(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリ（アミド−イミド）コポリマー、薄膜用組成物、および薄膜が提供される。ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたは薄膜用組成物は、良好な光透過性、耐黄変性、および硬度を有する薄膜を形成し得る。【解決手段】ポリ（アミド−イミド）コポリマーは、芳香族ジアミンモノマーと、塩化ジアシルモノマーと、テトラカルボン酸二無水物モノマーと、エンドキャッピング剤としてのアルコキシ基を有するシラン化合物との重合、脱水環化、および加水分解縮合によって合成される。芳香族ジアミンモノマーには、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンが含まれる。芳香族ジアミンモノマーの使用量１００ｍｏｌ％に基づいて、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンの使用量は７０ｍｏｌ％以上である。【選択図】図１
2020204012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族ジアミンモノマーと、塩化ジアシルモノマーと、テトラカルボン酸二無水物モノマーと、アルコキシ基を有するシラン化合物との重合、脱水環化、および加水分解縮合によって合成されるポリ（アミド−イミド）コポリマーであって、
前記アルコキシ基を有する前記シラン化合物がエンドキャッピング剤として使用され、
前記芳香族ジアミンモノマーには２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンが含まれ、前記芳香族ジアミンモノマーの使用量１００ｍｏｌ％に基づいて、前記２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンの使用量が７０ｍｏｌ％以上である、ポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項２】
アミド構造単位とイミド構造単位とを含み、
前記アミド構造単位が前記芳香族ジアミンモノマーと前記塩化ジアシルモノマーを反応させることによって形成されており、前記イミド構造単位が前記芳香族ジアミンモノマーと前記テトラカルボン酸二無水物モノマーを反応させることによって形成されている、請求項１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項３】
前記芳香族ジアミンモノマーに、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、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、および３，３’−ジアミノジフェニルスルホンのうちの少なくとも１つがさらに含まれる、請求項１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項４】
重量平均分子量が１５０，０００〜５００，０００である、請求項１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項５】
前記テトラカルボン酸二無水物モノマーに、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、および１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物のうちの少なくとも１つが含まれる、請求項１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項６】
前記アルコキシ基を有する前記シラン化合物に、アルコキシ基とアミン基とを有するシラン化合物およびアルコキシ基とイソシアネート基とを有するシラン化合物のうちの少なくとも１つが含まれる、請求項１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項７】
前記アルコキシ基と前記アミン基とを有する前記シラン化合物に、（３−アミノプロピル）トリエトキシシランおよび（３−アミノプロピル）トリメトキシシランのうちの少なくとも１つが含まれる、請求項６に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項８】
前記アルコキシ基と前記イソシアネート基とを有する前記シラン化合物に、３−イソシアナトプロピルトリエトキシシランが含まれる、請求項６に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項９】
前記塩化ジアシルモノマーに、塩化テレフタロイル、二塩化イソフタロイル、塩化４，４’−ジフェノイル、および塩化２，２’−ジフェノイルのうちの少なくとも１つが含まれる、請求項１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項１０】
前記塩化ジアシルモノマーおよび前記テトラカルボン酸二無水物モノマーの総使用量１００モル部に基づいて、前記芳香族ジアミンモノマーの使用量が７０モル部〜１００モル部であり、前記塩化ジアシルモノマーの使用量が３０モル部〜７０モル部であり、前記テトラカルボン酸二無水物モノマーの使用量が３０モル部〜７０モル部であり、前記アルコキシ基を有する前記シラン化合物の使用量が５モル部〜２０モル部である、請求項１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項１１】
式（１）で表される構造単位と、式（２）で表される構造単位と、式（３）で表される構造単位と、ケイ素−酸素−ケイ素結合とを含むポリ（アミド−イミド）コポリマーであって、
【化１】
2020204012.tif 000037
式（１）において、Ａ１が４価有機基であり、Ｄ１が２価有機基であり、Ｚ１が単結合または−ＮＨ−であり、＊が結合位置を表し、
【化２】
2020204012.tif 000038
式（２）において、Ａ２が２価有機基であり、Ｄ２が２価有機基であり、Ｚ２が単結合または−ＮＨ−であり、＊が結合位置を表し、
式（１）および式（２）において、Ｄ１およびＤ２の少なくとも一方が式（Ｄ−１）で表される構造であり、ここで前記ポリ（アミド−イミド）コポリマー中のＤ１およびＤ２の総量１００モル％に基づいて、式（Ｄ−１）で表される構造の量が７０モル％以上であり、
【化３】
2020204012.tif 000039
式中＊が結合位置を表し、
【化４】
2020204012.tif 000040
式（３）において、Ｚ３がアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、またはアリーレン基であり、Ｒ１およびＲ２がアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、またはフェニル基であり、それぞれ、ｍが１〜３の整数であり、Ｚ４が単結合または式（３−ａ）で表される構造であり、＊が結合位置を表し、
【化５】
2020204012.tif 000041
式（３−ａ）において、Ａ３が２価有機基であり、＊が結合位置を表す、ポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項１２】
Ａ１が
【化６】
2020204012.tif 000042
であり、式中＊が結合位置を表す、請求項１１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項１３】
Ａ２およびＡ３がそれぞれ
【化７】
2020204012.tif 000043
であり、式中＊が結合位置を表す、請求項１１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項１４】
式（１）および式（２）において、Ｄ１およびＤ２が式（Ｄ−１）で表される構造ではない場合、Ｄ１およびＤ２はそれぞれ
【化８】
2020204012.tif 000044
