KR100491930B1

KR100491930B1 - 이중 결합 함유 이미드 측쇄기를 갖는 폴리아믹산 유도체

Info

Publication number: KR100491930B1
Application number: KR10-2002-0077803A
Authority: KR
Inventors: 이미혜; 최길영; 김용운; 박동원; 오재민; 이범진
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2005-05-27
Also published as: KR20040050167A

Abstract

본 발명은 이중결합 함유 이미드 측쇄기를 갖는 폴리아믹산 유도체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지방족 테트라카르복실산이무수물과 이중결합 함유 이미드 측쇄기를 갖는 방향족 디아민을 적정비율로 포함한 혼합물을 용액중합함으로써 폴리아믹산 유도체에 이중 결합이 함유된 이미드 측쇄기를 부여하고, 이를 원료로하여 내열성, 용해성, 표면강도특성, 기계적 특성, 투명성, 액정의 수직배향성 및 특히 내러빙특성이 우수한 폴리이미드 수지 유도체를 제조할 수 있고, 액정 공정에 대한 안정성이 우수하기 때문에 수직배향형 TFT-TN 및 STN LCD용 액정배향막으로의 응용이 가능한 폴리이미드 수지 유도체를 제조할 수 있는 신규한 이중결합 함유 이미드 측쇄기를 갖는 폴리아믹산 유도체에 관한 것이다.

Description

이중 결합 함유 이미드 측쇄기를 갖는 폴리아믹산 유도체{Polyamic acid derivatives containing pendant alkenylated imide group and method for preparing them}

일반적으로 폴리이미드 수지라 함은 방향족 테트라카르복실산 또는 그 유도체와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 축중합한 후, 이미드화하여 제조되는 고내열성 수지를 일컫는다. 폴리이미드 수지는 사용된 단량체의 종류에 따라 여러가지의 분자구조를 가질 수 있으며, 일반적으로 방향족 테트라카르복실산 성분으로서는 피로멜리트산이무수물(PMDA) 또는 비프탈산무수물(BPDA)를 사용하고 있고, 방향족 디아민 성분으로서는 파라-페닐렌디아민(p-PDA), 메타-페닐렌디아민(m-PDA), 4,4-옥시디아닐린(ODA), 4,4-메틸렌디아닐린(MDA), 2,2-비스아미노페닐헥사풀루오로프로판(HFDA), 메타비스아미노페녹시디페닐설폰(m-BAPS), 파라비스아미노페녹시디페닐설폰(p-BAPS), 1,4-비스아미노페녹시벤젠(TPE-Q), 1,3-비스아미노페녹시벤젠(TPE-R), 2,2-비스아미노페녹시페닐프로판(BAPP), 2,2-비스아미노페녹시페닐헥사풀루오로프로판(HFBAPP) 등의 방향족 디아민을 사용하여 중축합시켜 제조하고 있다. 대부분의 폴리이미드 수지는 불용, 불융의 초고내열성 수지로서 (1) 뛰어난 내열산화성, (2) 높은 사용가능온도, (3) 약 260 ℃의 장기 사용 가능온도와 약 480 ℃의 단기 사용 가능온도를 나타내는 우수한 내열특성, (4) 내방사선성, (5) 우수한 저온특성, (6) 우수한 내약품성 등과 같은 특성을 가지고 있다.

그러나 폴리이미드 수지는 상기한 바와 같은 특성을 갖고 있음에도 불구하고, 전하이동착체(charge transfer complex)의 형성에 기인한 가시광선 영역에서의 낮은 광투과도로 인하여 투명성이 요구되는 분야에의 적용이 매우 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 다양한 종류의 주쇄형 지방족 폴리이미드 수지들이 제조되어, 액정배향막 등 우수한 광투과성이 요구되는 분야에 응용되고 있다. 현재까지 개발된 지방족 고리기가 주쇄에 도입된 액정배향막용 폴리이미드 수지는 선경사각의 발현을 위해 긴 알킬 사슬이 측쇄로 도입되어 사용되고 있으나, 수직배향형 액정배향막으로서의 사용을 위해서는 충분한 선경사각, 러빙에 견딜 수 있는 우수한 표면 경도 및 러빙 공정 후 안정한 선경사각 등의 해결되어야 할 문제점을 안고 있다.

