СОЕДИНЕНИЕ АНГИДРИДА КИСЛОТЫ, ПОЛИМЕР НА ОСНОВЕ ПОЛИИМИДА, ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА И ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, ДЛЯ КОТОРОГО ИХ ИСПОЛЬЗУЮТ Российский патент 2023 года по МПК C08G73/10 C08J5/18 G02B1/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к соединению ангидрида кислоты, которое можно использовать для синтеза полимера на основе полиимида, обладающего отличной прозрачностью, высокой теплостойкостью и низким замедлением, и к полимеру на основе полиимида, полимерной пленке и оптическому устройству, для которого их используют.

Предпосылки создания изобретения

Рынок подложек устройств отображения быстро меняется в связи с плоскопанельными дисплеями (FPD), которые легко изготавливать с большой площадью и которые можно уменьшить по толщине и весу. Такие плоскопанельные дисплеи включают жидкокристаллические дисплеи (LCD), органические светоизлучающие дисплеи (OLED) и электрофоретические устройства.

В частности, в попытке дальнейшего расширения применения и использования плоскопанельных дисплеев в последние годы внимание было сосредоточено на так называемых гибких устройствах отображения и т.п., в которых гибкие подложки применяются для плоскопанельных дисплеев. Применение таких гибких устройств отображения, в частности, рассматривается в связи с мобильными устройствами, такими как смартфоны, и их области применения постепенно расширяются.

В частности, ароматическая полиимидная смола представляет собой полимер, имеющий по существу аморфную структуру, демонстрирует превосходную термостойкость, химическую стойкость, электрические свойства и стабильность размеров благодаря своей жесткой цепочечной структуре и может иметь гибкость, применимую к гибким дисплеям, и, таким образом, широко используется в качестве электрического/электронного материала.

Однако полиимидная смола имеет темно-коричневый цвет из-за образования комплекса с переносом заряда (CTC) пи-электронов, присутствующих в имидной цепи, поэтому имеются трудности, связанные с обеспечением ее прозрачности. Таким образом, технология гибкой электроники была разработана для производства электронных устройств и систем, которые являются недорогими и гибкими, но при этом имеют прозрачные свойства.

В частности, был предложен способ, в котором трифторметильную группу (-CF₃), способную придавать электроноакцепторный эффект, вводят в качестве заместителя в мономерное соединение, используемое для синтеза полиимидной смолы, и прозрачность обеспечивается путем подавления образования CTC (комплекс с переносом заряда) пи-электронов, присутствующих в имидной цепи.

Однако, что касается полиимида, в который введена трифторметильная группа (-CF₃) в качестве заместителя, имеются трудности, связанные с обеспечением достаточной термостойкости. Таким образом, когда его используют в качестве пластиковой подложки, проблема заключается в том, что пластиковая подложка может быть повреждена нагреванием при термообработке металлического слоя, сформированного на пластиковой подложке.

Кроме того, полиимид, в который введена трифторметильная группа (-CF₃) в качестве заместителя, имеет высокий коэффициент теплового расширения. Таким образом, когда его используют в качестве пластиковой подложки, проблема заключается в том, что происходит деформация тонкой металлической пленки, сформированной на пластиковой подложке.

Следовательно, существует необходимость в разработке мономерного соединения ангидрида кислоты для синтеза полиимида, способного реализовать стабильные свойства термостойкости вместе с превосходной прозрачностью.

Подробное описание изобретения

Техническая задача

Целью настоящего изобретения является обеспечение соединения ангидрида кислоты, которое можно использовать для синтеза полимера на основе полиимида, обладающего отличной прозрачностью, высокой теплостойкостью и низким замедлением.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение полимера на основе полиимида, синтезированного из упомянутого соединения ангидрида кислоты.

Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение полимерной пленки и оптического устройства, для которых используют упомянутый полимер на основе полиимида.

Техническое решение

В одном аспекте изобретения обеспечивается ангидрид кислоты, представленный следующей химической формулой 1.

[Химическая формула 1]

В химической формуле 1 X₁ и X₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга, и каждый независимо представляет собой тетравалентную органическую группу, R₁ и R₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой любую из замещенной или незамещенной алкильной группы, содержащей 1-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной алкокси группы, содержащей 1-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной циклоалкильной группы, содержащей 3-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной арильной группы, содержащей 6-30 атомов углерода, или замещенной или незамещенной гетероарильной группы, содержащей 3-30 атомов углерода, и L₁ имеет любое значение, выбранное из простой связи, -O-, -CO-, -S-, -SO₂-, -C(CH₃)₂-, -C(CF₃)₂-, -CONH-, -COO-, -(CH₂)_y-, -O(CH₂)_yO-, -O(CH₂)_y-, -NH-, -NH(CH₂)_y-NH-, -NH(CH₂)_yO-, -OCH₂-C(CH₃)₂-CH₂O-, -COO-(CH₂)_y-OCO-, или -OCO-(CH₂)_y-COO-, где, в L₁, y представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 10.

В другом аспекте изобретения обеспечивается полимер на основе полиимида, включающий по меньшей мере одно повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 3, повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 4, и повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 5.

[Химическая формула 3]

[Химическая формула 4]

[Химическая формула 5]

В химических формулах 3-5 по меньшей мере один из R₁₁ и R₁₂ представляет собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а другой представляет собой водород, X₃ - X₅ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную следующей химической формулой 6, Y₃ - Y₅ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой двухвалентную органическую группу,

[Химическая формула 6]

где, в химической формуле 6, X₁ и X₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой тетравалентную органическую группу, R₁ и R₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой любую из замещенной или незамещенной алкильной группы, содержащей 1-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной алкокси группы, содержащей 1-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной циклоалкильной группы, содержащей 3-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной арильной группы, содержащей 6-30 атомов углерода, или замещенной или незамещенной гетероарильной группы, содержащей 3-30 атомов углерода, и L₁ имеет любое значение, выбранное из простой связи, -O-, -CO-, -S-, -SO₂-, -C(CH₃)₂-, -C(CF₃)₂-, -CONH-, -COO-, -(CH₂)_y-, -O(CH₂)_yO-, -O(CH₂)_y-, -NH-, -NH(CH₂)_y-NH-, -NH(CH₂)_yO-, -OCH₂-C(CH₃)₂-CH₂O-, -COO-(CH₂)_y-OCO-, или -OCO-(CH₂)_y-COO-, где, в L₁, y представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 10.

Еще в одном аспекте изобретения обеспечивается полимерная пленка, включающая отвержденный продукт полимера на основе полиимида.

И еще в одном аспекте изобретения обеспечивается оптическое устройство, включающее полимерную пленку.

Далее соединение ангидрида кислоты, полимер на основе полиимида, полимерная пленка и оптическое устройство, для которого их используют, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно.

Если в настоящем описании не указано иное, используемые технические термины предназначены только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения настоящего изобретения.

Формы единственного числа, определяемые артиклями ʺaʺ и ʺanʺ, предназначены также для включения форм множественного числа, если контекст явно не указывает иное.

В контексте настоящей заявки термин ʺвключающийʺ или ʺсодержащийʺ указывает конкретный признак, область, целое число, стадию, действие, элемент и/или компонент, но не исключает добавления другого конкретного признака, области, целого числа, стадии, действия, элемента, компонента и/или группы.

Термины, включающие порядковые номера, такие как ʺпервыйʺ, ʺвторойʺ и т.д., используются только с целью отграничения одного компонента от другого компонента и не ограничиваются порядковыми номерами. Например, первый компонент может быть указан как второй компонент, или аналогичным образом второй компонент может быть указан как первый компонент, без отступления от объема настоящего изобретения.

В контексте настоящей заявки средневесовую молекулярную массу измеряют следующим образом: используют устройство Waters Alliance 2695, снабженное колонкой Agilent Mixed B, температура для определения 40°C, растворитель тетрагидрофуран, скорость потока 1,0 мл/мин, образец подготавливают в концентрации 1 мг/10 мл и затем подают в количестве 100 мкл, и значение Mw можно определить с использованием калибровочных кривых, полученных из полистирольного стандарта. Молекулярная масса полистирольных стандартов может быть девяти видов: 2000/10000/30000/70000/200000/700000/2000000/4000000/10000000.

