JPH0737528B2 - ポリイソイミドの製造法 - Google Patents
ポリイソイミドの製造法Info
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- JPH0737528B2 JPH0737528B2 JP2410596A JP41059690A JPH0737528B2 JP H0737528 B2 JPH0737528 B2 JP H0737528B2 JP 2410596 A JP2410596 A JP 2410596A JP 41059690 A JP41059690 A JP 41059690A JP H0737528 B2 JPH0737528 B2 JP H0737528B2
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Description
に関する。
剤を作用することにより製造できることはすでによく知
られている。たとえば、特開昭60−170683号公
報、特開昭61−254547号公報、特開昭63−1
18329号公報、特開昭63−118330号公報、
特開昭63−223746号公報、特表昭61−500
851号公報、特表昭61−500997号公報、米国
特許3,271,366号公報、同3,282,898
号公報および同4,699,803号公報などには脱水
剤として、ジシクロヘキシルカルボジイミド(以下、D
CCと略す。)などのN,N′‐ジヒドロカルビル置換
カルボジイミド、トリフルオロ酢酸無水物などのハロゲ
ン化低級脂肪酸無水物、またはチオニルクロライド、ア
セチルクロライドなどの低級脂肪酸ハロゲン化物などが
使われている。
ル置換カルボジイミドを使用する場合には、脱水反応に
より副生する尿素化合物が溶媒に不溶のため、副生する
尿素化合物を分離する必要があり、製造工程を複雑化す
る欠点がある。また、ハロゲン化低級脂肪酸無水物およ
び低級脂肪酸ハロゲン化物は前記N,N′‐ジヒドロカ
ルビン置換カルボジイミドをも含めて非常に毒性の強い
化合物であり、これらの脱水剤の取扱いには細心の注意
を必要とするのが欠点である。
する課題は、上記の従来技術の欠点を改良することであ
る。すなわち、本発明の目的は、ポリアミド酸を脱水し
て、ポリイソイミドを製造するに際して、毒性のない取
扱いの容易な脱水剤を提供し、さらに副生成物を分離す
る必要のない製造法を提供することである。
ド酸の脱水反応について研究を重ねた結果、毒性がな
く、副生成物の生成のない脱水剤を見出し、本発明のポ
リイソイミドの製造法を完成するに至った。すなわち、
本発明のポリイソイミドの製造法は、ポリアミド酸を脱
水してポリイソイミドを製造するに際し、脱水剤とし
て、一般式
のアルキル基である)で表わされるジヒドロキノリン誘
導体を使用することを特徴とする。
一般式
あり、nは正の整数である)で表わされる有機溶媒可溶
の化合物である。
誘導体は、化1で示される。具体例としてN‐メトキシ
カルボニル‐2‐メトキシ‐1,2‐ジヒドロキノリ
ン、N‐メトキシカルボニル‐2‐エトキシ‐1,2‐
ジヒドロキノリン、N‐エトキシカルボニル‐2‐メト
キシ‐1,2‐ジヒドロキノリン、N‐エトキシカルボ
ニル‐2‐エトキシ‐1,2‐ジヒドロキノリン、N‐
プロポキシカルボニル‐2‐プロポキシ‐1,2‐ジヒ
ドロキノリン、N‐イソブトキシカルボニル‐2‐メト
キシ‐1,2‐ジヒドロキノリン、N‐イソブトキシカ
ルボニル‐2‐エトキシ‐1,2‐ジヒドロキノリン、
N‐イソブトキシカルボニル‐2‐イソブトキシ‐1,
2‐ジヒドロキノリン、N‐ペントキシカルボニル‐2
‐ペントキシ‐1,2‐ジヒドロキノリンなどをあげる
ことができるが、必ずしもこれらに限定されるものでは
ない。
媒中に溶解させた溶液にジヒドロキノリン誘導体を添加
してポリイソイミドが得られる。その反応式をつぎに示
す。
じ)副生した二酸化炭素は気体として系外に除かれ、ア
ルコールとキノリンは溶媒に溶解しており、改めて除去
する必要はない。反応温度は0〜100℃好ましくは1
0〜50℃である。ポリアミド酸に対して添加するジヒ
ドロキノリン誘導体の量は、アミド酸反復単位一つに対
して2分子のジヒドロキノリン誘導体を添加すれば、理
論上すべてのポリアミド酸をポリイソイミドに転換する
ことが可能である。しかし、ヒドロキノリン誘導体を過
剰に添加しても特に問題はなく、また少なくてもよいが
少ない場合はイソイミド反復単位とアミド酸反復単位が
混在するポリマーが得られる。また、反応条件によって
は生成したイソイミドが一部イミドに変化し、イミド、
イソイミド、およびアミド酸反復単位を含むポリマーが
生成する場合もある。
溶液は、塗布液としてガラス板、銅板、アルミニウム
板、またはシリコンウェハーなどの基板上に塗布した
後、150〜400℃の温度で焼成することにより、つ
ぎに示す反応式でポリイミド硬化膜を得ることができ
る。
含む溶液にアミン、カルボン酸、もしくはアルコールな
どの活性水素を有する化合物を添加して、適切な反応条
件を維持することにより、工業上有用な各種化合物を得
ることができる。
通常テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒
中で反応して合成する。
物をあげることができるが必ずしもこれらに限定される
ものではない。
は、ピロメリット酸二無水物、3,3′,4,4′‐ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,
3′‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,
