JP7632448B2 - Dispersion Composition and Dispersant - Google Patents
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Description
本出願は、2020年2月28日に出願された日本特許出願番号2020-33547号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2020-33547, filed on February 28, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
本開示は、分散組成物及び分散剤に関する。The present disclosure relates to dispersion compositions and dispersants.
ナノカーボンや金属ナノ粒子等といったナノオーダーの大きさの物質は、電気特性や機械的特性、熱安定性等において優れた性質をもち、ナノマテリアルとして種々の分野への応用や実用化が検討されている。これらのナノ粒子は、媒質中に分散されてその機能が利用されたり、液相中に分散されたナノ粒子を基材に塗布して機能性材料の作製に用いられたりすることがある。この場合、ナノ粒子がもつ特性を十分に発現させるためには、粒子を分散媒に均一に分散させることが望ましい。そこで、ナノ粒子の凝集を抑制して粒子の分散性を高める方法の1つとして、ポリイミドを高分子分散剤として用いることが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。非特許文献1には、スルホン酸基含有のジアミン単位を有するポリイミドをカーボンナノチューブ(CNT)の分散剤として用いることが開示されている。Nano-sized materials such as nanocarbons and metal nanoparticles have excellent electrical properties, mechanical properties, and thermal stability, and are being considered for application and practical use in various fields as nanomaterials. These nanoparticles are sometimes dispersed in a medium to utilize their functions, or nanoparticles dispersed in a liquid phase are sometimes applied to a substrate to produce functional materials. In this case, in order to fully express the properties of the nanoparticles, it is desirable to uniformly disperse the particles in the dispersion medium. Therefore, as one method of suppressing the aggregation of nanoparticles and increasing the dispersibility of the particles, the use of polyimide as a polymer dispersant has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). Non-Patent Document 1 discloses the use of polyimide having a diamine unit containing a sulfonic acid group as a dispersant for carbon nanotubes (CNTs).
非特許文献1に記載のポリイミド分散剤のように、アニオン基を側鎖に有するポリイミドは、有機溶媒に対する溶解性が十分に高いとはいえない。このため、ナノカーボン等の被分散体を分散させる分散媒として有機溶媒を用いる場合に、分散剤が分散媒に十分に溶解せず、被分散体の分散性及び経時による分散安定性が低くなることが懸念される。 Polyimides having anionic groups on the side chains, such as the polyimide dispersant described in Non-Patent Document 1, do not have sufficiently high solubility in organic solvents. For this reason, when an organic solvent is used as a dispersion medium to disperse dispersed substances such as nanocarbons, the dispersant may not dissolve sufficiently in the dispersion medium, and there is a concern that the dispersibility of the dispersed substances and the dispersion stability over time may decrease.
本開示は上記課題に鑑みなされたものであり、被分散体の分散性及び分散安定性に優れた分散組成物及び分散剤を提供することを主たる目的とする。The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and has as its primary objective the provision of a dispersion composition and a dispersant having excellent dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance.
本開示者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討し、特定の構造を有するイミド化重合体を用いることにより、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本開示によれば以下の手段が提供される。The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems and have found that the above problems can be solved by using an imidized polymer having a specific structure. That is, the present disclosure provides the following means.
<1> 被分散体と、分散媒と、ポリアミック酸の部分イミド化物であり、かつステロイド構造及び下記式(1)で表される部分構造よりなる群から選択される少なくとも1種である特定構造を有する重合体[P]と、を含有する、分散組成物。
*-L1-R1-R2-R3-R4 …(1)
(式(1)中、L1は、単結合、-O-、-CO-、-COO-*1、-OCO-*1、-NR5-、-NR5-CO-*1、-CO-NR5-*1、炭素数1~6のアルカンジイル基、-O-R6-*1、又は-R6-O-*1(ただし、R5は水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基であり、R6は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*1」は、R1との結合手であることを示す。)である。R1及びR3は、それぞれ独立して、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、又は置換若しくは無置換のシクロアルキレン基である。R2は、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のシクロアルキレン基、又は-R7-B1-R8-(ただし、R7及びR8は、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基又はシクロアルキレン基であり、B1は単結合、-O-、-COO-*2、-OCO-*2、-OCH2-*2、-CH2O-*2、又は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*2」は、R8との結合手であることを示す。)である。R4は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、*3-OCO-CH3(「*3」は、R3との結合手であることを示す。)、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフルオロアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、炭素数1~18のフルオロアルコキシ基、又は、炭素数1~18のアルキル基が有する少なくとも1個の水素原子がシアノ基で置換された1価の基である。ただし、R1、R2及びR3の全部が単結合であるか、又はR1、R2及びR3が有するベンゼン環とシクロヘキシレン環との合計数が1個である場合、R4は、炭素数3~18のアルキル基、炭素数3~18のフルオロアルキル基、炭素数3~18のアルコキシ基、又は炭素数3~18のフルオロアルコキシ基である。「*」は結合手であることを示す。)
<2> 上記重合体[P]を含有する、分散剤。
<1> A dispersion composition comprising a substance to be dispersed, a dispersion medium, and a polymer [P] which is a partially imidized product of a polyamic acid and has at least one specific structure selected from the group consisting of a steroid structure and a partial structure represented by the following formula (1):
*-L 1 -R 1 -R 2 -R 3 -R 4 ...(1)
(In formula (1), L 1 is a single bond, -O-, -CO-, -COO-* 1 , -OCO-* 1 , -NR 5 -, -NR 5 -CO-* 1 , -CO-NR 5 -* 1 , an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, -O-R 6 -* 1 , or -R 6 -O-* 1 (wherein R 5 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 6 is an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 1 " indicates a bond to R 1 ). R 1 and R 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a substituted or unsubstituted cycloalkylene group. R 2 is a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, or -R 7 -B 1 -R 8 - (wherein R 7 and R 8 are each independently a substituted or unsubstituted phenylene group or cycloalkylene group, and B 1 is a single bond, -O-, -COO-* 2 , -OCO-* 2 , -OCH 2 -* 2 , -CH 2 O-* 2 , or an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 2 " indicates a bond to R 8 ). R 4 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a cyano group, * 3 -OCO-CH 3 (wherein "* 3 " indicates R 3. ), an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a monovalent group in which at least one hydrogen atom of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a cyano group. However, when all of R 1 , R 2 and R 3 are single bonds, or the total number of benzene rings and cyclohexylene rings possessed by R 1 , R 2 and R 3 is 1, R 4 is an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 18 carbon atoms, or a fluoroalkoxy group having 3 to 18 carbon atoms. "*" indicates a bond. )
<2> A dispersant containing the polymer [P].
本開示によれば、上記重合体[P]を含有することにより、被分散体の分散性及び分散安定性に優れた分散組成物を得ることができる。また、被分散体の分散性及び分散安定性に優れた分散剤を得ることができる。According to the present disclosure, by containing the above polymer [P], a dispersion composition having excellent dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance can be obtained. In addition, a dispersant having excellent dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance can be obtained.
本開示の分散組成物は、(A)被分散体と、(B)分散媒と、(C)重合体[P]とを含有する。以下に、本開示の分散組成物に含まれる各成分、及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分について説明する。The dispersion composition of the present disclosure contains (A) a dispersed substance, (B) a dispersion medium, and (C) a polymer [P]. Below, each component contained in the dispersion composition of the present disclosure and other components that are optionally blended as necessary are described.
なお、本明細書において「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。In this specification, the term "hydrocarbon group" includes linear hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbon groups, and aromatic hydrocarbon groups. The term "linear hydrocarbon group" refers to linear hydrocarbon groups and branched hydrocarbon groups that do not include a cyclic structure in the main chain and are composed only of linear structures. However, they may be saturated or unsaturated. The term "alicyclic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group that includes only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure. However, it does not have to be composed only of an alicyclic hydrocarbon structure, and it also includes those that have a linear structure as part of it. The term "aromatic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group that includes an aromatic ring structure as a ring structure. However, it does not have to be composed only of an aromatic ring structure, and it may include a linear structure or an alicyclic hydrocarbon structure as part of it.
<(A)被分散体>
被分散体は、分散媒中に分散させられる物質である。被分散体としては、特に限定されないが、無機物粒子及び有機物粒子よりなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。被分散体の形状についても特に限定されず、例えば球状、棒状、繊維状、平板状、円板状等が挙げられる。被分散体の一次粒子径は、好ましくは10μm以下、より好ましくは1μm以下、更に好ましくは200nm以下である。また、被分散体の一次粒子径は、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、更に好ましくは5nm以上である。なお、ここでいう「被分散体の一次粒子径」は、レーザー回折・散乱法によりd50値を測定することにより求めた値である。
<(A) Dispersion Substance>
The dispersed substance is a substance to be dispersed in a dispersion medium. The dispersed substance is not particularly limited, and at least one selected from the group consisting of inorganic particles and organic particles can be used. The shape of the dispersed substance is also not particularly limited, and examples thereof include spherical, rod-like, fibrous, flat, and disk-like shapes. The primary particle diameter of the dispersed substance is preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, and even more preferably 200 nm or less. The primary particle diameter of the dispersed substance is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, and even more preferably 5 nm or more. The "primary particle diameter of the dispersed substance" referred to here is a value obtained by measuring the d50 value by a laser diffraction/scattering method.
本開示の分散組成物に含有される無機物粒子としては、例えばカーボン、金属粒子、半金属粒子、シリカ、無機塩、量子ドット等が挙げられる。これらの具体例としては、カーボンとして、例えばカーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト、フラーレン、カーボンナノホーン等を;金属粒子として、例えば金属単体、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物等を;半金属粒子として、例えば半金属酸化物、半金属炭化物、半金属窒化物等を;シリカとして、例えば湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、コロイダルシリカ、沈降シリカ、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、表面修飾処理が施された変性シリカ等を;無機塩として、例えば硫酸塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム等)、炭酸塩(炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等)、リン酸塩(リン酸カルシウム等)等を;量子ドットとして、例えばペロブスカイト量子ドット、炭素系量子ドット、硫化鉛量子ドット等を、それぞれ挙げることができる。Examples of inorganic particles contained in the dispersion composition of the present disclosure include carbon, metal particles, semi-metal particles, silica, inorganic salts, quantum dots, etc. Specific examples of these include carbon, such as carbon black, carbon fiber, carbon nanotubes, graphite, fullerenes, carbon nanohorns, etc.; metal particles, such as simple metals, metal oxides, metal carbides, metal nitrides, etc.; semi-metal particles, such as semi-metal oxides, semi-metal carbides, semi-metal nitrides, etc.; silica, such as wet silica (hydrated silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), colloidal silica, precipitated silica, calcium silicate, aluminum silicate, modified silica that has been subjected to surface modification treatment, etc.; inorganic salts, such as sulfates (calcium sulfate, barium sulfate, etc.), carbonates (calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, etc.), phosphates (calcium phosphate, etc.), etc.; and quantum dots, such as perovskite quantum dots, carbon-based quantum dots, lead sulfide quantum dots, etc.
なお、カーボンファイバーは、カーボンナノファイバーを含む。カーボンナノチューブは、シングルウォールカーボンナノチューブ、ダブルウォールカーボンナノチューブ、及びマルチウォールカーボンナノチューブを含む。また、カーボンナノチューブは、炭素のみからなるものであってもよく、構造の一部が他の元素で置換又は化学修飾されたものであってもよく、金属(例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、チタン、白金等)との複合体であってもよい。 Carbon fibers include carbon nanofibers. Carbon nanotubes include single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes. Carbon nanotubes may be made of only carbon, or may have a part of their structure substituted or chemically modified with other elements, or may be a composite with a metal (e.g., gold, silver, copper, aluminum, nickel, cobalt, titanium, platinum, etc.).
金属粒子について更に詳しくは、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、スズ、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト、鉄、マンガン、クロム、モリブデン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、セリウム等の金属元素を含む粒子が挙げられる。これらの具体例としては、当該金属元素からなる金属単体;酸化銅、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ビスマス、酸化セリウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化スズ、酸化インジウム-酸化ガリウム-酸化亜鉛、酸化インジウム-酸化亜鉛、酸化インジウムスズ等の金属酸化物;炭化チタン等の金属炭化物;窒化チタン、酸窒化チタン(チタンブラック)、窒化アルミニウム等の金属窒化物、等が挙げられる。金属粒子としては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。More specifically, the metal particles include particles containing metal elements such as gold, silver, copper, zinc, aluminum, tin, nickel, palladium, platinum, cobalt, iron, manganese, chromium, molybdenum, titanium, zirconium, hafnium, yttrium, and cerium. Specific examples of these include metal elements such as metal oxides, copper oxide, aluminum oxide, zinc oxide, iron oxide, titanium oxide, barium titanate, bismuth oxide, cerium oxide, chromium oxide, cobalt oxide, indium oxide, indium tin oxide, zirconium oxide, yttrium oxide, tin oxide, indium oxide-gallium oxide-zinc oxide, indium oxide-zinc oxide, and indium tin oxide; metal carbides such as titanium carbide; metal nitrides such as titanium nitride, titanium oxynitride (titanium black), and aluminum nitride. The metal particles may be used alone or in combination of two or more.
