(57)【要約】 【課題】  本発明は、有益で新規な同一重合鎖内に少なくともエステル結合、イミド結合、フルオレニル基を含むことを特徴とするポリマーを提供する。 【解決手段】  エステル基、およびフルオレニル基を含有するテトラカルボン酸類を原料としてジアミン類と反応させて得られるポリマーをイミド化することにより誘導される同一重合鎖内に少なくともエステル結合、イミド結合、フルオレニル基を含むことを特徴とするポリマーが産業分野において有益な材料となることを見出した。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表されるテトラカルボン酸類。 
【化１】
2008074769.tif 000020
（式（１）〜（３）中、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に２価の基を示す。Ｘ１、Ｘ2、
Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ
基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。）
【請求項２】
上記式（１）〜（３）中のＡ１およびＡ２がそれぞれ独立に少なくとも１つの環状構造を含む構造であることを特徴とする請求項１に記載のテトラカルボン酸類。 
【請求項３】
一般式（４）〜（６）のいずれかで表されるテトラカルボン酸類。
【化２】
2008074769.tif 000021
（式（４）〜（６）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、
ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。Ｐｎはフェニレン基上の置換基を表し、それぞれ独立にハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アミノ基、または炭素数１０以下のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基を表す。ｎは置換基の数を表し１から４の整数である。）
【請求項４】
Ａ１およびＡ２が同一の構造であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のテトラカルボン酸類。
【請求項５】
一般式（７）で示される構造単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマー。
【化３】
2008074769.tif 000022
（式（７）中、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に２価の基を示す。Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。Ｂは２価の芳香族基または脂肪族基を表す。Ｒは水素原子、炭素数１から１０のアルキル基またはシリル基を表す。）
【請求項６】
一般式（８）で示される構造単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマー。
【化４】
2008074769.tif 000023
（式（８）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6、ＢおよびＲは水素原子、炭素数１から１０のアルキル基またはシリル基を表す。Ｐｎは請求項３と同義である。）
【請求項７】
一般式（９）で表される構成単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマー。
【化５】
2008074769.tif 000024
（式（９）中、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に２価の基を示す。Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキ
ル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。Ｂは２価の芳香族基または脂肪族基を表す。）
【請求項８】
一般式（１０）で表される構成単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマー。
【化６】
2008074769.tif 000025
（式（１０）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6、ＢおよびＰｎはフェニレン基上の置換基を表し、それぞれ独立にハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アミノ基、または炭素数１０以下のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基を表す。ｎは置換基の数を表し１から４の整数である。）
【請求項９】
請求項５または請求項６に記載のポリマーを加熱あるいは脱水試薬を用いて環化反応（イミド化）させることを特徴とする、請求項７乃至８に記載のポリマーの製造方法。
【請求項１０】
請求項５または請求項６に記載のポリマーを経由することなしに、請求項１から３に記載のテトラカルボン酸類とジアミンを溶媒中、高温下で一段階で重縮合反応することを特徴とする、請求項７乃至８に記載のポリマーの製造方法。
【請求項１１】
請求項５から８に記載のポリマーを含むことを特徴とする樹脂組成物。
【請求項１２】
請求項１１に記載の樹脂組成物からなるフィルム。
【請求項１３】
位相差フィルムである請求項１２に記載のフィルム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のフィルムを用いたディスプレイ用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルオレニル基およびエステル基を共に含有する新規なテトラカルボン酸類、およびこれらを原料として製造されるポリイミド前駆体、ポリイミド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリイミドは優れた耐熱性のみならず、耐薬品性、耐放射線性、電気絶縁性、優れた機械的性質などの特性を併せ持つことから、フレキシブルプリント配線回路用基板、テープオートメーションボンディング用基材、半導体素子の保護膜、集積回路の層間絶縁膜等、様々な電子デバイスに現在広く利用されている。ポリイミドはまた製造方法の簡便さ、高い膜純度、物性改良のしやすさの点で、非常に有用な材料であり、近年様々な用途毎に適した機能性ポリイミドの材料設計がなされている。
【０００３】
多くのポリイミドは有機溶媒に不溶で、ガラス転移温度以上でも溶融しないため、ポリイミドそのものを成型加工することは通常容易ではない。そのためポリイミドは一般に、無水ピロメリット酸等の芳香族テトラカルボン酸二無水物とジアミノジフェニルエーテル等の芳香族ジアミンとをジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性有機溶媒中で等モル反応させて、先ず高重合度のポリイミド前駆体を重合し、この溶液を膜などに成形し２５０℃から３５０℃程度の温度をかけて加熱し、脱水閉環（イミド化）して製膜される。
【０００４】
ポリイミド／金属基板積層体をイミド化温度から室温へ冷却する過程で発生する熱応力はしばしばカーリング、膜の剥離、割れ等の深刻な問題を引き起こす。最近では電子回路の高密度化に伴い、多層配線基板が採用されるようになってきたが、たとえ膜の剥離や割れにまで至らなくても多層基板における応力の残留はデバイスの信頼性を著しく低下させるので、熱応力を低減することも検討されているが、これら熱応力の低い樹脂は溶媒に対する溶解性が低く操作性が悪いという問題がある。
【０００５】
一方、ポリイミドが有機溶媒に可溶である場合、熱イミド化工程を必要としないため、金属基板上にポリイミドの有機溶媒溶液（ワニス）を塗布後、熱イミド化温度よりずっと低い温度で溶媒を蒸発・乾燥するだけでよく、金属基板／絶縁膜積層体における熱応力を低減することが可能である。しかしながら、有機溶媒に可溶で実用化されたポリイミドはごく限られており、多様な物性を有し且つ汎用溶媒に可溶なポリイミドの開発が待ち望まれている。
【０００６】
さらに、ポリイミドは一般に吸水率が高いことが知られている。絶縁層における吸水は絶縁膜の寸法変化や電気特性の低下等の深刻な問題を引き起こす。低吸水率を実現するための分子設計として、ポリイミド骨格へのエステル結合の導入が有効であると報告されている（非特許文献１）。
また近年、特にマイクロプロセッサーの演算速度の高速化やクロック信号の立ち上がり時間の短縮化が情報処理・通信分野で重要な課題になってきているが、そのためには絶縁膜として使用されるポリイミド膜の誘電率を下げることが必要となる。また電気配線長の短縮のための高密度配線および多層基板化にとっても、絶縁膜の誘電率が低いほど絶縁層を薄くできる等の点で有利である。
【０００７】
ポリイミドの低誘電率化には骨格中へのフッ素置換基の導入が有効である（非特許文献２）。しかしながらフッ素化モノマーの使用はコストの点で不利である。
また芳香族単位を脂環族単位に置き換えてπ電子を減少することも低誘電率化に有効な
手段である（非特許文献３）。
しかしながら、低誘電率（目標値として３．０以下）、低吸水性および溶媒可溶性を同時に有し、かつハンダ耐熱性を保持するポリイミドを得ることは分子設計上容易ではなく、このような要求特性を満足し、低コストで製造可能な材料は今のところ知られていない。ポリイミド以外の低誘電率高分子材料や無機材料も検討されているが、誘電率、耐熱性および靭性の点で要求特性が十分に満たされていないのが現状である。
【０００８】
更に近年、光学材料用途へ展開する要望から、可視光領域で高い透明性を示すポリイミドの要求が高まっている。この透明性に加えて、耐熱性、可溶性、適度な靭性を兼ね備えたポリイミドが得られれば、液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ用フレキシブル基板や、内部に使用される各種光学特性部材として好適に使用することできるが、このような物性を兼ね備えた材料は知られていないのが現状である。
【０００９】
特に各種ディスプレイのパネルは多くのフィルムを組み合わせて構成されており、それぞれの目的に応じて多様な機能が要求されている。例えば、位相差フィルムはディスプレイを構成する重要なフィルムの１つであり、このものの光学的な役割は、波長による複屈折のずれを補償するものとされている。特に負の複屈折性などの特異な機能をフィルムに付与するためには、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレンをモノマーとして一部使用したポリカーボネートとすると良いという報告がある（特許文献１）。ただしこのものは耐熱性が不足していて工程上使用できない場合があり、耐熱性を兼ね備えたこのような機能性フィルムはいまだ知られていない。
【００１０】
また、絶縁層としてのポリイミドにスルーホール形成や微細加工を施す目的で、ポリイミドあるいはその前駆体自身に感光性能を付与した感光性ポリイミドシステムが盛んに研究されている。一方塩基性物質でポリイミドそのものにエッチングを施し、スルーホール形成等も行われている。しかしながら後者ではアルカリによるポリイミド膜のエッチング速度が通常遅いために、エッチング液はエタノールアミン等特殊な塩基性物質に限られており、エタノールアミンを用いても全てのポリイミドに適用できるわけではない。上記要求特性を有し且つ、汎用の塩基性物質により容易にエッチングできるような材料が開発されれば、上記産業分野において極めて有益な材料を提供しうるが、そのような材料は現在のところ知られていない。
【非特許文献１】高分子討論会予稿集，５３，４１１５（２００４）
【非特許文献２】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２４，５００１（１９９１）
【非特許文献３】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，３２，４９３３（１９９９）
【特許文献１】特開平７−２１６０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は高ガラス転移温度、高透明性、低吸水率およびエッチング特性を併せ持つため、各種電子デバイスにおける電気絶縁膜や積層板、フレキシブルプリント配線基板などの電子材料分野、液晶ディスプレイ用基板、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ用基板、電子ペーパー用基板、位相差フィルムなどの表示装置分野、レンズや回折格子、光導波路などの光学材料分野、バッファーコート膜や層間絶縁膜などの半導体分野、この他太陽電池用基板、感光材料等において有益なポリイミドと、その前駆体、さらにその原料である新規なモノマー及びそれらの製造方法を提供するものである。
【００１２】
さらには、ディスプレイ分野において使用される位相差フィルムはフルオレン環をペンダント型に配したポリカーボネートなどを使用する事が提案されているが、ポリカーボネートは耐熱性が十分ではなく液晶セルを組み上げるプロセスにおいて少なからず制約があった。そこでこのフィルムの耐熱性を上げて、より広範なプロセス条件において適用可能な位相差フィルムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の問題を鑑み、鋭意研究を積み重ねた結果、下記一般式（１）〜（３）で表されるフルオレニル基とエステル基を共に含有する新規なテトラカルボン酸類を原料としてジアミンと反応させて得られるフルオレニル基を含有するポリマー（７）ないし（８）（以下ポリイミド前駆体と称することがある）をさらにイミド化することにより誘導されるポリマー（９）ないし（１０）（以下、ポリイミドと称することがある）が上記産業分野において有益な材料となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち本発明の第一の要旨は、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表されるテトラカルボン酸類、に存する。
【００１５】
【化７】
2008074769.tif 000002
【００１６】
（式（１）〜（３）中、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に２価の基を示す。Ｘ１、Ｘ2
、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニト
ロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。）
第二の要旨は、 上記式（１）〜（３）中のＡ１およびＡ２がそれぞれ独立に少なくと
も１つの環状構造を含む構造であるテトラカルボン酸類に存する。
【００１７】
第三の要旨は、下記一般式（４）〜（６）のいずれかで表されるテトラカルボン酸類に存する。
【００１８】
【化８】
2008074769.tif 000003
【００１９】
（式（４）〜（６）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6は第一の要旨と同義である。Ｐｎはフェニレン基上の置換基を表し、それぞれ独立にハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アミノ基、または炭素数１０以下のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基を表す。ｎは置換基の数を表し１から４の整数である。）
第四の要旨は、上記一般式（１）〜（３）におけるＡ１およびＡ２が同一構造であるテトラカルボン酸類に存する。
【００２０】
第五の要旨は、一般式（７）で示される構造単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマーに存する。
【００２１】
【化９】
2008074769.tif 000004
【００２２】
（式（７）中、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に２価の基を示す。Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。Ｂは２価の芳香族基または脂肪族基を表す。Ｒは水素原子、炭素数１から１０のアルキル基またはシリル基を表す。式（７）中のシクロヘキサン環に結合したエステル基（−ＣＯＯＲ）とアミド基（−ＣＯＮＨ−Ｂ−）は便宜上上記一般式の配置として例示しているが、これらの基の置換位置は相互に交換していてもかまわない。）
