群から選択される1種を示す。]
で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が下記一般式(4):
Figure 2019172460
[式(4)中のA、R及びRはそれぞれ上記一般式(3)中のA、R及びRと同義である。]
で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体である、ものである。なお、一般式(3)で表される化合物の立体異性体に関して、「エキソ/エキソ型」とは、化合物中のノルボルナン環に結合するエステル基(−COORで表される基)がいずれも、その基が結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取ること、すなわち、各々のエステル基(−COORで表される基)がいずれも、結合するノルボルナン環に対してエキソの位置に存在していること(各々の酸無水物基がいずれもエキソの立体配座を取ること)を示す。
また、本発明のポリイミド前駆体樹脂は、下記一般式(5):
Figure 2019172460
[式(5)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示し、R10は炭素数6〜50のアリーレン基を示し、Yはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基及び炭素数3〜9のアルキルシリル基よりなる群から選択される1種を示し、ノルボルナン環を形成する炭素原子aには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子bには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちのもう一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子cには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子dには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちのもう一方が結合する。]
で表される繰り返し単位(I)を含有するポリイミド前駆体樹脂であって、
該ポリイミド前駆体樹脂中に含有される前記繰り返し単位(I)のうちの60質量%以上が、下記一般式(6):
Figure 2019172460
[式(6)中、A、R、R10及びYはそれぞれ、上記一般式(5)中のA、R、R10及びYと同義であり、ノルボルナン環を形成する炭素原子aには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子bには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちのもう一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子cには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子dには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちのもう一方が結合し、かつ、*1〜*4で表される結合手はそれぞれ結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取る。]
で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である、ものである。なお、上記繰り返し単位(I)に関して、「エキソ/エキソ型の立体構造」とは、*1〜*4で表される結合手がそれぞれ、結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取る場合の立体構造をいう。
さらに、本発明のポリイミドは、下記一般式(7):
Figure 2019172460
[式(7)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示し、R10は炭素数6〜50のアリーレン基を示す。]
で表される繰り返し単位(A)を含有するポリイミドであって、
該ポリイミド中に含有されている前記繰り返し単位(A)のうちの60質量%以上が、下記一般式(8):
Figure 2019172460
[式(8)中のA、R及びR10はそれぞれ上記一般式(7)中のA、R及びR10と同義である。]
で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である、ものである。なお、上記繰り返し単位(A)に関して、「エキソ/エキソ型の立体構造」とは、該繰り返し単位中のノルボルナン環に結合するイミド環がいずれも、その結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取ること、すなわち、各々のイミド環がいずれも、結合するノルボルナン環に対してエキソの位置に存在していること(各々のイミド環がいずれもエキソの立体配座を取ること)を示す。
本発明によれば、十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有するポリイミドを製造するための原料モノマーとして使用することが可能なテトラカルボン酸二無水物;そのテトラカルボン酸二無水物を効率よく製造するための原料として使用することが可能であり、前記テトラカルボン酸二無水物の製造時に中間体として得ることが可能なカルボニル化合物;十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有するポリイミドを製造するために好適に利用することができ、かつ、前記テトラカルボン酸二無水物を用いることで効率よく製造することが可能なポリイミド前駆体樹脂;並びに、十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有することが可能なポリイミド;を提供することが可能となる。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
[テトラカルボン酸二無水物]
本発明のテトラカルボン酸二無水物は、上記一般式(1)で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が上記一般式(2)で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体である、ものである。
このような一般式(1)及び(2)中のAはいずれも、置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、該芳香族基中に含まれる芳香環を形成する炭素の数(なお、ここにいう「芳香環を形成する炭素の数」とは、その芳香族基が炭素を含む置換基(炭化水素基など)を有している場合、その置換基中の炭素の数は含まず、芳香族基中の芳香環が有する炭素の数のみをいう。例えば、2−エチル−1,4−フェニレン基の場合、芳香環を形成する炭素の数は6となる。)が6〜30のものである。このように、上記一般式(1)及び(2)中のAは、置換基を有していてもよく、かつ、炭素数が6〜30の芳香環を有する2価の基(2価の芳香族基)である。このような芳香環を形成する炭素の数が前記上限を超えると、かかるテトラカルボン酸二無水物を原料としてポリイミドを形成した場合に、ポリイミドが着色する傾向にある。また、透明性及び精製の容易さの観点からは、前記2価の芳香族基の芳香環を形成する炭素の数は、6〜18であることがより好ましく、6〜12であることが更に好ましい。
また、このような一般式(1)及び(2)中のA(2価の芳香族基)としては、上記炭素の数の条件を満たすものであればよく、特に制限されず、例えば、ベンゼン、ナフタレン、ターフェニル、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ビフェニル、ターフェニル、クオターフェニル、キンクフェニル等の芳香族系の化合物から2つの水素原子が脱離した残基(なお、このような残基としては、脱離する水素原子の位置は特に制限されないが、例えば、1,4−フェニレン基、2,6−ナフチレン基、2,7−ナフチレン基、4,4’−ビフェニレン基、9,10−アントラセニレン基等が挙げられる。);及び該残基中の少なくとも1つの水素原子が置換基と置換した基(例えば、2,5−ジメチル−1,4−フェニレン基、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−フェニレン基)等を適宜利用することができる。なお、このような残基において、前述のように、脱離する水素原子の位置は特に制限されず、例えば、前記残基がフェニレン基である場合においてはオルト位、メタ位、パラ位のいずれの位置であってもよい。
このような一般式(1)及び(2)中のA(2価の芳香族基)としては、耐熱性がより優れたものとなるといった観点からは、それぞれ置換基を有していてもよい、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、ターフェニレン基が好ましく、それぞれ置換基を有していてもよい、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、ターフェニレン基がより好ましく、それぞれ置換基を有していてもよい、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基が更に好ましい。
また、前記一般式(1)及び(2)中のAにおいて、前記2価の芳香族基が有していてもよい置換基としては、特に制限されず、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。このような2価の芳香族基が有してよい置換基の中でも、ポリイミドの溶媒への溶解性がより優れたものとなり、より高度な加工性が得られるといった観点からは、炭素数が1〜10のアルキル基、炭素数が1〜10のアルコキシ基がより好ましい。このような置換基として好適なアルキル基及びアルコキシ基の炭素数が10を超えると、ポリイミドの耐熱性が低下する傾向にある。また、このような置換基として好適なアルキル基及びアルコキシ基の炭素数は、ポリイミドを製造した際に、より高度な耐熱性が得られるという観点から、1〜6であることが好ましく、1〜5であることがより好ましく、1〜4であることが更に好ましく、1〜3であることが特に好ましい。また、このような置換基として選択され得るアルキル基及びアルコキシ基はそれぞれ直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
また、前記一般式(2)中のAの立体配座は、特に制限されないが、一般式(2)で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体の溶剤に対する溶解性を、より高度なものとするといった観点から、該Aが、結合する双方のノルボルナン環に対してexoの立体配座を取っていることが好ましい。
また、前記一般式(1)及び(2)中のRとして選択され得るアルキル基は、炭素数が1〜10のアルキル基である。このような炭素数が10を超えると、ポリイミドのモノマーとして用いた場合に、得られるポリイミドの耐熱性が低下する。また、このようなRとして選択され得るアルキル基の炭素数としては、ポリイミドを製造した際により高度な耐熱性が得られるという観点から、1〜6であることが好ましく、1〜5であることがより好ましく、1〜4であることが更に好ましく、1〜3であることが特に好ましい。また、このようなRとして選択され得るアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
前記一般式(1)及び(2)中のRとしては、ポリイミドを製造した際により高度な耐熱性が得られること、原料の入手が容易であること、精製がより容易であること、等といった観点から、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基であることがより好ましく、水素原子、メチル基であることが特に好ましい。また、このような式中の複数のRは、それぞれ、同一のものであってもあるいは異なるものであってもよいが、精製の容易さ等の観点からは、同一のものであることが好ましい。
また、本発明のテトラカルボン酸二無水物は、上記一般式(1)で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が上記一般式(2)で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体となっている。ここで、このような一般式(1)で表される化合物は、その立体異性体として、前記エキソ/エキソ型の立体異性体の他に、下記一般式(2’):
Figure 2019172460
[式(2’)中のA及びRは、上記一般式(1)中のA及びRと同義である。]
で表されるエンド/エンド型の立体異性体を含み得る。なお、このような一般式(1)で表される化合物の立体異性体に関して、「エンド/エンド型」とは、化合物中のノルボルナン環に結合する酸二無水物基がいずれも、その結合するノルボルナン環に対してエンドの立体配座を取ることをいう。
このように、上記一般式(1)で表される化合物は複数種の立体異性体を含み得るが、本発明のテトラカルボン酸二無水物は、そのような一般式(1)で表される化合物であって、エキソ/エキソ型の立体異性体(上記一般式(2)で表される構造体)の含有量が60質量%以上となるものである。このようなエキソ/エキソ型の立体異性体の含有量が前記下限未満では、これをポリイミド用モノマーとして用いてポリイミドを形成した場合に線膨張係数をより低い値とすることができなくなるとともに、化合物の溶剤に対する溶解性が低くなる。また、このようなエキソ/エキソ型の立体異性体の含有量としては、ポリイミド用モノマーとして用いた場合に、得られるポリイミドの線膨張係数を更に低い値とすることが可能となるといった観点からは、70質量%以上(更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上)であることがより好ましい。
また、上記一般式(1)で表される化合物がエキソ/エキソ型の立体異性体以外の他の立体異性体を含む場合、そのような他の立体異性体としては、エンド/エンド型の立体異性体が好ましい。
なお、上記一般式(1)で表される化合物中の各立体異性体の立体構造は、例えば、一次元NMR(Hおよび13C)および二次元NMR(DEPT135、DQF COSY、HMQC、HMBC、NOESY)を測定すること等により特定することができる。また、上記一般式(1)で表される化合物中の各立体異性体の含有比率は、例えば、H−NMRを用いて算出可能である。ノルボルナン部位の橋頭位のプロトンに帰属されるピークは、上記一般式(1)で表される化合物中の各立体異性体によってケミカルシフト値が異なるため、各ピークの積分比を取ることにより各立体異性体の含有比率を求めることができる。
