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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen von flüssigkristallinen
Harzen, genauer gesagt flüssigkristalline
Harzzusammensetzungen und Formteile mit verbessertem Flammverzögerungsvermögen, verringerter
Anisotropie, erhöhter
Hitzebeständigkeit
und verbesserter Hydrolysebeständigkeit.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Nachfrage nach hochqualitativen Kunststoffen ist derzeit stark im
Steigen begriffen, und eine große
Anzahl an Polymeren mit unterschiedlichen neuen Merkmalen wurden
entwickelt und auf den Markt gebracht. Von diesen sind optisch anisotrope,
flüssigkristalline
Polymere, die durch die parallele Ausrichtung ihrer Molekülketten
gekennzeichnet sind, besonders hervorzuheben, da sie hohe Fluidität und gute
mechanische Eigenschaften aufweisen. Vor allem weil die Polymere
dieser Art besonders hohe Steifigkeit aufweisen, steigt die Nachfrage
nach kleinen Formteilen aus den Polymeren auf dem Gebiet der Elektrotechnik
und der Elektronik sowie auf dem Gebiet der Bürogeräte stark an.
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Bekannt
sind flüssigkristalline
Polymere, die durch Copolymerisation von p-Hydroxybenzoesäure mit Polyethylenterephthalat
erhalten werden (japanische Patentanmeldung (JP-B) Sho-56-18016);
flüssigkristalline
Polymere, die durch Copolymerisation von p-Hydroxybenzoesäure mit
4,4'-Dihydroxybiphenyl,
t-Butylhydrochinon und Terephthalsäure erhalten werden (offengelegte
japanische Patentanmeldung (JP-A) Sho-62-164719); flüssigkristalline Polymere, die
durch Copolymerisation von p-Hydroxybenzoesäure mit 4,4'-Dihydroxybiphenyl, Isophthalsäure und
Terephthalsäure
erhalten werden (JP-B Sho-57-24407, JP-A Sho-60-25046); flüssigkristalline
Polymere, die durch Copolymerisation von p-Hydroxybenzoesäure mit
6-Hydroxy-2-naphthoesäure
erhalten werden (JP-A Sho-54-77691) usw.
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Da
sie jedoch einen höheren
Schmelzpunkt aufweisen als herkömmliche
Polyester, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat,
sind diese flüssigkristallinen
Polymere in der Hinsicht problematisch, dass sie sich verfärben oder
thermisch geschädigt
werden und so während
einer Polymerisation zu ihrer Herstellung oder während ihres Formens schlechtere
mechanische Eigenschaften aufweisen. Um dieses Problem zu lösen, wurde
ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Wärmestabilisator, wie beispielsweise
organische Phosphorverbindungen, sterisch gehinderte Phenole und
dergleichen, zu den polymerisierten Monomeren zugesetzt werden,
um so eine dauerhafte Hitzebeständigkeit
der Polymere bereitzustellen.
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Es
ist bekannt, dass flüssigkristalline
Polymere im Allgemeinen Flammverzögerungsvermögen aufweisen und, wenn sie
direkten Flammen ausgesetzt werden, selbst schäumen, um Carbidschichten zu
bilden.
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Es
wurde jedoch herausgefunden, dass typische flüssigkristalline Polyester,
wie sie durch Copolymerisation eines Polyesters, der von einem Alkylenglykol
und einer Dicarbonsäure
stammt, mit einer acyloxylierten, aromatischen Carbonsäure (beispielsweise
den in der JP-B Sho-56-18016 beschriebenen Polymeren) erhalten werden,
schlechtes Flammverzögerungsvermögen aufweisen,
wenn sie in Form von dünnen
Formteilen vorliegen (Dicke: 0,8 mm).
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Als
ein Mittel, um den in der JP-B Sho-56-18016 beschriebenen Polymeren
Flammverzögerungsvermögen zu verleihen,
ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Polymere mit einer organischen
Bromverbindung und einer Antimonverbindung kombiniert werden (JP-A
Hei-1-118567). Dieses Verfahren bringt jedoch das Problem mit sich,
dass die resultierenden Polymere viel Rauch erzeugen, wenn sie entzündet werden.
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Angesichts
dieser Tatsache nahm in letzter Zeit die Verwendung von Flammverzögerungsmitteln
zu, die keinerlei Halogen enthielten, um die Nachteile solcher halogenhältiger Flammverzögerungsmittel
zu überwinden.
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Weitere
bekannte Mittel, die oben genannten Polymere flammbeständig zu
machen, ohne halogenhältige
Flammverzögerungsmittel
einzusetzen, sind Verfahren, bei denen die Polymere mit einer Phosphorverbindung
copolymerisiert werden (JP-A Hei-3-134021);
und ein Verfahren, bei dem roter Phosphor zu halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyestern, wie beispielsweise jenen, die Ethylenterephthalateinheiten
und p-Hydroxybenzoesäureresteinheiten
enthalten, zugesetzt wird (JP-A Hei-6-299050).
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Die
in der JP-B Hei-2-51524 beschriebenen hitzebeständigen Mittel können jedoch
nicht immer die Hitzebeständigkeit
von Polymeren verbessern und verhindern, dass Polymere thermisch
geschädigt
werden; und das in der JP-A Hei-3-134021 beschriebene Verfahren
konnte keine Copolymere mit guter Hitzebeständigkeit erzeugen. Es wurde
herausgefunden, dass flammhemmende Harzzusammensetzungen, die einen halbaromatischen
Polyester umfassen, wie in der JP-A Hei-3-137154 beschrieben ist,
nicht nur deshalb problematisch sind, weil ihre Hitzebeständigkeit
und Fluidität
während
des Formens gering sind, sondern auch, weil Formteile daraus mit
einer Dicke von 0,8 mm beim UL94-Test für Flammverzögerungsvermögen einen Grad an Flammverzögerungsvermögen von
V-0 aufwiesen, Formteile mit geringerer Dicke jedoch geringeres Flammverzögerungsvermögen besaßen.
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Demgemäß besteht
das Ziel der vorliegenden Erfindung im Erhalt einer Harzzusammensetzung
und von Formteilen daraus, welche die oben genannten Probleme überwinden,
immer noch gutes Flammverzögerungsvermögen aufweisen,
obwohl sie dünn
sind, gute thermische Eigenschaften, einschließlich guter Verweilstabilität und guter
Trockenhitzebeständigkeit
während
des Formens, besitzen und außerdem
neue Eigenschaften, einschließlich
Hydrolysebeständigkeit
etc., aufweisen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Der
erste Aspekt der Erfindung ist eine flüssigkristalline Harzzusammensetzung,
umfassend 100 Gewichtsteile eines halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesters und/oder eines halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramids,
0,001 bis 5 Gewichtsteile zumindest einer oder mehrerer Verbindungen,
ausgewählt aus
Phosphorsäure,
Hypophosphorsäure
und Salzen davon mit einem Metall der Gruppe I oder Gruppe II, und 0,01
bis 10 Gewichtsteile roten Phosphor.
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Der
zweite Aspekt der Erfindung ist eine flüssigkristalline Harzzusammensetzung,
umfassend einen halbaromatischen flüssigkristallinen Polyester
und/oder ein halbaromatisches flüssigkristallines
Polyesteramid sowie weitere Substanzen, die einen Phosphorgehalt
von 0,01 bis 15 Gew.-% und einen Gehalt an Metall der Gruppe I und/oder
Gruppe II von 5 bis 15.000 ppm aufweisen, wobei das Verhältnis (a)
: (b) zwischen dem Phosphorgehalt (a) und dem Gehalt an Metall der
Gruppe I oder Gruppe II (b) nicht kleiner als 1,5 ist.
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Der
dritte Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer
flüssigkristallinen
Harzzusammensetzung, umfassend das Zusetzen zumindest einer oder
mehreren aus Phosphorsäure,
Hypophosphorsäure
und Metallsalzen davon ausgewählten
Verbindungen zu einem halbaromatischen flüssigkristallinen Polyester
und/oder einem halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramid,
und zwar in einer Menge von 0,001 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen
auf 100 Gewichtsteile des halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesters und/oder
halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesteramids, vor Beendigung der Polymerisation, um den halbaromatischen
flüssigkristallinen
Polyester und/oder das halbaromatische flüssigkristalline Polyesteramid zu
erhalten, sowie das Zusetzen von rotem Phosphor dazu in einer Menge
von 0,01 bis 10 Gewichtsteilen, auf derselben Basis, nach Beendigung
der Polymerisation.
