专利名称：新颖的二氨基苯衍生物、使用了该衍生物的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺及液晶定向处理剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及新颖的二氨基苯衍生物，使用该化合物作为原料的一部分合成的聚酰亚胺前体及聚酰亚胺，以及含有这些聚合物的液晶定向处理剂。
背景技术：
以往，由于聚酰亚胺具有高机械强度、耐热性、耐溶剂性的特点，因此被广泛用作电气·电子领域中的保护材料、绝缘材料、液晶显示元件的液晶定向膜。特别是液晶定向膜，由于涂膜表面要具有均质性和耐久性，因此基本上都是通过涂布聚酰亚胺或作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸来形成。但是，近年来，电气·电子领域的发展异常迅猛，与此相应，对所使用的材料的特性的要求也越来越高，对聚酰亚胺也是如此，因此必须赋予其以往所没有的全新的特性。
赋予聚酰亚胺新的特性的一种比较简便而且有效的方法是在聚酰亚胺的原料四羧酸衍生物及二胺中引入新的结构，与多种原料组合使用的方法。特别是二胺，与四羧酸衍生物相比，引入了所需结构的化合物容易合成，因此为了赋予新的特性，一直以来都是用具有特定结构的二胺作为聚酰亚胺的原料。
例如，液晶定向膜所要求的特性中有一个是赋予液晶以高预倾(プレチルト)角。在这一课题上，已知采用在侧链部具有长链烷基或氟烷基的二胺作为原料制得的聚酰亚胺液晶定向膜可以获得高预倾角(例如，参考日本专利特开平2-282726号公报)。此外，已知采用在侧链部具有芳族基、脂肪族基、杂环基等的二胺作为原料，同样也可以获得高预倾角(例如，参考日本专利特开平3-179323号公报)。
但是，要实现液晶显示的高密度化、高性能化，不仅仅需要获得高预倾角，在整个液晶显示元件的制造过程中预倾角的稳定性、在液晶显示元件的使用环境中预倾角的稳定性也是非常重要的。例如，在将液晶显示元件加热至液晶的各向同性温度以上(以下称为各向同性处理)时，预倾角有时会降低。在预倾角高或液晶定向膜形成时的固化温度低等的情况下，预倾角的降低尤为显著。此外，在液晶定向膜形成时的固化温度高的情况下，有时得不到高预倾角或预倾角产生大的波动。针对这些问题，本发明的申请人已经提出了一种采用在侧链部具有由选自芳环、脂肪族环、杂环的环状取代基和脂肪族环及长链烷基构成的结构的二胺作为原料的聚酰亚胺液晶定向膜(参考日本专利特开平9-278724号公报)。
除此以外，有关液晶的预倾角的问题还可以例举摩擦处理时的预倾角的稳定性，特别是在预倾角的大小受摩擦压力的影响大时，就会成为妨碍液晶显示元件稳定制造的问题。但是，仅仅依靠以往所提出的用于提高预倾角的二胺，有时候在特性上还不充分，需要适当选择同时使用的其它聚酰亚胺原料。即，希望开发出不仅能够使预倾角对热具有稳定性，而且对摩擦处理条件也具有稳定性的用于提高预倾角的二胺。
发明的揭示本发明是针对上述情况而完成的，其目的是提供在用作液晶定向膜用树脂的原料时非常有用的新的二胺，具体来说就是提供成为预倾角的提高效果大、并且预倾角的热稳定性优良、预倾角受摩擦压力的影响小的液晶定向膜的原料的新颖的二胺；以及提供使用该二胺作为原料的一部分而合成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺，还提供含有这些聚合物的能够获得液晶的预倾角高、预倾角的热稳定性优良、并且预倾角受摩擦压力的影响小的液晶定向膜的液晶定向处理剂。
本发明者针对上述课题进行了深入仔细地研究，结果发现了特定结构的二氨基苯衍生物。
即，利用通式(1) 表示的二氨基苯衍生物，使用通式(1)表示的二氨基苯衍生物作为原料的一部分合成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺，含有使用通式(1)表示的二氨基苯衍生物作为原料的一部分合成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺的至少一种的液晶定向处理剂能够实现上述目标；式中，X1及X2分别独立地表示选自苯环、环己烷环及杂环的环状基，这些环状基上的任意的氢原子可以被选自碳原子数1～3的烷基、碳原子数1～3的烷氧基、碳原子数1～3的含氟烷基、碳原子数1～3的含氟烷氧基、氟原子、氯原子、溴原子及氰基的基团取代，n为0或1的整数，X3为选自碳原子数1～32的烷基、碳原子数1～32的烷氧基、碳原子数1～32的含氟烷基、碳原子数1～32的含氟烷氧基、氟原子、氯原子、溴原子及氰基的基团。
实施发明的最佳方式以下，对本发明进行详细地说明。
本发明的二氨基苯衍生物是由通式(1)表示的结构构成的，和通常的伯二胺相同，可以用作各种高分子的原料。它是在用作液晶定向膜用树脂的原料时特别有用的新的二胺。
通式(1)表示的本发明的二氨基苯衍生物由构成主骨架的3，5-二氨基苄醚部(1a)和构成侧链的-X1-(X2)n-X3组成。