第六の要旨は、一般式（８）で示される構造単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマーに存する。
【００２３】
【化１０】
2008074769.tif 000005
【００２４】
（式（８）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6、ＢおよびＲは第五の要旨と同義である。Ｐｎは請求項３と同義である。式（８）中のシクロヘキサン環に結合したエステル基（−ＣＯＯＲ）とアミド基（−ＣＯＮＨ−Ｂ−）は便宜上上記一般式の配置として例示しているが、これらの基の置換位置は相互に交換していてもかまわない。）
第七の要旨は、一般式（９）で表される構成単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマーに存する。 
【００２５】
【化１１】
2008074769.tif 000006
【００２６】
（式（９）中、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に２価の基を示す。Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。Ｂは２価の芳香族基または脂肪族基を表す。）
第八の要旨は、一般式（１０）で表される構成単位を少なくとも一部に含むことを特徴とするポリマーに存する。
【００２７】
【化１２】
2008074769.tif 000007
【００２８】
（式（１０）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6、ＢおよびＰｎは第四の要旨と同義である。）
第九の要旨は、上記一般式（７）および（８）に記載のポリマーを加熱あるいは脱水試薬を用いて環化反応（イミド化）させることを特徴とする、上記一般式（９）および（１０）のポリマーの製造方法に存する。
【００２９】
第十の要旨は、上記一般式（７）および（８）に記載のポリマーを経由することなしに、上記一般式（１）〜（６）に記載のテトラカルボン酸類とジアミンを溶媒中、高温下で一段階で重縮合反応することを特徴とする、上記一般式（９）および（１０）に記載のポリマーの製造方法に存する。
第十一の要旨は、上記一般式（７）から（１０）に記載のポリマーを含むことを特徴とする樹脂組成物に存する。
【００３０】
第十二の要旨は、上記一般式（７）から（１０）に記載のポリマーを含む樹脂組成物からなるフィルムに存する。
第十三の要旨は、上記一般式（７）から（１０）に記載のポリマーを含む樹脂組成物からなる位相差フィルムに存する。
第十四の要旨は、上記一般式（７）から（１０）に記載のポリマーを含む樹脂組成物からなる位相差フィルムを用いたディスプレイ用部材に存する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、高ガラス転移温度、高透明性、高い有機溶媒溶解性、低複屈折およびアルカリエッチング特性を併せ持つ樹脂、およびその原料を提供することができる。また本発明のポリイミドフィルムに対して一軸あるいは二軸延操作を施すことにより、負の複屈折を発現させることが可能であり、これを利用した光学フィルムを提供することもできる。
【００３２】
詳しくは、本発明に係る樹脂の原料であるテトラカルボン酸二無水物において、酸無水物基がシクロヘキサン環上に結合していることに由来して、該ポリイミドにおけるパイ電子共役および分子内・分子間電荷移動相互作用を抑制することで透明性を高め、且つ誘電率を低下する事が可能となる。また該ポリイミド中のエステル結合は、スルーホール形成等の微細加工が必要な場合、アルカリエッチングを可能にする。
【００３３】
本発明のテトラカルボン酸二無水物分子中のフルオレニル基は、立体的に嵩高い構造を有するためポリイミドの溶媒溶解性を飛躍的に高める。更に内部回転抑制効果により、ポリイミドのガラス転移を飛躍的に高めるのに寄与する。
このフルオレニル基はポリイミド主鎖に対して垂直方向に結合していることに由来して、ポリイミドフィルムが一軸または二軸延伸された場合、ポリイミド主鎖は延伸方向に配列し、フルオレニル基はそれと直角方向に配列することになり、分極率の低い脂環構造の主鎖に対して分極率の高いフルオレニル基が打ち勝つ結果、ポリイミドフィルムの面方向より厚み方向の屈折率が高くなり、負の複屈折を発現させることができ、光学フィルムへの適用が可能となる。
【００３４】
ポリイミド前駆体の重合の際に用いるジアミン成分として脂環式ジアミンを選択した場合、通常、重合の初期に若干塩形成が起こるが、本発明のテトラカルボン酸二無水物を使用した場合、塩はそれほど強固ではなく、室温で長時間攪拌を続けることで徐々に塩が溶解し、透明・均一なポリイミド前駆体溶液を容易に得ることが可能である。脂肪族ジアミンを使用した際に起こる塩形成の強さは、モノマーの立体構造に依存する。モノマーの立体構造が嵩高い場合あるいは嵩高い置換基を有する場合は、立体障害効果により塩の架橋密度が低下し、重合溶媒に対する塩の溶解度が増加し、結果として室温での長時間の攪拌により徐々に溶解して、重合反応を進行させることが可能となる。本発明のテトラカルボン酸二無水物の分子中含まれる嵩高いフルオレニル基は塩形成を弱めるとういう合成上極めて有利に作用する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明
は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、これらの内容に特定はされない。
なお、本発明でいう「テトラカルボン酸類」は、テトラカルボン酸とさらにそれから誘導される一酸無水物、二酸無水物を含むものとし、また「ジアミン類」はジアミン化合物を意味するものとする。
【００３６】
＜テトラカルボン酸類＞ 
本発明のフルオレニル基およびエステル基を共に含有することに特徴をもつテトラカルボン酸類とは、下記式（１）〜（３）で表される化合物を総称する。すなわち下式（３）に示す両端に４つのカルボン酸があるもの、下式（２）に示す様に1組のカルボン酸が酸
無水物を形成しているもの、さらに下式（１）に示す様に２組のカルボン酸が共に酸無水物を形成しているもの、それぞれの化合物を総称するものである。
【００３７】
【化１３】
2008074769.tif 000008
【００３８】
上記式（１）〜（３）中のＡ１およびＡ２の構造としては、フルオレニル基の９位とエステル基とに結合していれば良く、その他には特に構造上の制限はない。
具体的には、式（１）〜（３）中、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に任意の２価の基であればよい。本発明の化合物は、２つのシクロヘキサン環とそれをつなぐ２つのエステル基を有し、更に分子中央に嵩高いフルオレニル基を含有するというという構造が１つの特徴であり、この構造を有することにより、本発明のポリイミド樹脂とした時に高い、ガラス転移温度、高い透明性、高い靭性、高い溶媒溶解性、等の優れた物性を得ることができる。さらに、フルオレニル基が９位で置換して２つの酸二無水物の間に配置されていることから、ポリマーとした時にフルオレニル基が主鎖に対して垂直に固定されると言う構造上の特徴があり、これゆえフィルムとした時に光学的な位相差を補償する機能を持つことになる。つまり、Ａ１およびＡ２の構造が任意の２価の基であっても、本化合物のこれらの物性に関しては大きくは影響を与えない傾向にある。従って、Ａ１およびＡ２の構造は任意の２価の基であって、特にその構造は制限されない。
【００３９】
この２価の基の中でも、好ましいものとしては、環状構造を有する基である。環状構造を有する構造とは、Ａ１もしくはＡ２は各々独立に芳香族基を含むもの又は脂環構造を含むものをさす。Ａ１もしくはＡ２に環状構造を用いることでポリマーとした時の物理的および化学的耐熱性が向上しうる。また、Ａ１もしくはＡ２に脂環構造を含む場合には耐熱性を維持しつつ、ＵＶ領域の光吸収を低減させることができる、という特徴も得ることが
できる。
【００４０】
式（１）〜（３）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。好ましくは、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及
びＸ6  がすべて水素原子であると、原料の入手が容易となるので好ましい。
上記式（１）〜（３）の構造のテトラカルボン酸類は、さらには、Ａ１とＡ２がフェニレン基となった下記式（４）〜（６）で表される構造であることが好ましい。
【００４１】
【化１４】
2008074769.tif 000009
【００４２】
式（４）〜（６）中、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6は第一の要旨と同義である。Ｐｎはフェニレン基上の置換基を表し、それぞれ独立にハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アミノ基、または炭素数１０以下のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基を表す。ｎは置換基の数を表し１から４の整数である。
この中でも、置換基Ｐはそれぞれ独立に炭素数１０以下のアルキル基、アルコキシ基が好ましい。さらには、それぞれ独立にメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、メトキシ基がより好ましい。
【００４３】
さら上記式（４）〜（６）の構造のテトラカルボン酸類のフェニレン基の置換基Ｐｎは、２つのフェニレン基で同一であると、原料の入手性が良くなおかつ樹脂とした時の性能が高いので好ましい。
本発明のテトラカルボン酸類の具体的な構造としては、上記一般式（１）〜（３）中のＡ１およびＡ２の具体的な構造として例を挙げると、芳香族基としてはいずれも２価の基であるフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、メチレンジフェニル基、イソプロピリデンジフェニル基、３，３’，５，５’−テトラメチル−（１，１’−ビフェニル）基、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル基などが上げられ、脂環構造としては、シクロヘキシレン基、シクロヘキサンジメチレン基、デカヒドロナフチレン基、４−（２−ヒドロキシエトキシ）シクロヘキシル基等が挙げられる。さらにこれらの基同士が、あるいは他の基と連結基で複数結合された構造となっていてもかまわない。
【００４４】
ここで適用可能な連結基の具体的な例としては、メチレン基（−ＣＨ２−）、エーテル基（−Ｏ−）、エステル基（−Ｃ（Ｏ）Ｏ−）、ケト基（−Ｃ（Ｏ）−）、スルホニル基（−ＳＯ２−）、スルフィニル基（−ＳＯ−）、スルフェニル基（−Ｓ−）、などを挙げることができる。なお、上記した２価の環状構造を含む基に関しては、特にその置換位置は問わない。例えばフェニレン基であれば１，４−位で連結すると−Ａ１−乃至−Ａ２−の構造が直線となるため耐熱性が向上し、ガラス転移温度が向上することが期待され好ましい。一方、フェニレン基において１，３−位で連結した場合には、−Ａ１−乃至−Ａ２−構造が屈曲するため得られるポリイミドの溶媒に対する溶解性の向上が期待されるので好ましい。従って連結位置については、必要とされる物性に応じて適宜ふさわしい構造のＡ１およびＡ２を選択することが好ましい。
【００４５】
更に好ましい構造としては、Ａ１ないしＡ２が芳香族基を含む基である。芳香族基が含有されるとポリイミド樹脂としたときの耐熱性および、寸法安定性が一層向上する上に屈折率の向上も達成される。芳香族基の具体的なものとしては、上記したものが適用可能であるが、中でもフェニレン基、ビフェニレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル基、３，３’，５，５’−テトラメチル−（１，１’−ビフェニル）基等がより剛直な構造を持つ点で特に好ましい。さらには、フェニレン基、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニレン基、３，３’，５，５’−テトラメチル−（１，１’−ビフェニル）基が原料の入手性、得られる樹脂の物性が良好な点で好ましい。さらには、フェニレン基の場合、１，４−フェニレン基が、ビフェニレン基の場合、４，４’−ビフェニレン基が、耐熱性が高いため特に好ましい。
【００４６】
原料の入手のしやすさおよび得られる樹脂の物性が良好であるという点で、Ａ１およびＡ２として１，４−フェニレン基が特に好ましい。
１，４−フェニレン基上に置換基を含有するものも使用可能である。置換基として特に限定されないが、炭素数１〜６の分岐状または直鎖状アルキル基、あるいはアルコキシ基が挙げられる。原料の入手のしやすさ、製造法の簡便さおよび製造コストの観点から、メチル基またはエチル基が好ましい。１，４−フェニレン基上の置換基の数は１〜４であるが、原料の入手のしやすさ、製造法の簡便さおよび製造コストの観点から、置換基数は１つまたは２つが好ましい。
【００４７】
また、上記式（１）〜（３）中のＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、アミド基の炭素数は、１〜１０が好ましい。より具体的には、アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基等が例示される。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基などがあげられる。また、ハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が上げられる。これらの例中でも上記式（１）〜（３）中のＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がそれぞれ独立に水素原子又はハロゲン原子であることが、原料の入手のしやすさの点で好ましい。この場合、ハロゲン原子の数、置換位置については特に限定されない。さらに好ましくは上記式（１）〜（３）中のＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がすべて水素原子の場合である。
【００４８】
Ａ１およびＡ２とＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6の組み合わせとして好ましい構造としては、Ａ１およびＡ２がともに環状構造を有する基であり、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がそれぞれ独立にハロゲン原子又は水素原子で構成されるものである。より好ましくはＡ１およびＡ２がともに環状構造を有する基でＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及び
Ｘ6がすべて水素原子で構成されるものである。さらに好ましくは、Ａ１およびＡ２がと
もに１，４−フェニレン基でＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がすべて水素原子で構成されるものである。
【００４９】
＜ポリマー＞
本発明のポリマーとしては、ポリイミド前駆体である下記式（７）で表されるものと、ポリイミドとなった下記式（９）で表されるものの２つを指す。
【００５０】
【化１５】
2008074769.tif 000010
【００５１】
上記式（７）および（９）における、Ａ１およびＡ２はそれぞれ独立に２価の芳香族基及び／または脂肪族基を示す。Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。Ｂは２価の芳香族基または脂肪族基を表す。Ｒは水素原子、炭素数１から１０のアルキル基またはトリアルキルシリル基を表す。式（７）中のシクロヘキサン環に結合したエステル基（−ＣＯＯＲ）とアミド基（−ＣＯＮＨ−Ｂ−）は便宜上上記一般式の配置として例示しているが、これらの基の置換位置は相互に交換していてもかまわない。）式（７）および（９）におけるＢは任意の２価の基であればよい。本発明のポリイミド前駆体（７）とポリイミド（９）は、２つのシクロヘキサン環とそれをつなぐ２つのエステル基、およびフルオレニル基を含有するという構造に特徴があり、この構造を有することにより高い透明性、高い靭性、高い溶媒溶解性などの優れた物性がもたらされる。さらに、フルオレニル基がその９位で結合して２つのエステルの間に配置されていることから、ポリマーとした時にフルオレニル基が主鎖に対して垂直に固定されると言う構造上の特徴があり、これゆえフィルムとした時に光学的な位相差を補償する機能を持つことになる。つまり、Ｂの構造が任意の２価の基であっても、本化合物のこれらの物性に関しては大きくは影響を与えない傾向にある。従って、Ｂの構造は２価の基であれば、特に制限されない。
