JP2004182920A - 液晶ポリマー樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents

液晶ポリマー樹脂組成物およびその成形体 Download PDF

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志乃 松見
Takanari Yamaguchi
登造 山口
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Abstract

【課題】成形体の内部や表面に現れるフィッシュアイ等のブツの量が低減された、外観の優れた成形体を与える液晶ポリマー樹脂組成物およびその成形体を提供すること。
【解決手段】[1](A)5量体以下の成分の重量基準の含有率が、液晶ポリマーに対して500ppm以下である液晶ポリマーと、(B)該液晶ポリマーに対し反応性を有する官能基を有する共重合体とを含有してなることを特徴とする液晶ポリマー樹脂組成物。
[2]含有率が、ヘテロ原子を含む溶剤を用い、該溶剤の臨界温度より低温かつ液晶ポリマーの荷重たわみ温度より低温である温度条件で、加圧下において液晶ポリマーから抽出した、5量体以下の成分の合計重量により算出された値であることを特徴とする請求項1に記載の液晶ポリマー樹脂組成物。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ポリマー、液晶ポリマーを含有してなる樹脂組成物およびその成形体に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶ポリエステル等に代表される液晶ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン等の液晶性を示さないポリマーと異なり分子が剛直なため、溶融状態でも絡み合いを起こさず、分子鎖が流れ方向に著しく配向する。このため、わずかなせん断の変化によっても溶融粘度が大きく変動する挙動を示したり、温度上昇によって急激に溶融粘度が低下する挙動を示したりする。この特異な挙動のため液晶ポリマー自体をフィルム等の成形体に成形加工することは困難であった。
この問題を解決するため、例えば液晶ポリマーと、該液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有する共重合体とを組合せることにより、成形加工性を改良した樹脂組成物等が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
しかし、これらの樹脂組成物を用いてフィルム等の成形体を成形した場合、成形加工性は優れるものの、フィルム等の成形体の内部や表面にフィッシュアイ等の微小なブツが現れる場合があった。
この様な微小のブツによる外観上の問題から、その使用上の用途が制限されることがあった。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−12744号公報
【特許文献2】
特開平9−286903号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は成形体の内部や表面に現れるフィッシュアイ等のブツの量が低減された、外観の優れた成形体を与える液晶ポリマー樹脂組成物およびその成形体を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、5量体以下の成分の重量基準の含有率が500ppm以下である液晶ポリマーを、液晶ポリマー樹脂組成物の原料として用いることにより、成形体の内部や表面に現れるフィッシュアイ等のブツの量を著しく低減することができることを見出し、本発明を完成するに到った。
【0006】
すなわち本発明は、
[1](A)5量体以下の成分の重量基準の含有率が、液晶ポリマーに対して500ppm以下である液晶ポリマーと、(B)該液晶ポリマーに対し反応性を有する官能基を有する共重合体とを含有してなることを特徴とする液晶ポリマー樹脂組成物に関するものであり、
[2]含有率が、ヘテロ原子を含む溶剤を用い、該溶剤の臨界温度より低温かつ液晶ポリマーの荷重たわみ温度より低温である温度条件で、加圧下において液晶ポリマーから抽出した、5量体以下の成分の合計重量により算出された値であることを特徴とする請求項1に記載の液晶ポリマー樹脂組成物に関するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明の液晶ポリマーは、サーモトロピック液晶ポリマーと呼ばれる溶融時に液晶性を呈する熱可塑性樹脂をいい、具体的には、例えば全芳香族系ポリエステル、半芳香族系ポリエステル等の液晶ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリエステルアミド等が挙げられる。好ましくは全芳香族系ポリエステル、半芳香族系の液晶ポリエステル等であり、全芳香族系液晶ポリエステルであればなお好ましい。
