(57)【要約】【課題】可溶性で改性しやすいポリアミド及びポリイミドの容易且つ低廉な調製方法。【解決手段】  鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ポリアミドの調製方法であって、ジアミンモノマーを用いて、該化合物と縮合剤とをそれぞれ異なる二酸化物及び二無水物と直接重縮合反応させることにより、フッ素を含む一連の新型ポリアミド及びポリイミドが得られる。塩化カルシウム、亜リン酸トリフェニル、ピリジン及びN-メチル-2-ピリドンの存在下で、各種ジカルン酸モノマーと温度１３０℃で３時間反応させ、下記構造を有するポリアミドを取得する。フッ化ポリイミドも同様にして得られる。【化２３】2005120001.tif 000024【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎖上で柔軟な構造を持つ、下記（I）の構造を有する3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-ニトロフェノキシ)フェニル]プロパンであることを特徴とするフッ化ジニトロモノマー。
【化１】
2005120001.tif 000018
【請求項２】
鎖上で柔軟な構造を持つ、下記（II）の構造を有する3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンであることを特徴とするフッ化ジアミンモノマー。
【化２】
2005120001.tif 000019
【請求項３】
請求項２記載の3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンとジカルボン酸モノマーを用いて調整されたことを特徴とする、鎖上で柔軟な構造を持つ下記（III）の構造を有するフッ化ポリアミド。
【化３】
2005120001.tif 000020
（但し、Ar1は下記構造からなら群から選択される。）
【化４】
2005120001.tif 000021
【請求項４】
請求項２記載の3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンとピロメリト酸二無水物を用いて調整されたことを特徴とする、鎖上で柔軟な構造を持つ下記（IV）の構造を有するフッ化ポリイミド。
【化５】
2005120001.tif 000022
（但し、Ar2は下記構造からなら群から選択される。）
【化６】
2005120001.tif 000023
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアミド及びポリイミド系の一般工業用プラスチックに関する。
【背景技術】
【０００２】
芳香族ポリアミド及びポリイミドはいずれも現時点における重要な工業用プラスチックである。良好な加工性と熱安定性を有するため半導体、光電気、航空材料、生物医薬材料、自動車産業、通信材料、機械工業及びフイルム産業等分野に幅広く使用されている。なかでもポリイミドは優れた電気的性質を有しているため、半導体の基板やパッケージ材料として、ハイテク産業に欠かせない材料である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら現在のところ、ポリアミド及びポリイミドは加工や調製が難しいという問題を抱えている。溶解温度が極めて高いため、加熱熔融による加工ができず、また溶解性に劣るので、溶剤に溶解させてから成型加工することも容易ではない。したがって、大部分の芳香族ポリアミドやポリイミドは容易に成形加工できないのが実情である。
例えば、米国Dupont社が商品化したポリアミド製品であるケブラー（Kevlar：登録商標）は、極めて溶解しにくく、また極性溶剤にしか溶解しないので、その加工性に影響している。一般的なポリイミドも成型加工が非常に面倒で、例えば米国Dupont社のポリイミド製品であるキャプトン（kapton：登録商標）は融点が極めて高いため、２段法を用いてフイルムとワイヤ・コーテイング（wire coating）に作製している。即ち、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の溶液中でフイルムを作製し、乾燥、脱水を経て閉環反応でポリイミド膜を形成させる。しかしながら、成形品を製造する際には、溶剤及びイミドの閉環反応で生成された水分は除去しにくいので、前記２段法を用いることはできない。よって、これらの重合物の加工性及び応用性を高めるために、可溶性または熱可塑性のポリアミド及びポリイミドを調製することが重要な課題となっている。