【００５２】
この２価の基の中でも、Ｂの構造として好ましいものとしては、環状構造を有する基である。環状構造を有する構造とは、Ｂに芳香族基を含む構造および脂環構造を含む構造をさす。Ｂに環状構造があるとポリイミド樹脂とした時の物理的、化学的耐熱性が向上する。また、脂環構造を含む場合には耐熱性を維持しつつ、ＵＶ領域の光吸収を大幅に低減させることができる、という特徴も得ることができる。具体的な構造として例を挙げると、芳香族基としてはいずれも２価の基であるフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、４，４’−（９−フルオレニリデン）ジフェニル基、メチレンジフェニル基、イソプロピリデンジフェニル基、３，３’−ジメチル−１，１’−ビフェニル基、３，３’，５，５’−テトラメチル−１，１’−ビフェニル基、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−１，１’−ビフェニル基などが上げられ、脂環構造としては、シクロヘキシレン基、シクロヘキサンジメチレン基、ジシクロヘキシルエーテル基、メチレンジシクロヘキシル基、デカヒドロナフチレン基等が挙げられる。さらにこれらの基同士が、あるいは他の基と連結基で複数結合された構造となっていてもかまわない。ここで適用可能な連結基の具体的な例としては、メチレン基（−ＣＨ２−）、エーテル基（−Ｏ−）、エステル基（−Ｃ（Ｏ）Ｏ−）、ケト基（−Ｃ（Ｏ）−）、スルホニル基（−ＳＯ２−）、スルフィニル基（−ＳＯ−）、スルフェニル基（−Ｓ−）、９，９−フルオレニリデン基などを挙げることができる。なお、上記した２価の環状構造を含む基に関しては、特にその連結位置は問わない。例えばフェニレン基であれば１，４−位で連結すると−Ｂ−の構造が直線となるため耐熱性が向上することが期待される。一方、フェニレン基において１，３−位で連結した場合には、−Ｂ−構造が折れ曲がった状態になり、溶媒に対する溶解性の向上が期待される。従って、置換位置については、必要とされる物性に応じて適宜ふさわしい構造のＢを選択することが好ましい。
【００５３】
更に好ましい構造としては、Ｂが芳香族基を含む基である。芳香族基が含有されるとポリイミド樹脂としたときの耐熱性および、寸法安定性が一層向上する上に屈折率の向上も達成される。芳香族基の具体的なものとしては、上記したものが適用可能であるが、中でもフェニレン基、ビフェニレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、４，４’−（９−フルオレニリデン）ジフェニル基、３，３’，５，５’−テトラメチル−１，１’−ビフェニル基等がより剛直な構造を持つ点で特に好ましい。
【００５４】
式（７）中、Ｒは水素原子、炭素数１から１２のアルキル基またはシリル基を表す。アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、シリル基としては例えばトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−ｔ−ブチルシリル基、使用可能な例として挙げられる。中でも、脱離能が高いことからトリメチルシリル基、ジメチル−ｔ−ブチルシリル基が好ましい。
【００５５】
Ａ1およびＡ２とＢ、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6の組み合わせとして好ましい
構造としては、Ａ1およびＡ２とＢがそれぞれ環状構造を有する基であり、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がそれぞれ独立にハロゲン原子もしくは水素原子で構成されるもの
である。より好ましくはＡ1およびＡ２とＢがそれぞれ環状構造を有する構造でＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がすべて水素原子で構成されるものである。なお、この際のＡ1、Ａ２およびＢの構造は相互に同一であっても異なっていてもかまわない。さらに好ましくはＡ1およびＡ２が共に１，４−フェニレン基で、Ｂが環状構造を有する構造、Ｘ１、
Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がすべて水素原子で構成されるものである。
【００５６】
＜フィルム＞
本発明のフィルムは、本発明のポリマー、すなわち本発明のポリイミド前駆体もしくは本発明のポリイミドを含む樹脂組成物をフィルム化して得られる物である。本発明のポリマーと他の樹脂を混合してフィルム化する場合、混合される樹脂としては、特にその制限はなく、本発明のポリマーと混合することができれば使用する事ができる。具体的には、その際に使用される樹脂は、他のポリイミドや、ポリエーテルイミド、他の組成のポリエステルイミド、ポリエーテルスルホン、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリステル、ポリ（メタ）アクリレート、ポリシクロオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリありレート等である。
フィルムの厚さは、通常下限が通常０．１μｍ、好ましくは１μｍ、さらに好ましくは５μｍ、上限は通常５ｍｍ、好ましくは３ｍｍ、さらに好ましくは１ｍｍである。
【００５７】
＜位相差フィルム＞
本発明のフィルムには、重合鎖に対してフルオレン環が垂直に固定されていることから各種ディスプレイ用の位相差フィルムに使用できる。このフィルムは、単にキャスト、押し出し成形、プレス成形されたものでも、一旦フィルムとした後にさらに１軸ないし２軸延伸されたものでも良い。
【００５８】
＜ディスプレイ用部材＞
本発明のディスプレイ部材は、本発明のポリマー、すなわち本発明のポリイミド前駆体もしくは本発明のポリイミドを含む樹脂組成物から得られる物である。具体的には、基板、配向膜、粘着剤、偏光板、位相差フィルム、カラーフィルター、樹脂ブラックマトリックス材料、視野角補償フィルムなどである。
【００５９】
＜テトラカルボン類の製造方法＞
本発明のエステル基およびフルオレニル基を共に含有するテトラカルボン酸類は、例えば芳香環が水素化されたトリメリット酸無水物（以下、核水素化トリメリット酸無水物  と称す）とジオールを原料として製造できる。下記に一例としてその製造方法を記載するが、本発明に於いては上記した構造のテトラカルボン酸類を製造できればよく、その製法は限定されない。
【００６０】
核水素化トリメリット酸無水物の製造方法は、公知公用の方法を採用することができ、特に限定されない。シクロヘキサン環に置換基のある酸無水物（一般式（１）におけるＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がそれぞれ独立に水素原子と異なる置換基である場合）を製造する場合においては、あらかじめ置換基の入ったトリメリット酸無水物を原料として核水素化する方法や、核水素化されたトリメリット酸無水物に対して置換基を導入する方法など、特にその製造方法は限定されない。
【００６１】
製造方法の具体例としては、テトラカルボン酸類の原料となる核水素化トリメリット酸無水物は、トリメリット酸、又はトリメリット酸無水物を水素化する事で得ることができる。あるいは、トリメリット酸のエステルを核水素化し、その後エステル部分を加水分解、分子内脱水して酸無水物化する事でも製造する事ができる。具体的には、例えば米国特許出願公開第ＵＳ５４１２１０８号明細書においてトリメリット酸無水物を核水素化する事で製造できることが開示されている。該米国出願公開明細書においては核水素化に使用可能な水素化触媒としてはＲｈ金属がある特定の単体に担持されたＲｈ触媒を用いている事が有利であるとされているが、この他にもＰｄ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｐｔなどの芳香核を水素化できる金属を使用した触媒であれば特に制限なく使用することができる。これら金属触媒は、担体に担持されていても、金属単独で使用することも可能であり、さらにはこれら金属に必要に応じて他の成分を添加して用いてもよい。
【００６２】
核水素化反応を行うと、通常、シクロヘキサン環上の３つの置換基については４種の立体異性体（光学異性体も含めれば８種）の混合物となる。これらの立体異性体については、このまま混合物のまま次の反応に使用しても良いし、再結晶化などの精製を行うことによって単一、もしくは特定の異性体の濃度を高めてから使用しても良い。また、特定の異性体を選択的に得る方法としては、例えば、米国特許出願公開第ＵＳ５４１２１０８号明細書に記載の方法などを用いると３つの置換基がすべてシスに制御された生成物を主成分として得ることができる。この場合、すべてシスの異性体の純度は、通常９０%以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９８％以上である。
【００６３】
核水素化反応後、水素化触媒の金属が一部溶出することがあるが、用途によっては溶出した金属を除去することが望ましい。溶出した金属は例えば、ゼータ電位フィルターやイオン交換樹脂などを通すことによって除去もしくは減少させることが可能である。こうして得られた水素化トリメリット酸中に含まれる金属量は、通常は１０００ｐｐｍ以下、好
ましくは１００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以下である。
【００６４】
トリメリット酸の核水素化反応後の生成物において一部又はすべての１，２−ジカルボン酸無水物環部分が開環した１，２−ジカルボン酸（上記式（２）又は（３））となった場合には、減圧下加熱処理をすることにより１，２−ジカルボン酸部分を酸無水物環に変換しても良い。
その際採用される温度は、下限が５０℃以上、好ましくは１２０℃以上、上限が２５０℃以下、好ましくは２００℃以下である。
【００６５】
その際採用される減圧度は、下限の制限はなく、上限は０．１ＭＰａ、好ましくは０．０５ＭＰａである。
１，２−ジカルボン酸部分を酸無水物環に変換する方法としては、上記した減圧下に過熱する方法の他に有機酸の酸無水物と処理する方法も採用することができる。その際に使用される有機酸の酸無水物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸などが上げられるが、過剰に使用した際の除去の容易さから無水酢酸が好適に用いられる。
【００６６】
その際採用される温度は、下限が３０℃、好ましくは５０℃、上限が２００℃、好ましくは１５０℃である。
このようにして得られる酸無水物環を持つ化合物の割合は、通常９５モル%以上、好ま
しくは９８モル％以上、さらに好ましくは９９モル%以上である。
次に、こうして得られた核水素化トリメリット酸無水物とジオールからジエステルを合成する。その際のエステル化反応（２分子の核水素化トリメリット酸の４位のカルボキシル基とジオールとの反応）は、通常有機合成的なエステル化反応として知られた反応を任意に採用できる。例えば、カルボン酸とアルコールから直接脱水してエステル化する方法、ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣと略される）や、ジエチルアゾジカルボキシレート／トリフェニルホスフィンの組み合わせなどの脱水試薬を用いて脱水縮合させる方法、カルボン酸とカルボン酸のアルコールエステルからエステル交換反応させる方法、カルボン酸を酸ハライドに変換した後に塩基性物質の存在下にアルコールと反応させる方法、カルボン酸を酸無水物に変換した後に塩基性物質の存在下にアルコールと反応させる方法、テトラカルボン酸をエステル交換法により製造する方法（Ｊ． Ｐｏｌｙｍ． Ｓｃｉ． Ｐａｒｔ Ａ， ４， １５３１−１５４１（１９６６））などである。
【００６７】
上述の方法の中でも、直接脱水する方法とエステル交換法、酸ハライドに変換する方法が、経済性、反応性の点で好ましい。
以下には、一例として酸ハライドに変換する方法について具体的に記述するが、本発明のテトラカルボン酸類を製造する方法は特にこれに限定されない。また、酸ハライドとする場合の例として、核水素化トリメリット酸無水物を酸クロリド化しこれとジオールから核水素化トリメリット酸無水物のジエステルを製造する方法を取り上げて以下記述するが、酸クロリドの他に酸ブロミド、酸アイオダイドとする方法も全く同様に採用することができる。
【００６８】
この方法においては、まず核水素化トリメリット酸無水物クロリドを合成する。このものの合成法としては、カルボン酸から対応する酸クロリドを合成する通常の方法を用いることができる。具体的な例としては、塩化チオニルを用いる方法、オキザリルクロリドを用いる方法、三塩化リンを用いる方法、安息香酸クロリドなどの他の酸クロリドを使用する方法などがあげられる。中でも過剰に使用した塩素化試剤の留去のしやすさの点から塩化チオニルを用いるのが好ましい。
【００６９】
塩化チオニルを用いて核水素化トリメリット酸無水物クロリドを製造する方法としては
例えば、特開２００４−２０３７９２号公報に開示された方法が知られている。
また、塩素化剤を用いて核水素化トリメリット酸無水物を塩素化する際、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドやピリジン等の触媒を用いることもできるが、これらを用いなくても反応に大きな支障はない。触媒の存在により、得られた塩素化物がかえって著しく着色する場合があるので、ポリイミド膜の透明性を重視する用途の場合は生成物の着色に注意が必要で、その場合はこれら触媒を使用しないで製造するのが好ましい。
【００７０】
使用する塩素化試剤の量は、反応等量、もしくは過剰量が採用されるが、通常下限が１モル等量以上、好ましくは５モル等量以上、さらに好ましくは１０モル等量以上である。一方、上限は特に制限はないものの、経済的な観点から１００モル等量以下、好ましくは５０モル等量以下の量が使用される。
反応は室温でも行えるが、通常過熱して行う。採用される温度は、下限が３０℃、好ましくは５０℃、上限は使用する塩素化試剤の還流温度である。
【００７１】
反応後は、過剰に使用した塩素化試剤を除去する。除去の方法は特に制限されず、蒸留、抽出などが適用できる。蒸留により留去する場合には、より効率をあげるために塩素化試剤と共沸組成物を形成する溶媒を添加して留去してもよい。例えば、塩化チオニルを留去する場合には、ベンゼンやトルエンを添加して共沸留去させることができる。
得られた酸塩素化物はヘキサンやシクロヘキサン等の無極性溶媒を用いて再結晶することでより純度を高めることができるが、そのような精製操作を行わなくても通常十分高純度なものが得られるので、場合によってはそのまま次の反応工程に使用しても差し支えない。
【００７２】
また、核水素化トリメリット酸無水物クロリドを製造する方法としては、上記したトリメリット酸の水素化で得られた１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸の１，２−ジカルボン酸部分を一度酸無水物環としてから残りのカルボン酸を酸クロリド化する方法の他に、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸に直接塩素化剤を作用させて、酸クロリド化と酸無水物化を同時に行うこともできる。その際は、上記した酸クロリド化の際の塩素化試剤の使用量を変える以外は上記した反応条件をそのまま適用できる。塩素化剤の使用量は、通常下限が２モル等量以上、好ましくは５モル等量以上、さらに好ましくは１０モル等量以上である。一方、上限は特に制限はないものの、経済的な観点から１００モル等量以下、好ましくは５０モル等量以下の量が使用される。
【００７３】
核水素化トリメリット酸無水物、ないし１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸に塩素化剤を作用させて核水素化トリメリット酸無水物クロリドを製造する際に、溶媒を用いて実施してもよい。その際使用できる溶媒は、使用する塩素化剤および生成物である核水素化トリメリット酸無水物クロリドが溶解し、塩素化剤が反応しない溶媒であれば制限なく使用できる。使用可能な溶媒の例としては、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、モノエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、ガンマブチロラクトンなどのエステル系溶媒、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒、等があげられる。中でも、溶解性、安定性の点からトルエンや、ヘプタン、テトラヒドロフランが好ましい。これら溶媒は単独で用いてもかまわないし、任意の複数の溶媒を混合して使用してもかまわない。溶媒の使用量は、基質である核水素化トリメリット酸無水物、ないし１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸の重量濃度として、通常下限が５重量％、好ましくは１０重量％、上限が５０重量％、好ましくは４０重量％である。