이에 본 발명의 발명자들은 1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물(CBDA), 1,2,3,4-시클로펜탄 테트라카르복실산 이무수물(CPDA), 5-(2,5-디옥소테트라히드로퓨릴)-3-메틸시클로헥산-1,2-디카르복실산무수물(DOCDA), 4-(2,5-디옥소테트라히드로퓨릴-3-일)-테트랄린-1,2-디카르복실산무수물(DOTDA), 바이시클로옥텐-2,3,5,6-테트라카르복실산이무수물(BODA) 등의 지방족 고리계 산이무수물과 피로멜리트산 이무수물, 벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 옥시디프탈산 이무수물, 비프탈산 이무수물 및 헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산 이무수물 등의 방향족 테트라카르복실산 이무수물의 혼합물과, 이중결합 함유 이미드기 측쇄기를 갖는 방향족 디아민으로 부터 새로운 구조의 수직 배향형 폴리아믹산 및 이들의 유도체를 제조하였으며, 이들을 경화하여 제조한 폴리이미드 유도체들이 우수한 선경사각, 표면경도 및 러빙(rubbibg)에 대한 안정성을 나타냄을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 우수한 선경사각, 표면경도 및 러빙에 대한 안정성을 이 우수한, 이중결합 함유 이미드 함유 측쇄기를 갖는 수직 액정배향막용 폴리아믹산 유도체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체를 그 특징으로 한다.

상기 화학식 1에서 :

은 , , , , , , , , , 및 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기로서, 반드시 (a), (b), (c), (d) 및 (e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기를 포함하며;

는 , , , , , , , , , , 및 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 2가기로서, 반드시 (f)를 포함하며;

여기서, n은 1 내지 300 범위의 자연수이고, m은 1 내지 30 범위의 자연수를 나타낸다.

또한, 본 발명은 다음 화학식 2로 표시되는 액정배향막용 폴리아믹산 제조용 단량체를 포함한다.

여기서, m은 1 내지 30 범위의 자연수를 나타낸다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 이미드 고리 함유 측쇄를 갖는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체는 테트라카르복실산이무수물 단량체와 디아민 단량체를 용액중합시켜 제조한다.

테트라카르복실산이무수물 단량체로서는 1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물[CBDA; (a)], 1,2,3,4-시클로펜탄 테트라카르복실산 이무수물[CPDA; (b)], 5-(2,5-디옥소테트라히드로퓨릴)-3-메틸시클로헥산-1,2-디카르복실산무수물 [DOCDA; (c)], 4-(2,5-디옥소테트라히드로퓨릴-3-일)-테트랄린-1,2-디카르복실산무수물 [DOTDA; (d)], 및 바이시클로옥텐-2,3,5,6-테트라카르복실산이무수물 [BODA;(e)] 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 지방족산 이무수물이 필수성분으로 포함된다. 동시에 본 발명의 폴리아믹산 유도체는 피로멜리트산 이무수물, 벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 옥시디프탈산 이무수물, 비프탈산 이무수물 및 헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산 이무수물 등 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 방향족 테트라카르복실산 이무수물을 포함할 수 있다.