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Der
vierte Aspekt der Erfindung ist ein Formteil aus der Zusammensetzung
gemäß dem ersten
oder zweiten oben genannten Aspekt.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Die
flüssigkristalline
Harzzusammensetzung gemäß der Erfindung
enthält
einen halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyester und/oder ein halbaromatisches flüssigkristallines Polyesteramid,
wobei der Gehalt des halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesters
und/oder des halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesteramids vorzugsweise nicht geringer als 30 Gew.-%, noch bevorzugter
nicht geringer als 50 Gew.-%, noch bevorzugter mehr als die Hälfte der
Zusammensetzung, ist.
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Für die Erfindung
verwendbare halbaromatische flüssigkristalline
Polyester und/oder halbaromatische flüssigkristalline Polyesteramide
umfassen (flüssigkristalline)
Polyester und/oder Polyesteramide, die sowohl Struktureinheiten
mit aromatischen Gruppen als auch Struktureinheiten mit nichtaromatischen
Gruppen enthalten und zur Bildung einer anisotropen Schmelzphase
fähig sind.
Beispielsweise werden halbaromatische flüssigkristalline Polyester erwähnt, die
aus aromatischen Oxycarbonyleinheiten, aromatischen Dioxyeinheiten,
aromatischen Dicarbonyleinheiten, Ethylendioxyeinheiten und dergleichen
ausgewählte
Struktureinheiten umfassen und zur Bildung einer anisotropen Schmelzphase
fähig sind;
sowie halbaromatische flüssigkristalline Polyesteramide,
welche die oben genannten Struktureinheiten und aus aromatischen
Iminocarbonyleinheiten, aromatischen Diiminoeinheiten, aromatischen
Iminoxyeinheiten und dergleichen ausgewählte Struktureinheiten umfassen
und zur Bildung einer anisotropen Schmelzphase fähig sind.
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Als
Beispiele für
die halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyester, die zur Bildung einer anisotropen Schmelzphase fähig sind,
werden solche genannt, welche die folgenden Formeln (I), (II), (III)
und (IV) umfassen, und solche, die Struktureinheiten der folgenden
Formeln (I), (III) und (IV) aufweisen. In der Erfindung können ein
oder mehrere dieser Polyester verwendet werden.
worin R
1 für eine oder
mehrere der folgenden Gruppen steht:
R
2 für
eine oder mehrere der folgenden Gruppen steht:
X für ein Wasserstoffatom oder
ein Chloratom steht.
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Bei
diesen Polyestern ist es wünschenswert,
dass die gesamten Struktureinheiten (II) und (III) im Wesentlichen äquimolar
zu den Struktureinheiten (IV) sind.
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Die
Struktureinheit (I) stammt von p-Hydroxybenzoesäure; die Struktureinheit (II)
von einer aromatischen Dihydroxyverbindung, die aus 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
3,3',5,5'-Tetramethyl-4,4'-dihydroxybiphenyl, Hydrochinon, t-Butylhydrochinon,
Phenylhydrochinon, Methylhydrochinon, 2,6-Dihydroxynaphthalin, 2,7-Dihydroxynaphthalin,
2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan
und 4,4'-Dihydroxydiphenylether
ausgewählt
ist; die Struktureinheiten (III) von Ethylenglykol; und die Struktureinheiten
(IV) von einer aromatischen Dicarbonsäure, die aus Terephthalsäure, Isophthalsäure, 4,4'-Diphenyldicarbonsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure, 1,2-Bis(phenoxy)ethan-4,4'-dicarbonsäure, 1,2-Bis(2-chlorphenoxy)ethan-4,4'-dicarbonsäure und
4,4'-Diphenyletherdicarbonsäure ausgewählt ist.
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Davon
sind vor allem Polyester zu bevorzugen, in denen R
1 ist und R
2 ist.
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Als
Beispiele für
die halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesteramide werden solche genannt, die aus p-Hydroxybenzoesäure, 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
Terephthalsäure,
p-Aminobenzoesäure
und Polyethylenterephthalat gebildet werden (siehe JP-A Sho-64-33123).
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Bevorzugte
halbaromatische flüssigkristalline
Polyester zur Verwendung bei der Erfindung sind die Copolymere,
welche die Struktureinheiten (I), (III) und (IV) umfas sen, und die
Copolymere, welche die Struktureinheiten (I), (II), (III) und (IV)
umfassen, worin das Copolymerisationsverhältnis der Einheiten (I), (II),
(III) und (IV) frei definiert werden kann. Angesichts der Fluidität der Copolymere
ist das Copolymerisationsverhältnis
jedoch wie folgt:
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In
den Copolymeren, die (II) enthalten, machen die Struktureinheiten
(I) und (II) im Hinblick auf die Hitzebeständigkeit, das Flammverzögerungsvermögen und
die mechanischen Eigenschaften der Copolymere zusammen vorzugsweise
60 bis 95 Mol%, noch bevorzugter 75 bis 93 Mol-%, der Struktureinheiten
(I), (II) und (III) zusammen aus. Die Struktureinheiten (III) machen
vorzugsweise 5 bis 40 Mol-%, noch bevorzugter 7 bis 25 Mol-%, der
Struktureinheiten (I), (II) und (III) zusammen aus. Das Molverhältnis zwischen
den Struktureinheiten (I) und (II), (I) : (II), beträgt im Hinblick
auf das Gleichgewicht zwischen Hitzebeständigkeit und Fluidität der Copolymere
vorzugsweise 75 : 25 bis 95 : 5, noch bevorzugter 78 : 22 bis 93
: 7. Die Struktureinheiten (IV) sind im Wesentlichen äquimolar
zu den gesamten Struktureinheiten (II) und (III).
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In
den Copolymeren, die (II) nicht enthalten, machen die Struktureinheiten
(I) vorzugsweise 30 bis 80 Mol-%, noch bevorzugter 45 bis 75 Mol-%,
von (I), (III) und (IV) zusammen aus.
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Um
Polykondensate aus diesen halbaromatischen flüssigkristallinen Polyestern
und halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesteramiden, die vorzugsweise in der Erfindung verwendet werden,
herzustellen, können
die Komponenten, welche die Struktureinheiten (I) bis (IV) ergeben
sollen, mit beliebigen anderen Komponenten copolymerisiert werden,
wie beispielsweise mit aromatischen Dicarbonsäuren, wie z. B. 3,3'-Diphenylcarbonsäure, 2,2'-Diphenyldicarbonsäure usw.; aliphatischen Dicarbonsäuren, wie
z. B. Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandicarbonsäure usw.;
alizyklischen Dicarbonsäuren,
wie z. B. Hexahydroterephthalsäure
usw.; aromatischen Diolen, wie z. B. Chlorhydrochinon, Methylhydrochinon,
4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon,
4,4'-Dihydroxydiphenylsulfid,
4,4'-Dihydroxybenzophenon
usw.; aliphatischen und alizyklischen Diolen, wie z. B. Propylenglykol,
1,4-Butandiol, 1,6-Hexandi ol, Neopentylglykol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol
usw.; aromatischen Hydroxycarbonsäuren, wie z. B. m-Hydroxybenzoesäure, 2,6-Dihydroxynaphtoesäure usw.;
und p-Aminophenol, und zwar in einen Bereich, der die flüssigkristalline
Eigenschaft der resultierenden Polykondensate nicht beeinträchtigt.
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Verfahren
zur Herstellung der halbaromatischen flüssigkristallinen Polyester
und halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesteramide zur Verwendung in der Erfindung sind nicht speziell
definiert, und die Polyester und Polyesteramide können gemäß jedem
beliebigen bekannten Polykondensationsverfahren zur Herstellung
herkömmlicher
halbaromatischer flüssigkristalliner
Polyester und halbaromatischer flüssigkristalliner Polyesteramide
hergestellt werden.
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Um
beispielsweise die oben genannten bevorzugten halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyester herzustellen, werden die folgenden Verfahren bevorzugt.