【００７４】
このようにして必要に応じて精製を行って得られる核水素化トリメリット酸無水物クロリドの純度は、通常９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９８％以上である。主な不純物としては、酸無水環が開環したトリカルボン酸の複数のカルボキシル基が酸クロリド化を受けて生成するジ酸クロリド体、トリ酸クロリド体（立体異性体を含む）、触媒としてジメチルホルムアミドを使用した場合はこの分解物や、核水素化トリメリット酸のジメチルアミド体などがあるが、これらの存在量は少ない方が好ましく、通常は、５重量％以下、さらに好ましくは３重量％以下、より好ましくは１重量％以下である。
【００７５】
次に本発明においては、このようにして得られた核水素化トリメリット酸無水物の酸クロリドを、フルオレニル基を含有するジオールと反応させてエステル化し、一般式（１）に示されるジエステルを含むテトラカルボン酸類を合成する。
フルオレニル基を含有するジオールと酸クロリドとの反応は、通常塩基性物質の存在下に行う。反応におけるこれら試剤の反応器への添加の方法には特に制限がなく任意の添加法が採用できる。例えば、ジオールと塩基性物質を溶媒に溶解し、これに溶媒に溶解した上記の核水素化トリメリット酸無水物クロリドをゆっくりと滴下する方法、あるいは、逆に必要に応じて溶媒に溶解した上記の核水素化トリメリット酸無水物クロリド中にジオールと塩基性物質の混合溶液を滴下する方法、核水素化トリメリット酸無水物クロリドとジオールの混合溶液の中へ塩基性物質を滴下する方法、さらには、ジオールの溶液の中に核水素化トリメリット酸無水物クロリドの溶液と塩基性物質の溶液を同時に滴下する、などが採用可能である。
【００７６】
塩基性物質存在下のジオールと酸クロリドの反応では、反応の進行とともに白色沈殿が生じる。生成した目的物はフルオレニル基を含有するため、反応溶媒に対する溶解性が高く、多くの場合沈殿として析出せず、反応溶媒に溶解したままである。従って白色沈殿は殆ど副生成物である塩酸塩である。この塩酸塩を濾過により容易に分離することができる。濾液を減圧下で留去し、真空乾燥することで、目的のテトラカルボン酸二無水物の粗生成物が高収率で得られる。さらに必要に応じて適当な溶媒で再結晶し、最後に高温で真空乾燥することにより、高純度のテトラカルボン酸二無水物が得られる。
【００７７】
本発明のフルオレニル基を含有するテトラカルボン酸無水物を合成する際に使用可能なジオールは、下記の一般式で表される化合物である。
【００７８】
【化１６】
2008074769.tif 000011
【００７９】
Ａ１およびＡ２の具体的な構造は、テトラカルボン酸類の項で示した通りである。
中でもポリイミドとした時の耐熱性や光学特性などの物性が優れることから、Ａ１および／またはＡ２に芳香族環ないし脂環構造を有するものが好ましい。さらに具体的な構造としては、化合物（１１）として、９，９−ビス(４−ヒドロキシフェニル)フルオレン、９，９−ビス(２−ヒドロキシフェニル)フルオレン、９，９−ビス(３−ヒドロキシフェ
ニル)フルオレン、９，９−ビス(４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル)フルオレン、９
，９−ビス(３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル)フルオレン、９，９−ビス[４
−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル]フルオレンなどのＡ１およびＡ２に芳香環が含
まれたもの、９，９−ビス(４−ヒドロキシシクロヘキシル)フルオレン、９，９−ビス[
４−（２−ヒドロキシエトキシ）シクロヘキシル]フルオレンなどの脂環構造が含まれた
もの、９，９−ビス(２−ヒドロキシエチル)フルオレンなどの脂肪鎖を含むものなどが例として挙げられる。
【００８０】
なお、これらのジオールの合成法は、例えば下記の様に例を挙げることができる。
Ａ１＝Ａ２＝１，４−フェニレン基のジオール（９，９’−ビス（４−ヒドロキシフ  ェニル）フルオレン）の場合、特開平９−１２４５３０公報に記載の方法で製造することができる。
また、Ａ１＝Ａ２＝４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル基のジオール（９，９−ビス(４−(２−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン）の場合、特開平９−２５５６０９号公報に記載の方法で製造することができる。
【００８１】
Ａ１＝Ａ２＝エチレン基のジオール（９，９’−ビス（２−ヒドロキシエチル）フルオレン）の場合、Ｊ．Ｃ．Ｓ．Ｐｅｒｋｉｎ  Ｔｒａｎｓ．２２０８３（１９９８）に記載の方法で製造することができる。
これらフルオレニル基を含有するジオールの使用量は、核水素化トリメリット酸無水物クロリドに対して、通常上限は０．６等量、好ましくは、０．５等量である。これ以上用いるとジオールの１つのみしかエステル化されていないハーフエステルが多く生成するので好ましくない。また下限は、０．３等量、好ましくは０．４５等量を用いることができる。これ以下になると核水素化トリメリット酸無水物クロリドが反応系内に残り、分離操作が必要となるため好ましくはない。通常、０．５等量使用される。
【００８２】
核水素化トリメリット酸無水物クロリドとフルオレニル基含有ジオールを反応させて該フルオレニル基含有テトラカルボン酸無水物を合成する際に使用可能な溶媒としては、特に限定されないが、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン-ビス（２−メトキシエチル）エーテル等のエーテル溶媒、ピコリン、ピリジン等の芳
香族アミン溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のようなケトン系溶媒、トルエン、キシレン等の様な芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のような含ハロゲン溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のようなアミド系溶媒、ヘキサメチルホスホルアミド等のような含リン溶媒、ジメチルスルホオキシド等のような含イオウ溶媒、γ-ブチロラクトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等のようなエ
ステル系溶媒、１ ，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等のような含窒素溶媒、フェ
ノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−クロロフェノール、ｍ−クロロフェノール、ｐ−クロロフェノール等の水酸基を有する芳香族系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は単独でも、２種類以上混合して用いてもよい。
【００８３】
フルオレニル基含有テトラカルボン酸無水物を得る反応における溶質の濃度は、下限が５重量％、好ましくは１０重量％、上限が５０重量％、好ましくは４０重量％で行われる。副反応の制御、沈殿の濾過工程を考慮すると１０重量％以上４０重量％以下の範囲で行われるのがより好ましい。
本発明に係るフルオレニル基含有テトラカルボン酸無水物の合成の際、採用される反応温度は下限が−１０℃、好ましくは−５℃、より好ましくは０℃、上限は８０℃、好ましくは５０℃、より好ましくは２０℃で行われる。反応温度が８０℃よりも高いと一部副反応が起こり、収率が低下する恐れがあり、好ましくない。
【００８４】
また、採用される反応時間は、通常下限が５分、好ましくは１０分、上限は特に制限はないが通常は１００時間、好ましくは２４時間である。
反応は通常常圧で行われるが、必要に応じて加圧下、または減圧下でも実施することができる。通常反応雰囲気は、窒素下で行う。
反応容器は密閉型反応容器でも開放型反応容器でもよいが、反応系を不活性雰囲気に保
つため、開放型の場合には不活性ガスでシールできるものを用いる。
【００８５】
塩基性物質は、反応の進行とともに発生する塩化水素を中和するために用いる。この際使用される塩基性物質の種類としては特に限定されないが、ピリジン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン等の有機３級アミン類、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム等の無機の塩基性物質を用いることができる。ピリジンや、トリエチルアミンは安価に入手できる点や液体で溶解性に富むため反応操作が容易になる、という点で好ましい。また、無機の塩基性物質は安価に入手できる点で好ましい。
【００８６】
使用される塩基性物質の量は、核水素化トリメリット酸無水物クロリドに対して通常下限が１．０モル倍、好ましくは１．５モル倍、さらに好ましくは２．０モル倍、上限は特に制限はないが過剰に使用しすぎると生成物に混入してきたり、精製負荷が大きくなったりするので通常は３０モル倍、好ましくは２０モル倍、さらに好ましくは１０モル倍が採用される。塩基性物質の量が多すぎると、目的物の精製負荷が大きくなるので好ましくない。
【００８７】
＜テトラカルボン酸類の精製方法＞
例えば、核水素化トリメリット酸無水物クロリドとフルオレニル基含有ジオール反応により得られる反応生成物は、目的物と塩酸塩の混合物である。目的物は多くの場合溶媒に対する溶解性が高く、殆ど反応溶媒に溶解している。一方、塩酸塩は溶解性が低いため、沈殿として析出する。従って多くの場合、反応溶液を濾過して、塩酸塩を濾別するだけで、塩酸塩を容易に分離できるが、塩素成分を完全に除去する場合は目的物をクロロホルムや酢酸エチル等で抽出溶解し、分液ロートを用いて有機層を水洗する方法、ピリジンなどの塩酸塩のみ溶解してテトラカルボン酸類を溶解しない溶媒を添加して濾過する方法、等の採用が可能である。また、沈殿物を単に十分水洗するだけでも、塩酸塩を完全に除去することができるので有効である。塩酸塩の水洗による除去は洗浄液を１％硝酸銀水溶液による塩化銀の白色沈殿の生成の有無をもって分析することにより、容易に判断することができる。この時のテトラカボン酸類中に含まれる塩化物の
元素の残留量は、通常１重量％以下、好ましくは０．１重量％以下、さらに好ましくは０．０５重量％以下である。
【００８８】
水洗操作の際、フルオレニル基含有テトラカルボン酸無水物は一部加水分解を受けて、テトラカルボン酸ないしジカルボン酸に変化するが、これらは減圧下加熱処理をすることにより、一部加水分解して生成したテトラカルボン酸類を容易にテトラカルボン酸二無水物に戻すことができる。
その際採用される温度は、下限が５０℃、好ましくは１００℃、上限が２５０℃、好ましくは１５０℃である。
【００８９】
その際採用される減圧度は、下限の制限はなく、上限は０．１ＭＰａ、好ましくは０．０５ＭＰａである。
その際採用される加熱時間は、通常下限が５分、好ましくは１０分、上限は特に制限はないが通常は１００時間、好ましくは５０時間である。
また、加水分解によりテトラカルボン酸となった場合の再閉環の方法としては、上記した減圧下に過熱する方法の他に有機酸の酸無水物と処理する方法も採用することができる。その際に使用される有機酸の酸無水物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸などが上げられるが、過剰に使用した際の除去の容易さから無水酢酸が好適に用いられる。
【００９０】
有機酸の酸無水物との採用処理時間は、通常下限が５分、好ましくは１０分、上限は特に制限はないが通常は１００時間、好ましくは２４時間である。
その際、採用される処理温度は下限が０℃、好ましくは２０℃、より好ましくは５０℃、上限は２５０℃、好ましくは２００℃、より好ましくは１５０℃で行われる。
その際、必要に応じて溶媒を使用してもかまわない。その際、使用される溶媒には特に限定はないが、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、モノエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、ガンマブチロラクトンなどのエステル系溶媒、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒、酢酸、蟻酸、プロピオン酸などのカルボン酸溶媒などが好適に用いられる。これら溶媒は単独で用いてもかまわないし、任意の複数の溶媒を混合して使用してもかまわない。
【００９１】
こうして得られた本発明のフルオレニル基含有テトラカルボン酸二無水物をさらに精製することも可能である。その場合の精製方法としては、再結晶、昇華、洗浄、活性炭処理、カラムクロマトグラフィーなど任意に行うことができる。またこれら精製法を繰り返しても、組み合わせて実施することも可能である。
こうして得られる本発明のフルオレニル基含有テトラカルボン酸二無水物の純度は例えば示差屈折系検出器付液体高速クロマトグラフィ−などの分析で得られるピークの面積比として、通常９５％以上、好ましくは９７％以上、さらに好ましくは９９％以上である。
【００９２】
不純物として含まれてくるものとしては、ジオールの片方のみがエステル化されたモノエステル体、精製時に閉環剤として無水酢酸などの酸無水物を使用した場合にはこの閉環剤などがある。これらの不純物は、酸無水物構造を１つ分子内に含有していることから、これらのものは、ジアミンと重合する際に重合停止剤として機能するためなるべくテトラカルボン酸無水物から除去しておく必要がある。フルオレニル基含有テトラカルボン酸二無水物中に含まれる無水酢酸などの酸無水物の含量は、好ましくは５モル％以下、さらに好ましくは３モル％以下、さらに好ましくは１モル％以下である。これ以上存在すると、ジアミンとの重合の際に重合度が上がらなくなる可能性がでてくる。
また、上記した水素化トリメリット酸とジオールのエステル化による本発明のテトラカルボン酸無水物の合成収率は精製後で通常１０モル％以上、好ましくは２０モル％以上、さらに好ましくは３０モル％以上、より好ましくは５０モル％以上である。
【００９３】
＜テトラカルボン酸類の保存方法＞
テトラカルボン酸類、特にテトラカルボン酸二無水物（上記一般式（１））の保存は、加水分解による酸無水物環の開環を防ぐために高湿を避けた低温下で保存することが望ましい。具体的には、シール性の良い容器で冷蔵庫にて保管すれば長期間の保存に耐える。また、テトラカルボン酸無水物に関しては吸湿を防ぐために精製後すぐに次の重合反応に使用してもかまわない。その際の保存期間は、通常１００時間以内、さらに好ましくは５０時間以内、さらに好ましくは２４時間以内である。
酸無水物ではないテトラカルボン酸（上記一般式（３））は、特に湿度を管理する必要もなく、室温で長期間保存することができる。
【００９４】
＜ポリイミド前駆体の製造方法＞
本発明のポリイミド前駆体を製造する方法は特に限定されず、公知の方法を適用することができる。通常、重合溶媒中で実質的に等モルのジアミン類と本発明のテトラカルボン酸二無水物又はそのテトラカルボン酸類を反応させることで、本発明のポリイミド前駆体を容易に製造することができる。この際テトラカルボン酸類として上記式（１）で表される酸二無水物を用いることが好ましい。
【００９５】
本発明の脂環式ポリエステルイミド前駆体を製造する際に用いられるモノマーとして、
通常下式（１）で表されるテトラカルボン酸二無水物が使用されるが、その他に下記式（１２）〜（１４）で表されるテトラカルボン酸類を用いる事もできる。
【００９６】
【化１７】
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【００９７】