디아민 단량체로서는 상기 (f)의 치환기 도입이 가능한 방향족 디아민이 필수 성분으로서 포함되고, 그 밖에 파라-페닐렌디아민(p-PDA), 메타-페닐렌디아민(m-PDA), 4,4-옥시디아닐린(ODA), 4,4-메틸렌디아닐린(MDA), 2,2-비스아미노페닐헥사풀루오로프로판(HFDA), 메타비스아미노페녹시디페닐설폰(m-BAPS), 파라비스아미노페녹시디페닐설폰(p-BAPS), 1,4-비스아미노페녹시벤젠(TPE-Q), 1,3-비스아미노페녹시벤젠(TPE-R), 2,2-비스아미노페녹시페닐프로판(BAPP), 2,2-비스아미노페녹시페닐헥사풀루오로프로판(HFBAPP) 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 방향족 디아민이 포함된다.

즉, 본 발명은 폴리아믹산 유도체를 제조함에 있어, 테트라카르복실산 이무수물 단량체로서 상기 (a) ∼ (e)로 표시되는 지방족 테트라카르복실산 이무수물을 적절한 비율로 혼합 사용하여 기계적특성과 내열성의 저하를 최소로 하면서도 인쇄성이 개선된 폴리아믹산 유도체를 제조할 수 있었으며, 디아민 단량체로서 상기 (f)로 표시되는 방향족 디아민을 필수성분으로 함유시켜 우수한 내열성, 광투과성 및 액정의 수직 배향성을 갖는 폴리아믹산 유도체를 제공할 수가 있었다.

이에, 본 발명에서는 상기 (a) ∼ (e)로 표시되는 지방족 테트라카르복실산을 전체 산이무수물에 대하여 10 내지 90 몰% 범위로 사용하고, 상기 (f)로 표시되는 방향족 디아민을 전체 디아민에 대하여 3 내지 99 몰% 범위로 사용하는 것을 그 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 필수 단량체를 사용하여 제조된 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체는 중량평균 분자량(Mw) 10,000 내지 150,000 g/mol 범위, 고유점도 0.3 내지 1.5 dL/g 범위, 유리전이온도 230 내지 400 ℃ 범위, 이미드화 온도 200 내지 300 ℃ 범위, 선경사각(pretilt angle) 85 내지 89.9°의 범위를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 폴리아믹산 유도체는 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 아세톤, 에틸아세테이트 등과 같은 비양성자성 극성용매를 비롯하여 메타-크레졸과 같은 유기용매에 대해 상온에서 쉽게 용해되는 특성을 가진다. 특히, 테트라히드로푸란(THF), 클로로포름과 같은 저비점 용매 및 감마-부티로락톤과 같은 저흡수성 용매에 대해서도 상온에서 10 중량% 이상의 높은 용해도를 나타낸다. 또한, 이들의 혼합용매에 대해서도 높은 용해도를 나타낸다.

본 발명에 따른 폴리아믹산 유도체는 기존 폴리이미드 수지의 특성을 유지하면서도 용해성 및 액정배향특성 등이 우수하게 나타나므로 각종 전기, 전자, 우주, 항공 등 첨단산업의 핵심 내열소재로 사용할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-헥센)-숙시닉이미드(DN-IM-6)의 제조

교반기, 질소주입장치가 부착된 250 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 3,5-디니트로아닐린 9.2 g(0.05 mole)을 반응용매인 아세트산 50 mL에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 2-헥센-1-일 숙신산 무수물 9.1 g(0.05 mole)을 넣고, 24시간 동안 환류시켰다. 반응용액을 상온으로 냉각시킨 후, 석출된 고체를 얻었다. 수득된 고체를 메탄올에서 재결정하여, 12.7 g의 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-헥센)-숙시닉이미드(DN-IM-6)을 제조하였다(수율 73%).

실시예 2 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-옥텐)-숙시닉이미드(DN-IM-8)의 제조

2-헥센-1-일 숙신산 무수물 대신 10.5 g(0.05 mole)의 2-옥텐-1-일 숙신산 무수물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 반응을 수행하여 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-옥텐)-숙시닉이미드(DN-IM-8)를 수득하였다.

수득된 고체를 메탄올에 재결정하여, 13.1 g의 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-옥텐)-숙시닉이미드(DN-IM-8)(수율 70%)을 제조하였다.