由于上述(1a)是二氨基苯骨架，因此能够提高形成聚合物时的侧链密度，而且由于具有作为和侧链的结合基的亚甲基醚键(-CH2O-)，并且与此相对使氨基处于3，5-的位置，因此具有提高氨基的聚合反应性的效果。此外，由于侧链的结合位置远离氨基，因此形成聚合物后侧链远离聚合物主链，对液晶定向膜而言，提高预倾角的效果更加好。另一方面，由于侧链具有环状结构，因此具有提高侧链的热稳定性的效果。本发明的二氨基苯衍生物中最重要的一个特征就是采用亚甲基醚键(-CH2O-)来结合作为聚合物主链的一部分的苯环和侧链的环状基，通过形成二氨基苯甲基环状基醚的结构，在将聚合物用作液晶定向膜时，不仅可以使预倾角具有热稳定性，而且还可以具有对摩擦压力的稳定性。
在通式(1)中，X1及X2分别独立地为选自苯环、环己烷环及杂环的环状基。杂环的具体例可例举吡咯环、呋喃环、噻吩环、咪唑环、噁唑环、噻唑环、吡唑环、吡咯啉环、吡咯烷环、吡啶环、嘧啶环等。这些环状基上的任意的氢原子可以被选自碳原子数1～3的烷基、碳原子数1～3的烷氧基、碳原子数1～3的含氟烷基、碳原子数1～3的含氟烷氧基、氟原子、氯原子、溴原子及氰基的基团取代。但是从原料的易得性及合成反应的容易性出发，最好是无取代基，如果有取代基的话，则取代基较好为甲基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、氟原子、氯原子、溴原子或氰基。
从原料的易得性、合成反应的容易性及用于液晶定向膜时的液晶的定向性方面考虑，上述环状基中较好的是苯环或环己烷环。此外，从用于液晶定向膜时的液晶的定向性方面考虑，这些苯环或环己烷环的结合最好是在6元环的1和4的位置被结合。
在通式(1)中，n为0或1，但用于液晶定向膜时，为了获得更好的提高预倾角及提高预倾角的热稳定性，n最好为1。当后述的X3为碳原子数1～32的含氟烷基或碳原子数1～32的含氟烷氧基时，由于这些X3可补充强化上述效果，因此n可以为0。
在通式(1)中，X3为选自碳原子数1～32的烷基、碳原子数1～32的烷氧基、碳原子数1～32的含氟烷基、碳原子数1～32的含氟烷氧基、氟原子、氯原子、溴原子及氰基的基团。烷基、烷氧基、含氟烷基及含氟烷氧基可以是直链状的，也可以是具有支链结构的。
从原料的易得性方面考虑，上述X3较好是碳原子数1～22的烷基、碳原子数1～22的烷氧基、碳原子数1～12的含氟烷基、碳原子数1～12的含氟烷氧基、氟原子、氯原子、溴原子或氰基。此外，在用于液晶定向膜时，从提高液晶的预倾角的效果及预倾角的稳定性考虑，X3较好为碳原子数5～22的烷基、碳原子数5～22的烷氧基、碳原子数5～12的含氟烷基或碳原子数5～12的含氟烷氧基，更好为碳原子数5～12的烷基、碳原子数5～12的烷氧基、碳原子数5～8的含氟烷基或碳原子数5～8的含氟烷氧基。碳原子数越大，聚酰亚胺前体及聚酰亚胺的防水性的提高效果越大。在用于液晶定向膜时，虽然碳原子数越大，液晶的预倾角的提高效果越大，但如果碳原子数过大，则存在预倾角的稳定性变差的倾向。
根据如上所述的情况，本发明的二氨基苯衍生物中较为理想的形态如下所示。
上述结构(2)～(5)中，X3为选自碳原子数5～12的烷基、碳原子数5～12的烷氧基、碳原子数5～8的含氟烷基及碳原子数5～8的含氟烷氧基的有机基。
二氨基苯衍生物的合成对本发明的通式(1)表示的二氨基苯衍生物的合成方法没有特别的限定，例如可以采用如下所述的方法合成。
本发明的通式(1)表示的二胺化合物通过先合成对应的通式(6)表示的二硝基体，然后再将硝基还原成氨基而制得。对还原二硝基化合物的方法没有特别的限制，通常有如下的方法，采用钯-碳、氧化铂、阮内镍(raney nickel)、铂黑、铑-氧化铝、硫化铂碳等作为催化剂，在醋酸乙酯、甲苯、四氢呋喃、二噁烷、醇系等溶剂中，使用氢气、肼、氯化氢等进行反应。
通式(6)表示的二硝基体可以通过使取代基X1及X2与取代基X3结合，其后通过连接部亚甲基醚基(-CH2O-)使二硝基部结合来合成。
连接部亚甲基醚基(-CH2O-)可以采用通常的有机合成方法形成。具体可例举如下这些常用的方法，在碱存在下，使对应的含有二硝基的苄基卤衍生物和含有取代基X3的取代基X1及X2的羟基取代衍生物反应；或在碱存在下，使对应的含有二硝基的苄醇衍生物和含有取代基X3的取代基X1及X2的卤素取代衍生物反应。
上述含有二硝基的苄基卤衍生物或含有二硝基的苄醇衍生物可例举3，5-二硝基苄基氯、3，5-二硝基苄基溴、3，5-二硝基苄醇等。可从原料的易得性、反应性方面考虑，根据需要适当选择它们的组合。此外，这里所示的化合物仅是示例。
X1及X2的结合是单键，其形成方法有多种，可以采用格利雅反应(Grignardreaction)、芳环的弗里德尔-克拉夫茨酰化法(Friedel-Crafts)等一般的有机合成方法来进行适当的连接。
对使X3与X2结合的方法没有特别的限定。具体来说，在X3为烷基或含氟烷基时，可以采用格利雅反应、芳环的弗里德尔-克拉夫茨酰化法、琪纳(kishner)还原法等一般的有机合成方法。此外，当X3为烷氧基或含氟烷氧基时，一般可以采用在碱存在下使X2的卤素衍生物和X3的羟基取代衍生物反应；或在碱存在下使X2的羟基取代衍生物反应和X3的卤素衍生物反应的方法。
