(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-07
(45)【発行日】2022-12-15
(54)【発明の名称】ポリ(アミド-イミド)コポリマー、ポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物、ポリ(アミド-イミド)コポリマーを含む成形品および表示装置
(51)【国際特許分類】
C08G 73/14 20060101AFI20221208BHJP
C08J 5/18 20060101ALI20221208BHJP
【FI】
C08G73/14
C08J5/18 CFG
(21)【出願番号】P 2018168899
(22)【出願日】2018-09-10
【審査請求日】2021-04-30
(31)【優先権主張番号】10-2017-0115218
(32)【優先日】2017-09-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】129,Samsung-ro,Yeongtong-gu,Suwon-si,Gyeonggi-do,Republic of Korea
(73)【特許権者】
【識別番号】590002817
【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG SDI Co., LTD.
【住所又は居所原語表記】150-20 Gongse-ro,Giheung-gu,Yongin-si, Gyeonggi-do, 446-902 Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】八田国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】▲そう▼ ア 羅
(72)【発明者】
【氏名】安 讚 在
(72)【発明者】
【氏名】崔 誠 原
(72)【発明者】
【氏名】張 元 碩
(72)【発明者】
【氏名】鄭 ボ ルム
【審査官】堀内 建吾
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2019/004802(WO,A1)
【文献】特開2018-119141(JP,A)
【文献】特開2017-125180(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2017/0121460(US,A1)
【文献】特開平01-193322(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 73/14
C08J 5/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
置換または非置換の線状脂肪族ジアミン,下記化学式1で表されるジアミン、下記化学式2で表されるジカルボニル化合物、および下記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物の反応生成物である、ポリ(アミド-イミド)コポリマー
であって、
下記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic dianhydride、BPDA)と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(4,4’-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride、6FDA)の組み合わせを含む、ポリ(アミド-イミド)コポリマー:
【化1】
上記化学式1中、
Aは、2以上の炭素数6~30の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2以上の芳香族環は、それぞれ独立して、電子吸引基(electron-withdrawing group)によって置換されるかまたは非置換されたものである;
【化2】
上記化学式2中、
R
3は、置換または非置換のフェニレン基または置換または非置換のビフェニレン基であり、Xは、それぞれ同一であるかまたは異なるハロゲン原子である;
【化3】
上記化学式3中、
R
10は、単一結合、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-C(=O)NH-、-S(=O)
2-、-Si(CH
3)
2-、-(CH
2)
p-、-(CF
2)
q-、-C(C
nH
2n+1)
2-、-C(C
nF
2n+1)
2-、-(CH
2)
p-C(C
nH
2n+1)
2-(CH
2)
q-、または-(CH
2)
p-C(C
nF
2n+1)
2-(CH
2)
q-(ここで、1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)基であり、
R
12およびR
13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基、-OR
201基(ここで、R
201は、炭素数1~10の脂肪族有機基)、または-SiR
210R
211R
212(ここで、R
210、R
211、およびR
212は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0~3の整数のうちの一つである。
【請求項2】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~30の置換または非置換の線状の飽和または不飽和脂肪族ジアミンである、請求項1に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー。
【請求項3】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~20の置換または非置換の線状の飽和脂肪族ジアミンである、請求項1に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー。
【請求項4】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、メチレンジアミン、エチレンジアミン、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、1,10-デカメチレンジアミン、1,11-ウンデカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミン、またはこれらの組み合わせから選択できる、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー。
【請求項5】
前記化学式1で表されるジアミンは、2つの炭素数6~12の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2つの炭素数6~12の芳香族環は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~2のハロアルキル基、炭素数2~6のアルカノイル基、および炭素数1~6のエステル基からなる群より選択される電子吸引基(electron withdrawing group)で置換されたものである、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー。
【請求項6】
前記化学式1で表されるジアミンは、下記の化学式で表したジアミンから選択される一つ以上を含むものである、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー
。
【化4】
【請求項7】
前記化学式1で表されるジアミンは、下記化学式Aで表されるジアミンを含むものである、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー
。
【化5】
【請求項8】
前記化学式2のR
3は、フェニレン基であり、Xは、それぞれ独立してClまたはBrである、請求項1~7のいずれか1項に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー。
【請求項9】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンと前記化学式1で表されるジアミンの総モル数を基準に20モル%超過90モル%未満含まれている、請求項1~
8のいずれか1項に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー。
【請求項10】
前記化学式2で表されるジカルボニル化合物と前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、10~80:90~20のモル比で含まれ得る、請求項1~
9のいずれか1項に記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー。
【請求項11】
置換または非置換の線状脂肪族ジアミン、下記化学式4で表されるジアミン、および下記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物を含むポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物:
【化6】
上記化学式4中、
R
3は、置換または非置換のフェニレン基または置換または非置換のビフェニレン基であり、
上記n0は、0以上の数であり、
上記Ar
1およびAr
2は、それぞれ独立して下記化学式5で表される:
【化7】
上記化学式5中、
R
6およびR
7は、それぞれ独立して、-CF
3、-CCl
3、-CBr
3、-CI
3、-NO
2、-CN、-COCH
3または-CO
2C
2H
5から選択される電子吸引基(electron withdrawing group)であり、
R
8およびR
9は、同一であるかまたは互いに異なり、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(-OR
204、ここで、R
204は、炭素数1~10の脂肪族有機基である)、シリル基(-SiR
205R
206R
207、ここで、R
205、R
206およびR
207は、同一であるかまたは互いに異なり、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1~10の脂肪族有機基である)、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、または置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基であり、
n3は、1~4の整数であり、n5は、0~3の整数であり、n3+n5は、1~4の整数であり、
n4は、1~4の整数であり、n6は、0~3の整数であり、n4+n6は、1~4の整数である;
【化8】
上記化学式3中、
R
10は、単一結合、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-C(=O)NH-、-S(=O)
2-、-Si(CH
3)
2-、-(CH
2)
p-、-(CF
2)
q-、-C(C
nH
2n+1)
2-、-C(C
nF
2n+1)
2-、-(CH
2)
p-C(C
nH
2n+1)
2-(CH
2)
q-、または-(CH
2)
p-C(C
nF
2n+1)
2-(CH
2)
q-(ここで、1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)基であり、
R
12およびR
13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基、-OR
201基(ここで、R
201は、炭素数1~10の脂肪族有機基)、または-SiR
210R