【0008】
液晶ポリエステル等の液晶ポリマーを具体的に例示すると、例えば、
(1)芳香族ジカルボン酸モノマーと芳香族ジオールモノマーと芳香族ヒドロキシカルボン酸モノマーとの組み合わせからなるもの
(2)異種の芳香族ヒドロキシカルボン酸モノマーの組み合わせからなるもの
(3)芳香族ジカルボン酸モノマーと芳香族ジオールモノマーとの組み合わせからなるもの
(4)ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルに芳香族ヒドロキシカルボン酸モノマーを反応させて得られるもの
等が挙げられ、通常、400℃以下の温度で異方性溶融体を形成するものである。なお、これらの芳香族ジカルボン酸モノマー、芳香族ジオールモノマー及び芳香族ヒドロキシカルボン酸モノマーの換わりに、それらのエステル形成性誘導体モノマーを使用することもできる。さらに、これらの芳香族ジカルボン酸モノマー、芳香族ジオールモノマー及び芳香族ヒドロキシカルボン酸モノマーの換わりに、芳香核がハロゲン原子、アルキル基、アリール基等で置換されたものを使用することもできる。
【0009】
▲1▼芳香族ジカルボン酸モノマーに由来する下記繰り返し構造単位:
Figure 2004182920
【0010】
Figure 2004182920
各構造における核中の水素原子はハロゲン原子、アルキル基、アリール基で置換されていてもよい。
【0011】
▲2▼芳香族ジオールモノマーに由来する下記繰返し構造単位:
Figure 2004182920
【0012】
Figure 2004182920
各構造における核中の水素原子はハロゲン原子、アルキル基、アリール基で置換されていてもよい。
【0013】
▲3▼芳香族ヒドロキシカルボン酸モノマーに由来する下記繰返し構造単位:
Figure 2004182920
各構造における核中の水素原子はハロゲン原子、アルキル基、アリール基で置換されていてもよい。
【0014】
耐熱性、機械的特性、加工性のバランスから特に好ましい液晶ポリエステル等に代表される液晶ポリマーは
Figure 2004182920
なる上記モノマーに由来する繰り返し構造単位を含むものであり、さらに好ましくは該繰り返し構造単位を少なくとも全体の30モル%以上含むものである。具体的にはモノマーに由来する繰り返し構造単位の組み合わせが下記(I)〜(VI)のいずれかのものが好ましい。下記の液晶ポリエステルには芳香族環にハロゲン基、アルキル基、アリール基が置換したものを用いることができる。
【0015】
Figure 2004182920
【0016】
Figure 2004182920
【0017】
Figure 2004182920
【0018】
Figure 2004182920
【0019】
Figure 2004182920
【0020】
Figure 2004182920
【0021】
該液晶ポリエステル(I)〜(VI)の製法については、例えば特公昭47−47870号公報、特公昭63−3888号公報、特公昭63−3891号公報、特公昭56−18016号公報、特開平2−51523号公報等に記載されている。これらの中で好ましくは(I)、(II)または(IV)の組み合わせであり、さらに好ましくは(I)または(II)の組み合わせが挙げられる。
【0022】
特に高い耐熱性が要求される分野には液晶ポリエステルが、下記のモノマーに由来する繰り返し単位(a’)が30〜80モル%、下記のモノマーに由来する繰り返し単位(b’)が0〜10モル%、下記のモノマーに由来する繰り返し単位(c’)が10〜25モル%、下記のモノマーに由来する繰り返し単位(d’)が10〜35モル%からなる液晶ポリエステルが好ましく使用される。
【0023】
Figure 2004182920
(式中、Arは2価の芳香族基である。上記(a’)〜(d’)の芳香族環にはハロゲン基、アルキル基、アリール基が置換したものを用いることができる。)
上記モノマーに由来する繰り返し構造単位(d’)はジオールモノマー由来のものが好ましく、特に高い耐熱性が要求される用途には全芳香族のジオールモノマー由来のものが好ましい。上記液晶ポリエステルの中でも、環境問題等の見地から使用後の焼却等の廃棄の容易さを求められる分野には、ここまでに挙げたそれぞれに要求される分野の好ましい組み合わせの中で、特に炭素、水素、酸素のみからなる組み合わせによる液晶ポリエステルが好ましく用いられる。
【0024】
本発明で使用される液晶ポリマーは、上記の様なモノマー由来の繰り返し構造単位を有する液晶ポリエステル等に代表される液晶ポリマーの中でも、5量体以下の成分の重量基準の含有率が液晶ポリマーに対して500ppm以下のものである。該液晶ポリマーを用いることによりフィルム等の成形体中のフィッシュアイ等のブツの量を低減することができる。その含有率は400ppm以下であればさらに好ましく、300ppm以下であればなお好ましい。
