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JP2010018726A - Organic piezoelectric material, organic piezoelectric film, ultrasonic oscillator, ultrasonic probe and ultrasonic medical image diagnostic apparatus - Google Patents

Organic piezoelectric material, organic piezoelectric film, ultrasonic oscillator, ultrasonic probe and ultrasonic medical image diagnostic apparatus Download PDF

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JP2010018726A
JP2010018726A JP2008181204A JP2008181204A JP2010018726A JP 2010018726 A JP2010018726 A JP 2010018726A JP 2008181204 A JP2008181204 A JP 2008181204A JP 2008181204 A JP2008181204 A JP 2008181204A JP 2010018726 A JP2010018726 A JP 2010018726A
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JP
Japan
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group
organic piezoelectric
ultrasonic
piezoelectric material
organic
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Application number
JP2008181204A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Nishikubo
雄一 西久保
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Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Original Assignee
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic piezoelectric material and an organic piezoelectric film each of which is excellent in piezoelectric properties and handleability, and to provide an ultrasonic oscillator, an ultrasonic probe and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus in each of which the organic piezoelectric material and the organic piezoelectric film are used. <P>SOLUTION: The organic piezoelectric material contains an organic polymer material having the structure shown by general formula (UP1) (wherein R<SB>1</SB>and R<SB>2</SB>are each an alkylene group, an arylene group or a heteroarylene group independently; X is an oxygen atom or a sulfur atom; R<SB>3</SB>and R<SB>4</SB>are each a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group but are not hydrogen atoms simultaneously) and has ≥0.2 electromechanical coupling factor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電特性および取扱性に優れた有機圧電材料及び有機圧電膜、それらを用いた超音波振動子、超音波探触子及び超音波医用画像診断装置に関する。   The present invention relates to an organic piezoelectric material and an organic piezoelectric film excellent in piezoelectric characteristics and handleability, an ultrasonic transducer using them, an ultrasonic probe, and an ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus.

超音波探触子は非破壊検査装置の他、医療用の超音波診断装置として急速に利用が高まっている。例えば超音波内視鏡等の探触子は、超音波トランスデューサから高周波の音響振動を被検体内に放射し、反射して戻ってきた超音波を超音波トランスデューサで受信し、わずかな界面特性の違いによって異なる情報を処理することにより、生体内部の断面像を得るものである。   Ultrasonic probes are rapidly being used as non-destructive inspection devices and medical ultrasonic diagnostic devices. For example, a probe such as an ultrasonic endoscope radiates a high-frequency acoustic vibration from an ultrasonic transducer into a subject, receives the reflected ultrasonic wave by the ultrasonic transducer, and has a slight interface characteristic. A cross-sectional image inside the living body is obtained by processing different information depending on the difference.

近年では、この超音波探触子から被検体内へ送信された超音波の周波数(基本周波数)成分ではなく、その高調波周波数成分によって被検体内の内部状態の画像を形成するハーモニックイメージング(Harmonic Imaging)技術が研究、開発されている。このハーモニックイメージング技術は、(1)基本周波数成分のレベルに比較してサイドローブレベルが小さく、S/N比(signal to noise ratio)が良くなってコントラスト分解能が向上すること、(2)周波数が高くなることによってビーム幅が細くなって横方向分解能が向上すること、(3)近距離では音圧が小さくて音圧の変動が少ないために多重反射が抑制されること、および、(4)焦点以遠の減衰が基本波並みであり高周波を基本波とする場合に較べて深速度を大きく取れることなどの様々な利点を有しており、高精度な診断を可能としている(例えば特許文献1参照)。   In recent years, harmonic imaging (Harmonic) that forms an image of the internal state of a subject by its harmonic frequency component, not by the frequency (fundamental frequency) component of the ultrasound transmitted from the ultrasound probe into the subject. Imaging technology is being researched and developed. In this harmonic imaging technique, (1) the side lobe level is smaller than the fundamental frequency component level, the S / N ratio (signal to noise ratio) is improved, and the contrast resolution is improved. Increasing the beam width narrows and the lateral resolution improves. (3) Multiple reflections are suppressed because the sound pressure is small and the fluctuation of the sound pressure is small at a short distance, and (4) It has various advantages such as a greater depth than the case where the attenuation beyond the focal point is the same as that of the fundamental wave and a high frequency is the fundamental wave, and enables highly accurate diagnosis (for example, Patent Document 1). reference).

このような超音波探触子には超音波を発生させる圧電体が使われている。従来、圧電体としては、水晶、LiNbO、LiTaO、KNbOなどの単結晶、ZnO、AlNなどの薄膜、Pb(Zr,Ti)O系などの焼結体を分極処理した、いわゆる無機材質の圧電セラミックスが広く利用されている。 Such an ultrasonic probe uses a piezoelectric body that generates ultrasonic waves. Conventionally, as a piezoelectric body, a so-called inorganic material in which a single crystal such as quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , or KNbO 3 , a thin film such as ZnO or AlN, or a sintered body such as Pb (Zr, Ti) O 3 is subjected to polarization treatment. Piezoelectric ceramics are widely used.

これに対して、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリ尿素のような有機系高分子物質を利用した有機圧電体(「圧電高分子材料」、「ポリマー圧電物質」ともいう。)も開発されている(例えば特許文献2参照)。この有機圧電体は、セラミックス圧電体と比較して、可撓性が大きく、薄膜化、大面積化、長尺化が容易で任意の形状、形態のものを作ることができる、誘電率εが小さく、静水圧電圧出力係数(g定数)は極めて大となるので感度特性に優れる、さらに低密度、低弾性であるため、効率のよいエネルギー伝播が可能である、等の特性を有する。 On the other hand, organic piezoelectric materials (also referred to as “piezoelectric polymer materials” or “polymer piezoelectric materials”) using organic polymer materials such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyurea have been developed. (For example, refer to Patent Document 2). This organic piezoelectric body has greater flexibility than ceramics piezoelectric bodies, and can be easily made into any shape and form with a thin film, large area, and long length. small, hydrostatic voltage output coefficient (g h constant) excellent sensitivity characteristics because very becomes larger, it is possible to further lower density, due to low elasticity, efficient energy propagation, having the properties and the like.

しかしながら、ポリ尿素の場合、ウレア基の水素結合が強固であるため、溶解性は非常に悪く、また剛直性が高いため、取り扱い性が極端に悪く、有機圧電膜を製造するにはその製造方法が、蒸着重合法に限られる欠点があった。
特開平11−276478号公報 特開平6−216422号公報
However, in the case of polyurea, the hydrogen bond of the urea group is strong, so the solubility is very poor, and the rigidity is high, so that the handleability is extremely bad. However, there was a fault limited to the vapor deposition polymerization method.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-276478 JP-A-6-216422

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、圧電特性及び取扱性に優れた有機圧電材料及び有機圧電膜を提供することである。更に、それらを用いた超音波振動子、超音波探触子及び超音波医用画像診断装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems and situations, and a problem to be solved is to provide an organic piezoelectric material and an organic piezoelectric film excellent in piezoelectric characteristics and handleability. Furthermore, it is to provide an ultrasonic transducer, an ultrasonic probe, and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus using them.

本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。   The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.

1.下記一般式(UP1)で表される構造を有する有機高分子材料を含有する有機圧電材料であって、電気機械結合定数が0.2以上であることを特徴とする有機圧電材料。   1. An organic piezoelectric material comprising an organic polymer material having a structure represented by the following general formula (UP1), wherein an electromechanical coupling constant is 0.2 or more.

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表すが、RとRが同時に水素原子となる場合は除く。)
2.前記一般式(UP1)が、下記一般式(UP2)で表されることを特徴とする前記1に記載の有機圧電材料。
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent an alkylene group, an arylene group or a heteroarylene group. X represents an oxygen atom or a sulfur atom. R 3 and R 4 each independently represent hydrogen. Represents an atom, an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, except when R 3 and R 4 are simultaneously hydrogen atoms.)
2. 2. The organic piezoelectric material as described in 1 above, wherein the general formula (UP1) is represented by the following general formula (UP2).

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Rは、メチル基、エチル基、又はプロピル基である。)
3.前記有機圧電材料が、分子量が400〜10,000であるマクロモノマーを原料として形成された有機高分子材料を含有することを特徴とする前記1又は2に記載の有機圧電材料。
(Wherein, R 1 and R 2 are each independently, .R 7 representing an alkylene group, an arylene group or a heteroarylene group is a methyl group, an ethyl group, or propyl group.)
3. 3. The organic piezoelectric material as described in 1 or 2 above, wherein the organic piezoelectric material contains an organic polymer material formed using a macromonomer having a molecular weight of 400 to 10,000 as a raw material.

4.前記1〜3のいずれか一項に記載の有機圧電材料を用いて形成されたことを特徴とする有機圧電膜。   4). An organic piezoelectric film formed using the organic piezoelectric material according to any one of 1 to 3 above.

5.前記1〜3のいずれか一項に記載の有機圧電材料を用いて形成された有機圧電膜を具備した超音波振動子であって、当該有機圧電膜は、その両面に電極を有し、かつ当該有機圧電膜の両面に設置される電極の形成前、片側のみ電極形成後、又は両側に電極形成後のいずれかで、分極処理されて製造された有機圧電膜であることを特徴とする超音波振動子。   5. An ultrasonic vibrator comprising an organic piezoelectric film formed using the organic piezoelectric material according to any one of 1 to 3, wherein the organic piezoelectric film has electrodes on both sides thereof, and It is an organic piezoelectric film manufactured by polarization treatment before formation of electrodes placed on both sides of the organic piezoelectric film, after formation of electrodes only on one side, or after formation of electrodes on both sides. Sonic transducer.

6.前記5に記載の超音波振動子であって、前記分極処理が、電圧印加処理又はコロナ放電処理であることを特徴とする超音波振動子。   6). 6. The ultrasonic transducer according to 5, wherein the polarization process is a voltage application process or a corona discharge process.

7.超音波送信用振動子と超音波受信用振動子を具備する超音波探触子であって、前記1〜3のいずれか一項に記載の有機圧電材料により形成された有機圧電膜を具備した超音波振動子を超音波受信用振動子として用いたことを特徴とする超音波探触子。   7). An ultrasonic probe comprising an ultrasonic transmission transducer and an ultrasonic reception transducer, comprising the organic piezoelectric film formed of the organic piezoelectric material according to any one of 1 to 3 above. An ultrasonic probe using an ultrasonic transducer as an ultrasonic receiving transducer.

8.電気信号を発生する手段と、前記電気信号を受けて超音波を被検体に向けて送信し、前記被検体から受けた反射波に応じた受信信号を生成する複数の振動子が配置された超音波探触子と、前記超音波探触子が生成した前記受信信号に応じて、前記被検体の画像を生成する画像処理手段とを有する超音波医用画像診断装置において、前記超音波探触子が、前記7に記載の超音波探触子であることを特徴とする超音波医用画像診断装置。   8). Ultrasound in which a means for generating an electrical signal and a plurality of transducers for receiving the electrical signal and transmitting an ultrasonic wave toward the subject and generating a reception signal corresponding to the reflected wave received from the subject are arranged In the ultrasonic medical image diagnostic apparatus, comprising: an ultrasonic probe; and an image processing unit that generates an image of the subject according to the reception signal generated by the ultrasonic probe. The ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus according to claim 7, wherein the ultrasonic diagnostic probe is the ultrasonic probe according to 7.

本発明の上記手段により、圧電特性および取扱性に優れた有機圧電材料及び有機圧電膜を提供することができる。更に、それらを用いた超音波振動子、超音波探触子及び超音波医用画像診断装置を提供することができる。   By the above means of the present invention, it is possible to provide an organic piezoelectric material and an organic piezoelectric film excellent in piezoelectric characteristics and handleability. Furthermore, an ultrasonic transducer, an ultrasonic probe, and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus using them can be provided.

すなわち、作用機構的観点から説明するならば、有機圧電材料より有機圧電膜を製造する際、有機圧電材料を溶媒に溶解させ、キャスト後、乾燥することが必要なのだが、有機圧電材料が有する強固な水素結合性のため、溶解性が非常に悪く、また分子の高い剛直性のために、乾燥後、脆くなり、取扱性が悪く、また工程内の搬送が難しく、ローラーとの摩擦や接触時に、膜が損傷し、歩留まりが低下するという問題があり、有機圧電材料の利点を生かすことができない。   That is, from the viewpoint of the mechanism of action, when manufacturing an organic piezoelectric film from an organic piezoelectric material, it is necessary to dissolve the organic piezoelectric material in a solvent, and then dry after casting. Because of its high hydrogen bonding properties, its solubility is very poor, and because of its high molecular rigidity, it becomes brittle after drying, poor handling, and difficult to transport in the process. There is a problem that the film is damaged and the yield is lowered, and the advantage of the organic piezoelectric material cannot be utilized.

しかし、本発明においては、有機高分子材料内で形成される水素結合を適度に緩和させる分子構造により、材料の溶解性を向上させ、かつ有機圧電膜の取扱性、生産性を改善することができるものと推測される。また材料の柔軟性が向上するため、圧電材料にとって必須な双極子配向処理、すなわち分極処理も効果的に行うことができる。   However, in the present invention, the molecular structure that moderately relaxes the hydrogen bonds formed in the organic polymer material can improve the solubility of the material and improve the handleability and productivity of the organic piezoelectric film. Presumed to be possible. Further, since the flexibility of the material is improved, the dipole alignment treatment essential for the piezoelectric material, that is, the polarization treatment can be effectively performed.

従って、これにより本来の特徴を活かした有機圧電材料、有機圧電膜、超音波振動子、超音波探触子、及び超音波医用画像診断装置を提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide an organic piezoelectric material, an organic piezoelectric film, an ultrasonic transducer, an ultrasonic probe, and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus that take advantage of the original characteristics.

本発明の有機圧電材料は、前記一般式(UP1)で表される構造を有する有機高分子材料を含有する有機圧電材料あって、電気機械結合定数が0.2以上であることを特徴とする。この特徴は、請求項1〜8に係る発明に共通する技術的特徴である。   The organic piezoelectric material of the present invention is an organic piezoelectric material containing an organic polymer material having a structure represented by the general formula (UP1), and has an electromechanical coupling constant of 0.2 or more. . This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 8.

本発明の実施態様としては、前記一般式(UP1)が、前記一般式(UP2)で表される態様であることが好ましい。また、当該有機圧電材料が、分子量が400〜10,000であるマクロモノマーを原料として形成された有機高分子材料を含有する態様であることが好ましい。   As an embodiment of the present invention, the general formula (UP1) is preferably an embodiment represented by the general formula (UP2). Moreover, it is preferable that the said organic piezoelectric material is an aspect containing the organic polymer material formed using the macromonomer whose molecular weight is 400-10,000 as a raw material.

本発明の有機圧電材料は、圧電特性及び柔軟性に優れているという特徴を有することから、有機圧電膜を形成する材料として適している。また、当該有機圧電膜は、超音波振動子に好適に用いることができる。超音波振動子とする場合、当該有機圧電膜の両面に設置される電極の形成前、片側のみ電極形成後又は両側に電極形成後のいずれかで分極処理することが好ましい。また、当該分極処理が、電圧印加処理又はコロナ放電処理であることが好ましい。   The organic piezoelectric material of the present invention is suitable as a material for forming an organic piezoelectric film because it has the characteristics of excellent piezoelectric characteristics and flexibility. The organic piezoelectric film can be suitably used for an ultrasonic vibrator. In the case of an ultrasonic vibrator, it is preferable to perform polarization treatment either before forming the electrodes to be installed on both sides of the organic piezoelectric film, after forming electrodes only on one side, or after forming electrodes on both sides. Moreover, it is preferable that the said polarization process is a voltage application process or a corona discharge process.

本発明に係る超音波振動子は、特に、超音波送信用振動子と超音波受信用振動子を具備する超音波探触子において、超音波受信用振動子に好適に用いることができる。更に、この超音波探触子は、超音波医用画像診断装置に用いることができる。例えば、電気信号を発生する手段と、前記電気信号を受けて超音波を被検体に向けて送信し、前記被検体から受けた反射波に応じた受信信号を生成する複数の振動子が配置された超音波探触子と、前記超音波探触子が生成した前記受信信号に応じて、前記被検体の画像を生成する画像処理手段とを有する超音波医用画像診断装置において、前記超音波探触子として好適に用いることができる。   The ultrasonic transducer according to the present invention can be suitably used as an ultrasonic receiving transducer, particularly in an ultrasonic probe including an ultrasonic transmitting transducer and an ultrasonic receiving transducer. Furthermore, this ultrasonic probe can be used for an ultrasonic medical image diagnostic apparatus. For example, means for generating an electrical signal and a plurality of transducers that receive the electrical signal and transmit an ultrasonic wave toward the subject and generate a reception signal corresponding to the reflected wave received from the subject are arranged. In the ultrasonic medical image diagnostic apparatus, comprising: an ultrasonic probe; and an image processing unit that generates an image of the subject according to the reception signal generated by the ultrasonic probe. It can be suitably used as a touch element.

以下、本発明とその構成要素、及び発明を実施するための最良の形態・態様等について詳細な説明をする。   Hereinafter, the present invention, its components, and the best mode and mode for carrying out the invention will be described in detail.

(有機圧電材料を構成する有機高分子材料)
本発明の有機圧電材料においては、種々の有機高分子材料を構成材料として用いることができるが、当該有機圧電材料は、前記一般式(UP1)で表される構造を有する有機高分子材料を含有する有機圧電材料あって、電気機械結合定数が0.2以上であることを特徴とする。以下において、有機圧電材料を構成する有機高分子材料について説明する。
(Organic polymer material constituting organic piezoelectric material)
In the organic piezoelectric material of the present invention, various organic polymer materials can be used as a constituent material. However, the organic piezoelectric material contains an organic polymer material having a structure represented by the general formula (UP1). The organic piezoelectric material has an electromechanical coupling constant of 0.2 or more. Hereinafter, an organic polymer material constituting the organic piezoelectric material will be described.

〈一般式(UP1)で表される構造を有する有機高分子材料〉
前記一般式(UP1)において、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表すが、RとRが同時に水素原子となる場合は除く。
<Organic polymer material having a structure represented by the general formula (UP1)>
In the general formula (UP1), R 1 and R 2 each independently represents an alkylene group, an arylene group, or a heteroarylene group. X represents an oxygen atom or a sulfur atom. R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, if R 3 and R 4 do not simultaneously hydrogen atoms is excluded.

アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2,2,4−トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基(例えば、1,6−シクロヘキサンジイル基等)、シクロペンチレン基(例えば、1,5−シクロペンタンジイル基など)等が挙げられる。   Examples of the alkylene group include methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, 2,2,4-trimethylhexamethylene group, heptamethylene group, Octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, cyclohexylene group (for example, 1,6-cyclohexanediyl group, etc.), cyclopentylene group (for example, 1,5-cyclopentanediyl group) Etc.).

アリーレン基としては、o−フェニレン基、m−フェニレン基、p−フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、3,3′−ビフェニルジイル基、3,6−ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基、メチレンビスフェニル基、フルオレニル基、等が挙げられる。   Examples of the arylene group include an o-phenylene group, m-phenylene group, p-phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl group, naphthacenediyl group, pyrenediyl group, naphthylnaphthalenediyl group, and biphenyldiyl group (for example, 3,3′- Biphenyldiyl group, 3,6-biphenyldiyl group, etc.), terphenyldiyl group, quaterphenyldiyl group, kinkphenyldiyl group, sexiphenyldiyl group, septiphenyldiyl group, octiphenyldiyl group, nobiphenyldiyl group Group, deciphenyldiyl group, methylenebisphenyl group, fluorenyl group, and the like.

ヘテロアリーレン基としては、例えば、カルバゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される、2価の基等が挙げられる。   Examples of the heteroarylene group include a carbazole ring, a triazine ring, a triazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a quinoxaline ring, a thiophene ring, an oxadiazole ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and an indole ring. Derived divalent groups and the like can be mentioned.

アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。   Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. Etc.

アリール基としては、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。   As the aryl group, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group Etc.

ヘテロアリール基としては、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等が挙げられる。   Examples of the heteroaryl group include furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazyl group, pyrimidyl group, pyrazyl group, triazyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, benzoimidazolyl group, benzoxazolyl group, quinazolyl group, Examples thereof include a phthalazyl group.

nは、10〜30であることが好ましい。   n is preferably 10-30.

本発明においては、前記一般式(UP1)が、前記一般式(UP2)で表される態様であることが好ましい。当該一般式(UP2)において、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Rは、メチル基、エチル基、又はプロピル基である。なお、R及びRは、一般式(UP1)におけるR及びRと同義である。 In the present invention, the general formula (UP1) is preferably an embodiment represented by the general formula (UP2). In the general formula (UP2), R 1 and R 2 each independently represents an alkylene group, an arylene group, or a heteroarylene group. R 7 is a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. Incidentally, R 1 and R 2 have the same meanings as R 1 and R 2 in the general formula (UP1).

《有機高分子材料の合成》
一般式(UP1)で表される構造を有する有機高分子材料は、RとRを備えた2置換アミン化合物とRとRを備えた2置換アミン化合物にカルボニル基、またはチオカルボニル基を導入するカップリング剤を反応させる方法、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法により合成することができる。
<< Synthesis of organic polymer materials >>
An organic polymer material having a structure represented by the general formula (UP1) includes a disubstituted amine compound having R 1 and R 3 and a disubstituted amine compound having R 2 and R 4 to a carbonyl group or thiocarbonyl. method, the 2-substituted amine compounds with R 1 and R 3, reacting the isothiocyanate compound having an isocyanate compound or R 2 having R 2 is reacted with a coupling agent to introduce the group, R 2 and R 4 2-substituted amine compounds with, can be synthesized by a method of reacting an isothiocyanate compound having an isocyanate compound or R 1 having R 1.