半金属粒子としては、ホウ素、ケイ素等の半金属元素を含む粒子が挙げられる。これらの具体例としては、当該半金属元素からなる半金属単体;二酸化ケイ素等の金属酸化物;炭化ホウ素、炭化ケイ素等の金属炭化物;窒化ホウ素、窒化ケイ素等の金属窒化物、等が挙げられる。半金属粒子としては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。 Examples of semi-metallic particles include particles containing semi-metallic elements such as boron and silicon. Specific examples of these include simple metalloids consisting of the semi-metallic elements; metal oxides such as silicon dioxide; metal carbides such as boron carbide and silicon carbide; metal nitrides such as boron nitride and silicon nitride; and the like. The semi-metallic particles can be used alone or in combination of two or more types.
有機物粒子としては、例えば有機顔料、二色性色素、色素会合体、タンパク質、核酸、ウィルス等が挙げられる。これらの具体例としては、有機顔料として、例えばアントラキノン顔料、モノアゾ顔料、ジアゾ顔料、ベンズイミダゾロン顔料、キナクリドン顔料、キノフタロン顔料、ジオキサジン顔料、フタロシアニン顔料、フラバントロン顔料、インダントロン顔料、インドリノン顔料、チオインジゴ顔料、金属錯体顔料、ペリノン顔料、ペリレン顔料等を;二色性色素として、例えばジスアゾ化合物、トリスアゾ化合物、テトラキスアゾ化合物、アントラキノン化合物、ジオキサジン化合物等を;色素会合体として、ポルフィリン色素やシアニン色素、ピロロピロール色素、アセン色素、スクアリリウム色素等のJ会合体、オキサゾールイエロー色素、チアゾールオレンジ色素、シアニン色素、アゾ色素等のH会合体等を、それぞれ挙げることができる。Examples of organic particles include organic pigments, dichroic dyes, dye aggregates, proteins, nucleic acids, viruses, etc. Specific examples of these include organic pigments such as anthraquinone pigments, monoazo pigments, diazo pigments, benzimidazolone pigments, quinacridone pigments, quinophthalone pigments, dioxazine pigments, phthalocyanine pigments, flavanthrone pigments, indanthrone pigments, indolinone pigments, thioindigo pigments, metal complex pigments, perinone pigments, and perylene pigments; dichroic dyes such as disazo compounds, trisazo compounds, tetrakisazo compounds, anthraquinone compounds, and dioxazine compounds; and dye aggregates such as J aggregates of porphyrin dyes, cyanine dyes, pyrrolopyrrole dyes, acene dyes, squarylium dyes, and H aggregates of oxazole yellow dyes, thiazole orange dyes, cyanine dyes, and azo dyes.
本開示の分散組成物における1つの実施形態では、被分散体として、金属粒子及び半金属粒子よりなる群から選択される少なくとも1種(以下「金属粒子等」ともいう)を好ましく使用できる。また、別の実施態様では、被分散体として、棒状ナノ構造体及び棒状分子よりなる群から選択される少なくとも1種(以下「棒状ナノ構造体等」ともいう)を好ましく使用することができる。棒状分子としては、二色性色素等が挙げられ、棒状ナノ構造体としては、色素会合体、量子ロッド、金属ナノロッド、カーボンナノチューブ、タンパク質、核酸、ウィルス等が挙げられる。被分散体が、棒状ナノ構造体及び棒状分子よりなる群から選択される少なくとも1種である場合、当該被分散体としては、無機物粒子を好ましく使用でき、カーボンナノチューブ及び金属ナノロッドを特に好ましく使用することができる。なお、被分散体としては、上記のうちの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。In one embodiment of the dispersion composition of the present disclosure, at least one type selected from the group consisting of metal particles and semi-metal particles (hereinafter also referred to as "metal particles, etc.") can be preferably used as the dispersed substance. In another embodiment, at least one type selected from the group consisting of rod-shaped nanostructures and rod-shaped molecules (hereinafter also referred to as "rod-shaped nanostructures, etc.") can be preferably used as the dispersed substance. Examples of rod-shaped molecules include dichroic dyes, and examples of rod-shaped nanostructures include dye associations, quantum rods, metal nanorods, carbon nanotubes, proteins, nucleic acids, viruses, etc. When the dispersed substance is at least one type selected from the group consisting of rod-shaped nanostructures and rod-shaped molecules, inorganic particles can be preferably used as the dispersed substance, and carbon nanotubes and metal nanorods can be particularly preferably used. In addition, as the dispersed substance, one of the above can be used alone or two or more types can be used in combination.
被分散体としては、上記のうち無機物粒子を好ましく使用することができ、カーボンナノチューブ(CNT)及び金属粒子を特に好ましく使用することができる。As the dispersed material, inorganic particles are preferably used among the above, and carbon nanotubes (CNTs) and metal particles are particularly preferably used.
分散組成物における被分散体の含有割合は、被分散体の種類に応じて適宜設定されるが、分散組成物の全量に対し、好ましくは0.0001質量%以上、より好ましくは0.001質量%以上、更に好ましくは0.003質量%以上である。また、被分散体の含有割合は、分散組成物の全量に対し、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。The content of the dispersed substance in the dispersion composition is appropriately set depending on the type of dispersed substance, but is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, and even more preferably 0.003% by mass or more, based on the total amount of the dispersion composition. The content of the dispersed substance is preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less, based on the total amount of the dispersion composition.
より具体的には、例えば、被分散体が棒状ナノ構造体等である場合、特性を十分に発現させる観点から、分散組成物における棒状ナノ構造体等の含有割合は、分散組成物の全量に対して、好ましくは0.0001質量%以上、より好ましくは0.001質量%以上、更に好ましくは0.003質量%以上である。また、棒状ナノ構造体等が過多であることに起因する棒状ナノ構造体等の凝集を抑制する観点から、棒状ナノ構造体等の含有割合は、分散組成物の全量に対して、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下である。More specifically, for example, when the dispersed substance is a rod-shaped nanostructure or the like, from the viewpoint of fully expressing the characteristics, the content ratio of the rod-shaped nanostructure or the like in the dispersion composition is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, and even more preferably 0.003% by mass or more, based on the total amount of the dispersion composition. In addition, from the viewpoint of suppressing aggregation of the rod-shaped nanostructure or the like caused by an excess of the rod-shaped nanostructure or the like, the content ratio of the rod-shaped nanostructure or the like is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less, based on the total amount of the dispersion composition.
被分散体が金属粒子等である場合、分散組成物における金属粒子等の含有割合は、分散組成物の全量に対し、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上である。また、金属粒子等の含有割合は、分散組成物の全量に対し、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。When the dispersed substance is metal particles or the like, the content of the metal particles or the like in the dispersion composition is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, based on the total amount of the dispersion composition. The content of the metal particles or the like is preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less, based on the total amount of the dispersion composition.
<(B)分散媒>
分散媒は、被分散体を分散させる相であり、好ましくは有機溶媒が使用される。当該有機溶媒は特に限定されず、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
<(B) Dispersion medium>
The dispersion medium is a phase in which the substance to be dispersed is dispersed, and is preferably an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include aprotic polar solvents, phenolic solvents, ketone solvents, ether solvents, ester solvents, alcohol solvents, halogenated hydrocarbon solvents, and hydrocarbon solvents.
これらの具体例としては、非プロトン性極性溶媒として、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-1-イミダゾリジノン、γ-ブチロラクトン、γ-ブチロラクタム、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N,N,2-トリメチルプロパンアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド等を;
フェノール系溶剤として、m-クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール等を;
ケトン系溶剤として、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、ジエチルケトン、ジ-n-ブチルケトン、メチル-i-ブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、メチル-n-ヘキシルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン等を;
エーテル系溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(DEDG)、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3-メトキシ-1-ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピルエーテル、エチレングリコール-i-プロピルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、1-ブトキシ-2-プロパノール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの部分エーテル;ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコールの部分エステル;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等を;
エステル系溶剤として、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸t-ブチル、酢酸3-メトキシブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を;
アルコール系溶剤として、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、t-ブタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、ヘプタノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ジアセトンアルコール、プロパン-1,2-ジオール、エチレングリコール等を;
ハロゲン化炭化水素系溶剤として、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、1,4-ジクロロブタン、トリクロロエタン等を;
炭化水素系溶剤として、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等を、それぞれ挙げることができる。なお、分散媒としては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Specific examples of these include aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-1-imidazolidinone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, N,N,2-trimethylpropanamide, acetonitrile, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, and hexamethylphosphortriamide;
Phenol-based solvents include m-cresol, xylenol, halogenated phenols, etc.;
Ketone solvents include cyclobutanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, methyl n-butyl ketone, diethyl ketone, di-n-butyl ketone, methyl i-butyl ketone, methyl n-pentyl ketone, ethyl n-butyl ketone, methyl n-hexyl ketone, diisobutyl ketone, and trimethylnonanone;
Examples of ether solvents include partial ethers of polyhydric alcohols such as propylene glycol monomethyl ether (PGME), diethylene glycol diethyl ether (DEDG), diethylene glycol ethyl methyl ether, 3-methoxy-1-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), 1-butoxy-2-propanol, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether; partial esters of polyhydric alcohols such as diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and propylene glycol monoethyl ether acetate; and cyclic ethers such as tetrahydrofuran;
Examples of ester-based solvents include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, t-butyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethyl propionate, butyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, ethylene carbonate, and propylene carbonate;
Examples of alcohol-based solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, 1-hexanol, 2-hexanol, heptanol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, diacetone alcohol, propane-1,2-diol, and ethylene glycol;
Halogenated hydrocarbon solvents include dichloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,4-dichlorobutane, trichloroethane, and the like;
Examples of the hydrocarbon solvent include hexane, heptane, octane, benzene, toluene, xylene, etc. As the dispersion medium, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
分散媒は、重合体[P]の溶解性が高く、また被分散体の分散性及び分散安定性を優れたものとすることができる点で、上記のうち、非プロトン性極性溶媒が好ましく、特に、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド及びN,N-ジメチルアセトアミドよりなる群から選択される少なくとも1種の化合物(以下「特定溶媒」ともいう)であることが好ましい。分散媒のうち、非プロトン性極性溶媒の割合は、分散組成物に含まれる分散媒の全量に対して、50質量%を超える量が好ましく、70質量%以上がより好ましく、85質量%以上が更に好ましく、95質量%以上が特に好ましい。
特定溶媒の含有割合(2種以上含有する場合には合計量)は、分散組成物に含まれる分散媒の全量に対して、50質量%以上が好ましく、65質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上が特に好ましい。
Of the above, the dispersion medium is preferably an aprotic polar solvent, in that it has high solubility for the polymer [P] and can provide excellent dispersibility and dispersion stability for the dispersed substance, and is particularly preferably at least one compound (hereinafter also referred to as a "specific solvent") selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, γ-butyrolactone, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylformamide, and N,N-dimethylacetamide. The proportion of the aprotic polar solvent among the dispersion media is preferably more than 50% by mass, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 85% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more, based on the total amount of the dispersion medium contained in the dispersion composition.
The content of the specific solvent (the total amount when two or more types are contained) is preferably 50 mass% or more, more preferably 65 mass% or more, even more preferably 80 mass% or more, and particularly preferably 90 mass% or more, based on the total amount of the dispersion medium contained in the dispersion composition.