式（１２）〜（１４）中、Ｒは炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｘは水酸基又はハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれか）である。またＡ１およびＡ２の構造としては、２箇所で上記構造を形成するようにカルボキシ基と結合していればよく特に構造上の制限はない。具体的には、式（１２）〜（１４）中、Ａ１およびＡ２は任意の２価の基であればよく、好ましくは、芳香族基又は脂肪族基を含む２価の基である。さらにＡ１およびＡ２は、メチレン基（−ＣＨ２−）、エーテル基（−Ｏ−）、エステル基（−Ｃ（Ｏ）Ｏ−）、ケト基（−Ｃ（Ｏ）−）、スルホニル基（−ＳＯ２−）、スルフィニル基（−ＳＯ−）、スルフェニル基（−Ｓ−）、９，９−フルオレニリデン基などの官能基により芳香族基及び／又は脂肪族基が複数結合された構造であってもよい。これらの中でもＡ１およびＡ２は、少なくとも１つの芳香族もしくは脂肪族の環状構造を含む構造であると、樹脂としたときの耐熱性があがるのでより好ましい。更に好ましくは、それぞれ２価のフェニレン基、ナフチレン基、シクロヘキシレン基、ビフェニレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、メチレンジフェニル基、イソプロピリデンジフェニル基、４，４’−（９−フルオレニリデン）ジフェニル基、ジシクロヘキシルエーテル基、直鎖脂肪族基等が挙げられ、これらの中でもフェニレン基、ビフェニレン基、ビフェニルエーテル基、ビフェニルスルホン基等が剛直な構造を持つ点で特に好ましい。
【００９８】
また、上記式（１２）〜（１４）中のＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ニトリル基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、又はアミド基を表す。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基、アミド基の炭素数は、１〜１０が好ましい。より具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基等が例示される。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基などがあげられる。この中でも水素原子、ハロゲン原子が原料入手のし易さの点で好ましい。
【００９９】
Ａ1およびＡ２とＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6の組み合わせとして好ましい構造
としては、Ａ1およびＡ２が環状構造を有する基であり、Ｘ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がそれぞれ独立にハロゲン原子もしくは水素原子で構成されるものである。より好ま
しくはＡ1、Ａ２が環状構造を有する基でＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がすべて水
素原子で構成されるものである。さらに好ましくはＡ1およびＡ２がともに１，４−フェ
ニレン基でＸ１、Ｘ2、Ｘ３、Ｘ4、Ｘ5及びＸ6がすべて水素原子で構成されるものである。
【０１００】
式（１２）〜（１４）の化合物は、式（１）の化合物とあらかじめ脱水されたアルコール類を反応させて酸無水物環を開環することにより、ジカルボン酸ジアルキルエステルとして合成することができる（Ｘ＝ＯＨ）。この際、生成物は通常、式（１２）〜（１４）で表される化合物の混合物として得られる。さらに、酸無水物環が開いて生成したカルボン酸部位を塩化チオニル等の塩素化剤で塩素化すると酸塩化物を合成することができる（Ｘ＝Ｃｌ）。本発明のポリイミド前駆体の重合には、これらの化合物（１２）から（１４）の混合物を用いることができるが、それぞれ単離された化合物を用いても差し支えない。また混合物の使用は、イミド化後の物性には影響を与えない。
【０１０１】
本発明に係るポリイミド前駆体を製造するために使用されるジアミンとしては、先駆体製造の際の重合反応性、ポリイミドの要求特性を著しく損なわない範囲で自由に選択可能である。具体的に使用可能なジアミン類としては例えば、芳香族ジアミンでは、３，５−ジアミノベンゾトリフルオリド、２，５−ジアミノベンゾトリフルオリド、３，３’−ビストリフルオロメチルー４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ビストリフルオロメチルー５，５’−ジアミノビフェニル、ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノジフェニル、ビス（フッ素化アルキル）−４，４’−ジアミノジフェニル、ジクロロー４，４’−ジアミノジフェニル、ジブロモー４，４’−ジアミノジフェニル、ビス  （フツ素化アルコキシ）−４，４’−ジアミノジフェニル、ジフェニルー，４’−ジアミノジフェニル、４，４’ビス（４−アミノテトラフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、４，４’−ビス（４−アミノテトラフルオロフェキシ）オクタフルオロビフェニル、４，４’−ビナフチルアミン、ｏ−、ｍ−、ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，５−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノキシレン、２，４−ジアミノジュレン、ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニル、ジアルキル−４，４’−ジアミノジフェニル、ジメトキシ−４，４’−ジアミノジフェニル、ジエトキシ−４，４’−ジアミノジフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフエニルスルフォン、３，３’−ジアミノジフエニルスルフォン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、１，３−ビス  （３−アミノフエノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス  （４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（４（３−アミノフェノキシ）フェニル）スルフォン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）スルフォン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）へキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−（３−アミノフェノキジ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）へキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノー２−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル）へキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル）へキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（３−アミノフェニル）へキサフルオロプロパン、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、２，２一ビス（３−アミノ−４−メチルフェニル）へキサフルオロプロパン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）オクタフルオロビフェニル、４，４’−ジアミノベンズアニリド、９，９’−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン等が例示でき、これらを２種以上併用することもできる。 
【０１０２】
脂肪族ジアミンとしては例えば、４，４’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、トランス−１，４−ジアミノシクロヘキサン、シス−１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，４−シクロヘキサンビス（メチルアミン）、２，５−ビス（アミノメチル）ビシクロ〔２．２．１〕ヘプタン、２，６−ビス（アミノメチル）ビシクロ〔２．２．１〕ヘプタン、３，８−ビス（アミノメチル）トリシクロ〔５．２．１．０〕デカン、１，３−ジアミノアダマンタン、２，２−ビス（４−アミノシクロヘキシル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノシクロヘキシル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−プロパンジアミン、１，４−テトラメチレンジアミン、１，５−ペンタメチレンジアミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン、１，７−ヘプタメチレンジアミン、１，８−オクタメチレンジアミン、１，９−ノナメチレンジアミン等が挙げられる。またこれらを２種類以上併用することもできる。
【０１０３】
さらには、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン基含有のジアミンも使用することができる。
これらジアミンの中でも芳香族ジアミンとしては、ｏ−、ｍ−、ｐ−フェニレンジアミンなどの単核のフェニレンジアミン化合物、４，４’−ジアミノジフェニル、４，４’−ジアミノジフエニルスルフォン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルなどのジアミノジフェニル化合物、９，９’−ビス（４−アミノフェニル）フルオレンが好ましく、中でも入手の容易性や得られる樹脂の物性が良好なことから、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニル、９，９’−ビス（４−アミノフェニル）フルオレンがより好ましい。９，９’−ビス（４−アミノフェニル）フルオレンを用いたときは、得られるポリイミドフィルムとしたときの位相差フィルムとしての性能が高くなるのでより好ましい。
【０１０４】
脂肪族ジアミンとしては、４，４’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、トランス−１，４−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどの脂環式ジアミンが環構造を有し入手も容易なのでより好ましく、さらには、トランス−１，４−ジアミノシクロヘキサンが得られる樹脂の物性が良好なことからより好ましい。
これらジアミンを用いる前に精製を行っても良い。精製方法としては、再結晶、昇華、活性炭処理、蒸留など任意に行うことができる。またこれら精製法を繰り返しても、組み合わせて実施することも可能である。
【０１０５】
これらジアミンは、重合反応性が高まるので高純度であることが好ましい、通常使用されるジアミンの純度は、９５％以上、好ましくは、９７％以上、さらに好ましくは９９％以上である。
ポリイミド前駆体は式（１）のテトラカルボン酸二無水物と実質的に等モルのジアミンより重合することができる。より具体的には、以下の方法により得ることができる。
【０１０６】
反応はジアミンと式（１）のテトラカルボン酸二無水物を溶媒の存在下に混合して行う。
この際、使用するテトラカルボン酸二無水物とジアミンの比率は、モル比で１：０．８〜１．２であることが好ましい。通常の重縮合反応と同様にこのモル比が１：１に近いほど得られるポリアミド酸の分子量は大きくなる。
【０１０７】
これらジアミンと酸無水物の反応器への仕込みの方法は任意に選択することができる。例えば、ジアミンを溶媒に溶解しておき、これに式（１）のテトラカルボン酸二無水物粉末を徐々に添加する方法、逆に、テトラカルボン酸二無水物の溶液にジアミンを徐々に添加する方法、さらには、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物粉末をあらかじめ溶媒を仕
込んだ反応器に同時に添加する方法などが採用可能である。中でもジアミンを溶媒に溶解しておきテトラカルボン酸二無水物粉末を徐々に添加する方法ポリイミド前駆体の重合度が上がりやすいため有利に採用される。
【０１０８】
反応温度は、あまり低すぎると試剤の溶解性が低下することと十分な反応速度が得られないこと、高すぎると反応の進行をコントロールしにくくなることから好ましくない。下限が−２０℃、好ましくは−１０℃、さらに好ましくは０℃、上限が１５０℃、好ましくは１００℃、さらに好ましくは６０℃が採用される。
反応時間は特に制限なく採用できるが十分な試剤の変換率を達成するためには、下限が１０分、好ましくは３０分、さらに好ましくは１時間、上限は特に制限はないが反応が終了すれば必要以上に反応時間を延ばす必要はない。例えば、１００時間、好ましくは５０時間、さらに好ましくは３０時間が採用される。
【０１０９】
重合反応は、溶媒を用いて行う。この際使用される溶媒としては、原料モノマーであるジアミンと本発明のテトラカルボン酸が溶媒と反応せず、且つこれら原料が溶解する溶媒であれば問題はなく、特にその構造は限定されない。具体的に例示するならば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、カプロラクタム等のラクタム溶媒、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、３−クロロフェノ−ル、４−クロロフェノ−ル、４−メトキシフェノール、２，６−ジメチルフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレアなどが好ましく採用される．さらに、その他の一般的な有機溶剤、即ちフエノ−ル、ｏ−クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、２−メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒なども添加して使用できる。中でも原料の溶解性が高いことからＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性溶媒が好ましい。
【０１１０】
溶媒の使用量は、原料であるテトラカルボン酸二無水物とジアミンの総量の重量濃度が以下の範囲に入るような量の溶媒が使用するのが好ましい。芳香族ジアミンを使用する重合系では、モノマー成分総量の濃度は下限が５重量％、好ましくは１０重量％、上限が５０重量％、好ましくは３０重量％、脂肪族ジアミンを使用する重合系ではモノマー濃度は下限が５重量％、好ましくは７重量％、上限が３０重量％、好ましくは２０重量％の範囲である。このモノマー濃度範囲で重合を行うことにより均一で高重合度のポリイミド前駆体溶液を得ることができる。目的とするポリイミドに膜靭性を付与するためには、ポリイミド前駆体の重合度はできるだけ高いことが好ましい。
【０１１１】
芳香族ジアミン系において、上記モノマー濃度範囲よりも低濃度で重合を行うと、ポリイミド前駆体の重合度が十分高くならず、最終的に得られるポリイミド膜が脆弱になる恐れがあり、上記濃度範囲より高濃度で重合を行うとモノマーが十分溶解しない場合や反応溶液が不均一になりゲル化する場合があり好ましくない。一方脂肪族ジアミン系では、上記濃度範囲より低濃度で重合すると、重合度低下の恐れがあり、より高濃度では強固な塩
が形成され塩が完全に溶解するまでに長い重合反応時間を必要とし、生産性の低下を招く恐れがある。
【０１１２】
必要に応じて前駆体の製造の際に無機塩類を触媒として用いても良い。この際に用いられる無機塩類としては、たとえばＬiＣl、ＮaＣl、ＬiＢrなどのハロゲン化アルカリ金属塩、ＣaＣl2などのハロゲン化アルカリ土類金属、ＺnＣl2などのハロゲン化金属類が挙げられる。これらのうち、ＬiＣl、ＣaＣl2、ＺnＣl2などの金属の塩化物が特に好ましい。
反応は、進行中攪拌しながら行うのが好ましい。
【０１１３】
こうして得られる本発明のポリイミド前駆体の重量平均分子量は、下限が５０００、好ましくは１００００、上限は５０００００、好ましくは３０００００である。分子量は例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）などで測定できる。
また、得られるポリイミド前駆体の対数粘度は、特に限定されるものではないが、好ましい固有粘度または対数粘度としては、下限が０．１ｄＬ／ｇ、好ましくは０．３ｄＬ／ｇである。一方、上限は、ワニスのハンドリングの観点から１０．０ｄＬ／ｇであり、好ましく５．０ｄＬ／ｇであり固有粘度または対数粘度は、例えばオストワルド粘度計などを用いて測定することができる。