В контексте настоящей заявки термин ʺзамещенныйʺ означает, что другие функциональные группы вместо атома водорода в соединении связаны, и положение, подлежащее замещению, не ограничивается при условии, что это положение, в котором атом водорода замещен, т.е. положение, в котором он может быть замещен заместителем. Когда присутствуют два или более заместителей, эти два или более заместителей могут быть одинаковыми или отличными друг от друга.

В контексте настоящей заявки термин "замещенный или незамещенный" означает, что группа является незамещенной или замещена одним или несколькими заместителями, выбранными из группы, состоящей из дейтерия; группы галогена; циано группы; нитро группы; гидрокси группы; карбонильной группы; сложноэфирной группы; имидной группы; амидной группы; первичной амино группы; карбокси группы; группы сульфоновой кислоты; сульфонамидной группы; фосфиноксидной группы; алкокси группы; арилокси группы; алкилтиокси группы; арилтиокси группы; алкилсульфокси группы; арилсульфокси группы; силильной группы; группы бора; алкильной группы; циклоалкильной группы; алкенильной группы; арильной группы; аралкильной группы; аралкенильной группы; алкиларильной группы; алкоксисилилалкильной группы; арилфосфиновой группы; или гетероциклической группы, содержащей по меньшей мере один из N, O и S атомов, или является незамещенной или замещена заместителем, с которым связаны два или более заместителей из заместителей, приведенных в качестве примера выше. Например, "заместитель, с которым связаны два или более заместителей" может представлять собой бифенильную группу. То есть, бифенильная группа также может представлять собой арильную группу и может пониматься как заместитель, с которым связаны две фенильные группы.

В настоящем описании ʺароматическийʺ является характеристикой, которая удовлетворяет правилу Хюккеля, и система может быть определена как ароматическая, когда она удовлетворяет всем из следующих трех условий, в соответствии с правилом Хюккеля.

1) Должны существовать 4n+2 электронов, которые являются полностью сопряженными пустыми p-орбиталями, ненасыщенные связи, неспаренные электронные пары и т.д.

2) 4n+2 электронов должны составлять планарный изомер и образовывать кольцевую структуру.

3) Все атомы в кольце должны быть способны участвовать в сопряжении.

В настоящем описании многовалентная функциональная группа представляет собой остаток, в котором удалены несколько атомов водорода, связывающихся с произвольным соединением, и, например, это может быть двухвалентная функциональная группа, трехвалентная функциональная группа и тетравалентная функциональная группа. В качестве примера, тетравалентная функциональная группа, происходящая из циклобутана, означает остаток, в котором любые четыре атома водорода, связанные с циклобутаном, удалены.

В настоящем описании примерами галогена могут быть фтор, хлор, бром и йод.

В настоящем описании алкильная группа представляет собой одновалентную функциональную группу, происходящую из алкана, и она может быть с линейной или разветвленной цепью. Число атомов углерода алкильной группы с линейной цепью конкретно не ограничено, но предпочтительно составляет от 1 до 20. Кроме того, число атомов углерода алкильной группы с разветвленной цепью составляет от 3 до 20. Конкретные примеры алкильной группы включают метил, этил, пропил, н-пропил, изопропил, бутил, н-бутил, изобутил, трет-бутил, втор-бутил, 1-метил-бутил, 1-этил-бутил, пентил, н-пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, гексил, н-гексил, 1-метилпентил, 2-метилпентил, 4-метил-2-пентил, 3,3-диметилбутил, 2-этилбутил, гептил, н-гептил, 1-метилгексил, октил, н-октил, трет-октил, 1-метилгептил, 2-этилгексил, 2-пропилпентил, н-нонил, 2,2-диметилгептил, 1-этил-пропил, 1,1-диметил-пропил, изогексил, 2-метилпентил, 4-метилгексил, 5-метилгексил, 2,6-диметилгептан-4-ил и т.п., но не ограничиваются этим.

В настоящем описании галогеналкильная группа означает функциональную группу, в которой описанная выше алкильная группа замещена галогеном, и примеры галогеновой группы включают фтор, хлор, бром и йод. Галогеналкильная группа может быть замещенной или незамещенной.

В настоящем описании циклоалкильная группа представляет собой одновалентную функциональную группу, происходящую из циклоалкана, которая может быть моноциклической или полициклической. Количество атомов углерода конкретно не ограничено, но составляет от 3 до 20. В соответствии с одним вариантом осуществления, число атомов углерода циклоалкильной группы составляет от 3 до 10. Конкретные примеры включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, 3-метилциклопентил, 2,3-диметилциклопентил, циклогексил, 3-метилциклогексил, 4-метилциклогексил, 2,3-диметилциклогексил, 3,4,5-триметилциклогексил, 4-трет-бутилциклогексил, циклогептил, циклооктил, бицикло[2,2,1]гептил и т.п., но не ограничиваются этим. Циклоалкильная группа может быть замещенной или незамещенной, и, когда она является замещенной, примеры заместителя являются такими, как описано выше.

В настоящем описании алкиленовая группа представляет собой двухвалентную функциональную группу, происходящую из алкана, и к ней может быть применимо описание алкильной группы, определенной выше, за исключением того, что она является двухвалентной функциональной группой. Например, алкиленовая группа представляет собой линейную или разветвленную цепь и может включать метиленовую группу, этиленовую группу, пропиленовую группу, изобутиленовую группу, втор-бутиленовую группу, трет-бутиленовую группу, пентиленовую группу, гексиленовую группу или т.п. Алкиленовая группа может быть замещенной или незамещенной, и, когда она замещена, примеры заместителя являются такими, как описано выше.

В настоящем описании циклоалкиленовая группа представляет собой двухвалентную функциональную группу, происходящую из циклоалкана, и к ней может быть применимо описание циклоалкиленовой группы, определенной выше, за исключением того, что она является двухвалентной функциональной группой. Циклоалкиленовая группа может быть замещенной или незамещенной, и, когда она замещена, примеры заместителя являются такими, как описано выше.

В настоящем описании алкокси группа представляет собой функциональную группу, с которой вышеуказанная алкильная группа связана на одном конце эфирной группы (-O-), и к ней может быть применимо описание алкильной группы, определенной выше, за исключением что это функциональная группа, связанная с эфирной группой (-O-). Примеры могут включать линейные, разветвленные или циклические группы. Число атомов углерода в алкокси группе конкретно не ограничено, но предпочтительно составляет от 1 до 20. Конкретные примеры включают метокси, этокси, н-пропокси, изопропокси, изопропилокси, н-бутокси, изобутокси, трет-бутокси, втор-бутокси, н-пентилокси, неопентилокси, изопентилокси, н-гексилокси, 3,3-диметилбутилокси, 2-этилбутилокси, н-октилокси, н-нонилокси, н-децилокси, циклогептокси, бензилокси, п-метилбензилокси и т.п., но не ограничиваются этим. Алкокси группа может быть замещенной или незамещенной.

В настоящем описании арильная группа представляет собой одновалентную функциональную группу, происходящую из арена, и конкретно не ограничивается, но предпочтительно содержит от 6 до 20 атомов углерода, и может представлять собой моноциклическую арильную группу или полициклическую арильную группу. Арильная группа может представлять собой фенильную группу, бифенильную группу, терфенильную группу или т.п. в качестве моноциклической арильной группы, но не ограничивается этим. Примеры полициклической арильной группы включают нафтильную группу, антраценильную группу, фенантрильную группу, пиренильную группу, периленильную группу, хризенильную группу и флуоренильную группу или т.п., но не ограничиваются этим.