聚酰亚胺前体和聚酰亚胺本发明的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺是使用通式(1)表示的二氨基苯衍生物为原料的一部分合成的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺(以下称为特定聚合物)。该特定聚合物可以用作具有防水性等表面特性的涂膜用的树脂材料，特别是在用作必须具有高预倾角的液晶显示元件的液晶定向膜用树脂时非常有用。
对合成本发明的特定聚合物的方法没有特别的限定，可以和一般的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺的合成方法相同，采用使二胺成分和四羧酸或四羧酸二卤化物、四羧酸二酐等四羧酸衍生物反应的方法。通过采用通式(1)表示的二氨基苯衍生物作为该二胺成分，能够合成本发明的特定聚合物。
对用于得到本发明的特定聚合物的四羧酸及其衍生物没有特别的限定。如果要具体举例的话，则可例举均苯四甲酸、2，3，6，7-萘四羧酸、1，2，5，6-萘四羧酸、1，4，5，8-萘四羧酸、2，3，6，7-蒽四羧酸、1，2，5，6-蒽四羧酸、3，3’，4，4’-联苯四羧酸、2，3，，3’，4-联苯四羧酸、双(3，4-二羧苯基)醚、3，3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸、双(3，4-二羧苯基)砜、双(3，4-二羧苯基)甲烷、2，2-双(3，4-二羧苯基)丙烷、1，1，1，3，3，3-六氟-2，2-双(3，4-二羧苯基)丙烷、双(3，4-二羧苯基)二甲基硅烷、双(3，4-二羧苯基)二苯基硅烷、2，3，4，5-吡啶等芳族四羧酸或它们的二酐或它们的二羧酸二酰卤化物；1，2，3，4-环丁烷四羧酸、1，2，3，4-环戊烷四羧酸、1，2，4，5-环己烷四羧酸、2，3，5-三羧基环戊基乙酸、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸等脂环式四羧酸及它们的二酐及它们的二羧酸二酰卤化物；1，2，3，4-丁烷四羧酸等脂肪族四羧酸或它们的二酐或它们的二羧酸二酰卤化物等。
用于液晶定向膜时，从涂膜的透明性方面考虑，较好的是脂环式四羧酸或它们的二酐或它们的二羧酸二酰卤化物，特别好的是1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸二酐、二环[3，3，0]-辛烷-四羧酸或3，5，6-三羧基原菠烷-2:3，5:6-二酐。此外，这些四羧酸或其衍生物既可以使用1种也可以2种以上混合使用。
本发明的特定聚合物也可以是采用通式(1)表示的二氨基苯衍生物(以下称为二胺(1))和其它普通的二胺(以下称为普通二胺)作为二胺成分的共聚物。
这时所采用的普通二胺是通常用于合成聚酰亚胺前体或聚酰亚胺的普通的伯二胺，没有特别的限定。如果要具体举例的话，则可例举对苯二胺、间苯二胺、2，5-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲氧基-4，4’-二氨基联苯、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯醚、2，2’-二氨基二苯基丙烷、双(3，5-二乙基-4-氨基苯基)甲烷、二氨基二苯砜、二氨基二苯甲酮、二氨基萘、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯基)苯、9，10-双(4-氨基苯基)蒽、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-双(4-氨基苯氧基)二苯砜、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷等芳族二胺；双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷等脂环式二胺；四亚甲基二胺、六亚甲基二胺等脂肪族二胺；以及 (式中，m为1～10的整数)表示的二氨基硅氧烷等。此外，这些二胺既可以使用1种，也可以2种以上混合使用。
合成本发明的特定聚合物时，可以任意调节二胺(1)的摩尔数在所使用的二胺的总摩尔数中的比例，通过适当调整二胺(1)的含有比例，能够改善所得到的特定聚合物的表面特性(例如防水性等)。特别是在将特定聚合物用作液晶定向膜时，能够改善和液晶的可涂抹性，以及提高液晶的预倾角。这时，二胺(1)的摩尔数在所使用的二胺的总摩尔数中的比例为1摩尔％以上。如果二胺(1)未满1摩尔％，则可能无法获得表面特性的改善效果。
此外，用作液晶定向膜时，二胺(1)的含有比例越高，液晶的预倾角越高，可以按照所需的预倾角，调节二胺(1)的含有比例。由于提高预倾角的效果还会因所选择的侧链结构的不同而有所不同，因此无法一概而言，例如，如果所需的预倾角为数度～数十度左右，则二胺(1)的含有比例较好为1摩尔％～49摩尔％，而如果需要垂直定向，则二胺(1)的含有比例较好为25摩尔％～100摩尔％。
在由四羧酸或其衍生物和二胺成分的反应得到本发明的特定聚合物时，可以采用公知的合成方法。一般的合成方法是，四羧酸的衍生物采用四羧酸二酐，在有机溶剂中使其和二胺成分反应，获得作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸的方法；以及将该聚酰胺酸脱水闭环得到聚酰亚胺的方法。四羧酸二酐和二胺的反应的优点是在有机溶剂中比较容易进行，并且不会产生副产物，此外，由于使得到的聚酰胺酸转化为聚酰亚胺时的副产物为水，因此有利于环境安全。所以，本发明的聚酰亚胺前体较好是聚酰胺酸。