【０１１４】
該ポリイミド前駆体の溶液をガラスフィルターなどを用いてろ過することにより含まれる異物粒子を取り除くことが可能である。異物粒子を取り除くことは特に樹脂を光学用途に利用する場合においては重要なことであり、本発明で得られるポリイミド前駆体の異物量は通常、投影面積円相当径が５〜２０μｍである不溶性微粒体は、前駆体１ｇ当り５０００個以下であり、好ましくは３０００個以下、さらに好ましくは１０００個以下である。異物の数は例えば、顕微鏡の画像上で不溶性微粒体の大きさと個数を計測する顕微鏡法によりカウントすることができる。具体的にはたとえばキーエンス社製ＸＶ−１０００などの粒径画像処理装置などを利用すれば容易に計測できる。
【０１１５】
また、本発明のポリイミド前駆体の合成は、対応するテトラカルボン酸のジアルキルエステルの二酸ハロゲン化物とジアミンより公知の方法に従って低温溶液重縮合させることによっても可能である（例えば、Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，１０，１１（１９９８）などに記載の方法）。具体的には、溶媒の存在下にジアミンと式（１２）から（１４）で表されるテトラカルボン酸誘導体（Ｘはハロゲン原子）を反応させることで行う。
【０１１６】
これらジアミンと式（１２）から（１４）で表されるテトラカルボン酸誘導体の反応器への仕込みの方法は任意に選択することができる。例えば、ジアミンを溶媒に溶解しておき、これにテトラカルボン酸誘導体を徐々に添加する方法、逆に、テトラカルボン酸誘導体の溶液にジアミンを徐々に添加する方法、さらには、ジアミンとテトラカルボン酸誘導体をあらかじめ溶媒を仕込んだ反応器にそれぞれ同時に添加する方法などが採用可能である。中でもジアミンを溶媒に溶解しておきテトラカルボン酸誘導体を徐々に添加する方法では重合度が上がりやすく、また反応制御の容易性から有利に採用される。
【０１１７】
反応温度は、あまり低すぎると試剤の溶解性が低下することと十分な反応速度が得られないこと、高すぎると反応の進行をコントロールしにくくなることから好ましくない。下限が−２０℃、好ましくは−１０℃、さらに好ましくは０℃、上限が１５０℃、好ましくは１００℃、さらに好ましくは８０℃が採用される。
反応時間は特に制限なく採用できるが、下限が１０分、好ましくは３０分、さらに好ましくは１時間、上限は特に制限はないが、１５０時間、好ましくは１００時間、さらに好ましくは５０時間が採用される。
【０１１８】
この重合反応は、溶媒を用いて行う。この際使用される溶媒としては、上記したジアミンとテトラカルボン酸二無水物の反応で使用される溶媒を用いる事ができる。
溶媒の使用量は、原料である式（１２）から（１４）で表されるテトラカルボン酸誘導体とジアミンの総量の重量濃度が以下の範囲に入るような量の溶媒が使用されるのが好ましい。濃度の下限が１重量％、好ましくは３重量％、さらに好ましくは５重量％、上限は特に制限はないものの、ワニスのハンドリングやテトラカルボン酸二無水物の溶解性の観点から、５０重量％、好ましくは４０重量％、さらに好ましくは３０重量％が採用される。
【０１１９】
反応の際には、塩基性物質を使用してもよい。本発明において使用可能な塩基性物質は、３級のアミンや無機の塩基性物質である。具体的には、ピリジンなどの芳香族３級アミン、トリエチルアミン、Ｎ−メチルピペリジン等の脂肪族３級アミンや、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、燐酸のナトリウム塩やナトリウム水素塩等の無機の塩基性物質が使用可能である。中でも、入手の容易性や操作性からピリジンやトリエチルアミンが好ましい。これら塩基性物質は、あらかじめ反応の際に使用する溶媒に溶解して添加しておくことが好ましい。塩基性物質の使用量は、式（１２）から（１４）で表されるテトラカルボン酸誘導体中に含まれる酸の量により任意に変えて使用することができる。もちろん、テトラカルボン酸誘導体中に反応により発生する酸が全くないならば塩基性物質を使用しないことも可能である。酸が発生する場合の塩基性物質の使用量は、重合に使用するテトラカルボン酸誘導体のモル数に対して、下限が２倍モル、好ましくは３倍モル、上限が、１０倍モル、好ましくは５倍モルである。
【０１２０】
反応は、進行中攪拌しながら行うのが好ましい。
このジアミンと式（１２）から（１４）で表されるテトラカルボン酸誘導体との重合反応は界面重縮合法でも行うことが可能である。界面重縮合法においては、使用する溶媒に特徴がある。即ち、ジアミンは、３級アミン等の塩基性物質を溶解した水溶液に溶解する。一方、式（１２）から（１４）で表されるテトラカルボン酸誘導体（Ｘが塩素原子の場合）は、水に溶解しない無極性有機溶媒に溶解する。この際使用される無極性溶媒としては、トルエンやキシレンなどの芳香族系溶媒や、シクロヘキサンやヘキサン、ヘプタン等の脂肪族系炭化水素溶媒が用いられる。
【０１２１】
界面重縮合法におい重合反応を行う場合には、これら２つの溶液を混合し、激しく撹拌することでポリイミド前駆体を得ることが可能である。この際ジアミンとテトラカルボン酸誘導体の仕込量は等モルでなくても支障はない。
さらに本発明のポリイミド前駆体は、式（１２）から（１４）で表されるテトラカルボン酸誘導体（Ｘが水酸基の場合）と等モルのジアミンを用いて、縮合剤の存在下に製造することができる。例えば、縮合剤としてジアミンと等モルの亜リン酸トリフェニルを用い、ピリジンの存在下に直接重縮合することも可能である。また、他の縮合剤としてＮ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミドを用いても同様に直接重縮合可能である。
【０１２２】
また、本発明のポリイミド前駆体の製造は、公知の方法（高分子討論会予稿集，４９，１９１７（２０００））に従ってジアミンのジシリル化物と式（１）のテトラカルボン酸二無水物あるいは式（１２）から（１４）のテトラカルボン酸誘導体（Ｘが塩素原子の場合）を上記と同様に低温溶液重縮合することによっても可能である。
本発明のポリイミドを得る際には、本発明のテトラカルボン酸類に加えて他の酸二無水物又はテトラカルボン酸類を混合し、共重合させても良い。その際使用することができる酸二無水物は特に限定はされないが、例えばピロメリット酸などの１つのベンゼン環を有する芳香族酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、２，３’，３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(ａ-ＢＰＤＡ)、
３，３’’,４，４’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）、３，
３’,４，４’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(ＢＴＤＡ)、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’,４，４’−オキシジフタル酸無水物(ＯＤＰＡ)、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エ−テル二酸無水物(ａ−ＯＤＰＡ)、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エ−テル二酸無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二酸無水物、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物(ＢＤＣＰ)、２，２’−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２’−ビス（３,４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物(ＢＤＣＦ)、２，２’−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物等の２つのベンゼン環を有する芳香族酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等のナフタレン骨格を有する芳香族酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−アントラセンテトラカルボン酸二無水物などのアントラセン骨格を有する芳香族酸二無水物が例として挙げられる。
【０１２３】
一方、加えて使用できる脂環式の酸無水物の例としては、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物やエチレンテトラカルボン酸二無水物などの鎖状の脂肪族テトラカルボン酸二無水物や、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシク
ロ[２．２．２]オクタ−７−エン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−３，４，３‘，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ水添物）、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−１−ナフタレンコハク酸二無水物、ビシクロ［３，３，０］オクタン−２，４，６，８−テトラカルボン酸二無水物などの脂環構造を有するテトラカルボン酸の二無水物などを挙げることができる。
【０１２４】
これら酸二無水物と本発明のテトラカルボン酸類との使用割合は得ようとする樹脂の物性により任意に設定可能であるが、本発明のテトラカルボン酸類の使用量が５モル％以上が好ましく、さらに１０モル％以上使用することがより好ましい。
必要に応じて溶液状態のポリイミド前駆体を単離することもできる。例えば、ポリイミド前駆体の溶液を、水や、メタノール、アセトン等の貧溶媒に加えることによりポリイミド前駆体を沈澱させ、ろ過などにより得られた固体から溶媒を乾燥などにより除去すれば、ポリイミド前駆体を粉末として単離できる。なお、必要に応じてこの粉末を上記した反応溶媒などに溶解させれば再び溶液とすることもでき、この操作を繰り返すことにより本発明のポリイミド前駆体を精製することもできる。
【０１２５】
＜ポリイミドの製造方法＞
本発明のポリイミドを合成する方法は、（ｉ）ポリイミド前駆体から得る方法、および（ｉｉ）ポリイミド前駆体を介さずに得る方法が挙げられる。そして、（ｉ）ポリイミド前駆体から得る方法としては、加熱イミド化法および化学イミド化法がある。ただし、本発明のポリイミドの製造方法は、以下に記載される製法に特に制限されることはない。
【０１２６】
（ｉ）ポリイミド前駆体から得る方法
本発明のポリイミドは、上記の方法で得られたポリイミド前駆体を環化イミド化反応させることで製造することができる。
この際ポリイミドの製造可能な形態は、フィルム、粉末、成型体および溶液である。
ポリイミドのフィルムは、例えば以下の様にして製造を行うことができる。まず、該ポリイミド前駆体の重合溶液（ワニス）をガラス、銅、アルミニウム、シリコン、石英板、
ステンレス板、カプトンフィルム等の基板上に流延して塗布する。塗布の方法としては、前述のようにして得られたポリイミド溶液を、上記した基板上に滴下し高さを固定した支持体などの上をなぞり溶液を伸ばすことにより均一な高さに塗布することができる。この際、ドクターブレードなどの機器を使用して行ってもかまわない。またこの他の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法など、溶液を所定の厚みで塗布できる手法であれば制限なく採用できる。
【０１２７】
ポリイミド前駆体を基板上に塗布する際には溶媒を用いるが、塗布に適した粘度に調整する。その際の粘度は、下限が、１ポアズ、好ましくは５ポアズで、上限は、１００ポアズ、好ましくは８０ポアズである。
こうして塗布された塗膜には、溶媒が含まれているので、次に乾燥する。その際に採用される乾燥の温度は、通常下限が４０℃、好ましくは５０℃、さらに好ましくは、６０℃である。一方、上限は、２００℃、好ましくは１５０℃、さらに好ましくは１００℃である。
【０１２８】
乾燥の時間は、溶媒がある程度除去されるならば特に制限なく採用できるが、下限が１０ 分、好ましくは３０分、さらに好ましくは１時間、上限は特に制限はないが、５０時間、好ましくは３０時間、さらに好ましくは１０時間が採用される。
乾燥は減圧下に行っても良い。その際に採用される減圧度は、通常０．０５ＭＰａ以下、好ましくは０．０１ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．００１ＭＰａ以下である。
【０１２９】
通常、乾燥後の溶媒の残存量は、５０重量％以下、好ましくは４０重量％以下、さらに好ましくは３０重量％以下である。
こうして得られた乾燥されたポリイミド前駆体フィルムを基板上で真空中、窒素等の不活性ガス中、あるいは空気中高温度加熱してイミド化する。この方法を加熱イミド化と言う。
【０１３０】
この時採用される温度は、下限が１８０℃、好ましくは２００℃、さらに好ましくは２５０℃である。一方、上限は５００℃、好ましくは４００℃、さらに好ましくは３５０℃で加熱する。加熱温度は１８０℃以下であると環化イミド化反応の環化反応が不完全であったりするため好ましくなく、また高すぎると生成したポリイミドフィルムが着色したりする可能性があるため好ましくない。またイミド化は真空中あるいは不活性ガス中で行うことが望ましいが、イミド化反応の温度が高すぎなければ空気中で行っても差し支えはない。加熱イミド化を減圧下に行う場合に採用される減圧度は、通常０．０５ＭＰａ以下、好ましくは０．０１ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．００１ＭＰａ以下である。
【０１３１】
加熱時間は環化イミド化が十分に進行する時間が採用されるが、通常、下限が５分、好ましくは１０分、さらに好ましくは２０分、上限は特に制限はないが、２０時間、好ましくは１０時間、さらに好ましくは５時間が採用される。
また、ポリイミド前駆体のフィルムを、脱水試薬を含有する溶液に浸漬することによって化学イミド化反応を行うことも可能である。この反応は、好ましくは３級アミン存在下で反応を行うことが好ましい。
この時使用できる３級アミンは、ピリジンなどの芳香族３級アミン、トリエチルアミン、Ｎ−メチルピペリジン等の脂肪族３級アミンがあげられる。この中でもピリジン、およびトリエチルアミンが入手の容易性、良好な反応性が得られる点で好ましい。
【０１３２】
使用する３級アミンの使用量は、通常下限がアミド酸基の０．１モル倍、好ましくは０．５モル倍、さらに好ましくは１．０モル倍以上、下限は通常３０モル倍、好ましくは２０モル倍、さらに好ましくは１０モル倍である。
また、使用可能な脱水試薬としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、トリフルオロメタ
ンスルホン酸無水物等の酸無水物、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミド等のカルボジイミド類、があげられ、この中でも無水酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミド等のカルボジイミド類が好ましく、さらには、無水酢酸が入手の容易性、経済性の点でより好ましい。
【０１３３】
その際、使用される脱水試薬の量はポリイミド前駆体に含まれるアミド酸のモル数に対して通常下限が１．０モル倍、好ましくは２．０モル倍、さらに好ましくは４．０モル倍であり、上限は特に制限はないが、通常は５０モル倍、好ましくは３０モル倍、さらに好ましくは２０モル倍である。これらの脱水環化試薬によるイミド化反応は常温で行っても良いし、反応の進行が遅い場合には加熱して使用しても良い。
【０１３４】
このように環化イミド化反応では、加熱や脱水試薬を用いることが好ましいが、加熱と脱水試薬を併用して反応を行う事もできる。
また加熱イミド化の別な形態として、ポリイミド前駆体の重合溶液をそのままあるいは同一の溶媒で適度に希釈した後溶液中で加熱することでも本発明のポリイミドの溶液（ワニス）を容易に製造することもできる。
【０１３５】
加熱イミド化する際の溶液の濃度には特に制限はないが、通常下限がポリイミド前駆体の重量％で１重量％、好ましくは５重量％、さらに好ましくは１０重量％であり、上限は５０重量％、好ましくは４０重量％、さらに好ましくは３０重量％である。