であり、式中＊が結合位置を表す、請求項１１に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマー。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマーを含む、薄膜用組成物。
【請求項１６】
エンドキャッピングイソシアネートをさらに含み、
前記エンドキャッピングイソシアネートが式（４）で表される構造を有し、
【化９】
2020204012.tif 000045
式（４）において、Ｚ５が単結合またはカルボニル基であり、Ｚ６が置換もしくは非置換アルキレン基または置換もしくは非置換シクロアルキレン基であり、Ｙ１が
【化１０】
2020204012.tif 000046
であり、式中＊が結合位置を表す、請求項１５に記載の薄膜用組成物。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のポリ（アミド−イミド）コポリマーまたは請求項１５〜１６のいずれか一項に記載の薄膜用組成物により形成される、薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コポリマー、薄膜用組成物、および薄膜に関し、より詳細には、ポリ（アミド−イミド）コポリマー、薄膜用組成物、および薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリイミド（ＰＩ）は、優れた耐熱性、機械的特性、および電気的特性を有するため、成形材料、電子材料、光学材料などとして広く使用されており、さまざまな分野で広く使用されている。しかしながら、ポリイミドで形成された薄膜には、硬度が不十分であるという問題がある。例えば、ポリイミドで形成された薄膜の鉛筆硬度は通常３Ｂ未満であり、これにより薄膜の表面に傷や破損などの損傷が生じ、薄膜を使用するデバイスの性能に影響を与える可能性がある。さらに、近年、ポリ（アミド−イミド）コポリマーが薄膜の形成のために開発されてきたが、これらのポリ（アミド−イミド）コポリマーで形成された薄膜は依然として光学特性が乏しいという問題を抱えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、良好な光透過性（光学特性）、耐黄変性、および硬度を有する薄膜を形成し得るポリ（アミド−イミド）コポリマーを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のポリ（アミド−イミド）コポリマーは、芳香族ジアミンモノマーと、塩化ジアシルモノマーと、テトラカルボン酸二無水物モノマーと、アルコキシ基を有するシラン化合物との重合、脱水環化、および加水分解縮合によって合成される。アルコキシ基を有するシラン化合物は、エンドキャッピング剤として使用される。芳香族ジアミンモノマーには、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＴＦＭＢ）が含まれる。芳香族ジアミンモノマーの使用量１００ｍｏｌ％に基づいて、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンの使用量は７０ｍｏｌ％以上である。
【０００５】
本発明の一実施形態では、ポリ（アミド−イミド）コポリマーは、アミド構造単位とイミド構造単位とを含む。アミド構造単位は、芳香族ジアミンモノマーと塩化ジアシルモノマーとを反応させることによって形成される。イミド構造単位は、芳香族ジアミンモノマーとテトラカルボン酸二無水物モノマーとを反応させることによって形成される。
【０００６】
本発明の一実施形態では、芳香族ジアミンモノマーには、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（ビスＡＰＡＦ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（４，４’−ＤＤＳ）、および３，３’−ジアミノジフェニルスルホン（３，３’−ＤＤＳ）のうちの少なくとも１つがさらに含まれる。
【０００７】
本発明の一実施形態では、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量は、１５０，０００〜５００，０００である。
【０００８】
本発明の一実施形態では、テトラカルボン酸二無水物モノマーには、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（６ＦＤＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、および１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＢＤＡ）のうちの少なくとも１つが含まれる。
【０００９】
本発明の一実施形態では、アルコキシ基を有するシラン化合物には、アルコキシ基とアミン基とを有するシラン化合物、およびアルコキシ基とイソシアネート基とを有するシラン化合物のうちの少なくとも１つが含まれる。
【００１０】
本発明の一実施形態では、アルコキシ基とアミン基とを有するシラン化合物には、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）、および（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）のうちの少なくとも１つが含まれる。
【００１１】
本発明の一実施形態では、アルコキシ基とイソシアネート基とを有するシラン化合物には、３−イソシアナトプロピルトリエトキシシランが含まれる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、塩化ジアシルモノマーには、塩化テレフタロイル（ＴＰＣ）、二塩化イソフタロイル（ＩＰＣ）、塩化４，４’−ジフェノイル、および塩化２，２’−ジフェノイルのうちの少なくとも１つが含まれる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、塩化ジアシルモノマーおよびテトラカルボン酸二無水物モノマーの総使用量１００モル部に基づいて、芳香族ジアミンモノマーの使用量は７０モル部〜１００モル部であり、塩化ジアシルモノマーの使用量は３０モル部〜７０モル部であり、テトラカルボン酸二無水物モノマーの使用量は３０モル部〜７０モル部であり、アルコキシ基を有するシラン化合物の使用量は５モル部〜２０モル部である。
【００１４】
本発明のポリ（アミド−イミド）コポリマーは、式（１）で表される構造単位と、式（２）で表される構造単位と、式（３）で表される構造単位と、ケイ素−酸素−ケイ素結合とを含む。
【化１】
2020204012.tif 000003
式（１）において、Ａ１は４価有機基であり、Ｄ１は２価有機基であり、Ｚ１は単結合または−ＮＨ−であり、＊は結合位置を表す。
【化２】
2020204012.tif 000004
式（２）において、Ａ２は２価有機基であり、Ｄ２は２価有機基であり、Ｚ２は単結合または−ＮＨ−であり、＊は結合位置を表す。
式（１）および式（２）において、Ｄ１およびＤ２の少なくとも一方は式（Ｄ−１）で表される構造であり、ここでポリ（アミド−イミド）コポリマー中のＤ１およびＤ２の総量１００モル％に基づいて、式（Ｄ−１）で表される構造の量は７０モル％以上である。
【化３】
2020204012.tif 000005
式（Ｄ−１）において、＊は結合位置を表す。
【化４】
2020204012.tif 000006
式（３）において、Ｚ３はアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、またはアリーレン基であり、Ｒ１およびＲ２はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、またはフェニル基であり、それぞれ、ｍは１〜３の整数であり、Ｚ４は単結合または式（３−ａ）で表される構造であり、＊は結合位置を表す。
【化５】
2020204012.tif 000007
式（３−ａ）において、Ａ３は２価有機基であり、＊は結合位置を表す。
【００１５】
本発明の一実施形態では、Ａ１は
【化６】
2020204012.tif 000008