【0025】
液晶ポリマー中に含まれる5量体以下の成分の重量基準の含有率を求める方法は、正確に算出できる方法であれば特に限定はないが、例えば、溶剤を用いて液晶ポリマーから5量体以下の成分を抽出し、該成分の合計重量を定量する方法等を挙げることができる。
ここで「5量体以下」とは、液晶ポリマーを構成するモノマーに由来する繰返し構造単位が5以下であることを意味する。
【0026】
抽出に用いる溶剤としては、液晶ポリマー中に含まれる5量体以下の成分を十分に溶解し得る溶剤であれば特に限定はないが、例えばヘテロ原子を含む溶剤が挙げられる。ヘテロ原子を含む溶剤とは、炭素以外の原子を含む溶剤を意味し、具体的には、例えばアセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、2−プロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテル、メチルブチルエーテル等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、酢酸エチル、ピリジン酢酸エチル等のエステル類等が例示される。溶剤は二種以上を用いてもよい。
【0027】
液晶ポリマーに対する溶剤の重量比は、液晶ポリマーと使用する溶剤との組み合わせ、および、抽出に用いる容器の容積により適宜決められるが、通常は5倍以上50倍以下の範囲である。
【0028】
液晶ポリマー中に含まれる5量体以下の成分を液晶ポリマーから抽出する際は、ヘテロ原子を含む溶剤を用い、該溶剤の臨界温度より低温かつ液晶ポリマーの荷重たわみ温度より低温である温度条件で、加圧下において抽出することが好ましい。抽出温度については溶剤の臨界温度と液晶ポリマーの荷重わたみ温度に応じて適宜定められるが、抽出温度は該溶剤の臨界温度より低温かつ液晶ポリマーの荷重たわみ温度より低温である温度が好ましく、抽出に用いる溶剤の大気圧における沸点以上、該溶剤の臨界温度より低温かつ液晶ポリマーの荷重たわみ温度より低温である温度範囲であればさらに好ましい。溶剤の温度が臨界温度以上となると、液晶ポリマーが分解する場合があるので好ましくない。また、荷重たわみ温度以上の温度では、液晶ポリマーに含まれていた5量体以下の成分に液晶ポリマーの分解物が混入する可能性がある上、液晶ポリマーが変形して抽出装置の配管を閉塞させる等の恐れがあり好ましくない。また、5量体以下の成分の収率を高めるため、上述の抽出を2度以上繰り返し行うことも好ましく行われる。
【0029】
抽出の圧力条件については、液晶ポリマーへの溶剤の浸透性を高めるために加圧下で行うことが好ましく、3MPa以上であることが好ましい。圧力が高すぎると容器のコストがかかるので、20MPa以下が好ましい。5MPa以上15MPa以下の範囲であれば、より好ましい。
【0030】
抽出の時間は、液晶ポリマーの種類、温度、圧力、溶剤の種類等の条件に応じて、液晶ポリマーから十分な5量体以下の成分が抽出される時間を適宜定めれば良いが、通常は5分〜120分の範囲である。
【0031】
本発明において、液晶ポリマー中の5量体以下の成分の合計重量は、該成分の定量により求めることができる。
定量方法は特に限定されるものではないが、例えば、溶剤により液晶ポリマーに対して抽出操作を行った後、抽出によって得られた5量体以下の成分をクロマトグラフ法により定量する方法等を挙げることができる。クロマトグラフ法としては、例えば、液体クロマトグラフ法、サイズ排除クロマトグラフ法、超臨界流体クロマトグラフ法、ガスクロマトグラフ法、薄層クロマトグラフ法等が挙げられる。分析が簡便で分離が良好である点から、液体クロマトグラフ法、サイズ排除クロマトグラフ法、ガスクロマトグラフ法が好ましい。
【0032】
上記クロマトグラフ法による定量の際、例えば、5量体以下の成分の標準試料の検出ピーク面積と、実測した5量体以下の成分の検出ピーク面積との比から含有率を求める絶対検量線法や、5量体以下の成分とは別の標準物質を添加して、両者の検出ピーク面積の比より含有率を求める内標準法等の手法を併用することにより、液晶ポリマーに含まれている5量体以下の成分の合計重量を求めることができる。この様にして、抽出操作前の該液晶ポリマーに対し、液晶ポリマーに含まれている5量体以下の成分の重量基準の含有率が500ppm以下であるかどうかを確認することができる。
【0033】
本発明に使用される、5量体以下の成分の重量基準の含有率が500ppm以下である液晶ポリマーは、具体的には次の方法により得ることができる。