また、このようなテトラカルボン酸二無水物を製造する方法は特に制限されず、例えば、原料となる酸無水物を、下記一般式(11)で表される酸無水物であって、該酸無水物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が下記一般式(12)で表されるエキソ体(ノルボルネン環に対して酸無水物基がエキソの立体配座を取るもの)である酸無水物(以下、場合により「原料化合物(I)」と称する)とする以外は、国際公開第2015/163314号公報の段落[0077]〜段落[0105]に記載されている方法と同様の方法;原料となるエステル化合物を、下記一般式(13)で表されるエステル化合物であって、該エステル化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が、ノルボルネン環に結合するエステル基がいずれも該ノルボルネン環に対してエキソの立体配座を取る下記一般式(14)で表されるエキソ体であるエステル化合物(以下、場合により「原料化合物(II)」と称する)とする以外は、国際公開第2015/163314号公報の段落[0106]〜段落[0154]に記載されている方法と同様の方法;等を採用してもよい。
Figure 2019172460
[式(11)〜(14)中のRはそれぞれ、上記一般式(1)及び(2)中のRと同義であり、式(13)〜(14)中のRはそれぞれ、上記一般式(3)及び(4)中のRと同義である(なお、Rの好適なものについては、後述のカルボニル化合物の説明と併せて説明する)。]。
なお、上記原料化合物(I)を製造する方法も特に制限されず、公知の方法を適宜利用でき、市販品を利用してもよい。また、立体異性体として上記一般式(14)で表されるエキソ体を60質量%以上含有する上記一般式(13)で表されるエステル化合物(原料化合物(II))は、上記原料化合物(I)を、式:ROH(Rは上記一般式(3)及び(4)中のRと同義である)で表されるアルコールでエステル化することで容易に調製できる。
[カルボニル化合物]
本発明のカルボニル化合物は、上記一般式(3)で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が上記一般式(4)で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体である、ものである。
このような一般式(3)及び一般式(4)中のA及びRはそれぞれ、上記一般式(1)及び(2)中のA及びRと同義である(その好適なものや好適な条件(Aの立体配座の条件等)等も同義である)。
上記一般式(3)及び一般式(4)中のRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数7〜20のアラルキル基よりなる群から選択される1種を示す。このように、前記一般式(3)及び一般式(4)中のRとして選択され得るアルキル基は、炭素数が1〜10のアルキル基である。このようなアルキル基の炭素数が10を超えると、精製が困難となる。また、このような複数のRとして選択され得るアルキル基の炭素数としては、精製がより容易となるという観点から、1〜5であることがより好ましく、1〜3であることが更に好ましい。また、このような複数のRとして選択され得るアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
また、前記一般式(3)及び一般式(4)中のRとして選択され得るシクロアルキル基は、炭素数が3〜10のシクロアルキル基である。このようなシクロアルキル基の炭素数が10を超えると精製が困難となる。また、このような複数のRとして選択され得るシクロアルキル基の炭素数としては、精製がより容易となるという観点から、3〜8であることがより好ましく、5〜6であることが更に好ましい。
さらに、前記一般式(3)及び一般式(4)中のRとして選択され得るアルケニル基は、炭素数が2〜10のアルケニル基である。このようなアルケニル基の炭素数が10を超えると、精製が困難となる。また、このような複数のRとして選択され得るアルケニル基の炭素数としては、精製がより容易となるという観点から、2〜5であることがより好ましく、2〜3であることが更に好ましい。
また、前記一般式(3)及び一般式(4)中のRとして選択され得るアリール基は、炭素数が6〜20のアリール基である。このようなアリール基の炭素数が20を超えると精製が困難となる。また、このような複数のRとして選択され得るアリール基の炭素数としては、精製がより容易となるという観点から、6〜10であることがより好ましく、6〜8であることが更に好ましい。
また、前記一般式(3)及び一般式(4)中のRとして選択され得るアラルキル基は、炭素数が7〜20のアラルキル基である。このようなアラルキル基の炭素数が20を超えると精製が困難となる。また、このような複数のRとして選択され得るアラルキル基の炭素数としては、精製がより容易となるという観点から、7〜10であることがより好ましく、7〜9であることが更に好ましい。
さらに、前記一般式(3)及び一般式(4)中のRとしては、精製がより容易となるという観点から、炭素数が1〜5のアルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基であることが更に好ましく、メチル基であることが特に好ましい。なお、前記一般式(3)中の複数のRは、それぞれ、同一のものであっても異なっていてもよいが、合成上の観点からは、同一のものであることがより好ましい。
また、本発明のカルボニル化合物は、上記一般式(3)で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が上記一般式(4)で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体となっているものである。ここで、このような一般式(3)で表される化合物は、その立体異性体として、前記エキソ/エキソ型の立体異性体の他に、下記一般式(4’):
Figure 2019172460
[式(4’)中のA及びRは、上記一般式(1)中のA及びRと同義である。]
で表されるエンド/エンド型の立体異性体を含み得る。なお、このような一般式(3)で表される化合物の立体異性体に関して、「エンド/エンド型」とは、化合物中のノルボルナン環に結合するエステル基(−COORで表される基)がいずれも、その基が結合するノルボルナン環に対してエンドの立体配座を取ることをいう。また、このようなエンド/エンド型の立体異性体は、上記一般式(2’)で表されるエンド/エンド型のテトラカルボン酸二無水物に対して式:ROH[Rは前記一般式(3)及び一般式(4)中のRと同義である]で表されるアルコール(又は水)を反応させることにより調製してもよい。
このように、上記一般式(3)で表される化合物は複数種の立体異性体を含み得るが、本発明のカルボニル化合物は、上記一般式(3)で表される化合物であって、エキソ/エキソ型の立体異性体(上記一般式(4)で表される構造体)の含有量が60質量%以上となるものである。このようなエキソ/エキソ型の立体異性体の含有量が前記下限未満では酸二無水物まで誘導した際に、得られる酸二無水物の有機溶剤に対する溶解性が低下し、また、当該酸二無水物をポリイミド用のモノマーとして使用した際に、得られるポリイミドの線膨張係数を、より低い値とすることができなくなる。また、このようなエキソ/エキソ型の立体異性体の含有量としては、酸二無水物まで誘導し、当該酸二無水物をポリイミド用のモノマーとして使用した際に、得られるポリイミドの線膨張係数を更に低い値とすることが可能となるといった観点から、70質量%以上(更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上)であることがより好ましい。
また、上記一般式(3)で表される化合物がエキソ/エキソ型の立体異性体以外の他の立体異性体を含む場合、そのような他の立体異性体としては、エンド/エンド型の立体異性体が好ましい。
なお、上記一般式(3)で表される化合物中の各立体異性体の立体構造は、例えば、一次元NMR(Hおよび13C)および二次元NMR(DEPT135、DQF COSY、HMQC、HMBC、NOESY)を測定すること等により特定することができる。また、上記一般式(1)で表される化合物中の各立体異性体の含有比率は、例えば、H−NMRによって算出することができる。エステル基と同じ炭素で結合しているプロトンに帰属されるピークは、上記一般式(3)で表される化合物中の各立体異性体によって、ケミカルシフト値が異なる。そのため、各ピークの積分比を取ることによって、各立体異性体の含有比率を求めることができる。
このようなカルボニル化合物を製造するための方法は特に制限されず、例えば、上記本発明のテトラカルボン酸二無水物に対して、式:ROH[Rは前記一般式(3)及び一般式(4)中のRと同義である]で表されるアルコールを反応させることにより製造する方法を採用してもよく、あるいは、原料となるエステル化合物として前記原料化合物(II)を用いる以外は、国際公開第2015/163314号の段落[0106]〜段落[0138]に記載されている工程(A)と同様の工程を利用して製造する方法を採用してもよい。
[ポリイミド前駆体樹脂]
本発明のポリイミド前駆体樹脂は、上記一般式(5)で表される繰り返し単位(I)を含有するポリイミド前駆体樹脂であって、該ポリイミド前駆体樹脂中に含有される前記繰り返し単位(I)のうちの60質量%以上が、上記一般式(6)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である、ものである。
このような一般式(5)及び一般式(6)中のA及びRはそれぞれ、上記一般式(1)及び(2)中のA及びRと同義である(その好適なものや好適な条件(Aの立体配座の条件等)等も同義である)。
また、前記一般式(5)及び(6)中のR10として選択され得るアリーレン基は、炭素数が6〜50のアリーレン基である。このようなアリーレン基の炭素数としては6〜40であることが好ましく、6〜30であることがより好ましく、12〜20であることが更に好ましい。このような炭素数が前記下限未満ではポリイミドの耐熱性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られたポリイミドの無色透明性が低下する傾向にある。
また、前記一般式(5)及び(6)中のR10として選択され得るアリーレン基としては、下記一般式(15)〜(19):
Figure 2019172460
[式(15)中、Qは、式:−C−、−CONH−C−NHCO−、−NHCO−C−CONH−、−O−C−CO−C−O−、−OCO−C−COO−、−OCO−C−C−COO−、−OCO−、−NC−、−CO−C−CO−、−C1310−、−(CH−、−O−、−S−、−CO−、−CONH−、−SO−、−C(CF−、−C(CH−、−CH−、−(CH−、−(CH−、−(CH、−(CH−、−O−C−C(CH−C−O−、−O−C−C(CF−C−O−、−O−C−SO−C−O−、−C(CH−C−C(CH−、−O−C−C−O−及び−O−C−O−で表される基よりなる群から選択される1種を示し、式(19)中のRは、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基及びトリフルオロメチル基よりなる群から選択される1種を示す。]
で表される基のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
また、前記一般式(5)及び(6)中のR10として選択され得るアリーレン基としては、耐熱性と透明性と機械的強度とを十分な水準でよりバランスよく有する硬化物を得ることが可能となるといった観点から、4,4’−ジアミノベンズアニリド(略称:DABAN)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(略称:DDE)、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(略称:TFMB)、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(略称:FDA)、p−ジアミノベンゼン(略称:PPD)、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(別名:m−トリジン)、4,4’−ジフェニルジアミノメタン(略称:DDM)、4−アミノフェニル―4−アミノ安息香酸(略称:BAAB)、4,4’−ビス(4−アミノベンズアミド)−3,3’−ジヒドロキシビフェニル(略称:BABB)、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(略称:3,3’−DDS)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(略称:TPE−R)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(略称:4,4’−DDS)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(略称:3,4−DDE)、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(略称:Bis−AP−AF)、テレフタル酸ビス(4−アミノフェニル)エステル(略称:BPTP)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(略称:BAPS−M)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(略称:APB−N)、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(略称:BAPA)、及び、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン(略称:BPS−DA)からなる群から選択される少なくとも1種の芳香族ジアミンから2つのアミノ基を除いた2価の基(アリーレン基)であることが好ましく、DABAN、DDE、TFMB、FDA、PPD、m−トリジン、DDM、BAAB、BABB、3,3’−DDS、TPE−R、及び、4,4’−DDSからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族ジアミンから2つのアミノ基を除いた2価の基(アリーレン基)であることがより好ましい。
前記一般式(5)及び(6)中のYはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6(好ましくは炭素数1〜3)のアルキル基及び炭素数3〜9のアルキルシリル基よりなる群から選択される1種を示す。このようなYは、その置換基の種類、及び、置換基の導入率を、その製造条件を適宜変更することで変化させることができる。このようなYが、いずれも水素原子である場合(いわゆるポリアミド酸の繰り返し単位となる場合)には、ポリイミドの製造がより容易となる傾向がある。
また、前記一般式(5)及び(6)中のYが炭素数1〜6(好ましくは炭素数1〜3)のアルキル基である場合、ポリイミド前駆体樹脂の保存安定性がより優れたものとなる傾向にある。また、Yが炭素数1〜6(好ましくは炭素数1〜3)のアルキル基である場合、Yはメチル基又はエチル基であることがより好ましい。また、前記一般式(5)及び(6)中のYが炭素数3〜9のアルキルシリル基である場合、ポリイミド前駆体樹脂の溶解性がより優れたものとなる傾向にある。このようにYが炭素数3〜9のアルキルシリル基である場合、Yはトリメチルシリル基又はt−ブチルジメチルシリル基であることがより好ましい。