- (1) Deacetylierende Polykondensation von p-Acetoxybenzoesäure, einer
diacetylierten, aromatischen Dihydroxyverbindung, wie z. B. 4,4'-Diacetoxybiphenyl,
Diacetoxybenzol oder dergleichen, einer aromatischen Dicarbonsäure, wie
z. B. Terephthalsäure
oder dergleichen, und eines Polymers oder Oligomers eines Polyesters,
wie z. B. Polyethylenterephthalat oder dergleichen, oder eines Bis(β-hydroxyethyl)esters einer
aromatischen Dicarbonsäure,
wie z. B. Bis(β-hydroxyethyl)terephthalat
oder dergleichen.
- (2) Deacetylierende Polykondensation von p-Hydroxybenzoesäure, einer
aromatischen Dihydroxyverbindung, wie z. B. 4,4'-Dihydroxybiphenyl, Hydrochinon oder
dergleichen, Essigsäureanhydrid,
einer aromatischen Dicarbonsäure,
wie z. B. Terephthalsäure
oder dergleichen, und eines Polymers oder Oligomers eines Polyesters,
wie z. B. Polyethylenterephthalat oder dergleichen, oder eines Bis(β-hydroxyethyl)esters einer
aromatischen Dicarbonsäure,
wie z. B. Bis(β-hydroxyethyl)terephthalat
oder dergleichen.
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Die
Polykondensation kann in Abwesenheit eines Katalysators stattfinden,
für den
jedoch eine Metallverbindung, wie z. B. Zinn(II)-acetat, Tetrabutyltitanat,
Kaliumacetat, Natriumacetat, Antimontrioxid oder dergleichen, oder
sogar ein metallisches Magnesium verwendet werden kann.
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Die
logarithmische Viskositätszahl
des halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesters und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramids,
die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind,
kann in Pentafluorphenol gemessen werden und ist vorzugsweise nicht
kleiner als 0,3, gemessen darin in einer Konzentration von 0,1 g/dl
bei 60°C.
Noch bevorzugter ist sie 0,5 bis 10,0 dl/g.
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Die
Schmelzviskosität
des halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesters und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramids,
die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind,
beträgt vorzugsweise
10 bis 20.000 Poise, noch bevorzugter 20 bis 10.000 Poise.
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Die
Schmelzviskosität
wird unter Verwendung eines vertikalen Durchflussmessgeräts bei einer
Temperatur, die dem Schmelzpunkt der Polymerprobe (Fp) + 10°C entspricht,
und einer Schergeschwindigkeit von 1.000 sec–1 gemessen.
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Der
Schmelzpunkt (Fp) wird durch Differentialkalorimetrie gemessen,
bei der die Polymerprobe von Raumtemperatur zuerst mit einer Aufheizgeschwindigkeit
von 20°C/min
erhitzt wird, um die Temperatur des Wärmeabsorptionspeaks (Fp1) zu
messen, dann 5 min lang bei einer Temperatur von Fp1 + 20°C gehalten, mit
einer Kühlgeschwindigkeit
von 20°C/min
auf Raumtemperatur abgekühlt
und schließlich
erneut mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20°C/min erhitzt wird, um die Temperatur
des Wärmeabsorptionspeaks
(Fp2) zu messen. Die so gemessene Temperatur Fp2 gibt den Schmelzpunkt
der Probe an.
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Das
Flammverzögerungsvermögen, die
Hitzebeständigkeit
und die Hydrolysebeständigkeit
der flüssigkristallinen
Harzzusammensetzung gemäß der Erfindung
sind nur gut und verbessert, wenn der Phosphorgehalt der Zusammensetzung
0,01 bis 15 Gew.-% beträgt,
die Menge des Metalls oder der Metalle, die aus Metallen der Gruppe
I und Metallen der Gruppe II ausgewählt sind, in der Zusammensetzung
(hierin im Folgenden als "Gehalt
an Metall der Gruppe I und/oder Gruppe II der Zusammensetzung" bezeichnet, was
die Gesamtmenge an Metallen der Gruppe II und Gruppe II angibt,
falls solche in der Zusammensetzung enthalten sind) 5 bis 15.000
ppm beträgt,
und das Verhältnis
(a) : (b) zwischen dem Phosphorgehalt (a) und dem Gehalt an Metall
der Gruppe I und/oder Gruppe II (b) nicht kleiner als 1,5 ist. Der
Phosphorgehalt beträgt
von 0,01 bis 15 Gew.-%, bevorzugt jedoch 0,03 bis 10 Gew.-%, bevorzugter
von 0,06 bis 8 Gew.-%. Der Gehalt an Metall der Gruppe I und/oder
Gruppe II beträgt
5 bis 15.000 ppm, vorzugsweise jedoch 10 bis 12.000 ppm und noch bevorzugter
50 bis 10.000 ppm. Das Verhältnis
(a) : (b) zwischen dem Phosphorgehalt (a) und dem Gehalt an Metall
der Gruppe I und/oder Gruppe II (b) ist vorzugsweise nicht kleiner
als 5. Wenn der Phosphorgehalt der Zusammensetzung zu gering ist,
kann das Flammverzögerungsvermögen der
Zusammensetzung nicht verbessert werden, wenn er zu groß ist, werden
deren physikalischen Eigenschaften verschlechtert, und außerdem wirkt
zu viel Phosphor brandfördernd.
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Im
Allgemeinen kann die Phosphorkomponente durch Zusetzen einer phosphorhältigen Verbindung zum
halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyester und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramid
der Zusammensetzung in die Zusammensetzung eingeführt werden.
Die phosphorhältige
Verbindung, die vorzugsweise für
die vorliegende Erfindung verwendet wird, umfasst beispielsweise
Phosphorsäure,
Hypophosphorsäure
und Metallsalze davon und dergleichen und sogar roten Phosphor.
Insbesondere bevorzugt sind roter Phosphor, Gruppe-I-Metallsalze
von Phosphorsäure
und Gruppe-I-Metallsalze von Hypophosphorsäure.
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Die
Metallkomponente der Gruppe I und/oder Gruppe II kann beispielsweise
durch Zusetzen einer metallhältigen
Verbindung, die aus den oben genannten Metallsalzen von Phosphorsäure und
Hypophosphorsäure
ausgewählt
ist, wie beispielsweise Gruppe-I-Metallsalzen von Phosphorsäure, Gruppe-II-Metallsalzen
von Phosphor säure,
Gruppe-I-Metallsalzen von Hypophosphorsäure, Gruppe-II-Metallsalzen
von Hypophosphorsäure
usw.; Gruppe-I-Metallsalzen, mit Ausnahme von Phosphiten und Hypophosphiten;
Gruppe-II-Metallsalzen, mit Ausnahme von Phosphiten und Hypophosphiten;
Gruppe-I-Metallhydroxiden, die zum Auftragen von rotem Phosphor
geeignet sind; Gruppe-II-Metallhydroxiden, die zum Auftragen von
rotem Phosphor geeignet sind; Gruppe-I-Metalloxiden, die als Stabilisatoren
für roten
Phosphor geeignet sind; Gruppe-II-Metalloxiden, die als Stabilisatoren
für roten
Phosphor geeignet sind, usw., in die Zusammensetzung eingeführt werden.
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Bevorzugte
Beispiele für
Metalle der Gruppe I und/oder Gruppe II sind Lithium, Natrium, Kalium,
Magnesium, Kalium, Barium usw. Wenn der Gehalt der Zusammensetzung
an Metall der Gruppe I und/oder Gruppe II zu gering ist, wird eventuell
die Hitzebeständigkeit
und die Hydrolysebeständigkeit
der Zusammensetzung nicht verbessert; wenn er jedoch zu groß ist, sind
die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung schlecht.
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Um
den Phosphorgehalt und den Gehalt an Metall der Gruppe I und/oder
Gruppe II des Polymers der Erfindung zu messen, werden zuerst unter
Verwendung von Röntgenfluoreszenz
Kalibrationskurven dieser Komponenten erstellt, und ausgehend von
diesen so erstellten Kalibrationskurven kann der gewünschte Gehalt
erhalten werden.
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Phosphorsäure, Hypophosphorsäure und
Metallsalze davon, die zur flüssigkristallinen
Harzzusammensetzung der Erfindung zugesetzt werden sollen, sind
zumindest eine oder mehrere aus Phosphorsäure, Hypophosphorsäure und
Metallsalzen davon ausgewählte
Verbindungen. Das Metall zu Herstellung dieser Metallphosphite und
Metallhypophosphite ist vorzugsweise ein Alkalimetall (Metall der
Gruppe I), wie z. B. Lithium, Natrium, Kalium usw.; oder ein Erdalkalimetall
(Metall der Gruppe II), wie z. B. Magnesium, Calcium, Barium usw.