用于四羧酸二酐和二胺成分的反应的有机溶剂只要是能够溶解所生成的聚酰胺酸的溶剂既可，没有特别的限定。如果要具体举例的话，可例举N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、二甲亚砜、四甲脲、吡啶、二甲砜、六甲亚砜、γ-丁内酯等。这些既可单独使用，也可混合使用。此外，即使是不能溶解聚酰胺酸的溶剂，只要是在不会使所生成的聚酰胺酸析出的范围内，也可以与上述溶剂混合使用。有机溶剂中的水分会阻碍聚合反应，而且还是导致所生成的聚酰胺酸水解的原因，因此最好采用经过最大程度地脱水干燥处理的有机溶剂。
使四羧酸二酐和二胺成分在有机溶剂中反应的方法可例举以下这些方法，即，搅拌将二胺成分分散或溶解于有机溶剂后所得的溶液，同时在其中添加四羧酸二酐，添加的方式可例举直接添加或使之分散或溶解于有机溶剂后再添加的方法；或相反，在将四羧酸二酐分散或溶解于有机溶剂后所得的溶液中添加二胺成分的方法；交替添加四羧酸二酐和二胺成分的方法等，可以采用其中的任何一种方法。此外，四羧酸二酐或二胺成分是由多种化合物组成时，既可以先将这些多种成分混合在一起，然后在混合的状态下使它们进行反应，也可以使它们一个一个地依次进行反应，还可以将由一个一个分开反应所得的低分子量体混合在一起进行反应形成高分子量体。
上述聚酰胺酸合成时的温度可以选择-20℃～150℃范围内的任意的温度，较好是-5～100℃。此外，虽然反应能够在任意浓度下进行，但是如果浓度过低则难以获得高分子量的聚合物，而如果浓度过高则反应液的粘度会变得过高，从而难以进行均一的搅拌，因此较好是1～50重量％，更好是5～30重量％。可以是在反应初期以高浓度进行反应，其后追加有机溶剂稀释。
在聚酰胺酸的合成反应中，二胺成分的摩尔数(二胺(1)和普通二胺的总摩尔数)与四羧酸二酐的摩尔数之比较好是0.8～1.2。与通常的缩聚反应同样，该摩尔比越接近1.0，则所生成的聚酰胺酸的分子量越大。
在本发明中，特定聚合物的分子量如果过小，则有时由其所得到的涂膜的强度不足，而如果特定聚合物的分子量过大，则有时成膜时的操作性、涂膜的均一性变差。因此，本发明中的特定聚合物的分子量以由GPC(Gel PermeationChromatography凝胶渗透色谱法)法测得的重均分子量计较好是1万～100万。
比较常用的使聚酰胺酸脱水闭环获得聚酰亚胺的方法是直接加热聚酰胺酸的溶液的热酰亚胺化；或在聚酰胺酸的溶液中添加催化剂的催化剂酰亚胺化。在较低的温度下进行酰亚胺化反应的催化酰亚胺化由于基本不会发生所得到的聚酰亚胺的分子量低的现象，因此比较理想。
在溶液中使聚酰胺酸热酰亚胺化时的温度为100～400℃，较好为120～250℃，最好是在脱水闭环反应进行的同时，将生成的水排出反应系统外。
聚酰胺酸的催化酰亚胺化可以通过在聚酰胺酸的溶液中添加吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等碱性催化剂和乙酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐等酸酐，在-20℃～250℃，更好在0℃～180℃下进行搅拌来进行。碱性催化剂的量为酰胺酸基的0.5～30摩尔倍，更好为2～20摩尔倍，酸酐的量为酰胺酸基的1～50摩尔倍，更好为3～30摩尔倍。碱性催化剂及酸酐的量如果过少则反应进行得不充分，而如果过多则在反应结束后难以完全除去。碱性催化剂中吡啶最为理想，因为其具有使反应进行的适度的碱性，此外，作为酸酐如果采用乙酸酐，则反应结束后的精制会变得容易。催化酰亚胺化的酰亚胺化率可以通过调节催化剂量和反应温度、反应时间来控制。
从本发明的特定聚合物的反应溶液中回收特定聚合物时，可以将反应液投入弱溶剂中使其沉淀。对用于特定聚合物的沉淀回收的弱溶剂没有特别的限定，可例举甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、乙醇、甲苯、苯等。投入弱溶剂后沉淀的特定聚合物经过滤回收后，在常压或减压下，进行常温或加热干燥，可以形成粉末。将该沉淀回收的特定聚合物再溶解于有机溶剂中，再次进行沉淀回收，将该操作反复进行2～10次，这样就可以减少特定聚合物中的杂质。这时较好采用例如醇类、酮类、烃类等3种以上的弱溶剂，这样有利于进一步提高精制的效率。
液晶定向处理剂本发明的液晶定向处理剂是用于形成液晶定向膜的组合物，该组合物的特征是，含有至少一种前述特定聚合物(即，使用通式(1)表示的二氨基苯衍生物作为原料的一部分合成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺)。此外，对其形态没有特别的限定，但用作液晶定向膜时，由于必须在基板上形成0.01～1.0μm的均一的薄膜，因此最好是使特定聚合物溶解于有机溶剂所形成的涂布液。
获得本发明的液晶定向处理剂的涂布液的方法可例举用有机溶剂稀释特定聚合物的反应溶液的方法；使沉淀回收的特定聚合物溶解于有机溶剂的方法等。涂布液的固形成分浓度可以根据所需的液晶定向膜的膜厚作适当变更，较好是1～10重量％。如果未满1重量％，则难以形成均一且无缺陷的涂膜，超过10重量％，则有时难以形成1μm以下的薄膜。