出発原料は、前述で挙げた、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基により置換されたアミン化合物、イソシアネート化合物、イソチオシアネート化合物である。   The starting materials are the amine compounds, isocyanate compounds, and isothiocyanate compounds substituted by the alkylene group, arylene group, heteroarylene group, alkyl group, aryl group, and heteroaryl group mentioned above.

とRを備えた2置換アミン化合物とRとRを備えた2置換アミン化合物にカルボニル基、またはチオカルボニル基を導入するカップリング剤を反応させる方法で合成する場合、RとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物とRとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物のカップリングでもよいし、RとRを備えた2置換アミノ基とRとRを備えた2置換アミノ基を1つずつ有する化合物のカップリングでも構わない。 In the case of synthesizing by a method in which a divalent amine compound having R 1 and R 3 and a disubstituted amine compound having R 2 and R 4 are reacted with a coupling agent for introducing a carbonyl group or a thiocarbonyl group, R 1 is used. Coupling of a compound having two disubstituted amino groups with R 3 and R 3 and a compound having two disubstituted amino groups with R 2 and R 4 , or disubstitution with R 1 and R 3 it may be a coupling of compounds having di-substituted amino group having an amino group and R 2 and R 4 one by one.

使用できるカップリング剤としては、カルボニル基またはチオカルボニル基を導入できる化合物であり、具体的にはホスゲン、チオホスゲン、1,1′−カルボニルジイミダゾール、1,1′−チオカルボニルジイミダゾール、ジメチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジメチルカルボノチオエート、ジフェニルカルボノチオエート、炭酸ビス(トリクロロメチル)、チオ炭酸ビス(トリクロロメチル)、等を挙げることができる。   Coupling agents that can be used are compounds capable of introducing a carbonyl group or a thiocarbonyl group, specifically phosgene, thiophosgene, 1,1'-carbonyldiimidazole, 1,1'-thiocarbonyldiimidazole, dimethyl carbonate. , Diphenyl carbonate, dimethylcarbonothioate, diphenylcarbonothioate, bis (trichloromethyl) carbonate, bis (trichloromethyl) carbonate, and the like.

カップリング剤の使用量は、アミン化合物1当量に対し、1.1〜1.5当量使用することが好ましい。更に好ましくは、1.1〜1.2当量である。   The amount of coupling agent used is preferably 1.1 to 1.5 equivalents per 1 equivalent of amine compound. More preferably, it is 1.1-1.2 equivalent.

カップリングさせる反応温度は、使用するカップリング剤にもよるが、できるだけ低い方が好ましく、−40〜60℃、好ましくは−20〜30℃であり、より好ましくは−10〜10℃である。また、反応温度は、反応開始から終了まで一定の温度で行ってもよく、初期に低温で行いその後、温度上げてもよい。   The reaction temperature for coupling depends on the coupling agent used, but is preferably as low as possible, -40 to 60 ° C, preferably -20 to 30 ° C, and more preferably -10 to 10 ° C. The reaction temperature may be a constant temperature from the start to the end of the reaction, or may be initially low and then increased.

一方、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法する場合、アミン化合物は、RとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物、RとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物、RとRを備えた2置換アミノ基とRとRを備えた2置換アミノ基を1つずつ有する化合物が使用できる。またイソシアネート化合物は、Rを有するジイソシアネート化合物もしくはRを有するジイソチオシアネート化合物、Rを有するジイソシアネート化合物もしくはRを有するジイソチオシアネート化合物が使用できる。 On the other hand, the 2-substituted amine compounds with R 1 and R 3, a method of reacting an isothiocyanate compound having an isocyanate compound or R 2 having the R 2, the 2-substituted amine compounds with R 2 and R 4, R When reacting an isocyanate compound having 1 or an isothiocyanate compound having R 1 , the amine compound comprises a compound having two disubstituted amino groups having R 1 and R 3 , R 2 and R 4 A compound having two disubstituted amino groups, a compound having one disubstituted amino group having R 1 and R 3 and one disubstituted amino group having R 2 and R 4 can be used. The isocyanate compound, diisothiocyanate compound having a diisocyanate compound or R 2 having the R 2, diisocyanate compound having an R 4 or diisothiocyanate compound having R 4 can be used.

重付加させる反応温度は、使用する化合物にもよるが、できるだけ低い方が好ましく、−40〜60℃、好ましくは−20〜30℃であり、より好ましくは−10〜10℃である。また、反応温度は、反応開始から終了まで一定の温度で行ってもよく、初期に低温で行いその後、温度上げてもよい。   The reaction temperature for polyaddition depends on the compound used, but is preferably as low as possible, -40 to 60 ° C, preferably -20 to 30 ° C, more preferably -10 to 10 ° C. The reaction temperature may be a constant temperature from the start to the end of the reaction, or may be initially low and then increased.

反応に用いる溶媒は、目的の樹脂組成物が高極性であることと、重合を効率的に進行させるため、高極性溶媒を用いる必要がある。例えば、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を選択することが好ましいが、反応基質及び目的物が良好に溶解しさえすればシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、THF(テトラヒドロフラン)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類などの溶媒であってもよく、これらを混合して用いてもよい。   As the solvent used for the reaction, it is necessary to use a highly polar solvent in order that the target resin composition is highly polar and the polymerization proceeds efficiently. For example, it is preferable to select a highly polar aprotic solvent such as DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethylsulfoxide), NMP (N-methylpyrrolidone), As long as the reaction substrate and target compound dissolve well, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, pentane and hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and chlorobenzene, THF (tetrahydrofuran), diethyl ether, ethylene glycol diethyl It may be a solvent such as ethers such as ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone, esters such as methyl propionate, ethyl acetate, butyl acetate, etc. May be.

有機高分子材料の精製は、如何なる手段を用いても良いが、再沈による精製が好ましい。再沈の方法は、特に限定されないが、有機高分子材料を良溶媒に溶解した後、貧溶媒に滴下して析出させる方法が好ましい。   The organic polymer material may be purified by any means, but purification by reprecipitation is preferred. The reprecipitation method is not particularly limited, but a method in which the organic polymer material is dissolved in a good solvent and then dropped into the poor solvent to be deposited is preferable.

ここで言う「良溶媒」とは、マクロモノマーが溶解する溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、好ましくは極性溶媒であり、具体的には、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を挙げることができる。   The “good solvent” as used herein may be any solvent as long as it dissolves the macromonomer, but is preferably a polar solvent, specifically, DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc. Examples thereof include highly polar aprotic solvents such as (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethyl sulfoxide), and NMP (N-methylpyrrolidone).

又、「貧溶媒」とは、マクロモノマーが溶解しない溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類を挙げることができる。   The “poor solvent” may be any solvent as long as it does not dissolve the macromonomer, but is an aliphatic hydrocarbon such as cyclohexane, pentane or hexane, or an aromatic hydrocarbon such as benzene, toluene or chlorobenzene. And ethers such as diethyl ether and ethylene glycol diethyl ether, esters such as methyl propionate, ethyl acetate and butyl acetate, and alcohols such as methanol, ethanol and propanol.

以下に、有機高分子材料の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されない。   Specific examples of the organic polymer material are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010018726
Figure 2010018726

一般式(UP1)で表される構造を有する有機高分子材料を含有する有機圧電材料における当該高分子材料の含有率は、質量比で50〜100%であり、より好ましくは70〜100%である。   The content of the polymer material in the organic piezoelectric material containing the organic polymer material having the structure represented by the general formula (UP1) is 50 to 100% by mass ratio, more preferably 70 to 100%. is there.

使用条件は、前述の質量比の範囲において混合する材料と相分離を起こさない当該高分子材料を選択する。   The use conditions are such that the polymer material that does not cause phase separation with the material to be mixed within the aforementioned mass ratio range is selected.

電気機械結合定数が0.2以上である用にするための調整方法は、当該高分子材料を含有する有機圧電材料からフィルムを作製し、そのフィルムに対し、延伸処理、アニール処理、分極処理などを施すことで得られる。アニール処理と分極処理を併用してもよい。   An adjustment method for using an electromechanical coupling constant of 0.2 or more is that a film is produced from an organic piezoelectric material containing the polymer material, and the film is stretched, annealed, polarized, etc. It is obtained by applying. Annealing treatment and polarization treatment may be used in combination.

延伸処理の場合、2〜5倍に延伸することが望ましい。延伸時の温度は、有機圧電材料の物性にもよるが、20〜150℃で延伸することが好ましく、40〜120℃がより好ましい。   In the case of a stretching process, it is desirable to stretch 2 to 5 times. Although the temperature at the time of stretching depends on the physical properties of the organic piezoelectric material, stretching at 20 to 150 ° C is preferable, and 40 to 120 ° C is more preferable.

アニール処理の場合、有機圧電材料が強誘電性を示す材料であれば、キュリー温度以下で行う必要がある。一方、強誘電性を示さない材料であれば、融点以下で行う必要がある。   In the case of the annealing treatment, if the organic piezoelectric material is a material exhibiting ferroelectricity, it is necessary to carry out at a temperature equal to or lower than the Curie temperature. On the other hand, if the material does not exhibit ferroelectricity, it is necessary to carry out at a melting point or lower.

分極処理の場合、直流コロナ放電処理、交流印加処理など公知の種々の方法を用いることができる。   In the case of the polarization treatment, various known methods such as direct current corona discharge treatment and alternating current application treatment can be used.

〈その他併用可能な有機高分子材料〉
本発明においては、種々の有機高分子材料を用いることができるが、当該有機高分子材料の双極子モーメント量を増加させる作用を有する電子吸引性基を持つ重合性化合物により形成した有機高分子材料であることが好ましい。このような有機高分子材料であれば、双極子モーメント量を増加させる作用を有することから、有機圧電材料(膜)として用いた場合、優れた圧電特性を得ることができる。
<Other organic polymer materials that can be used in combination>
In the present invention, various organic polymer materials can be used. Organic polymer materials formed from a polymerizable compound having an electron-withdrawing group having an action of increasing the amount of dipole moment of the organic polymer material. It is preferable that Since such an organic polymer material has an action of increasing the amount of dipole moment, excellent piezoelectric characteristics can be obtained when used as an organic piezoelectric material (film).

なお、本願において、「電子吸引性基」とは、電子吸引性の度合いを示す指標としてハメット置換基定数(σp)が0.10以上である置換基をいう。ここでいうハメットの置換基定数σpの値としては、Hansch,C.Leoらの報告(例えば、J.Med.Chem.16、1207(1973);ibid.20、304(1977))に記載の値を用いるのが好ましい。   In the present application, the “electron withdrawing group” refers to a substituent having a Hammett substituent constant (σp) of 0.10 or more as an index indicating the degree of electron withdrawing. As the value of Hammett's substituent constant σp here, Hansch, C .; It is preferable to use the values described in the report of Leo et al. (For example, J. Med. Chem. 16, 1207 (1973); ibid. 20, 304 (1977)).

例えば、σpの値が0.10以上の置換基または原子としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン置換アルキル基(例えばトリクロロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、トリフルオロメチルチオメチル、トリフルオロメタンスルホニルメチル、パーフルオロブチル)、脂肪族、芳香族もしくは芳香族複素環アシル基(例えばホルミル、アセチル、ベンゾイル)、脂肪族・芳香族もしくは芳香族複素環スルホニル基(例えばトリフルオロメタンスルホニル、メタンスルホニル、ベンゼンスルホニル)、カルバモイル基(例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、フェニルカルバモイル、2−クロロ−フェニルカルバモイル)、アルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ジフェニルメチルカルボニル)、置換アリール基(例えばペンタクロロフェニル、ペンタフルオロフェニル、2,4−ジメタンスルホニルフェニル、2−トリフルオロメチルフェニル)、芳香族複素環基(例えば2−ベンゾオキサゾリル、2−ベンズチアゾリル、1−フェニル−2−ベンズイミダゾリル、1−テトラゾリル)、アゾ基(例えばフェニルアゾ)、ジトリフルオロメチルアミノ基、トリフルオロメトキシ基、アルキルスルホニルオキシ基(例えばメタンスルホニルオキシ)、アシロキシ基(例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、アリールスルホニルオキシ基(例えばベンゼンスルホニルオキシ)、ホスホリル基(例えばジメトキシホスホニル、ジフェニルホスホリル)、スルファモイル基(例えば、N−エチルスルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−(2−ドデシルオキシエチル)スルファモイル、N−エチル−N−ドデシルスルファモイル、N,N−ジエチルスルファモイル)などが挙げられる。   For example, the substituent or atom having a value of σp of 0.10 or more includes a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group, cyano group, nitro group, halogen-substituted alkyl group (for example, trichloro Methyl, trifluoromethyl, chloromethyl, trifluoromethylthiomethyl, trifluoromethanesulfonylmethyl, perfluorobutyl), aliphatic, aromatic or aromatic heterocyclic acyl groups (eg formyl, acetyl, benzoyl), aliphatic / aromatic Or aromatic heterocyclic sulfonyl group (for example, trifluoromethanesulfonyl, methanesulfonyl, benzenesulfonyl), carbamoyl group (for example, carbamoyl, methylcarbamoyl, phenylcarbamoyl, 2-chloro-phenylcarbamoyl), alkoxycarbonyl (For example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, diphenylmethylcarbonyl), substituted aryl groups (for example, pentachlorophenyl, pentafluorophenyl, 2,4-dimethanesulfonylphenyl, 2-trifluoromethylphenyl), aromatic heterocyclic groups (for example, 2 -Benzoxazolyl, 2-benzthiazolyl, 1-phenyl-2-benzimidazolyl, 1-tetrazolyl), azo group (eg phenylazo), ditrifluoromethylamino group, trifluoromethoxy group, alkylsulfonyloxy group (eg methanesulfonyl) Oxy), acyloxy groups (eg acetyloxy, benzoyloxy), arylsulfonyloxy groups (eg benzenesulfonyloxy), phosphoryl groups (eg dimethoxyphosphonyl, diphenylphosphoryl) ), Sulfamoyl groups (for example, N-ethylsulfamoyl, N, N-dipropylsulfamoyl, N- (2-dodecyloxyethyl) sulfamoyl, N-ethyl-N-dodecylsulfamoyl, N, N-diethyl) Sulfamoyl) and the like.

本発明に用いることができる化合物の具体例としては、以下の化合物、もしくはその誘導体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound that can be used in the present invention include the following compounds or derivatives thereof, but are not limited thereto.

4,4′−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、4,4′−メチレンビス(2−メチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジメチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−エチル−6−メチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジエチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジシクロヘキシルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−エチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−t−ブチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−シクロヘキシルアニリン)、4,4′−メチレンビス(3,5−ジメチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジメチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,5−ジメチルアニリン)、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、α,α−ビス(4−アミノフェニル)トルエン、4,4′−メチレンビス(2−クロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジクロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジブロモアニリン)、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノオクタフルオロジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルジスルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホキシド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ネオペンチルグリコールビス(4−アミノフェニル)エーテル、4,4′−ジアミノスチルベン、α,α′−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、ベンジジン、4,4′−ジアミノオクタフルオロビフェニル、3,3′−ジアミノベンジジン、3,3′−ジメチルベンジジン、2,2′−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジン、3,3′−ジヒドロキシベンジジン、3,3′−ジメチルベンジジン、3,3′−ジヒドロキシ−5,5′−ジメチルベンジジン、4,4″−ジアミノ−p−ターフェニル、1,5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,3−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、3,3′−ジメチルナフチジン、2,7−ジアミノカルバゾール、3,6−ジアミノカルバゾール、3,4−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、1,5−ジアミノペンタン、1.6−ジアミノヘキサン、1,7−ジミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,5−ジメチルヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−1:4,4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−ジメチルアミノ−3,3′−ジクロロベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ−5,5′−ジエチル−3,3′−ジフルオロベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ−3,3′,5,5′−テトラフルオロベンゾフェノン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3,5−ジクロロフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、4,4′−ジアミノ−3,3′,5,5′−テトラクロロジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジブロモジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルジスルフィド、4,4′−ジアミノ−3,3′,5,5′−テトラフルオロジフェニルジスルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−クロロ−5−メチルフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホキシド、ビス(4−アミノ−3−ブロモフェニル)スルホキシド、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロプロパン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロオクタン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−アミノ−3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキサン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ジアニリン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(2,6−ジクロロアニリン)、2,2−ビス(4−アミノフェニル)マロン酸ジエチル、2,2−ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)マロン酸ジエチル、4−(ジp−アミノフェニルメチル)ピリジン、1−(ジp−アミノフェニルメチル)−1H−ピロール、1−(ジp−アミノフェニルメチル)−1H−イミダゾール、2−(ジp−アミノフェニルメチル)オキサゾール等のジアミン化合物とそれら誘導体と、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジメチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジエチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジシクロヘキシルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−メチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−エチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−t−ブチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−シクロヘキシルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(3,5−ジメチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジメチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,5−ジメチルフェニルイソシアナート)、2,2−ビス(4−イソシアナートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−イソシアナートフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−イソシアナートフェニル)シクロヘキサン、α,α−ビス(4−イソシアナートフェニル)トルエン、4,4′−メチレンビス(2,6−ジクロロフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−クロロフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジブロモフェニルイソシアナート)、m−キシリレンジイソシアナート、4,4′−ジイソシアナート−3,3′−ジメチルビフェニル、1,5−ジイソシアナトナフタレン、1,3−フェニレンジイソシアナート、1,4−フェニレンジイソシアナート、2,4−トルエンジイソシアナート(2,4−TDI)、2,6−トルエンジイソシアナート(2,6−TDI)、1,3−ビス(2−イソシアナート−2−プロピル)ベンゼン、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,7−フルオレンジイソシアネート、ベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアン酸、3,3′−ジクロロベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアン酸、5,5′−ジエチル−3,3′−ジフルオロベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアン酸、2,2−ビス(4−イソシアネートフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−イソシアネートフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−イソシアネートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−フルオロ−4−イソシアネートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−イソシアネートフェニル)エーテル、ビス(3,5−ジフルオロ−4−イソシアネートフェニル)エーテル、ビス(4−イソシアネートフェニル)スルフィド、ビス(3,5−ジブロモ−4−イソシアネートフェニル)スルフィド、ビス(4−イソシアネートフェニル)ジスルフィド、ビス(4−イソシアネートフェニル)スルホン、ビス(4−イソシアネートフェニル)スルホキシド、ビス(3,5−ジフルオロ−4−イソシアネートフェニル)スルホキシド、1,1−ビス(4−イソシアネートフェニル)シクロプロパン、1,1−ビス(4−イソシアネートフェニル)シクロオクタン、1,1−ビス(4−イソシアネートフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3,5−ジクロロ−4−イソシアネートフェニル)シクロヘキサン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(イソシアネートベンゼン)、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(1−イソシアネート−2−クロロベンゼン)、2,2−ビス(4−イソシアネートフェニル)マロン酸ジエチル、2,2−ビス(3−クロロ−4−イソシアネートフェニル)マロン酸ジエチル、4−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)ピリジン、1−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)−1H−ピロール、1−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)−1H−イミダゾール、2−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)オキサゾール等のジイソシアネート化合物とそれら誘導体と、4,4′−ジフェニルメタンジイソチオシアナート、4,4′−メチレンビス(2,6−ジエチルフェニルイソチオシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニルイソチオシアナート)、1,3−ビス(イソチオシアナートメチル)シクロヘキサン、ベンゾフェノン−4,4′−ジイソチオシアン酸、3,3′−ジフルオロベンゾフェノン−4,4′−ジイソチオシアン酸、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−イソチオシアネートフェニル)プロパン、ビス(4−イソチオシアネートフェニル)エーテル、ビス(4−イソチオシアネートフェニル)スルホン、ビス(4−イソチオシアネートフェニル)スルホキシド、ビス(3,5−ジフルオロ−4−イソチオシアネートフェニル)スルホキシド、1,1−ビス(4−イソチオシアネートフェニル)シクロプロパン、1,1−ビス(4−イソチオシアネートフェニル)シクロオクタン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(イソチオシアネートベンゼン)、2,2−ビス(4−イソチオシアネートフェニル)マロン酸ジエチル、1−(ジp−イソチオシアネートフェニルメチル)−1H−ピロール、2−(ジp−イソチオシアネートフェニルメチル)オキサゾール等のジイソチオシアネート化合物とそれら誘導体である。   4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA), 4,4'-methylenebis (2-methylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2-ethyl- 6-methylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-diethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-di-t-butylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6 -Dicyclohexylaniline), 4,4'-methylenebis (2-ethylaniline), 4,4'-methylenebis (2-tert-butylaniline), 4,4'-methylenebis (2-cyclohexylaniline), 4,4 ' -Methylenebis (3,5-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,3-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,5-dimethyl) Nilin), 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, α, α-bis ( 4-aminophenyl) toluene, 4,4'-methylenebis (2-chloroaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-dichloroaniline), 4,4'-methylenebis (2,3-dibromoaniline), 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminooctafluorodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl disulfide, bis (4-aminophenyl) sulfone, bis (3-amino Phenyl) sulfone, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino) Phenyl) sulfoxide, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis [4 -(4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-oxa Diazole, neopentyl glycol bis (4-aminophenyl) ether, 4,4'-diaminostilbene, α, α'-bis (4-aminophenyl) -1,4-diisopropylbenzene, 1,2-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 1,4-phenylenediamine, benzidine, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, 3 3'-diaminobenzidine, 3,3'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine, 3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine, 3,3'-dihydroxybenzidine, 3 , 3'-dimethylbenzidine, 3,3'-dihydroxy-5,5'-dimethylbenzidine, 4,4 "-diamino-p-terphenyl, 1,5-diaminonaphthalene, 1,8-diaminonaphthalene, 2, 3-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, 3,3′-dimethylnaphthidine, 2,7-diaminocarbazole, 3,6-diaminocarbazole, 3,4-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 1,5-diaminopentane, 1.6-diaminohexane, 1,7-diminoheptane, 1 8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,5-dimethylhexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1-1: 4, 4'- Diaminobenzophenone, 4,4'-dimethylamino-3,3'-dichlorobenzophenone, 4,4'-diamino-5,5'-diethyl-3,3'-difluorobenzophenone, 4,4'-diamino-3, 3 ', 5,5'-tetrafluorobenzophenone, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-amino-3,5-dichlorophenyl) propane, 2,2-bis (4 -Aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-amino-3-fluorophenyl) hexafluoropropane, 4,4'-diamy Nodiphenyl ether (ODA), 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetrachlorodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diamino-3,3'-dibromodiphenyl Sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl disulfide, 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetrafluorodiphenyl disulfide, bis (4-aminophenyl) sulfone, bis (4-amino-3- Chloro-5-methylphenyl) sulfone, bis (4-aminophenyl) sulfoxide, bis (4-amino-3-bromophenyl) sulfoxide, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclopropane, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclooctane, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, 1, -Bis (4-amino-3,5-difluorophenyl) cyclohexane, 4,4 '-(cyclohexylmethylene) dianiline, 4,4'-(cyclohexylmethylene) bis (2,6-dichloroaniline), 2,2- Diethyl bis (4-aminophenyl) malonate, diethyl 2,2-bis (4-amino-3-chlorophenyl) malonate, 4- (di-p-aminophenylmethyl) pyridine, 1- (di-p-aminophenylmethyl) ) Diamine compounds such as -1H-pyrrole, 1- (di-p-aminophenylmethyl) -1H-imidazole, 2- (di-p-aminophenylmethyl) oxazole and their derivatives, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 4,4'-methylenebis (2,6-dimethylphenyl isocyanate), 4,4'-me Renbis (2,6-diethylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (2,6-di-t-butylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (2,6-dicyclohexylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (2-methylphenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2-ethylphenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2-t-butylphenylisocyanate), 4,4 '-Methylenebis (2-cyclohexylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (3,5-dimethylphenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2,3-dimethylphenylisocyanate), 4,4' -Methylenebis (2,5-dimethylphenyl isocyanate), 2,2-bis (4- Isocyanatophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-isocyanatophenyl) propane, 1,1-bis (4-isocyanatophenyl) cyclohexane, α, α-bis (4-isocyanatophenyl) toluene, 4,4'-methylenebis (2,6-dichlorophenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2-chlorophenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2,3-dibromophenylisocyanate), m-xyl Range isocyanate, 4,4'-diisocyanate-3,3'-dimethylbiphenyl, 1,5-diisocyanatonaphthalene, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2, 4-toluene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-toluene di Isocyanate (2,6-TDI), 1,3-bis (2-isocyanato-2-propyl) benzene, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate , Isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,7-full orange isocyanate, benzophenone-4,4'-diisocyanic acid, 3,3'-dichlorobenzophenone-4,4'-diisocyanate Acid, 5,5'-diethyl-3,3'-difluorobenzophenone-4,4'-diisocyanic acid, 2,2-bis (4-isocyanatophenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dichloro- 4-isocyanatophenyl) propane, 2,2-bis (4-isocyanate) Phenphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-fluoro-4-isocyanatophenyl) hexafluoropropane, bis (4-isocyanatephenyl) ether, bis (3,5-difluoro-4-isocyanatophenyl) ether, bis (4-isocyanate phenyl) sulfide, bis (3,5-dibromo-4-isocyanate phenyl) sulfide, bis (4-isocyanate phenyl) disulfide, bis (4-isocyanate phenyl) sulfone, bis (4-isocyanate phenyl) sulfoxide, Bis (3,5-difluoro-4-isocyanatophenyl) sulfoxide, 1,1-bis (4-isocyanatophenyl) cyclopropane, 1,1-bis (4-isocyanatophenyl) cyclooctane, 1, -Bis (4-isocyanatophenyl) cyclohexane, 1,1-bis (3,5-dichloro-4-isocyanatophenyl) cyclohexane, 4,4 '-(cyclohexylmethylene) bis (isocyanatebenzene), 4,4'-( Cyclohexylmethylene) bis (1-isocyanate-2-chlorobenzene), diethyl 2,2-bis (4-isocyanatephenyl) malonate, diethyl 2,2-bis (3-chloro-4-isocyanatophenyl) malonate, 4- (Di-p-isocyanatophenylmethyl) pyridine, 1- (di-p-isocyanatophenylmethyl) -1H-pyrrole, 1- (di-p-isocyanatophenylmethyl) -1H-imidazole, 2- (di-p-isocyanatephenylmethyl) Diisocyanate compounds such as oxazole And derivatives thereof, 4,4'-diphenylmethane diisothiocyanate, 4,4'-methylenebis (2,6-diethylphenylisothiocyanate), 4,4'-methylenebis (2,6-di-t- Butylphenyl isothiocyanate), 1,3-bis (isothiocyanatomethyl) cyclohexane, benzophenone-4,4'-diisothiocyanic acid, 3,3'-difluorobenzophenone-4,4'-diisothiocyanic acid, 2, 2-bis (3,5-dichloro-4-isothiocyanatephenyl) propane, bis (4-isothiocyanatephenyl) ether, bis (4-isothiocyanatephenyl) sulfone, bis (4-isothiocyanatephenyl) sulfoxide, bis ( 3,5-difluoro-4-isothiocyanatophenyl) sulfur Xoxide, 1,1-bis (4-isothiocyanatophenyl) cyclopropane, 1,1-bis (4-isothiocyanatophenyl) cyclooctane, 4,4 '-(cyclohexylmethylene) bis (isothiocyanate benzene), 2, Diisothiocyanate compounds such as diethyl 2-bis (4-isothiocyanatephenyl) malonate, 1- (di-p-isothiocyanatophenylmethyl) -1H-pyrrole, 2- (di-p-isothiocyanatephenylmethyl) oxazole and the like Is a derivative.