<(C)重合体[P]>
本開示の分散組成物は、ポリアミック酸の部分イミド化物である重合体[P]を含有する。重合体[P]は、ステロイド構造及び下記式(1)で表される部分構造よりなる群から選択される少なくとも1種(以下「特定構造」ともいう)を有する。
*-L1-R1-R2-R3-R4 …(1)
(式(1)中、L1は、単結合、-O-、-CO-、-COO-*1、-OCO-*1、-NR5-、-NR5-CO-*1、-CO-NR5-*1、炭素数1~6のアルカンジイル基、-O-R6-*1、又は-R6-O-*1(ただし、R5は水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基であり、R6は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*1」は、R1との結合手であることを示す。)である。R1及びR3は、それぞれ独立して、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、又は置換若しくは無置換のシクロアルキレン基である。R2は、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のシクロアルキレン基、又は-R7-B1-R8-(ただし、R7及びR8は、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基又はシクロアルキレン基であり、B1は単結合、-O-、-COO-*2、-OCO-*2、-OCH2-*2、-CH2O-*2、又は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*2」は、R8との結合手であることを示す。)である。R4は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、*3-OCO-CH3(「*3」は、R3との結合手であることを示す。)、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフルオロアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、炭素数1~18のフルオロアルコキシ基、又は、炭素数1~18のアルキル基が有する少なくとも1個の水素原子がシアノ基で置換された1価の基である。ただし、R1、R2及びR3の全部が単結合であるか、又はR1、R2及びR3が有するベンゼン環とシクロヘキシレン環との合計数が1個である場合、R4は、炭素数3~18のアルキル基、炭素数3~18のフルオロアルキル基、炭素数3~18のアルコキシ基、又は炭素数3~18のフルオロアルコキシ基である。「*」は結合手であることを示す。)
<(C) Polymer [P]>
The dispersion composition of the present disclosure contains a polymer [P] which is a partially imidized product of a polyamic acid. The polymer [P] has at least one type (hereinafter also referred to as a "specific structure") selected from the group consisting of a steroid structure and a partial structure represented by the following formula (1):
*-L 1 -R 1 -R 2 -R 3 -R 4 ...(1)
(In formula (1), L 1 is a single bond, -O-, -CO-, -COO-* 1 , -OCO-* 1 , -NR 5 -, -NR 5 -CO-* 1 , -CO-NR 5 -* 1 , an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, -O-R 6 -* 1 , or -R 6 -O-* 1 (wherein R 5 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 6 is an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 1 " indicates a bond to R 1 ). R 1 and R 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a substituted or unsubstituted cycloalkylene group. R 2 is a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, or -R 7 -B 1 -R 8 - (wherein R 7 and R 8 are each independently a substituted or unsubstituted phenylene group or cycloalkylene group, and B 1 is a single bond, -O-, -COO-* 2 , -OCO-* 2 , -OCH 2 -* 2 , -CH 2 O-* 2 , or an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 2 " indicates a bond to R 8 ). R 4 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a cyano group, * 3 -OCO-CH 3 (wherein "* 3 " indicates R 3. ), an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a monovalent group in which at least one hydrogen atom of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a cyano group. However, when all of R 1 , R 2 and R 3 are single bonds, or the total number of benzene rings and cyclohexylene rings possessed by R 1 , R 2 and R 3 is 1, R 4 is an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 18 carbon atoms, or a fluoroalkoxy group having 3 to 18 carbon atoms. "*" indicates a bond. )
特定構造がステロイド構造である場合、その好ましい具体例としては、コレスタン骨格、コレステン骨格及びラノスタン骨格を有する構造が挙げられる。When the specific structure is a steroid structure, preferred examples include structures having a cholestane skeleton, a cholestane skeleton, and a lanostane skeleton.
特定構造が上記式(1)で表される部分構造である場合、上記式(1)中の置換フェニレン基及び置換シクロアルキレン基において、環に結合する置換基は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、フッ素原子又はシアノ基が好ましい。置換フェニレン基及び置換シクロアルキレン基のそれぞれが有する置換基の数は、好ましくは1個又は2個であり、より好ましくは1個である。When the specific structure is a partial structure represented by the above formula (1), in the substituted phenylene group and substituted cycloalkylene group in the above formula (1), the substituent bonded to the ring is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine atom, or a cyano group. The number of substituents possessed by each of the substituted phenylene group and the substituted cycloalkylene group is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
R4が、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフルオロアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、炭素数1~18のフルオロアルコキシ基、又は、炭素数1~18のアルキル基が有する少なくとも1個の水素原子がシアノ基で置換された1価の基である場合、R4は直鎖状であることが好ましい。また、炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは5以上である。
R1、R2及びR3の全部が単結合であるか、又はR1、R2及びR3が有するベンゼン環とシクロヘキシレン環との合計数が1個である場合、被分散体の分散性及び分散安定性をより良好にできる点で、R4は炭素数4以上であることが好ましく、炭素数7以上であることがより好ましく、炭素数10以上であることが更に好ましい。
When R 4 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a monovalent group in which at least one hydrogen atom of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a cyano group, R 4 is preferably linear. The number of carbon atoms is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and even more preferably 5 or more.
When all of R 1 , R 2 and R 3 are single bonds, or the total number of benzene rings and cyclohexylene rings possessed by R 1 , R 2 and R 3 is 1, R 4 preferably has 4 or more carbon atoms, more preferably has 7 or more carbon atoms, and further preferably has 10 or more carbon atoms, in terms of improving the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance.
上記式(1)で表される構造は、被分散体の分散性及び分散安定性をより高くする観点から、環構造を有していることが好ましい。具体的には、R1、R2及びR3が有するベンゼン環とシクロヘキシレン環との合計数は、1個以上であることが好ましく、1~4個であることがより好ましく、2~4個であることが更に好ましい。
被分散体の分散性及び分散安定性をより高くする観点から、重合体[P]は、上記特定構造として、上記式(1)においてR1、R2及びR3が有するベンゼン環とシクロヘキシレン環との合計数が2個以上である構造及びステロイド構造よりなる群から選択される少なくとも1種を有することが好ましく、ステロイド構造を少なくとも有していることが特に好ましい。
The structure represented by the above formula (1) preferably has a ring structure from the viewpoint of increasing the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance. Specifically, the total number of benzene rings and cyclohexylene rings contained in R 1 , R 2 and R 3 is preferably 1 or more, more preferably 1 to 4, and even more preferably 2 to 4.
From the viewpoint of further improving the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance, it is preferable that the polymer [P] has, as the above-mentioned specific structure, at least one type selected from the group consisting of a structure in which the total number of benzene rings and cyclohexylene rings possessed by R 1 , R 2 and R 3 in the above-mentioned formula (1) is 2 or more, and a steroid structure, and it is particularly preferable that the polymer [P] has at least a steroid structure.
重合体[P]は、ポリアミック酸の部分イミド化物であり、1分子内にアミック酸構造とイミド化構造とを有する。重合体[P]の合成方法は特に限定されない。重合体[P]は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを反応させ、重合体[P]の前駆体であるポリアミック酸(以下「ポリアミック酸[P]」ともいう)を合成した後、次いで、ポリアミック酸[P]を脱水閉環して、ポリアミック酸[P]が有するアミック酸構造の一部をイミド化することにより得ることができる。The polymer [P] is a partially imidized product of polyamic acid, and has an amic acid structure and an imidized structure in one molecule. The method of synthesizing the polymer [P] is not particularly limited. The polymer [P] can be obtained, for example, by reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine compound to synthesize a polyamic acid (hereinafter also referred to as "polyamic acid [P]"), which is a precursor of the polymer [P], and then dehydrating and ring-closing the polyamic acid [P] to imidize a part of the amic acid structure of the polyamic acid [P].
(ポリアミック酸[P]の合成)
・テトラカルボン酸二無水物
ポリアミック酸[P]の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物は、特に限定されないが、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
(Synthesis of polyamic acid [P])
Tetracarboxylic acid dianhydride The tetracarboxylic acid dianhydride used in the synthesis of the polyamic acid [P] is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic tetracarboxylic acid dianhydrides, alicyclic tetracarboxylic acid dianhydrides, and aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides.
上記テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、ブタンテトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物等を;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、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、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、3-オキサビシクロ[3.2.1]オクタン-2,4-ジオン-6-スピロ-3’-(テトラヒドロフラン-2’,5’-ジオン)、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、3,5,6-トリカルボキシ-2-カルボキシメチルノルボルナン-2:3,5:6-二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸2:4,6:8-二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸2:3,5:6-二無水物、4,9-ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン-3,5,8,10-テトラオン、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]オクト-7-エン-2,3,5,6-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等を;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物、4,4’-ビフタル酸二無水物、4,4’-カルボニルジフタル酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン-1,4,5,6-テトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、1,3-プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)等を;
それぞれ挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。
Specific examples of the tetracarboxylic dianhydride include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as butanetetracarboxylic dianhydride and ethylenediaminetetraacetic dianhydride;
Examples of alicyclic tetracarboxylic dianhydrides include 1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-8-methyl-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 3-oxabicyclo[3.2 .1]octane-2,4-dione-6-spiro-3'-(tetrahydrofuran-2',5'-dione), 5-(2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 3,5,6-tricarboxy-2-carboxymethylnorbornane-2:3,5:6-dianhydride, bicyclo[3.3.0]octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid 2:4,6:8-dianhydride, bicyclo[2.2.1]heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic acid 2:3,5:6-dianhydride, 4,9-dioxatricyclo[5.3.1.0 2,6 ]undecane-3,5,8,10-tetraone, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, etc.;
Examples of aromatic tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, 4,4'-biphthalic dianhydride, 4,4'-carbonyldiphthalic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, naphthalene-1,4,5,6-tetracarboxylic dianhydride, ethylene glycol bis(anhydrotrimellitate), and 1,3-propylene glycol bis(anhydrotrimellitate);
In addition to the above, the tetracarboxylic dianhydrides described in JP-A-2010-97188 can also be used.
ポリアミック酸[P]の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物は、重合体[P]の分散媒に対する溶解性を良好にし、被分散体の分散性及び分散安定性をより高くできる点で、脂環式テトラカルボン酸二無水物を含むことが好ましい。ポリアミック酸[P]の合成に際し、脂環式テトラカルボン酸二無水物の使用割合(すなわち、重合体[P]中の脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位(「構造単位UA」ともいう)の割合)は、ポリアミック酸[P]の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物の全量に対し、5モル%以上であることが好ましく、15モル%以上であることがより好ましく、25モル%以上であることが更に好ましく、50モル%以上であることが特に好ましい。The tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis of polyamic acid [P] preferably contains an alicyclic tetracarboxylic dianhydride, in that it improves the solubility of the polymer [P] in the dispersion medium and can increase the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance. In the synthesis of polyamic acid [P], the proportion of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride used (i.e., the proportion of the structural unit (also called "structural unit UA") derived from the alicyclic tetracarboxylic dianhydride in the polymer [P]) is preferably 5 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, even more preferably 25 mol% or more, and particularly preferably 50 mol% or more, based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis of polyamic acid [P].
ポリアミック酸[P]の合成に使用する脂環式テトラカルボン酸二無水物は、上記の中でも、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、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸2:4,6:8-二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、及び1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、テトラカルボン酸二無水物としては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。Among the above, the alicyclic tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis of the polyamic acid [P] is preferably at least one selected from the group consisting of 1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentyl acetic dianhydride, bicyclo[3.3.0]octane-2,4,6,8-tetracarboxylic 2:4,6:8-dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, and 1,2,3,4-cyclopentane tetracarboxylic dianhydride. The tetracarboxylic dianhydride may be used alone or in combination of two or more.
・ジアミン化合物
ポリアミック酸[P]の合成に使用するジアミン化合物は、上記特定構造を有するジアミン(以下「特定ジアミン」ともいう)を含むことが好ましい。特定ジアミンを用いて重合する方法によれば、上記特定構造を有する重合体を合成しやすく、また重合体1分子内の上記特定構造の含有割合を調整しやすい点で好ましい。特定ジアミンを含む単量体を重合することにより、重合体[P]として、特定ジアミンに由来する構造単位(以下「構造単位UD」ともいう)を有する部分イミド化物が得られる。
Diamine Compound The diamine compound used in the synthesis of the polyamic acid [P] preferably contains a diamine having the above-mentioned specific structure (hereinafter also referred to as "specific diamine"). The method of polymerization using the specific diamine is preferable in that it is easy to synthesize a polymer having the above-mentioned specific structure and it is easy to adjust the content ratio of the above-mentioned specific structure in one polymer molecule. By polymerizing a monomer containing the specific diamine, a partially imidized product having a structural unit derived from the specific diamine (hereinafter also referred to as "structural unit UD") is obtained as the polymer [P].