本发明的液晶定向处理剂，既可以直接使用特定聚合物的反应溶液，也可以使用沉淀回收后的特定聚合物，但对使其催化酰亚胺化而得到的聚酰亚胺溶液而言，由于残留在溶液中的碱性催化剂及酸酐有时会对液晶显示元件造成不良影响，因此最好是经过沉淀回收后再使用。
溶解特定聚合物的有机溶剂只要是能够溶解特定聚合物则没有特别的限定。具体可例举N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲亚砜、四甲脲、吡啶、二甲砜、六甲亚砜、γ-丁内酯等。这些既可单独使用，也可多种混合使用。此外，这些有机溶剂还可用于涂布液的稀释。
本发明的液晶定向处理剂中除了特定聚合物及溶解特定聚合物的溶剂之外，最好是再适当含有使涂膜形成时的膜厚均一性提高的溶剂或化合物及使涂膜和基板的粘合性提高的化合物等。这些成分可以在其后添加到预先准备好的特定聚合物的溶液中。
使涂膜形成时的膜厚均一性提高的溶剂的具体例可例举如下的溶剂。乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、乙酸乙基卡必醇酯、乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇一乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-一甲醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-一乙醚-2-乙酸酯、双丙甘醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯等具有低表面张力的溶剂。这些既可单独使用，也可多种混合使用。含有如上所述的溶剂时，该溶剂的合计量较好是整个溶剂中的5～80重量％，更好是20～60重量％。如果未满5重量％则可能无法获得效果，而且由于这些溶剂一般溶解特定聚合物的能力低，因此如果超过80重量％则特定聚合物有时会析出。
使涂膜和基板的粘合性提高的化合物的具体例如下；3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、N-三甲氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基甲硅烷基-1，4，7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基甲硅烷基-1，4，7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基甲硅烷基-3，6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲硅烷基-3，6-二氮杂壬基乙酸酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-双(氧乙烯基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧乙烯基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、2，2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、1，3，5，6-四缩水甘油基-2，4-己二醇、N，N，N’，N’-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1，3-双(N，N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N，N，N’，N’-四缩水甘油基-4，4’-二氨基二苯基甲烷等含官能性硅烷的化合物及含环氧基的化合物。添加这些化合物时，其添加量较好是全部聚合物重量的0.1～30重量％，更好是1～20重量％。如果未满0.1重量％则可能无法获得粘合性提高的效果，而如果超过30重量％则有时液晶的定向性变差。
只要是在不损害本发明效果的范围内，本发明的液晶定向处理剂中可以包含特定聚合物以外的聚合物成分或化合物。此外，还可以添加电介质或导电物质等以改变液晶定向膜的介电常数及导电性等电气特性。
本发明的液晶定向处理剂可以通过涂布在基板上、煅烧后，利用摩擦处理或光照射等进行定向处理，用作液晶定向膜，如果是用于垂直定向时则不进行定向处理。在摩擦后形成液晶定向膜的用途中特别有用。
对本发明的液晶定向处理剂的涂布方法没有特别的限定，但由于对液晶定向膜而言，膜厚、涂膜的尺寸精度、表面的均一性是非常重要的，因此工业上一般采用如下的方法，即，使用液晶定向处理剂的涂布液，利用丝网印刷、胶印、喷墨印刷等印刷机进行涂布。此外，使用涂布液的其它方法还有浸涂、辊涂、旋涂等，可以根据需要使用这些方法。通过这些方法涂布在基板上后，利用热板等加热手段在50～150℃、较好在80～120℃使溶剂蒸发，可以形成涂膜。