以下、本発明において用いることができる有機高分子材料について更に詳細な説明をする。   Hereinafter, the organic polymer material that can be used in the present invention will be described in more detail.

本発明においては、有機圧電材料を構成する有機高分子材料が、ウレア結合もしくはチオウレア結合を有する化合物を構成成分として含有することが好ましく、当該化合物が、下記一般式(1)〜(3)で表される化合物もしくはこれらの化合物の誘導体を原料として形成されものであることも好ましい。   In the present invention, the organic polymer material constituting the organic piezoelectric material preferably contains a compound having a urea bond or a thiourea bond as a constituent component, and the compound is represented by the following general formulas (1) to (3). It is also preferable that the compound represented by the formula or derivatives of these compounds be used as a raw material.

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、R11及びR12は、各々独立に水素原子、アルキル基、3〜10員の非芳香族環基、アリール基、またはヘテロアリール基を表し、これらの基は更に置換基を有しても良い。R21〜R26は、各々独立に水素原子、アルキル基、電子吸引性基を表す。) (Wherein R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a 3- to 10-membered non-aromatic cyclic group, an aryl group, or a heteroaryl group, and these groups further have a substituent. R 21 to R 26 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an electron-withdrawing group.)

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、R13は、各々独立にカルボキシル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基を表し、これらの活性水素は、更にアルキル基、3〜10員の非芳香族環基、アリール基、またはヘテロアリール基等で置換されてもよく、また、R13は、カルボニル基、スルホニル基、チオカルボニル基、スルホン基を表し、これらの置換基は、水素原子、アリール基、またはヘテロアリール基を結合する。R21〜R26は上記一般式(5)のR21〜R26と同義の基を表す。) (In the formula, each R 13 independently represents a carboxyl group, a hydroxy group, a mercapto group, or an amino group, and these active hydrogens are further an alkyl group, a 3- to 10-membered non-aromatic ring group, an aryl group, or may be substituted with a heteroaryl group, etc., and, R 13 represents a carbonyl group, a sulfonyl group, a thiocarbonyl group, a sulfone group, these substituents bonded hydrogen atom, an aryl group or a heteroaryl group, R 21 to R 26 represent a group having the same meaning as R 21 to R 26 in the general formula (5).

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、Yは、各々独立にケト基、オキシム基、置換ビニリデン基を表し、R21〜R26は、上記一般式(1)のR21〜R26と同義の置換基を表す。)
好ましい例としては、前記一般式(1)〜(3)で表される化合物若しくはこれらの化合物の誘導体を挙げることができる。
(Wherein, Y each independently represents a keto group, an oxime group, a substituted vinylidene group, R 21 to R 26 represents R 21 to R 26 as defined substituents in formula (1).)
Preferable examples include compounds represented by the general formulas (1) to (3) or derivatives of these compounds.

《一般式(1)で表される化合物》
一般式(1)で表される化合物としては、2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−4,5−ジニトロフルオレン、2,7−ジアミノ−3,4,5、6−テトラクロロフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジフルオロフルオレン、2,7−ジアミノ−9−(n−ヘキシル)フルオレン、9、9−ジメチル−2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−9−ベンジルフルオレン、9,9−ビスフェニル−2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−9−メチルフルオレン、9,9−ビス(3,4−ジクロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(3−メチル−4−クロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(メチルオキシエチル)−2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジメチル−9−アミノメチルフルオレン、などが挙げられるがこの限りではない。
<< Compound Represented by Formula (1) >>
Examples of the compound represented by the general formula (1) include 2,7-diaminofluorene, 2,7-diamino-4,5-dinitrofluorene, 2,7-diamino-3,4,5, 6-tetrachlorofluorene. 2,7-diamino-3,6-difluorofluorene, 2,7-diamino-9- (n-hexyl) fluorene, 9,9-dimethyl-2,7-diaminofluorene, 2,7-diamino-9- Benzylfluorene, 9,9-bisphenyl-2,7-diaminofluorene, 2,7-diamino-9-methylfluorene, 9,9-bis (3,4-dichlorophenyl) -2,7-diaminofluorene, 9, 9-bis (3-methyl-4-chlorophenyl) -2,7-diaminofluorene, 9,9-bis (methyloxyethyl) -2,7-diaminofluorene, 2,7-di Mino-3,6-dimethyl-9-aminomethyl fluorene, and the like although not limited thereto.

《一般式(2)で表される化合物》
一般式(2)で表される化合物としては、2,7−ジアミノ−9−フルオレンカルボン酸、2,7−ジアミノ−9−フルオレンカルボキシアルデヒド、2,7−ジアミノ−9−ヒドロキシフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジフルオロ−9−ヒドロキシフルオレン、2,7−ジアミノ−4,5−ジブロモ−9−メルカプトフルオレン、2,7,9−トリアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−9−ヒドロキシメチルフルオレン、2,7−ジアミノ−9−(メチルオキシ)フルオレン、2,7−ジアミノ−9−アセトキシフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジエチル−9−(パーフルオロフェニルオキシ)フルオレン、2,7−ジアミノ−4,5−ジフルオロ−9−(アセトアミド)フルオレン、2,7−ジアミノ−N−イソプロピルフルオレン−9−カルボキシアミド、2,7−ジアミノ−4,5−ジブロモ−9−メチルスルフィニルフルオレン、などが挙げられるがこの限りではない。
<< Compound Represented by Formula (2) >>
Examples of the compound represented by the general formula (2) include 2,7-diamino-9-fluorenecarboxylic acid, 2,7-diamino-9-fluorenecarboxaldehyde, 2,7-diamino-9-hydroxyfluorene, 2, 7-diamino-3,6-difluoro-9-hydroxyfluorene, 2,7-diamino-4,5-dibromo-9-mercaptofluorene, 2,7,9-triaminofluorene, 2,7-diamino-9- Hydroxymethylfluorene, 2,7-diamino-9- (methyloxy) fluorene, 2,7-diamino-9-acetoxyfluorene, 2,7-diamino-3,6-diethyl-9- (perfluorophenyloxy) fluorene 2,7-diamino-4,5-difluoro-9- (acetamido) fluorene, 2,7-diamino-N-isopropyl Rufuruoren 9-carboxamide, 2,7-diamino-4,5-dibromo-9-methylsulfinyl fluorene, but like not limited.

《一般式(3)で表される化合物》
一般式(3)で表される化合物としては、9,9−ジメチル−2,7−ジアミノフルオレノン、2,7−ジアミノ−9−ベンジルフルオレノン、9,9−ビスフェニル−2,7−ジアミノフルオレノン、2,7−ジアミノ−9−メチルフルオレノン、9,9−ビス(3,4−ジクロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレノン、9,9−ビス(3−メチル−4−クロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレノン、9−ヘキシリデン−2,7−ジアミノ−4,5−ジクロロフルオレン、1−(2,7−ジアミノ−9−フルオレニリデン)−2−フェニルヒドラジン、2−((2,7−ジアミノ−1,8−ジメチル−9−フルオレニリデン)メチル)ピリジン、などが挙げられるがこの限りではない。
<< Compound Represented by Formula (3) >>
As the compound represented by the general formula (3), 9,9-dimethyl-2,7-diaminofluorenone, 2,7-diamino-9-benzylfluorenone, 9,9-bisphenyl-2,7-diaminofluorenone 2,7-diamino-9-methylfluorenone, 9,9-bis (3,4-dichlorophenyl) -2,7-diaminofluorenone, 9,9-bis (3-methyl-4-chlorophenyl) -2,7 -Diaminofluorenone, 9-hexylidene-2,7-diamino-4,5-dichlorofluorene, 1- (2,7-diamino-9-fluorenylidene) -2-phenylhydrazine, 2-((2,7-diamino- 1,8-dimethyl-9-fluorenylidene) methyl) pyridine, and the like.

本発明においては、例えば、上記フルオレン例示化合物を脂肪族若しくは芳香族のジオール、ジアミン、ジイソシアネート、ジイソチオシアネートなどと反応させてポリウレア若しくはポリウレタン構造等を形成してから下記一般式(4)〜(6)で表される化合物、もしくはそれらより形成される高分子量体と混ぜて複合材料とすることもできる。   In the present invention, for example, the above fluorene exemplified compound is reacted with an aliphatic or aromatic diol, diamine, diisocyanate, diisothiocyanate or the like to form a polyurea or polyurethane structure, and then the following general formulas (4) to ( It can also be mixed with the compound represented by 6) or a high molecular weight product formed from them to form a composite material.

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、Raは、各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基、電子吸引性基を含むアルキル基、電子吸引性基を含むアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。Xは、結合しうる炭素以外の原子、もしくはなくてもよい。nはXの原子価−1以下の整数を表す。)
一般式(4)で表される化合物で表される化合物としては、p−アセトキシスチレン、p−アセチルスチレン、p−ベンゾイルスチレン、p−トリフルオロアセチルスチレン、p−モノクロロアセチルスチレン、p−(パーフルオロブチリルオキシ)スチレン、p−(パーフルオロベンゾイルオキシ)スチレン、S−4−ビニルフェニルピリジン−2−カルボチオエート、及びN−(4−ビニルフェニル)ピコリナミド、などが挙げられるがこの限りではない。
(In the formula, each Ra independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkyl group containing an electron-withdrawing group, an aryl group or a heteroaryl group containing an electron-withdrawing group. X is a carbon that can be bonded. Or n may be absent, and n represents an integer of X valence of −1 or less.)
Examples of the compound represented by the compound represented by the general formula (4) include p-acetoxystyrene, p-acetylstyrene, p-benzoylstyrene, p-trifluoroacetylstyrene, p-monochloroacetylstyrene, p- (par Fluorobutyryloxy) styrene, p- (perfluorobenzoyloxy) styrene, S-4-vinylphenylpyridine-2-carbothioate, and N- (4-vinylphenyl) picolinamide, etc. Absent.

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、Rbは、各々独立に電子吸引性基を含むアルキル基、電子吸引性基を含むアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。Xは結合しうる炭素以外の原子、又はなくてもよい。nはXの原子価−1以下。)
一般式(5)で表される化合物としては、p−トリフルオロメチルスチレン、p−ジブロモメチルスチレン、p−トリフルオロメトキシスチレン、p−パーフルオロフェノキシスチレン、p−ビス(トリフルオロメチル)アミノスチレン、及びp−(1H−イミダゾリルオキシ)スチレン、などが挙げられるがこの限りではない。
(In the formula, each Rb independently represents an alkyl group containing an electron-withdrawing group, an aryl group or a heteroaryl group containing an electron-withdrawing group. X may or may not be an atom other than carbon that can be bonded. n is the valence of X-1 or less.)
Examples of the compound represented by the general formula (5) include p-trifluoromethylstyrene, p-dibromomethylstyrene, p-trifluoromethoxystyrene, p-perfluorophenoxystyrene, and p-bis (trifluoromethyl) aminostyrene. , And p- (1H-imidazolyloxy) styrene, but are not limited thereto.

Figure 2010018726
Figure 2010018726

(式中、Rcは、各々独立に電子吸引性基を含むアルキル基、電子吸引性基を含むアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。Xは結合しうる炭素以外の原子、又はなくてもよい。nはXの原子価−1以下の整数を表す。)
一般式(6)で表される化合物としては、p−(メタンスルホニルオキシ)スチレン、p−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スチレン、p−トルエンスルホニルスチレン、p−(パーフルオロプロピルスルホニルオキシ)スチレン、p−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)スチレン、及び(4−ビニルフェニル)ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド、などが挙げられるがこの限りではない。
(In the formula, each Rc independently represents an alkyl group containing an electron-withdrawing group, an aryl group or a heteroaryl group containing an electron-withdrawing group. X may or may not be an atom other than carbon that can be bonded. n represents an integer of X valence of −1 or less.)
Examples of the compound represented by the general formula (6) include p- (methanesulfonyloxy) styrene, p- (trifluoromethanesulfonyloxy) styrene, p-toluenesulfonylstyrene, p- (perfluoropropylsulfonyloxy) styrene, p. Examples include-(perfluorobenzenesulfonyloxy) styrene, (4-vinylphenyl) bis (trifluoromethanesulfonyl) amide, and the like.

なお、本発明においては、エチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、4,4−メチレンビスフェノールなどのアルコール化合物等、さらにアミノ基と水酸基の両方を有するエターノルアミン、アミノブチルフェノール、4−(4−アミノベンジル)フェノール(ABP)などのアミノアルコール類、アミノフェノール類等も用いることができる。   In the present invention, alcohol compounds such as ethylene glycol, glycerin, triethylene glycol, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, and 4,4-methylenebisphenol, ethanolamine having both an amino group and a hydroxyl group, aminobutylphenol, 4- Amino alcohols such as (4-aminobenzyl) phenol (ABP), aminophenols, and the like can also be used.

《マクロモノマー》
本発明においては、前記ウレア結合もしくはチオウレア結合を有する化合物が、分子量が400〜10,000であるマクロモノマーを原料として形成されたものであることも好ましい態様である。
《Macromonomer》
In the present invention, it is also a preferred embodiment that the compound having a urea bond or thiourea bond is formed using a macromonomer having a molecular weight of 400 to 10,000 as a raw material.

本願において、「マクロモノマー」とは、分子鎖の末端の少なくとも一箇所に、イソシアネート基、活性水素を有する基又はビニル基等の重合可能な官能基を有し、ウレア結合(−NRCONR−)、チオウレア結合(−NRCSNR−)、ウレタン結合(−OCONR−)、アミド結合(−CONR−)、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−CO−)及びカーボネート結合(−CO−)から選ばれる2個以上の結合を有する化合物のことをいう。 In the present application, the “macromonomer” has a polymerizable functional group such as an isocyanate group, a group having active hydrogen, or a vinyl group at least at one end of the molecular chain, and a urea bond (—NR 1 CONR 2 -), thiourea bond (-NR 3 CSNR 4 -), urethane bond (-OCONR 1 -), an amide bond (-CONR 1 -), ether bond (-O-), an ester bond (-CO 2 -) and carbonate A compound having two or more bonds selected from a bond (—CO 2 —).

なお、本願においては、「ウレタン結合」におけるRは、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等)を表し、好ましくは、水素原子又は炭素数5以下のアルキル基であり、更に好ましくは、水素原子又はメチル基である。また、「アミド結合」におけるRは、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等)を表し、好ましくは、水素原子又は炭素数5以下のアルキル基であり、更に好ましくは、水素原子又はメチル基である。 In the present application, R 1 in the “urethane bond” is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, A cyclohexyl group or the like, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group. Further, "amide bond" R 1 in the hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, tert- butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group) And preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

本発明に係るマクロモノマーは、双極子モーメントを有するウレア結合又はチオウレア結合を有していることが好ましい。すなわち、本発明に係るマクロモノマーは、反応性基を有するモノマーを逐次縮合させることにより、双極子モーメントを有する複数の結合及び連結基を導入することができるため、従来では困難だった樹脂組成物の溶解性や剛直性の調整が原料の選択により可能となる。又、マクロモノマーを原料とすることで、残モノマーの影響を排除できるため、圧電材料としての耐熱性及び圧電特性を著しく向上させることができる。   The macromonomer according to the present invention preferably has a urea bond or thiourea bond having a dipole moment. That is, since the macromonomer according to the present invention can introduce a plurality of bonds and linking groups having a dipole moment by sequentially condensing a monomer having a reactive group, a resin composition that has been difficult in the past. It is possible to adjust the solubility and rigidity of the material by selecting the raw material. Moreover, since the influence of the residual monomer can be eliminated by using the macromonomer as a raw material, the heat resistance and piezoelectric characteristics as the piezoelectric material can be remarkably improved.