前記繰り返し単位(I)中の各式のYに関して、水素原子以外の基(アルキル基及び/又はアルキルシリル基)の導入率は、特に限定されないが、式中のYのうちの少なくとも一部をアルキル基及び/又はアルキルシリル基とする場合、前記繰り返し単位(I)中のYの総量の25%以上(より好ましくは50%以上、更に好ましくは75%以上)をアルキル基及び/又はアルキルシリル基とすることが好ましい(なお、この場合、アルキル基及び/又はアルキルシリル基以外のYは水素原子となる)。前記繰り返し単位(I)中のYのそれぞれについて、総量の25%以上をアルキル基及び/又はアルキルシリル基にすることで、ポリイミド前駆体樹脂の保存安定性がより優れたものとなる傾向にある。
また、前記一般式(5)及び(6)において、ノルボルナン環を形成する炭素原子a(記号aが付された炭素原子)には*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちの一方が結合し、かつ、ノルボルナン環を形成する炭素原子b(記号bが付された炭素原子)には*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちのもう一方が結合する。また、前記一般式(5)及び(6)において、ノルボルナン環を形成する炭素原子c(記号cが付された炭素原子)には*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちの一方が結合し、かつ、ノルボルナン環を形成する炭素原子d(記号dが付された炭素原子)には*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちのもう一方が結合する。そして、前記一般式(6)においては、*1〜*4で表される結合手がそれぞれ、その結合手が結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取る。このように、前記一般式(6)においては、*1〜*4で表される結合手がそれぞれ、結合しているノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取る構造を有しているが、本発明においては、そのような一般式(6)で表されるような構造を有する繰り返し単位を、前記一般式(5)で表される繰り返し単位(様々な立体構造を取り得る繰り返し単位)のうち、「エキソ/エキソ型の立体構造」を有する繰り返し単位として取り扱う。
本発明のポリイミド前駆体樹脂は、上記一般式(5)で表される繰り返し単位(I)を含有するポリイミド前駆体樹脂であって、該ポリイミド前駆体樹脂中に含有される前記繰り返し単位(I)のうちの60質量%以上が、上記一般式(6)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である。ここで、このような一般式(5)で表される繰り返し単位(I)は、前記エキソ/エキソ型の立体構造の繰り返し単位の他に、エンド/エンド型の立体構造の繰り返し単位を含み得る。なお、このような繰り返し単位(I)の立体構造に関して、「エンド/エンド型」とは、上記一般式(5)に基づいて説明すると、*1〜*4で表される結合手がそれぞれ、結合するノルボルナン環に対してエンドの立体配座を取る場合の立体構造(上記一般式(6)とは異なり、*1〜*4で表される結合手がエンドの位置に結合していること)をいう(なお、このようなエンド/エンド型の立体構造の繰り返し単位は、上記一般式(2’)で表されるエンド/エンド型のテトラカルボン酸二無水物をモノマーとして利用して容易に調製することができる)。
このように、前記繰り返し単位(I)は複数種の異なる立体構造の繰り返し単位を含み得るが、本発明のポリイミド前駆体樹脂は、上記一般式(5)で表される繰り返し単位(I)を含有し、該繰り返し単位(I)中のエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位(上記一般式(6)で表される繰り返し単位)の含有量が60質量%以上となるものである。このようなエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が前記下限未満ではポリイミドに誘導した際に、得られるポリイミドの線膨張係数をより低い値とすることができなくなる。また、このような繰り返し単位(I)中のエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量としては、ポリイミドに誘導した際に、得られるポリイミドの線膨張係数を更に低い値とすることが可能となるといった観点から、70質量%以上(更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上)であることがより好ましい。
なお、前記繰り返し単位(I)としてエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位以外の他の立体構造を有する繰り返し単位を含む場合、そのような他の立体構造を有する繰り返し単位としては、エンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位が好ましい。
また、このようなポリイミド前駆体樹脂においては、上記一般式(5)で表される繰り返し単位(I)の含有量が50〜100モル%(より好ましくは70〜100モル%、更に好ましくは80〜100モル%)であることがより好ましい。なお、このようなポリイミド前駆体樹脂においては、本発明の効果を損なわない範囲において他の繰り返し単位を含んでいてもよい。このような他の繰り返し単位としては、例えば、上記一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物以外の他のテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位等が挙げられる。このような一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物以外の他のテトラカルボン酸二無水物としては、公知のテトラカルボン酸二無水物を適宜利用でき、例えば、国際公開第2015/163314号公報の段落[0230]に記載されているものを適宜利用してもよい。
このようなポリアミド酸としては、固有粘度[η]が0.05〜3.0dL/gであることが好ましく、0.1〜2.0dL/gであることがより好ましい。このような固有粘度[η]が0.05dL/gより小さいと、これを用いてフィルム状のポリイミドを製造した際に、得られるフィルムが脆くなる傾向にあり、他方、3.0dL/gを超えると、粘度が高すぎて加工性が低下し、例えばフィルムを製造した場合に均一なフィルムを得ることが困難となる。また、このような固有粘度[η]としては、N,N−ジメチルアセトアミド中に前記ポリアミド酸を濃度が0.5g/dLとなるようにして溶解させた測定試料(溶液)を調製し、該測定試料の粘度を30℃の温度条件下において動粘度計を用いて測定することにより求められる値を採用する。なお、このような動粘度計としては、離合社製の自動粘度測定装置(商品名「VMC−252」)を用いることができる。
また、このような本発明のポリイミド前駆体樹脂を製造するための方法としては、上記本発明のテトラカルボン酸無水物と、式:HN−R10−NH[式中のR10は前記一般式(5)及び(6)中のR10と同義である]で表される芳香族ジアミンとを反応させることによりポリイミド前駆体樹脂を製造する方法を好適な方法として挙げることができる。なお、このような芳香族ジアミンとしては、公知のもの(例えば、特開2018−44180号公報の段落[0039]に記載されている芳香族ジアミン等)を適宜利用することができる。また、テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンとを反応させるための条件は特に制限されず、ポリアミド酸を調製する際に利用されるような公知の条件を適宜採用することができる(例えば、国際公開第2015/163314号公報の段落[0215]〜[0235]に記載されている方法において採用しているような条件(溶媒や反応温度等)を適宜採用することができる)。なお、上記本発明のテトラカルボン酸無水物と上記芳香族ジアミンとを反応させた場合には、繰り返し単位(I)を、Yがいずれも水素原子であるポリアミド酸の繰り返し単位とすることができる。ここで、Yが水素原子以外となるような繰り返し単位(I)を含有するポリイミド前駆体樹脂を製造する場合の製造方法としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物として上記本発明のテトラカルボン酸無水物を用いる以外は、国際公開第2018/066522号公報の段落[0165]〜[0174]に記載されている方法と同様にして製造する方法を適宜採用することができる。また、上記本発明のテトラカルボン酸無水物と上記芳香族ジアミンとを反応させてのポリイミド前駆体樹脂を形成した場合には、上記本発明のテトラカルボン酸無水物中に含有されているエキソ/エキソ型のテトラカルボン酸無水物の含有割合と同様の割合で、エキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位を含有させることが可能となる(反応中、基本的に立体構造は維持される)。
なお、このような本発明のポリイミド前駆体樹脂(好ましくはポリアミド酸)は、有機溶媒中に含有せしめて、ポリイミド前駆体樹脂溶液(ワニス)として利用してもよい。このようなポリイミド前駆体樹脂溶液における前記ポリイミド前駆体樹脂の含有量は特に制限されないが、1〜80質量%であることが好ましく、5〜50質量%であることがより好ましい。このような含有量が前記下限未満ではポリイミドフィルムを製造するためのワニスとして利用することが困難になる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ポリイミドフィルムを製造するためのワニスとして利用することが困難になる傾向にある。なお、このようなポリイミド前駆体樹脂溶液は、本発明のポリイミドを製造するための樹脂溶液(ワニス)として好適に利用することができ、各種形状のポリイミドを製造するために好適に利用できる。例えば、このようなポリイミド前駆体樹脂溶液を各種基板の上に塗布し、これをイミド化して硬化することで、容易にフィルム形状のポリイミドを製造することもできる。なお、このようなポリイミド前駆体樹脂溶液(ワニス)に利用する有機溶媒としては特に制限されず、公知のものを適宜利用でき、例えば、国際公開第2018/066522号公報の段落[0175]及び段落[0133]〜[0134]に記載されている溶媒等を適宜利用することができる。
[ポリイミド]
本発明のポリイミドは、上記一般式(7)で表される繰り返し単位(A)を含有するポリイミドであって、該ポリイミド中に含有されている前記繰り返し単位(A)のうちの60質量%以上が、上記一般式(8)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である、ものである。
このような一般式(7)及び一般式(8)中のA及びRはそれぞれ、上記一般式(1)及び(2)中のA及びRと同義であり(その好適なものや好適な条件(Aの立体配座の条件等)等も同義である)、また、上記一般式(7)及び一般式(8)中のR10は、上記一般式(5)及び(6)中のR10と同義である(その好適なものや好適な条件等も同義である)。
本発明のポリイミドは、上記一般式(7)で表される繰り返し単位(A)を含有するポリイミド前駆体樹脂であって、該ポリイミド前駆体樹脂中に含有される前記繰り返し単位(A)のうちの60質量%以上が、上記一般式(8)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である。ここで、このような一般式(7)で表される繰り返し単位(A)は、前記エキソ/エキソ型の立体構造の繰り返し単位の他に、エンド/エンド型の立体構造の繰り返し単位を含み得る。なお、このような繰り返し単位(A)の立体構造に関して、「エンド/エンド型」とは、一般式(7)で表される繰り返し単位中のノルボルナン環に結合するイミド環がいずれも、その結合するノルボルナン環に対してエンドの立体配座を取ることをいう(なお、このようなエンド/エンド型の立体構造の繰り返し単位は、上記一般式(2’)で表されるエンド/エンド型のテトラカルボン酸二無水物をモノマーとして利用して芳香族ジアミンと反応せしめることで容易に調製することができる)。
このように、繰り返し単位(A)は複数種の異なる立体構造の繰り返し単位を含み得るが、本発明のポリイミドは、上記一般式(7)で表される繰り返し単位(A)を含有し、該繰り返し単位(A)中のエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位(上記一般式(8)で表される繰り返し単位)の含有量が60質量%以上となるものである。このようなエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が前記下限未満ではポリイミドの線膨張係数をより低い値とすることができなくなる。また、このような繰り返し単位(A)中のエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量としては、ポリイミドの線膨張係数を更に低い値とすることが可能となるといった観点から、70質量%以上(更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上)であることがより好ましい。
なお、前記繰り返し単位(A)としてエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位以外の他の立体構造を有する繰り返し単位を含む場合、そのような他の立体構造を有する繰り返し単位としては、エンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位が好ましい。
また、このようなポリイミドにおいては、上記一般式(7)で表される繰り返し単位(A)の含有量が50〜100モル%(より好ましくは70〜100モル%、更に好ましくは80〜100モル%)であることがより好ましい。なお、このようなポリイミドにおいては、本発明の効果を損なわない範囲において他の繰り返し単位を含んでいてもよい。このような他の繰り返し単位としては、例えば、上記一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物以外の他のテトラカルボン酸二無水物に由来する繰り返し単位等が挙げられる。このような一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物以外の他のテトラカルボン酸二無水物としては、公知のテトラカルボン酸二無水物を適宜利用でき、例えば、国際公開第2015/163314号公報の段落[0230]に記載されているものを適宜利用してもよい。