В настоящем описании гетероарильная группа включает один или несколько атомов, отличных от углерода, то есть один или несколько гетероатомов, и, в частности, гетероатом может включать один или несколько атомов, выбранных из группы, состоящей из O, N, Se и S, и т.п. Количество атомов углерода конкретно не ограничено, но предпочтительно составляет от 4 до 20, и гетероарильная группа может быть моноциклической или полициклической. Примеры гетероциклической группы включают тиофеновую группу, фуранильную группу, пиррольную группу, имидазолильную группу, тиазолильную группу, оксазолильную группу, оксадиазолильную группу, пиридильную группу, бипиридильную группу, пиримидильную группу, триазинильную группу, триазолильную группу, акридильную группу, пиридазинильную группу, пиразинильную группу, хинолинильную группу, хиназолинильную группу, хиноксалинильную группу, фталазинильную группу, пиридопиримидильную группу, пиридопиразинильную группу, пиразинопиразинильную группу, изохинолинильную группу, индолильную группу, карбазолильную группу, бензоксазолильную группу, бензимидазолильную группу, бензотиазолильную группу, бензокарбазолильную группу, бензотиофеновую группу, дибензотиофеновую группу, бензофуранильную группу, фенантролинильную группу (фенантролин), тиазолильную группу, изоксазолильную группу, оксадиазолильную группу, тиадиазолильную группу, бензотиазолильную группу, фенотиазинильную группу, азиридильную группу, азаиндолильную группу, изоиндолильную группу, индазолильную группу, пуриновую группу (пурин), птеридильную группу (птеридин), бета-карболиновую группу, нафтиридильную группу (нафтиридин), тер- пиридильную группу, феназинильную группу, имидазопиридильную группу, пиропиридильную группу, азепиновую группу, пиразолильную группу, дибензофуранильную группу и т.п., но не ограничиваются этим. Гетероарильная группа может быть замещенной или незамещенной, и, когда она замещена, примеры заместителя являются такими, как описано выше.

В настоящем описании ариленовая группа представляет собой двухвалентную функциональную группу, происходящую из арена, и к ней может быть применимо описание арильной группы, определенной выше, за исключением того, что она является двухвалентной функциональной группой. Примеры включают фениленовую группу, бифениленовую группу, терфениленовую группу, нафталиновую группу, флуоренильную группу, пиренильную группу, фенантренильную группу, периленовую группу, тетраценильную группу, антраценильную группу и т.п. Ариленовая группа может быть замещенной или незамещенной.

В настоящем описании гетероариленовая группа содержит от 2 до 20 атомов углерода, от 2 до 10 атомов углерода или от 6 до 20 атомов углерода. Гетероариленовая группа представляет собой арильную группу, содержащую O, N или S в качестве гетероатома, и к ней может быть применимо описание гетероарильной группы, определенной выше, за исключением того, что она является двухвалентной функциональной группой. Гетероариленовая группа может быть замещенной или незамещенной.

В настоящем описании условное обозначение или означает связь, связанную с другой группой заместителя.

В настоящем описании прямая связь или простая связь означает соединение с линией связи, в которой никаких атомов или атомных групп не существует в соответствующем положении.

1. Соединение ангидрида кислоты

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения можно обеспечить соединение ангидрида кислоты, имеющее структуру, представленную химической формулой 1.

Экспериментальным путем авторами настоящего изобретения было обнаружено, что, поскольку атом кремния в структуре мономера образует циклическую структуру (циклическую структуру, связанную посредством L₁-X₁-S_i-X₂ в химической формуле 1), как в соединении ангидрида кислоты одного варианта осуществления, оно может иметь высокую термостойкость и может подавлять комплекс с переносом заряда (CTC) пи-электронов, присутствующих в имидной цепи полиимида, синтезированного позднее посредством кремния, обеспечивая, таким образом, прозрачность, и благодаря связывающему свойству кремния можно контролировать двойное лучепреломление, значительно снижая замедление. Настоящее изобретение было создано на основании этих результатов.

Поэтому в полимере на основе полиимида, который представляет собой комбинированный продукт, полученный взаимодействием ангидрида кислоты одного варианта осуществления с диаминовым соединением, циклическая структура атома кремния, содержащегося в соединении ангидрида кислоты, сохраняется как есть, и, таким образом, свойства ангидрида кислоты, такие как теплостойкость, прозрачность и низкое замедление, могут быть реализованы в том виде, как они есть.

В частности, в химической формуле 1, X₁ и X₂ могут быть одинаковыми или отличными друг от друга и каждый может независимо представлять собой тетравалентную органическую группу. Более конкретно, в химической формуле 1, X₁ и X₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой любую из тетравалентных органических групп, представленных следующей химической формулой 2.

[Химическая формула 2]

В химической формуле 2, R₃ - R₈ каждый независимо представляет собой водород или алкильную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, и L₂ имеет любое значение, выбранное из группы, состоящей из простой связи, -O-, -CO-, -COO-, -S-, -SO-, -SO₂-, -CR₉R₁₀-, -(CH₂)_t-, -O(CH₂)_tO-, -COO(CH₂)_tOCO-, -CONH-, фенилена, или их комбинации, где, в L₂, R₉ и R₁₀ каждый независимо представляет собой любую группу, выбранную из водорода или алкильной группы или галогеналкильной группы, содержащей 1-10 атомов углерода, и t представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 10.

Более конкретно, в химической формуле 1, X₁ и X₂ имеют одинаковое значение и могут представлять собой функциональную группу, представленную следующей химической формулой 2-1. Поскольку соединение ангидрида кислоты в одном варианте осуществления может подавлять образование комплекса с переносом заряда (CTC) пи-электронов, присутствующих в имидной цепи полиимида, посредством кремния, содержащегося в мономерной структуре, как описано выше, можно обеспечить отличную прозрачность без введения сильной электроноакцепторной группы, такой как трифторметильная (-CF₃) группа, как в предшествующем уровне техники.

[Химическая формула 2-1]

При этом в химической формуле 1, R₁ и R₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо может представлять собой любую из замещенной или незамещенной алкильной группы, содержащей 1-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной алкокси группы, содержащей 1-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной циклоалкильной группы, содержащей 3-20 атомов углерода, замещенной или незамещенной арильной группы, содержащей 6-30 атомов углерода, или замещенной или незамещенной гетероарильной группы, содержащей 3-30 атомов углерода.

Как описано выше, термин "замещенный или незамещенный" означает незамещенный или замещенный одним или несколькими заместителями, выбранными из группы, состоящей из дейтерия; галогеновой группы; циано группы; нитро группы; гидрокси группы; карбонильной группы; сложноэфирной группы; имидной группы; амидной группы; первичной амино группы; карбокси группы; группы сульфоновой кислоты; сульфонамидной группы; фосфиноксидной группы; алкокси группы; арилокси группы; алкилтиокси группы; арилтиокси группы; алкилсульфокси группы; арилсульфокси группы; силильной группы; группы бора; алкильной группы; циклоалкильной группы; алкенильной группы; арильной группы; аралкильной группы; аралкенильной группы; алкиларильной группы; алкоксисилилалкильной группы; арилфосфиновой группы; или гетероциклической группы, содержащей по меньшей мере один из N, O и S атомов, или незамещенный или замещенный заместителем, к которому присоединены два или более заместителей из заместителей, приведенных в качестве примера выше.

В частности, в химической формуле 1, R₁ и R₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо может представлять собой любую из замещенной или незамещенной алкильной группы, содержащей 1-20 атомов углерода, или замещенной или незамещенной арильной группы, содержащей 6-30 атомов углерода.

Более конкретно, в химической формуле 1, R₁ и R₂ имеют одинаковое значение, и каждый независимо может представлять собой незамещенную алкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода или 1-10 атомов углерода. Примеры незамещенной алкильной группы, содержащей 1-20 атомов углерода или 1-10 атомов углерода, включают метильную группу.

Кроме того, в химической формуле 1, R₁ и R₂ имеют одинаковое значение, и каждый независимо может представлять собой незамещенную арильную группу, содержащую 6-30 атомов углерода, или 6-20 атомов углерода. Примеры незамещенной арильной группы, содержащей 6-30 атомов углерода или 6-20 атомов углерода, включают фенильную группу.