211R
212(ここで、R
210、R
211、およびR
212は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0~3の整数のうちの一つである。
【請求項12】
前記組成物は、下記化学式1で表されるジアミンをさらに含む、請求項
11に記載の組成物:
【化9】
上記化学式1中、
Aは、2以上の炭素数6~30の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2以上の芳香族環は、それぞれ独立して、電子吸引基(electron withdrawing group)によって置換されるかまたは非置換されたものである。
【請求項13】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~30の置換または非置換の線状の飽和または不飽和脂肪族ジアミンである、請求項
11または12に記載の組成物。
【請求項14】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~20の置換または非置換の線状の飽和脂肪族ジアミンである、請求項
11または12に記載の組成物。
【請求項15】
前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、下記化学式3-1で表される化合物と下記化学式3-2で表される化合物の組み合わせを含むものである、請求項
11~14のいずれか1項に記載の組成物:
【化10】
【請求項16】
請求項1~
10のいずれか1項に
記載のポリ(アミド-イミド)コポリマーまたは請求項
11~15のいずれか1項に
記載のポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物から製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーを含む成形品。
【請求項17】
前記成形品は、フィルムであり、前記フィルムの厚さが30μm~100μmである時、前記フィルムの屈曲特性は1,000Joule・m
-3・10
4以上である、請求項
16に記載の成形品。
【請求項18】
請求項
16または17に
記載の成形品を含む表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリ(アミド-イミド)コポリマー、ポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物、ポリ(アミド-イミド)コポリマーを含む成形品、および前記成形品を含む表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
情報化の深化および大衆化により、多様な情報を視覚化して人間に伝達するディスプレイとして、場所、時間にこだわらず、超軽量であり低電力の薄くて、紙のように軽くて、柔軟なフレキシブル(flexible)ディスプレイに対する必要性が増大している。フレキシブルディスプレイを実現するためにはフレキシブル基板、低温工程用有機および無機素材、フレキシブルエレクトロニクス、封止、およびパッケージング技術が複合的に要求される。
【0003】
フレキシブルディスプレイに適用するための従来のウィンドウカバーガラス(Window Cover Glass)を代替できる透明プラスチックフィルムは、高い屈曲特性(toughness)と光学的特性を充足しなければならない。
【0004】
要求される光学的特性としては、高い光透過率、低いヘイズ(Haze)、低い黄色指数(Yellowness Index:YI)、および耐UV変色度などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の一実施形態は、高い光学的特性および機械的特性を有するポリ(アミド-イミド)コポリマーを提供することを目的とする。
【0007】
本発明の他の一実施形態は、前記ポリ(アミド-イミド)コポリマーを製造するための組成物を提供することを目的とする。
【0008】
本発明のまた他の一実施形態は、前記ポリ(アミド-イミド)コポリマーを含む成形品を提供することを目的とする。
【0009】
本発明のさらに他の一実施形態は、前記ポリ(アミド-イミド)コポリマー含む成形品を含む表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一実施形態は、置換または非置換の線状脂肪族ジアミン,下記化学式1で表されるジアミン、下記化学式2で表されるジカルボニル化合物、および下記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物の反応生成物である、ポリ(アミド-イミド)コポリマーを提供する:
【0011】
【0012】
上記化学式1中、
Aは、2以上の炭素数6~30の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2以上の芳香族環は、それぞれ独立して、電子吸引基(electron-withdrawing group)によって置換されるかまたは非置換されたものである;
【0013】
【0014】
上記化学式2中、
R3は、置換または非置換のフェニレン基または置換または非置換のビフェニレン基であり、Xは、それぞれ同一であるかまたは異なるハロゲン原子である;
【0015】
【0016】
上記化学式3中、
R10は、単一結合、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-C(=O)NH-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-(CH2)p-、-(CF2)q-、-C(CnH2n+1)2-、-C(CnF2n+1)2-、-(CH2)p-C(CnH2n+1)2-(CH2)q-、または-(CH2)p-C(CnF2n+1)2-(CH2)q-(ここで、1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)基であり、
R12およびR13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基、-OR201基(ここで、R201は、炭素数1~10の脂肪族有機基)、または-SiR210R211R212(ここで、R210、R211、およびR212は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0~3の整数のうちの一つである。
【0017】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~30の置換または非置換の線状の飽和または不飽和脂肪族ジアミンである。
【0018】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~20の置換または非置換の線状の飽和脂肪族ジアミンである。
【0019】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、メチレンジアミン、エチレンジアミン、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(HMDA)、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、1,10-デカメチレンジアミン、1,11-ウンデカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミン、またはこれらの組み合わせから選択できる。
【0020】
前記化学式1で表されるジアミンは、2つの炭素数6~12の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2つの炭素数6~12の芳香族環は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~2のハロアルキル基、炭素数2~6のアルカノイル基、および炭素数1~6のエステル基からなる群より選択される電子吸引基(electron withdrawing group)で置換されたものであってもよい。
【0021】
前記化学式1で表されるジアミンは、下記の化学式で表したジアミンから選択される一つ以上を含んでもよい:
【0022】
【0023】
前記化学式1で表されるジアミンは、下記化学式Aで表されるジアミンを含んでもよい。
【0024】
【0025】
前記化学式2のR3は、フェニレン基であり、Xは、それぞれ独立してClまたはBrであってもよい。
【0026】
前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic dianhydride、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(3,3’,4,4’-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride、DSDA)、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(4,4’-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride、6FDA)、および4,4’-オキシジフタル酸無水物(4,4’-oxydiphthalic anhydride、ODPA)からなる群より選択される一つ以上を含んでもよい。
【0027】
前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic dianhydride、BPDA)と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(4,4’-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride、6FDA)の組み合わせを含むものであってもよい。
【0028】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンと前記化学式1で表されるジアミンの総モル数を基準に20モル%超過90モル%未満、含まれ得る。
【0029】
前記化学式2で表されるジカルボニル化合物と前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、10~80:90~20のモル比で含まれ得る。
【0030】
本発明の他の一実施形態は、置換または非置換の線状脂肪族ジアミン、下記化学式4で表されるジアミン、および下記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物を含むポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物を提供する:
【0031】
【0032】
上記化学式4中、
R3は、置換または非置換のフェニレン基または置換または非置換のビフェニレン基であり、
上記n0は、0以上の数であり、
上記Ar1およびAr2は、それぞれ独立して下記化学式5で表される:
【0033】
【0034】
上記化学式5中、
R6およびR7は、それぞれ独立して、-CF3、-CCl3、-CBr3、-CI3、-NO2、-CN、-COCH3または-CO2C2H5から選択される電子吸引基(electron withdrawing group)であり、
R8およびR9は、同一であるかまたは互いに異なり、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(-OR204、ここで、R204は、炭素数1~10の脂肪族有機基である)、シリル基(-SiR205R206R207、ここで、R205、R206およびR207は、同一であるかまたは互いに異なり、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1~10の脂肪族有機基である)、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、または置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基であり、