本发明的液晶定向处理剂中所含的特定聚合物为聚酰亚胺前体时，可以通过将涂膜形成在基板上后进行煅烧来形成聚酰亚胺涂膜。该煅烧可以在100～350℃中的任意温度下进行，较好为150～300℃、更好为200～250℃。该煅烧温度越高，则向聚酰亚胺的转化率就越高，但用作液晶定向膜时无需完全转化为聚酰亚胺，可以是聚酰亚胺前体和聚酰亚胺共存的状态。最好是在比其后的液晶元件制造过程中所必须的热处理温度高10℃以上的温度下进行煅烧。此外，本发明的液晶定向处理剂中所含的特定聚合物为聚酰亚胺时，煅烧工序不是必需的。如果进行的话，则最好是在比其后的液晶元件制造过程中所必须的热处理温度高10℃以上的温度下进行煅烧。
由本发明的液晶定向处理剂得到的液晶定向膜可以采用公知的方法制成液晶元件，再得到液晶显示元件。如果要举一个制造液晶元件的例子的话，一般是采用如下的方法，将形成有液晶定向膜的1对基板夹着1～30μm、较好为2～10μm的间隔物，并按照最好使摩擦方向成0～270°中的任意角度的要求设置在一起，用密封剂将外围固定，注入液晶后密封。对封入液晶的方法没有特别的限定，可例举在对制得的液晶元件内进行减压后，注入液晶的真空法；或滴下液晶后进行密封的滴下法等。
如上所述，用本发明的液晶定向处理剂制得的液晶显示元件由于获得了高且稳定的液晶的预倾角，因此非常适用于需要高预倾角的液晶显示元件。
以下例举实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明并不限于此。
实施例实施例1二胺{3}的合成 在1000ml的4口烧瓶中装入联苯酚(100.00g，0.538mol)、1-溴辛烷(103.90g，0.538mol)、碳酸钾(111.54g，0.807mol)及N，N’-二甲基乙酰胺(DMAc)(400ml)，在反应温度110℃下搅拌10小时。反应结束后，过滤除去了碳酸钾。减压馏去滤液，向残渣中加入1N-氢氧化钠(NaOH)溶液，利用过滤提取析出的固体。将得到的固体用甲醇进行了重结晶，得到了无色晶体{1}(76.55g，48％，mp149-154℃)。
1H-NMR(CDCl3，δppm)7.41-7.46(4H，m)，6.94(2H，d)，6.88(2H，d)，4.73(1H，s)，3.98(2H，t)，1.80(2H，m)，1.47(2H，m)，1.30(8H，m)，0.89(3H，t)在300ml的4口烧瓶中装入3，5-二硝基苄基氯(13.04g，60.21mol)、{1}(18.08g，60.56mol)及四氢呋喃(THF)(200ml)，在室温下搅拌至溶液均匀。其后，慢慢地滴入了NaOH水溶液(NaOH(0.27g)/H2O(50ml)。滴完后，缓慢地回流了13小时。减压馏去反应溶液，向残渣中加入水，过滤得到固体。将得到的固体用甲醇清洗，其后用乙醇进行重结晶，得到了黄色晶体{2}(21.55g，75％，mp111-112℃)。
1H-NMR(CDCl3，δppm)9.01(1H，S)，8.67(2H，S)，7.51(2H，d)，7.46(2H，d)，7.04(2H，d)，6.95(2H，d)，5.28(2H，S)，3.99(2H，t)，1.80(2H，m)，1.47(2H，m)，1.32(8H，m)，0.89(3H，t)在500ml的4口烧瓶中装入{2}(10.00g，20.90mol)、二噁烷(300ml)，对反应容器内进行了氮气置换后，加入了氧化铂(IV)(PtO2)(1.00g)。使反应容器处于氢气氛下，在60℃搅拌了7小时，在室温下搅拌了14小时。反应结束后，过滤除去PtO2，减压馏去了滤液。用甲醇清洗残渣后，得到了淡肌肤色晶体二胺{3}(6.33g，72％，mp192-196℃)。
1H-NMR(CDCl3，δppm)7.45(4H，m)，7.00(2H，d)，6.94(2H，d)，4.92(2H，s)，3.98(2H，t)，3.61(4H，s)，1.80(2H，m)，1.47(8H，m)，0.89(3H，t)实施例2二胺{5}的合成 在1000ml的4口烧瓶中装入苯基环己基衍生物(50.00g，0.182mol)及四氢呋喃(THF)(300ml)，搅拌至均匀。将反应溶液放置到室温后，加入了3，5-二硝基苄基氯(41.39g，0.191mol)。其后，慢慢地滴入了NaOH水溶液(NaOH(29.12g)/H2O(200ml)。滴完后，缓慢地回流了8小时。反应结束后，减压馏去了反应溶液。进行过滤，将滤渣用水、甲醇、乙腈清洗。其后，用乙腈进行重结晶，得到了黄色晶体{4}(54.32g，66％，mp113-114℃)。
1H-NMR(d-DMSO，δppm)8.99(1H，s)，8.65(2H，d)，7.17(2H，d)，6.91(2H，d)，5.23(2H，s)，2.43(1H，t)，1.21-1.43(16H，m)，0.89(3H，t)在1000ml的4口烧瓶中装入{4}(40.00g，88.00mmol)、二噁烷(500ml)，对反应容器内进行了氮气置换后，加入了氧化铂(PtO2)(4.00g)。使反应容器处于氢气氛下，在室温下搅拌了24小时。反应结束后，过滤除去了PtO2。减压馏去滤液，向残渣中加入甲醇，析出了淡黄色固体。进行过滤，得到了作为淡黄色固体的二胺{5}(26.55g，76％，mp153-157℃)。