また、このようなポリイミドとしては、ガラス転移温度(Tg)が250℃以上のものが好ましく、270℃以上のものが更に好ましく、320〜500℃のものが特に好ましい。このようなガラス転移温度(Tg)が前記下限未満では十分に高度な耐熱性を得ることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、そのような特性を有するポリイミドを製造することが困難となる傾向にある。なお、このようなガラス転移温度(Tg)は、熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を使用して測定することができる。
また、このようなポリイミドとしては、5%重量減少温度が350℃以上のものが好ましく、450〜600℃のものがより好ましい。なお、このような5%重量減少温度は、窒素ガス雰囲気下、窒素ガスを流しながら室温(25℃)から徐々に加熱して、用いた試料の重量が5%減少する温度を測定することにより求めることができる。さらに、このようなポリイミドとしては、軟化温度が250℃以上のものが好ましく、270℃以上のものが更に好ましく、320〜500℃のものが特に好ましい。なお、このような軟化温度は、熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を使用して、ペネトレーションモードにより測定することができる。また、このようなポリイミドとしては、熱分解温度(Td)が400℃以上のものが好ましく、450〜600℃のものがより好ましい。なお、このような熱分解温度(Td)は、TG/DTA220熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を使用して、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/min.の条件で熱分解前後の分解曲線にひいた接線の交点となる温度を測定することにより求めることができる。
さらに、このようなポリイミドの数平均分子量(Mn)としては、ポリスチレン換算で1000〜1000000であることが好ましい。また、このようなポリイミドの重量平均分子量(Mw)としては、ポリスチレン換算で1000〜5000000であることが好ましい。さらに、このようなポリイミドの分子量分布(Mw/Mn)は1.1〜5.0であることが好ましい。なお、このようなポリイミドの分子量(Mw又はMn)や分子量の分布(Mw/Mn)は、測定装置としてゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用い、測定したデータをポリスチレンで換算して求めることができる。
また、このようなポリイミドとしては、フィルムを形成した場合に透明性が十分に高いものであることが好ましく、全光線透過率が80%以上(更に好ましくは85%以上、特に好ましくは87%以上)であるものがより好ましい。このような全光線透過率は、JIS K7361−1(1997年発行)に準拠した測定を行うことにより求めることができる。
また、このようなポリイミドは、線膨張係数が0〜70ppm/Kであることが好ましく、0〜60ppm/Kであることがより好ましく、5〜40ppm/Kであることが更に好ましい。このような線膨張係数が前記上限を超えると、線膨張係数の範囲が5〜20ppm/Kである金属や無機物と組合せて複合化した場合に熱履歴で剥がれが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記下限未満ではポリイミドが剛直すぎて、破断伸びが低く、柔軟性が低下する傾向にある。このようなポリイミドの線膨張係数としては、縦20mm、横5mmの大きさのポリイミドフィルム(かかるフィルムの厚みは測定値に影響するものではないため特に制限されるものではないが、5〜80μmとすることが好ましい。)を形成して測定試料とし、測定装置として熱機械的分析装置(例えば、リガク製の商品名「TMA8311」)を利用して、窒素雰囲気下、引張りモード(49mN)、昇温速度5℃/分の条件を採用して、50℃〜200℃における前記試料の縦方向の長さの変化を測定して、100℃〜200℃の温度範囲における1℃あたりの長さの変化の平均値を求めることにより得られる値を採用する。
また、このようなポリイミドは、ヘイズ(濁度)が5〜0(更に好ましくは4〜0、特に好ましくは3〜0)であるものがより好ましい。さらに、このようなポリイミドは、黄色度(YI)が5〜0(更に好ましくは4〜0、特に好ましくは3〜0)であるものがより好ましい。このようなヘイズ(濁度)は、JIS K7136(2000年発行)に準拠した測定を行うことにより求めることができ、また、黄色度(YI)はASTM E313−05(2005年発行)に準拠した測定を行うことにより求めることができる。
また、このような本発明のポリイミドを製造するための方法としては、特に制限されず、例えば、上記本発明のテトラカルボン酸無水物と、式:HN−R10−NH[式中のR10は前記一般式(5)及び(6)中のR10と同義である]で表される芳香族ジアミンとを反応させることによりポリイミドを製造する方法を好適な方法として挙げることができる。このような本発明のテトラカルボン酸無水物と上記芳香族ジアミンとを反応させるための条件としては、テトラカルボン酸無水物とジアミンとを反応させてポリイミドを製造する公知の方法で採用されている条件を適宜採用できる。このように、モノマーとして上記本発明のテトラカルボン酸無水物と上記芳香族ジアミンとを利用する以外は、テトラカルボン酸無水物とジアミンとを反応させてポリイミドを製造する公知の方法と同様にして、本発明のポリイミドを製造することができる。なお、上記本発明のテトラカルボン酸無水物と上記芳香族ジアミンとを反応させることによりポリイミドを製造する方法を採用する場合、上記本発明のテトラカルボン酸無水物と上記芳香族ジアミンとを反応させて、上記本発明のポリアミド酸を調製した後、これをイミド化することでポリイミドを製造してもよい。このようなイミド化の方法としては、特に制限されず、ポリアミド酸をイミド化することが可能な公知の方法(例えば、国際公開第2015/163314号公報の段落[0238]〜[0262]に記載されているような方法)において採用されている条件等を適宜採用することができる。なお、上記本発明のテトラカルボン酸無水物と上記芳香族ジアミンとを反応させてのポリイミドを形成した場合には、上記本発明のテトラカルボン酸無水物中に含有されているエキソ/エキソ型のテトラカルボン酸無水物の含有割合と同様の割合で、エキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位を含有させることが可能となる(反応中、基本的に立体構造は維持される)。
なお、本発明のポリイミドは、十分に高い透明性を有するとともに、十分に低い線膨張係数及び十分に高度な耐熱性を有するものとなることから、例えば、フレキシブル配線基板用フィルム、液晶配向膜、有機EL用透明導電性フィルム、有機EL照明用フィルム、フレキシブル基板フィルム、フレキシブル有機EL用基板フィルム、フレキシブル透明導電性フィルム、透明導電性フィルム、有機薄膜型太陽電池用透明導電性フィルム、色素増感型太陽電池用透明導電性フィルム、フレキシブルガスバリアフィルム、タッチパネル用フィルム、フレキシブルディスプレイ用フロントフィルム、フレキシブルディスプレイ用バックフィルム、ポリイミドベルト、コーティング剤、バリア膜、封止材、層間絶縁材料、パッシベーション膜、TABテープ、FPC、COF、光導波路、カラーフィルター基材、半導体コーティング剤、耐熱絶縁テープ、電線エナメル等の用途に適宜利用できる。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(合成例1)
アルゴン気流下、1Lの反応容器に、Mancherster Organics社製のシス−5s−ノルボルネン−エキソ−2,3−ジカルボン酸無水物(100g、0.609mol、エキソ体:エンド体=98:2)、メタノール(500mL)、濃度が37質量%の濃塩酸(5.0mL)を順次加えて混合液を得た。次いで、前記混合液を還流条件(内温:65℃)において4時間撹拌して反応液を得た。このようにして還流条件で4時間反応させた後(反応終了後)、反応液に対してGC測定を行って、原料のシス−5s−ノルボルネン−エキソ−2,3−ジカルボン酸無水物の消失を確認した。
次いで、ロータリーエバポレータを用いて前記反応液からメタノールを減圧留去して、液状物を得た。次に、前記液状物を酢酸エチル(500mL)に溶解せしめ、分液漏斗に移動した。前記液状物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(200mL)で2回洗浄し、更に水(200mL)で1回洗浄することにより、有機層を得た。その後、前記有機層からロータリーエバポレータを用いて酢酸エチルを減圧留去することで、シス−5−ノルボルネン−エキソ−2,3−ジカルボン酸ジメチル(120g、収率:94%、エキソ体:エンド体=100:0)を得た。生成物の構造はH−NMR及び13C−NMRにより同定した。なお、かかる生成物に関して、「エキソ体」とは、式:−COOMeで表される基がいずれも、結合するノルボルネン環に対してエキソ(exo)の立体配座を取っているものをいい、他方、「エンド体」とは、、式:−COOMeで表される基がいずれも、結合するノルボルネン環に対してエンド(endo)の立体配座を取っているものをいう。かかる生成物の製造に利用した反応の反応式を以下に示す。
Figure 2019172460
(実施例1)
アルゴン気流下、3Lの反応容器に、酢酸パラジウム(118mg、0.524mmol)、トリオルトトリルホスフィン(159mg、0.524mmol)およびN,N−ジメチルホルムアミド(596mL)を順次仕込み、内温50〜56℃で30分撹拌した。次に、前記反応容器の内部に、合成例1で得られたシス−5−ノルボルネン−エキソ−2,3−ジカルボン酸ジメチル(110g、0.523mol、エキソ体の比率:100モル%)、1,4−ジブロモベンゼン(143g、0.262mol)、トリエチルアミン(106g、1.05mol)、ギ酸(48.3g、0.262mol)及びN,N−ジメチルホルムアミド(660mL)を更に添加して混合液を得た。次いで、前記混合液を内温80℃に昇温して8時間撹拌して反応液を得た。このようにして8時間撹拌して反応せしめた後(反応終了後)、前記反応液の温度が室温となるまで放冷した。
次に、前記反応液を分液漏斗に移動させ、トルエン(2.62L)及び水(1.05L)を加えて、分液水洗を行った。次いで、このようにして得られた有機層を、濃度が5質量%の塩酸(520mL)で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(520mL)で2回洗浄し、更に水(520mL)で2回洗浄した。その後、中間層の黒色不溶物をセライトろ過で除去した。得られたろ液を水浴温度60℃の条件で加熱して濃縮し、粗生成物を得た。
次に、このようにして得られた粗生成物(135.4g)に対して、酢酸エチル(108mL)を加えて混合液を得た後、水浴温度60℃の条件にて加熱撹拌しながら前記混合液に対してシクロヘキサン(1.05L)を加えて溶液を調製して、以下のようにして晶析を行った。すなわち、前述のようにして溶液を調製した後、水浴温度50℃の条件にて加熱撹拌し、撹拌を継続しながら徐々に室温まで放冷することで結晶を沈殿物として析出せしめた(晶析)。このような晶析工程により得られた沈殿物をろ過した後、得られたろ物をシクロヘキサン(211mL)で洗い、次いで、80℃で5時間減圧乾燥を行って、白色の生成物を得た。このようにして得られた生成物の絶対構造を解析するため、一次元NMR(Hおよび13C)および二次元NMR(DEPT135、DQF COSY、HMQC、HMBC、NOESY)の測定を行ったところ、前記生成物は、下記式:
Figure 2019172460
で表される構造を有するエステル化合物であることが分かった(収率49%)。このように、絶対構造の解析により、得られた生成物は、各々のメチルエステル基が、それぞれ結合するノルボルナン環に対していずれもエキソ(exo)の立体配座を取った構造を有する、エキソ/エキソ型のエステル化合物(tetramethyl exo,exo-5,5'-(1,4-phenylene)bis(bicyclo[2.2.1]heptane-2,3-exo-dicarboxylate)であることが分かった。なお、エキソ/エキソ型のエステル化合物において、ベンゼン環は、双方のノルボルナン環に対してexoの立体配座を取っていることも分かった。
(実施例2)
アルゴン気流下、300mLの反応容器に、実施例1で得られたエキソ/エキソ型のエステル化合物(13.0g、26.1mmol)、酢酸(185g)、予め調製した10質量%のトリフルオロメタンスルホン酸の酢酸溶液(1.96g、トリフルオロメタンスルホン酸:1.30mmol)を順次仕込んで反応溶液を得た。次いで、前記反応溶液を加熱還流しながらディーンスターク管を用いて、1時間毎に18gの留出液を抜き出しつつ18gの酢酸を追加する操作を実施した。このような操作は、18gの留出液の抜き出しを開始してから6時間が経過するまで継続した。このようにして6時間操作した後、加熱還流を止めて、前記反応溶液を室温まで放冷したが沈殿物は何も析出しなかったため、一晩静置した。翌日、一晩静置した後の前記反応溶液を再度確認したところ、前記反応溶液中には白色の沈殿物が析出していたため、これをろ過し、酢酸(20mL)で1回、酢酸エチル(20mL)で1回洗って、ろ取物を得た。次に、前記ろ取物を80℃で5時間減圧乾燥して、白色の生成物を得た。このようにして得られた白色の生成物の絶対構造を解析するため、一次元NMR(Hおよび13C)および二次元NMR(DEPT135、DQF COSY、HMQC、HMBC、NOESY)の測定を行ったところ、前記生成物は、下記式:
Figure 2019172460
で表される構造を有する酸二無水物であることが分かった(収率58%)。このように、絶対構造の解析により、生成物は、各々の酸無水物基が、それぞれ結合するノルボルナン環に対してエキソ(exo)の立体配座を取った構造を有する、エキソ/エキソ型のテトラカルボン酸二無水物(exo,exo-5,5'-(1,4-phenylene)bis(bicyclo[2.2.1]heptane-2,3-exo-dicarboxylic anhydride)であることが分かった。なお、エキソ/エキソ型のテトラカルボン酸二無水物において、ベンゼン環は、双方のノルボルナン環に対してexoの立体配座を取っていることも分かった。また、液体クロマトグラフィ(LC)分析を行ったところ、前記生成物(テトラカルボン酸二無水物)のLC純度は96面積%であった。
次いで、このようにして得られたエキソ/エキソ型のテトラカルボン酸二無水物(16.9g)をガラスチューブオーブンに仕込んだ後、減圧して、真空度が6.5×10−4Paとなってから加熱を開始した。このような加熱により、先ず、温度が250℃となった段階で前記酸二無水物が融解し、次いで、温度が270℃となった段階で蒸発が始まり、真空度が4.3×10−3Paまで上昇した。その後、蒸留操作を実施することで15.3gの精製物が得られた(収率:98%)。なお、H−NMR測定及びLC分析により不純物がないことを確認した(LC純度:>99面積%)。このようにして、精製後のエキソ/エキソ型のテトラカルボン酸二無水物を得た。以下、このようにして得られたテトラカルボン酸二無水物を場合により「エキソ/エキソ型のBzDA」と称する。
(合成例2)