Noch bevorzugter sind Alkalimetalle. Genauer gesagt umfassen die
Salze Calciumhypophosphit, Magnesiumhypophosphit, Bariumhypophosphit,
Natriumhypophosphit, Kaliumhypophosphit, Kaliumphosphit, Ma gnesiumphosphit,
Bariumphosphit, Natriumphosphit usw. Insbesondere bevorzugt sind
Natriumsalze, wie z. B. Natriumhypophosphit, Natriumphosphit usw.
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Die
Menge an Phosphorsäure,
Hypophosphorsäure
und Metallsalzen davon, die zugesetzt werden soll, kann im Hinblick
auf die Wirkung der Additivkomponente zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit
und der Hydrolysebeständigkeit
der Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung im
Allgemeinen 0,001 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,01 bis 3 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesters und/oder flüssigkristallinen
Polyesteramids, betragen.
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Was
den Zeitpunkt betrifft, zu dem die Phosphorsäure, Hypophosphorsäure und
Metallsalze davon zur Zusammensetzung zugesetzt werden, so können sie
zu jedem Zeitpunkt vor oder nach Beendigung der Polymerisation zugesetzt
werden, um den flüssigkristallinen
Polyester oder das flüssigkristalline
Polyesteramid zu erhalten, werden jedoch vorzugsweise vor Beendigung
der Polymerisation und nicht nach ihrer Beendigung zugesetzt, da
ihre Wirkung zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit und der Hydrolysebeständigkeit
der Zusammensetzung groß ist.
Um die Additivkomponente vor Beendigung der Polymerisation zur Herstellung
des Polymers zur Zusammensetzung zuzusetzen, kann ein einfaches
Verfahren angewandt werden, bei dem sie in der Polymerisationsphase
der Materialien zu Rohmaterialien zugesetzt wird, die den flüssigkristallinen
Polyester oder das flüssigkristalline
Polyesteramid ergaben.
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Jeder
beliebige Feststoff von Phosphorsäure, Hypophosphorsäure und
Metallsalzen davon oder jede beliebige Flüssigkeit davon mit einer Temperatur,
die dem Schmelzpunkt entspricht oder darüber liegt, kann zu den Rohmaterialien
oder zur Zusammensetzung zugesetzt werden. Lösungen von Phosphorsäure, Hypophosphorsäure und
Metallsalzen davon können
zugesetzt werden, wenn sie bei niedrigen Temperaturen vermischt werden.
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Um
die Verweilstabilität
der Zusammensetzung weiter zu verbessern, können beliebige andere Metallsalze,
mit Ausnahme von Phosphiten und Hypophosphiten, zur Zusammensetzung
zugesetzt werden. Als Metallsalze, mit Ausnahme von Phosphiten und
Hypophosphiten, können
beliebige organische oder anorganische verwendet werden, bevorzugt
werden jedoch Alkalimetallsalze und Alkalimetallsalze von Schwefelsäure, Halogenwasserstoffsäuren, Salpetersäure, Borsäure, Phosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Essigsäure, Oxalsäure, Benzoesäure usw.
Genauer gesagt sind Metallsalze, wie z. B. Kaliumsulfat, Natriumacetat,
Bariumacetat, Magnesiumacetat, Natriumbenzoat, Natriumhydrogenphosphat
usw., geeignet.
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Die
zuzusetzende Menge der Metallsalze, mit Ausnahme von Phosphiten
und Hypophosphiten, beträgt
vorzugsweise 0,001 bis 5 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,01 bis
3 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des halbaromatischen
flüssigkristallinen
Polyesters und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramids.
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Beliebige
Feststoffe dieser Metallsalze, mit Ausnahme von Phosphiten und Hypophosphiten,
oder Flüssigkeiten
davon mit einer Temperatur, die ihrem Schmelzpunkt entspricht oder
darüber
liegt, können
zur Zusammensetzung zugesetzt werden. Lösungen dieser Metallsalze können zugesetzt
werden, wenn sie bei niedrigen Temperaturen vermischt werden.
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Roter
Phosphor kann ebenfalls zur flüssigkristallinen
Harzzusammensetzung der Erfindung zugesetzt werden. Da er instabil
ist und sich langsam von selbst in Wasser auflöst, wird roter Phosphor zur
Verwendung in der Erfindung vorzugsweise so bearbeitet, dass seine
negativen Eigenschaften blockiert werden. Um roten Phosphor zu diesem
Zweck zu bearbeiten, kann beispielsweise ein Verfahren des Zusetzens
einer kleinen Menge Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid zu
rotem Phosphor, um so die Oxidation von rotem Phosphor katalytisch
zu verhindern; ein Verfahren des Beschichtens von rotem Phosphor
mit Paraffin oder Wachs, um so den Kontakt zwischen rotem Phosphor
und Wasser zu verhindern; ein Verfahren des Vermischens von Eisen(III)-oxid
mit ε-Caprolactam
oder Trioxan, um es zu stabilisieren; ein Verfahren des Beschichtens
von Eisen(III)-oxid mit einem duroplastischen Harz, wie z. B. Phenolharzen,
Melaminharzen, Epoxidharzen, ungesättigten Polyesterharzen und
dergleichen, um es zu stabilisieren; ein Verfahren des Bearbeitens
von Eisen(III)-oxid mit einer wässrigen
Lösung
eines Metallsalzes, wie z. B. Kupfer, Nickel, Silber, Eisen, Aluminium, Titan
oder dergleichen, um so einen Niederschlag der Metallphosphorverbindung
auf der Oberfläche
von rotem Phosphor zu bilden, um ihn zu stabilisieren; ein Verfahren
des Beschichtens von rotem Phosphor mit einem Alkalimetall- oder
einem Erdalkalimetallhydroxid, wie z. B. Magnesiumhydroxid oder
dergleichen, oder mit einem anderen Metallhydroxid, wie z. B. Titanhydroxid,
Zinkhydroxid oder dergleichen; ein Verfahren des Beschichtens der
Oberfläche
von rotem Phosphor mit Eisen, Cobalt, Nickel, Mangan, Zinn oder
dergleichen durch chemisches Plattieren, um ihn zu stabilisieren;
oder eine Kombination dieser Verfahren verwendet werden. Davon sind
das Verfahren des Beschichtens von rotem Phosphor mit einem duroplastischen
Harz, wie z. B. Phenolharzen, Melaminharzen, Epoxidharzen, ungesättigten
Polyesterharzen und dergleichen, um ihn zu stabilisieren; und das
Verfahren des Beschichtens von rotem Phosphors mit Aluminiumhydroxid,
Magnesiumhydroxid, Titanhydroxid, Zinkhydroxid oder dergleichen,
um ihn zu stabilisieren, zu bevorzugen. Insbesondere bevorzugt ist
das Verfahren des Beschichtens von rotem Phosphor mit einem Phenolharz
oder Titanhydroxid.
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Die
mittlere Korngröße von rotem
Phosphor beträgt,
bevor er zum flüssigkristallinen
Harz zugesetzt wird, im Hinblick auf das Flammverzögerungsvermögen, die
mechanische Festigkeit und das Aussehen der Oberfläche der
herzustellenden Formteile vorzugsweise 0,01 bis 50 μm, noch bevorzugter
0,1 bis 45 μm.
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Die
elektrische Leitfähigkeit
des roten Phosphors, der für
die vorliegende Erfindung verwendet wird, beträgt, nachdem er in heißem Wasser
extrahiert wurde, im Hinblick auf das Flammverzögerungsvermögen, die Feuchtebeständigkeit,
die mechanische Festigkeit, die Kriechstromfestigkeit und Färbebeständigkeit
der herzustellenden Formteile im Allgemeinen 0,1 bis 1.000 μS/cm, vorzugsweise
0,1 bis 800 μS/cm,
noch bevorzugter 0,1 bis 500 μS/cm.
(Die elektrische Leitfähigkeit
wird durch Zuset zen von 100 ml reinem Wasser zu 5 g rotem Phosphor,
100-stündiges
Extrahieren in einem Autoklaven bei 121°C, Filtrieren und Verdünnen des
resultierenden Filtrats auf 250 ml erhalten. Die elektrische Leitfähigkeit
der resultierenden Verdünnung
wird gemessen.)