1H-NMR(CDCl3，δppm)7.09(2H，d)，6.88(2H，d)，5.84(2H，s)，5.74(1H，s)，4.74(4H，s)，3.33(2H，S)，2.36(1H，t)，1.77(4H，m)，1.17-1.41(16H，m)，1.01(2H，m)，0.88(3H，t)
实施例3聚酰亚胺前体(A)的合成使用实施例1所得的二胺{3}(1.61g，5.21mmol)、1，4-二氨基苯(2.25g，20.81mmol)、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸二酐(7.81g，26.01mmol)及N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(46.80g)，在室温下边搅拌边进行缩聚反应，得到了固形成分浓度为20wt％的聚酰亚胺前体溶液(A)。该溶液的粘度为3481mPa·s(25℃E型粘度计)，由GPC(Gel Permeation Chromatography凝胶渗透色谱法)法测得的重均分子量为134600。
实施例4聚酰亚胺前体(B)的合成使用实施例2所得的二胺{5}(3.39g，8.59mmol)、1，4-二氨基苯(3.72g，34.41mmol)、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸二酐(12.91g，42.99mmol)及NMP(80.08g)，在室温下边搅拌边进行缩聚反应，得到了固形成分浓度20wt％的聚酰亚胺前体溶液(B)。该溶液的粘度为3532mPa·s(25℃E型粘度计)，由GPC法测得的重均分子量为145000。
实施例5聚酰亚胺前体(C)的合成使用实施例2所得的二胺{5}(1.70g，4.30mmol)、1，4-二氨基苯(4.18g，38.70mmol)、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸二酐(12.91g，42.99mmol)及NMP(80.08g)，在室温下边搅拌边进行缩聚反应，得到了固形成分浓度20wt％的聚酰亚胺前体溶液(C)。该溶液的粘度为4120mPa·s(25℃E型粘度计)，由GPC法测得的重均分子量为185000。
实施例6、7、8液晶定向剂的制造将实施例3、4、5所得的聚酰亚胺前体溶液((A)、(B)、(C))用NMP和丁基溶纤剂分别稀释，得到了树脂浓度5wt％、丁基溶纤剂20wt％、NMP75wt％的液晶定向处理剂。
液晶元件的制造用旋涂法将液晶定向处理剂涂布在带ITO电极的玻璃基板上，在80℃进行5分钟的加热处理，在220℃进行1小时的加热处理，形成了厚0.1μm的聚酰亚胺涂膜。采用人造丝布的摩擦装置，在转数300rpm、移动速度20mm/sec、压入量0.3mm的条件下，对该涂膜面进行了摩擦处理。
其后，以2片该基板为一组，散布6μm的间隔物后，使膜面位于内侧并且使摩擦方向大致笔直，将它们贴合在一起，注入向列型液晶(メルク公司制MLC-2003)，制成90度扭曲向列液晶元件。观察该液晶元件的定向状态，确认为无缺陷的均一的定向。
预倾角的测定对于这些液晶元件，采用晶体旋转法测定液晶元件刚制成后(25℃)、在95℃加热处理5分钟后及在120℃加热处理1小时后的预倾角。此外，还测定了摩擦压入量分别为0.3mm、0.5mm、0.7mm时的液晶元件刚制成后(25℃)的预倾角。
结果示于后述表1、表2。
比较例1使用了以下所示的二胺{6}来进行预倾角的热稳定性评价的比较。
使用二胺{6}进行了聚酰亚胺前体(D)的合成。
使用二胺{6}(9.79g，25.99mmol)、1，4-二氨基苯(11.25g，104.03mmol)、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸二酐(39.04g，130.02mmol)及NMP(240.32g)，在室温下边搅拌边进行缩聚反应，得到了固形成分浓度20wt％的聚酰亚胺前体溶液(D)。该溶液的粘度为730mPa·s(25℃E型粘度计)，由GPC法测得的重均分子量为66000。
使用所得到的聚酰亚胺前体溶液(D)，采用和实施例6、7、8相同的制造方法制造了液晶定向处理剂，测定了液晶元件刚制成时的预倾角。结果示于表1。
比较例2为了进行预倾角的摩擦压力影响性评价的比较，使用了以下所示的二胺{7}。
按照以下的步骤合成了二胺{7}。
在1000ml的4口烧瓶中装入2，4-二硝基氟苯(42.06g，0.226mol)、{1}(56.20g，0.188mol)、碳酸钾(52.00g，0.376mol)及N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)(400ml)，在反应温度110℃下搅拌了6小时。反应结束后，过滤除去了碳酸钾。减压馏去滤液，向残渣中加入甲醇，析出了黄色固体。将得到的固体用THF进行了重结晶，得到了淡黄色晶体{8}(65.33g，75％，mp127-129℃)。