アルゴン気流下、1Lの反応容器に、和光純薬工業製の5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(1,150g、7.01mol、エキソ体:エンド体=0:100)、メタノール(5.75mL)、濃度が37質量%の濃塩酸(57.5mL)を順次加え、混合液を得た。次いで、前記混合液を還流条件(内温:65℃)において4時間撹拌して反応液を得た。このようにして還流条件で4時間反応させた後(反応終了後)、反応液に対してGC測定を行って、原料の5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物の消失を確認した。
次いで、ロータリーエバポレータを用いて反応液からメタノールを減圧留去して、液状物を得た。次に、前記液状物を酢酸エチル(5.8L)に溶解せしめ、分液漏斗に移動した。前記液状物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(2.3L)で2回洗浄し、更に水(2.3L)で1回洗浄し、有機層を得た。その後、前記有機層からロータリーエバポレータを用いて酢酸エチルを減圧留去することでシス−5−ノルボルネン−エンド−2,3−ジカルボン酸ジメチル(1,404g、収率:95%、エキソ体:エンド体=0:100)を得た。かかる生成物に関して、「エキソ体」とは、式:−COOMeで表される基がいずれも、結合するノルボルネン環に対してエキソ(exo)の立体配座を取っているものをいい、他方、「エンド体」とは、式:−COOMeで表される基がいずれも、結合するノルボルネン環に対してエンド(endo)の立体配座を取っているものをいう。また、生成物の構造はH−NMRにより同定した。
Figure 2019172460
(比較例1)
アルゴン気流下、3Lの反応容器に、酢酸パラジウム(1.20g、5.35mmol)、トリオルトトリルホスフィン(1.63g、5.35mmol)およびN,N−ジメチルホルムアミド(4.28L)を順次仕込み、内温50〜56℃で30分撹拌した。次に、前記反応容器の内部に、合成例2で得られたシス−5−ノルボルネン−エンド−2,3−ジカルボン酸ジメチル(1,125g、5.35mol)、1,4−ジブロモベンゼン(757g、3.21mol)、トリエチルアミン(1,083g、10.7mol)、ギ酸(493g、10.7mol)及びN,N−ジメチルホルムアミド(4.28L)を更に添加して、混合液を得た。次いで、前記混合液を内温80℃に昇温して8時間撹拌して反応液を得た。このようにして8時間撹拌して反応せしめた後(反応終了後)、前記反応液の温度が室温となるまで放冷した。
次に、前記反応液を分液漏斗に移動させ、トルエン(26.9L)及び水(10.7L)を加えて、分液水洗を行った。得られた有機層を、濃度が5質量%の塩酸(5.3L)で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(5.3L)で2回洗浄し、更に水(5.3L)で2回洗浄した。その後、中間層の黒色不溶物をセライトろ過で除去した。得られたろ液を水浴温度60℃の条件で加熱して、反応溶液を2,000gまで減圧濃縮して濃縮液を得た。その後、前記濃縮液にトルエンを加えて希釈して溶液を得た。このようにして得られた溶液の合計量は2,940gであった。
次に、前記溶液を2分割(1,470g×2)し、それぞれの溶液を水浴温度60℃の条件にて加熱しながら、各溶液にそれぞれシクロヘキサン(14.8L)を加えたところ、各溶液中にそれぞれ白色の沈殿物が生成された。このように沈殿物が生成された前記各溶液を、次いで、水浴温度50℃の条件にて加熱しながら30分間撹拌し、その後、室温まで放冷した。次に、得られた各溶液から沈殿物をろ過し、得られたろ物をシクロヘキサン(1.07L)で洗い、その後、80℃で5時間減圧乾燥を行って、白色の生成物を得た。得られた生成物の絶対構造を解析するため、一次元NMR(Hおよび13C)および二次元NMR(DEPT135、DQF COSY、HMQC、HMBC、NOESY)の測定を行ったところ、前記生成物は、下記式:
Figure 2019172460
で表される構造を有するエステル化合物であることが分かった(収率51%)。このように、絶対構造の解析により、生成物は、各々のメチルエステル基が、それぞれ結合するノルボルナン環に対してエンド(endo)の立体配座を取った構造を有する、エンド/エンド型のエステル化合物(tetramethyl exo,exo-5,5'-(1,4-phenylene)bis(bicyclo[2.2.1]heptane-2,3-endo-dicarboxylate))であることが分かった。なお、エンド/エンド型のエステル化合物において、ベンゼン環は、双方のノルボルナン環に対してexoの立体配座を取っていることも分かった。
(比較例2)
アルゴン気流下、20Lの反応容器に、比較例1で得られたエンド/エンド型のエステル化合物(650g、1.30mol)、酢酸(9.34kg)、予め作製した10質量%のトリフルオロメタンスルホン酸の酢酸溶液(9.78g、トリフルオロメタンスルホン酸:65.2mmol)を順次仕込んで反応溶液を得た。次いで、前記反応溶液を加熱還流しながらディーンスターク管を用いて、1時間毎に1100gの留出液を抜き出しつつ1100gの酢酸を追加する操作を実施した。このような操作は、留出液の抜き出しを開始してから6時間が経過するまで継続した。なお、加熱還流を開始してから1時間経過後に、前記反応溶液中には白色の析出物が生じていた。このようにして、前記操作を6時間継続した後、加熱還流を止めて、反応溶液を室温まで放冷し、一晩静置した。翌日、一晩静置した反応溶液から白色沈殿をろ過し、酢酸(1.9L)で1回、酢酸エチル(1.9L)で5回洗って、ろ取物を得た。次に、前記ろ取物を80℃で5時間減圧乾燥して、白色の生成物を得た。このようにして得られた生成物の絶対構造を解析するため、一次元NMR(Hおよび13C)および二次元NMR(DEPT135、DQF COSY、HMQC、HMBC、NOESY)の測定を行ったところ、前記生成物は、下記式:
Figure 2019172460
で表される構造を有する酸二無水物であることが分かった(収率86%)。このように、絶対構造の解析により、生成物は、各々の酸無水物基が結合するノルボルナン環に対してエンド(endo)の立体配座を取った構造を有する、エンド/エンド型のテトラカルボン酸二無水物であることが分かった。なお、エンド/エンド型のテトラカルボン酸二無水物において、ベンゼン環は、双方のノルボルナン環に対してexoの立体配座を取っていることも分かった。また、液体クロマトグラフィ(LC)分析を行ったところ、前記生成物のLC純度は99%であった。このようにして得られたエンド/エンド型のテトラカルボン酸二無水物を、以下、場合により「エンド/エンド型のBzDA」と称する。
[テトラカルボン酸二無水物の有機溶媒に対する溶解性について]
試料として、実施例2で得られたテトラカルボン酸二無水物(エキソ/エキソ型のBzDA)と、比較例2で得られたテトラカルボン酸二無水物(エンド/エンド型のBzDA)とを別々に用いて、各テトラカルボン酸二無水物の有機溶媒に対する溶解性を以下のようにして確認した。すなわち、試料50mgをスクリュー菅に加えた後、該スクリュー管内に有機溶媒を少しずつ加えて試料の溶解する量を目視により確認した。なお、有機溶媒としては、N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンをそれぞれ用いて、各溶媒に対する溶解性を確認した。このような試験の結果、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAは、各溶媒(N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン)に対して容易に溶解しており、これらの溶媒(N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン)を用いた場合に5質量%以上の濃度の溶液を十分に調製可能なものであることが分かった。これに対して、比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDAは、各溶媒(N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン)に対して溶解性が低く、N,N’−ジメチルアセトアミドを用いた場合に1質量%以上の濃度の溶液を調製することができないことや、N−メチル−2−ピロリドンを用いた場合にも3.5質量%以上の濃度の溶液を調製することができないことが分かった。このような結果から、エキソ/エキソ型の立体構造を有するテトラカルボン酸二無水物(エキソ/エキソ型のBzDA:実施例2)は、有機溶媒に対する溶解性が非常に高いものとなることが分かった。
(実施例3)
窒素雰囲気下において、15mLのスクリュー管内に、芳香族ジアミンとして4,4’−ジアミノベンズアニリド(DABAN)0.560g(2.46mmol)を導入するとともに、テトラカルボン酸二無水物として実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAを1.01g(2.46mmol)導入した。次いで、前記スクリュー管内に、溶媒であるテトラメチルウレア(TMU)を6.2g添加して混合液を得た。次に、得られた混合液を、窒素雰囲気下、室温の温度条件下で5日間撹拌して反応液(ワニス)を得た(このような反応液(ワニス)を得るための工程を、以下、「ワニス調製工程」と称する)。なお、前記ワニス中には、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(5)で表される繰り返し単位(I)を含有し、かつ、該繰り返し単位(I)中、上記一般式(6)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリアミド酸(なお、かかる式(5)及び(6)中、Aがp−フェニレン基であり、R10がDABANから2つのアミノ基を除いた2価の基であり、R及びYがいずれも水素原子である)を含むものであることが分かる。
次に、前記反応液(ワニス)を、縦76mm、横52mmの大きさのガラス基板にスピンコーターを用いて塗布し、ガラス基板上に前記ワニスの塗膜を形成した。その後、前記塗膜の形成されたガラス板を減圧下70℃にて30分乾燥した。次いで、前記塗膜の形成されたガラス板を、イナートオーブンにセットし、窒素パージを実施した。次に、窒素気流下、温度を135℃まで昇温して1時間保持し、さらに、温度を350℃まで昇温して1時間保持した後、室温まで放冷するように、イナートオーブンを操作してガラス基板上にポリイミドを形成し、ポリイミドからなるフィルムがコートされたガラス基板を得た。次いで、当該ガラス基板から、ポリイミドからなるフィルムを剥離して、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た(このようなフィルムを得るための工程を、以下、「フィルム調製工程」と称する)。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、下記一般式(101):
Figure 2019172460
で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、下記一般式(102):
Figure 2019172460
で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位(式中のノルボルナン環に結合するイミド環がいずれも、その結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取る繰り返し単位)の含有量が100質量%であるポリイミドであることが分かる(なお、かかる式(101)及び(102)中のR10はいずれもDABANから2つのアミノ基を除いた2価の基である)。
(比較例3)
50mLフラスコ内に、芳香族ジアミンとしてDABANを2.70g(11.9mmol)、テトラカルボン酸二無水物として比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDAを4.88g(12.0mmol)導入した。次に、前記フラスコ内に、有機溶媒であるジメチルアセトアミド(N,N−ジメチルアセトアミド)を10.1g、有機溶媒であるγ−ブチロラクトンを7.6g、及び、反応促進剤であるトリエチルアミンを0.061g(0.50mmol)導入することにより混合液を得た。次いで、このようにして得られた混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌することにより、粘性のある均一な淡黄色の反応液(ワニス)を得た。次に、前記ワニスを、縦76mm、横52mmの大きさのガラス基板にスピンコーターを用いて塗布し、ガラス基板上に前記ワニスの塗膜を形成した。その後、前記塗膜の形成されたガラス基板をイナートオーブンにセットし、窒素パージを実施した。次に、前記イナートオーブン内において、窒素気流下、温度を60℃まで昇温して4時間保持し、次いで、温度を250℃まで昇温して1時間保持した後、室温まで放冷するように、イナートオーブンを操作してガラス基板上にポリイミドを形成し、ポリイミドからなるフィルムがコートされたガラス基板を得た。次いで、当該ガラス基板から、ポリイミドからなるフィルムを剥離して、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。このようにして得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエンド/エンド型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、下記式(103):
Figure 2019172460
で表されるエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位(式中のノルボルナン環に結合するイミド環がいずれも、その結合するノルボルナン環に対してエンドの立体配座を取る繰り返し単位)の含有量が100質量%であるポリイミドであることが分かる(なお、かかる式(101)及び(103)中のR10はいずれもDABANから2つのアミノ基を除いた2価の基である)。
[実施例3及び比較例3で得られたポリイミドの特性の評価]
実施例3及び比較例3で得られたポリイミド(フィルム)に関して、線膨張係数、ガラス転移温度、全光線透過率、5%重量減少温度(Td5%)、HAZE、及び、YIを以下の測定方法を採用してそれぞれ測定した(なお、後述の実施例4〜18及び比較例4〜8で得られたポリイミド(フィルム)に関しても、線膨張係数、ガラス転移温度、全光線透過率、5%重量減少温度(Td5%)、HAZE、及び、YIは、それぞれ以下の測定方法を採用して測定した)。得られた結果を各フィルムの膜厚とともに表1に示す。
<線膨張係数(CTE)の測定方法>