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Die
Menge an Phosphin, das durch roten Phosphor gebildet werden soll,
der für
die vorliegende Erfindung verwendet wird (Phosphinbildung durch
roten Phosphor), liegt im Hinblick auf die Gasmenge, die durch die
Zusammensetzung gebildet werden soll, die Stabilität der geformten
Zusammensetzung, die mechanische Festigkeit der Schmelze der Zusammensetzung
während
der Verweildauer, die äußere Erscheinung
des hergestellten Formteils und die terminale Korrosion durch die
Formteile im Allgemeinen nicht über
100 ppm, vorzugsweise nicht über
50 ppm, noch bevorzugter nicht über
20 ppm. (Die Phosphinbildung wird erhalten, indem 5 g roter Phosphor
in einen 500 ml fassenden Behälter
gegeben werden, der mit Stickstoff gespült wurde, wie beispielsweise
ein Reagenzglas, der Behälter
auf 10 mmHg entgast wird, 10 min lang auf 280°C erhitzt wird, dann auf 25°C gekühlt wird,
das Gas im Behälter
(Reagenzglas) mit Stickstoff auf 760 mmHg verdünnt wird und der Phosphingehalt
unter Verwendung eines Phosphin- (Hydrogenphosphid-) Detektors gemessen
wird. Die Phosphinbildung wird durch die Gleichung Phosphinbildung
(ppm) = Detektorwert (ppm) × Verdünnungsgrad
dargestellt.)
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Handelsübliche Produkte
aus rotem Phosphi, dessen Korngröße, elektrische
Leitfähigkeit
und Phosphinbildung in den oben genannten bevorzugten Bereichen
liegen, sind "Novaexcell
140" und "Novaexcell F5" von Rin Kagaku Kogyo
KK.
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Die
Menge an rotem Phosphor, die zur Zusammensetzung zugesetzt werden
soll, beträgt üblicherweise
0,01 bis 10 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gewichtsteile,
noch bevorzugter 0,06 bis 1 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,08
bis 0,5 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,1 bis 0,3 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesters und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramids.
Wenn seine Menge zu gering ist, weist der rote Phosphor eventuell
kein Flammverzögerungsvermögen auf;
wenn er aber zu groß ist,
werden die physikalischen Eigenschaften der Zusammensetzung beeinträchtigt,
und außerdem
wirkt zu viel roter Phosphor eher brandfördernd als flammhemmend.
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Ein
Metalloxid, das als Stabilisator für roten Phosphor dient, kann
zur flüssigkristallinen
Harzzusammensetzung der Erfindung zugesetzt werden, wodurch die
Stabilität
und die Festigkeit der extrudierten und geformten Zusammensetzung
sowie die Hitzebeständigkeit
der Zusammensetzung und auch die terminale Korrosionsbeständigkeit
der Formteile der Zusammensetzung weiter verbessert werden. Spezifische
Beispiele für das
Metalloxid umfassen Cadmiumoxid, Zinkoxid, Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid,
Eisen(II)-oxid, Eisen(III)-oxid, Cobaltoxid, Manganoxid, Molybdänoxid, Zinnoxid,
Titanoxid usw. Davon sind Metalloxide zu bevorzugen, die nicht zu
den Metallen der Gruppe I und/oder Gruppe II gehören, wie beispielsweise Cadmiumoxid,
Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid, Titanoxid usw. Noch bevorzugter
sind Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid und Titanoxid. Oxide von Metallen
der Gruppe I und/oder Gruppe II können jedoch ebenfalls verwendet
werden. Insbesondere bevorzugt ist Titanoxid, wodurch die Stabilität und die
Festigkeit der extrudierten und geformten Zusammensetzung, die Hitzebeständigkeit
der Zusammensetzung, die terminale Korrosionsbeständigkeit
der Formteile der Zusammensetzung und sogar die Färbebeständigkeit
der Zusammensetzung verbessert werden können.
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Die
Menge des Metalloxids, die zugesetzt werden soll, beträgt im Hinblick
auf die mechanischen Eigenschaften und die Formbarkeit der Zusammensetzung
vorzugsweise 0,01 bis 20 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,1 bis
10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des halbaromatischen
flüssigkristallinen
Polyesters und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramids.
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Ein
Fluorharz kann zur flüssigkristallinen
Harzzusammensetzung der Erfindung zugesetzt werden, um das Flammverzögerungsvermögen dünner Formteile
aus der Zusammensetzung stärker
zu verbessern. Die Fluorharze umfassen beispielsweise Polytetrafluorethylene,
Polyhexafluorpropylene, (Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen)- Copolymere, (Tetrafluorethylen/Perfluoralkylvinylether)-Copolymere,
(Tetrafluorethylen/Ethylen)-Copolymere, (Hexafluorpropylen/Propylen)-Copolymere,
Polyvinylidenfluoride, (Vinylidenfluorid/Ethylen)-Copolymere usw.
Davon sind Polytetrafluorethylene, (Tetrafluorethylen/Perfluoralkylvinylether)-Copolymere,
(Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen)-Copolymere, (Tetrafluorethylen/Ethylen)-Copolymere
und Polyvinylidenfluoride zu bevorzugen; und noch bevorzugter sind
Polytetrafluorethylene und (Tetrafluorethylen/Ethylen)-Copolymere.
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Die
Menge des Fluorharzes, die zugesetzt werden soll, beträgt im Hinblick
auf die mechanischen Eigenschaften und die Formbarkeit der Zusammensetzung
im Allgemeinen 0,01 bis 10 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,1 bis 5
Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,2 bis 3 Gewichtsteile, bezogen
auf 100 Gewichtsteile des halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesters
und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesteramids.
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Um
roten Phosphor zur Zusammensetzung der Erfindung zuzusetzen, wird
vorzugsweise ein Verfahren verwendet, bei dem roter Phosphor nach
Beendigung der Polymerisation alleine und/oder zusammen mit beliebigen
anderen Füllstoffen
zugesetzt wird, um den halbaromatischen flüssigkristallinen Polyester
und/oder das halbaromatische flüssigkristalline
Polyesteramid zu erhalten, indem sie in geschmolzenem Zustand vermischt
werden. Um sie in geschmolzenem Zustand zu vermischen, kann jedes
beliebige herkömmliche
Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können ein Bumbury-Mischer, Gummiwalzen,
Kneter, Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder usw. verwendet
werden, und die Komponenten werden darin bei einer Temperatur zwischen
200 und 370°C
geschmolzen und geknetet, um die Zusammensetzung zu erhalten. Vorzugsweise
wird ein Doppelschneckenextruder verwendet, der eine oder mehrere
Knetzonen aufweist.
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Der
Füllstoff,
der für
die Erfindung verwendet werden kann, ist nicht speziell definiert
und kann ein faserförmiger,
plättchenförmiger,
pulverförmiger
oder körniger
Füllstoff
sein. Die den Füllstoff
enthaltende Zusammensetzung weist viel höhere Festigkeit, Steifigkeit
und Hitzebeständigkeit
auf, und außerdem
wird verhindert, dass die Zusammensetzung schrumpft, wenn sie zu
Formteilen geformt wird, und die Formteile bilden beim Verbrennen
keine Tropfen aus Polymerschmelze. Konkret umfasst der Füllstoff
faserförmige
oder whiskerartige Füllstoffe,
wie beispielsweise Glasfasern, Kohlefasern aus PAN, Pech oder dergleichen,
Metallfasern, wie z. B. Edelstahlfasern, Aluminiumfasern, Messingfasern
usw., organische Fasern, wie z. B. aromatische Polyamidfasern usw.,
sowie Gipsfasern, Keramikfasern, Asbestfasern, Zirkoniumdioxidfasern,
Aluminiumoxidfasern, Silicafasern, Titanoxidfasern, Siliciumcarbidfasern,
Mineralwolle, Kaliumtitanatwhisker, Bariumtitanatwhisker, Aluminiumboratwhisker,
Siliciumnitridwhisker usw.; und auch andere pulverförmige, körnige oder
plättchenförmige Füllstoffe
aus beispielsweise Glimmer, Talk, Kaolin, Silica, Calciumcarbonat,
Glaskügelchen,
Glasplättchen,
Glasmikrokügelchen,
Ton, Molybdändisulfid,
Wollastonit, Titanoxid, Zinkoxid, Calciumpolyphosphat, Graphit usw.