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００１６】
本発明の一実施形態では、Ａ２およびＡ３はそれぞれ
【化７】
2020204012.tif 000009
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００１７】
本発明の一実施形態では、式（１）および式（２）において、Ｄ１およびＤ２が式（Ｄ−１）で表される構造ではない場合、Ｄ１およびＤ２はそれぞれ
【化８】
2020204012.tif 000010
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００１８】
本発明の薄膜用組成物は、上記のポリ（アミド−イミド）コポリマーを含む。
【００１９】
本発明の一実施形態では、薄膜用組成物は、エンドキャッピングイソシアネートをさらに含む。エンドキャッピングイソシアネートは、式（４）で表される構造を有する。
【化９】
2020204012.tif 000011
式（４）において、Ｚ５は単結合またはカルボニル基であり、Ｚ６は置換もしくは非置換アルキレン基または置換もしくは非置換シクロアルキレン基であり、Ｙ１は
【化１０】
2020204012.tif 000012
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００２０】
本発明の薄膜は、上記のポリ（アミド−イミド）コポリマーまたは上記の薄膜用組成物により形成される。
【発明の効果】
【００２１】
上記に基づいて、本発明のポリ（アミド−イミド）コポリマーは、芳香族ジアミンモノマーと、塩化ジアシルモノマーと、テトラカルボン酸二無水物モノマーと、アルコキシ基を有するシラン化合物との重合、脱水環化、および加水分解縮合によって合成され、ここで芳香族ジアミンモノマーの使用量１００ｍｏｌ％に基づいて、芳香族ジアミンモノマー中の２，２'−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンの使用量は７０ｍｏｌ％以上である。したがって、ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたはポリ（アミド−イミド）コポリマーを有する薄膜用組成物を円滑に成膜することができ、調製された薄膜は良好な光線透過率、耐黄変性、硬度を有する。
【００２２】
本開示の前述の特徴および利点をより分かりやすくするために、図を伴う実施形態を以下で詳細に説明する。
【００２３】
添付の図面は、本発明が更に理解できるように含まれるものであって、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を示し、説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るポリ（アミド−イミド）コポリマーの反応フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書で使用される用語は、特定の例示的な実施形態を説明することのみを目的とし、本開示の主題を限定することを意図するものではない。用語「含む」および／または「含んでいる」は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、工程、操作、要素、および／または構成要素の存在を明記するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、工程、操作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在もしくは追加を除外しないことがさらに理解されよう。
【００２６】
＜ポリ（アミド−イミド）コポリマー＞
本実施形態のポリ（アミド−イミド）コポリマーは、アミド構造単位とイミド構造単位とを含み、アミド構造単位およびイミド構造単位は、ポリ（アミド−イミド）コポリマー中にランダムに配置されている。アミド構造単位は、芳香族ジアミンモノマー（ａ１）と塩化ジアシルモノマー（ａ２）とを反応させることによって形成される。イミド構造単位は、芳香族ジアミンモノマー（ａ１）とテトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）とを反応させることによって形成される。アミド構造単位を形成する芳香族ジアミンモノマー（ａ１）は、イミド構造単位を形成する芳香族ジアミンモノマー（ａ１）と同じでも異なっていてもよい。アミド構造単位とイミド構造単位をコポリマーに含めることにより、ポリ（アミド−イミド）コポリマーによって形成された薄膜は良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有し得る。
【００２７】
より具体的には、ポリ（アミド−イミド）コポリマーは、芳香族ジアミンモノマー（ａ１）と、塩化ジアシルモノマー（ａ２）と、テトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）と、アルコキシ基を有するシラン化合物（ａ４）との重合、脱水環化、および加水分解縮合によって形成される。アルコキシ基を有するシラン化合物は、エンドキャッピング剤として使用される。次に、種々のモノマーについて詳細に説明する。
【００２８】
（芳香族ジアミンモノマー（ａ１））
芳香族ジアミンモノマー（ａ１）には、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＴＦＭＢ）が含まれる。芳香族ジアミンモノマー（ａ１）の使用量１００ｍｏｌ％に基づいて、ＴＦＭＢの使用量は７０ｍｏｌ％以上、好ましくは８０ｍｏｌ％以上、より好ましくは９０ｍｏｌ％以上である。ＴＦＭＢの使用量が上記範囲内であると、ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたはポリ（アミド−イミド）コポリマーを有する薄膜用組成物を円滑に成膜することができ、調製された薄膜は良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有し、ＴＦＭＢの使用量が７０ｍｏｌ％未満であると、膜が形成されない場合がある。
【００２９】
他の実施形態では、芳香族ジアミンモノマー（ａ１）には、他の芳香族ジアミンモノマーがさらに含まれ得る。他の芳香族ジアミンモノマーには、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（ビスＡＰＡＦ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（４，４’−ＤＤＳ）、および３，３’−ジアミノジフェニルスルホン（３，３’−ＤＤＳ）のうちの少なくとも１つが含まれる。しかしながら、本発明はそれらに限定されず、他の実施形態では、他の芳香族ジアミンモノマーは、他の適切なジアミンモノマーから選択されてもよい。
【００３０】
塩化ジアシルモノマー（ａ２）およびテトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）の総使用量１００モル部に基づいて、芳香族ジアミンモノマー（ａ１）の使用量は７０モル部〜１００モル部であり、好ましくは８０モル部〜１００モル部であり、より好ましくは９０モル部〜９８モル部である。
【００３１】
（塩化ジアシルモノマー（ａ２））
塩化ジアシルモノマー（ａ２）には、塩化テレフタロイル（ＴＰＣ）、二塩化イソフタロイル（ＩＰＣ）、塩化４，４’−ジフェノイル、および塩化２，２’−ジフェノイルのうちの少なくとも１つが含まれる。加えて、他の実施形態では、塩化ジアシルモノマー（ａ２）には、他の適切な塩化ジアシルモノマーも含まれ得る。
【００３２】
塩化ジアシルモノマー（ａ２）およびテトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）の総使用量１００モル部に基づいて、塩化ジアシルモノマー（ａ２）の使用量は３０モル部〜７０モル部であり、好ましくは４０モル部〜７０モル部であり、より好ましくは４０モル部〜６５モル部である。
【００３３】
（テトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３））
テトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）には、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（６ＦＤＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、および１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＢＤＡ）のうちの少なくとも１つが含まれる。しかしながら、本発明はそれらに限定されず、他の実施形態では、テトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）は、他の適切なモノマーから選択されてもよい。
【００３４】
塩化ジアシルモノマー（ａ２）およびテトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）の総使用量１００モル部に基づいて、テトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）の使用量は３０モル部〜７０モル部であり、好ましくは３０モル部〜６０モル部であり、より好ましくは３５モル部〜６０モル部である。
【００３５】
（アルコキシ基を有するシラン化合物（ａ４））
アルコキシ基を有するシラン化合物（ａ４）は、ポリ（アミド−イミド）コポリマーのエンドキャッピング剤として使用される。アルコキシ基を有するシラン化合物（ａ４）には、アルコキシ基とアミン基とを有するシラン化合物（ａ４−１）およびアルコキシ基とイソシアネート基とを有するシラン化合物（ａ４−２）のうちの少なくとも１つが含まれる。なお、アルコキシ基とアミン基とを有するシラン化合物（ａ４−１）、およびアルコキシ基とイソシアネート基とを有するシラン化合物（ａ４−２）が、それぞれ、アミン基およびイソシアネート基を介してポリ（アミド−イミド）コポリマーの末端に位置する塩化ジアシルモノマー（ａ２）由来の塩化アシル基と反応し、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの末端に結合してシラン末端の構造を形成し得る。
【００３６】
アルコキシ基とアミン基とを有するシラン化合物（ａ４−１）には、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）および（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）のうちの少なくとも１つが含まれる。しかしながら、本発明はこれらに限定されず、他の実施形態では、アルコキシ基とアミン基とを有するシラン化合物（ａ４−１）は、他の適切なモノマーから選択されてもよい。
【００３７】
アルコキシ基とイソシアネート基とを有するシラン化合物（ａ４−２）には、３−イソシアナトプロピルトリエトキシシランが含まれる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、他の実施形態では、アルコキシ基とイソシアネート基とを有するシラン化合物（ａ４−２）は、他の適切なモノマーから選択されてもよい。
【００３８】
ポリ（アミン−イミド）コポリマーの反応において、ポリ（アミド−イミド）コポリマーのエンドキャッピング剤としてアルコキシ基を有するシラン化合物（ａ４）を添加すると、調製された薄膜は良好な光透過性、耐黄変性、および硬度を有し、エンドキャッピング剤を添加せずに調製された薄膜は、乏しい光透過性および耐黄変性を有する。
【００３９】
塩化ジアシルモノマー（ａ２）およびテトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）の総使用量１００モル部に基づいて、アルコキシ基を有するシラン化合物（ａ４）の使用量は５モル部〜２０モル部であり、好ましくは６．５モル部〜１３．５モル部であり、より好ましくは７．５モル部〜１２．５モル部である。
【００４０】
＜ポリ（アミド−イミド）コポリマーの調製＞
芳香族ジアミンモノマー（ａ１）とテトラカルボン酸二無水物モノマー（ａ３）を最初に重合させ、ポリアミド酸を形成することができる。次に、アルコキシ基を有するシラン化合物（ａ４）および塩化ジアシルモノマー（ａ２）を加え、混合物を加水分解縮合反応に供し、アミド酸構造単位とアミド構造単位とを含み、シラン末端の構造を有するポリ（アミド酸−アミド）コポリマーを形成する。次いで、ポリ（アミド酸−アミド）コポリマー中のアミド酸構造単位をさらに脱水環化反応に供し、アミド構造単位とイミド構造単位とを含み、シラン末端の構造を有するポリ（アミド−イミド）コポリマーを形成する。
【００４１】
重合反応、加水分解縮合反応、および脱水環化反応は、溶媒の存在下で実施することができる。溶媒は、例えば、Ｎ−メチルピロリドンであるが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて他の溶媒を選択してもよい。
【００４２】
重合反応の温度は５℃〜４０℃であり得、その時間は４時間〜１２時間であり得る。加水分解縮合反応の温度は２０℃〜８５℃であり得、その時間は１０時間〜１４時間であり得る。
【００４３】
脱水環化反応は、高温環化法または化学環化法を用いて実施することができる。
【００４４】
高温環化法の温度は１５０℃〜１８０℃であり得、その時間は４時間〜８時間であり得る。
【００４５】
化学環化法では、反応溶液に脱水剤および触媒を添加することができ、反応を７０℃〜１００℃の温度で２時間〜５時間実施することができる。脱水剤は、例えば、無水酢酸、無水プロピオン酸、または無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物であるが、本発明はこれらに限定されず、必要に応じて他の脱水剤を選択してもよい。触媒は、例えば、トリエチルアミン、ピリジン、またはルチジンなどの第３級アミンであるが、本発明はこれらに限定されず、必要に応じて他の触媒を選択してもよい。
【００４６】
例えば、化学環化法、および、芳香族ジアミンモノマーとして使用される２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＴＦＭＢ）と、塩化ジアシルモノマーとして使用される塩化テレフタロイル（ＴＰＣ）と、テトラカルボン酸二無水物モノマーとして使用される１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＢＤＡ）と、アルコキシ基を有するシラン化合物として使用される（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）とを反応させることによってポリ（アミド−イミド）コポリマーが形成される反応フローチャートを、図１に示す。
【００４７】
図１に示す反応フローチャートでは、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＴＦＭＢ）および１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＢＤＡ）は、重合によって形成され、複数のアミド酸構造単位を含むポリアミド酸を形成し、ここでアミド酸構造単位の数「ｎ」は、添加するモノマーの量によって異なる。次に、上記のものを（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）および塩化テレフタロイル（ＴＰＣ）と反応させて、複数のアミド酸構造単位と複数のアミド構造単位とを含むポリ（アミド酸−アミド）コポリマーを形成し、ここでアミド構造単位の数「ｐ」は１以上であり、添加されるモノマーの量によって異なる。最後に、ポリ（アミド酸−アミド）コポリマーは、無水酢酸およびピリジンの存在下で脱水環化反応を受けて、シラン末端を有するポリ（アミド−イミド）コポリマーを形成する。なお、本実施形態では、ポリ（アミド−イミド）コポリマーはｎ個のイミド構造単位により形成されるブロックとｐ個のアミド構造単位により形成されるブロックとを含むが、本発明はこれに限定されず、アミド構造単位およびイミド構造単位はポリ（アミド−イミド）コポリマー内にランダムに配置されていてもよい。例えば、ポリ（アミド−イミド）コポリマーは、複数のイミド構造単位群と複数のアミド構造単位群とを含むことができ、ここで複数のイミド構造単位群の各イミド構造単位群は、少なくとも１つのイミド構造単位を含み、複数のアミド構造単位群の各アミド構造単位群は、少なくとも１つのアミド構造単位を含む。一実施形態では、イミド構造単位群とアミド構造単位群が交互になるように、複数のイミド構造単位群の任意のイミド構造単位群は、複数のアミド構造単位群の任意の２つの隣接するアミド構造単位群の間に点在し得る。別の実施形態では、アミド構造単位群とイミド構造単位群が交互になるように、複数のアミド構造単位群の任意のアミド構造単位群も、複数のイミド構造単位群の任意の２つの隣接するイミド構造単位群の間に点在し得る。