При этом, в химической формуле 1, L₁ имеет любое значение, выбранное из простой связи, -O-, -CO-, -S-, -SO₂-, -C(CH₃)₂-, -C(CF₃)₂-, -CONH-, -COO-, -(CH₂)_y-, -O(CH₂)_yO-, -O(CH₂)_y-, -NH-, -NH(CH₂)_y-NH-, -NH(CH₂)_yO-, -OCH₂-C(CH₃)₂-CH₂O-, -COO-(CH₂)_y-OCO-, или -OCO-(CH₂)_y-COO-, где, в L₁, y представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 10.

Более конкретно, в химической формуле 1, L₁ может иметь любое значение из -O-, -S- или -SO₂-.

То есть, соединение ангидрида кислоты может включать соединение, представленное следующей химической формулой 1-1, или соединение, представленное следующей химической формулой 1-2.

[Химическая формула 1-1]

[Химическая формула 1-2]

Соединение ангидрида кислоты в одном варианте осуществления можно подвергнуть взаимодействию с диаминовым соединением для синтеза полиаминовой кислоты или полимера сложного эфира полиаминовой кислоты, как описано ниже, и полиимид можно синтезировать путем термообработки полиаминовой кислоты или полимера сложного эфира полиаминовой кислоты. То есть, соединение ангидрида кислоты другого варианта осуществления можно использовать для синтеза полимера на основе полиимида. При этом, полимер на основе полиимида означает включение как полиимида, так и полиаминовой кислоты или сложного эфира полиаминовой кислоты в качестве его полимера-предшественника.

2. Полимер на основе полиимида

Вместе с тем, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, можно обеспечить полимер на основе полиимида, включающий по меньшей мере одно повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного химической формулой 3, повторяющегося звена, представленного химической формулой 4, и повторяющегося звена, представленного химической формулой 5.

Полимер на основе полиимида означает включение всех из полиимида и полиаминовой кислоты или сложного эфира полиаминовой кислоты в качестве полимера-предшественника. То есть, полимер на основе полиимида может включать по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена полиаминовой кислоты, повторяющегося звена сложного эфира полиаминовой кислоты, повторяющегося звена полиимида и т.п. То есть, полимер на основе полиимида может включать один вид повторяющегося звена полиаминовой кислоты, один вид повторяющегося звена сложного эфира полиаминовой кислоты, один вид повторяющегося звена полиимида или смесь двух или более повторяющихся звеньев вышеуказанных видов.

В частности, повторяющееся звено полиимида может включать повторяющееся звено, представленное химической формулой 3, повторяющееся звено сложного эфира полиаминовой кислоты может включать повторяющееся звено, представленное химической формулой 4, и повторяющееся звено полиаминовой кислоты может включать повторяющееся звено, представленное химической формулой 5.

По меньшей мере одно повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена полиаминовой кислоты, повторяющегося звена сложного эфира полиаминовой кислоты и повторяющегося звена полиимида, может образовывать основную цепь полимера на основе полиимида.

Полимер на основе полиимида может включать комбинированный продукт соединения ангидрида кислоты одного варианта осуществления и диаминового соединения. Повторяющееся звено, представленное химической формулой 3, повторяющееся звено, представленное химической формулой 4, и повторяющееся звено, представленное химической формулой 5, включенное в полимер на основе полиимида, может представлять собой повторяющееся звено, содержащееся в комбинированном продукте, полученном путем взаимодействия соединения ангидрида кислоты одного варианта осуществления и диаминового соединения.

Более конкретно, может быть образована связь между атомом азота амино группы и атомом углерода ангидридной группы путем взаимодействия концевой ангидридной группы (-OC-O-CO-) ангидрида кислоты одного варианта осуществления и концевой амино группы (-NH₂) диаминового соединения.

Конкретные примеры диаминового соединения могут включать по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина, 2,2'-диметил-4,4'-диаминобензидина, 4,4'-диаминодифенилсульфона, 4,4'-(9-флуоренилиден)дианилина, бис(4-(4-аминофенокси)фенил)сульфона, 2,2',5,5'-тетрахлорбензидина, 2,7-диаминофлуорена, 4,4-диаминооктафторбифенила, м-фенилендиамина, п-фенилендиамина, 4,4'-оксидианилина, 2,2'-диметил-4,4'-диаминобифенила, 2,2-бис[4-(4-аминофенокси)фенил]пропана, 1,3-бис(4-аминофенокси)бензола и 4,4'-диаминобензанилида, или смесь двух или более из них.

В частности, в химических формулах 3-5, X₃ - X₅ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо может представлять собой функциональную группу, представленную химической формулой 6. X₃ - X₅ представляют собой функциональные группы, происходящие из ангидрида кислоты одного варианта осуществления, и в функциональной группе, представленной химической формулой 6, определения X₁, X₂, R₁, R₂ и L₁ включают все те, которые описаны выше в химической формуле 1 этого одного варианта осуществления.

То есть, в полимере на основе полиимида, в соответствии с другим вариантом осуществления, поскольку X₃ - X₅ в химических формулах 3-5 включают тетравалентную органическую группу, представленную химической формулой 6, может достигаться эффект соединения ангидрида кислоты одного варианта осуществления как таковой и, в частности, может достигаться стабильная теплостойкость и низкое замедление вместе с отличной прозрачностью.

Более конкретно, конкретные примеры функциональной группы, представленной химической формулой 6, включают функциональную группу, представленную следующей химической формулой 6-1, или функциональную группу, представленную следующей химической формулой 6-2.

[Химическая формула 6-1]

[Химическая формула 6-2]

В химической формуле 4 по меньшей мере один из R₁₁ и R₁₂ может представлять собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а другой может представлять собой водород. То есть, в химической формуле 4, R₁₁ может представлять собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а R₁₂ может представлять собой водород. Кроме того, в химической формуле 4, R₁₂ представляет собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а R₁₁ может представлять собой водород. Кроме того, в химической формуле 4, R₁₁ и R₁₂ могут представлять собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода.

При этом, в химических формулах 3-5, Y₃ - Y₅ могут представлять собой любую из функциональной группы, представленной следующей химической формулой 7, или функциональной группы, представленной следующей химической формулой 8. Y₃ - Y₅ могут представлять собой функциональную группу, происходящую из диаминового соединения, используемого в синтезе полиаминовой кислоты, сложного эфира полиаминовой кислоты или полиимида.

[Химическая формула 7]

В химической формуле 7, R₁₃ и R₁₄ каждый независимо представляет собой водород, галоген, циано, нитрил, алкил, содержащий 1-10 атомов углерода, алкенил, содержащий 1-10 атомов углерода, алкокси, содержащий 1-10 атомов углерода, фторалкил, содержащий 1-10 атомов углерода, или фторалкокси, содержащий 1-10 атомов углерода, p и q каждый независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 0 до 4, L₃ представляет собой простую связь, -O-, -CO-, -S-, -SO₂-, -C(CH₃)₂-, -C(CF₃)₂-, -CONH-, -COO-, -(CH₂)_y-, -O(CH₂)_zO-, -O(CH₂)_z-, -NH-, -NH(CH₂)_z-NH-, -NH(CH₂)_zO-, -OCH₂-C(CH₃)₂-CH₂O-, -COO-(CH₂)_z-OCO- или -OCO-(CH₂)_z-COO-, z представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 10, k и m каждый независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 0 до 3, и n представляет собой целое число, имеющее значение от 0 до 3.

[Химическая формула 8]

В химической формуле 8, Ar₁ и Ar₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой замещенную или незамещенную алкиленовую группу, содержащую 1-20 атомов углерода, замещенную или незамещенную циклоалкиленовую группу, содержащую 3-20 атомов углерода, замещенную или незамещенную ариленовую группу, содержащую 6-30 атомов углерода, или замещенную или незамещенную гетероариленовую группу, содержащую 3-30 атомов углерода.