特定ジアミンは、上記特定構造を有していればよく、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン及び芳香族ジアミンのいずれであってもよい。被分散体の分散性及び分散安定性をより高くする観点から、特定ジアミンは、芳香族ジアミンであることが好ましく、下記式(2)で表される化合物及び下記式(3)で表される化合物よりなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
特定ジアミンの具体例としては、上記式(2)で表される化合物として、コレスタニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレステリルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン、コレステリルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル、3,5-ジアミノ安息香酸コレステリル、3,5-ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6-ビス(4-アミノフェノキシ)コレスタン等を;
上記式(3)で表される化合物として、ブタノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、ブタノキシ-3,5-ジアミノベンゼン、ペンタノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、ペンタノキシ-3,5-ジアミノベンゼン、ヘキサノキシ-3,5-ジアミノベンゼン、ヘプタノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、ドデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、ペンタデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、ペンタデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼン、4-(4’-トリフルオロメトキシベンゾイロキシ)シクロヘキシル-3,5-ジアミノベンゾエート、下記式(E-1)
で表される化合物等をそれぞれ挙げることができる。
Specific examples of the specific diamine include compounds represented by the above formula (2), such as cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene, cholesteryloxy-3,5-diaminobenzene, cholestanyloxy-2,4-diaminobenzene, cholesteryloxy-2,4-diaminobenzene, cholestanyl 3,5-diaminobenzoate, cholesteryl 3,5-diaminobenzoate, lanostannyl 3,5-diaminobenzoate, 3,6-bis(4-aminobenzoyloxy)cholestane, and 3,6-bis(4-aminophenoxy)cholestane;
Examples of the compound represented by the above formula (3) include butanoxy-2,4-diaminobenzene, butanoxy-3,5-diaminobenzene, pentanoxy-2,4-diaminobenzene, pentanoxy-3,5-diaminobenzene, hexanoxy-3,5-diaminobenzene, heptanoxy-2,4-diaminobenzene, dodecanoxy-2,4-diaminobenzene, pentadecanoxy-2,4-diaminobenzene, hexadecanoxy-2,4-diaminobenzene, octadecanoxy-2,4-diaminobenzene, pentadecanoxy-2,5-diaminobenzene, octadecanoxy-2,5-diaminobenzene, 4-(4'-trifluoromethoxybenzoyloxy)cyclohexyl-3,5-diaminobenzoate, and compounds represented by the following formula (E-1):
and the like.
上記式(E-1)で表される化合物の具体例としては、例えば下記式(E-1-1)~式(E-1-13)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。
ポリアミック酸[P]及び重合体[P]において、特定ジアミンに由来する構造単位UDの含有割合は、重合体を構成するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、1モル%以上であることが好ましい。構造単位UDの含有割合が1モル%以上であると、特定構造の導入による被分散体の分散性及び分散安定性の改善効果を十分に得ることができる点で好適である。こうした観点から、構造単位UDの含有割合は、重合体を構成するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、2モル%以上であることがより好ましく、5モル%以上であることが更に好ましい。また、構造単位UDの含有割合は、重合体の分散媒に対する溶解性の低下を抑制する観点から、重合体を構成するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることがより好ましく、80モル%以下であることが更に好ましい。なお、重合体の合成に際し、特定ジアミンとしては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。In the polyamic acid [P] and the polymer [P], the content ratio of the structural unit UD derived from the specific diamine is preferably 1 mol% or more with respect to the total amount of the structural units derived from the diamine constituting the polymer. If the content ratio of the structural unit UD is 1 mol% or more, it is preferable in that the effect of improving the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance by the introduction of the specific structure can be sufficiently obtained. From this viewpoint, the content ratio of the structural unit UD is more preferably 2 mol% or more with respect to the total amount of the structural units derived from the diamine constituting the polymer, and even more preferably 5 mol% or more. In addition, from the viewpoint of suppressing the decrease in the solubility of the polymer in the dispersion medium, the content ratio of the structural unit UD is preferably 95 mol% or less with respect to the total amount of the structural units derived from the diamine constituting the polymer, more preferably 90 mol% or less, and even more preferably 80 mol% or less. In addition, when synthesizing the polymer, the specific diamine may be used alone or in combination of two or more.
ポリアミック酸[P]の合成に際し、ジアミン化合物としては特定ジアミンのみを用いてもよいが、特定ジアミンと共に、上記特定構造を有さないジアミン(以下「その他のジアミン」ともいう)を用いてもよい。その他のジアミンとしては、重合体[P]の有機溶媒に対する溶解性を損なわないようにする観点から、アニオン性官能基及びカチオン性官能基のいずれも有さないジアミンが好ましい。また、被分散体の分散性及び分散安定性をより高くする観点から、その他のジアミンは芳香族ジアミンが好ましい。In synthesizing the polyamic acid [P], only the specific diamine may be used as the diamine compound, but diamines not having the specific structure (hereinafter also referred to as "other diamines") may be used together with the specific diamine. As the other diamine, from the viewpoint of not impairing the solubility of the polymer [P] in an organic solvent, a diamine having neither an anionic functional group nor a cationic functional group is preferable. In addition, from the viewpoint of further increasing the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance, the other diamine is preferably an aromatic diamine.
その他のジアミンの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えばメタキシリレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン等を;
脂環式ジアミンとして、例えば1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等を;
芳香族ジアミンとして、例えばパラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、4,4’-ジアミノベンズアニリド、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘプタン、ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、N,N-ビス(4-アミノフェニル)メチルアミン、1,5-ジアミノナフタレン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,7-ジアミノフルオレン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、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]ヘ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、4,4’-(p-フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’-(m-フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、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、4,4’-[4,4’-プロパン-1,3-ジイルビス(ピペリジン-1,4-ジイル)]ジアニリン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ピペラジン、1,4-ビス(4-アミノ(3-ピリジニル))ピペラジン等の主鎖型ジアミンを;
ジアミノオルガノシロキサンとして、1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン等を;それぞれ挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のジアミンのうち上記式(1)で表される部分構造を有しないジアミンを用いることができる。
Specific examples of other diamines include aliphatic diamines such as metaxylylenediamine, 1,3-propanediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, and 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane;
Alicyclic diamines such as 1,4-diaminocyclohexane and 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine);
Examples of aromatic diamines include paraphenylenediamine, metaphenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, 4,4'-diaminobenzanilide, 4,4'-diaminodiphenylamine, 4,4'-diaminoazobenzene, 1,5-bis(4-aminophenoxy)pentane, 1,7-bis(4-aminophenoxy)heptane, bis[2-(4-aminophenyl)ethyl]hexanedioic acid, N,N-bis(4-aminophenyl)methylamine, 1,5-diaminonaphthalene, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, 2,7-diaminofluorene, 4,4'-diamino Main chain diamines such as diphenyl ether, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 4,4'-(p-phenylenediisopropylidene)bisaniline, 4,4'-(m-phenylenediisopropylidene)bisaniline, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4'-[4,4'-propane-1,3-diylbis(piperidine-1,4-diyl)]dianiline, 1,4-bis(4-aminophenyl)piperazine, and 1,4-bis(4-amino(3-pyridinyl))piperazine;
Examples of diaminoorganosiloxanes include 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane, and the like. In addition, diamines not having the partial structure represented by the above formula (1) among the diamines described in JP-A-2010-97188 can be used.
ポリアミック酸[P]及び重合体[P]において、その他のジアミンに由来する構造単位(以下「構造単位UE」ともいう)の含有割合は、重合体を構成するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、好ましくは99モル%以下であり、より好ましくは98モル%以下であり、更に好ましくは95モル%以下である。また、構造単位UEの含有割合は、重合体を構成するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、好ましくは5モル%以上であり、より好ましくは10モル%以上であり、更に好ましくは20モル%以上である。重合体の合成に際し、その他のジアミンとしては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。In the polyamic acid [P] and the polymer [P], the content of the structural unit derived from the other diamine (hereinafter also referred to as "structural unit UE") is preferably 99 mol% or less, more preferably 98 mol% or less, and even more preferably 95 mol% or less, based on the total amount of the structural units derived from the diamine constituting the polymer. The content of the structural unit UE is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and even more preferably 20 mol% or more, based on the total amount of the structural units derived from the diamine constituting the polymer. When synthesizing the polymer, one type of the other diamine may be used alone, or two or more types may be used in combination.
ポリアミック酸[P]は、上記のようなテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを、必要に応じて分子量調整剤とともに反応させることによって得ることができる。ポリアミック酸[P]の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との使用割合は、ジアミン化合物のアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が、0.2~2当量となる割合が好ましく、0.3~1.2当量となる割合がより好ましい。Polyamic acid [P] can be obtained by reacting the above-mentioned tetracarboxylic dianhydride with a diamine compound, optionally together with a molecular weight modifier. The ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine compound used in the synthesis reaction of polyamic acid [P] is preferably such that 0.2 to 2 equivalents of the acid anhydride group of the tetracarboxylic dianhydride are used per equivalent of the amino group of the diamine compound, and more preferably 0.3 to 1.2 equivalents.
分子量調整剤としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸などの酸一無水物、アニリン、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミンなどのモノアミン化合物、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどのモノイソシアネート化合物等を挙げることができる。分子量調整剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の合計100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましく、10質量部以下とすることがより好ましい。 Examples of molecular weight regulators include acid monoanhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride, and itaconic anhydride, monoamine compounds such as aniline, cyclohexylamine, and n-butylamine, and monoisocyanate compounds such as phenyl isocyanate and naphthyl isocyanate. The proportion of the molecular weight regulator used is preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total of the tetracarboxylic dianhydride and diamine compounds used.
ポリアミック酸[P]の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は、-20℃~150℃が好ましく、0~100℃がより好ましい。また、反応時間は、0.1~24時間が好ましく、0.5~12時間がより好ましい。The synthesis reaction of polyamic acid [P] is preferably carried out in an organic solvent. The reaction temperature is preferably -20°C to 150°C, more preferably 0 to 100°C. The reaction time is preferably 0.1 to 24 hours, more preferably 0.5 to 12 hours.
反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素などを挙げることができる。これらの有機溶媒のうち、非プロトン性極性溶媒及びフェノール系溶媒よりなる群(第1群の有機溶媒)から選択される1種以上、又は、第1群の有機溶媒から選択される1種以上と、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素よりなる群(第2群の有機溶媒)から選択される1種以上との混合物を使用することが好ましい。後者の場合、第2群の有機溶媒の使用割合は、第1群の有機溶媒及び第2群の有機溶媒の合計量に対して、好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下であり、更に好ましくは30質量%以下である。Examples of organic solvents used in the reaction include aprotic polar solvents, phenolic solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, and hydrocarbons. Of these organic solvents, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of aprotic polar solvents and phenolic solvents (organic solvents of the first group), or a mixture of one or more selected from the organic solvents of the first group and one or more selected from the group consisting of alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, and hydrocarbons (organic solvents of the second group). In the latter case, the proportion of the organic solvents of the second group used is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less, based on the total amount of the organic solvents of the first group and the organic solvents of the second group.
特に好ましい有機溶媒は、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、m-クレゾール、キシレノール及びハロゲン化フェノールよりなる群から選択される1種以上を溶媒として使用するか、あるいはこれらの1種以上と他の有機溶媒との混合物を、上記割合の範囲で使用することが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(b)が、反応溶液の全量(a+b)に対して、0.1~50質量%になる量とすることが好ましい。Particularly preferred organic solvents are one or more selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, tetramethylurea, hexamethylphosphortriamide, m-cresol, xylenol and halogenated phenols, or a mixture of one or more of these with other organic solvents in the above ratio range. The amount of organic solvent (a) used is preferably an amount such that the total amount (b) of tetracarboxylic dianhydride and diamine is 0.1 to 50 mass% relative to the total amount (a+b) of the reaction solution.
(ポリアミック酸[P]のイミド化)
重合体[P]を得るには、次いで、上記の如くして合成されたポリアミック酸[P]を脱水閉環してイミド化する。重合体[P]は、その前駆体であるポリアミック酸[P]が有していたアミック酸構造の一部が脱水閉環された部分イミド化物であり、アミック酸構造とイミド環構造とが併存する。
(Imidization of polyamic acid [P])
To obtain the polymer [P], the polyamic acid [P] synthesized as described above is then imidized by dehydration and ring closure. The polymer [P] is a partially imidized product in which a part of the amic acid structure of the precursor polyamic acid [P] is dehydrated and ring closure is performed, and the amic acid structure and the imide ring structure coexist.