【００４８】
より具体的には、ポリ（アミド−イミド）コポリマーは、式（１）で表される構造単位と、式（２）で表される構造単位と、式（３）で表される構造単位と、ケイ素−酸素−ケイ素結合とを含む。次に、（１）、式（２）、および式（３）で表される構造、ならびにケイ素−酸素−ケイ素結合について詳細に説明する。
【化１１】
2020204012.tif 000013
式（１）において、Ａ１は４価有機基であり、Ｄ１は２価有機基であり、Ｚ１は単結合または−ＮＨ−である；＊は結合位置を表す。
【００４９】
さらに、Ａ１で表される４価有機基は、テトラカルボン酸二無水物モノマーに由来し得る。一実施形態では、Ａ１は、好ましくは
【化１２】
2020204012.tif 000014
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００５０】
Ｄ１で表される２価有機基は、芳香族ジアミンモノマーに由来し得る。一実施形態では、Ｄ１は、式（Ｄ−１）で表される構造であることが好ましい。
【００５１】
【化１３】
2020204012.tif 000015
式（Ｄ−１）において、＊は結合位置を表す。
【００５２】
【化１４】
2020204012.tif 000016
式（２）において、Ａ２は２価有機基であり、Ｄ２は２価有機基であり、Ｚ２は単結合または−ＮＨ−であり、＊は結合位置を表す。
【００５３】
さらに、Ａ２で表される２価有機基は、塩化ジアシルモノマーに由来し得る。一実施形態では、Ａ２は、好ましくは
【化１５】
2020204012.tif 000017
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００５４】
Ｄ２で表される２価有機基は、芳香族ジアミンモノマーに由来し得る。一実施形態では、Ｄ２は、式（Ｄ−１）で表される構造であることが好ましい。
【００５５】
なお、式（１）および式（２）において、Ｄ１およびＤ２の少なくとも一方は式（Ｄ−１）で表される構造である。Ｄ１およびＤ２が式（Ｄ−１）で表される構造ではない場合、Ｄ１およびＤ２はそれぞれ
【化１６】
2020204012.tif 000018
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００５６】
ポリ（アミド−イミド）コポリマー中のＤ１およびＤ２の総量１００モル％に基づいて、式（Ｄ−１）で表される構造の量は７０ｍｏｌ％以上であり、好ましくは８０ｍｏｌ％以上であり、より好ましくは９０ｍｏｌ％以上である。式（Ｄ−１）で表される構造の量が上記範囲内であると、ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたはポリ（アミド−イミド）コポリマーを有する薄膜用組成物を円滑に成膜することができ、調製された薄膜は良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有し、式（Ｄ−１）で表される構造が７０ｍｏｌ％未満であると、膜が形成されない場合がある。
【００５７】
【化１７】
2020204012.tif 000019
式（３）において、
Ｚ３はアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、またはアリーレン基であり、好ましくはアルキレン基であり、より好ましくはＣ１〜Ｃ１１アルキレン基である；
Ｒ１およびＲ２はそれぞれアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、またはフェニル基であり、好ましくはそれぞれＣ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルケニル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニル基、Ｃ３〜Ｃ２０シクロアルキル基、またはフェニル基であり、より好ましくはそれぞれＣ１〜Ｃ５アルキル基である；
ｍは１〜３の整数であり、
Ｚ４は単結合または式（３−ａ）で表される構造であり、
＊は結合位置を表す。
【００５８】
【化１８】
2020204012.tif 000020
式（３−ａ）において、Ａ３は２価有機基であり、＊は結合位置を表す。
【００５９】
Ａ３で表される２価有機基は、塩化ジアシルモノマーに由来し得る。一実施形態では、Ａ３は、好ましくは
【化１９】
2020204012.tif 000021
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００６０】
式（３−ａ）のＡ３および式（２）のＡ２は、同じまたは異なる２価有機基であってもよい。
【００６１】
ポリ（アミド−イミド）コポリマーの末端が式（３）で表される構造単位である場合、ポリ（アミド−イミド）コポリマーにより調製された薄膜は、良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有し、式（３）で表される構造単位ではない末端を有するポリ（アミド−イミド）コポリマーにより調製された膜は、乏しい光透過性および耐黄変性を有する。
【００６２】
さらに、式（１）のＺ１が単結合である場合、式（１）は互いに結合し得る。さらに、式（１）のＺ１が単結合である場合、式（１）は式（１−１）で表される構造単位である。式（１−１）で表される構造単位は、イミド構造単位に含まれる構造単位に相当する。
【００６３】
【化２０】
2020204012.tif 000022
式（１−１）において、Ａ１およびＤ１で表される基は、式（１）においてＡ１およびＤ１で表される基と同じであり、本明細書では繰り返さない。
【００６４】
式（１）のＺ１が−ＮＨ−である場合、式（１）は、式（２）の一方の末端で「＊」を有するカルボニル基に、または塩化ジアシル由来の残基にＺ１を介して結合し得る。さらに、式（１）のＺ１が−ＮＨ−である場合、式（１）は式（２）に、または塩化ジアシル由来の残基の間で結合し、式（１−２）で表される構造単位を形成する。式（１−２）で表される構造は、イミド構造単位中のジアミン由来の残基とアミド構造単位中の塩化ジアシル由来の残基または塩化ジアシル由来の残基が結合した後に形成される構造単位に相当する。
【化２１】
2020204012.tif 000023
式（１−２）において、Ａ１およびＤ１で表される基は、式（１）においてＡ１およびＤ１で表される基と同じであり、Ａ２で表される基は、式（２）においてＡ２で表される基と同じであり、本明細書では繰り返さない。
【００６５】
式（２）のＺ２が単結合である場合、式（２）は、式（１）のイミド基の窒素原子にＺ２を介して結合し、式（２−１）で表される構造単位を形成し得る。式（２−１）で表される構造単位は、アミド構造単位中のジアミン由来の残基とイミド構造単位中のテトラカルボン酸二無水物由来の残基が結合した後に形成される構造単位に相当する。
【化２２】
2020204012.tif 000024
式（２−１）において、Ａ１およびＤ１で表される基は、式（１）においてＡ１およびＤ１で表される基と同じであり、Ａ２およびＤ２で表される基は、式（２）においてＡ２およびＤ２で表される基と同じであり、本明細書では繰り返さない。