실시예 3 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-데센)-숙시닉이미드(DN-IM-10)의 제조

2-헥센-1-일 숙신산 무수물 대신 11.9 g(0.05 mole)의 2-데센-1-일 숙신산 무수물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 반응을 수행하여 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-데센)-숙시닉이미드(DN-IM-10)를 수득하였다.

수득된 고체를 메탄올에 재결정하여, 14.5 g의 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-데센)-숙시닉이미드(DN-IM-10)(수율 70%)을 제조하였다.

실시예 4 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-도데센)-숙시닉이미드(DN-IM-12)의 제조

2-헥센-1-일 숙신산 무수물 대신 13.3 g(0.05 mole)의 2-도데센-1-일 숙신산 무수물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 반응을 수행하여 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-도데센)-숙시닉이미드(DN-IM-12)를 수득하였다. 수득된 고체를 메탄올에 재결정하여, 14.0 g의 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-도데센)-숙시닉이미드(DN-IM-12)(수율 65%)을 제조하였다.

실시예 5 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-테트라데센)-숙시닉이미드(DN-IM-14)의 제조

2-헥센-1-일 숙신산 무수물 대신 14.7 g(0.05 mole)의 2-테트라데센-1-일 숙신산 무수물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-테트라데센)-숙시닉이미드(DN-IM-14)를 수득하였다. 수득된 고체를 메탄올에 재결정하여, 14.9 g의 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-테트라데센)-숙시닉이미드(DN-IM-14)(수율 65%)을 제조하였다.

실시예 6 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-헥사데센)-숙시닉이미드(DN-IM-16)의 제조

2-헥센-1-일 숙신산 무수물 대신 16.1 g(0.05 mole)의 2-헥사데센-1-일 숙신산 무수물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-헥사데센)-숙시닉이미드(DN-IM-16)를 수득하였다.

수득된 고체를 메탄올에 재결정하여, 15.4 g의 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-헥사데센)-숙시닉이미드(DN-IM-16)(수율 63%)을 제조하였다.

실시예 7 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-옥타데센)-숙시닉이미드(DN-IM-18)의 제조

2-헥센-1-일 숙신산 무수물 대신 17.5 g(0.05 mole)의 2-옥타데센-1-일 숙신산 무수물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-옥타데센)-숙시닉이미드(DN-IM-18)를 수득하였다.

수득된 고체를 메탄올에 재결정하여, 16.2 g의 1-(3,5-디니트로펜닐)-3-(1-옥타데센)-숙시닉이미드(DN-IM-18)(수율 63%)을 제조하였다.

실시예 8 : 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-헥센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-6)의 제조

4구 둥근 플라스크에 IPA와 물과 THF(3/1/2) 153 mL에 6.9 g(0.02 mole)의 DN-6-IM 을 50 ℃에서 용해시킨다. 여기에 HCl 0.2 ml와 철 11.18 g(0.02 mole, 100 mesh)을 넣고 70 ℃에서 15 분간 교반시키고, 이어서 50 ℃로 냉각한 후 HCl 0.2 ml와 철 11.18 g(0.02 mole, 100 mesh)을 넣고 70 ℃에서 30분간 교반시킨 뒤 여과하였다. 회전증발기에서 IPA와 THF를 제거한 후 디클로로메탄을 사용하여 추출한 다음 묽은 수산화 나트륨 용액과 묽은 염화나트륨 용액으로 세척하고 마그네슘 썰페이트를 사용하여 물을 제거한 후 회전증발기에서 용매를 제거하여 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-헥센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-6)를 수득하였다. 수득된 고체를 실리카겔 컬럼을 사용하여 에틸아세테이트로 전개하여 용매 제거 후 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 2.4 g의 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-헥센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-6)(수율 42%)를 제조하였다.