なお、「ウレア結合」は、一般式:−NRCONR−で表される。又、「チオウレア結合」は、一般式:−NRCSNR−で表される。 The “urea bond” is represented by the general formula: —NR 1 CONR 2 —. The “thiourea bond” is represented by the general formula: —NR 3 CSNR 4 —.

ここで、R及びRは、各々独立に水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等)を表し、好ましくは、水素原子又は炭素数5以下のアルキル基であり、更に好ましくは、水素原子又はメチル基である。 Here, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group). Etc., preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

ウレア結合又はチオウレア結合は、如何なる手段を用いて形成されても良いが、イソシアネートとアミン、イソチオシアネートとアミンとの反応で得ることができる。又、1,3−ビス(2−アミノエチル)ウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)ウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシプロピル)ウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシメチル)チオウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)チオウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシプロピル)チオウレア等の様に、末端にヒドロキシル基又はアミノ基を有するアルキル基で置換されたウレア化合物を原料としてマクロモノマーを合成しても良い。   The urea bond or thiourea bond may be formed by any means, but can be obtained by a reaction of an isocyanate and an amine or an isothiocyanate and an amine. Also, 1,3-bis (2-aminoethyl) urea, 1,3-bis (2-hydroxyethyl) urea, 1,3-bis (2-hydroxypropyl) urea, 1,3-bis (2-hydroxy) Methyl) thiourea, 1,3-bis (2-hydroxyethyl) thiourea, 1,3-bis (2-hydroxypropyl) thiourea, and the like substituted with an alkyl group having a hydroxyl group or an amino group at the terminal A macromonomer may be synthesized using a compound as a raw material.

原料として使用するイソシアネートは、分子内にイソシアネート基を2つ以上有するポリイソシアネートであれば特に構わないが、アルキルポリイソシアネート又は芳香族ポリイソシアネートが好ましく、アルキルジイソシアネート又は芳香族ジイソシアネートが更に好ましい。又、原料として、非対称ジイソシアネート(例えば、p−イソシアネートベンジルイソシアネート等)を併用しても良い。   The isocyanate used as a raw material is not particularly limited as long as it is a polyisocyanate having two or more isocyanate groups in the molecule, but is preferably an alkyl polyisocyanate or an aromatic polyisocyanate, and more preferably an alkyl diisocyanate or an aromatic diisocyanate. Moreover, you may use asymmetrical diisocyanate (for example, p-isocyanate benzyl isocyanate etc.) together as a raw material.

アルキルポリイソシアネートとは、複数のイソシアネート基が全てアルキル鎖を介して存在している化合物であり、例えば、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、ジイソシアン酸イソホロン、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート等が挙げられる。   Alkyl polyisocyanate is a compound in which a plurality of isocyanate groups are all present via an alkyl chain. For example, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate , Pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentane diisocyanate and the like.

芳香族ポリイソシアネートとは、複数のイソシアネート基が全て芳香族環と直接結合している化合物であり、例えば、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート、9H−フルオレン−9−オン−2,7−ジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアナート、1,3−フェニレンジイソシアナート、トリレン−2,4−ジイソシアナート、トリレン−2,6−ジイソシアナート、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−イソシアナートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,5−ジイソシアナトナフタレン等が挙げられる。   An aromatic polyisocyanate is a compound in which a plurality of isocyanate groups are all directly bonded to an aromatic ring. For example, 9H-fluorene-2,7-diisocyanate, 9H-fluoren-9-one-2,7- Diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, tolylene-2,4-diisocyanate, tolylene-2,6-diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) ) Cyclohexane, 2,2-bis (4-isocyanatophenyl) hexafluoropropane, 1,5-diisocyanatonaphthalene and the like.

原料として使用するアミンは、分子内にアミノ基を2つ以上有するポリアミンが好ましく、ジアミンが最も好ましい。ポリアミンとして、例えば、2,7−ジアミノ−9H−フルオレン、3,6−ジアミノアクリジン、アクリフラビン、アクリジンイエロー、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′−ジアミノベンゾフェノン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチルジフェニルメタン、4−(フェニルジアゼニル)ベンゼン−1,3−ジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、1,3−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、1,8−ジアミノナフタレン、1,3−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノペンタン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、1,5−ジアミノペンタン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、1,7−ジアミノヘプタン、N,N−ビス(3−アミノプロピル)メチルアミン、1,3−ジアミノ−2−プロパノール、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、m−キシリレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ベンゾグアナミン、2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メチル−1,3,5−トリアジン、6−クロロ−2,4−ジアミノピリミジン、2−クロロ−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。これらのポリアミンにホスゲン、トリホスゲン又はチオホスゲンを反応させて、ポリイソシアネート又はポリイソチオシアネート(以下、ポリイソ(チオ)シアネートと称す)を合成し、マクロモノマーの原料として用いても良く、これらのポリアミンを鎖伸長剤として用いても良い。   The amine used as a raw material is preferably a polyamine having two or more amino groups in the molecule, and most preferably a diamine. Examples of polyamines include 2,7-diamino-9H-fluorene, 3,6-diaminoacridine, acriflavine, acridine yellow, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, and 4,4'-diaminobenzophenone. Bis (4-aminophenyl) sulfone, 4,4′-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfide, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3, 3'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldiphenylmethane, 4- (phenyldiazenyl) benzene-1,3-diamine, 1,5-diaminonaphthalene, 1,3-phenylenediamine, 2,4-diamy Toluene, 2,6-diaminotoluene, 1,8-diaminonaphthalene, 1,3-diaminopropane, 1,3-diaminopentane, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, 1,5-diaminopentane, 2-methyl-1,5-diaminopentane, 1,7-diaminoheptane, N, N-bis (3-aminopropyl) methylamine, 1,3-diamino-2-propanol, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) Ether, m-xylylenediamine, tetraethylenepentamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, benzoguanamine, 2,4-diamino-1,3,5-triazine, 2,4-diamino-6-methyl- 1,3,5-triazine, 6-chloro-2,4-diaminopyrimidine, 2-chloro-4,6-diamidine 1,3,5-triazine. These polyamines may be reacted with phosgene, triphosgene or thiophosgene to synthesize polyisocyanates or polyisothiocyanates (hereinafter referred to as polyiso (thio) cyanates) and used as macromonomer raw materials. It may be used as an extender.

マクロモノマーを合成する際、アミノ基とヒドロキシル基の反応性の差を利用することにより、定序性の高いマクロモノマー合成することが出来る。このため、マクロモノマーは少なくとも1つのウレタン結合を有することが好ましい。ウレタン結合は、ヒドロキシル基とイソシアネート基との反応で得ることが出来るが、ヒドロキシル基を有する化合物としては、ポリオール、アミノアルコール、アミノフェノール、アルキルアミノフェノール等を挙げることができる。好ましくはポリオール又はアミノアルコールであり、更に好ましくはアミノアルコールである。   When synthesizing a macromonomer, it is possible to synthesize a macromonomer having a high degree of order by utilizing the difference in reactivity between an amino group and a hydroxyl group. For this reason, the macromonomer preferably has at least one urethane bond. The urethane bond can be obtained by a reaction between a hydroxyl group and an isocyanate group, and examples of the compound having a hydroxyl group include polyols, amino alcohols, aminophenols, and alkylaminophenols. A polyol or an amino alcohol is preferable, and an amino alcohol is more preferable.

ポリオールは、分子内に少なくとも2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物であり、好ましくはジオールである。ポリオールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ペンタエリスリトール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(ジエチレンアジペート)、ポリ(プロピレンアジペート)、ポリ(テトラメチレンアジペート)、ポリ(ヘキサメチレンアジペート)、ポリ(ネオペンチレンアジペート)等を挙げることができる。   The polyol is a compound having at least two hydroxyl groups in the molecule, and preferably a diol. Examples of the polyol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanedi Methanol, pentaerythritol, 3-methyl-1,5-pentanediol, poly (ethylene adipate), poly (diethylene adipate), poly (propylene adipate), poly (tetramethylene adipate), poly (hexamethylene adipate), poly ( Neopentylene adipate) and the like.

アミノアルコールは、分子内にアミノ基とヒドロキシル基を有する化合物であり、例えば、アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ジアミノ−2−プロパノール等を挙げることができる。又、これらのヒドロキシル基を有する化合物は、鎖伸長剤として用いても良い。   Aminoalcohol is a compound having an amino group and a hydroxyl group in the molecule, such as aminoethanol, 3-amino-1-propanol, 2- (2-aminoethoxy) ethanol, 2-amino-1,3-propane. Examples include diol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, and 1,3-diamino-2-propanol. These compounds having a hydroxyl group may be used as a chain extender.

マクロモノマーは、ウレア結合、チオウレア結合、ウレタン結合、エステル結合、エーテル結合の他に、アミド結合、カーボネート結合等を有していても良い。   The macromonomer may have an amide bond, a carbonate bond, etc. in addition to a urea bond, a thiourea bond, a urethane bond, an ester bond, and an ether bond.

マクロモノマーは、分子量として400〜10,000を有するが、逐次合成の段階で2量体や3量体が生成するため、分子量分布を有していても良い。分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下「GPC」と称す。)の測定によって得られる重量平均分子量であり、好ましくは400〜5000であり、更に好ましくは400〜3000である。分子量分布は、1.0〜6.0が好ましく、更に好ましくは1.0〜4.0であり、特に好ましくは1.0〜3.0である。   The macromonomer has a molecular weight of 400 to 10,000, but may have a molecular weight distribution because a dimer or a trimer is generated at the stage of sequential synthesis. The molecular weight is a weight average molecular weight obtained by measurement of gel permeation chromatography (hereinafter referred to as “GPC”), preferably 400 to 5000, and more preferably 400 to 3000. The molecular weight distribution is preferably 1.0 to 6.0, more preferably 1.0 to 4.0, and particularly preferably 1.0 to 3.0.

なお、分子量及び分子量分布の測定は、下記の方法・条件等に準拠して行うことができる。   In addition, the measurement of molecular weight and molecular weight distribution can be performed based on the following method and conditions.

溶媒 :30mM LiBr in N−メチルピロリドン
装置 :HLC−8220GPC(東ソー(株)製)
カラム :TSKgel SuperAWM−H×2本(東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料濃度 :1.0g/L
注入量 :40μl
流量 :0.5ml/min
校正曲線 :標準ポリスチレン:PS−1(Polymer Laboratories社製)Mw=580〜2,560,000までの9サンプルによる校正曲線を使用した。
Solvent: 30 mM LiBr in N-methylpyrrolidone Device: HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgel SuperAWM-H x 2 (manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40 ° C
Sample concentration: 1.0 g / L
Injection volume: 40 μl
Flow rate: 0.5 ml / min
Calibration curve: Standard polystyrene: PS-1 (manufactured by Polymer Laboratories) Mw = 580 to 2,560,000 calibration curves with 9 samples were used.

本発明においては、マクロモノマーを重合することにより、圧電特性を有する樹脂組成物が得られるため、マクロモノマー末端の少なくとも一方が、イソシアナート基、活性水素を有する基、ビニル基、アクリロイル基又はメタアクリロイル基であることが好ましい。活性水素を有する基としては、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、イミノ基又はチオール基が挙げられるが、好ましくは、アミノ基、ヒドロキシル基又はカルボキシル基であり、更に好ましくは、アミノ基又はヒドロキシル基である。   In the present invention, since a resin composition having piezoelectric characteristics is obtained by polymerizing the macromonomer, at least one of the macromonomer terminals is an isocyanate group, a group having active hydrogen, a vinyl group, an acryloyl group, or a meta group. An acryloyl group is preferred. Examples of the group having active hydrogen include an amino group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an imino group, and a thiol group, preferably an amino group, a hydroxyl group, or a carboxyl group, and more preferably an amino group or a hydroxyl group. It is.

マクロモノマー又は重合した樹脂組成物の配向性を向上させるために、前記一般式4〜6のように分子内に大きな双極子モーメントを有する化合物と重合させることが好ましい。   In order to improve the orientation of the macromonomer or polymerized resin composition, it is preferable to polymerize with a compound having a large dipole moment in the molecule as in the general formulas 4-6.

マクロモノマー又は重合した樹脂組成物の配向性を向上させるために、マクロモノマーの部分構造として、少なくとも1つの芳香族縮環構造を有することが好ましい。芳香族縮環構造としては、例えば、ナフタレン構造、キノリン構造、アントラセン構造、フェナンスレン構造、ピレン構造、トリフェニレン構造、ペリレン構造、フルオランテン構造、インダセン構造、アセナフチレン構造、フルオレン構造、フルオレン−9−オン構造、カルバゾール構造、テトラフェニレン構造、及び、これらの構造にさらに縮環した構造(例えば、アクリジン構造、ベンゾアントラセン構造、ベンゾピレン構造、ペンタセン構造、コロネン構造、クリセン構造等)等が挙げられる。   In order to improve the orientation of the macromonomer or polymerized resin composition, it is preferable to have at least one aromatic condensed ring structure as a partial structure of the macromonomer. Examples of the aromatic condensed ring structure include naphthalene structure, quinoline structure, anthracene structure, phenanthrene structure, pyrene structure, triphenylene structure, perylene structure, fluoranthene structure, indacene structure, acenaphthylene structure, fluorene structure, fluoren-9-one structure, Examples thereof include a carbazole structure, a tetraphenylene structure, and a structure further condensed with these structures (for example, an acridine structure, a benzoanthracene structure, a benzopyrene structure, a pentacene structure, a coronene structure, a chrysene structure, etc.).

好ましい芳香族縮環構造としては、下記一般式(ACR1)〜(ASR4)の構造が挙げられる。   Preferable aromatic condensed ring structures include structures of the following general formulas (ACR1) to (ASR4).

Figure 2010018726
Figure 2010018726

一般式(ACR1)において、R11及びR12は、各々独立に水素原子、又は置換基を表し、置換基としては、例えば炭素数1〜25のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)、アリール基(フェニル基等)、複素環基(ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スリホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基等)、アシルオキシ基(アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基等)、アルコキシカルボニル基(メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(フェニルオキシカルボニル基等)、スルホンアミド基(メタンスルホンアミド基、エタンスルホンアミド基、ブタンスルホンアミド基、ヘキサンスルホンアミド基、シクロヘキサンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等)、カルバモイル基(アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、カルボキシル基、ヒドロキシル基等を挙げることができる。好ましくは、水素原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アシルオキシ基又はアルキル基であり、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、ヒドロキシル基又アシルオキシ基であり、特に好ましくは水素原子又はアルキル基である。 In the general formula (ACR1), R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 25 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, Isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group etc., cycloalkyl group (cyclohexyl group, cyclopentyl group etc.), aryl group (phenyl group etc.), heterocyclic group (pyridyl group, thiazolyl group, oxazolyl) Group, imidazolyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, selenazolyl group, sriphoranyl group, piperidinyl group, pyrazolyl group, tetrazolyl group, etc.), alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, Pentyloxy group, cyclopentyloxy group, hexyloxy Group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (phenoxy group, etc.), acyloxy group (acetyloxy group, propionyloxy group, etc.), alkoxycarbonyl group (methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, etc.) , Aryloxycarbonyl group (phenyloxycarbonyl group, etc.), sulfonamide group (methanesulfonamide group, ethanesulfonamide group, butanesulfonamide group, hexanesulfonamide group, cyclohexanesulfonamide group, benzenesulfonamide group, etc.), carbamoyl Groups (aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, phenylamino Carbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group and the like), carboxyl group, hydroxyl group and the like. A hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group or an alkyl group is preferred, a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group or an acyloxy group is more preferred, and a hydrogen atom or an alkyl group is particularly preferred. is there.

なお、アスタリスク(*)は、結合点を表す。   An asterisk (*) represents a coupling point.

一般式(ACR2)において、Xは、酸素原子、N−R23、C−R24を表し、R23としては、水素原子、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルキル基、アミノ基を表し、好ましくはヒドロキシル基又はアルコキシ基である。R24は、アルキル基、アリール基又は複素環基を表すが、好ましくはアルキル基又はアリール基であり、特に好ましくは、アルキル基である。 In the general formula (ACR2), X 2 represents an oxygen atom, N—R 23 , or C—R 24 , and R 23 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkyl group, or an amino group, preferably A hydroxyl group or an alkoxy group; R 24 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, preferably an alkyl group or an aryl group, and particularly preferably an alkyl group.

なお、アスタリスク(*)は、結合点を表す。   An asterisk (*) represents a coupling point.

一般式(ACR3)において、Xは、窒素原子又はN+−R33を表し、R33は、アルキル基又はアリール基を表す。XがN+の場合は、電荷を中和するためのカウンターイオンを有していても良く、カウンターイオンとしては、Cl−、Br−、I−、BF−等が挙げられる。 In General Formula (ACR3), X 3 represents a nitrogen atom or N + —R 33 , and R 33 represents an alkyl group or an aryl group. If X 3 is N +, it may have a counter ion for neutralizing a charge, the counter ion, Cl-, Br-, I-, BF 4 - , and the like.

なお、アスタリスク(*)は、結合点を表す。   An asterisk (*) represents a coupling point.

一般式(ACR4)において、アスタリスク(*)は、結合点を表す。   In the general formula (ACR4), an asterisk (*) represents a bonding point.

これらの芳香族縮環構造は、置換基を有しても良く、置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1〜25のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等)、ハロゲン化アルキル基(トリフルオロメチル基、パーフルオロオクチル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)、アルキニル基(プロパルギル基等)、グリシジル基、アクリレート基、メタクリレート基、アリール基(フェニル基等)、複素環基(ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スリホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等)、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基等)、アルコキシカルボニル基(メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(フェニルオキシカルボニル基等)、スルホンアミド基(メタンスルホンアミド基、エタンスルホンアミド基、ブタンスルホンアミド基、ヘキサンスルホンアミド基、シクロヘキサンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等)、スルファモイル基(アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、ウレタン基(メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、フェニルウレイド基、2−ピリジルウレイド基等)、アシル基(アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ヘキサノイル基、シクロヘキサノイル基、ベンゾイル基、ピリジノイル基等)、カルバモイル基(アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、アミド基(アセトアミド基、プロピオンアミド基、ブタンアミド基、ヘキサンアミド基、ベンズアミド基等)、スルホニル基(メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、フェニルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、アニリノ基、2−ピリジルアミノ基等)、シアノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等を挙げることができる。又これらの基は更にこれらの基で置換されていてもよい。又、置換基が複数ある場合、同じでも異なっていても良く、互いに結合して縮環構造を形成しても良い。好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アミド基、アルキル基又はアリール基であり、更に好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アミド基又はアルキル基であり、特に好ましくは水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基である。   These aromatic condensed ring structures may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group having 1 to 25 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group). Group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, etc.), halogenated alkyl group (trifluoromethyl group, perfluorooctyl group, etc.), cycloalkyl group (cyclohexyl group, cyclopentyl group, etc.), alkynyl group (propargyl group, etc.), Glycidyl group, acrylate group, methacrylate group, aryl group (phenyl group, etc.), heterocyclic group (pyridyl group, thiazolyl group, oxazolyl group, imidazolyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, selenazolyl group , Sriphoranyl group, Piperidinyl group, Pyrazolyl group, Tetrazo Group), halogen atom (chlorine atom, bromine atom, iodine atom, fluorine atom, etc.), alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, cyclopentyloxy group, hexyloxy group, cyclohexyloxy group) ), Aryloxy groups (phenoxy group, etc.), alkoxycarbonyl groups (methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl groups (phenyloxycarbonyl group, etc.), sulfonamide groups (methane) Sulfonamide group, ethanesulfonamide group, butanesulfonamide group, hexanesulfonamide group, cyclohexanesulfonamide group, benzenesulfonamide group, etc.), sulfamoyl group (aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethyl group) Ruaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc., urethane group (methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido) Group, phenylureido group, 2-pyridylureido group, etc.), acyl group (acetyl group, propionyl group, butanoyl group, hexanoyl group, cyclohexanoyl group, benzoyl group, pyridinoyl group etc.), carbamoyl group (aminocarbonyl group, methyl group) Aminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, 2-pyridylamino Carbonyl group etc.), amide group (acetamide group, propionamide group, butanamide group, hexaneamide group, benzamide group etc.), sulfonyl group (methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, phenylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, anilino group, 2-pyridylamino group, etc.), cyano group, carboxyl group, hydroxyl group, etc. Can be mentioned. These groups may be further substituted with these groups. When there are a plurality of substituents, they may be the same or different, and may be bonded to each other to form a condensed ring structure. Preferred is a hydrogen atom, halogen atom, amide group, alkyl group or aryl group, more preferred is a hydrogen atom, halogen atom, amide group or alkyl group, and particularly preferred is a hydrogen atom, halogen atom or alkyl group. is there.

以下に、好ましい芳香族縮環構造の具他例を挙げるが、本発明はこれに限定されない。   Specific examples of preferred aromatic condensed ring structures are listed below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010018726
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Figure 2010018726
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《マクロモノマーの合成》
マクロモノマーは、活性水素を有する化合物を出発原料とし、ポリイソ(チオ)シアネートと活性水素を有する化合物を交互に縮合させていく方法、ポリイソ(チオ)シアネートを出発原料とし、活性水素を有する化合物とポリイソ(チオ)シアネートを交互に縮合させていく方法で合成することができる。
《Synthesis of macromonomer》
The macromonomer is a method in which a compound having active hydrogen is used as a starting material, and a polyiso (thio) cyanate and a compound having active hydrogen are alternately condensed, and a compound having active hydrogen having a polyiso (thio) cyanate as a starting material Polyiso (thio) cyanate can be synthesized by a method of alternately condensing.