n3は、1~4の整数であり、n5は、0~3の整数であり、n3+n5は、1~4の整数であり、
n4は、1~4の整数であり、n6は、0~3の整数であり、n4+n6は、1~4の整数である;
【0035】
【0036】
上記化学式3中、
R10は、単一結合、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-C(=O)NH-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-(CH2)p-、-(CF2)q-、-C(CnH2n+1)2-、-C(CnF2n+1)2-、-(CH2)p-C(CnH2n+1)2-(CH2)q-、または-(CH2)p-C(CnF2n+1)2-(CH2)q-(ここで、1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)基であり、
R12およびR13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基、-OR201基(ここで、R201は、炭素数1~10の脂肪族有機基)、または-SiR210R211R212(ここで、R210、R211、およびR212は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0~3の整数のうちの一つである。
【0037】
前記組成物は、下記化学式1で表されるジアミンをさらに含んでもよい:
【0038】
【0039】
上記化学式1中、
Aは、2以上の炭素数6~30の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2以上の芳香族環は、それぞれ独立して、電子吸引基(electron withdrawing group)によって置換されるかまたは非置換されたものである。
【0040】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~30の置換または非置換の線状の飽和または不飽和脂肪族ジアミンである。
【0041】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~20の置換または非置換の線状の飽和脂肪族ジアミンである。
【0042】
前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、下記化学式3-1で表される化合物と下記化学式3-2で表される化合物の組み合わせを含んでもよい:
【0043】
【0044】
本発明のまた他の一実施形態は、前記実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーを含む成形品を提供する。
【0045】
前記成形品は、フィルムであり得、前記フィルムの厚さが30μm~100μmである時、前記フィルムの屈曲特性は1,000Joule・m-3・104以上であり得る。
【0046】
本発明のさらに他の一実施形態は、前記実施形態による成形品を含む表示装置を提供する。
【発明の効果】
【0047】
本発明の一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、ガラス転移温度が低くて工程温度を減少させることができ、残留溶剤量が低く、また優れた光学特性を維持しながらも屈曲特性がさらに改善され、表示装置、特にフレキシブル表示装置のウィンドウフィルムなどとして有用に使用できる。
【発明を実施するための形態】
【0048】
以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。但し、これは例示として提示されるものであって、これによって本発明が制限されず、本発明は後述の請求項の範疇によって定義されるだけである。
【0049】
本明細書で特別な言及がない限り、“置換”乃至“置換された”とは、特定化学式内の官能基中の一つ以上の水素原子がハロゲン原子(F、Br、ClまたはI)、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基{NH2、NH(R100)またはN(R101)(R102)であり、ここで、R100、R101およびR102は同一であるかまたは互いに異なり、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基である}、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボキシル基、オキソ基、炭素数1~30のアシル基、炭素数1~30のアルキル基、一つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~30のシクロアルケニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数1~30のアルコキシ基、および炭素数2~30のヘテロ環基からなる群より選択される1種以上の置換基で置換されたことを意味し、前記置換基は互いに連結されて環を形成することもできる。
【0050】
本明細書で特別な言及がない限り、以下のとおりである。“アルキル基”とは炭素数1~30のアルキル基を意味し、好ましくは炭素数1~15のアルキル基を意味する。また、“シクロアルキル基”とは炭素数3~30のシクロアルキル基を意味し、好ましくは炭素数3~18のシクロアルキル基を意味する。さらに“アルコキシ基”とは炭素数1~30のアルコキシ基を意味し、好ましくは炭素数1~18のアルコキシ基を意味する。また、“アリール基”とは炭素数6~30のアリール基を意味し、好ましくは炭素数6~18のアリール基を意味する。また、“アルケニル基”とは一つ以上の二重結合を含む炭素数2~30のアルケニル基を意味し、好ましくは炭素数2~18のアルケニル基を意味する。さらに、“アルキニル基”とは、一つ以上の三重結合を含む炭素数2~30のアルキニル基を意味し、好ましくは炭素数2~18のアルキニル基を意味する。また、“アルキレン基”とは炭素数1~30のアルキレン基を意味し、好ましくは炭素数1~18のアルキレン基を意味する。さらに“アリーレン基”とは炭素数6~30のアリーレン基を意味し、好ましくは炭素数6~16のアリーレン基を意味する。
【0051】
また、本明細書で特別な言及がない限り、以下とおりである。“脂肪族有機基”とは置換または非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換または非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換または非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換または非置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換または非置換の炭素数2~30のアルケニレン基、または置換または非置換の炭素数2~30のアルキニレン基を意味し、好ましくは置換または非置換の炭素数1~15のアルキル基、置換または非置換の炭素数2~15のアルケニル基、置換または非置換の炭素数2~15のアルキニル基、置換または非置換の炭素数1~15のアルキレン基、置換または非置換の炭素数2~15のアルケニレン基、または置換または非置換の炭素数2~15のアルキニレン基を意味する。また、“脂環式有機基(脂環式基)”とは置換または非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数3~30のシクロアルケニル基、置換または非置換の炭素数3~30のシクロアルキニル基、置換または非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基、置換または非置換の炭素数3~30のシクロアルケニレン基、または置換または非置換の炭素数3~30のシクロアルキニレン基を意味し、好ましくは置換または非置換の炭素数3~15のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数3~15のシクロアルケニル基、置換または非置換の炭素数3~15のシクロアルキニル基、置換または非置換の炭素数3~15のシクロアルキレン基、置換または非置換の炭素数3~15のシクロアルケニレン基、または置換または非置換の炭素数3~15のシクロアルキニレン基を意味する。さらに、“芳香族有機基”とは、一つの芳香族環、2以上の芳香族環が共に縮合環をなすもの、または2以上の芳香族環が単一結合、または、フルオレニレン基、-O-、-S-、C-(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-(CH2)p-(ここで、pの範囲は1≦p≦10である)、-(CF2)q-(ここで、qの範囲は1≦q≦10である)、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、および-C(=O)NH-から選択される官能基で連結されたものを含む、炭素数6~30の基、例えば、置換または非置換の炭素数6~30のアリール基、または置換または非置換の炭素数6~30のアリーレン基を意味し、好ましくは置換または非置換の炭素数6~16のアリール基、または置換または非置換のフェニレン基のような炭素数6~16のアリーレン基を意味する。また、“ヘテロ環基”とはO、S、N、P、Siおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されるヘテロ原子を一つの環内に1~3個含む、置換または非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルケニル基、置換または非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルケニレン基、置換または非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキニル基、置換または非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキニレン基、置換または非置換の炭素数2~30のヘテロアリール基、または置換または非置換の炭素数2~30のヘテロアリーレン基を意味し、好ましくはO、S、N、P、Siおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されるヘテロ原子を一つの環内に1~3個含む、置換または非置換の炭素数2~15のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数2~15のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換の炭素数2~15のヘテロシクロアルケニル基、置換または非置換の炭素数2~15のヘテロシクロアルケニレン基、置換または非置換の炭素数2~15のヘテロシクロアルキニル基、置換または非置換の炭素数2~15のヘテロシクロアルキニレン基、置換または非置換の炭素数2~15のヘテロアリール基、または置換または非置換の炭素数2~15のヘテロアリーレン基を意味する。
【0052】
本明細書で特別な言及がない限り、“組み合わせ”とは混合または共重合を意味する。
【0053】
本明細書(化学式)で“*”は、他の原子(隣接した原子)と連結される部分を意味する。
【0054】
スマートホンやタブレットPCのようなモバイル機器を軽くて、撓むか、曲げられるモバイル機器に転換する研究が行われている。これにより、モバイル機器の最上段のかたいガラスを代替できる、曲げられ、高硬度の、透明なディスプレイ用ウィンドウフィルムが必要である。