실시예 9 : 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-옥센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-8)의 제조

DN-6-IM 대신 7.5 g(0.02 mole)의 DN-8-IM를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-옥센닐-숙시닉이미드(DA-8-IMM)를 수득하였다. 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 2.84 g의 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-옥센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-8)(수율 45%)를 제조하였다.

실시예 10 : 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-10)의 제조

DN-6-IM 대신 8.1 g(0.02 mole)의 DN-10-IM를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-데센닐-숙시닉이미드(DA-10-IMM)를 수득하였다. 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 3.43 g의 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-10)(수율 50%)를 제조하였다.

실시예 11 : 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-도데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-12)의 제조

DN-6-IM 대신 8.6 g(0.02 mole)의 DN-12-IM를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-도데센닐-숙시닉이미드(DA-12-IMM)를 수득하였다. 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 4.09 g의 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-도데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-12)(수율 55%)를 제조하였다.

실시예 12 : 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-테트라데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-14)의 제조

DN-6-IM 대신 9.2 g(0.02 mole)의 DN-14-IM를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-테트라데센닐-숙시닉이미드(DA-14-IMM)를 수득하였다. 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 4.56 g의 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-테트라데센닐-숙시닉이미드 (DA-IMM-14) (수율 57%)를 제조하였다.

실시예 13 : 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-헥사데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-16)의 제조

DN-6-IM 대신 9.8 g(0.02 mole)의 DN-16-IM를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-헥사데센닐-숙시닉이미드(DA-16-IMM)를 수득하였다. 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 5.13 g의 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-헥사데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-16)(수율 60%)를 제조하였다.

실시예 14 : 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-옥타데센닐-숙시닉이미드(DA-IMM-18)의 제조

DN-6-IM 대신 10.3 g(0.02 mole)의 DN-18-IM를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일하게 수행하여 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-옥타데센닐-숙시닉이미드(DA-18-IMM)를 수득하였다. 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 5.92 g의 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-옥타데센닐-숙시닉이미드 (DA-IMM-18) (수율 65%)를 제조하였다.

상기 실시예 8 ∼ 14에서 제조한 알케닐기 함유 이미드 측쇄기를 갖는 디아민 단량체인 DA-IMM-6 ∼ DA-IMM-18은 재결정후의 수율이 40% 이상으로서 제조가 가능함을 확인할 수 있었으며, 공기 중에서 비교적 우수한 저장안정성을 나타냈다.

실시예 15

교반기, 온도조절장치, 질소주입장치, 적하깔대기 및 냉각기를 부착한 50 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 메틸렌 디아닐린 17.84 g(0.09 mole)과 이미드 고리 함유 측쇄기가 도입된 변성 디아민인 DA-IMM-16[4.28 g(0.01mole)]을 반응용매 N-메틸-2-피롤리돈에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 고체상의 디옥소테트라히드로퓨릴-3-메틸시클로헥산-1,2-디카르복실산 이무수물 13.2 g(0.05 mole)과 피로멜리트산 이무수물 10.9 g(0.05 mole)의 혼합물을 서서히 첨가하였다. 이때 고형분 농도(solid content)는 10 중량%로 고정하였으며, 반응온도를 10 ℃ 이하로 유지시키면서 24시간 동안 교반하여 폴리아믹산 용액(DPAA-1)를 수득하였다.

실시예 16

메틸렌 디아닐린 9.9 g(0.05 mole)과 21.38 g(0.05 mole)의 DA-IMM-16을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 15와 동일하게 수행하여 폴리아믹산 수지(DPAA-2)를 수득하였다.

실시예 17

메틸렌 디아닐린 1.98 g(0.01 mole)과 38.49 g(0.09mole)의 DA-IMM-16을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 15과 동일하게 수행하여 폴리아믹산 수지(DPAA-3)를 수득하였다.