本発明は、容易かつ低廉な方法で可溶性で改性しやすいポリアミド及びポリイミドを調製することにより、一般工業用プラスチックの低加工性を改良し、応用性と付加価値を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）  鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ジニトロモノマー（I）であって、下記構造を有する。
【化７】
2005120001.tif 000002
鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ジニトロモノマー（I）の調製方法であって、Ｋ2ＣＯ3の存在下でN.N-ジメチルホルムアミドを反応溶剤とし、ビス（4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル）プロパンと2-クロロ-5-ニトロベンゾトリフルオリッドを１６０℃に昇温してから８時間反応させ、常温に冷却後さらに水とメタノールの混合液を仕込んで沈澱物を取得する。該沈澱物をろ過して得られた淡黄色の固体を、氷酢酸と再結晶させると、純化された下記構造式を有するモノマーが得られる。
【化８】
2005120001.tif 000003
（２）鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ジアミンモノマー（II）であって、下記構造を有する。
【化９】
2005120001.tif 000004
鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ジアミンモノマー（II）の調製方法であって、前記ジニトロモノマー（I）を１０％のＰｄ／Ｃ触媒及びエタノール（ethanol）溶剤とともに反応フラスクに仕込み、１２０℃に昇温後、時間をかけてゆっくりとヒドラジン一水和物（hydrazine monohydrate）を滴下する。ヒドラジン一水和物を添加後２４時間反応させ、反応終了後Ｐｄ／Ｃをろ過により除去して、得られた濾過液を収集し室温まで冷却する。さらに固体が析出した前記濾過液を再度濾過すると白色固体が取得され、エタノールと再結晶させることにより純化された下記構造を有するジアミンモノマーが得られる。
【化１０】
2005120001.tif 000005
（３）鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ポリアミド（III）であって、下記構造を有す        る。
【化１１】
2005120001.tif 000006
但し、Ar1は下記構造からなる群から選択される。
【化１２】
2005120001.tif 000007
鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ポリアミド（III）の調製方法であって、前記ジアミンモノマー（II）を用いて、塩化カルシウム、亜リン酸トリフェニル、ピリジン及びN-メチル-2-ピリドンの存在下で、各種ジカルボン酸モノマーと温度１３０℃で３時間反応させ、下記構造を有するポリアミドを取得する。
【化１３】
2005120001.tif 000008
但し、Ar1は下記構造からなる群から選択される。
【化１４】
2005120001.tif 000009
（４）鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ポリイミド（IV）であって、下記構造を有する        。
【化１５】
2005120001.tif 000010
但し、Ar2は下記構造からなる群から選択される。
【化１６】
2005120001.tif 000011
鎖上で柔軟な構造を有するフッ化ポリイミド（IV）の調製方法であって、前記ジアミンモノマー（II）と各種二無水物とを、N,N-ジメチルアセトアミドを溶剤として、室温下で撹拌する。２時間後に酢酸無水物及びピリジンの混合液をゆっくりと滴下し、１１０℃に昇温してさらに２時間反応させ、下記構造を有するポリイミドを取得する。
【化１７】
2005120001.tif 000012
但し、Ar2は下記構造からなる群から選択される。
【化１８】
2005120001.tif 000013
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、柔軟構有する新型のフッ化ジアミンモノマーを開示しており、該化合物と縮合剤とをそれぞれ異なる二酸化物及び二無水物と直接重縮合反応させることにより、フッ素を含む一連の新型ポリアミド及びポリイミドが得られる。