Von diesen Füllstoffen
sind Glasfasern zu bevorzugen. Die Art der Glasfasern, die für die Erfindung
verwendet werden können,
ist nicht speziell definiert, und jede beliebige im Allgemeinen
zur Verstärkung
von Harzen verwendete kann hierin verwindet werden. Beispielsweise
können
sie aus langfaserigen und kurzfaserigen Arten, Schnittfasern und
Kurzfasern usw. ausgewählt
werden. Zwei oder mehrere dieser Füllstoffe können kombiniert werden. Die
Füllstoffe
zur Verwendung in der Erfindung können mit einem beliebigen bekannten
Haftvermittler (z. B. Silanhaftvermittler, Titanathaftvermittler
usw.) oder einem beliebigen anderen Oberflächenbehandlungsmittel oberflächenbehandelt
werden.
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Glasfasern,
die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind,
können
mit einem thermoplastischen Harz, wie z. B. Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren
oder dergleichen, oder mit einem Epoxidharz oder dergleichen beschichtet
oder damit gebündelt
werden.
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Die
Menge des Füllstoffs,
die zugesetzt werden soll, darf nicht größer als 200 Gewichtsteile sein,
beträgt
jedoch vorzugsweise 10 bis 200 Gewichtsteile, noch bevorzugter 20
bis 150 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der flüssigkristallinen Harzzusammensetzung,
zu der zumindest eine oder mehrere Verbindungen zugesetzt wurden,
die aus Phosphorsäure,
Hypophosphorsäure
und ihren Salzen mit Metallen der Gruppe I oder Gruppe II und rotem
Phosphor usw. ausgewählt
sind.
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Die
flüssigkristalline
Harzzusammensetzung der Erfindung kann ein Salz von Cyanursäure oder
Isocyanursäure
mit einer Triazinverbindung enthalten, die dazu dient, das Flammverzögerungsvermögen von dünnen Formteilen
aus der Zusammensetzung weiter zu verbessern und die Menge an Rauch,
die durch Formteile aus der Zusammensetzung erzeugt wird, wenn sie
entzündet
werden, zu verringern.
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Das
Salz von Cyanursäure
oder Isocyanursäure
mit einer Triazinverbindung ist ein Additiv aus Cyanursäure oder
Isocyanursäure
mit einer hinzugefügten
Triazinverbindung. Im Allgemeinen weist das Additiv eine 1/1-Zusammensetzung
(Mol/Mol) oder gegebenenfalls auch eine 1/2-Zusammensetzung (Mol/Mol)
auf. Triazinverbindungen, die keine Salze mit Cyanursäure oder
Isocyanursäure
bilden, sind nicht geeignet.
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Spezifische
Beispiele für
die Triazinverbindung zur Verwendung in der Erfindung umfassen Melamin, Melem,
Benzoguanamin, Acetoguanamin, 2-Amido-4,6-diamino-1,3,5-triazin, Mono(hydroxymethyl)melamin, Di(hydroxymethyl)melamin
und Tri(hydroxymethyl)melamin. Salze von diesen Triazinverbindungen
sind für
die Erfindung geeignet. Bevorzugt sind Melamin, Melem, Benzoguanamin
und Acetoguanamin; und insbesondere bevorzugt sind Melamin, Benzoguanamin
und Acetoguanamin.
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Salze
von Cyanursäure
oder Isocyanursäure
mit Triazinverbindungen sind pulverförmig und werden durch Zusetzen
eines Gemischs aus Cyanur- oder Isocyanursäure und einer Triazinverbindung
zu Wasser, um eine wässrige
Aufschlämmung
zu bilden, gründliches
Durchmischen des Ganzen, um darin feine Körner eines Salzes aus den beiden
zu bilden, Filtrieren der resultierenden Aufschlämmung und Trocknen des Rückstands hergestellt.
Die Salze unterscheiden sich von einfachen Gemischen aus den beiden.
Nicht immer ist es notwendig, dass die Salze vollkommen rein sind,
sondern die Salze können
einen gewissen Grad an nichtumgesetzten Triazinverbindungen, Cyanursäure und
Isocyanursäure
enthalten.
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Die
mittlere Korngröße des Salzes
bevor es zum flüssigkristallinen
Harz zugesetzt wird beträgt
im Hinblick auf das Flammverzögerungsvermögen, die
mechanische Festigkeit und das Aussehen der Oberfläche der
Formteile aus der Zusammensetzung vorzugsweise 0,01 bis 100 μm, noch bevorzugter
10 bis 80 μm. Wenn
seine Dispergierbarkeit gering ist, kann das Salz mit einem Dispergiermittel,
wie beispielsweise Tris(β-hydroxyethyl)isocyanurat
oder dergleichen, kombiniert werden.
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Die
Menge des Salzes, die zugesetzt werden soll, beträgt im Allgemeinen
0 bis 50 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,1 bis 40 Gewichtsteile, noch
bevorzugter 0,5 bis 30 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des
halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyesterharzes und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramids.
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Die
flüssigkristalline
Harzzusammensetzung der Erfindung kann jedes beliebige herkömmliche
Additiv enthalten, wie beispielsweise Antioxidantien und Wärmestabilisatoren
(z. B. sterisch gehinderte Phenole, Hydrochinone, Phosphite und
ihre Substituenten usw.), Ultraviolettabsorber (z. B. Resorcinole,
Salicylate, Benzotriazole, Benzophenone usw.), Schmiermittel und
Formtrennmittel (z. B. Montansäure
und Salze, Ester und Halbester davon, Stearylalkohol, Stearamide,
Polyethylenwachs usw.), Färbemittel
(z. B. Nigrosine usw.) und Pigmente (z. B. Cadmiumsulfid, Phthalocyanin,
usw.) enthaltende Farbstoffe, Keimbildner, Weichmacher, Antistatika
usw., und diese Additive können
der Zusammensetzung vorgegebene Eigenschaften verleihen.
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Um
sie zur Zusammensetzung zuzusetzen, werden die Additive vorzugsweise
mit der Zusammensetzung in geschmolzenem Zustand geknetet. Zum Schmelzkneten
kann jedes bekannte Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können sie
bei einer Temperatur zwischen 200 und 380°C unter Verwendung von Bumbury-Mischern,
Gummiwalzen, Knetern, Einschnecken- oder Doppelschneckenextrudern oder
dergleichen mit der Zusammensetzung in geschmolzenem Zustand geknetet
werden.
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Wenn
Phosphorsäure,
Hypophosphorsäure
oder Metallsalze davon und roter Phosphor sowie andere optionale
Additive zum Polymer zugesetzt werden, um die Zusammensetzung der
Erfindung herzustellen, wird wünschenswerterweise
zuerst die Phosphorsäure,
die Hypophosphorsäure
oder das Metallsalz davon zum halbaromatischen flüssigkristallinen
Polyester und/oder halbaromatischen flüssigkristallinen Polyesteramid
zugesetzt, während
das Polymer durch Polymerisation gebildet wird, und nach der Polymerisation
zur Herstellung des Polymers werden roter Phosphor und andere optionale
Additive zum Polymersystem zugesetzt und in geschmolzenem Zustand
geknetet.
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Die
so erhaltene Harzzusammensetzung kann einem beliebigen herkömmlichen
Formverfahren unterzogen werden, wie beispielsweise einem Spritzgussverfahren,
einem Strangpressverfahren, einem Pressformverfahren oder dergleichen,
um unterschiedliche Formteile herzustellen. Die Formteile sind vor
allem als Bauteile für
elektrische und elektronische Geräte, Bauteile für Präzisionsinstrumente,
Autoteile usw. geeignet. Die Zusammensetzung weist nicht nur hervorragende
Hitzebeständigkeit
und Hydrolysebeständigkeit
auf, sondern kann auch zusammen mit einem Farbmittel formuliert
werden und zu hervorragenden färbigen
Formteilen geformt werden.