실시예 18

DOCDA 대신 9.8 g(0.05 mole)의 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물(CBDA)를 사용하고, 반응용매로서 NMP와 γ-부티로락톤(5/5 부피비)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 15과 동일하게 수행하여 폴리아믹산 수지(CPAA-1)를 수득하였다.

실시예 19

DOCDA 대신 9.8 g(0.05 mole)의 CBDA를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 16와 동일하게 수행하여 폴리아믹산 수지(CPAA-2)를 수득하였다.

실시예 20

DOCDA 대신 9.8 g(0.05 mole)의 CBDA를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 17과 동일하게 수행하여 폴리아믹산 수지(CPAA-3)를 수득하였다.

비교예 1

디아민 단량체로서 19.8 g(0.1 mole)의 메틸렌 디아닐린을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 15과 동일하게 수행하여 폴리아믹산 용액(DPAA-0)을 수득하였다.

비교예 2

디아민 단량체로서 19.8 g(0.1 mole)의 메틸렌 디아닐린을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 18와 동일하게 수행하여 폴리아믹산 용액(CPAA-0)을 수득하였다.

상기 실시예 15 ∼ 20 및 비교예 1 ∼ 2 에 따라 제조된 폴리아믹산 중합체의 물성과, 상기 제조된 폴리아믹산 용액을 ITO 유리판 위에 0.05 ∼ 0.2 ㎛의 두께로 스핀 코팅한 후, 230 ℃의 온도에서 30 분동안 열경화하여 얻은 폴리이미드 유도체 박막의 특성 평가 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

구 분	폴리아믹산 중합체		폴리이미드 유도체
구 분	폴리아믹산	고유점도^*)(dL/g)	폴리이미드	유리전이온도(℃)	표면장력(dyne/cm)	연필경도
실시예 15	DPAA-1	0.65	DPI-1	350	41	4H
실시예 16	DPAA-2	0.57	DPI-2	335	42	2H
실시예 17	DPAA-3	0.59	DPI-3	334	40	3H
실시예 18	CPAA-1	0.92	CPI-1	290	38	3H
실시예 19	CPAA-2	0.88	CPI-2	282	37	5H
실시예 20	CPAA-3	0.61	CPI-3	270	34	3H
비교예 1	DPAA-0	0.95	DPI-0	335	50	B
비교예 2	CPAA-0	1.20	CPI-0	280	41	HB
^*)고유점도는 NMP을 용매로 하여 0.5 g/dL의 농도로 30 ℃에서 측정하였다.

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아믹산 유도체는 모두 밝은 호박색의 투명한 수지로서, 0.3 내지 1.5 dL/g의 고유점도를 가지는 것으로 확인되었으며, 용매주형에 의한 필름성형성 및 기계적 특성이 매우 우수한 것으로 나타났다.

또한, 이중결합을 함유하는 이미드 고리계 측쇄기가 도입된 본 발명에 따른 폴리아믹산 유도체들로부터 제조된 폴리이미드 박막의 연필경도는 2H ∼ 5H 정도로서, 이들이 도입되지 않은 비교예 1 및 2의 폴리이미드에 비해 표면경도가 현저히 개선되었다. 폴리이미드 박막의 표면 장력은 이미드 고리 함유 고리계 측쇄기가 도입된 단량체의 함량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, CBDA가 단량체로 사용된 실시예 18 ∼ 20은 보다 낮은 값을 보여주었다.

또한, 상기 실시예 15 ∼ 20에서 수득된 본 발명에 따른 폴리아믹산 용액들을 감마-부티로락톤에 희석시켜, 상온에서의 용액점도를 20 ∼ 40 cp로 유지시킨 뒤, 박막 코팅(코팅조건; 400 ∼ 4,000 rpm, 25초)한 후, 제작한 액정셀의 특성들을 다음 표 3에 각각 나타내었다. 액정의 배향상태는 편광현미경을 사용하여 육안으로 관찰하였으며, 결정회전법(crystal rotation method)을 이용하여 각 액정셀의 선경사각(pretilt angles)을 측정하였다.