重合体[P]は、被分散体の分散性及び分散安定性を高くできる点で、イミド化率が1%以上であることが好ましく、2%以上であることがより好ましく、5%以上であることが更に好ましく、10%以上であることがより更に好ましく、20%以上であることが特に好ましい。また、重合体[P]のイミド化率は、98%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましく、90%以下であることが更に好ましく、85モル%以下であることがより更に好ましく、80モル%以下であることが特に好ましい。なお、重合体[P]のイミド化率は、重合体[P]のアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。イミド化率の測定方法の詳細は、以下の実施例の方法に従う。In terms of increasing the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance, the imidization rate of the polymer [P] is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, even more preferably 5% or more, even more preferably 10% or more, and particularly preferably 20% or more. The imidization rate of the polymer [P] is preferably 98% or less, more preferably 95% or less, even more preferably 90% or less, even more preferably 85 mol% or less, and particularly preferably 80 mol% or less. The imidization rate of the polymer [P] is expressed as a percentage of the number of imide ring structures relative to the total number of amic acid structures and the number of imide ring structures in the polymer [P]. Details of the method for measuring the imidization rate follow the method in the following examples.
重合体[P]を得るための脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸[P]を加熱する方法により、又はポリアミック酸[P]を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒の少なくともいずれかを添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。The dehydration ring-closing to obtain the polymer [P] is preferably carried out by heating the polyamic acid [P], or by dissolving the polyamic acid [P] in an organic solvent, adding at least one of a dehydrating agent and a dehydration ring-closing catalyst to the solution, and heating as necessary.
ポリアミック酸[P]の溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加する方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸等の酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸[P]のアミック酸構造の1モルに対して0.01~20モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、トリエチルアミン、1-メチルピペリジン等の塩基触媒、メタンスルホン酸、安息香酸等の酸触媒を用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01~10モルとすることが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸[P]の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0~200℃であり、より好ましくは10~150℃である。反応時間は、好ましくは1.0~120時間であり、より好ましくは2.0~30時間である。In the method of adding a dehydrating agent and a dehydration ring-closing catalyst to a solution of polyamic acid [P], the dehydrating agent may be, for example, an acid anhydride such as acetic anhydride, propionic anhydride, or trifluoroacetic anhydride. The amount of the dehydrating agent used is preferably 0.01 to 20 moles per mole of the amic acid structure of polyamic acid [P]. The dehydration ring-closing catalyst may be, for example, a base catalyst such as pyridine, triethylamine, or 1-methylpiperidine, or an acid catalyst such as methanesulfonic acid or benzoic acid. The amount of the dehydration ring-closing catalyst used is preferably 0.01 to 10 moles per mole of the dehydrating agent used. Examples of organic solvents used in the dehydration ring-closing reaction include the organic solvents exemplified as those used in the synthesis of polyamic acid [P]. The reaction temperature of the dehydration ring-closing reaction is preferably 0 to 200°C, more preferably 10 to 150°C. The reaction time is preferably 1.0 to 120 hours, more preferably 2.0 to 30 hours.
なお、重合体[P]を含有する反応溶液は、そのまま分散組成物の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれる重合体[P]を単離したうえで分散組成物の調製に供してもよく、又は単離した重合体[P]を精製したうえで分散組成物の調製に供してもよい。重合体[P]の単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。重合体[P]の重合溶液として(B)分散媒を用いることにより、分散組成物を調製する際に工程を簡略できる点で好ましい。The reaction solution containing the polymer [P] may be used as is for the preparation of the dispersion composition, or the polymer [P] contained in the reaction solution may be isolated and then used for the preparation of the dispersion composition, or the isolated polymer [P] may be purified and then used for the preparation of the dispersion composition. The isolation and purification of the polymer [P] can be carried out according to known methods. Using the (B) dispersion medium as the polymerization solution of the polymer [P] is preferable in that the process for preparing the dispersion composition can be simplified.
以上のようにして得られる重合体[P]は、これを濃度10質量%の溶液としたときに、10~2000mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、20~1000mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、上記重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えば、N-メチル-2-ピロリドンやγ-ブチロラクトン等)を用いて調製した濃度10質量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。The polymer [P] obtained in the above manner preferably has a solution viscosity of 10 to 2000 mPa·s, and more preferably 20 to 1000 mPa·s, when made into a 10% by mass solution. The solution viscosity (mPa·s) of the polymer is a value measured at 25°C using an E-type rotational viscometer for a 10% by mass polymer solution prepared using a good solvent for the polymer (e.g., N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, etc.).
重合体[P]のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは2,000~300,000である。また、Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは15以下であり、より好ましくは10以下である。The weight average molecular weight (Mw) of the polymer [P] measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of polystyrene is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 300,000. The molecular weight distribution (Mw/Mn), which is expressed as the ratio of Mw to the number average molecular weight (Mn) measured by GPC in terms of polystyrene, is preferably 15 or less, more preferably 10 or less.
ここで、被分散体の1つであるカーボンナノチューブは、導電性や耐熱性、強靭性、軽量化等において優れた性質をもつ。しかしながら、カーボンナノチューブは凝集性が高く、分散媒に均一に分散されにくい。また、カーボンナノチューブの分散状態が良好でないと、その分散組成物を用いて得られた膜や配線等において、カーボンナノチューブのもつ各種特性(例えば導電性、外力耐性)が十分に発現されないことが懸念される。この点、本開示の分散組成物は重合体[P]を含むことにより、カーボンナノチューブの分散媒(特に有機溶媒)に対する分散性に優れている。また、カーボンナノチューブと重合体[P]とを含有する分散組成物を用いることにより、導電性に優れた膜等を形成することができる。Here, carbon nanotubes, which are one of the dispersed substances, have excellent properties such as electrical conductivity, heat resistance, toughness, and weight reduction. However, carbon nanotubes have a high tendency to aggregate and are difficult to disperse uniformly in a dispersion medium. In addition, if the dispersion state of carbon nanotubes is not good, there is a concern that the various properties of carbon nanotubes (e.g., electrical conductivity, resistance to external forces) will not be fully expressed in films, wiring, etc. obtained using the dispersion composition. In this regard, the dispersion composition of the present disclosure contains polymer [P], and thus has excellent dispersibility of carbon nanotubes in a dispersion medium (especially an organic solvent). In addition, by using a dispersion composition containing carbon nanotubes and polymer [P], a film, etc. with excellent electrical conductivity can be formed.
分散組成物における重合体[P]の含有割合は、被分散体の種類を考慮して適宜に選択されるが、被分散体100質量部に対し、1質量部以上であることが好ましく、3質量部以上であることがより好ましい。また、重合体[P]の含有割合は、被分散体100質量部に対し、2000質量部以下であることが好ましく、1500質量部以下であることがより好ましく、1000質量部以下であることが更に好ましい。The content of polymer [P] in the dispersion composition is appropriately selected taking into consideration the type of dispersed substance, but is preferably 1 part by mass or more, and more preferably 3 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the dispersed substance. The content of polymer [P] is preferably 2000 parts by mass or less, more preferably 1500 parts by mass or less, and even more preferably 1000 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the dispersed substance.
より具体的には、例えば、被分散体が棒状ナノ構造体等である場合、棒状ナノ構造体等の分散性を十分に高くする観点から、重合体[P]の含有割合は、棒状ナノ構造体等100質量部に対して、100質量部以上であることが好ましく、150質量部以上であることがより好ましく、200質量部以上であることが更に好ましい。また、重合体[P]の含有割合は、棒状ナノ構造体等100質量部に対し、2000質量部以下であることが好ましく、1500質量部以下であることがより好ましく、1000質量部以下であることが更に好ましい。 More specifically, for example, when the dispersed substance is a rod-shaped nanostructure or the like, from the viewpoint of sufficiently increasing the dispersibility of the rod-shaped nanostructure or the like, the content ratio of polymer [P] is preferably 100 parts by mass or more, more preferably 150 parts by mass or more, and even more preferably 200 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rod-shaped nanostructure or the like. Moreover, the content ratio of polymer [P] is preferably 2000 parts by mass or less, more preferably 1500 parts by mass or less, and even more preferably 1000 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rod-shaped nanostructure or the like.
被分散体が金属粒子等である場合、重合体[P]の含有割合は、金属粒子等100質量部に対して、1質量部以上であることが好ましく、3質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることが更に好ましい。また、重合体[P]の含有割合は、金属粒子等100質量部に対し、1000質量部以下であることが好ましく、500質量部以下であることがより好ましく、300質量部以下であることが更に好ましい。When the dispersed substance is metal particles, etc., the content of polymer [P] is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and even more preferably 5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of metal particles, etc. Furthermore, the content of polymer [P] is preferably 1,000 parts by mass or less, more preferably 500 parts by mass or less, and even more preferably 300 parts by mass or less, per 100 parts by mass of metal particles, etc.
なお、重合体[P]を分散組成物に配合することにより、被分散体の分散性及び分散安定性を良好にすることができた理由は定かではないが、1つの仮説として、重合体[P]が有する上記特定構造による排除体積効果により被分散体の凝集が抑制されたこと、及びポリアミック酸の部分イミド化物による静電相互作用と共役構造とを併せ持つことにより被分散体の分散安定性が向上したことが考えられる。It is not clear why the incorporation of polymer [P] into the dispersion composition improves the dispersibility and dispersion stability of the dispersed substance. One hypothesis is that the aggregation of the dispersed substance is suppressed due to the excluded volume effect of the specific structure of polymer [P], and that the dispersion stability of the dispersed substance is improved by combining the electrostatic interaction due to the partially imidized polyamic acid with a conjugated structure.
<その他の成分>
本開示の分散組成物は、本開示の目的及び効果を妨げない範囲内において、被分散体、分散媒、及び重合体[P]以外のその他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、重合体[P]とは異なる分散剤(以下「その他の分散剤」ともいう)、界面活性剤、充填剤、消泡剤、増感剤、酸化防止剤、密着助剤、帯電防止剤、レベリング剤、抗菌剤等が挙げられる。その他の成分の含有割合は、配合する各化合物に応じて、本開示の効果を妨げない範囲で適宜設定することができる。
<Other ingredients>
The dispersion composition of the present disclosure may contain other components other than the dispersed substance, the dispersion medium, and the polymer [P] within a range that does not impede the purpose and effects of the present disclosure. Examples of other components include dispersants different from the polymer [P] (hereinafter also referred to as "other dispersants"), surfactants, fillers, defoamers, sensitizers, antioxidants, adhesion aids, antistatic agents, leveling agents, antibacterial agents, etc. The content ratio of other components can be appropriately set according to each compound to be blended within a range that does not impede the effects of the present disclosure.
なお、本開示の分散組成物がその他の分散剤を含有する場合、その他の分散剤の含有割合は、分散組成物に含有される重合体[P]及びその他の分散剤の全量に対して、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましい。In addition, when the dispersion composition of the present disclosure contains other dispersants, the content ratio of the other dispersants is preferably 10 mass% or less, more preferably 5 mass% or less, and even more preferably 1 mass% or less, relative to the total amount of polymer [P] and other dispersants contained in the dispersion composition.
分散組成物の調製方法は特に限定されず、公知の方法に従って行うことができる。例えば、被分散体と分散媒と分散剤とを混合し、必要に応じて加熱、撹拌等を行うことにより調製することができる。分散組成物を調製する際の温度は、好ましくは5~90℃であり、より好ましくは10~65℃である。被分散体と分散媒と分散剤とを混合する処理は、ホモジナイザーやビーズミル等を用いて行ってもよい。The method for preparing the dispersion composition is not particularly limited, and can be carried out according to a known method. For example, the dispersion composition can be prepared by mixing the dispersed substance, the dispersion medium, and the dispersant, and heating, stirring, etc. as necessary. The temperature when preparing the dispersion composition is preferably 5 to 90°C, more preferably 10 to 65°C. The process of mixing the dispersed substance, the dispersion medium, and the dispersant may be carried out using a homogenizer, a bead mill, etc.
分散組成物の固形分濃度(すなわち、分散組成物の分散媒以外の成分の合計質量が分散組成物の全質量に占める割合)は、粘性や分散媒の揮発性等を考慮して適宜に選択される。例えば、被分散体がカーボンである場合、固形分濃度は、好ましくは0.1~30質量%の範囲であり、より好ましくは0.5~20質量%の範囲であり、更に好ましくは1~15質量%の範囲である。また、被分散体が金属粒子である場合、固形分濃度は、好ましくは1~70質量%の範囲であり、より好ましくは2~65質量%の範囲であり、更に好ましくは5~60質量%の範囲である。The solids concentration of the dispersion composition (i.e., the ratio of the total mass of the components other than the dispersion medium to the total mass of the dispersion composition) is appropriately selected taking into consideration the viscosity, volatility of the dispersion medium, etc. For example, when the dispersed substance is carbon, the solids concentration is preferably in the range of 0.1 to 30 mass%, more preferably in the range of 0.5 to 20 mass%, and even more preferably in the range of 1 to 15 mass%. Also, when the dispersed substance is metal particles, the solids concentration is preferably in the range of 1 to 70 mass%, more preferably in the range of 2 to 65 mass%, and even more preferably in the range of 5 to 60 mass%.