本発明に係る新型ジアミンモノマーは、三フッメチル基を含有しているが、フッ素基は工業用プラスチックにおいて非常に重要な役割を果たす。当該基を含有する重合物は通常、（１）溶解性がよい、（２）誘電率が低いため優れた絶縁体として電子工業に用いられる、（３）熱安定性に優れる、（４）耐薬品性がよい、等の特徴を有する。また、該ジアミンモノマーはフッ素基の長所を具備するほか、溶解度を向上させ、分子間作用力を低下させる機能を有する４つのメチル置換基をベンゼン環上に備えている（この４つのメチル基が一つの立体障壁になり、分子鎖の緊密な接着を阻害し、結晶度を低下させ、加工性を向上させる）。従って、該ジアミンモノマーにより合成されたポリアミド、ポリイミドなどの工業用プラスチックは機械強度がよく、熱安定性、加工性に優れることが期待できる。さらに構造が特殊であるためフイルムに製造され、気体の分離に用いることができ、気体分離テストに応用される場合、理想的な効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、実施例を挙げてさらに詳しく本発明を説明する。
【実施例１】
【０００７】
鎖上に柔軟な構造を有するフッ化ジニトロモノマー（3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-ニトロフェノキシ)フェニル]プロパン）を合成させる。
ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン６ｇ、2-クロロ-5-ニトロフェニル１０.８g、Ｋ2ＣＯ3８.２g及びＤＭＦ（N,N-ジメチルホルムアミド）３５ｍｌを反応フラスクに仕込み、１６０℃に昇温してから８時間反応させ、常温に冷却してから水とエタノールの混合物を添加すると、沈澱物が得られる。該沈澱物をろ過して得られた淡黄色の固体を氷酢酸と再結晶させると、純化されたジニトロが得られる。測定により該ジニトロは２１２℃の融点を有し、収率は７３％で、赤外線スペクトルは１５７８及び１３３８ cm-1 (NO2)、１２４０ cm-1 (C-O-C)の位置に特性吸収ピークを有することが確認された。
1H NMR (CDCl3)：δ(ppm)＝ 1.73 (6H), 2.11 (12H), 6.66 (2H),  7.05 (4H), 8.29 (2H), 8.60 (2H)。
13C NMR (CDCl3)：δ(ppm)＝ 16.5, 31.2, 42.6, 114.2, 118.9, 119.1, 119.3, 119.4, 119.6, 121.6, 123.8, 124.3, 125.9, 128.2, 129.4, 130.3, 141.5, 147.7, 149.0, 160.6。
元素分析：
理論値：Ｃ  59.82 ％； Ｈ  4.26 ％； Ｎ  4.23 ％
分析値：Ｃ  59.31 ％； Ｈ  4.63 ％； Ｎ  4.49 ％
反応式は下記の通り。
【化１９】
2005120001.tif 000014
【実施例２】
【０００８】
鎖上に柔軟構造を有するフッ化ジアミンモノマー（3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン）を合成させる。
3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-ニトロフェノキシ)フェニル]プロパン８.０g、１０％のＰｄ／Ｃ触媒０.０５g及びエタノール（ethanol）３０ｍｌを反応フラスクに仕込み、１２０℃に昇温してからゆっくりとヒドラジン一水和物（hydrazine monohydrate）を滴下する。ヒドラジン一水和物を添加してから２４時間反応させ、反応終了後Ｐｄ／Ｃをろ過により除去してから、濾過液を収集し室温まで冷却する。さらに固体が析出された前記濾過液を再度濾過すると白色固体が得られる。エタノールと再結晶させることにより純化されたジアミンモノマーが得られる。測定により該ジアミンは１６９℃の融点を有し、赤外線スペクトルは３４１８と３３３８ (N-H)、１２３３ cm-1 (C-O-C)の位置に特性吸収ピークを有することが確認された。
1H NMR (DMSO-d6)： δ(ppm)＝ 1.64（6H）, 2.00（12H）, 5.08（4H）, 6.13（2H）, 6.65（2H）, 6.93（2H）, 7.04（4H）。
13C NMR (DMSO-d6)： δ(ppm)＝ 16.0, 30.6, 41.7, 111.9, 113.9, 116.1, 116.3, 116.5, 116.7, 118.6, 120.7, 122.9, 125.1, 127.2, 127.3, 129.9, 142.9, 145.4, 147.1, 147.9。
元素分析：
理論値：Ｃ  65.77 ％；Ｈ  5.35 ％；Ｎ  4.65 ％