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Die
Zusammensetzung und so erhaltene Formteile daraus weisen hervorragende
Hitzebeständigkeit und
hervorragende Hydrolysebeständigkeit
sowie einen guten Farbton auf. Daher kann sie zu dreidimensionalen
Formteilen, Platten, Behälterrohren
usw. verarbeitet werden. Beispielsweise sind sie als Bauteile für elektrische
und elektronische Geräte,
wie z. B. unterschiedliche Getriebe, unterschiedliche Gehäuse, Sensoren,
LEP-Lampen, Stecker, Buchsen, Widerstände, Relaisgehäuse, Schalter,
Spulenkörper,
Kondensatoren, unterschiedliche Kondensatorgehäuse, optische Aufnehmer, Oszillatoren,
Platten für
verschiedene Klemmen, Transformatoren, Stecker, Platten für gedruckte
Schaltungen, Tuner, Lautsprecher, Mikrophone, Kopfhörer, Kleinmotoren,
Magnetkopfbasen, Netzeinschübe,
Gehäuse,
Halbleiter, Flüssigkristalle,
Schlitten für
Diskettenlaufwerke, Chassis für
Diskettenlaufwerke, Motorbürstenhalter,
Parabolantennen, Computerbauteile usw.; Bauteile für elektrische
Haushalts- oder
Bürogeräte, wie
z. B. typische Bauteile für
Videorekorder, Bauteile für Fernsehgeräte, Bügeleisen,
Föne, Bauteile
für Reiskocher,
Bauteile für
Mikrowellenherde, akustische Bauteile, Bauteile für Tongeräte, einschließlich Audiokassetten,
Laser-Discs, CDs
usw., Beleuchtungsbauteile, Kühlschrankbauteile,
Bauteile für
Klimaanlagen, Bauteile für
Schreibmaschinen, Bauteile für
Textverarbeitungssysteme usw.; Bauteile für Bürocomputer, Bauteile für Telefone,
Bauteile für
Faxgeräte,
Bauteile für
Kopiermaschinen, Waschgeräte;
Bauteile für
Maschinen, wie z. B. unterschiedliche Lager, einschließlich ölloser Lager, Sternlager,
Unterwasserlager usw.; Motorbauteile, Feuerzeuge, Schreibmaschinen
usw.; Bauteile für
optische Geräte
und Präzisionsinstrumente,
wie z. B. Mikroskope, Ferngläser,
Kameras, Uhren usw.; Auto- und Fahrzeugbauteile, wie z. B. Generatorklemmen,
Generatoranschlüsse,
IC-Regler, Light-Dia-Potentiometerbasen, unterschiedliche Ventile,
einschließlich
Auslassventile usw., unterschiedliche Rohre für Treibstoffzufuhr und Emissionssysteme,
Luftansaugdüseschnorchel,
Ansaugkrümmer,
Treibstoffpumpen, Motorkühlwasseranschlüsse, Vergasergehäuse, Vergaserflansche,
Abgassensoren, Kühlwassersensoren, Öltemperatursensoren,
Bremsbelagverschleißsensoren,
Drosselklappenstellungssensoren, Kurbelwellenstellungssensoren,
Luftmengenmesser, Thermostatbasen für Klimaanlagen, Luftregulierventile
für Heizanlagen,
Bürstenhalter
für Kühlermotoren,
Wasserpumpenflügelräder, Turbinenrippen,
Wischermotorbauteile, Verteiler, Starter, Starterrelais, Kabelbäume für Getriebe,
Windschutzscheiben-Waschdüsen,
Klimaanlagen-Schalttafeln, Spulen für elektromagnetische Treibstoffventile,
Anschlüsse
für Sicherungen,
Klemmen für
Hupen, Isolierplatten für
elektrische Bauteile, Schrittmotorzylinder, Scheinwerferfassungen,
Scheinwerferreflektoren, Scheinwerfergehäuse, Bremskolben, Solenoidspulen,
Motorölfilter,
Zündungsgehäuse usw.
Neben diesen sind sie jedoch auch für viele weitere Anwendungen
geeignet.
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Vor
allem aufgrund ihrer guten Hitzebeständigkeit und guten Hydrolysebeständigkeit
werden die Formteile der Erfindung gerne für kleine Teile, beispielsweise
mit einer Größe von 5
cm3 oder weniger, verwendet. Insbesondere
geeignet sind sie zur praktischen Verwendung für kleine Einbauteile, wie beispielsweise
Stecker für
SIMM-Sockel und dergleichen, CD-Pickup-Linsenhalter, unterschiedliche
kleine Getriebe usw.
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BEISPIELE
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Nachstehend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele
detaillierter erläutert, auf
welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, solange sie nicht
von ihrem Geist und Schutzumfang abweicht.
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Bezugsbeispiel 1
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LCP1
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11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,40 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,25 kg Terephthalsäure,
2,40 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g und 10,67 kg Essigsäureanhydrid
wurden in einen Druckbehälter
gegeben und darin unter Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur zwischen
100 und 250°C
1,5 h lang umgesetzt. Dann wurde der Behälter bei 315°C über einen
Zeitraum von 1 h entgast, um einen reduzierten Druck von 66 Pa zu
erhalten, wonach die Verbindungen weitere 1,25 h darin umgesetzt
wurden, um die Polykondensation zu beenden, wonach eine annähernd theoretische
Menge Essigsäure
abgedampft wurde. So wurden Pellets erhalten, die aus 80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 7,5 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
12,5 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 314°C aufwiesen.
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LCP2
-
11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,40 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,25 kg Terephthalsäure,
2,40 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g, 10,38 kg Essigsäureanhydrid
und 28,6 g Natriumhypophosphit wurden in einen Druckbehälter gegeben
und darin unter den gleichen Bedingungen wie für LCP1 polymerisiert. Erhalten
wurden Pellets, die aus 80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 7,5 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
12,5 Moläqui valenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 312°C aufwiesen.
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LCP3
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11,01
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,40 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,25 kg Terephthalsäure,
3,84 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g, 9,56 kg Essigsäureanhydrid
und 28,6 g Natriumphosphit wurden in einen Druckbehälter gegeben
und darin unter den gleichen Bedingungen wie für LCP1 polymerisiert. Erhalten
wurden Pellets, die aus 72,5 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 7,5 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
20 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 27,5 Moläquivalenten aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 312°C aufwiesen.
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LCP4
-
11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,40 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,25 kg Terephthalsäure,
2,40 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g, 10,38 kg Essigsäureanhydrid
und 57,2 g Natriumhypophosphit wurden in einen Druckbehälter gegeben
und darin unter den gleichen Bedingungen wie für LCP1 polymerisiert. Erhalten
wurden Pellets, die aus 80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 7,5 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
12,5 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 312°C aufwiesen.
-
LCP5
-
11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,49 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,33 kg Terephthalsäure,
2,31 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g und 10,78 kg Essigsäureanhydrid
wurden in einen Druckbehälter
gegeben und darin unter Stickstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen
100 und 250°C
1,5 h lang umgesetzt. Dann wurde der Behälter bei 325°C über einen
Zeitraum von 1 h entgast, um einen reduzierten Druck von 66 Pa zu
erhalten, wonach die Verbindungen weitere 1,25 h darin umgesetzt
wurden, um die Polykondensation zu been den, wonach eine annähernd theoretische
Menge Essigsäure
abgedampft wurde. So wurden Pellets erhalten, die aus 80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 8 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
12 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 319°C aufwiesen.
-
LCP6
-
11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,49 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,33 kg Terephthalsäure,
2,31 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g, 10,49 kg Essigsäureanhydrid
und 25 g Natriumhypophosphit wurden in einen Druckbehälter gegeben
und darin unter den gleichen Bedingungen wie für LCP1 polymerisiert. Erhalten
wurden Pellets, die aus 80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 8 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
12 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 315°C aufwiesen.
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LCP7
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10,70
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,40 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,25 kg Terephthalsäure,
2,88 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g, 10,10 kg Essigsäureanhydrid
und 32 g Natriumhypophosphit wurden in einen Druckbehälter gegeben
und darin unter Stickstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen
100 und 250°C
1,5 h lang umgesetzt. Dann wurde der Behälter bei 290°C über einen Zeitraum
von 1 h entgast, um einen reduzierten Druck von 66 Pa zu erhalten,
wonach die Verbindungen weitere 1,25 h darin umgesetzt wurden, um
die Polykondensation zu beenden. So wurden Pellets erhalten, die aus
77,5 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 7,5 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
15 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 22,5 Moläquivalenten aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 281°C aufwiesen.
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LCP8
-
11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
1,49 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,33 kg Terephthalsäure,
2,40 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g, 10,49 kg Essigsäureanhydrid
und 50 g Natriumhypophosphit wurden in einen Druckbehälter gegeben
und darin unter den gleichen Bedingungen wie für LCP1 polymerisiert. Erhalten
wurden Pellets, die aus 80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 8 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
12 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 315°C aufwiesen.