【0055】
ウィンドウフィルムとして使用するためには高い光学的特性および機械的特性を充足しなければならない。要求される光学的特性としては高い透過率、低い黄色指数(YI)、低い耐UV変色度、低いヘイズ(haze)、および低い屈折率(低反射率)などがある。硬度のような機械的特性はハードコーティング層を導入することによって補完することができるが、ベースフィルム自体の屈曲特性(toughness)が高ければ最終フィルムの機械的物性を増加させるのに役立つ。
【0056】
ポリイミドまたはポリ(アミド-イミド)は、優れた機械的特性、熱的特性、および光学的特性を有していて、有機発光ダイオード(OLED)、液晶ディスプレイ(LCD)などディスプレイ装置用基板として広く使用されている。このようなポリイミドまたはポリ(アミド-イミド)フィルムをフレキシブルディスプレイ用ウィンドウフィルムとして使用するためにはさらに高い硬度、屈曲特性、および透過率と、より低い黄色指数(YI)および屈折率などの機械的および光学的特性の改善がさらに必要である。しかしながら、ポリイミドまたはポリ(アミド-イミド)フィルムの機械的特性と光学特性、特に弾性率と黄色指数は互いにトレードオフ関係を有するので、この両物性を同時に改善することは難しい。
【0057】
一方、ポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムの機械的特性を高める方法としてアミド構造単位の含量を高める方法および/またはより強直な構造のジアンヒドリドを含んで共重合する方法があるが、この場合、弾性率の改善が不十分であり黄色度(YI)のような光学的特性が悪化する問題が発生することがある。また、フィルムの屈折率が高くて反射率が高かったり、屈曲特性が低いという問題がある。
【0058】
よって、本発明者らは、ポリ(アミド-イミド)コポリマーの優れた光学特性を維持しながらも、より高い屈曲特性を実現できる新たなポリ(アミド-イミド)コポリマー、およびこれを製造できる組成物を開発しようと努力した。その結果、芳香族二無水物と芳香族ジアミン、および芳香族ジカルボニル化合物を含む既存のポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物に、置換または非置換の線状の脂肪族ジアミンを追加して重合したポリ(アミド-イミド)コポリマーが、ポリ(アミド-イミド)コポリマーの優れた光学的特性を維持しながらもより高い屈曲特性(toughness)を有することを確認して本発明を完成した。
【0059】
それだけでなく、前記製造されたポリ(アミド-イミド)コポリマーは、線状脂肪族ジアミンによって製造される共重合体の主鎖に柔軟性(flexibility)が与えられ連結部の動き(segmental motion)が増加して結果的にガラス転移温度(Tg:glass transition temperature)が減少し低い温度でフィルム除膜が可能になる。これはフィルム製造工程費用を低めることができる効果を有する。また、ガラス転移温度が低くなることによって、フィルムなど最終成形品内残留溶剤量が減少する効果も有する。
【0060】
したがって、本発明の一実施形態は、置換または非置換の線状脂肪族ジアミン,下記化学式1で表されるジアミン、下記化学式2で表されるジカルボニル化合物、および下記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物の反応生成物である、ポリ(アミド-イミド)コポリマーを提供する:
【0061】
【0062】
上記化学式1中、
Aは、2以上の炭素数6~30の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2以上の芳香族環は、それぞれ独立して、電子吸引基(electron-withdrawing group)によって置換されるかまたは非置換されたものである;
【0063】
【0064】
上記化学式2中、
R3は、置換または非置換のフェニレン基または置換または非置換のビフェニレン基であり、Xは、それぞれ同一であるかまたは異なるハロゲン原子である;
【0065】
【0066】
上記化学式3中、
R10は、単一結合、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-C(=O)NH-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-(CH2)p-、-(CF2)q-、-C(CnH2n+1)2-、-C(CnF2n+1)2-、-(CH2)p-C(CnH2n+1)2-(CH2)q-、または-(CH2)p-C(CnF2n+1)2-(CH2)q-(ここで、1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)基であり、
R12およびR13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基、-OR201基(ここで、R201は、炭素数1~10の脂肪族有機基)、または-SiR210R211R212(ここで、R210、R211、およびR212は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0~3の整数のうちの一つである。
【0067】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~30の置換または非置換の線状の飽和または不飽和脂肪族ジアミンであり得る。例えば、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~30の置換または非置換の線状の飽和脂肪族ジアミンであるか、または分子内に一つ以上の炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を含む置換または非置換の線状の不飽和脂肪族ジアミンであり得る。
【0068】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンが置換の線状脂肪族ジアミンである場合、前記置換は炭素原子に結合した一つ以上の水素原子が他の原子や基(グループ)で置換されたことを意味し、例えば、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、ハロアルキル基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシドキシプロピル基などから選択される一つ以上で置換され得るが、これらに制限されず、それから製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーの光学的または機械的物性などに悪い影響を与えるものではなければ、任意の置換基で置換され得る。
【0069】
一実施形態で、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、両末端にそれぞれアミノ基を含み炭素数1~30の非置換の飽和脂肪族ジアミン、好ましくは炭素数1~20の非置換の飽和脂肪族ジアミン、より好ましくは炭素数1~16の非置換の飽和脂肪族ジアミン、さらに好ましくは炭素数1~12の非置換の飽和脂肪族ジアミンであり得、例えば、メチレンジアミン、エチレンジアミン、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(HMDA)、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、1,10-デカメチレンジアミン、1,11-ウンデカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミン、またはこれらの組み合わせから選択できるが、これらに制限されない。
【0070】
一方、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、上記例示したように完全に直鎖(straight chain)状であり得るが、これらに制限されず、直鎖内の炭素原子から分枝された官能基を含むものであり得る。
【0071】
前記化学式1で表されるジアミンは、2つの炭素数6~12の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2つの炭素数6~12の芳香族環は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~2のハロアルキル基、炭素数2~6のアルカノイル基、および炭素数1~6のエステル基からなる群より選択される電子吸引基(electron withdrawing group)で置換されたものであってもよい。
【0072】
一実施形態で、前記化学式1で表されるジアミンの各芳香族環に置換される電子吸引基は、ハロゲン原子、-CF3、-CCl3、-CBr3、および-CI3から選択されるのがより好ましい。
【0073】
前記化学式1で表されるジアミンは、下記の化学式で表したジアミンから選択される一つ以上を含んでもよい:
【0074】
【0075】
一実施形態で、前記化学式1で表されるジアミンは、下記化学式Aで表される化合物、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)を含むことができる:
【0076】
【0077】
前記化学式2のR3は、フェニレン基であり、Xは、それぞれ独立して、ClまたはBrであるのが好ましい。
【0078】
一実施形態で、前記化学式2の化合物は、テレフタル酸ジクロリド(terephthaloyl dichloride:TPCl)であるのが好ましい。
【0079】
前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、例えば、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic dianhydride、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(3,3’,4,4’-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride、DSDA)、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(4,4’-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride、6FDA)、および4,4’-オキシジフタル酸無水物(4,4’-oxydiphthalic anhydride、ODPA)からなる群より選択される一つ以上を含むことができるが、これらに制限されない。
【0080】
一実施形態で、前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、化学式3のR10が単一結合であり、n7およびn8が0である化合物、即ち、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic dianhydride、BPDA)と、化学式4のR10が-C(CnF2n+1)2-(ここで、1≦n≦10)であり、n7およびn8が0である化合物、例えば、R10が-C(CF3)2-であり、n7およびn8が0である化合物、即ち、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(4,4’-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride、6FDA)の組み合わせを含むことができる。