この際の加熱温度は、下限が１００℃、好ましくは１２０℃、さらに好ましくは、１５０℃である。一方、上限は目的物の着色が起こらない温度であれば自由に設定可能であるが、２５０℃、好ましくは２２０℃、さらに好ましくは２００℃で加熱する。この際、環化イミド化反応の副生成物である水等を共沸留去するために、トルエンやキシレン等の共沸溶媒を添加し、これら溶媒とともに生成する水を留去しながら反応を行っても差し支えない。
【０１３６】
環化イミド化反応の触媒として塩基性物質を添加して反応を行ってもよい。本発明において使用可能な塩基触媒の例としては、ピリジン、γ―ピコリン、ピラジン等の芳香族系アミン類をあげることができる。
一方、ポリイミド前駆体の溶液中に脱水試薬を添加することにより化学イミド化を行うことができる。反応は通常、脱水試薬と塩基性物質の存在下に行う。化学イミド化において使用可能な脱水剤としては、無水酢酸、やトリフルオロ無水酢酸などの低級カルボン酸の酸無水物や、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などの芳香族ジカルボン酸の無水物、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミドなどのアルキルカルボジイミドなどである。その際、使用される脱水試薬の量はポリイミド前駆体に含まれるアミド酸のモル数に対して通常下限が１．０モル倍、好ましくは２．０モル倍、さらに好ましくは４．０モル倍であり、上限は特に制限はないが、通常は５０モル倍、好ましくは３０モル倍、さらに好ましくは２０モル倍である。脱水試薬が少なすぎると反応の進行が遅くなり、多すぎると目的物中に残存してしまう、という問題を生ずる。
【０１３７】
一方、使用可能な塩基性物質の種類としては特に限定されないが、ピリジン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ジメチルアミノピリジン等の有機３級アミン類、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム等の無機の塩基性物質を用いることができる。中でもピリジンや、トリエチルアミンは安価に入手できる点や液体で溶解性に富むため反応操作が容易になる、という点で好ましい。
【０１３８】
使用する塩基性物質の使用量は、通常下限がアミド酸基の０．１モル倍、好ましくは０．５モル倍、さらに好ましくは１．０モル倍以上、下限は通常３０モル倍、好ましくは２０モル倍、さらに好ましくは１０モル倍である。塩基性物質が少なすぎると反応の進行が遅くなり、多すぎると目的物中に残存してしまう、という問題を生ずる。反応溶媒としては前述したポリイミド前駆体合成時に用いる溶媒を使用することができる。
【０１３９】
採用される反応温度は下限が−１０℃、好ましくは−５℃、より好ましくは０℃、上限は８０℃、好ましくは６０℃、より好ましくは４０℃で行われる。反応時間は、通常下限が５分、好ましくは１０分、上限は特に制限はないが通常は１００時間、好ましくは２４時間である。  反応は通常、常圧で行われるが、必要に応じて加圧下、または減圧下でも実施することができる。
【０１４０】
通常反応雰囲気は、窒素下で行う。このイミド化反応によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
上記の方法により得られるポリイミドを溶液とし、あるいは反応で得られる溶液に、ベンゾイルクロリドや無水酢酸とピリジンのような試薬を加えて末端アミノ基をアミド基として保護することもできる。こうすると、ポリイミドの着色が防がれ、安定性も向上するので好ましい。
【０１４１】
上記の様にして脱水試薬と塩基性物質存在下にイミド化する方法においては、ポリイミドの異性体であるポリイソミドが混合することがある。ポリイソミドの混合割合は、通常９０％以下であり、好ましくは８０％以下である。なおこのポリイソミドが混合したポリイミドは、粉末とした後、あるいは再度溶媒に溶かして基盤などにコーティングしてフィルムとした後に加熱することにより混合したポリイソミドをポリイミドへ異性化させることができる。この際の温度は、下限が１００℃、好ましくは２００℃、 さらに好ましく
は３００℃が採用可能である。一方上限は、５００℃、好ましくは４００℃、さらに好ましくは３５０℃で採用可能である。また、その際の反応時間は、通常下限が５分、好ましくは１０分、上限は特に制限はないが通常は１００時間、好ましくは２４時間である。
【０１４２】
（ｉｉ）ポリイミド前駆体を介さずに得る方法
ポリイミド前駆体を介さずに得る方法としては、上記式（１）〜（３）のいずれかで表されるテトラカルボン酸類を原料としてジアミン類と反応させて直接環化イミド化反応を行い、本発明のポリイミドを製造することも可能である。
この方法は、中間体であるポリイミド前駆体を途中単離せずに、直接環化イミド化まで行う方法であるが、その際の反応条件としては、上述したポリイミド前駆体からポリイミドを製造する加熱イミド化の条件を適宜採用することができる。
【０１４３】
＜ポリイミドの形態の変換方法＞
上記のようにして得られる本発明のポリイミドは通常の芳香族系のポリイミドと異なり特定の溶媒に対しては高い溶解性を示す。従って、本発明のポリイミドをこの溶解溶媒に溶解して溶液（ワニス）とすると、これから種々形態を変えたポリイミドを容易に製造できる。例えば、この溶液を大量の貧溶媒中に滴下・濾過するとポリイミドを粉末として単離することができる。この際に使用可能な貧溶媒としては特に限定されないが、水、メタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼンなどを挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させた特定重合体は濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱乾燥して粉末とすることが出来る。また、粉末としたポリイミドを、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を２〜１０回繰り返すと、ポリイミド中の不純物を少なくすることができる。この際の貧溶媒として例えばアルコール類、ケトン類、炭化水素など３種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
【０１４４】
こうして得られた粉末のポリイミドは、再び溶媒に溶解させることで溶液（ワニス）とすることができる。
その際に使用可能な溶媒としては、ポリイミド前駆体を合成する際に用いた溶媒が使用できる。
さらにこれに加え、塗膜均一性向上を目的として、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール、１−ブトキシ−２−プロパノール、１−フェノキシ−２−プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテート、プロピレングリコール−１−モノエチルエーテル−２−アセテート、ジプロピレングリコール、２−（２−エトキシプロポキシ）プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸ｎ−プロピルエステル、乳酸ｎ−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステルなどの低表面張力を有する溶媒も用いることができる。これら溶媒は１種類でも複数種類を混合して用いても良い。
【０１４５】
また、これら塗膜均一性向上を目的とした溶媒の混合量としては、好ましくは全溶媒中の１０〜８０重量％、より好ましくは２０〜６０重量％である。また、この時のポリイミドの濃度は、下限が通常１重量％、好ましくは５重量％、さらに好ましくは１０重量％、上限は通常８０重量％、好ましくは６０重量％、さらに好ましくは５０重量％である。このようにして得られたポリイミド溶液（ワニス）は、各種材料のコーティング材として製膜用、皮膜用として使用することができる。
【０１４６】
また、このポリイミドの溶液をろ過することにより含まれる異物粒子を取り除くことが可能である。異物粒子を取り除くことは光学用途においては重要なことであり、本発明で得られるポリイミドの異物量は通常、投影面積円相当径が５〜２０μｍである不溶性微粒体は、前駆体１ｇ当り５０００個以下であり、好ましくは３０００個以下、さらに好ましくは１０００個以下である。測定の方法は上記した通りである。
【０１４７】
本発明のポリイミド粉末を加熱圧縮することで所望の形のポリイミドの成型体とすることができる。その際に加熱する温度は、下限が１５０℃、好ましくは２００℃、さらに好ましくは２５０℃で行うことができ、一方、上限は４５０℃、好ましくは４００℃、さらに好ましくは３５０℃で加熱する。また、一旦単離したポリイミド粉末を例えば、重合の際に使用した溶媒に再溶解するとポリイミドワニスに戻すこともできる。
【０１４８】
さらにこのポリイミドワニスを、基板上に塗布して乾燥するとポリイミドフィルムを形成することができる。塗布を行うその方法に特に制限はないが、例えばポリイミド溶液を石英板、ステンレス板、カプトンフィルムなどの光学用基板に滴下し高さを固定した支持体上をなぞり溶液を伸ばすことにより均一な高さに塗布することができる。この際、ドクターブレードなどの機器を使用して行ってもかまわない。
【０１４９】
またこの他の塗布方法としては、スプレー法、ディップコート法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などが挙げられるが、生産性の面から工業的には転写印刷法が広く用いられており、本発明の液晶配向処理剤においても好適に用いられる。
このようにして塗布されたポリイミドはまだ多量の溶媒を含んでいる。そこで、加熱して溶媒を除去する。その際の温度は、通常下限が７０℃、好ましくは１００℃、さらに好ましくは１５０℃であり、上限は通常３５０℃、好ましくは３００℃さらに好ましくは２５０℃である。加熱は、段階的に昇温しても良いし連続的に昇温してもかまわない。これらの工程の雰囲気は、減圧下もしくは不活性雰囲気中でおこなってもよい。
【０１５０】
減圧下に行う場合に採用される減圧度は、通常０．０５ＭＰａ以下、好ましくは０．０１ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．００１ＭＰａ以下である。
これらのフィルムは必要に応じてウェットエッチング、ドライエッチング、レーザーア
ブレーションなどの方法によりパターニングされ所定の形に形成され光部品とすることもできる。このようにして得られる本発明のポリイミドを用いたフィルム、光部品等の光学用素子は、複屈折も小さく無色透明であるために、厚膜であってもそれらの物性は極めて良好である。
【０１５１】
ポリイミドのフィルムを形成する際の厚みは、塗布する溶液の厚みを変えることにより制御することができ、通常下限が通常０．１μｍ、好ましくは１μｍ、さらに好ましくは５μｍ、上限は通常１０００μｍ、好ましくは７００μｍ、さらに好ましくは５００μｍである。
さらに、本発明のポリイミドは、溶媒溶解性に優れるため、その溶液からシートや、繊維などその形態は用途に応じて自由に加工することができる。また、フィルは単層ばかりでなく多層として使用することも可能である。
【０１５２】
本発明のポリイミドおよびその前駆体中に、必要に応じて酸化安定剤、フイラー、シランカップリング剤、感光剤、光重合開始剤および増感剤等の添加物を加えることができる。また、強度向上、耐熱性の増強、吸水性の低下、など樹脂に要求される物性を達成するために、本発明のポリイミドに他の樹脂を混合することも可能である。
その際に使用される樹脂は、本発明のポリイミドと均一に混合することができれば問題なく、特に制限はされないが、例えばポリイミドや、ポリエーテルイミド、他の組成のポリエステルイミド、ポリエーテルスルホン、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリステル、ポリ（メタ）アクリレート、ポリシクロオレフィンなどの光学用透明性樹脂などを混合して用いてもかまわない。
【０１５３】
＜ポリイミドの物性＞
本発明のポリイミドのガラス転移温度Ｔｇ（℃）は、通常下限が１５０℃、好ましくは２００℃、さらに好ましくは２５０℃であり、上限は通常５００℃、好ましくは４５０℃、さらに好ましくは４００℃の範囲内であり、高い耐熱性を有する。
また耐熱性を表す別の指標としての５％重量減少温度は、不活性ガス雰囲気では通常３５０℃以上、好ましくは４００℃以上、さらに好ましくは４２０℃以上、空気雰囲気では、通常、３５０℃以上、好ましくは３８０℃以上、さらに好ましくは４００℃以上である。
【０１５４】
さらに本発明のポリイミドは、透明性が高いという特徴を持つ。厚さ３０μｍのポリイミドフィルムにして測定した紫外線・可視光吸収スペクトルのグラフにおいて、２５０〜８００ｎｍの波長の範囲内における平均透過率が、通常は５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上であることを特徴とする。また、４００ｎｍの単色光の透過率は、通常、４０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。また、カットオフ波長は通常３５０ｎｍ以下、好ましくは３３０ｎｍ以下、さらに好ましくは３１０ｎｍ以下である。カットオフ波長の下限は通常２２０ｎｍ以上、好ましくは２５０ｎｍ以上である。
【０１５５】
本発明のポリイミドは、光学的等方性に優れており複屈折が小さいという特徴を持つ。通常複屈折は、０．０５以下、好ましくは０．０１以下、さらに好ましくは０．００５以下となる。
本発明のポリイミドの鉛筆硬度（ＪＩＳ−Ｋ５４００）は、通常Ｂ〜７Ｈの範囲内であり、好ましくはＨ〜４Ｈの範囲内である。
【０１５６】
本発明のポリイミドの屈折率は、上限が通常１．７５、好ましくは１．７０、さらに好ましくは０．６８、下限が１．５０、好ましくは１．５３、さらに好ましくは１．５５である。なお、樹脂中にフッ素原子を導入すると屈折率が低下することはよく知られている
が、本発明のポリイミドにもフッ素原子を導入すると誘電率は下がり、その場合通常上限が１．６５、好ましくは１．６３、さらに好ましくは１．６０であり、下限は１．４５、好ましくは１．４８、さらに好ましくは１．５０である。
【０１５７】
本発明のポリイミドの１ＭＨｚにおける誘電率は通常４．０以下であり、好ましくは、３．８以下である。さらに好ましくは、３．５以下である。また、樹脂中にフッ素原子を導入すると誘電率が低下することはよく知られているが、本発明のポリイミドにもフッ素原子を導入すると誘電率は下がり、その場合通常３．５以下、好ましくは３．３以下、さらに好ましくは３．１以下となる。さらに、１〜２０ＧＨｚの範囲において誘電正接についても周波数依存性が低く、０．００５〜０．０２０の範囲でほぼ一定の値を示すという特徴も有しており、極めて優れた高周波特性を持つ。
【０１５８】
ポリイミド中に含まれる異物粒子の量は通常、投影面積円相当径が５〜２０μｍである不溶性微粒体は、ポリイミド樹脂１ｇ当り５０００個以下であり、好ましくは３０００個以下、さらに好ましくは１０００個以下である。
本発明のポリイミドの２５℃の水に２４時間浸漬した際の吸水率は、通常５重量％以下、好ましくは３重量％以下、さらに好ましくは２重量％以下である。
【０１５９】
本発明のポリイミドの線熱膨張率は、通常１００ｐｐｍ／Ｋ以下、好ましくは５０ｐｐｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは３０ｐｐｍ／Ｋである。
本発明のポリイミドは、特定の溶剤に対して高い溶解性を示す。特に上記したポリイミド前駆体を合成する際に用いた溶媒にはよく溶解し、容易に溶液とすることができる。
本発明のポリイミドは、上記したフィルムとした時、しなやかで折り曲げることができ、元に戻した時には平らなフィルムに戻るという高い復元性がある特徴を持つ。通常、本発明のポリイミドのフィルムは１８０°の折り曲げを行っても割れてしまわないものも製造可能である。
【０１６０】
本発明のポリイミドをフィルムとした時の、引っ張り強度は、通常、１０ＭＰａ以上、好ましくは３０ＭＰａ以上、さらに好ましくは５０ＭＰａ以上である。
本発明のポリイミドをフィルムとした時の、引っ張り弾性率は、通常、０．１ＧＰａ以上、好ましくは０．５ＧＰａ以上、さらに好ましくは１．０ＧＰａ以上である。
本発明のポリイミドをフィルムとした時の、引っ張り伸びは、通常下限が０．１％、好ましくは０．５％、さらに好ましくは１．０％、上限は、通常１００％以下、好ましくは５０％以下、さらに好ましくは３０％以下である。
【０１６１】
＜用途＞