3′,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、
3,3′,4,4′‐ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、2,3,3′,4′‐ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物、2,2′,3,3′‐ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4‐ジカル
ボキシフェニル)‐エーテル二無水物、ビス(3,4‐
ジカルボキシフェニル)‐スルホン二無水物、1,2,
5,6‐ナフタリンテトラカルボン酸二無水物、2,
3,6,7‐ナフタリンテトラカルボン酸二無水物、
2,2‐ビス(3,4‐ジカルボキシフェニル)ヘキサ
フロロプロパン二無水物など、脂環式テトラカルボン酸
二無水物としては、シクロブタンテトラカルボン酸二無
水物、メチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物な
ど、脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、1,
2,3,4‐テトラカルボキシブタン二無水物などをあ
げることができる。
できるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
芳香族ジアミンとしては、4,4′‐ジアミノジフェニ
ルエーテル、4,4′‐ジアミノジフェニルメタン、
4,4′‐ジアミノジフェニルスルホン、3,3′‐ジ
アミノジフェニルスルホン、4,4′‐ジアミノジフェ
ニルスルフイド、4,4′‐ジ(メタ‐アミノフェノキ
シ)ジフェニルスルホン、4,4′‐ジ(パラ‐アミノ
フェノキシ)ジフェニルスルホン、オルト‐フェニレン
ジアミン、メタ‐フェニレンジアミン、パラ‐フェニレ
ンジアミン、ベンジジン、3,3′‐ジアミノベンゾフ
ェノン、4,4′‐ジアミノベンゾフェノン、4,4′
‐ジアミノジフェニル‐2,2′‐プロパン、1,5‐
ジアミノナフタレン、1,8‐ジアミノナフタレン、
3,4′‐ジアミノジフェニルエーテル、4,4′‐ビ
ス(4‐アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2‐ビス
{4‐(4‐アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフロ
ロプロパン、1,4‐ビス(4‐アミノフェノキシ)ベ
ンゼン、1,3‐ビス(4‐アミノフェノキシ)ベンゼ
ン、1,3‐ビス(3‐アミノフェノキシ)ベンゼン、
4,4′‐ジアミノ‐3,3′‐シエチル‐5,5′‐
ジメチルジフェニルメタン、4,4′‐ジアミノ‐3,
3′,5,5′‐テトラメチルジフェニルメタン、1,
4‐ジアミノトルエン、メタ‐キシリレンジアミン、
2,2′‐ジメチルベンジジンなど、脂肪族ジアミンと
しては、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、4,4‐ジメチルヘプタ
メチレンジアミン、2,11‐ドデカンジアミンなど、
シリコン系ジアミンとしては、ビス(p‐アミノフェノ
キシ)ジメチルシラン、1,4‐ビス(3‐アミノプロ
ピルジメチルシリル)ベンゼンなど、脂環式ジアミンと
しては、1,4‐ジアミノシクロヘキサン、ビス(4‐
アミノシクロヘキシル)メタン、イソホロンジアミンな
ど、グアナミン類としてはアセトグアナミン、ベンゾグ
アナミンなどをあげることができる。
化合物を挙げることができる。
無水物とジアミンとの反応によるポリアミド酸を合成す
るための好ましい溶媒(以下反応溶媒と言うことがあ
る)として、N‐メチル‐2‐ピロリドン、N,N‐ジ
メチルアセトアミド、N,N‐ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、
ヘキサメチルホスホルアミド、メチルホルムアミド、N
‐アセチル‐2‐ピロリドン、2‐メトキシエタノー
ル、2‐エトキシエタノール、2‐ブトキシエタノー
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノブチルエーテル、シクロペンタノン、シクロヘ
キサノン、クレゾール、γ‐ブチロラクトン、イソホロ
ン、N,N,‐ジエチルアセトアミド、N,N‐ジエチ
ルホルムアミド、N,N‐ジメチルメトキシアセトアミ
ド、テトラヒドロフラン、N‐アセチル‐2‐ピロリド
ン、N‐メチル‐ε‐カプロラクタム、テトラヒドロチ
オフェンジオキシド{スルフォラン(sulpholane)}を
あげることができる。また、この反応は上記のような有
機溶媒を、混合して得られる混合溶媒中でも行うことが
できる。更に、上記の好ましい有機溶媒を、他の非プロ
トン性(中性)有機溶媒、例えば、芳香族、脂環式もし
くは脂肪族炭化水素、またはそれらの塩素化誘導体(例
えば、ベンゼン、トルエン、キシレン類、シクロヘキサ
ン、ペンタン、ヘキサン、石油エーテル、塩化メチレン
等)、またはジオキサン等で希釈したものを用いること
もできる。
的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定
されるものではない。
計、コンデンサーおよび窒素置換装置を付した1リット
ルのフラスコを冷水中に固定した。フラスコ内を窒素ガ
スにより置換した後、脱水精製したN‐メチル‐2‐ピ
ロリドン(以下NMPと略記する)500gと、4,
4′‐ジアミノジフェニルエーテル21.92g(0.