活性水素を有する化合物は、前述で挙げた、末端にヒドロキシル基又はアミノ基を有するアルキル基で置換されたウレア化合物、ポリアミン、ポリオール、アミノアルコール、アミノフェノール、アルキルアミノフェノール等が挙げられる。出発原料としては、末端にヒドロキシル基又はアミノ基を有するアルキル基で置換されたウレア化合物又はポリアミンが好ましく、芳香族縮環構造を有するポリアミンが更に好ましい。交互に縮合させていく工程に用いる場合は、アミノアルコール又はポリオールが好ましい。   Examples of the compound having active hydrogen include the urea compounds substituted with an alkyl group having a hydroxyl group or an amino group at the terminal, polyamine, polyol, aminoalcohol, aminophenol, alkylaminophenol, and the like. As a starting material, a urea compound or polyamine substituted with an alkyl group having a hydroxyl group or an amino group at a terminal is preferable, and a polyamine having an aromatic condensed ring structure is more preferable. When used in the step of alternately condensing, amino alcohol or polyol is preferable.

ポリイソ(チオ)シアネートを出発原料とした場合、出発原料としては、芳香族縮環構造を有するポリイソ(チオ)シアネートが好ましい。活性水素を有する化合物と縮合させて、末端に活性水素を有する化合物合成しても良く、特開平5−115841号公報に記載の方法で、ジアミンを形成させても良い。   When polyiso (thio) cyanate is used as a starting material, the starting material is preferably a polyiso (thio) cyanate having an aromatic condensed ring structure. A compound having active hydrogen at the terminal may be synthesized by condensing with a compound having active hydrogen, or a diamine may be formed by the method described in JP-A No. 5-115842.

又、末端に活性水素を有するマクロモノマーに、3−クロロ−1−ブテン、アリルクロライド、塩化アクリロイル又は塩化メタアクリロイル等を反応させることにより、末端にビニル基、アクリロイル基又はメタアクリロイル基を有するマクロモノマーを合成することが出来る。   In addition, by reacting 3-chloro-1-butene, allyl chloride, acryloyl chloride or methacryloyl chloride with a macromonomer having active hydrogen at the terminal, a macro having a vinyl group, acryloyl group or methacryloyl group at the terminal Monomers can be synthesized.

ポリイソ(チオ)シアネートと活性水素を有する化合物の反応において、末端の少なくとも一方をイソシアネート基とする場合、ポリイソ(チオ)シアネートは活性水素を有する化合物に対する使用量は、1倍モル〜10倍モルが好ましく、更に好ましくは1倍モル〜5倍モルであり、更に好ましくは1〜3倍モルである。   In the reaction of a compound having active hydrogen with polyiso (thio) cyanate, when at least one terminal is an isocyanate group, the amount of polyiso (thio) cyanate used for the compound having active hydrogen is 1 to 10 moles. Preferably, it is 1 to 5 times mole, more preferably 1 to 3 times mole.

ポリイソ(チオ)シアネートと活性水素を有する化合物の反応において、末端の少なくとも一方を活性水素とする場合、活性水素を有する化合物はポリイソ(チオ)シアネートに対する使用量は、1倍モル〜10倍モルが好ましく、更に好ましくは1倍モル〜5倍モルであり、更に好ましくは1〜3倍モルである。   In the reaction of the compound having active hydrogen with polyiso (thio) cyanate, when at least one of the terminals is active hydrogen, the compound having active hydrogen is used in an amount of 1 to 10 moles relative to polyiso (thio) cyanate. Preferably, it is 1 to 5 times mole, more preferably 1 to 3 times mole.

縮合させる反応温度は、できるだけ低い方が好ましく、−40〜60℃、好ましくは−20〜30℃であり、より好ましくは−10〜10℃である。また、反応温度は、反応開始から終了まで一定の温度で行ってもよく、初期に低温で行いその後、温度上げてもよい。   The reaction temperature to be condensed is preferably as low as possible, and is −40 to 60 ° C., preferably −20 to 30 ° C., and more preferably −10 to 10 ° C. The reaction temperature may be a constant temperature from the start to the end of the reaction, or may be initially low and then increased.

反応に用いる溶媒は、目的の樹脂組成物が高極性であることと、重合を効率的に進行させるため、高極性溶媒を用いる必要がある。例えば、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を選択することが好ましいが、反応基質及び目的物が良好に溶解しさえすればシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、THF(テトラヒドロフラン)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類などの溶媒であってもよく、これらを混合して用いてもよい。   As the solvent used for the reaction, it is necessary to use a highly polar solvent in order that the target resin composition is highly polar and the polymerization proceeds efficiently. For example, it is preferable to select a highly polar aprotic solvent such as DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethylsulfoxide), NMP (N-methylpyrrolidone), As long as the reaction substrate and target compound dissolve well, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, pentane and hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and chlorobenzene, THF (tetrahydrofuran), diethyl ether, ethylene glycol diethyl It may be a solvent such as ethers such as ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone, esters such as methyl propionate, ethyl acetate, butyl acetate, etc. May be.

ウレタン結合生成を効率よく進行させるため、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの三級アルキルアミン類、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデ−7−エンなどの縮環アミン類、DBTL、テトラブチルスズ、トリブチルスズ酢酸エステルなどのアルキルスズ類等、公知のウレタン結合生成触媒を用いることができる。   In order to efficiently promote urethane bond formation, tertiary alkylamines such as N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-butanediamine, triethylamine, tributylamine, 1,4-diazabicyclo [2. 2.2] Known urethane bond formation catalysts such as condensed amines such as octane and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] unde-7-ene, and alkyltins such as DBTL, tetrabutyltin and tributyltin acetate Can be used.

触媒の使用量は、効率のよい反応及び反応操作を考慮して、モノマー基質に対して0.1〜30mol%用いるのが好ましい。   The amount of the catalyst used is preferably 0.1 to 30 mol% based on the monomer substrate in consideration of efficient reaction and reaction operation.

マクロモノマーは、縮合工程毎に単離を行っても良く、ワンポットで合成しても良いが、末端が活性水素を有する化合物を形成時に単離精製を行うことが好ましい。   The macromonomer may be isolated for each condensation step or synthesized in one pot, but it is preferable to perform isolation and purification at the time of forming a compound having a terminal active hydrogen.

マクロモノマーの精製は、如何なる手段を用いても良いが、再沈による精製が好ましい。再沈の方法は、特に限定されないが、マクロモノマーを良溶媒に溶解した後、貧溶媒に滴下して析出させる方法が好ましい。   The macromonomer may be purified by any means, but purification by reprecipitation is preferred. The reprecipitation method is not particularly limited, but a method in which the macromonomer is dissolved in a good solvent and then dropped into a poor solvent to cause precipitation is preferable.

ここで言う「良溶媒」とは、マクロモノマーが溶解する溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、好ましくは極性溶媒であり、具体的には、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を挙げることができる。   The “good solvent” as used herein may be any solvent as long as it dissolves the macromonomer, but is preferably a polar solvent, specifically, DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc. Examples thereof include highly polar aprotic solvents such as (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethyl sulfoxide), and NMP (N-methylpyrrolidone).

又、「貧溶媒」とは、マクロモノマーが溶解しない溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類を挙げることができる。   The “poor solvent” may be any solvent as long as it does not dissolve the macromonomer, but is an aliphatic hydrocarbon such as cyclohexane, pentane or hexane, or an aromatic hydrocarbon such as benzene, toluene or chlorobenzene. And ethers such as diethyl ether and ethylene glycol diethyl ether, esters such as methyl propionate, ethyl acetate and butyl acetate, and alcohols such as methanol, ethanol and propanol.

以下に、マクロモノマーの具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されない。   Although the specific example of a macromonomer is given to the following, this invention is not limited to this.

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《マクロモノマーの合成例》
〔合成例1:マクロモノマー(M−8)の合成〕
窒素雰囲気下、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート 85.27gをTHF850mlに溶解し、0℃で2−クロロ−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン 5.0gをTHF50mlに溶解し、ゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。反応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行うことにより、マクロモノマー(M−8)を20.0g得た。1H−NMRにより、目的物であることを確認した。
<Synthesis example of macromonomer>
[Synthesis Example 1: Synthesis of Macromonomer (M-8)]
Under a nitrogen atmosphere, 85.27 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate was dissolved in 850 ml of THF, and 5.0 g of 2-chloro-4,6-diamino-1,3,5-triazine was dissolved in 50 ml of THF at 0 ° C. Slowly dropped. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. After the solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by vacuum concentration, reprecipitation was performed using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation, followed by drying under reduced pressure to obtain a macromonomer (M 20.0 g of -8) was obtained. 1H-NMR confirmed the target product.

〔合成例2:マクロモノマー(M−15)の合成〕
ジエチルアミン40gとTHF50mlを混合し、THF50mlに溶解した9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート 20gを室温で滴下した。滴下終了後、室温で1時間攪拌した後、析出物をろ取し、THFで洗浄を行った。
[Synthesis Example 2: Synthesis of Macromonomer (M-15)]
40 g of diethylamine and 50 ml of THF were mixed, and 20 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate dissolved in 50 ml of THF was added dropwise at room temperature. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and then the precipitate was collected by filtration and washed with THF.

続いて、得られた化合物 30gと2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン 180gを混合し、120℃で加熱を行った。留出物を除去し、留出物が無くなったところで、減圧条件下で留出物が無くなるまで減圧留去を行った。得られた残渣をTHFで洗浄し、十分に乾燥させることにより、1,1′−(9H−フルオレン−2,7−ジイル)ビス(3−(3−アミノ−2,2−ジメチルプロピル)ウレア)を得た。   Subsequently, 30 g of the obtained compound and 180 g of 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine were mixed and heated at 120 ° C. The distillate was removed, and when the distillate disappeared, distillation under reduced pressure was performed under reduced pressure until the distillate disappeared. The obtained residue was washed with THF and sufficiently dried to obtain 1,1 ′-(9H-fluorene-2,7-diyl) bis (3- (3-amino-2,2-dimethylpropyl) urea. )

窒素雰囲気下、p−イソシアネートベンジルイソシアネート 7gをジメチルスルホキシド70mlに溶解し、反応溶液を0℃に冷却した。ジメチルスルホキシド30mlに溶解した1,1′−(9H−フルオレン−2,7−ジイル)ビス(3−(3−アミノ−2,2−ジメチルプロピル)ウレア) 3gをゆっくりと滴下し、滴下終了後、0℃で1時間攪拌を行った。徐々に温度を上昇させ、室温で1時間反応を行った後、酢酸エチルを用いて再沈を行った。上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行うことにより、マクロモノマー(M−15)を6.5g得た。GPC測定による重量平均分子量は810であり、分子量分布は1.6であった。   Under a nitrogen atmosphere, 7 g of p-isocyanate benzyl isocyanate was dissolved in 70 ml of dimethyl sulfoxide, and the reaction solution was cooled to 0 ° C. After slowly dropping 3 g of 1,1 ′-(9H-fluorene-2,7-diyl) bis (3- (3-amino-2,2-dimethylpropyl) urea) dissolved in 30 ml of dimethyl sulfoxide The mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour. After gradually raising the temperature and reacting at room temperature for 1 hour, reprecipitation was performed using ethyl acetate. After removing the supernatant with decant, 6.5 g of macromonomer (M-15) was obtained by drying under reduced pressure. The weight average molecular weight by GPC measurement was 810, and molecular weight distribution was 1.6.

〔合成例3:マクロモノマー(M−31)の合成〕
窒素雰囲気下、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート5.0gをTHF50mlに溶解し、0℃でTHF30mlに溶解した3−アミノプロパノール3.2gをゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌し、溶液(A)を得た。
[Synthesis Example 3: Synthesis of Macromonomer (M-31)]
Under nitrogen atmosphere, 5.0 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate was dissolved in 50 ml of THF, and 3.2 g of 3-aminopropanol dissolved in 30 ml of THF was slowly added dropwise at 0 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour to obtain a solution (A).

1,3−フェニレンジイソシアネート13.0gをTHF65mlに溶解し、反応溶液を70℃に加温しながら、溶液(A)を滴下した。滴下終了後、70℃で5時間攪拌した後、反応液の溶媒量を減圧下で3/2まで濃縮した。残渣に酢酸エチル−ヘプタンの混合液を加えて攪拌し、デカントで上澄みを除去し、減圧乾燥させることにより、マクロモノマー(M−31)を12.5g得た。GPC測定による重量平均分子量は750であり、分子量分布は2.0であった。   13.0 g of 1,3-phenylene diisocyanate was dissolved in 65 ml of THF, and the solution (A) was added dropwise while heating the reaction solution to 70 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 70 ° C. for 5 hours, and then the solvent amount of the reaction solution was concentrated to 3/2 under reduced pressure. A mixed solution of ethyl acetate-heptane was added to the residue and stirred, and the supernatant was removed by decantation and dried under reduced pressure to obtain 12.5 g of a macromonomer (M-31). The weight average molecular weight by GPC measurement was 750, and molecular weight distribution was 2.0.

〔合成例4:マクロモノマー(M−35)の合成〕
窒素雰囲気下、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート5.0gをTHF50mlに溶解し、室温でTHF30mlに溶解した2−(2−アミノエトキシ)エタノール10.0gをゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で3時間攪拌した。残渣を濃縮後、再結晶を行うことにより、マクロモノマー(M−35)を9.2g得た。1H−NMRにより、目的物であることを確認した。
[Synthesis Example 4: Synthesis of Macromonomer (M-35)]
Under nitrogen atmosphere, 5.0 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate was dissolved in 50 ml of THF, and 10.0 g of 2- (2-aminoethoxy) ethanol dissolved in 30 ml of THF at room temperature was slowly added dropwise. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The residue was concentrated and then recrystallized to obtain 9.2 g of a macromonomer (M-35). 1H-NMR confirmed the target product.

本発明の有機圧電材料の構成材料としての有機高分子材料(以下「高分子材料」ともいう。)としては、従来、圧電材料として用いられている種々の有機高分子材料をも用いることができる。すなわち、本発明の有機圧電材料が、ポリフッ化ビニリデンを主成分とする高分子材料又はポリフッ化ビニリデンを主成分とする高分子材料を含有する複合材料により形成される態様も好ましい。   As the organic polymer material (hereinafter also referred to as “polymer material”) as a constituent material of the organic piezoelectric material of the present invention, various organic polymer materials that have been conventionally used as piezoelectric materials can also be used. . That is, an embodiment in which the organic piezoelectric material of the present invention is formed of a polymer material containing polyvinylidene fluoride as a main component or a composite material containing a polymer material containing polyvinylidene fluoride as a main component is also preferable.

例えば、典型的な材料として、良好な圧電特性、入手容易性等の観点から、フッ化ビニリデンを主成分とする有機高分子材料を用いることができる。   For example, as a typical material, an organic polymer material containing vinylidene fluoride as a main component can be used from the viewpoints of good piezoelectric characteristics, availability, and the like.

具体的には、大きい双極子モーメントをもつCF基を有する、ポリフッ化ビニリデンの単独重合体又はフッ化ビニリデンを主成分とする共重合体であることが好ましい。 Specifically, it is preferably a homopolymer of polyvinylidene fluoride having a CF 2 group having a large dipole moment or a copolymer having vinylidene fluoride as a main component.

なお、共重合体における第二組成分としては、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロパン、クロロフルオロエチレン等を用いることができる。   In addition, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, hexafluoropropane, chlorofluoroethylene, etc. can be used as the second component in the copolymer.

例えば、フッ化ビニリデン/3フッ化エチレン共重合体の場合、共重合比によって厚さ方向の電気機械結合定数(圧電効果)が変化すので、前者の共重合比が60〜99モル%であること、更には、70〜95モル%であることが好ましい。   For example, in the case of vinylidene fluoride / trifluoride ethylene copolymer, since the electromechanical coupling constant (piezoelectric effect) in the thickness direction varies depending on the copolymerization ratio, the former copolymerization ratio is 60 to 99 mol%. Furthermore, it is preferable that it is 70-95 mol%.

なお、フッ化ビニリデンを70〜95モル%にして、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロアルコキシエチレン、パーフルオロヘキサエチレン等を5〜30モル%にしたポリマーは、送信用無機圧電素子と受信用有機圧電素子との組み合わせにおいて、送信基本波を抑制して、高調波受信の感度を高めることができる。   A polymer containing 70 to 95 mol% of vinylidene fluoride and 5 to 30 mol% of perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoroalkoxyethylene, perfluorohexaethylene, etc. is composed of an inorganic piezoelectric element for transmission and an organic piezoelectric element for reception. In combination with the element, it is possible to suppress the transmission fundamental wave and increase the sensitivity of harmonic reception.

上記高分子圧電材料は、セラミックスからなる無機圧電材料に比べ、薄膜化できることからより高周波の送受信に対応した振動子にすることができる点が特徴である。   The polymer piezoelectric material is characterized in that it can be formed into a thin film as compared with an inorganic piezoelectric material made of ceramics, so that it can be used as a vibrator corresponding to transmission and reception of higher frequencies.

《溶媒》
本発明で重合時に使用し得る溶媒としては、一般的に高分子材料合成に使用されている溶媒が使用でき、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、塩化メチレン、クロロホルム、トルエン、ヘキサンなどを挙げることができるがこの限りではない。
"solvent"
As the solvent that can be used in the polymerization in the present invention, solvents generally used for polymer material synthesis can be used, and examples include tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methylene chloride, chloroform, toluene, hexane, and the like. However, this is not the case.

(有機圧電材料の製造方法)
本発明の有機圧電材料は、当該技術分野において従来公知の種々の方法を用いてできるが、本発明に係る微粒子を含む層を流延支持体に直接接するように流延することが、接着性の点で好ましいことが、我々の研究で明らかになった。以下、この流延による方法について説明をする。
(Method for producing organic piezoelectric material)
The organic piezoelectric material of the present invention can be produced by using various methods known in the art, but it is possible to cast the layer containing fine particles according to the present invention so as to be in direct contact with the casting support. Our study revealed that this is preferable. Hereafter, the method by this casting is demonstrated.

(製造工程)
本発明の有機圧電材料の製造方法を図1で示される工程図を参照しながら説明する。
(Manufacturing process)
The manufacturing method of the organic piezoelectric material of the present invention will be described with reference to the process diagram shown in FIG.

図1は、本発明の有機圧電材料の製造装置の一例を示す工程図である。有機圧電材料有機圧電材料液を調液する有機圧電材料液タンク1には、有機圧電材料液1aが投入されており、微粒子添加液タンク2には、微粒子添加液2aが投入されている。有機圧電材料液1aは送液ポンプ4b、4cにより、インラインミキサー5a、5bまで送られ、微粒子添加液2aはポンプ4aによってインラインミキサー5aまで送られる。インラインミキサー5aで有機圧電材料液1aと微粒子添加液2aは充分混合され、スリットダイ6のスリットに送られる。   FIG. 1 is a process diagram showing an example of an organic piezoelectric material manufacturing apparatus of the present invention. Organic Piezoelectric Material An organic piezoelectric material liquid tank 1 for preparing an organic piezoelectric material liquid is charged with an organic piezoelectric material liquid 1a, and a fine particle additive liquid tank 2 is charged with a fine particle additive liquid 2a. The organic piezoelectric material liquid 1a is sent to the in-line mixers 5a and 5b by the liquid feed pumps 4b and 4c, and the fine particle additive liquid 2a is sent to the in-line mixer 5a by the pump 4a. The organic piezoelectric material liquid 1 a and the fine particle additive liquid 2 a are sufficiently mixed by the in-line mixer 5 a and sent to the slit of the slit die 6.

同様に、インラインミキサー5bで、有機圧電材料液1aと添加剤液3aは充分混合され、スリットダイ6のスリットに送られる。スリットダイ6から上下表面の層は、有機圧電材料液1aと微粒子添加液2aの混合液で構成され、真ん中の層は、有機圧電材料液1aと添加剤液3aの混合液の状態で流延口から共流延され、ドラム7より連続的に移動する流延ベルト8上に流延される。流延された3層からなる有機圧電材料液層は、乾燥後、有機圧電材料の積層フィルム10として、ローラ9により流延ベルトから、剥離される。   Similarly, the organic piezoelectric material liquid 1 a and the additive liquid 3 a are sufficiently mixed by the in-line mixer 5 b and sent to the slit of the slit die 6. The upper and lower surface layers from the slit die 6 are composed of a mixed liquid of the organic piezoelectric material liquid 1a and the fine particle additive liquid 2a, and the middle layer is cast in a mixed liquid state of the organic piezoelectric material liquid 1a and the additive liquid 3a. It is cast on the casting belt 8 which is cast from the mouth and continuously moves from the drum 7. The three layers of the organic piezoelectric material liquid layer thus cast are dried, and then peeled off from the casting belt by the roller 9 as a laminated film 10 of the organic piezoelectric material.

以下、本発明の有機圧電材料の製造方法に係る共流延の方法について、更に詳細な説明をする。   Hereinafter, the co-casting method according to the method for producing the organic piezoelectric material of the present invention will be described in more detail.

「共流延」とは、異なったダイを通じて2層または3層構成にする逐次多層流延方法、2つまたは3つのスリットを有するダイ内で合流させ2層または3層構成にする同時多層流延方法、逐次多層流延と同時多層流延を組み合わせた多層流延方法のいずれであっても良い。   “Co-casting” is a sequential multi-layer casting method in which two or three layers are configured through different dies, and simultaneous multi-layer flow in a die having two or three slits to form a two or three layers. Any of a casting method and a multilayer casting method in which sequential multilayer casting and simultaneous multilayer casting are combined may be used.