Конкретные примеры функциональной группы, представленной химической формулой 7, включают 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифениленовую группу, представленную следующей химической формулой 7-1, происходящую из 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина.

[Химическая формула 7-1]

Кроме того, примеры функциональной группы, представленной химической формулой 8, включают функциональную группу, представленную следующей химической формулой 8-1, происходящую из 4,4'-(9-флуоренилиден)дианилина.

[Химическая формула 8-1]

Полимер на основе полиимида, содержащий по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного химической формулой 3, повторяющегося звена, представленного химической формулой 4, и повторяющегося звена, представленного химической формулой 5, можно получить путем взаимодействия одного вида диаминового соединения вместе с соединением ангидрида кислоты одного варианта осуществления.

В частности, один вид диаминового соединения, который взаимодействует с соединением ангидрида кислоты одного варианта осуществления, может быть любым из диаминовых соединений, представленных следующей химической формулой 9, или диаминовых соединений, представленных следующей химической формулой 10.

[Химическая формула 9]

В химической формуле 9, R₁₃ и R₁₄ каждый независимо представляет собой водород, галоген, циано, нитрил, алкил, содержащий 1-10 атомов углерода, алкенил, содержащий 1-10 атомов углерода, алкокси, содержащий 1-10 атомов углерода, фторалкил, содержащий 1-10 атомов углерода, или фторалкокси, содержащий 1-10 атомов углерода, p и q каждый независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 0 до 4, L₃ представляет собой простую связь, -O-, -CO-, -S-, -SO₂-, -C(CH₃)₂-, -C(CF₃)₂-, -CONH-, -COO-, -(CH₂)_y-, -O(CH₂)_zO-, -O(CH₂)_z-, -NH-, -NH(CH₂)_z-NH-, -NH(CH₂)_zO-, -OCH₂-C(CH₃)₂-CH₂O-, -COO-(CH₂)_z-OCO- или -OCO-(CH₂)_z-COO-, z представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 10, k и m каждый независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 0 до 3, и n представляет собой целое число, имеющее значение от 0 до 3.

[Химическая формула 10]

В химической формуле 10, Ar₁ и Ar₂ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой замещенную или незамещенную алкиленовую группу, содержащую 1-20 атомов углерода, замещенную или незамещенную циклоалкиленовую группу, содержащую 3-20 атомов углерода, замещенную или незамещенную ариленовую группу, содержащую 6-30 атомов углерода, или замещенную или незамещенную гетероариленовую группу, содержащую 3-30 атомов углерода.

При этом, полимер на основе полиимида может включать: первое повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 3-1, повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 4-1, и повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 5-1; и второе повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 3-2, повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 4-2, и повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 5-2.

[Химическая формула 3-1]

[Химическая формула 4-1]

[Химическая формула 5-1]

В химических формулах 3-1-5-1 по меньшей мере один из R₂₁ и R₂₂ представляет собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а другой представляет собой водород, X₆ - X₈ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 6, и Y₆ - Y₈ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 7.

[Химическая формула 3-2]

[Химическая формула 4-2]

[Химическая формула 5-2]

В химических формулах 3-2-5-2

по меньшей мере один из R₂₃ и R₂₄ представляет собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а другой представляет собой водород, X₉ - X₁₁ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 6, и Y₉ - Y₁₁ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 8.

То есть, полимер на основе полиимида может включать: первое повторяющееся звено, содержащее функциональную группу, представленную химической формулой 7, в качестве диамин-происходящего повторяющегося звена; и второе повторяющееся звено, содержащее функциональную группу, представленную химической формулой 8, в качестве диамин-происходящего повторяющегося звена. Первое повторяющееся звено и второе повторяющееся звено могут быть произвольно расположены в полиимидном полимере с образованием статистического coполимера, или могут образовывать блок из первого повторяющегося звена и блок из вторых повторяющихся звеньев с образованием блок-coполимера.

Полимер на основе полиимида, включающий первое повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного химической формулой 3-1, повторяющегося звена, представленного химической формулой 4-1, и повторяющегося звена, представленного химической формулой 5-1, и второе повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного химической формулой 3-2, повторяющегося звена, представленного химической формулой 4-2, и повторяющегося звена, представленного химической формулой 5-2, можно получить путем взаимодействия двух разных диаминовых соединений вместе с соединением ангидрида кислоты одного варианта осуществления, и два вида диаминовых соединений можно добавлять одновременно для синтеза статистического coполимера или добавлять последовательно для синтеза блок-coполимера.

В частности, два разных диаминовых соединения, которые взаимодействуют вместе с соединением ангидрида кислоты одного варианта осуществления, могут представлять собой диаминовое соединение, представленное химической формулой 9, и диаминовое соединение, представленное химической формулой 10.

Средневесовая молекулярная масса (измеренная методом гель-проникающей хроматографии) полимера на основе полиимида конкретно не ограничивается, но может быть, например, от 10000 г/моль до 200000 г/моль.

Полимер на основе полиимида в соответствии с настоящим изобретением может демонстрировать превосходные характеристики, такие как отсутствие цвета и прозрачность, при сохранении таких характеристик, как термостойкость, механическая прочность и т.п., благодаря своей жесткой структуре. Таким образом, он может использоваться в различных областях, таких как подложка для устройства, подложка для покрытия дисплея, оптическая пленка, пакет интегральных схем (IC), клейкая пленка, многослойная гибкая печатная схема (FPC), клейкая лента, сенсорная панель, защитная пленка для оптического диска и т.п., и, в частности, она может быть подходящей для подложки для покрытия дисплея.

Примеры способа синтеза полимера на основе полиимида конкретно не ограничиваются, но, например, произвольное диаминовое соединение, обычно используемое для получения полиаминовой кислоты, можно подвергнуть взаимодействию с соединением ангидрида кислоты другого варианта осуществления с получением полимера, включающего аминовую кислоту, сложный эфир аминовой кислоты или их смесь.

Альтернативно, если необходимо, одно или несколько дополнительных диаминовых соединений или одно или несколько соединений ангидрида кислоты могут быть смешаны для получения сополимера полиаминовой кислоты, сополимера сложного эфира полиаминовой кислоты и сополимера полиимида. Кроме того, другой полимер на основе полиимида полимеризуют с использованием одного или нескольких дополнительных диаминовых соединений или одного или нескольких соединений ангидрида кислоты и затем смешивают с полимером на основе полиимида другого варианта осуществления с получением полимерной смеси полиаминовой кислоты, полимерной смеси сложного эфира полиаминовой кислоты и полиимидной полимерной смеси.

Условия реакции можно соответствующим образом скорректировать в соответствии с условиями получения полиаминовых кислот, которые известны в области техники, к которой относится настоящее изобретение, такими как полимеризация в растворе. В частности, способ получения может включать растворение диамина в органическом растворителе и затем добавление соединения ангидрида кислоты для осуществления реакции полимеризации. Реакцию можно осуществить в атмосфере инертного газа или азота, а также ее можно осуществить в безводных условиях. Кроме того, реакцию полимеризации можно осуществить при температуре от -20 до 60°С или от 0 до 30°С.

Кроме того, органический растворитель, который можно использовать для полимеризации, может быть, в частности, выбран из группы, состоящей из кетонов, таких как γ-бутиролактон, 1,3-диметил-имидазолидинон, метилэтилкетон, циклогексанон, циклопентанон, 4-гидрокси-4-метил-2-пентанон и т.п.; ароматических углеводородов, таких как толуол, ксилол, тетраметилбензол и т.п.; гликолевых эфиров (целлозольв), таких как моноэтиловый эфир этиленгликоля, монометиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, монометиловый эфир диэтиленгликоля, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, монометиловый эфир пропиленгликоля, моноэтиловый эфир пропиленгликоля, диэтиловый эфир дипропиленгликоля, моноэтиловый эфир триэтиленгликоля и т.п.; этилацетата, бутилацетата, ацетата моноэтилового эфира этиленгликоля, ацетата монобутилового эфира этиленгликоля, ацетата моноэтилового эфира диэтиленгликоля, ацетата монометилового эфира дипропиленгликоля, этанола, пропанола, этиленгликоля, пропиленгликоля, карбитола, диметилацетамида (DMAc), N,N-диэтилацетамида, диметилформамида (DMF), диэтилформамида (DEF), N-метилпирролидона (NMP), N-этилпирролидона (NEP), 1,3-диметил-2-имидазолидинона, N,N-диметилметоксиацетамида, диметилсульфоксида, пиридина, диметилсульфона, гексаметилфосфорамида, тетраметилмочевины, N-метилкапролактама, тетрагидрофурана, м-диоксана, п-диоксана, 1,2-диметоксиэтана, бис(2-метоксиэтил)эфира, 1,2-бис(2-метоксиэтокси)этана, бис[2-(2-метоксиэтокси)]эфира и их смеси.