구 분	배향막	선경사각 (°)		VHR(%) (상온)
구 분	배향막	러빙전	러빙후	VHR(%) (상온)
실시예 15	DPI-1	89.0	84.0	98
실시예 16	DPI-2	89.8	85.5	98
실시예 17	DPI-3	89.9	86.5	98
실시예 18	CPI-1	89.0	73.5	99
실시예 19	CPI-2	89.5	75.0	99
실시예 20	CPI-3	89.7	76.7	99
비교예 1	DPI-0	-	2.0	98
비교예 1	CPI-0	-	2.5	99

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아믹산 유도체를 이용하여 제조된 액정 셀은 매우 우수한 액정배향성 및 경시안정성을 나타내었으며, 선경사각은 89 내지 89.5°정도로서 비교예 1, 2의 경우 보다 증가하였으며, 고분자의 주쇄 구조에 크게 의존하는 경향을 나타내었다. 특히, 실시예 15 ∼ 20의 폴리이미드 수지들은 수직 배향특성을 나타내었으며, 전압보유율은 모두 98% 이상으로서 수직배향형 TFT-TN 및 STN LCD용 액정배향막으로의 사용에 적합한 특성을 나타냄을 확인하였다. 뿐만아니라, 러빙후에도 선경사각이 크게 감소하지 않는 우수한 공정 안정성을 보여주었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의해 내열성과 기계적 특성이 매우 우수할 뿐만 아니라 우수한 표면경도및 안정된 선경사각 특성을 갖는 새로운 구조의 수직 배향형 액정배향막이 제조되었으며, 이들은 까다로운 전기광학적 특성이 요구되는 TFT-TN 및 STN LCD용 액정배향막 및 각종 첨단 내열구조 재료로 유용함이 확인되었다. 또한, 본 발명에서 제조한 폴리아믹산 유도체는 각종 전기. 전자 산업제품, 특히 전자제품의 소형화, 경량화, 고신뢰화에 필수적인 소재로서 기능성 코팅제 등 다양한 형태로 그 응용분야가 광범위할 것으로 예상된다.

이상에서 본 발명에서는 기재된 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 11에 따라 제조된 DA-IMM-12의 ¹H-NMR 스펙트럼이다.

도 2는 본 발명의 실시예 15에 따라 제조된 DPAA-1의 1H-NMR 스펙트럼이다.

도 3는 본 발명의 실시예 18에 따라 제조된 CPAA-1의 1H-NMR 스펙트럼이다

Claims

다음 화학식 1로 표시되는 것임을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체;

[화학식 1]

상기 화학식 1에서 :

은 , , , , , , , , , 및 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기로서, 반드시 (a), (b), (c), (d) 및 (e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기를 포함하며;

는 , , , , , , , ,, , 및 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 2가기로서, 반드시 (f)를 포함하며;

여기서, n은 1 내지 300 범위의 자연수이고, m은 1 내지 30 범위의 자연수를 나타낸다.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 고유점도가 0.3 내지 1.5 dL/g의 범위인 것을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 분자량이 10,000 내지 150,000 g/mol의 범위인 것을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 표면 연필경도가 H 내지 7H의 범위인 것을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 선경사각(pretilt angle)이 88 내지 89.9°범위인 것을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 러빙(rubbing) 후의 선경사각이 70 내지 89.9 °범위인 것을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체가 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라히드로푸란, 클로로포름, 아세톤, 에틸아세테이트 및 감마-부티로락톤에 대해 용해특성을 가지는 것을 특징으로하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 이미드화 온도범위가 200 ∼ 300 ℃ 인 것을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 유도체.
다음 화학식 2로 표시되는 것임을 특징으로 하는 액정배향막용 폴리아믹산 제조용 단량체.

[화학식 2]

여기서, m은 1 내지 30 범위의 자연수를 나타낸다.