本発明において、「有機圧電材料が溶解している液」とは、有機圧電材料が溶剤(溶媒)に溶解している状態であり、前記有機圧電材料液には、硬膜剤、可塑剤、酸化防止剤等の添加剤を加えてもよく、勿論、必要によりこの他の添加剤を加えることもできる。有機圧電材料液中の固形分濃度としては、5〜30質量%が好ましく、更に好ましくは、10〜25質量%である。   In the present invention, the “liquid in which the organic piezoelectric material is dissolved” is a state in which the organic piezoelectric material is dissolved in a solvent (solvent). The organic piezoelectric material liquid includes a hardener, a plasticizer, Additives such as antioxidants may be added and, of course, other additives may be added as necessary. As solid content concentration in an organic piezoelectric material liquid, 5-30 mass% is preferable, More preferably, it is 10-25 mass%.

本発明で用いられる溶剤は、単独でも併用でもよいが、良溶剤と貧溶剤を混合して使用することが、生産効率の点で好ましく、更に好ましくは、良溶剤と貧溶剤の混合比率は良溶剤が70〜99質量%であり、貧溶剤が30〜1質量%である。本発明に用いられる「良溶剤」及び「貧溶剤」とは、使用する有機圧電材料を単独で溶解するものを良溶剤、単独で膨潤するかまたは溶解しないものを貧溶剤と定義している。   The solvent used in the present invention may be used alone or in combination, but it is preferable to use a mixture of a good solvent and a poor solvent from the viewpoint of production efficiency, and more preferably, the mixing ratio of the good solvent and the poor solvent is good. The solvent is 70 to 99% by mass, and the poor solvent is 30 to 1% by mass. The “good solvent” and “poor solvent” used in the present invention are defined as those that dissolve the organic piezoelectric material used alone as good solvents and those that swell or do not dissolve alone as poor solvents.

そのため、有機圧電材料の種類、構造により良溶剤、貧溶剤が変わる。   Therefore, the good solvent and the poor solvent vary depending on the type and structure of the organic piezoelectric material.

本発明に用いられる良溶剤としては、メチルエチルケトンの様な溶媒やジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。   Examples of the good solvent used in the present invention include a solvent such as methyl ethyl ketone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and the like.

また、本発明に用いられる貧溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノール、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等が好ましく用いられる。   Moreover, as a poor solvent used for this invention, methanol, ethanol, n-butanol, a cyclohexane, cyclohexanone etc. are used preferably, for example.

有機圧電材料液を調製する時の、有機圧電材料の溶解方法としては、一般的な方法を用いることができるが、好ましい方法としては、有機圧電材料を貧溶剤と混合し、湿潤あるいは膨潤させ、さらに良溶剤と混合する方法が好ましく用いられる。このとき、加圧下で溶剤の常温での沸点以上でかつ溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱し、撹拌しながら溶解する方法を、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止するために用いても良い。加圧は窒素ガスなどの不活性気体を圧入する方法や、加熱による溶剤の蒸気圧の上昇によって行ってもよい。加熱は外部から行うことが好ましく、例えば、ジャケットタイプのものは温度コントロールが容易で好ましい。   As a method for dissolving the organic piezoelectric material when preparing the organic piezoelectric material liquid, a general method can be used. However, as a preferable method, the organic piezoelectric material is mixed with a poor solvent, wetted or swollen, Further, a method of mixing with a good solvent is preferably used. At this time, in order to prevent the generation of massive undissolved material called gel or mamako, heating and stirring at a temperature above the boiling point of the solvent at room temperature under pressure and dissolving while stirring It may be used. The pressurization may be performed by a method of injecting an inert gas such as nitrogen gas or by increasing the vapor pressure of the solvent by heating. Heating is preferably performed from the outside. For example, a jacket type is preferable because temperature control is easy.

溶剤を添加しての加熱温度は、使用溶剤の沸点以上で、かつ該溶剤が沸騰しない範囲の温度が好ましく例えば40℃以上、50〜100℃の範囲に設定するのが好適である。又、圧力は設定温度で、溶剤が沸騰しないように調整される。   The heating temperature with the addition of the solvent is preferably a temperature that is not lower than the boiling point of the solvent used and does not boil, and is preferably set in the range of 40 ° C. or higher and 50 to 100 ° C., for example. The pressure is adjusted at a set temperature so that the solvent does not boil.

溶解後は冷却しながら容器から取り出すか、または容器からポンプ等で抜き出して熱交換器などで冷却し、これを製膜に供する。このときの冷却温度は常温まで冷却してもよいが、沸点より5〜10℃低い温度まで冷却し、その温度のままキャスティングを行うほうが、有機圧電材料液の粘度を低減できるためより好ましい。   After dissolution, it is taken out from the container while cooling, or extracted from the container with a pump or the like and cooled with a heat exchanger or the like, and used for film formation. Although the cooling temperature at this time may be cooled to room temperature, it is more preferable to cool to a temperature 5 to 10 ° C. lower than the boiling point and perform casting at that temperature because the viscosity of the organic piezoelectric material liquid can be reduced.

例えば、本発明に係る2層以上の有機圧電材料の製造においては、有機圧電材料を溶剤に溶解させた有機圧電材料液と微粒子と少量の有機圧電材料が溶解している溶液とをインラインミキサーで混合、分散して作製した有機圧電材料液Aと有機圧電材料が溶解している有機圧電材料液B(必要に応じて、別途、インラインで架橋剤等、その他の添加剤を添加される。)とを複数のスリットを有するダイスリットを用いて、微粒子を含有している有機圧電材料液Aが直接、流延ベルト上に流延されるようにして、共流延(キャスト工程)し、次いで、加熱して溶剤の一部を除去(流延ベルト上の乾燥工程)した後、流延ベルトから剥離し、剥離したフィルムを乾燥(フィルム乾燥工程)することにより、本発明の2層以上の有機圧電材料が得られる。   For example, in the production of an organic piezoelectric material having two or more layers according to the present invention, an organic piezoelectric material solution in which an organic piezoelectric material is dissolved in a solvent and a solution in which fine particles and a small amount of the organic piezoelectric material are dissolved are mixed with an in-line mixer. Organic piezoelectric material liquid A prepared by mixing and dispersing and organic piezoelectric material liquid B in which the organic piezoelectric material is dissolved (other additives such as a crosslinking agent are added separately in-line as necessary). And using the die slit having a plurality of slits, the organic piezoelectric material liquid A containing fine particles is directly cast on the casting belt so as to be co-cast (casting process), and then , After removing a part of the solvent by heating (drying process on the casting belt), peeling from the casting belt, and drying the peeled film (film drying process), the two or more layers of the present invention Obtained organic piezoelectric material That.

キャスト工程における支持体はベルト状もしくはドラム状のステンレスを鏡面仕上げした支持体が好ましく用いられる。キャスト工程の支持体の温度は一般的な温度範囲0℃〜溶剤の沸点未満の温度で、流延することができるが、0〜60℃の支持体上に流延するほうが、ドープをゲル化させ剥離限界時間をあげられるため好ましく、5〜40℃の支持体上に流延することがさらに好ましい。剥離限界時間とは透明で平面性の良好なフィルムを連続的に得られる流延速度の限界において、流延された有機圧電材料液が支持体上にある時間をいう。剥離限界時間は短い方が生産性に優れていて好ましい。   As the support in the casting step, a support obtained by mirror-finishing belt-shaped or drum-shaped stainless steel is preferably used. The temperature of the support in the casting process can be cast in a general temperature range of 0 ° C. to less than the boiling point of the solvent, but the dope is gelled by casting on a support at 0 to 60 ° C. In order to increase the peeling limit time, it is preferable, and casting on a support at 5 to 40 ° C. is more preferable. The peeling limit time is the time during which the cast organic piezoelectric material liquid is on the support at the limit of the casting speed at which a transparent and flat film can be continuously obtained. A shorter peeling limit time is preferable because of excellent productivity.

流延(キャスト)される側の支持体の表面温度は、10〜80℃、溶液の温度は、15〜60℃、更に溶液の温度を支持体の温度より0℃以上高くするのが好ましく、5℃以上に設定するのが更に好ましい。溶液温度、支持体温度は、高いほど溶媒の乾燥速度が速くできるので好ましいが、あまり高すぎると発泡したり、平面性が劣化したりする場合がある。   The surface temperature of the support to be cast (cast) is 10 to 80 ° C., the temperature of the solution is 15 to 60 ° C., and the temperature of the solution is preferably higher than the temperature of the support by 0 ° C. or more. More preferably, it is set to 5 ° C. or higher. The higher the solution temperature and the support temperature, the faster the solvent can be dried. However, if the temperature is too high, foaming or flatness may be deteriorated.

支持体の温度の更に好ましい範囲は、20〜40℃、溶液温度の更に好ましい範囲は、35〜45℃である。また、剥離する際の支持体温度を10〜40℃、更に好ましくは、15〜30℃にすることで有機圧電材料と支持体との密着力を低減できるので、好ましい。製造時の有機圧電材料が良好な平面性を示すためには、支持体から剥離する際の残留溶媒量は、10〜80%が好ましく、更に好ましくは、20〜40%または60〜80%であり、特に好ましくは、20〜30%である。   A more preferable range of the temperature of the support is 20 to 40 ° C, and a more preferable range of the solution temperature is 35 to 45 ° C. Moreover, since the adhesive force of an organic piezoelectric material and a support body can be reduced by making the support body temperature at the time of peeling 10-40 degreeC, More preferably, 15-30 degreeC, it is preferable. In order for the organic piezoelectric material at the time of manufacture to exhibit good flatness, the residual solvent amount when peeling from the support is preferably 10 to 80%, more preferably 20 to 40% or 60 to 80%. Yes, and particularly preferably 20 to 30%.

本願においては、残留溶媒量は下記式で定義される。   In the present application, the residual solvent amount is defined by the following formula.

残留溶媒量=(加熱処理前質量−加熱処理後の質量)/(加熱処理後質量)×100%
尚、残留溶媒量を測定する際の、加熱処理とは、有機圧電材料を100から200℃のいずれかの温度で1時間の加熱処理を行うことを表す。
Residual solvent amount = (mass before heat treatment−mass after heat treatment) / (mass after heat treatment) × 100%
The heat treatment when measuring the residual solvent amount represents that the organic piezoelectric material is subjected to heat treatment at a temperature of 100 to 200 ° C. for 1 hour.

支持体と有機圧電材料を剥離する際の剥離張力は、通常20〜25kg/mで剥離が行われるが、薄膜である本発明の有機圧電材料は、剥離の際にシワが入りやすいため、剥離できる最低張力〜17kg/mで剥離することが好ましく、更に好ましくは、最低張力〜14kg/mで剥離することである。また、有機圧電材料の乾燥工程においては、支持体より剥離した有機圧電材料を更に乾燥し、残留溶媒量を3質量%以下にすることが好ましい、更に好ましくは、0.1質量%以下である。   Peeling is usually performed at a peeling tension of 20 to 25 kg / m when peeling the support from the organic piezoelectric material. However, the organic piezoelectric material of the present invention, which is a thin film, is prone to wrinkles during peeling. Peeling is preferably performed at a minimum tension of 17 kg / m, and more preferably, peeling is performed at a minimum tension of 14 kg / m. In the drying process of the organic piezoelectric material, the organic piezoelectric material peeled off from the support is further dried, and the residual solvent amount is preferably 3% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less. .

乾燥工程では一般にロール懸垂方式か、ピンテンター方式で有機圧電材料を搬送しながら乾燥する方式が採られる。有機圧電材料としては、ピンテンター方式で幅を保持しながら乾燥させることが、寸法安定性を向上させるために好ましい。特に支持体より剥離した直後の残留溶剤量の多いところで幅保持を行うことが、寸法安定性向上効果をより発揮するため特に好ましい。乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ロール、マイクロ波等で行う。簡便さの点で熱風で行うのが好ましい。乾燥温度は30〜200℃の範囲で3〜5段階の温度に分けて、段々高くしていくことが好ましく、50〜140℃の範囲で行うことが寸法安定性を良くするためさらに好ましい。   In the drying process, generally, a method of drying while conveying the organic piezoelectric material by a roll suspension method or a pin tenter method is adopted. As an organic piezoelectric material, it is preferable to dry while maintaining the width by a pin tenter method in order to improve dimensional stability. In particular, it is particularly preferable to maintain the width in a large amount of residual solvent immediately after peeling from the support because the effect of improving dimensional stability is more exhibited. The means for drying is not particularly limited, and is generally performed with hot air, infrared rays, a heating roll, microwaves, or the like. It is preferable to carry out with hot air in terms of simplicity. The drying temperature is preferably in the range of 30 to 200 ° C. and gradually increased to 3 to 5 stages, and more preferably in the range of 50 to 140 ° C. in order to improve the dimensional stability.

(有機圧電膜)
本発明に係る有機圧電膜は、上記圧電材料を用いて、溶融法、流延法など従来公知の種々の方法で作製することができる。
(Organic piezoelectric film)
The organic piezoelectric film according to the present invention can be produced using the above piezoelectric material by various conventionally known methods such as a melting method and a casting method.

本発明においては、有機圧電膜の作製方法として、基本的には、上記高分子材料等の溶液を基板上に塗布し、乾燥して得る方法、又は上記高分子材料の原料化合物を用いて従来公知の溶液重合塗布法などにより高分子膜を形成する方法を採用することができる。   In the present invention, as a method for producing an organic piezoelectric film, basically, a method of applying a solution of the above polymer material or the like on a substrate and drying it, or using a raw material compound of the above polymer material has been conventionally used. A method of forming a polymer film by a known solution polymerization coating method or the like can be employed.

溶液重合塗布法の具体的方法・条件については、従来公知の種々の方法等に従って行うことができる。例えば、原料の混合溶液を基板上に塗布し、減圧条件下である程度乾燥後(溶媒を除去した後)、加熱し、熱重合し、その後又は同時に分極処理をして有機圧電膜を形成する方法が好ましい。   Specific methods and conditions of the solution polymerization coating method can be carried out according to various conventionally known methods. For example, a method of forming an organic piezoelectric film by applying a mixed solution of raw materials on a substrate, drying to some extent under reduced pressure conditions (after removing the solvent), heating, thermal polymerization, and then or simultaneously performing polarization treatment Is preferred.

なお、圧電特性を上げるには、分子配列を揃える処理を加えることが有用である。手段としては、延伸製膜、分極処理などが挙げられる。   In order to improve the piezoelectric characteristics, it is useful to add a process for aligning the molecular arrangement. Examples of means include stretching film formation and polarization treatment.

延伸製膜の方法については、種々の公知の方法を採用することができる。例えば、上記有機高分子材料をエチルメチルケトン(MEK)などの有機溶媒に溶解した液をガラス板などの基板上に流延し、常温にて溶媒を乾燥させ、所望の厚さのフィルムを得て、このフィルムを室温で所定の倍率の長さに延伸する。当該延伸は、所定形状の有機圧電膜が破壊されない程度に一軸・ニ軸方向に延伸することができる。延伸倍率は2〜10倍、好ましくは2〜6倍である。   Various known methods can be adopted for the method of stretching film formation. For example, a solution in which the above organic polymer material is dissolved in an organic solvent such as ethyl methyl ketone (MEK) is cast on a substrate such as a glass plate, and the solvent is dried at room temperature to obtain a film having a desired thickness. Then, the film is stretched to a predetermined length at room temperature. The stretching can be performed in a uniaxial / biaxial direction so that the organic piezoelectric film having a predetermined shape is not destroyed. The draw ratio is 2 to 10 times, preferably 2 to 6 times.

(分極処理)
本発明に係る分極処理における分極処理方法としては、従来公知の直流電圧印加処理、交流電圧印加処理又はコロナ放電処理等の方法が適用され得る。
(Polarization treatment)
As a polarization treatment method in the polarization treatment according to the present invention, a conventionally known method such as DC voltage application treatment, AC voltage application treatment, or corona discharge treatment can be applied.

例えば、コロナ放電処理法による場合には、コロナ放電処理は、市販の高電圧電源と電極からなる装置を使用して処理することができる。   For example, in the case of the corona discharge treatment method, the corona discharge treatment can be performed by using a commercially available device comprising a high voltage power source and electrodes.

放電条件は、機器や処理環境により異なるので適宜条件を選択することが好ましい。高電圧電源の電圧としては−1〜−20kV、電流としては1〜80mA、電極間距離としては、1〜10cmが好ましく、印加電圧は、0.5〜2.0MV/mであることが好ましい。   Since the discharge conditions vary depending on the equipment and the processing environment, it is preferable to select the conditions as appropriate. The voltage of the high voltage power source is preferably -1 to -20 kV, the current is 1 to 80 mA, the distance between the electrodes is preferably 1 to 10 cm, and the applied voltage is preferably 0.5 to 2.0 MV / m. .

電極としては、従来から用いられている針状電極、線状電極(ワイヤー電極)、網状電極が好ましいが、本発明ではこれらに限定されるものではない。   As the electrodes, needle-like electrodes, linear electrodes (wire electrodes), and mesh-like electrodes that have been conventionally used are preferable, but the invention is not limited thereto.

本発明の有機圧電材料は、コロナ放電により分極処理を施す場合においては、当該有機圧電材料の第1の面上に接するように平面電極を設置し、かつ前記第1の面に対向する第2の面側に円柱状のコロナ放電用電極を設置して、コロナ放電による分極処理が施されることが好ましい。   In the case where the organic piezoelectric material of the present invention is subjected to polarization treatment by corona discharge, a planar electrode is disposed so as to be in contact with the first surface of the organic piezoelectric material, and the second electrode is opposed to the first surface. It is preferable that a columnar corona discharge electrode is installed on the surface side of the electrode and the polarization treatment is performed by corona discharge.

当該分極処理は、水・酸素に起因する材料表面の酸化を防ぎ、圧電性を損なわないため等の理由から、窒素もしくは希ガス(ヘリウム、アルゴン等)気流下、質量絶対湿度が0.004以下の環境中で施される態様が好ましい。特に窒素気流下が好ましい。   The polarization treatment prevents the oxidation of the surface of the material due to water and oxygen and does not impair the piezoelectricity. For this reason, the absolute mass humidity is 0.004 or less in a nitrogen or rare gas (helium, argon, etc.) stream. The embodiment applied in the environment is preferred. A nitrogen stream is particularly preferable.

また、前記第1面上に接するように設置された平面電極を含む有機圧電材料、もしくは第2の面側に設けられた円柱状のコロナ放電用電極の少なくとも一方が、一定の速度で移動しながらコロナ放電が施されることが好ましい。   In addition, at least one of an organic piezoelectric material including a planar electrode placed in contact with the first surface or a cylindrical corona discharge electrode provided on the second surface side moves at a constant speed. However, corona discharge is preferably performed.

なお、本願において、「質量絶対湿度」とは、乾き空気の質量mDA[kg]に対して湿り空気中に含まれる水蒸気(water vapor)の質量がm[kg]であるとき、下記式で定義される比SH(Specific humidity)をいい、単位は[kg/kg(DA)]で表される(DAはdry air の略)。但し、本願においては、当該単位を省略して表現する。 In the present application, “mass absolute humidity” means that when the mass of water vapor contained in the humid air is m w [kg] with respect to the mass m DA [kg] of dry air, The ratio SH (Specific humidity) defined by is expressed in [kg / kg (DA)] (DA is an abbreviation of dry air). However, in the present application, the unit is omitted.

(式):SH=m/mDA[kg/kg(DA)]
ここで、水蒸気を含む空気を「湿り空気」といい、湿り空気から水蒸気を除いた空気を「乾き空気(dry air)」という。
(Formula): SH = m w / m DA [kg / kg (DA)]
Here, air containing water vapor is referred to as “wet air”, and air obtained by removing water vapor from the humid air is referred to as “dry air”.

なお、窒素もしくは希ガス(ヘリウム、アルゴン等)気流下での質量絶対湿度の定義は、上記の空気の場合に準じ、乾き気体の質量mDG[kg]に対して湿り気体に含まれる水蒸気の質量がm[kg]であるとき、上記式に準じて定義される比SHをいい、単位は[kg/kg(DG)]で表される(DGはdry gasの略)。但し、本願においては、当該単位を省略して表現する。 In addition, the definition of mass absolute humidity under nitrogen or rare gas (helium, argon, etc.) airflow is the same as the case of the above-mentioned air, and the moisture vapor contained in the wet gas with respect to the dry gas mass m DG [kg]. When the mass is m w [kg], it means the ratio SH defined according to the above formula, and the unit is represented by [kg / kg (DG)] (DG is an abbreviation for dry gas). However, in the present application, the unit is omitted.

また、「設置」とは、予め別途作製された既存の電極を有機圧電材料面上に接するように設け置くこと、又は電極構成材料を有機圧電材料面上に蒸着法等により付着させ、当該面上において電極を形成することをいう。   In addition, “installation” means that an existing electrode separately prepared in advance is placed so as to be in contact with the surface of the organic piezoelectric material, or the electrode constituent material is attached to the surface of the organic piezoelectric material by a vapor deposition method or the like. It refers to forming an electrode above.

なお、本発明の有機圧電材料により形成される有機圧電膜は、その形成過程において電場中で形成されること、すなわち、当該形成過程において分極処理を施すことが好ましい。このとき磁場を併用しても良い。   In addition, it is preferable that the organic piezoelectric film formed of the organic piezoelectric material of the present invention is formed in an electric field in the formation process, that is, a polarization treatment is performed in the formation process. At this time, a magnetic field may be used in combination.

本発明に係るコロナ放電処理法では、市販の高電圧電源と電極からなる装置を使用して処理することができる。   In the corona discharge treatment method according to the present invention, the treatment can be performed using a commercially available apparatus comprising a high voltage power source and electrodes.