本開示の分散組成物は、重合体[P]を高分子分散剤として用いる。これにより、分散媒中において被分散体の凝集が抑制され、被分散体が均一に分散された状態にすることができる。本開示の分散組成物を基材上に塗布し、好ましくは加熱して分散媒を除去することにより、基材上に被分散体を含む薄膜を形成することができる。また、本開示の分散組成物をそのまま又は他の分散液と混合して液体の状態で用いることも可能である。The dispersion composition of the present disclosure uses the polymer [P] as a polymer dispersant. This suppresses aggregation of the dispersed substance in the dispersion medium, and allows the dispersed substance to be uniformly dispersed. The dispersion composition of the present disclosure is applied to a substrate, and preferably heated to remove the dispersion medium, thereby forming a thin film containing the dispersed substance on the substrate. The dispersion composition of the present disclosure can also be used in a liquid state, either as is or by mixing with another dispersion liquid.
本開示の分散組成物及び分散剤は、被分散体の種類に応じて種々の用途に使用することができる。具体的には、透明導電膜、帯電防止膜、絶縁膜、保護膜、反射防止膜、着色膜、電界効果トランジスタ(FET)、タッチパネル、導電性インク、塗料、印刷用インキ、インクジェット塗布用インキ等に使用することができる。The dispersion composition and dispersant of the present disclosure can be used for various applications depending on the type of dispersed material. Specifically, they can be used in transparent conductive films, antistatic films, insulating films, protective films, antireflective films, colored films, field effect transistors (FETs), touch panels, conductive inks, paints, printing inks, inkjet coating inks, etc.
以下、実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の例において、重合体のイミド化率は以下の方法により測定した。以下の例で用いた原料化合物及び重合体の必要量は、下記の合成例に示す合成スケールでの合成を必要に応じて繰り返すことにより確保した。The following examples are given in more detail, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, the imidization rate of the polymer was measured by the following method. The required amounts of the raw material compounds and polymers used in the following examples were ensured by repeating the synthesis on the synthesis scale shown in the synthesis examples below as necessary.
[重合体のイミド化率]
重合体を含有する溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温(25℃)で1H-NMRを測定した。得られた1H-NMRスペクトルから、下記数式(EX-1)を用いてイミド化率を求めた。
イミド化率(%)=(((1-E1)/E2)×α)×100
…(EX-1)
(数式(EX-1)中、E1は化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、E2はその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(ポリアミック酸)におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。)
なお、以下では、式(X)で表される化合物を単に「化合物(X)」と略すことがある。
[Imidization rate of polymer]
The polymer-containing solution was poured into pure water, and the resulting precipitate was thoroughly dried under reduced pressure at room temperature, then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide, and 1 H-NMR was measured at room temperature (25° C.) using tetramethylsilane as a standard substance. From the obtained 1 H-NMR spectrum, the imidization ratio was calculated using the following formula (EX-1).
Imidization rate (%)=(((1−E 1 )/E 2 )×α)×100
… (EX-1)
(In formula (EX-1), E1 is the peak area derived from the proton of the NH group appearing at a chemical shift of about 10 ppm, E2 is the peak area derived from other protons, and α is the ratio of the number of other protons to one proton of the NH group in the polymer precursor (polyamic acid).)
In the following, the compound represented by formula (X) may be simply abbreviated as "compound (X)."
1.重合体の合成
[合成例1:ポリアミック酸の合成]
2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物33.4g(95モル部)、3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル16.4g(20モル部)、及び4,4’-ジアミノジフェニルエーテル25.1g(80モル部)をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)425gに溶解させ、室温で6時間反応を行った。反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈澱させた。この沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥することにより、ポリアミック酸(以下「重合体(paa-1)」とする)を67g得た。
1. Polymer synthesis [Synthesis Example 1: Synthesis of polyamic acid]
33.4 g (95 mol parts) of 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride, 16.4 g (20 mol parts) of cholestanyl 3,5-diaminobenzoate, and 25.1 g (80 mol parts) of 4,4'-diaminodiphenyl ether were dissolved in 425 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and reacted at room temperature for 6 hours. The reaction mixture was poured into a large excess of methanol to precipitate the reaction product. The precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 40°C for 15 hours to obtain 67 g of polyamic acid (hereinafter referred to as "polymer (paa-1)").
[合成例2:ポリイミドの合成]
上記と同様に2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物95モル部、3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル20モル部、及び4,4’-ジアミノジフェニルエーテル80モル部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解させ、重合体濃度が15質量%のポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液にNMPを加え、重合体濃度が10質量%となるように希釈した後、所定量のピリジン及び無水酢酸を加え、110℃で4時間反応させた。次いで、得られた反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈澱させた。回収した沈殿物をメタノールで洗浄した後、減圧下100℃で乾燥することにより、ポリイミド(以下「重合体(PI-1)」とする)を得た。得られた重合体(PI-1)のイミド化率は50%であった。
[Synthesis Example 2: Synthesis of polyimide]
Similarly to the above, 95 mol parts of 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride, 20 mol parts of cholestanyl 3,5-diaminobenzoate, and 80 mol parts of 4,4'-diaminodiphenyl ether were dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to obtain a polyamic acid solution having a polymer concentration of 15% by mass. NMP was added to the obtained polyamic acid solution to dilute it so that the polymer concentration became 10% by mass, and then a predetermined amount of pyridine and acetic anhydride were added and reacted at 110°C for 4 hours. The obtained reaction mixture was then poured into a large excess of methanol to precipitate the reaction product. The collected precipitate was washed with methanol and then dried at 100°C under reduced pressure to obtain a polyimide (hereinafter referred to as "polymer (PI-1)"). The imidization rate of the obtained polymer (PI-1) was 50%.
[合成例3~13]
反応に使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の種類及び量を下記表1の通り変更した以外は合成例2と同様にしてポリイミド(重合体(PI-2)~(PI-10)、(pi-1)、(pi-2))を得た。各ポリイミドのイミド化率を下記表1に併せて示した。
[Synthesis Examples 3 to 13]
Polyimides (polymers (PI-2) to (PI-10), (PI-1), and (PI-2)) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that the types and amounts of the tetracarboxylic dianhydride and diamine compound used in the reaction were changed as shown in Table 1 below. The imidization ratios of each polyimide are also shown in Table 1 below.
表1中の数値は、テトラカルボン酸二無水物については、反応に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量に対する使用割合(モル%)を示し、ジアミン化合物については、反応に使用したジアミン化合物の合計量に対する使用割合(モル%)を示す。表1中のテトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の略称は以下の通りである。
(テトラカルボン酸二無水物)
AN-1; ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸2:4,6:8-二無水物
AN-2; 2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
AN-3; ピロメリット酸二無水物
(ジアミン化合物)
DA-1; 3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル
DA-2; コレスタニルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン
DA-3; 下記式(DA-3)で表される化合物
DA-4; 下記式(DA-4)で表される化合物
DA-5; パラフェニレンジアミン
DA-6; 4,4’-ジアミノジフェニルエーテル
DA-7; 下記式(DA-7)で表される化合物
DA-8; 下記式(DA-8)で表される化合物
(Tetracarboxylic acid dianhydride)
AN-1: Bicyclo[3.3.0]octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid 2:4,6:8-dianhydride AN-2: 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride AN-3: Pyromellitic dianhydride (diamine compound)
DA-1; cholestanyl 3,5-diaminobenzoate DA-2; cholestanyloxy-2,4-diaminobenzene DA-3; a compound represented by the following formula (DA-3): DA-4; a compound represented by the following formula (DA-4): DA-5; paraphenylenediamine DA-6; 4,4'-diaminodiphenyl ether DA-7; a compound represented by the following formula (DA-7): DA-8; a compound represented by the following formula (DA-8):
2.CNT含有分散組成物の作製及び評価
[実施例1]
(1)分散組成物の調製
シングルウォールカーボンナノチューブ(SWNT)50質量部、及び合成例2で得た重合体(PI-1)250質量部が入った容器に、溶媒としてNMP10000質量部を加えた。次いで、60分間、超音波分散を行い、分散組成物(S-1)を調製した。
2. Preparation and evaluation of CNT-containing dispersion composition [Example 1]
(1) Preparation of Dispersion Composition 10,000 parts by mass of NMP was added as a solvent to a container containing 50 parts by mass of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and 250 parts by mass of the polymer (PI-1) obtained in Synthesis Example 2. Then, ultrasonic dispersion was carried out for 60 minutes to prepare a dispersion composition (S-1).
(2)CNT分散性の評価
上記(1)で得た分散組成物(S-1)を25℃の環境下において、平坦な場所に静置させた。評価は、静置してから1週間後にCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていれば「最優良(◎◎)」、3日後まではCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていたが、その後、CNTの沈降や凝集が見られた場合には「優良(◎)」、1日後まではCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていたが、その後、CNTの沈降や凝集が見られた場合には「良好(○)」、3時間後まではCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていたが、その後、CNTの沈降や凝集が見られた場合には「可(△)」、静置後3時間が経過する前にCNTの沈降や凝集が見られた場合には「不良(×)」とした。その結果、この分散組成物(S-1)のCNT分散性は「最優良(◎◎)」であった。
(2) Evaluation of CNT Dispersibility The dispersion composition (S-1) obtained in (1) above was left to stand on a flat surface in an environment of 25 ° C. The evaluation was as follows: if the CNTs remained in their initial dispersion state without settling after one week of standing, it was rated "best (◎◎)"; if the CNTs remained in their initial dispersion state without settling until three days later, but thereafter, settling or aggregation of the CNTs was observed, it was rated "excellent (◎)"; if the CNTs remained in their initial dispersion state without settling until one day later, but thereafter, settling or aggregation of the CNTs was observed, it was rated "good (○)"; if the CNTs remained in their initial dispersion state without settling until three hours later, but thereafter, settling or aggregation of the CNTs was observed, it was rated "fair (△)"; if the CNTs remained in their initial dispersion state without settling until three hours later, it was rated "poor (×)". As a result, the CNT dispersibility of this dispersion composition (S-1) was "best (◎◎)".
(3)CNT分散安定性(耐久性)の評価
上記(1)と同様にして分散組成物を調製した。得られた分散組成物を40℃の環境下、平坦な場所に静置し、時間経過に伴う分散状態を観察した。評価は、静置してから1週間後にCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていれば「最優良(◎◎)」、3日後まではCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていたが、その後、CNTの沈降や凝集が見られた場合には「優良(◎)」、1日後まではCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていたが、その後、CNTの沈降や凝集が見られた場合には「良好(○)」、3時間後まではCNTが沈降することなく初期の分散状態を保っていたが、その後、CNTの沈降や凝集が見られた場合には「可(△)」、静置後3時間が経過する前に沈降や凝集が見られた場合は「不良(×)」とした。その結果、分散組成物のCNT分散安定性は「最優良(◎◎)」であった。
(3) Evaluation of CNT dispersion stability (durability) A dispersion composition was prepared in the same manner as in (1) above. The obtained dispersion composition was left to stand on a flat surface in an environment of 40 ° C., and the dispersion state over time was observed. The evaluation was rated as "best (◎◎)" if the CNTs remained in the initial dispersion state without settling after one week of standing, "excellent (◎)" if the CNTs remained in the initial dispersion state without settling until three days later, but thereafter, settling or aggregation of the CNTs was observed, "good (○)" if the CNTs remained in the initial dispersion state without settling until one day later, but thereafter, settling or aggregation of the CNTs was observed, "fair (△)" if the CNTs remained in the initial dispersion state without settling until three hours later, but thereafter, settling or aggregation of the CNTs was observed, and "poor (×)" if settling or aggregation was observed before three hours had passed after standing. As a result, the CNT dispersion stability of the dispersion composition was "best (◎◎)".