【００６６】
式（２）のＺ２が−ＮＨ−である場合、式（２）は互いに結合し得る。さらに、式（２）のＺ２が−ＮＨ−である場合、式（２）は式（２−２）で表される構造単位である。式（２−２）で表される構造単位は、アミド構造単位に含まれる構造単位に相当する。
【００６７】
【化２３】
2020204012.tif 000025
式（２−２）において、Ａ２およびＤ２で表される基は、式（２）においてＡ２およびＤ２で表される基と同じであり、本明細書では繰り返さない。
【００６８】
式（３）のＺ４が単結合である場合、式（３）は、式（２）の一方の末端で「＊」を有するカルボニル基にＺ４を介して結合し得る。さらに、式（３）のＺ４が単結合である場合、式（３）は式（３−１）で表される構造単位である。式（３−１）で表される構造単位は、アルコキシ基を有するシラン化合物由来の残基とアミド構造単位中の塩化ジアシル由来の残基が結合した後に形成される構造単位に相当する。
【００６９】
【化２４】
2020204012.tif 000026
式（３−１）において、Ａ２およびＤ２で表される基は、式（２）においてＡ２およびＤ２で表される基と同じであり、Ｚ３、Ｒ１、およびＲ２で表される基は、式（３）においてＺ３、Ｒ１、およびＲ２で表される基と同じであり、ｍの数値範囲は、式（３）におけるｍの数値範囲と同じであり、本明細書では繰り返さない。
【００７０】
式（３）のＺ４が式（３−ａ）で表される構造である場合、式（３）は、式（１）のＺ１と、Ｚ１が−ＮＨ−である場合Ｚ４を介して結合し、式（３−２）で表される構造単位を形成し得る。式（３−２）で表される構造単位は、アルコキシ基を有するシラン化合物由来の残基が、イミド構造単位中のジアミン由来の残基に塩化ジアシル由来の残基を介して結合した後に形成される構造単位に相当する。
【００７１】
【化２５】
2020204012.tif 000027
式（３−２）において、Ａ２およびＤ２で表される基は、式（２）においてＡ２およびＤ２で表される基と同じであり、Ｚ３、Ｒ１、およびＲ２で表される基は、Ｚ３、Ｒ１、およびＲ２で表される基と同じであり、ｍの数値範囲は、式（３）におけるｍの数値範囲と同じであり、本明細書では繰り返さない。
【００７２】
ケイ素−酸素−ケイ素結合は、アルコキシ基を介したポリ（アミド−イミド）コポリマー間の加水分解縮合反応によって形成される。複数のポリ（アミド−イミド）コポリマーは、ケイ素−酸素−ケイ素結合を介して無機ネットワーク架橋構造を形成する。したがって、ポリ（アミド−イミド）コポリマーは、より優れた機械的特性を有する。
【００７３】
ポリ（アミド−イミド）コポリマーをそれぞれ２５℃および４５℃で１か月間放置すると、粘度の変動は±１％の範囲内になる。すなわち、ポリ（アミド−イミド）コポリマーは良好な安定性を有する。
【００７４】
ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量は１５０，０００〜５００，０００であり、好ましくは１５０，０００〜４００，０００であり、より好ましくは１７０，０００〜３００，０００である。ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量が１５０，０００〜５００，０００である場合、薄膜の耐黄変性はさらに改善され得る。
【００７５】
＜薄膜用組成物＞
薄膜用組成物は、上記の実施形態のいずれかのポリ（アミド−イミド）コポリマーを含む。さらに、薄膜用組成物は溶媒を含んでもよく、任意にエンドキャッピングイソシアネートを含んでもよい。さらに、薄膜用組成物の形成方法は特に限定されず、例えば、薄膜用組成物中の各成分が均一に分散するまで撹拌装置を用いて連続的に撹拌することである。
【００７６】
溶媒は、薄膜用組成物を均一に混合することができ、薄膜用組成物中の各成分と反応しないものであれば、特に限定されない。溶媒は、例えば、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）である。ポリ（アミド−イミド）コポリマー１００重量部に基づいて、溶媒の使用量は２００重量部〜９００重量部であり、好ましくは４００重量部〜７５０重量部であり、より好ましくは５００重量部〜７００重量部である。
【００７７】
薄膜用組成物は、好ましくはエンドキャッピングイソシアネートを含む。エンドキャッピングイソシアネートは、式（４）で表される構造を有する。
【化２６】
2020204012.tif 000028
式（４）において、
Ｚ５は単結合またはカルボニル基であり；
Ｚ６は置換もしくは非置換アルキレン基または置換もしくは非置換シクロアルキレン基であり；
【化２７】
2020204012.tif 000029
式中＊は結合位置を表す。
【００７８】
Ｚ５が単結合である場合、Ｚ６は好ましくは非置換アルキレン基であり、より好ましくはヘキシレン基である。Ｚ５がカルボニル基である場合、Ｚ６は好ましくは置換シクロアルキレン基であり、より好ましくは
【化２８】
2020204012.tif 000030
である。
【００７９】
式（４）で表される構造は、式（４-１）で表される構造であることが好ましい。
【化２９】
2020204012.tif 000031
であり、式中＊は結合位置を表す。
【００８０】
さらに、エンドキャッピングイソシアネートの具体例としては、式（４−１−１）で表される化合物、式（４−１−２）で表される化合物、式（４−１−３）で表される化合物、式（４−１−４）で表される化合物、式（４−１−５）で表される化合物、式（４−２）で表される化合物、またはこれらの組み合わせが含まれ、エンドキャッピングイソシアネートは、好ましくは（４−１−１）で表される化合物である。式（４−１−１）で表される化合物をエンドキャッピングイソシアネートとして使用すると、薄膜の光透過性および耐黄変性がさらに向上し得る。
【化３０−１】
2020204012.tif 000032
【化３０−２】
2020204012.tif 000033
【化３０−３】
2020204012.tif 000034
【００８１】
ポリ（アミド−イミド）コポリマー１００重量部に基づいて、エンドキャッピングイソシアネートの使用量は５重量部〜３０重量部であり、好ましくは５重量部〜１５重量部であり、より好ましくは５重量部〜１０重量部である。
【００８２】
エンドキャッピングイソシアネートが薄膜用組成物に添加されると、良好な光学性能を維持しながら薄膜の耐黄変性はさらに改善され得る。
【００８３】
＜薄膜＞
薄膜は、上記ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたは上記薄膜用組成物から形成され得る。
【００８４】
薄膜は、例えば、上記ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたは薄膜用組成物を基板上にコーティングし、続いて乾燥することにより調製される。
【００８５】
基板は特に限定されず、必要に応じて選択することができる。基板は、例えば、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、硬質ガラス、または石英ガラスである。
【００８６】
コーティング方法は特に限定されず、必要に応じて選択することができる。コーティング法は、例えば、フロー法、ロールコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、エアナイフコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、カーテンコーティング法、または浸漬法である。
【００８７】
乾燥方法は特に限定されず、必要に応じて選択することができる。乾燥方法は、例えば、オーブンまたはホットプレートを使用してポリ（アミド−イミド）コポリマーまたは薄膜用組成物でコーティングされた基板を加熱し、溶媒を除去することである。乾燥温度は２００〜３００℃であり得、時間は２０分〜１時間であり得る。乾燥温度および時間も必要に応じて選択することができ、ベーキングは勾配加熱方式で実施することができる。
【００８８】