-
LCP9
-
11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
2,04 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,83 kg Terephthalsäure,
1,73 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g, 11,14 kg Essigsäureanhydrid
und 29 g Natriumhypophosphit wurden in einen Druckbehälter gegeben
und darin unter Stickstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen
100 und 250°C
1,5 h lang umgesetzt. Dann wurde der Behälter bei 335°C über einen Zeitraum
von 1 h entgast, um einen reduzierten Druck von 66 Pa zu erhalten,
wonach die Verbindungen weitere 1,25 h darin umgesetzt wurden, um
die Polykondensation zu beenden. So wurden Pellets erhalten, die aus
80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 11 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
9 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten bestanden
und einen Schmelzpunkt von 330°C
aufwiesen.
-
LCP10
-
11,05
kg p-Hydroxybenzoesäure,
2,04 kg 4,4'-Dihydroxybiphenyl,
1,83 kg Terephthalsäure,
1,73 kg Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von etwa
0,6 dl/g und 11,45 kg Essigsäureanhydrid
wurden in einen Druckbehälter
gegeben und darin unter Stickstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen
100 und 250°C
1,5 h lang umgesetzt. Dann wurde der Behälter bei 335°C über einen
Zeitraum von 1 h entgast, um einen reduzierten Druck von 66 Pa zu
erhalten, wonach die Verbindungen weitere 1,25 h darin umgesetzt
wurden, um die Polykondensation zu been den. So wurden Pellets erhalten,
die aus 80 Moläquivalenten
aromatischen Oxycarbonyleinheiten, 11 Moläquivalenten aromatischen Dioxyeinheiten,
9 Moläquivalenten
Ethylendioxyeinheiten und 20 Moläquivalenten
aromatischen Dicarbonsäureeinheiten
bestanden und einen Schmelzpunkt von 336°C aufwiesen.
-
Hierin
hergestellte Proben wurden gemäß den nachstehend
angeführten
Verfahren gemessen und bewertet.
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(1) Gehalt an Metall der
Gruppe I und/oder Gruppe II und Phosphorgehalt
-
Unter
Verwendung eines IS-55EPN von Toshiba wurden die einzelnen Proben
bei einer Zylindertemperatur, die dem Schmelzpunkt des flüssigkristallinen
Harzes +15°C
entsprach, und einer Formtemperatur von 90°C zu Scheiben mit einem Durchmesser
von 30 mm und einer Dicke von 2 mm geformt. Der Gehalt an Metall der
Gruppe 1 und/oder Gruppe II und der Phosphorgehalt der einzelnen
Probenscheiben wurden auf Basis der Kalibrationskurve erhalten,
die vorher unter Verwendung einer Röntgenfluoreszenzvorrichtung
RIX 1000 (von Rigaku Denki KK) aus bekannten Proben angefertigt
wurde. (Die in der folgenden Tabelle 1 angeführten Daten sind bezogen auf
die Harzzusammensetzung, die keinen anorganischen Füllstoff
enthielt, korrigiert.)
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(2) Verweilstabilität
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Unter
Verwendung eines Promat 25/40 von Sumitomo Ship Building and Machinery
wurden Probestücke
für Biegeprüfungen (Größe 127 mm × 12,7 mm × 3,12 mm)
bei einer Zylindertemperatur, die dem Schmelzpunkt der Probe +20°C entsprach,
und einer Formtemperatur von 90°C
hergestellt. Die Verweildauer dafür betrug 4 min oder 20 min.
Die Biegefestigkeit der einzelnen Probestücke wurde gemäß ASTM D790
gemessen. Die Biegefestigkeitsretention der einzelnen Proben wurde
wie folgt erhalten: (Biegefestigkeit bei einer Retentionszeit von
20 min)/(Biegefestigkeit bei einer Retentionszeit von 4 min) × 100.
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(3) Hydrolysetest
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ASTM-Nr.-1-Probestücke für eine Zugprobe
wurden unter Verwendung eines IS-55EPN
von Toshiba bei einer Zylindertemperatur, die dem Schmelzpunkt des
flüssigkristallinen
Harzes +15°C
entsprach, und einer Formtemperatur von 90°C hergestellt. Die einzelnen
Probestücke
wurden zusammen mit Wasser in einen Autoklaven gegeben und darin
bei 120°C
3 Tage lang bearbeitet. Dann wurde die Zugfestigkeit der so bearbeiteten
Probestücke
gemessen. Die Zugfestigkeitsretention der einzelnen Proben wurde
wie folgt erhalten: (Zugfestigkeit nach 3-tägiger Bearbeitung bei 120°C)/(anfängliche
Zugfestigkeit) × 100.
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(4) Anisotropie
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Quadratische
Filmangussplatten mit den Maßen
70 × 70 × 1 mm wurden
zu Stücken
mit einer Länge von
12,7 mm in Laufrichtung (LR) und Querrichtung (QR) geschnitten.
Der Biegeelastizitätsmodul
der einzelnen Stücke
wurde gemäß ASTM D790
gemessen. Die Anisotropie der Proben wurde wie folgt erhalten: LR/QR.
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(5) Flammverzögerungsvermögen
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Für einen
Verbrennungstest wurden 1/64 Zoll große Probestücke durch Spritzgießen hergestellt.
Diese wurden einem vertikalen Verbrennungstest gemäß dem UL-94-Standard unterzogen.
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Beispiele 1 bis 11 Vergleichsbeispiel
1 bis 10
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100
Gewichtsteile des flüssigkristallinen
Polyesters, der im Bezugsbeispiel 1 hergestellt wurde, wurden trocken
mit rotem Phosphor, "Novaexcell
140" oder "Novaexcell F5", zusammen mit Glasfasern
wie in Tabelle 1 angeführt
gemischt. ("Novaexcell
140" und "Novaexcell F5" sind beides im Handel
erhältliche
Produkte von Rin Kagaku Kogyo KK, wobei Ersteres eine mittlere Korngröße von 29,7 μm und eine
elektrischen Leitfähigkeit
von 200 μmS/cm
aufweist und Letzteres eine mittlere Korngröße von 4,5 μm und eine elektrische Leitfähigkeit
von 200 μmS/cm
aufweist. Die elektrische Leitfähigkeit
wurde wie folgt gemessen: 100 ml reines Wasser wurden zu 5 g rotem
Phosphor zugesetzt, der bei 121°C
100 h lang in einem Autoklaven extrahiert und dann filtriert wurde.
Das resultierende Filtrat wurde auf 250 ml verdünnt, und sei ne elektrische
Leitfähigkeit wurde
unter Verwendung des Leitfähigkeitsmessgeräts Personal
SC Meter von Yokokawa Electric Co. gemessen.) Das erhaltene Gemisch
wurde bei einer Temperatur, die dem Schmelzpunkt des flüssigkristallinen
Harzes +15°C
entsprach, schmelzgeknetet und unter Verwendung eines 30-mmϕ-Doppelschneckenextruders
zu Pellets zerkleinert. Die resultierenden Pellets wurden in ein
Spritzgussgerät
Sumitomo Nestal Promat 40/25 (von Sumitomo Ship Building and Machinery
Co.) eingefüllt,
dessen Zylindertemperatur dem Schmelzpunkt des flüssigkristallinen
Harzes +15°C
entsprach, und bei einer Formtemperatur von 90°C gemäß den oben genannten Verfahren
zu Probestücken
geformt.
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Die
erhaltenen Testdaten sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
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Die
Daten in Tabelle 1 belegen, dass die flüssigkristalline Harzzusammensetzung
der Erfindung gutes Flammverzögerungsvermögen, geringe
Anisotropie, gute Hitzebeständigkeit
(bestätigt
durch die Hitzestabilität während der
Verweildauer) und gute Hydrolysebeständigkeit aufweist.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Da
sie gutes Flammverzögerungsvermögen, geringe
Anisotropie, gute Hitzebeständigkeit
und gute Hydrolysebeständigkeit
aufweisen, sind die flüssigkristalline
Harzzusammensetzung und Formteile daraus gut für elektrische und elektronische
Anwendungen, Instrumente für
Präzisionsmaschinen,
Bürogeräte, Auto-
und Fahrzeugbauteile usw. geeignet, können aber auf für andere
Anwendungen verwendet werden.