109モル)、および3,3′,4,4′‐ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物35.28g(0.10
9モル)を添加し、20〜30℃で5時間反応を行なう
ことによりポリアミド酸溶液を得た。このポリアミド酸
の対数粘度数は1.2dl/gであっった。このポリア
ミド酸溶液にN‐エトキシカルボニル‐2‐エトキシ‐
1,2‐ジヒドロキノリン(以下EEDQと略称する)
を43.13g(0.174モル)添加し、10〜20
℃で3時間反応を行なうことにより、激しく二酸化炭素
ガスを発生し、黄色透明な対数粘度数が1.3であるポ
リイソイミドを含む溶液を得た。あらかじめ採取したポ
リアミド酸溶液とポリイソイミド溶液とをおのおの別個
のシリコンウエハー上にスピンコートし、常温で減圧乾
燥を行なうことにより、ポリアミド酸の薄膜およびポリ
イソイミドの薄膜を形成させた。これらの薄膜の一部を
ウエハー上からはがして赤外線吸収スペクトル測定し
た。その結果が、図1A(ポリアミド酸)および図1B
(ポリイソイミド)である。さらにポリイソイミド薄膜
をオーブン中350℃1時間焼成することによりポリイ
ミド薄膜を形成し、この赤外線吸収スペクトルを図2
(ポリイミド)に示した。図1Aと図1Bを比較する
と、図1Bでは1800cm-1にイソイミドの吸収が表わ
れ、本発明の製造法によりポリイソイミドが形成されて
いるのが明らかである。さらに図2に示したように焼成
によりポリイソイミドがポリイミドに変換していること
がわかる。
は、下記式により定義されたものである。
一組成の溶媒中の濃度0.5g/dlのものを温度30
±0.01℃で測定した値であり、ηoはウベローデ粘
度計を使用し、同温度における同溶媒の測定値であり、
Cは濃度0.5g/dlである)。
チルアセトアミド(以下DMACという)500g、
3,3′‐ジアミノジフェニルスルホン13.89g
(0.0559モル)および3,3′‐,4‐4′‐ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物18.02g
(0.0559モル)を混合し、40〜45℃で10時
間反応を行なうことにより、対数粘度数0.33dl/
gのポリアミド酸を含む溶液を得た。この溶液にEED
Qを27.65g(0.112モル)添加し、20〜3
0℃で1時間反応を行なうことにより、激しく二酸化炭
素ガスを発生し、黄色透明で、対数粘度数が0.48d
l/gであるポリイソイミドを含む溶液を得た。得られ
た溶液をシリコンウエハー上にスピンコートした後、室
温にて減圧乾燥することにより薄膜を得た。この薄膜を
赤外線吸収スペクトルにより測定したところ1800cm
-1の吸収が認められ、イソイミド基を含むポリマーであ
ることが確認された。
ビトール500g、3,3′,4,4′‐ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸二無水物25.11g(0.077
9モル)、3,3′‐ジアミノジフェニルスルホン1
5.48g(0.0623モル)およびω‐ω′‐ビス
‐(3‐アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(分
子量960)14.96g(0.0159モル)を混合
し、30〜40℃で10時間反応を行なうことにより、
対数粘度数0.47dl/gであるポリアミド酸を含む
溶液を得た。この溶液にEEDQを34.68g(0.