例えば、溶剤を使用して液晶ポリマーから5量体以下の成分を抽出除去する方法、液晶ポリマーの重合の際に気体流通下で固相重合を施す方法、液晶ポリマーや液晶ポリマー樹脂組成物の脱揮混練、液晶ポリマーに含まれる5量体以下の成分のみが溶解する温度での溶剤を用いた液晶ポリマーペレットや液晶ポリマー樹脂組成物ペレットの洗浄、液晶ポリマーに含まれる5量体以下の成分のみと反応性を有する化学物質と液晶ポリマーを処理することによる除去方法等が挙げられる。これらの方法を繰り返しても、組合せてもよい。気体流通下で固相重合を施す方法としては、具体的には窒素やアルゴン等の不活性気体を、加熱炉容量の2.5%〜100%の体積容量を毎分流通させて固相重合を施す方法等を例示することができる。また、脱揮混練としては、具体的には1軸若しくは2軸の押出機において十分な温度で脱揮混練を行う方法、さらには2軸押出機を用いて混練に十分な温度で、かつ0.05MPa以下で脱揮混練を行なう方法等が挙げられる。
【0034】
本発明の5量体以下の成分の重量基準の含有率が500ppm以下である液晶ポリマーは上記の方法で得られ、この液晶ポリマーを、液晶ポリマー樹脂組成物の原料として用いることにより、成形体の内部や表面に現れるフィッシュアイ等のブツの量を著しく低減することができる
この様なブツの低減の機構についての詳細は不明であるが、液晶ポリマーの5量体以下の成分の含有率を500ppm以下に低減することにより、液晶ポリマーの5量体以下の成分と液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有する共重合体(B)との間の何らかの相互作用が低減されるためと考えられる。
【0035】
次に本発明の成分(B)について説明する。
本発明の液晶ポリマーを成形する場合は、成形加工性、得られる成形体の性能の観点から、(A)5量体以下の成分含有率が500ppm以下の液晶ポリマーと、(B)該液晶ポリマーに対し反応性を有する官能基を有する共重合体とを含有してなる液晶ポリマー樹脂組成物を通常用いる。
【0036】
液晶ポリマー樹脂組成物に用いられる成分(B)は、液晶ポリマーに対し反応性を有する官能基を有する共重合体である。この様な液晶ポリマーに対し反応性を有する官能基としては、液晶ポリエステルと反応性を有すれば特に制限はなく、具体的には、オキサゾリル基やエポキシ基、アミノ基等が挙げられる。好ましくは、エポキシ基である。
エポキシ基等は他の官能基の一部として存在していてもよく、そのような例としては例えばグリシジル基が挙げられる。
【0037】
共重合体(B)において、液晶ポリマーに対し反応性を有する官能基を共重合体中に導入する方法としては特に限定されるものではなく、公知の方法で行うことができる。例えば共重合体の合成段階で、該官能基を有する単量体を共重合により導入することも可能であるし、共重合体に該官能基を有する単量体をグラフト共重合することも可能である。
【0038】
本発明における共重合体(B)は、熱可塑性樹脂であってもゴムであってもよいし、熱可塑性樹脂とゴムの混合物や反応物であってもよい。液晶ポリマー樹脂組成物を用いて得られるフィルムまたはシート等の成形体の熱安定性や柔軟性を重視する場合にはゴムを選択することができる。
【0039】
まず、共重合体(B)がゴムである場合について説明する。
液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有する共重合体の具体例としてのエポキシ基を有するゴムとしては、(メタ)アクリル酸エステル−エチレン−(不飽和カルボン酸グリシジルエステルおよび/または不飽和グリシジルエーテル)共重合体ゴム等を挙げることができる。
【0040】
ここで(メタ)アクリル酸エステルとはアクリル酸またはメタクリル酸とアルコール類から得られるエステルを意味する。アルコール類としては、炭素原子数1〜8の水酸基含有化合物が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルの具体例としてはメチルアクリレート、メチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート等を挙げることができる。なお、(メタ)アクリル酸エステルとしては、その一種を単独で使用してもよく、または二種以上を併用してもよい。
【0041】
液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有する共重合体としての上記ゴムや、ゴム以外の熱可塑性樹脂中の、液晶ポリマーと反応性を有する官能基中の不飽和カルボン酸グリシジルエステルおよび不飽和グリシジルエーテルを構成する単量体としては、例えば下記一般式
【0042】
Figure 2004182920
(式中、Rは、エチレン系不飽和結合を有する炭素数2〜13の炭化水素基を表し、Xは、−C(O)O−、−CH−O−または
Figure 2004182920
を表す。)で示される単量体を用いることができる。
【0043】