一実施形態では、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｅ３１３によれば、４５〜５５μｍの厚さを有する薄膜は、５５０ｎｍの波長で８９％以上の透過率および３．５以下の黄色度指数を有する。さらに、４５〜５５μｍの厚さを有する薄膜は、３Ｂを超える、好ましくはＦ〜Ｈの鉛筆硬度を有する。
【００８９】
本発明をより具体的に説明するために、例を以下に提供する。以下の実験について説明するが、使用される材料、それらの量および比率、処理の詳細、処理の流れなどは、本発明の範囲から逸脱することなく適宜変更され得る。したがって、本発明は、以下に説明する実験に基づいて限定的に解釈されるべきではない。
【００９０】
ポリ（アミド−イミド）コポリマーの合成例１〜１５を以下に記載する。
【００９１】
（合成例１）
撹拌機、窒素注入装置、滴下漏斗、温度調節器、および冷却管を備えた１Ｌの反応器において、窒素ガスを導入しながら、６６９ｇのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を反応器に加えた。次に、反応器の温度を２５℃に設定した後、５３．４９ｇ（０．１６７ｍｏｌ）の２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＴＦＭＢ）をＮＭＰに溶解し、得られた溶液を２５℃に維持した。次いで、２．５９ｇ（０．００９ｍｏｌ）の３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、１１．７２ｇ（０．０２６ｍｏｌ）の４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（６ＦＤＡ）、および６．９０ｇ（０．０３５ｍｏｌ）の１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＢＤＡ）を加え、成分が溶解し反応するように撹拌を２〜４時間実施した。次に、溶液の温度を０〜５℃に維持した後、３．８９ｇ（０．０１８ｍｏｌ）の（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）を添加し、混合液を均一に撹拌した。次に、１９．６３ｇ（０．０９７ｍｏｌ）の塩化テレフタロイル（ＴＰＣ）および１．７８ｇ（０．００９ｍｏｌ）の二塩化イソフタロイル（ＩＰＣ）を加え、混合液を２５℃で１２時間反応させて、１３ｗｔ％の固形分を有するポリ（アミド−イミド）コポリマーの溶液を得た。
【００９２】
次に、１３．８９ｇのピリジンおよび１８．２９ｇの無水酢酸（Ａｃ２Ｏ）を、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの溶液に加えた。均一に撹拌した後、混合液を８５℃で４時間撹拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、５Ｌのエタノールを使用して沈殿させた。沈殿した固体を６０℃で１２時間乾燥させ、９４ｇの固体形態のポリ（アミド−イミド）コポリマーを得た。ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定したポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量は１７２，４３１であった。
【００９３】
（合成例２〜１５）
合成例２〜１５の調製方法は、各成分の使用量およびそれらの種類を変更したことを除き、合成例１の調製方法と同じであった。各合成例の組成、それらの使用量、およびそれらの重量平均分子量を表１に示す。
【００９４】
［表１］（単位：モル部）
【００９５】
【表１】
2020204012.tif 000035
【００９６】
表１中の略語は次のとおりである：
ＰＡＩ：ポリ（アミド−イミド）コポリマー
ＰＡ：ポリアミド
ＰＩ：ポリイミド
ＴＦＭＢ：２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン
ＯＤＡ：４，４’−ジアミノジフェニルエーテル
ＦＤＡ：９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン
ＡＰＴＥＳ：（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン
ＡＰＴＭＳ：（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン
Ａｌｉｎｋ２５：３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン
ＣＢＤＡ：１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
６ＦＤＡ：４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物
ＢＰＤＡ：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
ＴＰＣ：塩化テレフタロイル
ＩＰＣ：二塩化イソフタロイル
【００９７】
次に、上記ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたは薄膜用組成物を用いて薄膜を形成する実施例および比較例について説明する。
【００９８】
（実施例１）
９４ｇの固体形態のポリ（アミド−イミド）コポリマーを５３３ｇのジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解し、１５重量％溶液を得た。次いで、得られた溶液をガラス基板上にコーティングし、湿潤膜厚が３５０μｍになるようにした。次に、１２０℃で１時間の乾燥を最初に実施し、次いで２３０℃で２０分間の乾燥を実施した後、徐冷した。次に、得られた膜をガラス基板から剥離し、ポリ（アミド−イミド）コポリマーで調製された厚さ５０μｍの薄膜を得た。
【００９９】
（実施例７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、比較例１、３、５〜９）
実施例７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、および比較例１、３、および５〜９の調製方法は、各成分の使用量およびそれらの種類を変更したことを除き、実施例１の調製方法と同じであった。各実施例の組成およびそれらの使用量を表２に示す。さらに、各実施例および比較例で得られた薄膜の物性の評価結果も表２に示す。
【０１００】
（実施例３）
９４ｇの固体形態のポリ（アミド−イミド）コポリマーを５３３ｇのＤＭＡｃに溶解し、次いで９．４ｇのエンドキャッピングイソシアネートを添加した。３０分間撹拌した後、得られた溶液をガラス基板上にコーティングし、湿潤膜厚が３５０μｍになるようにした。次に、１２０℃で１時間の乾燥を最初に実施し、次いで２３０℃で２０分間の乾燥を実施した後、徐冷した。次に、得られた膜をガラス基板から剥離し、薄膜用組成物から形成された厚さ５０μｍの薄膜を得た。
【０１０１】
（実施例２、４〜６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、比較例２および４）
実施例２、４〜６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０ならびに比較例２および４の調製方法は、各成分の使用量およびそれらの種類を変更したことを除き、実施例３の調製方法と同じであった。各実施例の組成およびそれらの使用量を表２に示す。表２のエンドキャッピングイソシアネートの使用量は、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの使用量１００ｍｏｌ％に基づいていた。さらに、各実施例および比較例で得られた薄膜の物性の評価結果も表２に示す。
【０１０２】
＜物性の測定＞
１．透過率および黄色度指数
各実施例および比較例によって調製された５０μｍの薄膜を、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｅ３１３の仕様に従い、５５０ｎｍの波長での透過率および黄色度指数について測定した。透過率が８９％以上であると、薄膜は良好な光線透過率を持つことが示される。黄色度指数が３．５以下であると、薄膜は良好な耐黄変性を持つことが示される。