При этом, аминовая кислота, сложный эфир аминовой кислоты или их смесь, полученные выше, могут быть имидизированы с получением полимера на основе полиимида, включающего по меньшей мере одно повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного химической формулой 3, повторяющегося звена, представленного химической формулой 4, и повторяющегося звена, представленного химической формулой 5.

В частности, процесс имидизации может представлять собой способ химической имидизации или термической имидизации. Например, полиамид можно получить путем добавления дегидратирующего агента и катализатора имидизации к раствору полимеризованной полиаминовой кислоты или сложного эфира полиаминовой кислоты и затем его нагревания до температуры от 50 до 100°С для имидизации посредством химической реакции или кипячения раствора с обратным холодильником для удаления спирта для имидизации.

В способе химической имидизации катализатором имидизации может быть пиридин, триэтиламин, пиколин или хинолин, а также замещенное или незамещенное азот-содержащее гетероциклическое соединение, N-оксидное соединение азот-содержащего гетероциклического соединения, замещенное или незамещенное аминокислотное соединение или ароматическое углеводородное соединение, или ароматическое гетероциклическое соединение, содержащее гидроксильную группу. В частности, это может быть низший алкилимидазол, такой как 1,2-диметилимидазол, N-метилимидазол, N-бензил-2-метилимидазол, 2-метилимидазол, 2-этил-4-метилимидазол, 5-метилбензимидазол и т.п.; производное имидазола, такое как N-бензил-2-метилимидазол и т.п; замещенный пиридин, такой как изохинолин, 3,5-диметилпиридин, 3,4-диметилпиридин, 2,5-диметилпиридин, 2,4-диметилпиридин, 4-н-пропилпиридин и т.п., или п-толуолсульфоновая кислота и т.п. Дегидратирующим агентом может быть ангидрид кислоты, такой как ангидрид уксусной кислоты.

Альтернативно, имидизацию можно осуществить путем нанесения раствора полиаминовой кислоты или сложного эфира полиаминовой кислоты на подложку с последующим нагреванием в печи или на горячей плите при температуре от 100 до 300°С, и нагревание можно осуществить в многостадийном процессе при различных температурах в указанном интервале температур.

3. Полимерная пленка

В то же время, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, может быть обеспечена полимерная пленка, включающая отвержденный продукт из полимера на основе полиимида другого варианта осуществления. Отвержденный продукт из полимера на основе полиимида означает вещество, полученное в процессе отверждения полимера на основе полиимида. Подробные сведения, касающиеся полимера на основе полиимида, могут включать все, что описано выше в других вариантах осуществления.

Как описано выше, когда используют полимер на основе полиимида, содержащий, по меньшей мере, одно, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена полиаминовой кислоты, повторяющегося звена сложного эфира полиаминовой кислоты и повторяющегося звена полиимида, можно получить полимерную пленку, способную обеспечивать стабильные свойства термостойкости вместе с превосходной прозрачностью.

Толщина полимерной пленки конкретно не ограничивается, но ее можно свободно регулировать в диапазоне, например, от 0,01 до 1000 мкм. Когда толщину полимерной пленки увеличивают или уменьшают на определенную величину, физические свойства, определяемые полимерной пленкой, также могут изменяться на определенную величину.

Примеры способа синтеза полимерной пленки конкретно не ограничиваются, но, например, можно использовать способ получения полимерной пленки, включающий стадии нанесения композиции полимерной смолы, содержащей полимер на основе полиимида в соответствии с другим вариантом осуществления на подложку для образования пленочного покрытия (стадия 1); сушки пленочного покрытия (стадия 2); и термообработки и отверждения высушенного пленочного покрытия (стадия 3).

Стадия 1 представляет собой стадию нанесения композиции полимерной смолы, содержащей полимер на основе полиимида, описанной выше, на подложку для образования пленочного покрытия. Способ нанесения композиции полимерной смолы, содержащей полимер на основе полиимида, на подложку конкретно не ограничивается, но, например, можно использовать такие методы, как трафаретная печать, офсетная печать, флексографская печать, струйная печать и т.п.

Кроме того, композиция полимерной смолы, содержащая полимер на основе полиимида, может быть в растворенной или диспергированной в органическом растворителе форме. В случае этих форм, например, когда полиимидный полимер синтезируют в органическом растворителе, раствор сам может представлять собой реакционный раствор, который должен быть получен, или реакционный раствор может быть разбавлен другим растворителем. Кроме того, когда полимер на основе полиимида получают в виде порошка, он может быть растворен в органическом растворителе с образованием раствора.

Конкретные примеры органического растворителя включают N,N-диметилформамид, N,N-диметилацетамид, N-метил-2-пирролидон, N-метилкапролактам, 2-пирролидон, N-этилпирролидон, N-винилпирролидон, диметилсульфоксид, тетраметилмочевину, пиридин, диметилсульфон, гексаметилсульфоксид, γ-бутиролактон, 3-метокси-N,N-диметилпропанамид, 3-этокси-N,N-диметилпропанамид, 3-бутокси-N,N-диметилпропанамид, 1,3-диметилимидазолидинон, этиламилкетон, метилнонилкетон, метилэтилкетон, метилизоамилкетон, метилизопропилкетон, циклогексанон, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диглим, 4-гидрокси-4-метил-2-пентанон, монометиловый эфир этиленгликоля, ацетат монометилового эфира этиленгликоля, моноэтиловый эфир этиленгликоля, ацетат моноэтилового эфира этиленгликоля, монопропиловый эфир этиленгликоля, ацетат монопропилового эфира этиленгликоля, моноизопропиловый эфир этиленгликоля, ацетат моноизопропилового эфира этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, ацетат монобутилового эфира этиленгликоля и т.п. Их можно использовать отдельно или в виде комбинации двух или более из них.

Композиция полимерной смолы может иметь такое содержание твердого вещества, чтобы композиция полимерной смолы имела подходящую вязкость с учетом технологических характеристик, таких как способность к нанесению в качестве покрытия в процессе пленкообразования. Например, содержание в композиции можно регулировать таким образом, чтобы общее содержание полимера составляло от 5 до 30% масс.

Кроме того, композицию полимерной смолы можно отрегулировать таким образом, чтобы она имела вязкость 500 сПз или более, 1000 сПз или более или 2000 сПз или более, и вязкость композиции полимерной смолы может составлять 30000 сПз или менее, 20000 сПз или менее, 18000 сПз или менее, или 15 000 сПз или менее. Когда вязкость композиции полимерной смолы составляет менее 500 сПз или более 30000 сПз, образование пузырьков и шероховатость поверхности могут негативно влиять на обработку пленки, и оптические характеристики могут ухудшаться.

Кроме того, композиция полимерной смолы может дополнительно включать другие компоненты в дополнение к органическому растворителю. В неограничивающем примере, когда композицию полимерной смолы наносят в качестве покрытия, можно дополнительно включить добавки, которые могут улучшать однородность толщины пленки и гладкость поверхности, улучшать адгезию между композицией полимерной смолы и подложкой, изменяя диэлектрическую постоянную и проводимость композиции полимерной смолы или увеличивая плотность композиции полимерной смолы. Примеры таких добавок включают различные виды растворителей, поверхностно-активных веществ, силановых соединений, диэлектриков, сшивающих соединений и т.п.