分析値：Ｃ  64.95 ％；Ｈ  5.34 ％；Ｎ  4.86 ％
反応式は下記の通り。
【化２０】
2005120001.tif 000015
【実施例３】
【０００９】
3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンとピロメリト酸二無水物を用いて新型ポリイミドを調製する。
3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン０.６０２６ｇを、４ｍｌのジメチルアセトアミド(DMAc)に溶解させる。さらにピロメリト酸二無水物（pyromellitic dianhydride）０.２１８７ｇを回分式で添加し、２時間撹拌すると、糊状のポリアミド酸溶液が得られる。さらに環化、脱水するとポリイミド（ＰＩ）が得られる。該ポリイミドはN,N-ジメチルアセトアミドにおける固有粘度が０.８６ dL g-1 で(溶液濃度0.5 g dL-1、測定温度３０℃)、赤外線スペクトルに現れるイミド基のＣ＝Ｏの特性吸収ピークの位置は１７２７cm-1及び１７１２cm-1、イミド基のＣ-Ｎの特性吸収ピークの位置は１６５８cm-1であった。該重合物をN,N-ジメチルアセトアミドに溶解させて、ガラス皿に移し、乾燥して溶剤を除去すると、透明で強靭な下記性質を有するフイルムが得られる。
機械性質：
引張強度  ９０ Mpa
伸び      ７ ％
引張モジュール  １.９
溶解性：
該重合物はN-メチル-2-ピリドン（ＮＭＰ）、N,N-ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、N,N-ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ピリジン（pyridine）及びテトラヒドロピラン（ＴＨＦ）などの溶剤に溶解できる。
熱性質：
ガラス転移温度：２６７℃
空気雰囲気で１０％分解の温度：４７９℃
窒素雰囲気で１０％分解の温度：４６４℃
誘電率（１KHz）：２.８４
元素分析：
理論値：Ｃ  65.82％；Ｈ  3.85％；Ｎ  3.57％
分析値：Ｃ  64.86％；Ｈ  4.26％；Ｎ  4.01％
反応式は下記の通り。
【化２１】
2005120001.tif 000016
【実施例４】
【００１０】
3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4-(2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンとテレフタル酸類ジカルボン酸化合物を用いて新型ポリアミドを調製する。
3,3',5,5'-テトラメチル-2,2-ビス[4- (2-トリフルオロメチル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン０.６０２６ｇ、テレフタル酸０.１６６１ｇとを聚合反応させ、さらにＮＭＰを３ml、亜リン酸トリフェニル（triphenyl phosphite）を０.７ml、ピリジン（Pyridine）を０.７ml及びＣａＣｌ2を０.２ｇ添加して３時間？合反応させる。常温に冷却してからメタノールを添加し重合物を沈澱させ、さらに温水と熱いメタノールで洗浄して、乾燥させるとポリアミドが得られる。該ポリアミドはN,N-ジメチルアセトアミド中における固有粘度が０.７８ dL g-1 で(溶液濃度０.５ g dL-1、測定温度３０℃)、赤外線スペクトルに現れたアミド基のＣ＝Ｏの特性吸収ピークの位置は１６８２cm-1であった。該重合物をN,N-ジメチルアセトアミドに溶解して、ガラス皿に移し、乾燥させて溶剤を除去すると、透明で強靭な下記性質を有するフイルムが得られた。
機械性質：
引張強度：８３Mpa
伸び：７％
引張モジュール：１.７GPa
溶解性：
該重合物はN-メチル-2-ピリドン（ＮＭＰ）、N,N-ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、N,N-ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ピリジン（pyridine）及びテトラヒドロピラン（ＴＨＦ）などの溶剤に溶解できる。
熱性質：ガラス転移温度  ２４３℃
空気雰囲気で１０％分解の温度  ４７５℃；
窒素雰囲気で１０％分解の温度  ４６４℃
誘電率（１KHz）：３.７８
元素分析：
理論値：Ｃ  67.21 ％；Ｈ  4.68 ％；Ｎ  3.82 ％
分析値：Ｃ  66.27 ％；Ｈ  4.67 ％；Ｎ  3.77 ％
反応式は下記の通り。
【化２２】
2005120001.tif 000017