放電条件は、機器や処理環境により異なるので適宜条件を選択することが好ましいが、高電圧電源の電圧としては正電圧・負電圧ともに1〜20kV、電流としては1〜80mA、電極間距離としては、0.5〜10cmが好ましく、印加電界は、0.5〜2.0MV/mであることが好ましい。分極処理中の有機圧電材料もしくは有機圧電膜は、50〜250℃が好ましく、70〜180℃がより好ましい。   Since the discharge conditions vary depending on the equipment and processing environment, it is preferable to select the conditions as appropriate. However, the voltage of the high voltage power supply is 1 to 20 kV for both positive and negative voltages, 1 to 80 mA for the current, and the distance between the electrodes. 0.5-10 cm is preferable, and the applied electric field is preferably 0.5-2.0 MV / m. The organic piezoelectric material or the organic piezoelectric film during the polarization treatment is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 70 to 180 ° C.

コロナ放電に使用する電極としては、分極処理を均一に施すために、上記のように円柱状の電極を用いることを要する。   As an electrode used for corona discharge, it is necessary to use a columnar electrode as described above in order to perform a polarization treatment uniformly.

なお、本願において、円柱状の電極の円の直径は、0.1mm〜2cmであることが好ましい。当該円柱の長さは、分極処理を施す有機圧電材料の大きさに応じて適切な長さにすることが好ましい。例えば、一般的には、分極処理を均一に施す観点から、5cm以下であることが好ましい。   In addition, in this application, it is preferable that the diameter of the circle | round | yen of a cylindrical electrode is 0.1 mm-2 cm. The length of the cylinder is preferably set to an appropriate length according to the size of the organic piezoelectric material to be polarized. For example, in general, the thickness is preferably 5 cm or less from the viewpoint of uniformly performing the polarization treatment.

これらの電極は、コロナ放電を行う部分では張っていることが好ましく、それらの両端に一定の加重をかける、もしくは一定の加重をかけた状態で固定するなどの方法で実現できる。また、これらの電極の構成材料としては、一般的な金属材料が使用可能だが、特に金、銀、銅が好ましい。   These electrodes are preferably stretched at a portion where corona discharge is performed, and can be realized by a method of applying a constant weight to both ends of the electrodes or fixing the electrodes in a state where a constant weight is applied. Moreover, as a constituent material of these electrodes, a general metal material can be used, but gold, silver and copper are particularly preferable.

前記第1の面上に接するように設置する平面電極は、均一な分極処理を行うためには有機圧電材料に均一に密着していることが好ましい。すなわち平面電極が施された基板上に有機高分子膜または有機圧電膜を形成した後にコロナ放電を行うことが好ましい。   In order to perform a uniform polarization process, it is preferable that the planar electrode placed so as to be in contact with the first surface is in close contact with the organic piezoelectric material. That is, it is preferable to perform corona discharge after forming an organic polymer film or an organic piezoelectric film on a substrate provided with a planar electrode.

なお、本発明に係る超音波振動子の製造方法としては、有機圧電(体)膜の両面に設置される電極の形成前、片側のみ電極形成後又は両側に電極形成後のいずれかで分極処理する態様の製造方法であることが好ましい。また、当該分極処理が、電圧印加処理であることが好ましい。   In addition, as a manufacturing method of the ultrasonic transducer | vibrator which concerns on this invention, before the formation of the electrode installed in both surfaces of an organic piezoelectric (body) film | membrane, a polarization process is carried out either after an electrode formation on one side or after an electrode formation on both sides It is preferable that it is the manufacturing method of the aspect to do. Moreover, it is preferable that the said polarization process is a voltage application process.

(基板)
基板としては、本発明に係る有機圧電体膜の用途・使用方法等により基板の選択は異なる。本発明においては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマーのようなプラスチック板又はフィルムを用いることができる。また、これらの素材の表面をアルミニウム、金、銅、マグネシウム、珪素等で覆ったものでもよい。またアルミニウム、金、銅、マグネシウム、珪素単体、希土類のハロゲン化物の単結晶の板又はフィルムでもかまわない。また基板自体使用しないこともある。
(substrate)
As the substrate, the selection of the substrate varies depending on the use and usage of the organic piezoelectric film according to the present invention. In the present invention, a plastic plate or film such as polyimide, polyamide, polyimide amide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate resin, or cycloolefin polymer is used. Can do. Further, the surface of these materials may be covered with aluminum, gold, copper, magnesium, silicon or the like. Alternatively, a single crystal plate or film of aluminum, gold, copper, magnesium, silicon alone, or a rare earth halide may be used. The substrate itself may not be used.

(超音波振動子)
本発明に係る超音波振動子は、本発明の有機圧電材料を用いて形成した有機圧電膜を用いたことを特徴とする。当該超音波振動子は、超音波送信用振動子と超音波送信用振動子を具備する超音波医用画像診断装置用探触子(プローブ)に用いられる超音波受信用振動子とすることが好ましい。
(Ultrasonic transducer)
The ultrasonic transducer according to the present invention is characterized by using an organic piezoelectric film formed using the organic piezoelectric material of the present invention. The ultrasonic transducer is preferably an ultrasonic receiving transducer used in an ultrasonic medical diagnostic imaging device probe including an ultrasonic transmitting transducer and an ultrasonic transmitting transducer. .

なお、一般に、超音波振動子は膜状の圧電材料からなる層(又は膜)(「圧電膜」、「圧電体膜」、又は「圧電体層」ともいう。)を挟んで一対の電極を配設して構成され、複数の振動子を例えば1次元配列して超音波探触子が構成される。   In general, an ultrasonic vibrator has a pair of electrodes sandwiched between layers (or films) made of a film-like piezoelectric material (also referred to as “piezoelectric film”, “piezoelectric film”, or “piezoelectric layer”). An ultrasonic probe is configured by arranging a plurality of transducers, for example, one-dimensionally.

そして、複数の振動子が配列された長軸方向の所定数の振動子を口径として設定し、その口径に属する複数の振動子を駆動して被検体内の計測部位に超音波ビームを収束させて照射すると共に、その口径に属する複数の振動子により被検体から発する超音波の反射エコー等を受信して電気信号に変換する機能を有している。   Then, a predetermined number of transducers in the major axis direction in which a plurality of transducers are arranged is set as the aperture, and the plurality of transducers belonging to the aperture are driven to focus the ultrasonic beam on the measurement site in the subject. And has a function of receiving reflected echoes of ultrasonic waves emitted from the subject by a plurality of transducers belonging to the aperture and converting them into electrical signals.

以下、本発明に係る超音波受信用振動子と超音波送信用振動子それぞれについて詳細に説明する。   Hereinafter, each of the ultrasonic wave receiving transducer and the ultrasonic wave transmitting transducer according to the present invention will be described in detail.

〈超音波受信用振動子〉
本発明に係る超音波受信用振動子は、超音波医用画像診断装置用探触子に用いられる超音波受信用圧電材料を有する振動子であって、それを構成する圧電材料が、本発明の有機圧電材料を用いて形成した有機圧電膜を用いた態様であることが好ましい。
<Ultrasound receiving transducer>
An ultrasonic receiving vibrator according to the present invention is a vibrator having an ultrasonic receiving piezoelectric material used for a probe for an ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus, and the piezoelectric material constituting the ultrasonic receiving vibrator is an element of the present invention. An embodiment using an organic piezoelectric film formed using an organic piezoelectric material is preferable.

なお、超音波受信用振動子に用いる有機圧電材料ないし有機圧電膜は、厚み共振周波数における比誘電率が10〜50であることが好ましい。比誘電率の調整は、当該有機圧電材料を構成する化合物が有する前記置換基R、CF基、CN基のような極性官能基の数量、組成、重合度等の調整、及び上記の分極処理によって行うことができる。 The organic piezoelectric material or the organic piezoelectric film used for the ultrasonic receiving vibrator preferably has a relative dielectric constant of 10 to 50 at the thickness resonance frequency. The relative dielectric constant is adjusted by adjusting the number, composition, degree of polymerization, etc. of the polar functional groups such as the substituent R, CF 2 group, and CN group of the compound constituting the organic piezoelectric material, and the polarization treatment described above. Can be done by.

なお、本発明の受信用振動子を構成する有機圧電体膜は、複数の高分子材料を積層させた構成とすることもできる。この場合、積層する高分子材料としては、上記の高分子材料の他に下記の比誘電率の比較的低い高分子材料を併用することができる。   The organic piezoelectric film constituting the receiving vibrator of the present invention can also be configured by laminating a plurality of polymer materials. In this case, as the polymer material to be laminated, the following polymer material having a relatively low relative dielectric constant can be used in addition to the above polymer material.

なお、下記の例示において、括弧内の数値は、高分子材料(樹脂)の比誘電率を示す。   In the following examples, the numerical values in parentheses indicate the relative dielectric constant of the polymer material (resin).

例えば、メタクリル酸メチル樹脂(3.0)、アクリルニトリル樹脂(4.0)、アセテート樹脂(3.4)、アニリン樹脂(3.5)、アニリンホルムアルデヒド樹脂(4.0)、アミノアルキル樹脂(4.0)、アルキッド樹脂(5.0)、ナイロン−6−6(3.4)、エチレン樹脂(2.2)、エポキシ樹脂(2.5)、塩化ビニル樹脂(3.3)、塩化ビニリデン樹脂(3.0)、尿素ホルムアルデヒド樹脂(7.0)、ポリアセタール樹脂(3.6)、ポリウレタン(5.0)、ポリエステル樹脂(2.8)、ポリエチレン(低圧)(2.3)、ポリエチレンテレフタレート(2.9)、ポリカーポネート樹脂(2.9)、メラミン樹脂(5.1)、メラミンホルムアルデヒド樹脂(8.0)、酢酸セルロース(3.2)、酢酸ビニル樹脂(2.7)、スチレン樹脂(2.3)、スチレンブタジェンゴム(3.0)、スチロール樹脂(2.4)、フッ化エチレン樹脂(2.0)等を用いることができる。   For example, methyl methacrylate resin (3.0), acrylonitrile resin (4.0), acetate resin (3.4), aniline resin (3.5), aniline formaldehyde resin (4.0), aminoalkyl resin ( 4.0), alkyd resin (5.0), nylon-6-6 (3.4), ethylene resin (2.2), epoxy resin (2.5), vinyl chloride resin (3.3), chloride Vinylidene resin (3.0), urea formaldehyde resin (7.0), polyacetal resin (3.6), polyurethane (5.0), polyester resin (2.8), polyethylene (low pressure) (2.3), Polyethylene terephthalate (2.9), polycarbonate resin (2.9), melamine resin (5.1), melamine formaldehyde resin (8.0), cellulose acetate (3.2), acetic acid Sulfonyl resin (2.7), styrene resins (2.3), styrene butadiene rubber (3.0), styrene resin (2.4), it can be used polytetrafluoroethylene (2.0) or the like.

なお、上記比誘電率の低い高分子材料は、圧電特性を調整するため、或いは有機圧電体膜の物理的強度を付与するため等の種々の目的に応じて適切なものを選択することが好ましい。   The polymer material having a low relative dielectric constant is preferably selected in accordance with various purposes such as adjusting the piezoelectric characteristics or imparting the physical strength of the organic piezoelectric film. .

〈超音波送信用振動子〉
本発明に係る超音波送信用振動子は、上記受信用圧電材料を有する振動子との関係で適切な比誘電率を有する圧電体材料により構成されることが好ましい。また、耐熱性・耐電圧性に優れた圧電材料を用いることが好ましい。
<Transmitter for ultrasonic transmission>
The ultrasonic transmission vibrator according to the present invention is preferably made of a piezoelectric material having an appropriate relative dielectric constant in relation to the vibrator having the receiving piezoelectric material. Moreover, it is preferable to use a piezoelectric material excellent in heat resistance and voltage resistance.

超音波送信用振動子構成用材料としては、公知の種々の有機圧電材料及び無機圧電材料を用いることができる。   Various known organic piezoelectric materials and inorganic piezoelectric materials can be used as the ultrasonic transmitting vibrator constituent material.

有機圧電材料としては、上記超音波受信用振動子構成用有機圧電材料と同様の高分子材料を用いることできる。   As the organic piezoelectric material, a polymer material similar to the above-described organic piezoelectric material for constituting an ultrasonic receiving vibrator can be used.

無機材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、ニオブ酸タンタル酸カリウム[K(Ta,Nb)O]、チタン酸バリウム(BaTiO)、タンタル酸リチウム(LiTaO)、又はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)等を用いることができる。尚、PZTはPb(Zr1−nTi)O(0.47≦n≦1)が好ましい。 Inorganic materials include quartz, lithium niobate (LiNbO 3 ), potassium tantalate niobate [K (Ta, Nb) O 3 ], barium titanate (BaTiO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or titanate Lead zirconate (PZT), strontium titanate (SrTiO 3 ), barium strontium titanate (BST), or the like can be used. PZT is preferably Pb (Zr 1-n Ti n ) O 3 (0.47 ≦ n ≦ 1).

〈電極〉
本発明に係る圧電(体)振動子は、圧電体膜(層)の両面上又は片面上に電極を形成し、その圧電体膜を分極処理することによって作製されるものである。有機圧電材料を使用した超音波受信用振動子を作製する際には、分極処理を行う際に使用した前記第1面の電極をそのまま使用してもよい。当該電極は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)などを主体とした電極材料を用いて形成する。
<electrode>
The piezoelectric (body) vibrator according to the present invention is manufactured by forming electrodes on both surfaces or one surface of a piezoelectric film (layer) and polarizing the piezoelectric film. When producing an ultrasonic wave receiving vibrator using an organic piezoelectric material, the electrode on the first surface used for the polarization treatment may be used as it is. The electrode is formed using an electrode material mainly composed of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), or the like. .

電極の形成に際しては、まず、チタン(Ti)やクロム(Cr)などの下地金属をスパッタ法により0.02〜1.0μmの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属及びそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、蒸着法その他の適当な方法で1〜10μmの厚さに形成する。これらの電極形成はスパッタ法以外でも微粉末の金属粉末と低融点ガラスを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。   In forming the electrodes, first, a base metal such as titanium (Ti) or chromium (Cr) is formed to a thickness of 0.02 to 1.0 μm by sputtering, and then the metal mainly composed of the above metal elements and those A metal material made of the above alloy, and further, if necessary, a part of the insulating material is formed to a thickness of 1 to 10 μm by sputtering, vapor deposition or other suitable methods. In addition to sputtering, these electrodes can be formed by screen printing, dipping, or thermal spraying using a conductive paste in which fine metal powder and low-melting glass are mixed.

さらに、圧電体膜の両面に形成した電極間に、所定の電圧を供給し、圧電体膜を分極することで圧電素子が得られる。   Furthermore, a piezoelectric element is obtained by supplying a predetermined voltage between the electrodes formed on both surfaces of the piezoelectric film to polarize the piezoelectric film.

(超音波探触子)
本発明に係る超音波探触子は、超音波送信用振動子と超音波受信用振動子を具備する超音波医用画像診断装置用探触子(プローブ)であり、受信用振動子として、本発明に係る上記超音波受信用振動子を用いることを特徴とする。
(Ultrasonic probe)
An ultrasonic probe according to the present invention is a probe for an ultrasonic medical image diagnostic apparatus including an ultrasonic transmission transducer and an ultrasonic reception transducer. The ultrasonic receiving transducer according to the invention is used.

本発明においては、超音波の送受信の両方をひとつの振動子で担ってもよいが、より好ましくは、送信用と受信用で振動子は分けて探触子内に構成される。   In the present invention, both transmission and reception of ultrasonic waves may be performed by a single transducer, but more preferably, the transducers are configured separately for transmission and reception in the probe.

送信用振動子を構成する圧電材料としては、従来公知のセラミックス無機圧電材料でも、有機圧電材料でもよい。   The piezoelectric material constituting the transmitting vibrator may be a conventionally known ceramic inorganic piezoelectric material or an organic piezoelectric material.

本発明に係る超音波探触子においては、送信用振動子の上もしくは並列に本発明の超音波受信用振動子を配置することができる。   In the ultrasonic probe according to the present invention, the ultrasonic receiving transducer of the present invention can be arranged on or in parallel with the transmitting transducer.

より好ましい実施形態としては、超音波送信用振動子の上に本発明の超音波受信用振動子を積層する構造が良く、その際には、本発明の超音波受信用振動子は他の高分子材料(支持体として上記の比誘電率が比較的低い高分子(樹脂)フィルム、例えば、ポリエステルフィルム)の上に添合した形で送信用振動子の上に積層してもよい。その際の受信用振動子と他の高分子材料と合わせた膜厚は、探触子の設計上好ましい受信周波数帯域に合わせることが好ましい。実用的な超音波医用画像診断装置および生体情報収集に現実的な周波数帯から鑑みると、その膜厚は、40〜150μmであることが好ましい。   As a more preferred embodiment, the structure for laminating the ultrasonic receiving transducer of the present invention on the ultrasonic transmitting transducer is good, and in this case, the ultrasonic receiving transducer of the present invention is another high-frequency transducer. You may laminate | stack on the vibrator | oscillator for transmission in the form joined together on the molecular material (The polymer (resin) film, for example, polyester film) whose relative dielectric constant is comparatively low as a support body. In this case, it is preferable that the film thickness of the receiving vibrator and the other polymer material be matched to a preferable receiving frequency band in terms of probe design. Considering a practical ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus and biological information collection from a practical frequency band, the film thickness is preferably 40 to 150 μm.

なお、当該探触子には、バッキング層、音響整合層、音響レンズなどを設けても良い。また、多数の圧電材料を有する振動子を2次元に並べた探触子とすることもできる。複数の2次元配列した探触子を順次走査して、画像化するスキャナーとして構成させることもできる。   The probe may be provided with a backing layer, an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like. Also, a probe in which vibrators having a large number of piezoelectric materials are two-dimensionally arranged can be used. A plurality of two-dimensionally arranged probes can be sequentially scanned to form a scanner.

(超音波医用画像診断装置)
本発明に係る上記超音波探触子は、種々の態様の超音波診断装置に用いることができる。例えば、図2及び図3に示すような超音波医用画像診断装置において好適に使用することができる。
(Ultrasonic medical diagnostic imaging equipment)
The ultrasonic probe according to the present invention can be used for various types of ultrasonic diagnostic apparatuses. For example, it can be suitably used in an ultrasonic medical image diagnostic apparatus as shown in FIGS.

図2は、本発明の実施形態の超音波医用画像診断装置の主要部の構成を示す概念図である。この超音波医用画像診断装置は、患者などの被検体に対して超音波を送信し、被検体で反射した超音波をエコー信号として受信する圧電体振動子が配列されている超音波探触子(プローブ)を備えている。また当該超音波探触子に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、当該超音波探触子の各圧電体振動子が受信したエコー信号を受信する送受信回路と、送受信回路の送受信制御を行う送受信制御回路を備えている。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of a main part of the ultrasonic medical image diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention. This ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus transmits an ultrasonic wave to a subject such as a patient, and an ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators that receive ultrasonic waves reflected by the subject as echo signals are arranged. (Probe). In addition, an electric signal is supplied to the ultrasonic probe to generate an ultrasonic wave, and a transmission / reception circuit that receives an echo signal received by each piezoelectric vibrator of the ultrasonic probe, and transmission / reception control of the transmission / reception circuit A transmission / reception control circuit is provided.

更に、送受信回路が受信したエコー信号を被検体の超音波画像データに変換する画像データ変換回路を備えている。また当該画像データ変換回路によって変換された超音波画像データでモニタを制御して表示する表示制御回路と、超音波医用画像診断装置全体の制御を行う制御回路を備えている。   Furthermore, an image data conversion circuit that converts echo signals received by the transmission / reception circuit into ultrasonic image data of the subject is provided. Further, a display control circuit for controlling and displaying the monitor with the ultrasonic image data converted by the image data conversion circuit and a control circuit for controlling the entire ultrasonic medical image diagnostic apparatus are provided.

制御回路には、送受信制御回路、画像データ変換回路、表示制御回路が接続されており、制御回路はこれら各部の動作を制御している。そして、超音波探触子の各圧電体振動子に電気信号を印加して被検体に対して超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波探触子で受信する。   A transmission / reception control circuit, an image data conversion circuit, and a display control circuit are connected to the control circuit, and the control circuit controls operations of these units. Then, an electrical signal is applied to each piezoelectric vibrator of the ultrasonic probe to transmit an ultrasonic wave to the subject, and the reflected wave caused by acoustic impedance mismatch inside the subject is detected by the ultrasonic probe. Receive at.

なお、上記送受信回路が「電気信号を発生する手段」に相当し、画像データ変換回路が「画像処理手段」に相当する。   The transmission / reception circuit corresponds to “means for generating an electrical signal”, and the image data conversion circuit corresponds to “image processing means”.

上記のような超音波診断装置によれば、本発明の圧電特性及び耐熱性に優れかつ高周波・広帯域に適した超音波受信用振動子の特徴を生かして、従来技術と比較して画質とその再現・安定性が向上した超音波像を得ることができる。   According to the ultrasonic diagnostic apparatus as described above, by utilizing the characteristics of the ultrasonic receiving vibrator excellent in piezoelectric characteristics and heat resistance of the present invention and suitable for high frequency and wide band, the image quality and its An ultrasonic image with improved reproduction and stability can be obtained.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these.