【0081】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンと前記化学式1で表されるジアミンのうちの一つ以上は、前記化学式2で表されるジカルボニル化合物と反応してポリ(アミド-イミド)コポリマー内のアミド構造単位を形成することができ、また前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンと前記化学式1で表されるジアミンのうちの一つ以上は、前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応してポリ(アミド-イミド)コポリマー内のイミド構造単位を形成することができる。
【0082】
ポリ(アミド-イミド)コポリマーを製造する一般的な方法では、ジカルボン酸クロリドのようなジカルボニル化合物、例えば、前記化学式2の化合物を、ジアミン、例えば、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンおよび/または化学式1で表されるジアミンと反応させてアミド構造単位を形成し、ここに追加のジアミン、例えば、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンおよび/または化学式1で表されるジアミンと二無水物、例えば、前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物を添加して反応させることによって、ジアミンと二無水物によるアミド酸構造単位を生成すると同時に、前記形成されたアミド構造単位とアミド酸構造単位が連結されることによってポリ(アミド-アミド酸)コポリマーが形成される。このように形成されたポリ(アミド-アミド酸)コポリマーは、熱的または化学的方法によって部分的または全体的にイミド化してポリ(アミド-イミド)コポリマーを形成する。このようなポリ(アミド-イミド)コポリマーの製造方法は、当該技術分野における通常の知識を有する技術者によく知られている。
【0083】
例えば、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミン、例えば、非置換の線状脂肪族飽和ジアミンと前記化学式2で表されるジカルボニル化合物を反応させて製造されるアミド構造単位は、下記化学式7で表すことができ、前記化学式1で表されるジアミンと前記化学式2で表されるジカルボニル化合物を反応させて製造されるアミド構造単位は、下記化学式8で表すことができる:
【0084】
【0085】
上記化学式7中、
R3は、前記化学式2で定義したとおりであり、
nは1以上の数、例えば、1~30の整数のうちの一つである。
【0086】
【0087】
上記化学式8中、
R3は、前記化学式2で定義したとおりであり、Aは、前記化学式1で定義したとおりである。
【0088】
また、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミン、例えば、非置換の線状脂肪族飽和ジアミンと前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物を反応させて製造されるイミド構造単位は、下記化学式9で表すことができ、前記化学式1で表されるジアミンと前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物を反応させて製造されるイミド構造単位は、下記化学式10で表すことができる:
【0089】
【0090】
上記化学式9中、
R10、R12、R13、n7およびn8は、前記化学式3で定義したとおりであり、
nは1以上の数、例えば、1~30の整数のうちの一つである。
【0091】
【0092】
上記化学式10中、
Aは、前記化学式1で定義したとおりであり、
R10、R12、R13、n7およびn8は、前記化学式3で定義したとおりである。
【0093】
したがって、一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、前記化学式7および化学式8から選択される一つ以上で表されるアミド構造単位と、前記化学式9および化学式10から選択される一つ以上で表されるイミド構造単位を含むことができるが、化学式7で表されるアミド構造単位と化学式9で表されるイミド構造単位のみからなるか、または化学式8で表されるアミド構造単位と化学式10で表されるイミド構造単位のみからなるのではない。
【0094】
一実施形態で、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンと前記化学式1で表されるジアミンのモル数を基準に90モル%未満、好ましくは20モル%超過90モル%未満、より好ましくは25モル%以上85モル%以下、さらに好ましくは30モル%以上80モル%以下の範囲で含まれる。
【0095】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンと前記化学式1で表されるジアミンを前記範囲で含んで前記化学式2で表されるジカルボニル化合物および前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応させることによって、それから製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、優れた光学的特性を維持しながらも、高い機械的物性、特に、1,000Joule・m-3・104以上の高い屈曲特性(toughness)を有し、また、製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーはより低いガラス転移温度、好ましくは270℃未満の低いガラス転移温度を有し得る。
【0096】
前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンを、組成物内全体ジアミン含量を基準に20モル%以下含む場合、屈曲特性の改善効果が微少であり、前記ジアミンを全体ジアミン含量を基準に90モル%以上含む場合、引張強度が急激に減少する問題がある。
【0097】
前記化学式2で表されるジカルボニル化合物と前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、10~80:90~20のモル比、好ましくは10~70:90~30のモル比、より好ましくは10~60:90~40のモル比、さらに好ましくは10~50:90~50のモル比、さらにより好ましくは10~40:90~60のモル比、なかでも好ましくは10~30:90~70のモル比の範囲で含まれる。
【0098】
前記化学式2で表されるジカルボニル化合物と前記化学式3で表される化合物を前記モル比で反応させることによって、それから製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーの機械的特性、例えば、屈曲特性を増加させながらも、ポリ(アミド-イミド)コポリマーの優れた光学的特性、例えば、高い透過率と低い黄色指数(YI)、低い耐UV変色度、および低いヘイズを維持することができるのを確認した。例えば、一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、350nm~750nmの波長範囲で89%以上の透過率を有し、2.0未満のYIを有し、72時間UVBに露出させた後のYI増加量が1.1未満であり、屈曲特性は1,000Joule・m-3・104以上で高く示される。また、製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーは270℃未満の低いガラス転移温度を有し得る。
【0099】
また、前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、前記化学式3のR10が単一結合であり、n7およびn8が0である化合物と、化学式3のR10が-C(CnF2n+1)2-(ここで、1≦n≦10)であり、n7およびn8が0である化合物を1:5~10のモル比、好ましくは1:5~9のモル比、より好ましくは1:6~8のモル比で組み合わせたものであり得る。一実施形態で、前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、BPDAと6FDAの組み合わせであり得、BPDAと6FDAを前記モル比で組み合わせて使用することによって、それから製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、高い光学特性を維持しながらも、優れた機械的物性を実現することができるのを確認した。
【0100】
前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物中のR10が単一結合である場合、R10が単一結合でない他の連結基を有する場合に比べてより剛直(強直)な(rigid)構造を有し、このように剛直(強直)な構造を有するテトラカルボン酸二無水物の含量が高いほど、それから製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーの機械的物性を増加させることができると知られてきた。しかしながら、本発明の一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、前記のようにR10が単一結合でないテトラカルボン酸二無水物の含量がR10が単一結合であるテトラカルボン酸二無水物の含量より高く含まれた反応物から製造されるにもかかわらず、優れた機械的物性、例えば、1,000Joule・m-3・104以上の高い屈曲特性を有しながらも、高い透過率、例えば、350nm~750nm波長範囲で89%以上の透過率を有し、2.0未満の低い黄色指数を有し、優れた光学特性を維持するのを確認した。このような結果は、一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物が置換または非置換の線状の脂肪族ジアミンを含むことによって、製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマー構造内に柔軟性が付与されることによるものであると言える。
【0101】
したがって、前記のような光学的特性および機械的物性を有する本発明の一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、表示装置、例えば、フレキシブル表示装置のウィンドウフィルムなどとして有用に使用され得る。
【0102】
本発明の他の一実施形態は、置換または非置換の線状脂肪族ジアミン、下記化学式4で表されるジアミン、および下記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物を含むポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物を提供する:
【0103】
【0104】
上記化学式4中、
R3は、置換または非置換のフェニレン基または置換または非置換のビフェニレン基であり、
上記n0は、0以上の数であり、
上記Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、下記化学式5で表される:
【0105】
【0106】
上記化学式5中、
R6およびR7は、それぞれ独立して、-CF3、-CCl3、-CBr3、-CI3、-NO2、-CN、-COCH3または-CO2C2H5から選択される電子吸引基(electron withdrawing group)であり、
R8およびR9は、同一であるかまたは互いに異なり、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(-OR204、ここでR204は、炭素数1~10の脂肪族有機基である)、シリル基(-SiR205R206R207、ここでR205、R206およびR207は、同一であるかまたは互いにことなり、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1~10の脂肪族有機基である)、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、または置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基であり、