(4)CNT塗布性の評価
上記(1)で得た分散組成物(S-1)をガラス基板上にブレードを用いて塗布し、80℃のホットプレートで10分間乾燥することにより、基板中央の膜厚が1μmの塗膜を形成した。この塗膜を倍率50倍の顕微鏡で観察し、塗膜の膜厚ムラ及びピンホールの有無を調べた。評価は、膜厚ムラ及びピンホールの双方とも観察されなかった場合を塗布性「良好(○)」、膜厚ムラ及びピンホールの少なくとも一方が明確に観察された場合を塗布性「不良(×)」とした。その結果、膜厚ムラ及びピンホールの双方とも観察されず、塗布性は「良好(○)」であった。
(4) Evaluation of CNT Coatability The dispersion composition (S-1) obtained in (1) above was applied onto a glass substrate using a blade and dried on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes to form a coating film having a thickness of 1 μm at the center of the substrate. This coating film was observed under a microscope at a magnification of 50 times to check for unevenness in the coating film thickness and the presence or absence of pinholes. The evaluation was performed as follows: when neither unevenness in the coating film thickness nor pinholes were observed, the coating property was evaluated as "good (○)", and when at least one of unevenness in the coating film thickness and pinholes was clearly observed, the coating property was evaluated as "poor (×)". As a result, neither unevenness in the coating film thickness nor pinholes were observed, and the coating property was evaluated as "good (○)".
(5)体積抵抗率の評価
ブレードのギャップを変えた以外は上記(4)と同様にして、ガラス基板上に分散組成物(S-1)を塗布及び乾燥し、フィルム状の試験片を得た。なお、必要に応じて、複数回塗布することで厚さ約20μmとなるように膜厚を調整した。次に、得られた試験片の体積抵抗率(μΩ・m)を4端子法により測定した。体積抵抗率は、表面抵抗率及び膜厚から下記数式(EX-2)を用いて算出した。また、測定にあたって、測定箇所を変えながら5回測定し、それらの平均値を体積抵抗率として評価した。
体積抵抗率(μΩ・m)=表面抵抗率(Ω)×膜厚(μm)
…(EX-2)
その結果、分散組成物(S-1)を用いて得られたフィルムの体積抵抗率は280μΩ・mであった。なお、膜の体積抵抗率が低いほど、導電性が高いといえる。
(5) Evaluation of volume resistivity The dispersion composition (S-1) was applied and dried on a glass substrate in the same manner as in (4) above, except that the gap of the blade was changed, to obtain a film-like test piece. If necessary, the film thickness was adjusted to about 20 μm by applying it multiple times. Next, the volume resistivity (μΩ·m) of the obtained test piece was measured by a four-terminal method. The volume resistivity was calculated from the surface resistivity and film thickness using the following formula (EX-2). In addition, the measurement was performed five times while changing the measurement location, and the average value of the measurements was evaluated as the volume resistivity.
Volume resistivity (μΩ・m) = surface resistivity (Ω) x film thickness (μm)
… (EX-2)
As a result, the volume resistivity of the film obtained using the dispersion composition (S-1) was 280 μΩ·m. Note that the lower the volume resistivity of the film, the higher the electrical conductivity.
(6)塗膜の外力耐性試験
上記(1)で得た分散組成物(S-1)をガラス基板上にブレードを用いて塗布し、80℃のホットプレートで10分間乾燥することにより、平均膜厚10μmの塗膜を形成した。得られた塗膜について、半径5mmのビー玉を高さ20cmから落球させることで、力学的な外力に対するひび割れの発生しにくさ(外力耐性)について調べた。評価は、顕微鏡観察(倍率:10倍)にてひび割れが観察されなければ「良好(○)」、目視ではひび割れが観察されないが、顕微鏡によりひび割れが観察されれば「可(△)」、目視でひび割れが観察されたものは「不良(×)」とした。その結果、分散組成物(S-1)を用いて形成した塗膜の外力耐性は「良好(○)」と判断された。
(6) Test for resistance to external forces of coating film The dispersion composition (S-1) obtained in (1) above was applied to a glass substrate using a blade, and dried on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes to form a coating film with an average thickness of 10 μm. The obtained coating film was examined for its resistance to cracking against mechanical external forces (external force resistance) by dropping a marble with a radius of 5 mm from a height of 20 cm. The evaluation was as follows: if no cracks were observed under a microscope (magnification: 10 times), it was rated as "good (○)"; if no cracks were observed visually but cracks were observed under a microscope, it was rated as "fair (△)"; and if cracks were observed visually, it was rated as "poor (×)". As a result, the external force resistance of the coating film formed using the dispersion composition (S-1) was judged to be "good (○)".
(7)基板密着性の評価
分散組成物の塗布をスプレー塗布により行った以外は上記(4)と同様にして、ガラス基板上に分散組成物(S-1)を塗布及び乾燥し、厚さ5μmの塗膜をガラス基板上に形成することにより、カーボンナノチューブ付き基板を作製した。次いで、NMP/ブチルセロソルブ/プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート=5/25/70(質量比)となるように調製した溶剤に、カーボンナノチューブ付き基板を10秒間浸漬し、その後、基板を80℃のホットプレートで10分間乾燥させた。得られた基板(以下「密着性評価用試験片」という)を顕微鏡(倍率:10倍)により観察するとともに、体積抵抗率を評価することで、基板密着性の評価を行った。評価は、下記の基準1、基準2及び基準3の全てを満たす場合を「最優良(◎◎)」、基準1及び基準2を満たすが、基準3を満たさない場合を「優良(◎)」、基準1を満たすが、基準2を満たさない場合を「良好(○)」、基準2を満たすが、基準1を満たさない場合を「可(△)」、基準1及び基準2の両方を満たさない場合を「不良(×)」とした。
基準1:密着性評価用試験片を顕微鏡観察したときにひび割れが観察されない。
基準2:密着性評価用試験片の体積抵抗率を上記(EX-2)の方法に従い求めた値が0.05Ω・cm以下(500μΩ・m以下)である。
基準3:密着性評価用試験片の体積抵抗率を上記(EX-2)の方法に従い求めた値が、上記(EX-2)の体積抵抗率の値以下である。
その結果、分散組成物(S-1)の基板密着性は「最優良(◎◎)」であった。
(7) Evaluation of substrate adhesion The dispersion composition (S-1) was applied to a glass substrate and dried to form a coating film having a thickness of 5 μm on the glass substrate in the same manner as in (4) above, except that the dispersion composition was applied by spray coating, to prepare a substrate with carbon nanotubes. Next, the substrate with carbon nanotubes was immersed for 10 seconds in a solvent prepared so that NMP/butyl cellosolve/propylene glycol monomethyl ether acetate = 5/25/70 (mass ratio), and then the substrate was dried on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes. The obtained substrate (hereinafter referred to as "test piece for adhesion evaluation") was observed with a microscope (magnification: 10 times) and the volume resistivity was evaluated to evaluate the substrate adhesion. The evaluation was as follows: "best quality (◎◎)" if all of the following criteria 1, 2, and 3 were met; "excellent (◎)" if criteria 1 and 2 were met but criterion 3 was not met; "good (○)" if criteria 1 was met but criterion 2 was not met; "fair (△)" if criteria 2 was met but criterion 1 was not met; and "poor (×)" if neither criteria 1 nor 2 were met.
Criterion 1: No cracks were observed when the test piece for evaluating adhesion was observed under a microscope.
Criterion 2: The volume resistivity of the test piece for evaluating adhesion, determined according to the method (EX-2) above, is 0.05 Ω·cm or less (500 μΩ·m or less).
Criterion 3: The volume resistivity of the test piece for evaluating adhesion, determined according to the method of (EX-2) above, is equal to or less than the volume resistivity value of (EX-2) above.
As a result, the substrate adhesion of the dispersion composition (S-1) was rated as "best (◎)".
(8)表面凹凸性の評価
50mm角のガラス基板上に、上記(4)と同様にして分散組成物(S-1)を塗布及び乾燥し、基板中央の膜厚が10.0μmの塗膜をガラス基板上に形成することにより、カーボンナノチューブ付き基板を作製した。次いで、基板の4隅の角から5mmずつ内側の箇所の膜厚を計測し、最大膜厚と最小膜厚の差(μm)により表面凹凸性を評価した。評価は、最大膜厚と最小膜厚の差が2.0μm未満であった場合を「良好(○)」、2.0μm以上あった場合を「不良(×)」とした。その結果、分散組成物(S-1)の表面凹凸性は「良好(○)」であった。
(8) Evaluation of surface unevenness The dispersion composition (S-1) was applied and dried on a 50 mm square glass substrate in the same manner as in (4) above, and a coating film having a thickness of 10.0 μm at the center of the substrate was formed on the glass substrate to prepare a substrate with carbon nanotubes. Next, the film thickness was measured at points 5 mm inward from each of the four corners of the substrate, and the surface unevenness was evaluated based on the difference (μm) between the maximum film thickness and the minimum film thickness. The evaluation was performed as follows: if the difference between the maximum film thickness and the minimum film thickness was less than 2.0 μm, it was judged as "good (○)", and if it was 2.0 μm or more, it was judged as "poor (×)". As a result, the surface unevenness of the dispersion composition (S-1) was "good (○)".
[実施例2~10、比較例1~3]
分散組成物の組成を下記表2に記載の通りに変更した以外は、実施例1の分散組成物(S-1)と同様にして、分散組成物(S-2)~(S-10)及び(sr-1)~(sr-3)を調製した。また、分散組成物(S-1)に代えて分散組成物(S-2)~(S-10)及び(sr-1)~(sr-3)をそれぞれ用いた点以外は、実施例1と同様にして各種評価を行った。実施例1~10及び比較例1~3の評価結果を下記表2にまとめた。
[Examples 2 to 10, Comparative Examples 1 to 3]
Except for changing the composition of the dispersion composition as shown in Table 2 below, the dispersion compositions (S-2) to (S-10) and (sr-1) to (sr-3) were prepared in the same manner as the dispersion composition (S-1) of Example 1. In addition, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1, except that the dispersion compositions (S-2) to (S-10) and (sr-1) to (sr-3) were used instead of the dispersion composition (S-1). The evaluation results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 2 below.
表2中、「配合量」の数値は質量部を示す。CNTの略称は以下の通りである。
<CNT>
MWNT; マルチウォールカーボンナノチューブ
DWNT; ダブルウォールカーボンナノチューブ
SWNT; シングルウォールカーボンナノチューブ
In Table 2, the numerical values for "blended amount" indicate parts by mass. The abbreviations for CNT are as follows.
<CNT>
MWNT: Multi-wall carbon nanotube DWNT: Double-wall carbon nanotube SWNT: Single-wall carbon nanotube
表2の結果から、実施例1~10は、カーボンナノチューブの分散性、分散安定性、塗布性、基板との密着性、表面凹凸性及び外力耐性の各評価が、最優良、優良、良好又は可の評価であった。これらのうち、実施例1~7、9は、実施例8、10に比べて各種特性に優れていた。特に、実施例1、6、7は、CNT分散性及びCNT分散安定性が「最優良」の評価であり、また体積低効率も450μΩ・m以下と小さく、良好であった。また、分散性及び分散安定性が良好な分散組成物を用いることにより、基板に対する密着性が良好であり、表面凹凸性が少なく面内均一性の高い膜を形成することができた。 From the results in Table 2, Examples 1 to 10 were rated as excellent, good, good or fair in terms of carbon nanotube dispersibility, dispersion stability, coatability, adhesion to substrate, surface unevenness and resistance to external forces. Of these, Examples 1 to 7 and 9 were superior in various properties to Examples 8 and 10. In particular, Examples 1, 6 and 7 were rated as "excellent" in terms of CNT dispersibility and CNT dispersion stability, and also had a small volume resistivity of 450 μΩ·m or less, which was good. Furthermore, by using a dispersion composition with good dispersibility and dispersion stability, it was possible to form a film that had good adhesion to the substrate, little surface unevenness and high in-plane uniformity.
3.金属粒子含有分散組成物の作製及び評価
[実施例11]
(1)分散組成物の調製
金属粒子として酸化チタン45質量部、及び合成例2で得た重合体(PI-1)2質量部が入った容器に、溶媒としてNMP53質量部を加えた。次いで、ペイントシェーカー(振とう器)にて10分間振とうし、分散組成物(S-11)を調製した。
3. Preparation and evaluation of metal particle-containing dispersion composition [Example 11]
(1) Preparation of Dispersion Composition 53 parts by mass of NMP as a solvent was added to a container containing 45 parts by mass of titanium oxide as metal particles and 2 parts by mass of the polymer (PI-1) obtained in Synthesis Example 2. The mixture was then shaken for 10 minutes with a paint shaker to prepare a dispersion composition (S-11).