線膨張係数は、各実施例等で得られたポリイミド(フィルム)から縦20mm、横5mmの大きさのフィルムをそれぞれ切り出して測定試料(かかる試料の厚みは各実施例等で得られたフィルムの厚みのままとした)とし、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を利用して、窒素雰囲気下、引張りモード(49mN)、昇温速度5℃/分の条件を採用して、50℃〜200℃における前記試料の長さの変化を測定して、100℃〜200℃の温度範囲における1℃あたりの長さの変化の平均値を求めることにより測定した。
<ガラス転移温度(Tg)の測定方法>
ガラス転移温度(単位:℃)は、各実施例等で得られたポリイミド(フィルム)から縦20mm、横5mm、の大きさのフィルムをそれぞれ切り出して測定試料(かかる試料の厚みは各実施例等で得られたフィルムの厚みのままとした)とし、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を用いて、窒素雰囲気下、引張りモード(49mN)、昇温速度5℃/分の条件で測定を行ってTMA曲線を求め、ガラス転移に起因するTMA曲線の変曲点に対し、その前後の曲線を外挿することにより、各実施例等で得られたフィルムを構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)の値(単位:℃)を求めた。
<全光線透過率の測定方法>
全光線透過率の値(単位:%)は、各実施例等で得られたポリイミド(フィルム)をそのまま測定用の試料として用い、測定装置として日本電色工業株式会社製の商品名「ヘーズメーターNDH−5000」を用いて、JIS K7361−1(1997年発行)に準拠した測定を行うことにより求めた。
<5%重量減少温度(Td5%)の測定>
5%重量減少温度(単位:℃)は、各実施例等で得られたポリイミドフィルムを用いて、以下のようにして測定した。すなわち、先ず、各実施例で得られたポリイミドフィルムから、それぞれ2〜4mgの試料を準備し、かかる試料をアルミ製サンプルパンに入れ、測定装置として熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の商品名「TG/DTA7200」)を使用して、窒素ガス雰囲気下、走査温度を40℃から200℃に設定し、昇温速度10℃/分の条件で室温から加熱して、200℃にて1時間保持した。この時点の重量をゼロ点とした。その後、走査温度を200℃から550℃に設定し、昇温速度10℃/分の条件で200℃から加熱して、用いた試料の重量が5%減少する温度を測定することにより求めた。
<HAZEの測定方法>
HAZE(濁度)は、各実施例等で得られたポリイミド(フィルム)をそのまま測定用の試料として用い、測定装置として日本電色工業株式会社製の商品名「ヘーズメーターNDH−5000」を用いて、JIS K7136(2000年発行)に準拠した測定を行うことにより求めた。
<YIの測定>
黄色度(YI)は、測定装置として日本電色工業株式会社製の商品名「分光色彩計SD6000」を用い、ASTM E313−05(2005年発行)に準拠した測定を行うことにより求めた。
Figure 2019172460
表1に示す結果からも明らかなように、実施例3及び比較例3で得られたポリイミドはいずれも80%以上の全光線透過率を有しており、透明性が十分に高い水準にあることが確認された。また、実施例3で得られたポリイミドは、Tgが449℃と非常に高度な値となっており、Tgを基準とした耐熱性が非常に高い水準にあることが確認された。また、ポリイミドの繰り返し単位がエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(実施例3)においては、ポリイミドの繰り返し単位がエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(比較例3)と比較して、より低い線膨張係数を有するポリイミドとなっていることが確認された。
(実施例4)
窒素雰囲気下において、15mLのスクリュー管内に、芳香族ジアミンとして4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)を0.495g(2.46mmol)導入するとともに、テトラカルボン酸二無水物として実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAを1.01g(2.46mmol)導入した。次いで、前記スクリュー管内に、溶媒であるN,N’−ジメチルアセトアミド(DMAc)を5.97g添加して混合液を得た。次に、得られた混合液を、窒素雰囲気下、室温の温度条件下で2日間撹拌して反応液(ワニス)を得た(このような反応液(ワニス)を得るための工程を、以下、「ワニス調製工程」と称する)。なお、前記ワニス中には、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(5)で表される繰り返し単位(I)を含有し、かつ、該繰り返し単位(I)中、上記一般式(6)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリアミド酸(なお、かかる式(5)及び(6)中、Aがp−フェニレン基であり、R10がDDEから2つのアミノ基を除いた2価の基であり、R及びYがいずれも水素原子である)を含むものであることが分かる。
次に、前記反応液(ワニス)を、縦76mm、横52mmの大きさのガラス基板にスピンコーターを用いて塗布し、ガラス基板上に前記ワニスの塗膜を形成した。その後、前記塗膜の形成されたガラス板をイナートオーブンにセットし、窒素パージを実施した。次に、前記イナートオーブン内において、窒素気流下にて70℃に昇温して3時間保持し、次いで、135℃に昇温して1時間保持し、さらに、350℃に昇温して1時間保持し、室温まで放冷するように、イナートオーブンを操作してガラス基板上にポリイミドを形成し、ポリイミドからなるフィルムがコートされたガラス基板を得た。次いで、当該ガラス基板から、ポリイミドからなるフィルムを剥離して、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た(このようなフィルムを得るための工程を、以下、「フィルム調製工程」と称する)。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもDDEから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(比較例4)
テトラカルボン酸二無水物として、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAの代わりに比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDAを用いた以外には、実施例4で採用しているワニス調製工程と同様にして、反応液(ワニス)を製造した。また、このようにして得られた反応液(ワニス)を利用し、かつ、ポリイミドの形成時にイナートオーブンの操作する際の条件を「窒素気流下にて60℃に昇温して4時間保持、次いで、350℃に昇温して1時間保持し、室温まで放冷する」といった条件に変更した以外は、実施例4で採用したフィルム調製工程と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエンド/エンド型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(103)で表されるエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(103)中、R10はいずれもDDEから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
[実施例4及び比較例4で得られたポリイミドの特性の評価]
実施例4及び比較例4で得られたポリイミド(フィルム)に関して、前述の測定方法を採用して、線膨張係数、ガラス転移温度、全光線透過率、5%重量減少温度(Td5%)、HAZE、及び、YIをそれぞれ測定した。得られた結果を各フィルムの膜厚とともに表2に示す。
Figure 2019172460
表2に示す結果からも明らかなように、実施例4及び比較例4で得られたポリイミドはいずれも80%以上の全光線透過率を有しており、透明性が十分に高い水準にあることが確認された。また、実施例4及び比較例4で得られたポリイミドはいずれもTgが250℃以上となっており(表2の記載からも明らかなように双方ともTgが340℃以上となっている)、双方ともTgを基準とした耐熱性が十分に高い水準にあることが確認された。更に、ポリイミドの繰り返し単位がエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(実施例4)においては、ポリイミドの繰り返し単位がエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(比較例4)と比較して、より低い線膨張係数を有するポリイミドとなっていることが確認された。
(実施例5)
窒素雰囲気下において、15mLのスクリュー管内に、芳香族ジアミンとして1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(TPE−R)を0.719g(2.46mmol)導入するとともに、テトラカルボン酸二無水物として実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAを1.01g(2.46mmol)導入した。次いで、前記スクリュー管内に、溶媒であるN,N’−ジメチルアセトアミド(DMAc)を6.90g添加して混合液を得た。次に、得られた混合液を、窒素雰囲気下、室温の温度条件下で2日間撹拌して反応液(ワニス)を得た(このような反応液(ワニス)を得るための工程を、以下、「ワニス調製工程」と称する)。なお、前記ワニス中には、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(5)で表される繰り返し単位(I)を含有し、かつ、該繰り返し単位(I)中、上記一般式(6)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリアミド酸(なお、かかる式(5)及び(6)中、Aがp−フェニレン基であり、R10がTPE−Rから2つのアミノ基を除いた2価の基であり、R及びYがいずれも水素原子である)を含むものであることが分かる。
次に、前記反応液(ワニス)を、縦76mm、横52mmの大きさのガラス基板にスピンコーターを用いて塗布し、ガラス基板上に前記ワニスの塗膜を形成した。その後、前記塗膜の形成されたガラス板をイナートオーブンにセットし、窒素パージを実施した。次に、前記イナートオーブン内において、窒素気流下にて、温度を70℃まで昇温して3時間保持し、次いで、300℃に昇温して1時間保持し、室温まで放冷するように、イナートオーブンを操作してガラス基板上にポリイミドを形成し、ポリイミドからなるフィルムがコートされたガラス基板を得た。次いで、当該ガラス基板から、ポリイミドからなるフィルムを剥離して、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た(このようなフィルムを得るための工程を、以下、「フィルム調製工程」と称する)。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがTPE−Rから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(比較例5)
テトラカルボン酸二無水物として、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAの代わりに比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDAを用いた以外には、実施例5で採用しているワニス調製工程と同様にして、反応液(ワニス)を製造した。また、このようにして得られた反応液(ワニス)を利用し、かつ、ポリイミドの形成時にイナートオーブンの操作する際の条件を「窒素気流下にて60℃に昇温して4時間保持、次いで、350℃に昇温して1時間保持し、室温まで放冷する」といった条件に変更した以外は、実施例5で採用したフィルム調製工程と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエンド/エンド型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(103)で表されるエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもTPE−Rから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
[実施例5及び比較例5で得られたポリイミドの特性の評価]
実施例5及び比較例5で得られたポリイミド(フィルム)に関して、前述の測定方法を採用して、線膨張係数、ガラス転移温度、全光線透過率、5%重量減少温度(Td5%)、HAZE、及び、YIをそれぞれ測定した。得られた結果を各フィルムの膜厚とともに表3に示す。
Figure 2019172460
表3に示す結果からも明らかなように、実施例5及び比較例5で得られたポリイミドはいずれも80%以上の全光線透過率を有しており、透明性が十分に高い水準にあることが確認された。また、実施例5及び比較例5で得られたポリイミドはいずれもTgが250℃以上となっており、双方ともTgを基準とした耐熱性が十分に高い水準にあることが確認された。更に、ポリイミドの繰り返し単位がエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(実施例5)においては、ポリイミドの繰り返し単位がエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(比較例5)と比較して、より低い線膨張係数を有するポリイミドとなっていることが確認された。
(実施例6)
芳香族ジアミンとしてDABANを利用する代わりに2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)を0.788g(2.46mmol)利用し、溶媒としてTMUの代わりにN,N’−ジメチルアセトアミド(DMAc)4.17gを利用した以外は、実施例3で採用しているワニス調製工程と同様にして、反応液(ワニス)を製造した。また、このようにして得られた反応液(ワニス)を利用した以外は、実施例3で採用したフィルム調製工程と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがTFMBから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。また、実施例6で得られたポリイミド(フィルム)の膜厚は13μmであった。更に、実施例6で得られたポリイミド(フィルム)に関して、前述の測定方法を採用して各種特性を測定したところ、線膨張係数(CTE)は54ppm/Kであり、ガラス転移温度は357℃であり、全光線透過率は90%であり、Td5%は443℃であり、HAZEは0.84%であり、及び、YIは3.3であった。
(実施例7)