n3は、1~4の整数であり、n5は、0~3の整数であり、n3+n5は、1~4の整数であり、
n4は、1~4の整数であり、n6は、0~3の整数であり、n4+n6は、1~4の整数である;
【0107】
【0108】
上記化学式3中、
R10は、単一結合、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-C(=O)NH-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-(CH2)p-、-(CF2)q-、-C(CnH2n+1)2-、-C(CnF2n+1)2-、-(CH2)p-C(CnH2n+1)2-(CH2)q-、または-(CH2)p-C(CnF2n+1)2-(CH2)q-(ここで、1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)基であり、
R12およびR13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換または非置換の炭素数1~10の脂肪族有機基、置換または非置換の炭素数6~20の芳香族有機基、-OR201基(ここで、R201は、炭素数1~10の脂肪族有機基)、または-SiR210R211R212(ここで、R210、R211、およびR212は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0~3の整数のうちの一つである。
【0109】
前記化学式4のR3は、非置換のフェニレン基であり、前記化学式5のR6およびR7は、全て-CF3であり、n3とn4は、全て1であり、n5とn6は、全て0であるのが好ましい。
【0110】
前述のように、ポリ(アミド-イミド)コポリマーを製造する一般的な方法では、ジカルボニル化合物をジアミンと反応させてアミド構造単位を形成し、ここに追加のジアミンと二無水物を添加して反応させることによって、ジアミンと二無水物によるアミド酸構造単位の生成と同時に、前記形成されたアミド構造単位とアミド酸構造単位が連結されることによってポリ(アミド-アミド酸)コポリマーが形成されるようにする。しかしながら、前記アミド構造単位の生成過程では、HClのようなハロゲン化水素(HX:Xはハロゲン原子)副反応物が生成されることがあり、このように生成されたハロゲン化水素副反応物は、装備の腐食を招くので除去しなければならず、このために第三級アミンのようなHXスカベンジャー(scavenger)を添加するとHX塩が形成される(下記反応式1参照)。この時、前記形成されたHX塩を追加的に除去せずにそれからフィルムなどを除膜すれば、製造されたフィルムにおいて深刻な光特性低下が発生することがあり、したがって、既存のポリ(アミド-イミド)コポリマーの製造方法ではHX塩を除去するための追加の沈殿工程が必要であり、これは全体工程時間および費用を増加させ、またそれから製造される最終ポリ(アミド-イミド)コポリマーの収率を減少させる結果をもたらす。
【0111】
【0112】
しかしながら、前記のような沈殿工程を含むポリ(アミド-イミド)コポリマーの製造方法と異なり、ジアミンとジカルボニル化合物を反応させて、アミド基を含み両末端がアミノ基であるオリゴマー(以下、‘アミド基含有オリゴマー’と称する)を先ず製造した後、これをジアミン単量体にしてテトラカルボン酸二無水物と反応させることによってポリ(アミド-イミド)コポリマーを製造する方法によっても、本発明の一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーを製造することができる。前記後者のポリ(アミド-イミド)コポリマーの製造方法によれば、既存のポリ(アミド-イミド)コポリマー製造方法で含まれたHX塩除去のための沈殿工程を省略できるため、全体工程時間および費用が減少するだけでなく、製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーの最終収率を増加させることができる。それだけでなく、既存のポリ(アミド-イミド)コポリマーの製造方法では、溶解度問題のためにアミド構造単位の含量を一定範囲以上増加させることが難しく、またそれから製造されるコポリマーフィルムの光特性も低下するのに反し、前記新たな製造方法では、HX塩が生成されず、したがって、アミド構造単位の含量を増加させてもイミド化過程でそれによる溶解度減少問題が発生しない。したがって、このような方法で製造されたポリ(アミド-イミド)コポリマーを含む成形品は、光特性低下がなく、機械的特性をさらに改善する効果を有し得る。
【0113】
よって、本発明の一実施形態では、ジアミンとジカルボニル化合物を反応させて製造できるアミド構造単位含有オリゴマーとして前記化学式4で表されるオリゴマーをジアミン単量体として含み、ここに前記オリゴマー形態のジアミンと反応してイミド構造単位を形成する化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物、および前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応してイミド構造単位を形成する追加のジアミンの前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンを含むポリ(アミド-イミド)コポリマー製造用組成物を提供する。
【0114】
前記化学式4で表されるジアミンは、前記化学式2で表されるジカルボニル化合物と前記化学式1中、Aが前記化学式5で表されるジアミンを反応させて製造でき、この時、前記化学式1で表されるジアミンを前記化学式2で表されるジカルボニル化合物より多量添加することによって、両末端がアミノ基であるオリゴマーとして製造することができる。この時、前記ジカルボニル化合物と反応せず残っている未反応のジアミンが存在することがあり、この未反応のジアミン、即ち、前記化学式4中、n0が0である場合のジアミンも前記オリゴマー形態に製造されるジアミン、即ち、前記化学式4中、n0が1以上である場合のジアミンと共に前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応することによってイミド構造単位を形成することができる。
【0115】
一実施形態で、前記組成物は、下記化学式1で表されるジアミンをさらに含むことができる:
【0116】
【0117】
上記化学式1中、
Aは、2以上の炭素数6~30の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2以上の芳香族環は、それぞれ独立して、電子吸引基(electron withdrawing group)によって置換されるかまたは非置換されたものである。
【0118】
一実施形態で、前記化学式1で表されるジアミンは2つの炭素数6~12の芳香族環が単一結合によって連結されたものであって、前記2つの炭素数6~12の芳香族環は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~2のハロアルキル基、炭素数2~6のアルカノイル基、および炭素数1~6のエステル基からなる群より選択される電子吸引基(electron withdrawing group)で置換されたものであり得る。
【0119】
一実施形態で、前記化学式1で表されるジアミンは、下記化学式で表わしたジアミンから選択される一つ以上を含むことができる:
【0120】
【0121】
前記化学式1で表されるジアミンは、下記化学式Aで表されるTFDBを含むことができる:
【0122】
【0123】
前記化学式3で表されるテトラカルボン酸二無水物は、下記化学式3-1で表される化合物と下記化学式3-2で表される化合物の組み合わせを含むものであり得るが、これらに制限されない:
【0124】
【0125】
上記化学式3-1で表わした化合物は、6FDAであり得、前記化学式3-2で表わした化合物は、s-BPDA、a-BPDA、i-BPDAのうちの一つ以上であり得、一実施形態で、化学式3-2で表される化合物は、s-BPDAであり得る。
【0126】
一実施形態で、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミンは、前記ポリ(アミド-イミド)コポリマーを製造するための必要な全体のジアミンのモル数を基準に90モル%未満、好ましくは20モル%超過90モル%未満、より好ましくは25モル%以上85モル%以下、さらに好ましくは30モル%以上80モル%以下の範囲で含まれる。
【0127】
その他、前記置換または非置換の線状脂肪族ジアミン、および前記化学式1~化学式3で表される化合物については、前述のものと同一なので具体的な記載は省略する。
【0128】
前記組成物からポリ(アミド-イミド)コポリマーを製造した後、これを公知の乾湿式法、乾式法、湿式法などを用いてフィルムとして製造することができる。例えば、乾湿式法によってフィルムを製造する場合、前記組成物を含む溶液を口金からドラム、エンドレスベルトなどの支持体上に押し出して膜として形成し、次いでかかる膜から溶媒を蒸発させ膜が自己保持性を有するまで乾燥する。前記乾燥は、常温、例えば、約25℃から150℃までの温度で前記膜を1時間以内に昇温処理して行うことができる。その後、前記乾燥された膜を約10℃/minの速度で昇温させながら250℃~300℃で5分~30分間加熱することによってポリイミド系フィルムを得ることができる。
【0129】
前記乾燥工程で用いられるドラムおよびエンドレスベルトの表面が平滑であれば表面が平滑な膜が得られる。前記乾燥工程を終えた膜は支持体から剥離され、湿式工程に導入されて、脱塩、脱溶媒などが行われ、また延伸、乾燥、および熱処理などを行って最終のフィルムとして形成され得る。
【0130】
前記熱処理は、好ましくは200℃~500℃、より好ましくは250℃~400℃の温度で数秒~数分間行うことができる。
【0131】
前記熱処理後の膜は、徐々に冷却することがよく、例えば、50℃/秒以下の速度で冷却することがよい。
【0132】
前記膜は、単層で形成することもでき、複数層で形成することもできる。
【0133】
前記フィルムとして製造時、約35μm~約100μm厚さでASTM D1925で測定した黄色指数(YI)が2.1以下であり得、350nm~750nm波長範囲での光透過率が89%以上であり得る。また、UVB波長領域の紫外線ランプに72時間露出した(200mJ/cm2以上)前後の黄色指数の差(UV照射後-UV照射前)ΔYIが1.1未満であり、優れた結果を示す。また、前記フィルムの屈曲特性は、1,000Joule・m-3・104以上であって、優れた機械的特性を有する。
【0134】
即ち、前記成形品は、ポリ(アミド-イミド)コポリマーが有する優れた光学的特性、特に低い黄色指数(YI)と高い透過率を維持しながらも、高い屈曲特性を示すことによって、フレキシブルディスプレイのような表示装置のウィンドウフィルムとして有用に使用され得る。
【実施例】
【0135】
以下、実施例および比較例を通じて前記実施形態をより詳細に説明する。下記の実施例および比較例は、説明の目的のためのものであり、本発明の範囲がこれによって制限されるわけではない。
【0136】
(合成例:アミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態のジアミン製造)
下記反応式2により、TPCl(テレフタル酸ジクロリド)の両末端にTFDB(2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine))が結合してアラミド構造を形成するアミド構造単位含有オリゴマー形態のジアミンを製造した:
【0137】
【0138】
即ち、丸底フラスコに、溶媒としてN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-dimethylacetamide、DMAc)700g内に、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)1モル当量(0.122mol、39.2g)とピリジン2.8モル当量(0.343mol、27.11g)を入れて溶解した後、50mlのDMAcを追加的に添加して、残っているTFDBを完全に溶解した。前記TFDB溶液に、TPCl(terephthaloic dichloride)0.7モル当量(0.086mol、17.4g)を4回に分けて混合し、15分間激しく攪拌した。
【0139】
上記により得られた溶液を窒素雰囲気で2時間攪拌した後、350gのNaClを含む7LのNaCl溶液に入れて10分間攪拌した。固形物をろ過し、5Lの脱イオン水で二回にわたって再懸濁および再ろ過した。濾過器上の最終ろ過物を適切に加圧して残存する水を最大限除去し、90℃、真空雰囲気で48時間乾燥して、前記反応式2に記載された生成物としてアミド構造単位を70モル%含有するオリゴマー形態のジアミンを得た。製造されたアミド構造単位含有オリゴマーの数平均分子量は、約1,400である。
【0140】
(実施例および比較例:ポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルム製造)
(実施例1)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器(4-neck double-walled reactor)に窒素を通過させながら168gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物17.327g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)8.171g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)3.271gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA3.231g、および6FDA24.336gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン5.20g、および酢酸無水物20.14gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が11.2重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0141】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0142】
(実施例2)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら136gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物7.642g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)2.276g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)1.925gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA1.425g、および6FDA10.733gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン2.29g、および酢酸無水物8.88gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が14.0重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0143】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0144】
(実施例3)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら136gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物7.921g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)0.982g、およびヘキサメチレンジミン(HMDA)2.495gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA1.477g、および6FDA11.125gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン2.38g、および酢酸無水物9.21gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が14.0重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0145】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して約20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0146】
(実施例4)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら152gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物20.203g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)6.293gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA17.176g、および6FDA14.3gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン5.39g、および酢酸無水物20.86gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が21.2重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0147】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0148】
(実施例5)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら120gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物7.930g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)4.735g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)4.007gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA2.321g、および6FDA21.006gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン4.36g、および酢酸無水物16.90gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が22.1重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0149】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0150】
(実施例6)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら120gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物10.681g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)0.427g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)5.383gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA2.340g、および6FDA21.17gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン4.40g、および酢酸無水物17.03gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が22.0重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0151】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0152】
(実施例7)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら154gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物10.550g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)7.784gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA2.737g、および6FDA28.929gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン2.35g、および酢酸無水物18.24gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が20.4重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0153】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0154】
(実施例8)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら120gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物5.982g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)1.882g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)5.987gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA2.602g、および6FDA23.547gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン4.86g、および酢酸無水物18.94gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が21.8重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0155】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してコンベクションオーブンに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0156】