Стадия 2 представляет собой стадию сушки пленочного покрытия, образованного путем нанесения композиции полимерной смолы на подложку.

Стадию сушки пленочного покрытия можно осуществить при помощи нагревательного средства, такого как нагревательная плита, печь с циркуляцией горячего воздуха, инфракрасная печь и т.п., и сушку можно осуществить при температуре от 50°С до 150°С или от 50 до 100°С.

Стадия 3 представляет собой стадию термообработки и отверждения высушенного пленочного покрытия. При этом, термообработку можно осуществить при помощи нагревательного средства, такого как нагревательная плита, печь с циркуляцией горячего воздуха, инфракрасная печь и т.п., и термообработку можно осуществить при температуре от 180°С до 500°С или от 200°C до 500°C.

Применение полимерной пленки конкретно не ограничивается, и ее можно использовать, например, в качестве замедляющей оптической пленки.

4. Оптическое устройство

В то же время, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, может быть обеспечено оптическое устройство, включающее полимерную пленку другого варианта осуществления. Подробные сведения, касающиеся полимерной пленки, могут включать все детали, описанные выше в других вариантах осуществления.

Оптическое устройство может включать различные устройства с использованием свойств, реализуемых светом, и может включать, например, устройство отображения. Конкретные примеры устройства отображения включают жидкокристаллический дисплей (LCD), устройство на органических светоизлучающих диодах (OLED), гибкий дисплей и сворачиваемый или складной дисплей, но не ограничивается этим.

Оптическое устройство может иметь различные структуры в зависимости от области применения и конкретной формы. Например, это может быть структура, включающая окно пластиковой крышки, сенсорную панель, поляризатор, барьерную пленку, светоизлучающий элемент (OLED-элемент и т.д.), прозрачную подложку или т.п.

Полимерную пленку другого варианта осуществления, описанного выше, можно использовать в различных применениях, таких как подложка, внешняя защитная пленка или окно крышки в таких различных оптических устройствах, и, более конкретно, ее можно наносить на подложку.

Например, подложка устройства отображения может иметь структуру, в которой защитный слой устройства, прозрачный электродный слой, слой оксида кремния, полиимидная пленка, слой оксида кремния и слой твердого покрытия последовательно ламинируются, и полимерная пленка другого варианта осуществления может быть введена в полиимидную пленку подложки устройства отображения.

Подложка устройства отображения может включать слой оксида кремния, образованный между прозрачной полиимидной пленкой и отвержденным слоем, с целью дальнейшего улучшения стойкости к растворителям или водопроницаемости и оптических свойств, и слой оксида кремния может быть образован путем отверждения полисилазана.

В частности, слой оксида кремния может быть сформирован, перед образованием слоя покрытия по меньшей мере на одной стороне прозрачной полиимидной пленки, путем нанесения и сушки раствора, содержащего полисилазан, и затем отверждения нанесенного слоя полисилазана.

Полезные эффекты

В соответствии с настоящим изобретением, можно обеспечить способ получения соединения ангидрида кислоты, способного реализовывать стабильные свойства теплостойкости вместе с отличной прозрачностью, полимер на основе полиимида, полимерную пленку и оптическое устройство, для которого их используют.

Подробное описание вариантов осуществления

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно при помощи примеров. Однако эти примеры представлены только в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.

<Пример синтеза>

Пример синтеза 1: Получение соединения ангидрида кислоты DA-1

Соединение ангидрида кислоты DA-1, имеющее представленную выше структуру, получали следующим способом. Конкретный механизм синтеза соединения ангидрида кислоты DA-1 является следующим.

Результаты Фурье-ИК и ¹H ЯМР измерений ангидрида кислоты (DA-1) являются следующими.

Инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием:

¹H ЯМР (DMF-d7):

Пример синтеза 2: Получение соединения ангидрида кислоты DA-2

Соединение ангидрида кислоты DA-2, имеющее представленную выше структуру, получали таким же способом, как в Примере синтеза 1, за исключением того, что использовали дифенилдихлорсилан вместо диметилдихлорсилана. Конкретный механизм синтеза ангидрида кислоты DA-2 является следующим.

Результаты ¹H ЯМР измерений ангидрида кислоты (DA-2) являются следующими.

¹H ЯМР (DMF-d7):

<Примеры: Получение раствора полиаминовой кислоты и полиимидной пленки>

Пример 1

(1) Получение раствора полиаминовой кислоты

2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамин (TFMB) полностью растворяли в безводном N-метилпирролидоне (NMP). Затем соединение ангидрида кислоты DA-1, полученное в Примере синтеза 1, добавляли к раствору на ледяной бане так, чтобы молярное соотношение TFMB:DA-1=50:50 было удовлетворено, и смесь перемешивали при комнатной температуре в течение около 16 часов для осуществления синтеза полимера полиаминовой кислоты P-1.

Полученный таким образом полимер полиаминовой кислоты P-1 помещали в смешанный растворитель, состоящий из NMP и н-бутоксиэтанола, и перемешивали при 25°C в течение 16 часов. Полученный раствор фильтровали под давлением через фильтр с размером пор 0,1 мкм, изготовленный из поли(тетрафторэтилена), с получением раствора полиаминовой кислоты.

(2) Получение полиимидной пленки

Раствор полиаминовой кислоты, полученный в (1) Примера 1, наносили методом центрифугирования до толщины 0,1 мкм на квадратную стеклянную подложку размером 2,5 см × 2,7 см. Затем подложку, покрытую раствором полиаминовой кислоты, помещали на горячую плиту при 80°С и сушили в течение 30 минут. Затем пленку подвергали термообработке(отверждали) в печи при 400°С в течение 40 минут с получением полиимидной пленки.

Пример 2

Полимер полиаминовой кислоты P-2, раствор полиаминовой кислоты и полиимидную пленку получали таким же способом, как в Примере 1, за исключением того, что в процессе получения раствора полиаминовой кислоты использовали соединение ангидрида кислоты DA-2, полученное в Примере синтеза 2, вместо соединения ангидрида кислоты DA-1, полученного в Примере синтеза 1, таким образом, молярное соотношение TFMB:DA-2=50:50 было удовлетворено.

Пример 3

Полимер полиаминовой кислоты P-3, раствор полиаминовой кислоты и полиимидную пленку получали таким же способом, как в Примере 1, за исключением того, что в процессе получения раствора полиаминовой кислоты использовали 4,4'-(9-флуоренилиден)дианилин (BAFL) вместо 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина (TFMB), таким образом, молярное соотношение BAFL:DA-1=50:50 было удовлетворено.

Пример 4

Полимер полиаминовой кислоты P-4, раствор полиаминовой кислоты и полиимидную пленку получали таким же способом, как в Примере 2, за исключением того, что в процессе получения раствора полиаминовой кислоты использовали 4,4'-(9-флуоренилиден)дианилин (BAFL) вместо 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина (TFMB), таким образом, молярное соотношение BAFL:DA-2=50:50 было удовлетворено.

Пример 5

Полимер полиаминовой кислоты P-5, раствор полиаминовой кислоты и полиимидную пленку получали таким же способом, как в Примере 1, за исключением того, что в процессе получения раствора полиаминовой кислоты использовали смесь 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина (TFMB) и 4,4'-(9-флуоренилиден)дианилина (BAFL) вместо 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина (TFMB), таким образом, молярное соотношение (TFMB+BAFL):DA-1=50:50 было удовлетворено.

Пример 6

Полимер полиаминовой кислоты P-6, раствор полиаминовой кислоты и полиимидную пленку получали таким же способом, как в Примере 2, за исключением того, что в процессе получения раствора полиаминовой кислоты использовали смесь 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина (TFMB) и 4,4'-(9-флуоренилиден)дианилина (BAFL) вместо 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-бифенилдиамина (TFMB), таким образом, молярное соотношение (TFMB+BAFL):DA-2=50:50 было удовлетворено.