1H-NMR(CDCl3，δppm)8.84(1H，s)，8.31(1H，d)，7.63(2H，d)，7.50(2H，d)，7.17(2H，d)，7.10(1H，d)，6.98(2H，d)，4.00(2H，t)，1.81(2H，m)，1.48(2H，m)，1.31(8H，m)，0.89(3H，t)在1000ml的4口烧瓶中装入{8}(35.45g，75.35mmol)、二噁烷(400ml)，对反应容器内进行了氮气置换后，加入了Pd-C(3.55g)。使反应容器处于氢气氛下，在60℃下搅拌了50小时，在室温下搅拌了120小时。反应结束后，过滤除去了Pd-C，减压馏去了滤液。将残渣用乙腈进行了重结晶，得到了作为淡红棕色晶体的二胺{7}(23.55g，77％，mp196-198℃)。
1H-NMR(CDCl3，δppm)7.41-7.45(4H，m)，6.96(2H，d)，6.93(2H，d)，6.77(1H，d)，6.18(1H，s)，6.10(1H，d)，3.98(2H，t)，3.54-3.70(4H，broad)，1.79(2H，m)，1.46(2H，m)，1.31(8H，m)，0.89(3H，t)
使用二胺{7}进行了聚酰亚胺前体(E)的合成。
使用二胺{7}(2.53g，6.25mmol)、1，4-二氨基苯(2.03g，18.77mmol)、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸二酐(7.51g，25.01mmol)及NMP(48.28g)，在室温下边搅拌边进行缩聚反应，得到了固形成分浓度20wt％的聚酰亚胺前体溶液(E)。该溶液的粘度为435mPa·s(25℃E型粘度计)，由GPC法测得的重均分子量为44800。
使用所得到的聚酰亚胺前体溶液(E)，采用和实施例6、7、8相同的制造方法制造了液晶定向处理剂，测定了液晶元件刚制成时的预倾角。结果示于后述表2。
评价结果表1预倾角的测定①(预倾角的热稳定性评价)
*所有的液晶元件都是完全没有缺陷的均一定向表2 预倾角的测定②(预倾角的摩擦压力影响性评价)
二胺{3}和{5}的提高预倾角的效果优异，与二胺{6}的预倾角的热稳定性评价结果相比较，采用本发明的二胺{3}和{5}后预倾角的热稳定性优异，而且与二胺{7}的摩擦压力影响性评价结果相比较，采用本发明的二胺{3}和{5}后摩擦压力影响性变小。
产业上利用的可行性本发明的二氨基苯衍生物通过公知的反应路径能够很容易地合成，并且反应性高，因此可以用作各种高分子的原料。特别是在用作液晶定向膜树脂的原料时，提高液晶的预倾角的效果明显，能够赋予液晶以高且稳定的预倾角。
本发明的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺可以用作具有防水性等表面特性的涂膜用树脂材料。特别是在用于液晶定向膜时，能够赋予液晶以高且稳定的预倾角。
由本发明的液晶定向处理剂能够制得液晶的预倾角高、预倾角的热稳定性优异、且预倾角受摩擦压力的影响性小的液晶定向膜。
权利要求
1.二氨基苯衍生物，其特征在于，由下述通式(1) 表示，式中，X1及X2分别独立地表示选自苯环、环己烷环及杂环的环状基，这些环状基上的任意的氢原子可以被选自碳原子数1～3的烷基、碳原子数1～3的烷氧基、碳原子数1～3的含氟烷基、碳原子数1～3的含氟烷氧基、氟原子、氯原子、溴原子及氰基的基团取代，n为0或1的整数，X3为选自碳原子数1～32的烷基、碳原子数1～32的烷氧基、碳原子数1～32的含氟烷基、碳原子数1～32的含氟烷氧基、氟原子、氯原子、溴原子及氰基的基团。
2.如权利要求1所述的二氨基苯衍生物，其特征还在于，通式(1)中的X1为苯环或环己烷环，X2为苯环或环己烷环，n为1。
3.如权利要求1所述的二氨基苯衍生物，其特征还在于，通式(1)中的X1为苯环或环己烷环，X2为苯环，n为1。
4.如权利要求1所述的二氨基苯衍生物，其特征还在于，通式(1)中的X1为苯环或环己烷环，X2为环己烷环，n为1。
5.如权利要求2～4中任一项所述的二氨基苯衍生物，其特征还在于，X3为选自碳原子数5～12的烷基、碳原子数5～12的烷氧基、碳原子数5～8的含氟烷基及碳原子数5～8的含氟烷氧基的有机基。
6.聚酰亚胺前体或聚酰亚胺，其特征在于，使用权利要求1～5中任一项所述的二氨基苯作为原料的一部分合成而得。
7.液晶定向处理剂，其特征在于，含有权利要求6所述的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺中的至少任意一种。
全文摘要
提供作为液晶定向膜用树脂的原料特别有用的新的二胺，使用该二胺合成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺及含有该聚合物的能够获得液晶的预倾角高、预倾角的热稳定性优良、预倾角受摩擦压力的影响性小的液晶定向膜的液晶定向处理剂。通式(1)表示的二氨基苯衍生物，使用该二氨基苯衍生物作为原料的一部分合成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺，含有这些聚合物中的至少一种的液晶定向处理剂，式中，X
文档编号G02F1/1337GK1720280SQ20038010520
公开日2006年1月11日 申请日期2003年12月10日 优先权日2002年12月11日
发明者保坂和義, 滝博嗣, 繩田秀行 申请人:日产化学工业株式会社