(比較例1)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら152gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物13.446g、および2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)13.199gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA2.125g、および6FDA19.230gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン4.0g、および酢酸無水物15.47gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が14.0重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0157】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してファーネスに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0158】
(実施例9)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら168gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物15.477g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)12.660g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)0.976gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA2.886g、および6FDA21.738gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン4.65g、および酢酸無水物17.99gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が11.3重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0159】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してファーネスに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0160】
(実施例10)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら168gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物16.347g、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)10.550g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)2.055gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA3.048g、および6FDA22.959gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン4.91g、および酢酸無水物19.0gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が11.3重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0161】
反応が終了した後、上記により得られた溶液をガラス板に塗布してキャスティングし、100℃のホットプレートで40分乾燥した。その後、フィルムをガラス板から分離してファーネスに入れ、室温から200℃まで3℃/minの昇温速度で加熱して20分間維持した後、徐々に冷却してポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムを得た。
【0162】
(比較例2)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら150gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物11.514g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)8.495gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA11.949g、および6FDA18.042gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン2.57g、および酢酸無水物19.90gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が22.5重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0163】
上記溶液は時間が経つにつれてゲル化が起き、これを除膜化する場合、白濁が起き、フィルムとして製造することが出来なかった。
【0164】
(比較例3)
機械的攪拌機および窒素流入口を備えた250mlの4ネック二重壁反応器に窒素を通過させながら146gのジメチルアセトアミド(DMAc)を添加して温度を25℃に合わせた後、前記合成例で製造したアミド構造単位70モル%含有オリゴマー形態の化合物13.517g、およびヘキサメチレンジアミン(HMDA)9.248gを溶解して、この溶液を25℃に維持した。その後、BPDA16.388g、および6FDA14.846gを添加して48時間攪拌した後、ピリジン2.82g、および酢酸無水物21.84gを添加して24時間攪拌し、固形分濃度が24.0重量%であるポリ(アミド-アミド酸)コポリマー溶液を得た。
【0165】
上記溶液は時間が経つにつれてゲル化が起き、これを除膜化する場合、白濁が起き、フィルムとして製造することが出来なかった。
【0166】
(評価:フィルムの特性評価)
前記実施例1~実施例10および比較例1によって製造されたポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムの組成、厚さ、ガラス転移温度、フィルム内残留溶剤量、光特性、および機械的特性を下記表1に示す。
【0167】
フィルムの光特性としては、黄色指数(YI)、透過率(350nm~750nm範囲での透過率)(Tr)、ヘイズ(haze)、および耐UV変色度(ΔYI)を測定し、機械的特性としては、引張(弾性)モジュラス(引張弾性率;tensile modulus)と屈曲特性(toughness)を測定する。
【0168】
フィルム厚さは、マイクロメーター(ミツトヨ社)を用いて測定する。
【0169】
ガラス転移温度は、DMA(Dynamic Mechanical Analyzer)Q800装備で測定し、ASTM D3418で値を取る。
【0170】
フィルム内残留溶剤量は、TGA(Thermogravimetric Analyzer)Q500装備で測定し、150℃~370℃区間の重量減少を残留溶剤量値として取る。
【0171】
黄色指数(YI)、透過率(350nm~750nm範囲での透過率)、およびヘイズ(haze)は、それぞれ、厚さ50μmフィルムを基準に、ミノルタ社製の分光測色計CM-3600dを用いて測定し、ASTM D1925で値を取る。耐UV変色度(ΔYI)は、紫外線B(UVB)照射72時間後、UVB照射前YIとの差(Δ)を測定する。
【0172】
引張(弾性)モジュラス(引張弾性率)は、Instron3365の装備で、常温で幅10mm、長さ50mmのフィルム試片を0.5mm/minの速度で引張ってサンプル当り5回ASTM D882を用いて測定する。
【0173】
屈曲特性は、ASTM D882を用いて測定し、ストレイン(Strain(X軸))とストレス(Stress(Y軸))の総面積を計算して屈曲特性として表わす。
【0174】
【0175】
表1から、実施例1~8によって線状脂肪族ジアミンのHMDA(ヘキサメチレンジアミン)を30モル%~80モル%含んで製造されたフィルムは、HMDAを全く含まない比較例1のフィルムに比べて引張モジュラス(引張弾性率)も増加し、何よりも屈曲特性が2倍以上増加することが分かる。また、HMDAを20モル%以下含む実施例9と実施例10のフィルムに比べても、引張モジュラス(引張弾性率)はほとんど変化しないか小幅だけ減少するのに反し、屈曲特性が顕著に増加することが分かる。
【0176】
また、HMDAを全く含まない比較例1のフィルムのガラス転移温度が350℃を超過するのに比して、HMDAを30モル%含む実施例1によるフィルムのガラス転移温度は267.9℃であって、ガラス転移温度が100℃近く減少する顕著な効果を示す。実施例2~10のように、HMDAの添加量が増加するほど屈曲特性がさらに増加し、ガラス転移温度はさらに低くなることが分かる。実施例1~10によるフィルムのガラス転移温度が低くなることによって、フィルム内残留溶剤量も減少することが分かる。HMDAを全く含まない比較例1のフィルム内残留溶剤量が3.0%であるのに反し、HMDAを30モル%含む実施例1によるフィルム内残留溶剤量は1.8であり、HMDAの量が増加するほど、フィルム内残留溶剤量は半分以下水準に減少することが分かる。
【0177】
一方、前記のように、実施例1~10によるフィルムは、屈曲特性のような機械的特性が改善されると同時に、光特性も優れた範囲で維持されることが分かる。実施例1~10によるフィルムの透過度(Tr)は全て89%以上であって、HMDAを含まない比較例1の透過率(Tr)と同等であるか、または一部増加した場合もある(実施例3、4、6、および7)。黄色指数(YI)も比較例1より減少した場合が多くてさらに改善されるか同等水準を維持し、耐UV変色度(ΔYI)も同等水準を維持した。ヘイズも同等水準を維持した。
【0178】
結果的に、線状脂肪族ジアミンを芳香族ジアミンなどと共に含んで重合させた一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーは優れた光学特性を維持しながらも屈曲特性のような機械的特性が顕著に改善され、同時にガラス転移温度が顕著に低くなって工程温度を減少させることができるのが分かる。また、ガラス転移温度が減少して低い工程温度で除膜可能な一実施形態によるポリ(アミド-イミド)コポリマーフィルムは、フィルム内残留溶剤量が低くなる効果も有する。
【0179】
以上のように、一実施形態によって芳香族ジアミン、芳香族二無水物、および芳香族ジカルボニル化合物と共に線状脂肪族ジアミンを反応させて製造されるポリ(アミド-イミド)コポリマーは、優れた光学特性を維持しながらも屈曲特性が改善されトレードオフ関係にあるポリ(アミド-イミド)コポリマーの光学特性と機械的特性を同時に改善することができ、ガラス転移温度が減少することによって工程温度を減少させ製造費用を顕著に減少させることができ、また、フィルム内残留溶媒量などが低くてより優れた成形品を製造することができる。前記のような成形品は優れた光学特性および高い屈曲特性を有することによって、表示装置、特にフレキシブル表示装置などで有用に使用できる。
【0180】
以上、本発明の具体的な実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲および発明の詳細な説明の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属するのは当然である。