50mLフラスコ内に、芳香族ジアミンとしてTFMBを3.20g(10.0mmol)、テトラカルボン酸二無水物として実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAを4.06g(10.0mmol)導入した。次に、前記フラスコ内に、有機溶媒であるN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)を14.5g、有機溶媒であるγ−ブチロラクトンを14.5g、及び、反応促進剤であるトリエチルアミンを0.051g(0.509mmol)導入することにより混合液を得た。次いで、このようにして得られた混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌することにより、粘性のある均一な淡黄色の反応液(ワニス)を得た。次に、前記ワニスを、縦76mm、横52mmの大きさのガラス基板にスピンコーターを用いて塗布し、ガラス基板上に前記ワニスの塗膜を形成した。その後、前記塗膜の形成されたガラス基板を減圧下、70℃で30分乾燥した。次いで、前記塗膜の形成されたガラス基板を、イナートオーブンにセットし、窒素パージを実施した。次に、前記イナートオーブン内において、窒素気流下、温度を350℃まで昇温して1時間保持した後、室温まで放冷するように、イナートオーブンを操作してガラス基板上にポリイミドを形成し、ポリイミドからなるフィルムがコートされたガラス基板を得た。次いで、当該ガラス基板から、ポリイミドからなるフィルムを剥離して、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがTFMBから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(実施例8)
テトラカルボン酸二無水物として、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAを単独で利用する代わりに、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDA2.44g(6.00mmol)と、比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDA1.63g(4.00mmol)との混合物(エキソ/エキソ型のBzDAの含有量が60質量%である混合物)を利用し、混合液を得る際のDMAcの使用量を5.45gに変更し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を5.45gに変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌した後)に得られた溶液(反応後の混合液)をそのまま反応液(ワニス)とする代わりに、反応終了後にDMAc及びγ−ブチロラクトンをそれぞれ3.05g追加して希釈した溶液を反応液(ワニス)とし、イナートオーブン内において350℃で保持する際の時間を1時間から1.5時間に変更した以外は、実施例7と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたテトラカルボン酸二無水物(エキソ/エキソ型のBzDAの含有量:60質量%)に由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が60質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがTFMBから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(比較例6)
テトラカルボン酸二無水物として、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAを単独で利用する代わりに、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDA2.03g(5.00mmol)と、比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDA2.03g(5.00mmol)との混合物(エキソ/エキソ型のBzDAの含有量が50質量%である混合物)を利用し、DMAcの使用量を8.5gに変更し、γ−ブチロラクトンの使用量を8.5gに変更した以外は、実施例7と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたテトラカルボン酸二無水物(エキソ/エキソ型のBzDAの含有量:50質量%)に由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が50質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがTFMBから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(比較例7)
テトラカルボン酸二無水物として、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAと比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDAとの混合物を利用する代わりに、比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDA8.13g(20.0mmol)を単独で利用し、TFMBの使用量を6.40(20.0mmol)gとし、混合液を得る際にDMAcの代わりにN−メチルピロリドン7.3gを利用し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を7.3gに変更し、トリエチルアミンの使用量を0.202g(2.00mmol)に変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌した後)にDMAc及びγ−ブチロラクトンを追加して希釈する代わりに、反応終了後にγ−ブチロラクトンを18.7g加えて希釈した以外は、実施例8と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたテトラカルボン酸二無水物(エンド/エンド型のBzDAの含有量:100質量%)に由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがTFMBから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
[実施例7〜8及び比較例6〜7で得られたポリイミドの特性の評価]
実施例7〜8及び比較例6〜7で得られたポリイミド(フィルム)に関して、前述の測定方法を採用して、線膨張係数、ガラス転移温度、全光線透過率、5%重量減少温度(Td5%)、HAZE、及び、YIをそれぞれ測定した。得られた結果を各フィルムの膜厚とともに表4に示す。
Figure 2019172460
表4に示す結果からも明らかなように、実施例7〜8及び比較例6〜7で得られたポリイミドはいずれも80%以上の全光線透過率を有しており、透明性が十分に高い水準にあることが確認された。また、実施例7〜8及び比較例6〜7で得られたポリイミドはいずれもTgが250℃以上となっており、双方ともTgを基準とした耐熱性が十分に高い水準にあることが確認された。更に、表4に示す結果から、エキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位を60質量%以上含有してなるポリイミド(実施例7〜8)は、エキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が50質量%以下となっているポリイミド(比較例6〜7)よりも、より低い線膨張係数を有するポリイミドとなっていることが確認され、エキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位を60質量%以上含有することで、線膨張係数をより低い値とすることが可能となることが分かった。
(実施例9)
芳香族ジアミンとしてDABANを利用する代わりに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(Bis−AP−AF)を0.901g(2.46mmol)利用し、溶媒としてTMUの代わりにDMAc4.4gを利用した以外は、実施例3で採用しているワニス調製工程と同様にして、反応液(ワニス)を製造した。また、このようにして得られた反応液(ワニス)を利用し、ポリイミドの形成時にイナートオーブンの操作する際の条件を「窒素気流下、温度を300℃まで昇温して1時間保持した後、室温まで放冷する」といった条件に変更した以外は、実施例3で採用したフィルム調製工程と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがBis−AP−AFから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(実施例10)
芳香族ジアミンとしてTFMBを利用する代わりにBis−AP−AFを1.82g(4.91mmol)利用し、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAの使用量を2.02g(4.92mmol)に変更し、混合液を得る際のDMAcの使用量を4.4gに変更し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を4.4gに変更し、反応促進剤であるトリエチルアミンの使用量を0.0249g(0.247mmol)に変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌した後)に得られた溶液(反応後の混合液)をそのまま反応液(ワニス)とする代わりに、反応終了後にDMAcを12.7g追加して希釈した溶液を反応液(ワニス)とし、イナートオーブンの操作条件を「窒素気流下、温度を250℃まで昇温して1時間保持した後、室温まで放冷する」といった条件に変更した以外は、実施例7と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがBis−AP−AFから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(比較例8)
テトラカルボン酸二無水物として、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAの代わりに比較例2で得られたエンド/エンド型のBzDAを4.07g(10.0mmol)用い、Bis−AP−AFの使用量を3.66g(10.0mmol)に変更し、混合液を得る際のDMAcの使用量を3.8gに変更し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を3.8gに変更し、トリエチルアミンの使用量を0.051g(0.500mmol)に変更し、反応終了後に追加したDMAcの量を12.7gから15.6gに変更した以外は、実施例10と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエンド/エンド型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(103)で表されるエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもBis−AP−AFから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
[実施例9〜10及び比較例8で得られたポリイミドの特性の評価]
実施例9〜10及び比較例8で得られたポリイミド(フィルム)に関して、前述の測定方法を採用して、線膨張係数、ガラス転移温度、全光線透過率、5%重量減少温度(Td5%)、HAZE、及び、YIをそれぞれ測定した。得られた結果を各フィルムの膜厚とともに表5に示す。
Figure 2019172460
表5に示す結果からも明らかなように、実施例9〜10及び比較例8で得られたポリイミドはいずれも80%以上の全光線透過率を有しており、透明性が十分に高い水準にあることが確認された。また、実施例9〜10及び比較例8で得られたポリイミドはいずれもTgが250℃以上となっており、Tgを基準とした耐熱性が十分に高い水準にあることが確認された。更に、ポリイミドの繰り返し単位がエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(実施例9〜10)においては、ポリイミドの繰り返し単位がエンド/エンド型の立体構造を有する繰り返し単位からなる場合(比較例8)と比較して、より低い線膨張係数を有するポリイミドとなっていることが確認された。
(実施例11)
芳香族ジアミンとしてDABANを単独で利用する代わりに、DABAN0.373g(1.64mmol)とp−ジアミノベンゼン(PPD)0.089g(0.82mmol)の混合物を利用し、混合液を得る際のTMUの使用量を5.7gに変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、室温の温度条件下で5日間撹拌した後)に得られた溶液(反応後の混合液)をそのまま反応液(ワニス)とする代わりに、反応終了後にTMUを2.3g加えて希釈した溶液を反応液(ワニス)とした以外は、実施例3で採用しているワニス調製工程と同様にして、反応液(ワニス)を製造した。また、このようにして得られた反応液(ワニス)を利用した以外は、実施例3で採用したフィルム調製工程と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、全繰り返し単位中の50モル%の繰り返し単位は、R10がDABANから2つのアミノ基を除いた2価の基となるものであり、かつ、残りの50モル%の繰り返し単位は、R10がPPDから2つのアミノ基を除いた2価の基となるものである)であることが分かる。
(実施例12)
芳香族ジアミンとしてDABANを単独で利用する代わりに、TFMB0.394g(1.23mmol)とPPD0.133g(1.23mmol)の混合物を利用し、混合液を得る際のTMUの使用量を3.6gに変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、室温の温度条件下で5日間撹拌した後)に得られた溶液(反応後の混合液)をそのまま反応液(ワニス)とする代わりに、反応終了後にTMUを5.1g加えて希釈した溶液を反応液(ワニス)とした以外は、実施例3で採用しているワニス調製工程と同様にして、反応液(ワニス)を製造した。また、このようにして得られた反応液(ワニス)を利用した以外は、実施例11で採用したフィルム調製工程と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、全繰り返し単位中の50モル%の繰り返し単位は、R10がTFMBから2つのアミノ基を除いた2価の基となるものであり、かつ、残りの50モル%の繰り返し単位は、R10がPPDから2つのアミノ基を除いた2価の基となるものである)であることが分かる。
(実施例13)