[Экспериментальные примеры]

Измеряли или оценивали следующие свойства раствора полиаминовой кислоты или полиимидной пленки, полученных в примерах выше, и результаты показаны в Таблице 1 ниже.

Экспериментальный пример 1: Вязкость

Что касается раствора полиаминовой кислоты, полученного в примерах, относительную вязкость измеряли с использованием вискозиметра Брукфилда DV-2T со шпинделем LV-4 (64) при 0,3-100 об/мин в соответствии с ASTM D 2196 ʺМетод испытания реологических свойств неньютоновских материалов с использованием ротационного вискозиметраʺ, используя изотермическую рефлюксную систему 25 ± 0,2°C, где ряд стандартных растворов с диапазоном вязкости от 5000 до 100000 сПз использовали в качестве кремниевых и масляных стандартов вязкости по Брукфилду. Используемая единица измерения представляла собой сПз.

Экспериментальный пример 2: толщина

Что касается полиимидной пленки, полученной в примерах, толщину пленки определяли с использованием TENCOR Alpha-Step.

Экспериментальный пример 3: индекс желтизны (Y.I.)

Что касается полиимидной пленки, полученной в примерах, индекс желтизны (YI) измеряли с использованием дифференциального колориметра (Color Eye 7000A).

Эксперимент 4: пропускание

Что касается полиимидных пленок, полученных в примерах, средний коэффициент пропускания (T) света при длине волны от 380 до 780 нм измеряли с использованием системы УФ-видимой спектроскопии (Agilent, UV 8453).

Эксперимент 5: замедление (Rth) в направлении толщины при длине волны 550 нм

Образец, имеющий длину 76 мм, ширину 52 мм и толщину 13 мкм, получали из полиимидных пленок, полученных в примерах, и в качестве измерительного устройства использовали ʺAxoScanʺ от компании AXOMETRICS. Замедление (Rth) в направлении толщины определяли следующим образом: вводят значение показателя преломления (показатель преломления пленки для света при 550 нм, полученный путем измерения показателя преломления, описанного выше), затем измеряют замедление в направлении толщины с использованием света при длине волны 550 нм в условиях температуры: 25°С и влажности: 40%; и используют измеренное значение замедления в направлении толщины, определенное таким образом (значение, определенное автоматическим измерением с использованием измерительного устройства).

Экспериментальный пример 6: Коэффициент теплового расширения (CTE) и температура стеклования

Что касается полиимидных пленок, полученных в примерах, получали образцы размера 5 × 20 мм с использованием TMA (TA Instruments, Q400). На образцы затем нагружали вспомогательное приспособление, и длина фактически измеренной пленки была установлена равной 16 мм. Усилие вытягивания пленки было установлено равным 0,02 Н, температуру начала измерения повышали до 350°С со скоростью 5°С/мин от 100°С, и измеряли коэффициент линейного теплового расширения при первом охлаждении. Затем осуществляли нагревание до 350°C, проводили касательную на отрезке, где угол наклона стал увеличиваться при втором нагреве, а начальную точку, где угол наклона стал увеличиваться, измеряли путем установления Tg интервала.

Экспериментальный пример 7: Температура термического разложения 1% (Td 1%)

Что касается полиимидных пленок, полученных в примерах, температуру термического разложения измеряли в соответствии с методом испытания ISO 11359.

Экспериментальный пример 8: Механические свойства (модуль упругости, максимальная прочность на разрыв, максимальное удлинение)

Что касается полиимидных пленок, полученных в примерах, пленку разрезали на ширину 5 мм или более и длину 60 мм или более с использованием Zwick UTM, а затем зазор между захватами был установлен на 40 мм, и измеренное значение было подтверждено при вытягивании образца со скоростью 10 мм/мин.

Результаты Экспериментальных примеров 1-8 показаны в Таблице 1 ниже.

Таблица 1 Пример 1 Пример 2 Молярное соотношение мономеров TFMB:DA-1=50:50 TFMB:DA-2=50:50 Содержание твердого вещества (% масс.) 7,5 27,46 Вязкость(сПз) 2138 3507 Толщина(мкм) 9,43 11,71 Y.I. 5,2 6,3 T (%)@380нм ~ 780нм 87,5 86,9 Замедление в направлении толщины (Rth, нм) 500 300 Коэффициент теплового расширения (част./млн.) 17,6 14,3 Температура стеклования (°С) N/D
(Не определена) N/D
(Не определена) Температура термического разложения 1% (°С) 511 523 Модуль упругости (ГПа) 5,4 6,3 Максимальная прочность на разрыв (МПа) 227,2 250 Максимальное удлинение (%) 14,9 13,3

Как показано в таблице 1, было подтверждено, что полиимидные пленки, полученные в Примерах 1 и 2, демонстрируют низкий индекс желтизны (YI) и высокую прозрачность для видимого света и, таким образом, превосходную оптическую прозрачность, и что измеренное значение замедления является низким, и достигалось низкое замедление в соответствии с контролем двойного лучепреломления. Кроме того, было подтверждено, что вышеуказанная полиимидная пленка имеет низкий коэффициент теплового расширения, высокую температуру стеклования и высокую температуру термического разложения и демонстрирует хороший уровень механических физических свойств, в то же время показывая превосходные характеристики термостойкости.

Изобретение относится к полимерам на основе полиимида. Предложен полимер на основе полиимида для получения полимерной пленки, содержащий повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из звеньев, представленных химическими формулами 3, 4 и 5. Предложены также полимерная пленка для изготовления оптического устройства, включающая отвержденный продукт полимера на основе полиимида, и полученное с ее использованием оптическое устройство. Предложенный полимер позволяет получить пленку с превосходным сочетанием прозрачности и термостойкости. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

1. Полимер на основе полиимида для получения полимерной пленки, включающий по меньшей мере одно повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 3, повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 4, и повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 5:

,

где, в химических формулах 3-5,

по меньшей мере один из R₁₁ и R₁₂ представляет собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а другой представляет собой водород,

X₃ - X₅ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную следующей химической формулой 6, и

Y₃ - Y₅ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой двухвалентную органическую группу,

[Химическая формула 6]

где, в химической формуле 6,

X₁ и X₂ являются одинаковыми и каждый представляет собой группу ,

R₁ и R₂ являются одинаковыми и каждый независимо представляет собой любую из незамещенной алкильной группы, содержащей 1-20 атомов углерода или незамещенной арильной группы, и

L₁ представляет собой -O-,

при этом Y₃ - Y₅ являются функциональной группой, представленной следующей химической формулой 7-1:

[Химическая формула 7-1]

.

2. Полимер на основе полиимида по п. 1, где полимер на основе полиимида включает:

первое повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 3-1, повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 4-1, и повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 5-1; и

второе повторяющееся звено, выбранное из группы, состоящей из повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 3-2, повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 4-2, и повторяющегося звена, представленного следующей химической формулой 5-2:

,

где, в химических формулах 3-1-5-1,

по меньшей мере один из R₂₁ и R₂₂ представляет собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а другой представляет собой водород,

X₆ - X₈ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 6, и

Y₆ - Y₈ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 7-1:

где, в химической формуле 6,

X₁ и X₂ являются одинаковыми и каждый представляет собой группу ,

R₁ и R₂ являются одинаковыми и каждый независимо представляет собой любую из незамещенной алкильной группы, содержащей 1-20 атомов углерода, или незамещенной арильной группы

L₁ представляет собой –O-:

,

где, в химических формулах 3-2-5-2,

по меньшей мере один из R₂₃ и R₂₄ представляет собой алкильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода, а другой представляет собой водород,

X₉ - X₁₁ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 6, и

Y₉ - Y₁₁ являются одинаковыми или отличными друг от друга и каждый независимо представляет собой функциональную группу, представленную химической формулой 8-1:

.

3. Полимерная пленка для изготовления оптического устройства, включающая отвержденный продукт полимера на основе полиимида по п. 1.

4. Оптическое устройство, включающее полимерную пленку по п. 3.