【０１０３】
２．鉛筆硬度
各実施例および比較例で得られた５０μｍの薄膜の鉛筆硬度を、ＡＳＴＭ  Ｄ３３６３の仕様により測定した。鉛筆硬度が３Ｂを超えると、薄膜は良好な硬度を持つことが示される。
【０１０４】
【表２】
2020204012.tif 000036
【０１０５】
表２中の略語は次のとおりである：
ＬＳ２０７８：式（４−１−１）で表される化合物
ＢＬ３２７２：式（４−２）で表される化合物
【０１０６】
表２によれば、ポリ（アミド−イミド）コポリマー中の２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＴＦＭＢ）の使用量が７０ｍｏｌ％以上である実施例１〜２１では、透過率は８９％であり、黄色度指数は３．５以下であり、鉛筆硬度はＦ〜Ｈであった。比較すると、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンの使用量が７０ｍｏｌ％未満である比較例６および７では、膜を形成できなかった。したがって、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＴＦＭＢ）の使用量が７０ｍｏｌ％以上の場合、ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたはポリ（アミド−イミド）コポリマーを有する薄膜用組成物を円滑に成膜することができ、作製した薄膜は良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有し、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンの使用量が７０ｍｏｌ％未満の場合、膜を形成できなかった。
【０１０７】
さらに、ポリ（アミド−イミド）コポリマー（ＰＡＩ）で調製された薄膜（実施例１〜２１）は、８９％以上の透過率、３．５以下の黄色度指数、およびＦ〜Ｈの鉛筆硬度を有した。対照的に、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、またはポリアミドとポリイミドの混合物で調製された薄膜（それぞれ比較例３、４、５、および８）は、８９％未満の透過率または３Ｂ以下の鉛筆硬度を有した。したがって、ポリ（アミド−イミド）コポリマー（ＰＡＩ）で調製された薄膜は、良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有し、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、またはポリアミドとポリイミドの混合物で形成された薄膜は、光透過性、耐黄変性、および硬度の全ての要件を満たさない場合がある。
【０１０８】
加えて、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの反応にエンドキャッピング剤を添加することによって調製された薄膜（実施例１〜２１）は、８９％以上の透過率、３．５以下の黄色度指数、Ｆ〜Ｈの鉛筆硬度を有した。対照的に、エンドキャッピング剤の添加なしで調製された薄膜は、８９％未満の透過率、３．６２の黄色度指数を有した。ポリ（アミド−イミド）コポリマーの反応にエンドキャッピング剤を添加することにより調製された薄膜は、良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有し、エンドキャッピング剤を添加せずに調製された薄膜は、乏しい光透過性および耐黄変性を有したことがわかるであろう。
【０１０９】
さらに、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量が１５０，０００〜５００，０００である実施例１（合成例１、重量平均分子量：１７２，４３１）では、透過率は８９％以上であり、黄色度指数は３．５以下であり、鉛筆硬度はＦ〜Ｈであった。一方、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量が１５０，０００未満である比較例１および９では、透過率は８９％未満であり、黄色度指数はそれぞれ３．６２および３．７７であった。したがって、重量平均分子量が１５０，０００〜５００，０００のポリ（アミド−イミド）コポリマーを有する薄膜は、良好な光線透過率、耐黄変性、および硬度を有していた。
【０１１０】
さらに、実施例１〜２１では、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量が１５０，０００〜５００，０００である実施例１〜８、１１〜１４、および１７〜２１は１．７３〜３．２４の黄色度指数を有しており、ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量が１５０，０００未満である実施例９〜１０および１５〜１６の黄色度指数は３．２８〜３．４１であった。ポリ（アミド−イミド）コポリマーの重量平均分子量が１５０，０００〜５００，０００である場合、薄膜の耐黄変性がさらに改善され得ることがわかるであろう。
【０１１１】
さらに、薄膜用組成物へのエンドキャッピングイソシアネートの添加により調製された薄膜（実施例２〜３）は、エンドキャッピングイソシアネートが薄膜用組成物に添加されていない薄膜（実施例１）の黄色度指数（１．８７）よりも低い黄色度指数（１．７３〜１．７７）を有していた。したがって、エンドキャッピングイソシアネートを薄膜用組成物に添加すると、良好な光学性能を維持しながら、薄膜の耐黄変性をさらに改善することができる。また、実施例７と８、実施例８と１０、実施例１１と１２、実施例１３と１４、実施例１５と１６、実施例１７と１８、および実施例１９と２０の６つのグループ間の違いから、エンドキャッピングイソシアネートを薄膜用組成物に添加することにより調製された薄膜は、良好な光学性能を維持しながら、さらに良好な耐黄変性を有し得ることがわかるであろう。
【０１１２】
さらに、式（４−１−１）で表される化合物をエンドキャッピングイソシアネートとして薄膜用組成物に添加して得られた薄膜（実施例３）は、式（４−２）で表される化合物をエンドキャッピングイソシアネートとして薄膜用組成物に添加して調製された薄膜（実施例４）の透過率（８９．５８％）および黄色度指数（２．３４）よりも、透過率（９０．４６％）および黄色度指数（１．７３）が両方とも良好であった。したがって、式（４−１−１）で表される化合物をエンドキャッピングイソシアネートとして用いると、薄膜の光線透過率および耐黄変性がさらに向上し得る。
【０１１３】
上記に基づいて、本発明は、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンおよび他のモノマーの重合、脱水環化、および加水分解縮合により得られるポリ（アミド−イミド）コポリマーを提供し、ここで芳香族ジアミンモノマーの使用量１００ｍｏｌ％に基づいて、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジンの使用量は７０ｍｏｌ％以上である。したがって、ポリ（アミド−イミド）コポリマーまたはポリ（アミド−イミド）コポリマーを有する薄膜用組成物を円滑に成膜することができ、調製された薄膜は良好な光線透過率（光学特性）、耐黄変性、および硬度を有する。
【０１１４】
本発明を上記の実施形態を参照して説明したが、本発明の趣旨から逸脱することなく、説明した実施形態に変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、上記の詳細な説明ではなく添付の特許請求の範囲によって定義される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明のポリ（アミド−イミド）コポリマーおよび薄膜用組成物は、成形材料、電子材料および光学材料に適用され得る。本発明の薄膜は、光学装置に適用され得る。
【図１】
2020204012.tif 000047
【外国語明細書】
2020204012000001.pdf