芳香族ジアミンとしてDABANを利用する代わりにテレフタル酸ビス(4−アミノフェニル)エステル(BPTP)を0.858g(2.46mmol)利用し、溶媒としてTMUの代わりにN−メチルピロリドン(NMP)5.96gを利用し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、室温の温度条件下で5日間撹拌した後)に得られた溶液(反応後の混合液)をそのまま反応液(ワニス)とする代わりに、反応終了後にNMPを4.96g加えて希釈した溶液を反応液(ワニス)とした以外は、実施例3で採用しているワニス調製工程と同様にして、反応液(ワニス)を製造した。また、このようにして得られた反応液(ワニス)を利用し、ポリイミドの形成時にイナートオーブンの操作する際の条件を「窒素気流下、温度を135℃まで昇温して30分保持し、次いで、温度を300℃まで昇温して1時間保持した後、室温まで放冷する」といった条件に変更した以外は、実施例11で採用したフィルム調製工程と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがBPTPから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(実施例14)
芳香族ジアミンとしてBis−AP−AFを利用する代わりにビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPS−M)を2.16g(5.00mmol)利用し、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAの使用量を2.03g(5.00)に変更し、混合液を得る際のDMAcの使用量を8.4gに変更し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を8.4gに変更し、反応促進剤であるトリエチルアミンの使用量を0.0253g(0.250mmol)に変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌した後)にDMAcを追加せずに(DMAcで希釈せずに)、反応終了後に得られた溶液をそのまま反応液(ワニス)とした以外は、実施例10と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがBAPS−Mから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(実施例15)
芳香族ジアミンとしてBis−AP−AFを利用する代わりに1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB−N)を1.46g(5.00mmol)利用し、混合液を得る際のDMAcの使用量を5.2gに変更し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を5.2gに変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌した後)にDMAcを追加せずに(DMAcで希釈せずに)、反応終了後に得られた溶液をそのまま反応液(ワニス)とした以外は、実施例10と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがAPB−Nから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(実施例16)
芳香族ジアミンとしてBis−AP−AFを利用する代わりに3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4−DDE)を1.01g(5.14mmol)利用し、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAの使用量を2.09g(5.14mmol)に変更し、混合液を得る際にDMAcの代わりにNMPを6.0g利用し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を6.0gに変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌した後)にDMAcを追加せずに(DMAcで希釈せずに)、反応終了後に得られた溶液をそのまま反応液(ワニス)とした以外は、実施例10と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもが3,4−DDEから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(実施例17)
芳香族ジアミンとしてBis−AP−AFを利用する代わりに2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BAPA)を1.29g(5.00mmol)利用し、混合液を得る際のDMAcの使用量を6.65gに変更し、混合液を得る際のγ−ブチロラクトンの使用量を6.65gに変更し、反応終了後(混合液を、窒素雰囲気下、180℃の温度条件で6時間加熱しながら撹拌した後)に追加したDMAcの量を12.7gから5.5gに変更した以外は、実施例10と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがBAPAから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
(実施例18)
芳香族ジアミンとしてBis−AP−AFを利用する代わりに2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン(BPS−DA)を1.41g(5.00mmol)利用し、実施例2で得られたエキソ/エキソ型のBzDAの使用量を2.03g(5.00mmol)とし、かつ、ガラス基板の代わりにシリコーンウェハーを用いた以外は、実施例10と同様にして、無色透明のポリイミドからなるフィルムを得た。なお、得られたフィルムを形成するポリイミドは、用いたエキソ/エキソ型のBzDAに由来して、上記一般式(101)で表される繰り返し単位(A)を含有し、かつ、該繰り返し単位(A)中、上記一般式(102)で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位の含有量が100質量%であるポリイミド(なお、かかる式(101)及び(102)中、R10はいずれもがBPS−DAから2つのアミノ基を除いた2価の基である)であることが分かる。
[実施例11〜18で得られたポリイミドの特性の評価]
実施例11〜18で得られたポリイミド(フィルム)に関して、前述の測定方法を採用して、線膨張係数、ガラス転移温度、全光線透過率、5%重量減少温度(Td5%)、HAZE、及び、YIをそれぞれ測定した。得られた結果を各フィルムの膜厚とともに表6に示す。
Figure 2019172460
以上説明したように、本発明によれば、十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有するポリイミドを製造するための原料モノマーとして使用することが可能なテトラカルボン酸二無水物;そのテトラカルボン酸二無水物を効率よく製造するための原料として使用することが可能であり、前記テトラカルボン酸二無水物の製造時に中間体として得ることが可能なカルボニル化合物;十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有するポリイミドを製造するために好適に利用することができ、かつ、前記テトラカルボン酸二無水物を用いることで効率よく製造することが可能なポリイミド前駆体樹脂;並びに、十分に高度な水準の光透過性及び耐熱性を有しつつ、より低い線膨張係数を有することが可能なポリイミド;を提供することが可能となる。したがって、本発明のテトラカルボン酸二無水物は、ガラス代替用途のポリイミドを製造するためのモノマー等として有用である。また、本発明のテトラカルボン酸二無水物は、溶媒溶解性を十分に高くすることも可能であり、エポキシ硬化剤等の用途に利用するための化合物等としても有用である。

Claims (4)

  1. 下記一般式(1):
    Figure 2019172460
    [式(1)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示す。]
    で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が下記一般式(2):
    Figure 2019172460
    [式(2)中のA及びRは、上記一般式(1)中のA及びRと同義である。]
    で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体である、テトラカルボン酸二無水物。
  2. 下記一般式(3):
    Figure 2019172460
    [式(3)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数7〜20のアラルキル基よりなる群から選択される1種を示す。]
    で表される化合物であって、該化合物中に含まれる立体異性体のうちの60質量%以上が下記一般式(4):
    Figure 2019172460
    [式(4)中のA、R及びRはそれぞれ上記一般式(3)中のA、R及びRと同義である。]
    で表されるエキソ/エキソ型の立体異性体である、カルボニル化合物。
  3. 下記一般式(5):
    Figure 2019172460
    [式(5)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示し、R10は炭素数6〜50のアリーレン基を示し、Yはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基及び炭素数3〜9のアルキルシリル基よりなる群から選択される1種を示し、ノルボルナン環を形成する炭素原子aには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子bには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちのもう一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子cには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子dには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちのもう一方が結合する。]
    で表される繰り返し単位(I)を含有するポリイミド前駆体樹脂であって、
    該ポリイミド前駆体樹脂中に含有される前記繰り返し単位(I)のうちの60質量%以上が、下記一般式(6):
    Figure 2019172460
    [式(6)中、A、R、R10及びYはそれぞれ、上記一般式(5)中のA、R、R10及びYと同義であり、ノルボルナン環を形成する炭素原子aには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子bには*1で表される結合手及び*2で表される結合手のうちのもう一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子cには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちの一方が結合し、ノルボルナン環を形成する炭素原子dには*3で表される結合手及び*4で表される結合手のうちのもう一方が結合し、かつ、*1〜*4で表される結合手はそれぞれ結合するノルボルナン環に対してエキソの立体配座を取る。]
    で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である、ポリイミド前駆体樹脂。
  4. 下記一般式(7):
    Figure 2019172460
    [式(7)中、Aは置換基を有していてもよくかつ芳香環を形成する炭素原子の数が6〜30である2価の芳香族基よりなる群から選択される1種を示し、Rはそれぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基よりなる群から選択される1種を示し、R10は炭素数6〜50のアリーレン基を示す。]
    で表される繰り返し単位(A)を含有するポリイミドであって、
    該ポリイミド中に含有されている前記繰り返し単位(A)のうちの60質量%以上が、下記一般式(8):
    Figure 2019172460
    [式(8)中のA、R及びR10はそれぞれ上記一般式(7)中のA、R及びR10と同義である。]
    で表されるエキソ/エキソ型の立体構造を有する繰り返し単位である、ポリイミド。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022183743A (ja) * 2021-05-31 2022-12-13 Eneos株式会社 ポリイミド
JP7702072B2 (ja) * 2022-05-12 2025-07-03 Ube株式会社 テトラカルボン酸二無水物、カルボニル化合物、ポリイミド前駆体樹脂及びポリイミド

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241030A (ja) * 1986-11-14 1988-10-06 Hitachi Chem Co Ltd 溶媒可溶ポリイミドの製造法
WO2012020584A1 (ja) * 2010-08-09 2012-02-16 日立化成工業株式会社 新規な含ケイ素脂環式ポリイミド樹脂及びポリアミド酸樹脂並びにそれらの製造方法
WO2015163314A1 (ja) * 2014-04-23 2015-10-29 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 テトラカルボン酸二無水物、ポリアミド酸、ポリイミド、及び、それらの製造方法、並びに、ポリアミド酸溶液

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017080901A (ja) * 2015-10-22 2017-05-18 Jxエネルギー株式会社 金属張積層板、それを用いたプリント配線基板及び電子機器
JP2018044180A (ja) * 2017-12-26 2018-03-22 Jxtgエネルギー株式会社 ポリイミド樹脂組成物及びポリイミドワニス

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241030A (ja) * 1986-11-14 1988-10-06 Hitachi Chem Co Ltd 溶媒可溶ポリイミドの製造法
WO2012020584A1 (ja) * 2010-08-09 2012-02-16 日立化成工業株式会社 新規な含ケイ素脂環式ポリイミド樹脂及びポリアミド酸樹脂並びにそれらの製造方法
WO2015163314A1 (ja) * 2014-04-23 2015-10-29 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 テトラカルボン酸二無水物、ポリアミド酸、ポリイミド、及び、それらの製造方法、並びに、ポリアミド酸溶液

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