本発明のポリイミドは、高ガラス転移温度、低複屈折性、無色透明性、低誘電性を同時に満たすものでありこれらの優れたバランスのとれた特性を生かして、半導体分野、光学材料分野、光通信分野、表示装置分野、電気電子機器分野、輸送機器分野、航空宇宙分野などにおける素材として使用できる。例えば、光学材料分野としては、レンズ、回析格子などの精密光部品、ホログラム、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、光ディスク等のディスク基板、光学用接着剤、表示装置用途としては、ＬＣＤ用基板、偏光板用支持フィルム、透明樹脂シート、位相差フィルム、光拡散フィルム、プリズムシート、ＬＣＤ用接着剤、ＬＣＤ用スペーサ、ＬＣＤ用電極基板、カラーフィルター用透明保護膜、カラーフィルター、透明保護膜等、ＬＣＤ以外の表示材料用途としてはプロジェクター用のスクリーン、プラズマディスプレイ用の基板やフィルム、光学フィルター、有機ＥＬ用コーティング材料等、光通信分野や光学素子分野では、光ファイバー、光導波路、光分岐器、光合波器、光スイッチング素子、光変調器、光フィルター、波長分割器、光増幅器、光減衰器、光波長変換器、電気電子機器分野では、絶縁テープ、各種積層板、フレキシブルプリント回路基板、多層プリント回路基板用接着フィルム、プリント回路基板用カバーフィルム、半導体集積回路素子の表面保護膜、電線用被覆剤、などや、フラッシュメモリー、ＣＣＤ、ＰＤ、ＬＤ等の光半導体の封止材、半導体分野ではバッファーコート膜、パッシベーション膜、層間絶縁膜等、感光性ポリマーのベースポリマー半導体コーティング剤、アンダーフィル剤、航空宇宙分野では、ソーラーセル、熱制御システム等の特別な航空宇宙用コンポーネントコーティング材等、この他本剤の特性を生かして、太陽電池の被覆材やベースフィルム基材、接着剤、その他のコーティング材料用などが挙げられる。
【０１６２】
中でも、本発明のポリイミドは、溶媒に可溶で塗布により低温でフィルム化でき、また光学的に透明で光透過率が高く複屈折が極めて小さいという他の光学用樹脂にはない特性バランスを有することから液晶ディスプレイ用の各種部材として使用することに適している。例えば、基板、配向膜、粘着剤、偏光板、位相差フィルム、カラーフィルター、樹脂ブラックマトリックス材料、視野角補償フィルムなどの液晶ディスプレイ用部材を作成する際の原料樹脂として利用することが可能である。特に、各種ディスプレイ用の位相差フィルム用途に適している。これは、本発明のポリイミドにフルオレニル基が含まれており、且つこのフルオレニル基がポリマーの主鎖に対して垂直、ないしそれに近い角度で固定されていることから、位相差フィルムとした時に光補償機能が高く、特に優れた性能を示すので好ましい。
【実施例】
【０１６３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限りこれら実施例に限定されるものではない。
１）モノマーの物性値の測定
＜赤外吸収スペクトル＞
フーリエ変換赤外分光光度計を用い、ＫＢｒ法にて生成物の赤外吸収スペクトルを測定した。
【０１６４】
＜プロトンＮＭＲスペクトル＞
生成物を重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、プロトンの共鳴周波数４００ＭＨｚ
ＮＭＲ分光計を用いてプロトンＮＭＲスペクトルを測定した。
＜融点＞
示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）にて、窒素雰囲気中、昇温速度２℃／分での昇温過程における融解の吸熱ピークより融点を求めた。
【０１６５】
２）重合物の物性値の測定
＜赤外吸収スペクトル＞
フーリエ変換赤外分光光度計（日本分光社製ＦＴ−ＩＲ５３００）を用い、透過法にてポリイミド前駆体およびポリイミド薄膜の赤外吸収スペクトルを測定した。
＜固有粘度＞
０．５重量％のポリイミド前駆体溶液を、オストワルド粘度計を用いて３０℃で測定した。
【０１６６】
＜ガラス転移温度：Ｔｇ＞
ブルカーエイエックス社製熱機械分析装置（ＴＭＡ４０００）を用いて動的粘弾性測定により、周波数０．１Ｈｚ、昇温速度５℃／分における損失ピークからポリイミド膜のガラス転移温度を求めた。 または、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製示差走査熱量分
析計（ＤＳＣ６２２０）を用いて１０℃／分で昇温しそのベースラインシフトから求めた。
【０１６７】
＜５％重量減少温度：Ｔｄ５＞
ブルカーエイエックス社製熱重量分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ２０００）を用いて、窒素中
または空気中、昇温速度１０℃／分での昇温過程において、ポリイミド膜の初期重量が５％減少した時の温度を測定した。これらの値が高いほど、熱安定性が高いことを表す。
＜カットオフ波長（透明性）＞
日本分光社製紫外可視分光光度計（Ｖ−５２０）を用いて、２００ｎｍから９００ｎｍの可視・紫外線透過率を測定した。透過率が０．５％以下となる波長（カットオフ波長）を透明性の指標とした。カットオフ波長が短い程、ポリイミド膜の透明性が良好であることを意味する。
【０１６８】
＜光透過率（透明性）＞
日本分光社製紫外可視分光光度計（Ｖ−５２０）を用いて、４００ｎｍにおける光透過率を測定した。透過率が高い程、ポリイミド膜の透明性が良好であることを意味する。
＜複屈折＞
アタゴ社製アッベ屈折計（アッベ４Ｔ）を用いて、ポリイミド膜に平行な方向（ｎｉｎ）と垂直な方向（ｎｏｕｔ）の屈折率をアッベ屈折計（ナトリウムランプ使用、波長５８９ｎｍ）で測定し、これらの屈折率の差から複屈折（Δｎ＝ｎｉｎ−ｎｏｕｔ）を求めた。
【０１６９】
＜誘電率＞
アタゴ社製アッベ屈折計（アッベ４Ｔ）を用いて、ポリイミド膜の平均屈折率〔ｎａｖ＝（２ｎｉｎ＋ｎｏｕｔ）／３〕に基づいて、次式により１ＭＨｚにおけるポリイミド膜の誘電率（ε）を算出した。ε＝１．１×ｎａｖ２
＜吸水率＞
５０℃で２４時間真空乾燥したポリイミド膜（膜厚２０〜３０μｍ）を２５℃の水に２４時間浸漬した後、余分の水分を拭き取り、重量増加分から吸水率（％）を求めた。
【０１７０】
＜線熱膨張係数：ＣＴＥ＞
ブルカーエイエックス社製熱機械分析装置（ＴＭＡ４０００）を用いて、熱機械分析により、荷重０．５ｇ／膜厚１μｍ、昇温速度５℃／分における試験片の伸びより、１００〜２００℃の範囲での平均値としてポリイミド膜の線熱膨張係数を求めた。
＜弾性率、破断伸び＞
東洋ボールドウィン社製引張試験機（テンシロンＵＴＭ−２）を用いて、ポリイミド膜の試験片（３ｍｍ×３０ｍｍ）について引張試験（延伸速度：８ｍｍ／分）を実施し、応力―歪曲線の初期の勾配から弾性率を、膜が破断した時の伸び率から破断伸び（％）を求めた。破断伸びが高いほど膜の靭性が高いことを意味する。
【０１７１】
＜エステル基とフルオレニル基を共に含有するテトラカルボン酸二無水物の合成＞
［実施例１］
【０１７２】
エステル基とフルオレニル基を共に含有するテトラカルボン酸二無水物は以下のように合成した。反応容器中で核水素化トリメリット酸無水物クロリド４．３３ｇ（２０ｍｍｏｌ）に無水テトラヒドロフラン１４．６ｍＬを加えて溶解させ、セプタムキャップでシールした。また別な反応容器に、９，９−ビス(４−ヒドロキシフェニル)フルオレン（以下ＢＰＦＬと称する）３．５１ｇ（１０ｍｍｏｌ）およびピリジン３．２４ｍＬ（４０ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１１．８ｍＬに溶解し、セプタムキャップでシールした。氷浴中で０℃に保持した核水素化トリメリット酸無水物クロリド溶液へ、上記ＢＰＦＬ溶液をシリンジにて１時間かけて滴下し、更に２４時間撹拌した。生成したピリジン塩酸塩を濾別後、濾液をエバポレータで溶媒留去し、生成物を１２０℃で１２時間真空乾燥して、８９％の収率で薄黄色粉末を得た。これを更に無水酢酸で再結晶し、白色粉末を得た。この化合物は示差走査熱量分析により、吸熱ピーク（融点２０９．５℃）を示し、赤外吸収スペクトルおよび１Ｈ−ＮＭＲスペクトルより、得られた生成物は目的とするテトラカルボン酸二無水物であることが確認された。得られたエステル基とフルオレニル基を共に含有するテトラカルボン酸二無水物の構造を下記に示す。
【０１７３】
【化１８】
2008074769.tif 000013
【０１７４】
＜ポリイミド前駆体の重合、イミド化およびポリイミドの膜物性評価＞
［実施例２］
【０１７５】
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中にｐ−フェニレンジアミン５ｍｍｏｌをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、この溶液に実施例１で製造したテトラカルボン酸二無水物粉末５ｍｍｏｌを徐々に加え室温で４８時間撹拌して、透明で粘稠なポリエステルイミド前駆体溶液を得た。重合は溶質濃度３０重量％で行った。このポリエステルイミド前駆体溶液は室温および−２０℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、極めて高い溶液貯蔵安定を示した。Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド中、３０℃で測定した脂環式ポリエステルイミド前駆体の固有粘度は０．５１７ｄＬ／ｇであった。このポリエステルイミド前駆体溶液に無水酢酸／ピリジン混合溶液（体積比：７／３）を添加し、室温で２４時間攪拌して化学イミド化を行った。この溶液をガラス基板に塗布し、６０℃、２時間で乾燥した後、２００℃で１時間、更に３２０℃で１時間、真空中で熱処理して膜厚約２０μmの透明なポリエステルイミドフィルムを得た。このフィルムは１８０°折り曲げ試験により破断せず、可撓性を示した。表１に膜物性を示す。ガラス転移温度は３０４℃であり、高い耐熱性を示した。更にカットオフ波長が３１６nm、４００ｎｍでの透過率が７７．０％と、極めて高い透明性を示した。またこのフィルムは、複屈折Δｎ＝０．０００１と極めて小さい値を示し光学材料に適していることがわかった。誘電率は２．９０と比較的低い値であった。５％重量減少温度は窒素中で４１９℃、空気中で３９１℃、線熱膨張係数は６７．５ｐｐｍ／Ｋであった。また、このポリイミドはジメチルアセトアミドへの溶解試験において、極めて良く溶解することが判明した。
【０１７６】
実施例２で得られたポリイミドの構造を下記式（１６）に示す。
【０１７７】
【化１９】
2008074769.tif 000014
［実施例３］
【０１７８】
ジアミン成分としてｐ−フェニレンジアミンの代わりに４，４’−オキシジアニリンを用いた以外は、実施例２に記載した方法に従って、ポリエステルイミド前駆体を重合、製膜、イミド化し、ポリエステルイミドフィルムの膜物性を評価した。表１に膜物性を示す。実施例２のポリエステルイミドと同様に、高いガラス転移温度、高い透明性および十分な膜靭性を示した。また、このポリイミドはジメチルアセトアミドへの溶解試験において、極めて良く溶解することが判明した。
【０１７９】
実施例３で得られたポリイミドの構造を下記式（１７）に示す。
【０１８０】
【化２０】
2008074769.tif 000015
［実施例４］
【０１８１】
ジアミン成分としてｐ−フェニレンジアミンの代わりに４，４’−メチレンビス(シク
ロヘキシルアミン)を用いた以外は、実施例２に記載した方法に従って、ポリエステルイ
ミド前駆体を重合、製膜、イミド化し、ポリエステルイミドフィルムの膜物性を評価した。表１に膜物性を示す。実施例２および３のポリエステルイミドと同様に、高いガラス転移温度、高い透明性、低い誘電率および十分な膜靭性を示した。また、このポリイミドはジメチルアセトアミドへの溶解試験において、極めて良く溶解することが判明した。
【０１８２】
実施例４で得られたポリイミドの構造を下記式（１８）に示す。
【０１８３】
【化２１】
2008074769.tif 000016
【０１８４】
（比較例１）
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中に、ｐ−フェニレンジアミン１．０８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１５ｍＬに溶解した後、この溶液にハイドロキノンとトリメリット酸無水物から合成された芳香族酸二無水物粉末４．５８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を徐々に加えた。溶液粘度が急激に増加したため、適宜溶媒で希釈して一時間後に５２ｍＬを加え希釈した。更に室温で２４時間撹拌し、透明、均一で粘稠な芳香族ポリイミド前駆体溶液を得た。Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド中、３０℃、０．５重量％の濃度でオストワルド粘度計にて測定した芳香族ポリイミド前駆体の固有粘度は５．１９ｄＬ／ｇであった。この芳香族ポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、６０℃、２時間で乾燥して得た芳香族ポリイミド前駆体膜を基板上、減圧下２５０℃で２時間熱イミド化を行った後、残留応力を除去するために基板から剥がして更に３５０℃で１時間、熱処理を行い、膜厚２０μｍの芳香族ポリイミド膜を得た。この芳香族ポリイミド膜は如何なる有機溶媒に対しても全く溶解性を示さなかった。このもののガラス転移温は４５０℃まで未検出であったが、ＵＶカットオフ波長は３６９ｎｍ、４００ｎｍでの透過率２２％と、実施例１に記載のポリイミドと比較すると透明性が著しく低かった。これはモノマーとして芳香族テトラカルボン酸二無水物を用いたため、ＵＶ領域の吸収が大きいことが原因である。この樹脂の複屈折は、Δｎ＝０．２１９と極めて大きく光学材料に全く適していないことがわかった。誘電率は３．２２と比較的高い値であった。なお、比較例２で得られたポリイミドの構造を下記式（１９）に示す。
【０１８５】
【化２２】
2008074769.tif 000017
【０１８６】
（比較例２）
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中にｐ−フェニレンジアミン１．０８ｇ（１０ｍｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１９．３ｇに溶解し、この溶液にヒドロキノンと水素化トリメリット酸クロリドから合成したテトラカルボン酸二無水物粉末４．７０ｇ（１０ｍｍｏｌ）を徐々に加え室温で２２時間撹拌して、透明で粘稠ポリイミド前駆体溶液を得た。重合は溶質濃度３０重量％から開始し、途中溶媒を添加しながら反応し、最終的に１７重量％まで希釈した。Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド中、３０℃で測定したポリイミド前駆体の固有粘度は１．３４ｄＬ／ｇであり、極めて高重合体であった。このポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、６０℃、２時間で乾燥してポリイミド前駆体膜を得た。この前駆体膜を基板上、減圧下３２０℃で１時間熱処理してイミド化を行い、ポリイミド膜を得た。残留歪を除去するために、基板から膜を剥がして更にガラス転移温度直下の２５３℃で１時間熱処理し、膜厚３０μｍの透明なフィルムを得た。このもののガラス転移温度は２５３℃であり、ＵＶカットオフ波長は、３１２nm、４００ｎｍでの透過率７２．１％であった。比較例１で得られたポリイミドの構造を、下記式（２０）に示す。
【０１８７】
【化２３】
2008074769.tif 000018
【０１８８】
【表１】
2008074769.tif 000019
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】実施例１に記載のテトラカルボン酸二無水物のＤＳＣチャートを示す。
【図２】実施例１に記載のテトラカルボン酸二無水物の１Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）チャートを示す。
【図３】実施例１に記載のテトラカルボン酸二無水物の赤外線吸収スペクトル（ＫＢｒ）を示す。
【図４】実施例２に記載のポリイミド前駆体薄膜の赤外線吸収スペクトルを示す。
【図５】実施例２に記載のポリイミド薄膜の赤外線吸収スペクトルを示す。
【図６】実施例３に記載のポリイミド前駆体薄膜の赤外線吸収スペクトルを示す。
【図７】実施例３に記載のポリイミド薄膜の赤外線吸収スペクトルを示す。
【図８】実施例４に記載のポリイミド前駆体薄膜の赤外線吸収スペクトルを示す。
【図９】実施例４に記載のポリイミド薄膜の赤外線吸収スペクトルを示す。
【図１】
2008074769.tif 000026
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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