140モル)添加し、40〜50℃で3時間反応を行な
うことにより、激しく二酸化炭素ガスを発生し、黄色透
明で、対数粘度数が0.52dl/gであるポリイソイ
ミドを含む溶液を得た。この溶液を実施例2と同様に処
理して得られた薄膜の赤外線吸収スペクトルを測定する
ことにより、1800cm-1の吸収が認められ、イソイミ
ド基を含むポリマーであることが確認された。
ビトール500g、ヘキサフロロイソプロピリデン‐
2,2‐ビス(無水フタル酸)47.94g(0.10
8モル)および2,2‐ビス〔4‐(アミノフェノキ
シ)フェニル〕ヘキサフロロプロパン40.30g
(0.0982モル)を混合し、20〜30℃で20時
間反応を行なうことにより、対数粘度数が0.37dl
/gであるポリアミド酸を含む溶液を得た。この溶液に
EEDQを46.14g(0.187モル)添加し、1
0〜20℃で30分間反応を行なうことにより、激しく
二酸化炭素ガスを発生し、黄色透明で、対数粘度数が
0.46dl/gであるポリイソイミドを含む溶液を得
た。この溶液を実施例2と同様に処理して得られた薄膜
の赤外線吸収スペクトルを測定することにより、180
0cm-1に吸収が認められ、イソイミド基を含むポリマー
であることが確認された。
00g、4,4′‐ジアミノジフェニルエーテル52.
76g(0.264モル)、ピロリメット酸二無水物5
3.88g(0.247モル)および無水フタル酸4.
89g(0.033モル)を混合し、20〜30℃で5
時間反応を行なうことにより、対数粘度数が0.69d
l/gであるポリアミド酸を含む溶液を得た。この溶液
にEEDQを73.30g(0.296モル)添加し、
30〜40℃で10時間反応を行なうことにより、激し
く二酸化炭素ガスを発生し、黄色透明で、対数粘度数が
0.72dl/gであるポリイソイミドを含む溶液を得
た。この溶液を実施例2と同様に処理して得られた薄膜
の赤外線吸収スペクトルを測定することにより、180
0cm-1に吸収が認められ、イソイミド基を含むポリマー
であることが確認された。
g、p‐フェニレンジアミン15.78g(0.146
モル)、アニリン1.94g(0.0208モル)およ
び3,3′,4,4′‐ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物50.35g(0.156モル)を混合し、
30〜40℃で20時間反応を行なうことにより、対数
粘度数が0.63dl/gであるポリアミド酸を含む溶
液を得た。この溶液にN‐イソブトキシカルボニル‐2
‐イソブトキシ‐1,2‐ジヒドロキノリンを75.6
8g(0.250モル)添加し、10〜20℃で2時間
反応を行なうことにより、激しく二酸化炭素ガスを発生
し、褐色透明で、対数粘度数が0.68dl/gである
ポリイソイミドを含む溶液を得た。この溶液を実施例2
と同様に処理して得られた薄膜の赤外線吸収スペクトル
を測定することにより、1800cm-1に吸収が認めら
れ、イソイミド基を含むポリマーであることが確認され
た。
0g、4,4′‐オキシジフタル酸無水物93.24g
(0.301モル)、無水マレイン酸6.55g(0.
0668モル)および4,4′‐ジアミノジフェニルエ
ーテル66.86g(0.334モル)を混合し、20
〜30℃で10時間反応を行なうことにより、対数粘度
数が0.41dl/gであるポリアミド酸を含む溶液を
得た。この溶液にN‐イソブトキシカルボニル‐2‐エ
トキシ‐1,2‐ジヒドロキノリンを165.5g
(0.602モル)添加し、5〜15℃で3時間反応を
行なうことにより、激しく二酸化炭素ガスを発生し、黄
色透明で、対数粘度数が0.44dl/gであるポリイ
ソイミドを含む溶液を得た。この溶液を実施例2と同様
に処理して得られた薄膜の赤外線吸収スペクトルを測定
することにより、1800cm-1に吸収が認められ、イソ
イミド基を含むポリマーであることが確認された。
キノリン誘導体を用いるために、従来の方法に比べて、
容易に、かつ安全に工業的有用なポリイソイミドを製造
することができる。また反応液は均一であり、かつハロ
ゲン等の腐食性化合物を含有しないため、副生成物の除
去の必要はなく塗布液としてそのまま使用することがで
きる。
線吸収スペクトルである。
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリアミド酸を脱水してポリイソイミド
を製造するに際し、脱水剤として、一般式 【化1】 (ただし、R1およびR2はそれぞれ独立に炭素数1〜8
のアルキル基である)で表わされるジヒドロキノリン誘
導体を使用することを特徴とするポリイソイミドの製造
法。 - 【請求項2】 テトラカルボン酸二無水物とジアミンを
有機溶媒中反応させてポリアミド酸溶液とし、該溶液に
一般式 【化2】 (ただし、R1およびR2はそれぞれ独立に炭素数1〜8
のアルキル基である)で表わされるジヒドロキノリン誘
導体を添加して反応させることを特徴とするポリイソイ
ミドの製造法。
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