実施例1
(有機圧電材料1〜7の調製)
0.5Lの四つ口セパラブルフラスコに、滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置及び還流冷却管を付し、モノマーとして4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート25.0gと脱水した0℃のテトラヒドロフラン100gを添加し溶解させた(グランド)。またN,N′−ジメチルヘキサメチレンジアミン17.2gと脱水した0℃のテトラヒドロフラン100gを混合、溶解し、氷浴下、2g/分の速度でグランドに滴下し、滴下後から続けて1時間攪拌した。その後殿物を濾取し、0℃に調温したアセトンで洗浄した。濾物を減圧乾燥して有機圧電材料1を30.4g得た。他の有機圧電材料2〜7についても表1に記載の材料を用いて、有機圧電材料1と同様に作製した。
Example 1
(Preparation of organic piezoelectric materials 1-7)
A 0.5 L four-necked separable flask was equipped with a dropping device, a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, a stirring device and a reflux condenser, and dehydrated with 25.0 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate as a monomer at 0 ° C. 100 g of tetrahydrofuran was added and dissolved (ground). Also, 17.2 g of N, N′-dimethylhexamethylenediamine and 100 g of dehydrated tetrahydrofuran at 0 ° C. were mixed and dissolved, dropped into the ground at a rate of 2 g / min in an ice bath, and stirred for 1 hour after the dropping. did. Thereafter, the residue was collected by filtration and washed with acetone adjusted to 0 ° C. The filter cake was dried under reduced pressure to obtain 30.4 g of organic piezoelectric material 1. Other organic piezoelectric materials 2 to 7 were produced in the same manner as the organic piezoelectric material 1 using the materials shown in Table 1.

(比較例1〜3の調製)
0.5Lの四つ口セパラブルフラスコに、滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置及び還流冷却管を付し、モノマーとして4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート25.0gと脱水した0℃のテトラヒドロフラン100gを添加し溶解させた(グランド)。また4,4′−メチレンジアニリン20.0gと脱水した0℃のテトラヒドロフラン100gを混合、溶解し、氷浴下、2g/分の速度でグランドに滴下し、滴下後から続けて1時間攪拌した。その後殿物を濾取し、0℃に調温したアセトンで洗浄した。濾物を減圧乾燥して比較例1を38.7g得た。他の比較例2〜3についても表1に記載の材料を用いて、比較例1と同様に作製した。
(Preparation of Comparative Examples 1 to 3)
A 0.5 L four-necked separable flask was equipped with a dropping device, a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, a stirring device and a reflux condenser, and dehydrated with 25.0 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate as a monomer at 0 ° C. 100 g of tetrahydrofuran was added and dissolved (ground). Further, 20.0 g of 4,4′-methylenedianiline and 100 g of dehydrated tetrahydrofuran at 0 ° C. were mixed and dissolved, dropped into the ground at a rate of 2 g / min in an ice bath, and stirred for 1 hour after the dropping. . Thereafter, the residue was collected by filtration and washed with acetone adjusted to 0 ° C. The residue was dried under reduced pressure to obtain 38.7 g of Comparative Example 1. Other Comparative Examples 2 to 3 were produced in the same manner as Comparative Example 1 using the materials shown in Table 1.

(作製した有機圧電材料の溶解度評価)
作製した有機圧電材料1〜7、比較例1〜3を用いて、N−メチルピロリドン100gに対する溶解度を評価した。25℃に調温、攪拌したN−メチルピロリドンに材料を0.5gずつ添加し、溶解したならさらに0.5g追加、未溶解ならそこで添加をやめるという方法で、各有機圧電材料1〜7、及び比較例1〜3、それぞれを評価した。
(Evaluation of solubility of fabricated organic piezoelectric material)
Using the produced organic piezoelectric materials 1 to 7 and comparative examples 1 to 3, the solubility in 100 g of N-methylpyrrolidone was evaluated. Each organic piezoelectric material 1 to 7 was added by adding 0.5 g of the material to N-methylpyrrolidone that had been temperature-controlled and stirred at 25 ° C., adding 0.5 g if dissolved, and then stopping addition if not dissolved. Each of Comparative Examples 1 to 3 was evaluated.

上記評価結果は表1に示した。   The evaluation results are shown in Table 1.

表1に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例では、溶解性が比較例に比べ優れていることが分かる。   As is apparent from the results shown in Table 1, in the examples according to the present invention, it can be seen that the solubility is superior to the comparative examples.

実施例2
(有機圧電膜1の作製)
実施例1で作製した有機圧電材料1をNMPを溶媒として質量比で10%の溶液を調製し、キャスト後、150℃にて2時間減圧乾燥し、膜厚が40μmの有機圧電膜1を作製した。作製した有機圧電膜1を長さ50mm、幅5mmにカットし、テンシロンRTA−100型(オリエンテック社製)を用い、クロスヘッド速度50mm/min、室温で測定し、弾性率を求めた。その他の有機圧電材料2〜7、比較例1〜3も同様に、有機圧電膜として、それぞれ評価した。
Example 2
(Preparation of organic piezoelectric film 1)
A 10% by weight solution of the organic piezoelectric material 1 produced in Example 1 was prepared using NMP as a solvent. After casting, the solution was dried under reduced pressure at 150 ° C. for 2 hours to produce an organic piezoelectric film 1 having a thickness of 40 μm. did. The produced organic piezoelectric film 1 was cut into a length of 50 mm and a width of 5 mm, and measured using a Tensilon RTA-100 type (manufactured by Orientec Co., Ltd.) at a crosshead speed of 50 mm / min at room temperature to obtain an elastic modulus. Other organic piezoelectric materials 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were similarly evaluated as organic piezoelectric films.

上記評価結果は表1に示した。   The evaluation results are shown in Table 1.

表1に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例では、弾性率が比較例に比べ小さく、柔軟性に優れていることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 1, in the examples according to the present invention, it can be seen that the elastic modulus is smaller than that of the comparative example and the flexibility is excellent.

実施例3
(超音波振動子1の作製)
実施例2で作製した有機圧電膜1を、室温で3倍に延伸した後、延伸した長さを保ったまま、120℃まで5℃/分の割合で昇温し、5分間停滞した後、自然冷却し、25℃にした。その後、得られた膜の両面に、蒸着によりアルミニウム電極を施し、高圧電源装置 HARb−20R60(松定プレシジョン(株)製)と針状電極を用い、2.0MV/mの電界でコロナ放電分極処理を行い、有機圧電膜1を用いた超音波振動子を作製した。また有機圧電膜2〜7についても同様に超音波振動子2〜7を作製した。
Example 3
(Preparation of ultrasonic transducer 1)
After the organic piezoelectric film 1 produced in Example 2 was stretched 3 times at room temperature, the temperature was raised to 120 ° C. at a rate of 5 ° C./min while maintaining the stretched length, and after 5 minutes stagnation, It was naturally cooled to 25 ° C. Thereafter, aluminum electrodes are applied to both surfaces of the obtained film by vapor deposition, and corona discharge polarization is performed at an electric field of 2.0 MV / m using a high voltage power supply HARb-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) and needle electrodes. The ultrasonic transducer using the organic piezoelectric film 1 was manufactured by performing the treatment. Similarly, the ultrasonic vibrators 2 to 7 were produced for the organic piezoelectric films 2 to 7.

(比較振動子1の作製)
実施例2で作製した比較膜1を、180℃まで5℃/分の割合で昇温し、5分間停滞した後、自然冷却し、25℃にした。その後、得られた膜の両面に、蒸着によりアルミニウム電極を施し、高圧電源装置 HARb−20R60(松定プレシジョン(株)製)と針状電極を用い、2.0MV/mの電界でコロナ放電分極処理を行い、比較膜1を用いた比較振動子1を作製した。また比較膜2、3についても同様に比較振動子2、3を作製した。
(Production of comparative vibrator 1)
The comparative film 1 produced in Example 2 was heated up to 180 ° C. at a rate of 5 ° C./minute, stagnated for 5 minutes, and then naturally cooled to 25 ° C. Thereafter, aluminum electrodes are applied to both surfaces of the obtained film by vapor deposition, and corona discharge polarization is performed at an electric field of 2.0 MV / m using a high voltage power supply HARb-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) and needle electrodes. Processing was performed to produce a comparative vibrator 1 using the comparative film 1. Similarly, the comparative vibrators 2 and 3 were produced for the comparative films 2 and 3.

(電気機械結合定数の評価)
得られた超音波振動子1〜7、比較振動子1〜3にアルミ箔で作製したリード線を接着し、4294A PRECISION IMPEDANCE ANALYZER(Agilent社製)を使用し、電気機械結合定数を求めた。
(Evaluation of electromechanical coupling constant)
Lead wires made of aluminum foil were bonded to the obtained ultrasonic vibrators 1 to 7 and comparative vibrators 1 to 3, and 4294A PRECISION IMPEDANCE ANALYZER (manufactured by Agilent) was used to obtain electromechanical coupling constants.

上記評価結果は表1に示した。   The evaluation results are shown in Table 1.

表1に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例では、電気機械結合定数が比較例に比べ大きく、電気機械変換効率が大きいことが分かる。   As is clear from the results shown in Table 1, it can be seen that in the examples according to the present invention, the electromechanical coupling constant is larger than that of the comparative example, and the electromechanical conversion efficiency is large.

実施例4
《作製した超音波振動子の圧電性評価》
得られた超音波振動子1〜7、比較振動子1〜3の評価は、Nano−R2/I2クローズドループ・リニアスキャナ搭載多機能AFM(PACIFIC NANOTECHNOLOGY社製)とFCE−1型強誘電体特性評価システム(東陽テクニカ社製)で圧電性を測定した。
Example 4
<< Evaluation of piezoelectricity of fabricated ultrasonic transducer >>
Evaluation of the obtained ultrasonic transducers 1 to 7 and comparative transducers 1 to 3 is based on a multi-function AFM (manufactured by PACIFIC NANOTECHNOLOGY) equipped with a Nano-R2 / I2 closed-loop linear scanner and FCE-1 type ferroelectric characteristics Piezoelectricity was measured with an evaluation system (manufactured by Toyo Technica).

上記評価結果を表1に示す。   The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2010018726
Figure 2010018726

表1に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例では、圧電性が比較例に比べ優れていることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 1, it can be seen that the piezoelectricity is superior to the comparative example in the examples according to the present invention.

実施例5
(探触子の作製と評価)
〈送信用圧電材料の作製〉
成分原料であるCaCO、La、BiとTiO、及び副成分原料であるMnOを準備し、成分原料については、成分の最終組成が(Ca0.97La0.03)Bi4.01Ti15となるように秤量した。次に、純水を添加し、純水中でジルコニア製メディアを入れたボールミルにて8時間混合し、十分に乾燥を行い、混合粉体を得た。得られた混合粉体を、仮成形し、空気中、800℃で2時間仮焼を行い仮焼物を作製した。次に、得られた仮焼物に純水を添加し、純水中でジルコニア製メディアを入れたボールミルにて微粉砕を行い、乾燥することにより圧電セラミックス原料粉末を作製した。微粉砕においては、微粉砕を行う時間および粉砕条件を変えることにより、それぞれ粒子径100nmの圧電セラミックス原料粉末を得た。それぞれ粒子径の異なる各圧電セラミックス原料粉末にバインダーとして純水を6質量%添加し、プレス成形して、厚み100μmの板状仮成形体とし、この板状仮成形体を真空パックした後、235MPaの圧力でプレスにより成形した。次に、上記の成形体を焼成した。最終焼結体の厚さは20μmの焼結体を得た。なお、焼成温度は、それぞれ1100℃であった。1.5×Ec(MV/m)以上の電界を1分間印加して分極処理を施した。
Example 5
(Fabrication and evaluation of the probe)
<Production of piezoelectric material for transmission>
Component raw materials CaCO 3 , La 2 O 3 , Bi 2 O 3 and TiO 2 , and subcomponent raw materials MnO are prepared, and for the component raw materials, the final composition of the components is (Ca 0.97 La 0.03 ) Weighed to be Bi 4.01 Ti 4 O 15 . Next, pure water was added, mixed in a ball mill containing zirconia media in pure water for 8 hours, and sufficiently dried to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was temporarily molded and calcined in air at 800 ° C. for 2 hours to prepare a calcined product. Next, pure water was added to the obtained calcined material, finely pulverized in a ball mill containing zirconia media in pure water, and dried to prepare a piezoelectric ceramic raw material powder. In pulverization, the piezoelectric ceramic raw material powder having a particle diameter of 100 nm was obtained by changing the pulverization time and pulverization conditions. 6% by mass of pure water as a binder is added to each piezoelectric ceramic raw material powder having a different particle diameter, press-molded to form a plate-shaped temporary molded body having a thickness of 100 μm, and this plate-shaped temporary molded body is vacuum-packed and then 235 MPa. It shape | molded by the press with the pressure of. Next, the molded body was fired. The final sintered body had a thickness of 20 μm. The firing temperature was 1100 ° C. An electric field of 1.5 × Ec (MV / m) or more was applied for 1 minute to perform polarization treatment.

〈受信用積層振動子の作製〉
前記実施例1において作製した有機圧電体膜1と厚さ50μmのポリエステルフィルムをエポキシ系接着剤にて貼り合わせた積層振動子を作製した。その後、上記と同様に分極処理をした。
<Production of laminated resonator for reception>
A laminated vibrator was produced in which the organic piezoelectric film 1 produced in Example 1 and a polyester film having a thickness of 50 μm were bonded together with an epoxy adhesive. Thereafter, polarization treatment was performed in the same manner as described above.

次に、常法に従って、上記の送信用圧電材料の上に受信用積層振動子を積層し、かつバッキング層と音響整合層を設置し超音波探触子を試作した。   Next, according to a conventional method, an ultrasonic probe was prototyped by laminating a laminated receiver for reception on the above-described piezoelectric material for transmission and installing a backing layer and an acoustic matching layer.

なお、比較例として、上記受信用積層振動子の代わりに、ポリフッ化ビニリデン共重合体のフィルム(有機圧電体膜)のみを用いた受信用積層振動子を上記受信用積層振動子に積層した以外、上記超音波探触子と同様の探触子を作製した。   As a comparative example, in place of the above laminated resonator for reception, a laminated resonator for reception using only a polyvinylidene fluoride copolymer film (organic piezoelectric film) was laminated on the above laminated resonator. A probe similar to the above-described ultrasonic probe was produced.

次いで、上記2種の超音波探触子について受信感度と絶縁破壊強度の測定をして評価した。   Next, the above two types of ultrasonic probes were evaluated by measuring the reception sensitivity and the dielectric breakdown strength.

なお、受信感度については、5MHzの基本周波数fを発信させ、受信2次高調波fとして10MHz、3次高調波として15MHz、4次高調波として20MHzの受信相対感度を求めた。受信相対感度は、ソノーラメディカルシステム社(Sonora Medical System,Inc:2021Miller Drive Longmont,Colorado(0501 USA))の音響強度測定システムModel805(1〜50MHz)を使用した。 Incidentally, the reception sensitivity is originating the fundamental frequency f 1 of 5 MHz, to determine the received relative sensitivity of 20MHz as 15 MHz, 4 harmonics as received second harmonic wave f 2 as 10 MHz, 3 harmonic. For the relative sensitivity of reception, a sound intensity measurement system Model 805 (1 to 50 MHz) manufactured by Sonora Medical System, Inc. (2021 Miller Drive Longmont, Colorado (0501 USA)) was used.

絶縁破壊強度の測定は、負荷電力Pを5倍にして、10時間試験した後、負荷電力を基準に戻して、相対受信感度を評価した。感度の低下が負荷試験前の1%以内のときを良、1%を超え10%未満を可、10%以上を不良として評価した。   The dielectric breakdown strength was measured by multiplying the load power P by 5 times, testing for 10 hours, and then returning the load power to the reference to evaluate the relative reception sensitivity. The sensitivity was evaluated as good when the decrease in sensitivity was within 1% before the load test, more than 1% and less than 10%, and 10% or more as bad.

上記評価において、本発明に係る受信用圧電(体)積層振動子を具備した探触子は、比較例に対して約1.2倍の相対受信感度を有しており、かつ絶縁破壊強度は良好であることを確認した。すなわち、本発明の超音波受信用振動子は、図1に示したような超音波医用画像診断装置に用いる探触子にも好適に使用できることが確認された。   In the above evaluation, the probe including the receiving piezoelectric (body) laminated vibrator according to the present invention has a relative receiving sensitivity about 1.2 times that of the comparative example, and the dielectric breakdown strength is It was confirmed to be good. That is, it was confirmed that the ultrasonic wave receiving transducer of the present invention can be suitably used for a probe used in an ultrasonic medical image diagnostic apparatus as shown in FIG.

本発明の有機圧電材料の製造装置の一例を示す工程図Process drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of the organic piezoelectric material of this invention 超音波医用画像診断装置の主要部の構成を示す概念図Conceptual diagram showing the configuration of the main part of an ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus 超音波医用画像診断装置の外観構成図Appearance block diagram of ultrasonic medical diagnostic imaging equipment

符号の説明Explanation of symbols

1 有機圧電材料液タンク
1a 有機圧電材料液
2 微粒子添加液タンク
2a 微粒子添加液
3 添加剤液タンク
3a 添加剤液
4a、4b、4c、4d ポンプ
5a、5b インラインミキサー
6 スリットダイ
7 ドラム
8 流延ベルト
9 ローラ
10 有機圧電材料
P1 受信用圧電材料(膜)
P2 支持体
P3 送信用圧電材料(膜)
P4 バッキング層
P5 電極
P6 音響レンズ
S 超音波医用画像診断装置
S1 超音波医用画像診断装置の本体
S2 超音波探触子
S3 操作入力部
S4 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic piezoelectric material liquid tank 1a Organic piezoelectric material liquid 2 Fine particle additive liquid tank 2a Fine particle additive liquid 3 Additive liquid tank 3a Additive liquid 4a, 4b, 4c, 4d Pump 5a, 5b In-line mixer 6 Slit die 7 Drum 8 Casting Belt 9 Roller 10 Organic piezoelectric material P1 Receiving piezoelectric material (film)
P2 Support P3 Transmission piezoelectric material (film)
P4 Backing layer P5 Electrode P6 Acoustic lens S Ultrasound medical image diagnostic device S1 Body of ultrasonic medical image diagnostic device S2 Ultrasonic probe S3 Operation input unit S4 Display unit

Claims (8)

下記一般式(UP1)で表される構造を有する有機高分子材料を含有する有機圧電材料であって、電気機械結合定数が0.2以上であることを特徴とする有機圧電材料。
Figure 2010018726
(式中、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表すが、RとRが同時に水素原子となる場合は除く。)
An organic piezoelectric material comprising an organic polymer material having a structure represented by the following general formula (UP1), wherein an electromechanical coupling constant is 0.2 or more.
Figure 2010018726
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent an alkylene group, an arylene group or a heteroarylene group. X represents an oxygen atom or a sulfur atom. R 3 and R 4 each independently represent hydrogen. Represents an atom, an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, except when R 3 and R 4 are simultaneously hydrogen atoms.)
前記一般式(UP1)が、下記一般式(UP2)で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機圧電材料。
Figure 2010018726
(式中、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Rは、メチル基、エチル基、又はプロピル基である。)
The organic piezoelectric material according to claim 1, wherein the general formula (UP1) is represented by the following general formula (UP2).
Figure 2010018726
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent an alkylene group, an arylene group, or a heteroarylene group. R 7 is a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.)
前記有機圧電材料が、分子量が400〜10,000であるマクロモノマーを原料として形成された有機高分子材料を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機圧電材料。 3. The organic piezoelectric material according to claim 1, wherein the organic piezoelectric material contains an organic polymer material formed using a macromonomer having a molecular weight of 400 to 10,000 as a raw material. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機圧電材料を用いて形成されたことを特徴とする有機圧電膜。 An organic piezoelectric film formed using the organic piezoelectric material according to claim 1. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機圧電材料を用いて形成された有機圧電膜を具備した超音波振動子であって、当該有機圧電膜は、その両面に電極を有し、かつ当該有機圧電膜の両面に設置される電極の形成前、片側のみ電極形成後、又は両側に電極形成後のいずれかで、分極処理されて製造された有機圧電膜であることを特徴とする超音波振動子。 An ultrasonic transducer comprising an organic piezoelectric film formed using the organic piezoelectric material according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic piezoelectric film has electrodes on both sides thereof. And it is an organic piezoelectric film manufactured by polarization treatment either before the formation of the electrodes placed on both sides of the organic piezoelectric film, after the electrode formation on only one side, or after the electrode formation on both sides. Ultrasonic vibrator. 請求項5に記載の超音波振動子であって、前記分極処理が、電圧印加処理又はコロナ放電処理であることを特徴とする超音波振動子。 6. The ultrasonic transducer according to claim 5, wherein the polarization process is a voltage application process or a corona discharge process. 超音波送信用振動子と超音波受信用振動子を具備する超音波探触子であって、請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機圧電材料により形成された有機圧電膜を具備した超音波振動子を超音波受信用振動子として用いたことを特徴とする超音波探触子。 An ultrasonic probe comprising an ultrasonic transmission transducer and an ultrasonic reception transducer, comprising the organic piezoelectric film formed of the organic piezoelectric material according to claim 1. An ultrasonic probe using the ultrasonic transducer made as an ultrasonic receiving transducer. 電気信号を発生する手段と、前記電気信号を受けて超音波を被検体に向けて送信し、前記被検体から受けた反射波に応じた受信信号を生成する複数の振動子が配置された超音波探触子と、前記超音波探触子が生成した前記受信信号に応じて、前記被検体の画像を生成する画像処理手段とを有する超音波医用画像診断装置において、前記超音波探触子が、請求項7に記載の超音波探触子であることを特徴とする超音波医用画像診断装置。 Ultrasound in which a means for generating an electrical signal and a plurality of transducers for receiving the electrical signal and transmitting an ultrasonic wave toward the subject and generating a reception signal corresponding to the reflected wave received from the subject are arranged In the ultrasonic medical image diagnostic apparatus, comprising: an ultrasonic probe; and an image processing unit that generates an image of the subject according to the reception signal generated by the ultrasonic probe. The ultrasonic medical image diagnostic apparatus according to claim 7, wherein the ultrasonic probe is the ultrasonic probe according to claim 7.
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