(2)粒子分散性の評価
上記(1)で得た分散組成物(S-11)を25℃の環境下、平坦な場所に1日静置し、実施例1の(2)と同様にして被分散体(本実施例では金属粒子)の分散性を評価した。その結果、分散組成物(S-11)の粒子分散性は「最優良(◎◎)」であった。
(3)粒子分散安定性(耐久性)の評価
上記(1)と同様にして分散組成物を調製した。得られた分散組成物を40℃の環境下平坦な場所に静置し、実施例1の(3)と同様にして被分散体の分散安定性を評価した。その結果、この実施例の分散組成物の分散安定性は「最優良(◎◎)」であった。
(2) Evaluation of Particle Dispersibility The dispersion composition (S-11) obtained in (1) above was left to stand on a flat surface in an environment of 25° C. for one day, and the dispersibility of the dispersed substance (metal particles in this example) was evaluated in the same manner as in (2) of Example 1. As a result, the particle dispersibility of the dispersion composition (S-11) was "best (◎◎)".
(3) Evaluation of particle dispersion stability (durability) A dispersion composition was prepared in the same manner as in (1) above. The obtained dispersion composition was left to stand on a flat surface in an environment of 40°C, and the dispersion stability of the dispersed substance was evaluated in the same manner as in (3) of Example 1. As a result, the dispersion stability of the dispersion composition of this example was "best (◎◎)".
(4)粒子塗布性の評価
上記(1)で得た分散組成物(S-11)を用いた点以外は実施例1の(4)と同様にして塗布性を評価した。その結果、膜厚ムラ及びピンホールの双方とも観察されず、塗布性は「良好(○)」であった。
(5)塗膜の外力耐性試験
上記(1)で得た分散組成物(S-11)を用いた点以外は、実施例1の(6)と同様にして塗膜の外力耐性試験を行い、ひび割れの発生にしくさ(外力耐性)を確認した。その結果、分散組成物(S-11)を用いて形成した塗膜は、顕微鏡観察(倍率:10倍)にてひび割れが観察されず、外力耐性は「良好(○)」と判断された。
(4) Evaluation of Particle Coatability Coatability was evaluated in the same manner as in (4) of Example 1, except that the dispersion composition (S-11) obtained in (1) above was used. As a result, neither unevenness in film thickness nor pinholes were observed, and the coatability was evaluated as "good (◯)".
(5) Test for resistance to external force of coating film Except for using the dispersion composition (S-11) obtained in (1) above, the coating film was subjected to a test for resistance to external force to confirm the resistance to cracking (resistance to external force) in the same manner as in (6) of Example 1. As a result, the coating film formed using the dispersion composition (S-11) was not observed to have cracks when observed under a microscope (magnification: 10 times), and the resistance to external force was judged to be "good (○)".
[実施例12~21、比較例4及び5]
分散組成物の組成を下記表3に記載の通りに変更した以外は、実施例11の分散組成物(S-11)と同様にして、分散組成物(S-12)~(S-21)並びに(sr-4)及び(sr-5)を調製した。また、分散組成物(S-11)に代えて分散組成物(S-12)~(S-21)並びに(sr-4)及び(sr-5)をそれぞれ用いた点以外は、実施例11と同様にして各種評価を行った。実施例12~21並びに比較例4及び比較例5の各種評価結果を下記表3にまとめた。
[Examples 12 to 21, Comparative Examples 4 and 5]
Except for changing the composition of the dispersion composition as shown in Table 3 below, the dispersion compositions (S-12) to (S-21) and (sr-4) and (sr-5) were prepared in the same manner as the dispersion composition (S-11) of Example 11. In addition, various evaluations were performed in the same manner as in Example 11, except that the dispersion compositions (S-12) to (S-21) and (sr-4) and (sr-5) were used instead of the dispersion composition (S-11). The various evaluation results of Examples 12 to 21 and Comparative Examples 4 and 5 are summarized in Table 3 below.
表3中、「配合量」の数値は質量部を示す。化合物の略号は以下の通りである。
<分散剤>
BYK180; BYK-Chemie社製 DISPERBYK-180(ポリアクリル分散剤)
In Table 3, the numerical values for "amount blended" indicate parts by mass. The abbreviations for the compounds are as follows.
<Dispersant>
BYK180: BYK-Chemie DISPERBYK-180 (polyacrylic dispersant)
表3の結果から、実施例11~21は、金属粒子の分散性、分散安定性、塗布性及び外力耐性の評価が、最優良、優良、良好又は可であった。これらのうち、脂環式テトラカルボン酸二無水物単位を有するポリイミドを含む実施例11~17、19~21は、酸二無水物として芳香族テトラカルボン酸二無水物のみを用いたポリイミドを含む実施例18に比べて各種特性に優れていた。特に、実施例11、16、17、19~21は、金属粒子の分散性及び分散安定性が共に「最優良」の評価であり、各実施例で用いたポリイミドは分散剤特性に優れていた。From the results in Table 3, Examples 11 to 21 were rated as excellent, good, good or fair in terms of metal particle dispersibility, dispersion stability, coatability and resistance to external forces. Of these, Examples 11 to 17 and 19 to 21, which contain polyimide having alicyclic tetracarboxylic dianhydride units, were superior in various properties to Example 18, which contains polyimide using only aromatic tetracarboxylic dianhydride as the acid dianhydride. In particular, Examples 11, 16, 17 and 19 to 21 were rated as "excellent" in both metal particle dispersibility and dispersion stability, and the polyimide used in each Example had excellent dispersant properties.
Claims (9)
分散媒と、
ポリアミック酸の部分イミド化物であり、ステロイド構造及び下記式(1)で表される部分構造よりなる群から選択される少なくとも1種である特定構造を有する重合体[P]と、
を含有し、
前記被分散体がカーボンナノチューブである、分散組成物。
*-L1-R1-R2-R3-R4 …(1)
(式(1)中、L1は、単結合、-O-、-CO-、-COO-*1、-OCO-*1、-NR5-、-NR5-CO-*1、-CO-NR5-*1、炭素数1~6のアルカンジイル基、-O-R6-*1、又は-R6-O-*1(ただし、R5は水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基であり、R6は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*1」は、R1との結合手であることを示す。)である。R1及びR3は、それぞれ独立して、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、又は置換若しくは無置換のシクロアルキレン基である。R2は、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のシクロアルキレン基、又は-R7-B1-R8-(ただし、R7及びR8は、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基又はシクロアルキレン基であり、B1は単結合、-O-、-COO-*2、-OCO-*2、-OCH2-*2、-CH2O-*2、又は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*2」は、R8との結合手であることを示す。)である。R4は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、*3-OCO-CH3(「*3」は、R3との結合手であることを示す。)、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフルオロアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、炭素数1~18のフルオロアルコキシ基、又は、炭素数1~18のアルキル基が有する少なくとも1個の水素原子がシアノ基で置換された1価の基である。ただし、R1、R2及びR3の全部が単結合であるか、又はR1、R2及びR3が有するベンゼン環とシクロヘキシレン環との合計数が1個である場合、R4は、炭素数3~18のアルキル基、炭素数3~18のフルオロアルキル基、炭素数3~18のアルコキシ基、又は炭素数3~18のフルオロアルコキシ基である。「*」は結合手であることを示す。) A dispersed object;
A dispersion medium;
a polymer [P] which is a partial imidization product of a polyamic acid and has at least one specific structure selected from the group consisting of a steroid structure and a partial structure represented by the following formula (1);
Contains
The dispersion composition, wherein the dispersed substance is a carbon nanotube .
*-L 1 -R 1 -R 2 -R 3 -R 4 ...(1)
(In formula (1), L 1 is a single bond, -O-, -CO-, -COO-* 1 , -OCO-* 1 , -NR 5 -, -NR 5 -CO-* 1 , -CO-NR 5 -* 1 , an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, -O-R 6 -* 1 , or -R 6 -O-* 1 (wherein R 5 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 6 is an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 1 " indicates a bond to R 1 ). R 1 and R 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a substituted or unsubstituted cycloalkylene group. R 2 is a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, or -R 7 -B 1 -R 8 - (wherein R 7 and R 8 are each independently a substituted or unsubstituted phenylene group or cycloalkylene group, and B 1 is a single bond, -O-, -COO-* 2 , -OCO-* 2 , -OCH 2 -* 2 , -CH 2 O-* 2 , or an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 2 " indicates a bond to R 8 ). R 4 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a cyano group, * 3 -OCO-CH 3 (wherein "* 3 " indicates R 3. ), an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a monovalent group in which at least one hydrogen atom of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a cyano group. However, when all of R 1 , R 2 and R 3 are single bonds, or the total number of benzene rings and cyclohexylene rings possessed by R 1 , R 2 and R 3 is 1, R 4 is an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 18 carbon atoms, or a fluoroalkoxy group having 3 to 18 carbon atoms. "*" indicates a bond. )
前記重合体[P]を構成するジアミンに由来する構造単位の全量に対する前記構造単位UDの含有割合が、1モル%以上95モル%以下である、請求項1に記載の分散組成物。 The polymer [P] contains a structural unit UD derived from a diamine having the specific structure,
2. The dispersion composition according to claim 1, wherein the content of the structural unit UD relative to the total amount of structural units derived from diamine constituting the polymer [P] is 1 mol % or more and 95 mol % or less.
ポリアミック酸の部分イミド化物であり、ステロイド構造及び下記式(1)で表される部分構造よりなる群から選択される少なくとも1種である特定構造を有する重合体[P]を含有する、カーボンナノチューブ用分散剤。
*-L1-R1-R2-R3-R4 …(1)
(式(1)中、L1は、単結合、-O-、-CO-、-COO-*1、-OCO-*1、-NR5-、-NR5-CO-*1、-CO-NR5-*1、炭素数1~6のアルカンジイル基、-O-R6-*1、又は-R6-O-*1(ただし、R5は水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基であり、R6は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*1」は、R1との結合手であることを示す。)である。R1及びR3は、それぞれ独立して、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、又は置換若しくは無置換のシクロアルキレン基である。R2は、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のシクロアルキレン基、又は-R7-B1-R8-(ただし、R7及びR8は、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基又はシクロアルキレン基であり、B1は単結合、-O-、-COO-*2、-OCO-*2、-OCH2-*2、-CH2O-*2、又は炭素数1~3のアルカンジイル基である。「*2」は、R8との結合手であることを示す。)である。R4は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、*3-OCO-CH3(「*3」は、R3との結合手であることを示す。)、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフルオロアルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基、炭素数1~18のフルオロアルコキシ基、又は、炭素数1~18のアルキル基が有する少なくとも1個の水素原子がシアノ基で置換された1価の基である。ただし、R1、R2及びR3の全部が単結合であるか、又はR1、R2及びR3が有するベンゼン環とシクロヘキシレン環との合計数が1個である場合、R4は、炭素数3~18のアルキル基、炭素数3~18のフルオロアルキル基、炭素数3~18のアルコキシ基、又は炭素数3~18のフルオロアルコキシ基である。「*」は結合手であることを示す。) A dispersant for carbon nanotubes for dispersing carbon nanotubes in a dispersion medium , comprising:
A dispersant for carbon nanotubes comprising a polymer [P] which is a partially imidized product of a polyamic acid and has at least one specific structure selected from the group consisting of a steroid structure and a partial structure represented by the following formula (1):
*-L 1 -R 1 -R 2 -R 3 -R 4 ...(1)
(In formula (1), L 1 is a single bond, -O-, -CO-, -COO-* 1 , -OCO-* 1 , -NR 5 -, -NR 5 -CO-* 1 , -CO-NR 5 -* 1 , an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, -O-R 6 -* 1 , or -R 6 -O-* 1 (wherein R 5 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 6 is an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 1 " indicates a bond to R 1 ). R 1 and R 3 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a substituted or unsubstituted cycloalkylene group. R 2 is a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, or -R 7 -B 1 -R 8 - (wherein R 7 and R 8 are each independently a substituted or unsubstituted phenylene group or cycloalkylene group, and B 1 is a single bond, -O-, -COO-* 2 , -OCO-* 2 , -OCH 2 -* 2 , -CH 2 O-* 2 , or an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. "* 2 " indicates a bond to R 8 ). R 4 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a cyano group, * 3 -OCO-CH 3 (wherein "* 3 " indicates R 3. ), an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a fluoroalkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a monovalent group in which at least one hydrogen atom of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a cyano group. However, when all of R 1 , R 2 and R 3 are single bonds, or the total number of benzene rings and cyclohexylene rings possessed by R 1 , R 2 and R 3 is 1, R 4 is an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 18 carbon atoms, or a fluoroalkoxy group having 3 to 18 carbon atoms. "*" indicates a bond. )
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