より具体的に示すと、不飽和カルボン酸グリシジルエステルとしては例えばグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、イタコン酸ジグリシジルエステル、ブテントリカルボン酸トリグリシジルエステル、p−スチレンカルボン酸グリシジルエステル等を挙げることができる。
【0044】
不飽和グリシジルエーテルとしては、例えばビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−メチルアリルグリシジルエーテル、メタクリルグリシジルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテル等が例示される。
【0045】
本発明における上記の共重合体ゴムの中でも、共重合体中の(メタ)アクリル酸エステルモノマー単位の含量が40〜97重量%のものが好ましい。この範囲外であると、得られるフィルムまたはシート等の成形体の熱安定性や機械的性質が不十分となる傾向がある。45〜70重量%の範囲であればなお好ましい。
【0046】
エチレンモノマー単位の含量については3〜50重量%の範囲のものが好ましく、さらに好ましくは10〜49重量%の範囲のものが好ましい。不飽和カルボン酸グリシジルエーテルモノマー単位および/または不飽和グリシジルエーテルモノマー単位の含量については、好ましくは0.1〜30重量%の範囲である。この範囲外であると、得られるフィルムまたはシート等の成形体の熱安定性や機械的性質が不十分となる傾向がある。0.5〜20重量%の範囲であればなお好ましい。
【0047】
該共重合体ゴムは、通常の方法、例えばフリーラジカル開始剤による塊状重合、乳化重合、溶液重合等によって製造することができる。なお、代表的な重合方法は、特公昭48−11388号公報、特開昭61−127709号公報等に記載された方法であり、フリーラジカルを生成する重合開始剤の存在下、圧力500kg/cm(49.0MPa)以上、温度40〜300℃の条件により製造することができる。
【0048】
本発明の共重合体であるゴムとしては、上記のゴムに加えて液晶ポリエステルと反応性を有する官能基を有するアクリルゴムや、液晶ポリエステルと反応性を有する官能基を有するビニル芳香族炭化水素化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体ゴムも用いることができる。
【0049】
ここでいうアクリルゴムは単量体から合成されるが、この様な単量体としては、具体的には一般式(1)〜(3)
CH=CH−C(O)−OR (1)
CH=CH−C(O)−OROR (2)
CH=CR−C(O)−O(R(C(O)O)nR (3)
(式中、Rは炭素原子数1〜18のアルキル基またはシアノアルキル基を示す。Rは炭素原子数1〜12のアルキレン基を、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基を示す。Rは水素原子またはメチル基、Rは、炭素原子数3〜30のアルキレン基、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基またはその誘導体、nは1〜20の整数を示す。)等で表される単量体を挙げることができる。
【0050】
液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有するアクリルゴムの構成成分比については、上記の一般式(1)〜(3)で表される単量体から選ばれる少なくとも一種の単量体を40.0〜99.9重量%とし、不飽和カルボン酸グリシジルエステルおよび/または不飽和グリシジルエーテルを0.1〜30.0重量%とし、上記の一般式(1)〜(3)で表される単量体と共重合可能な不飽和単量体を0.0〜30.0重量%とするのが代表的である。該アクリルゴムの構成成分比が上記の範囲内であると、組成物の耐熱性や耐衝撃性、成形加工性が良好となる傾向にある。
【0051】
上記一般式(1)で表されるアクリル酸アルキルエステルの具体例としては、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、シアノエチルアクリレート等を挙げることができる。これらの一種または二種以上を該アクリルゴムの主成分として用いることができる。
【0052】
また、上記一般式(2)で表されるアクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、例えばメトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシプロピルアクリレート等を挙げることができる。これらの一種または二種以上を該アクリルゴムの主成分として用いることができる。
【0053】
上記一般式(3)で表されるアクリル酸誘導体としては、例えばアクリロイルオキシ−酪酸メチルエステル、メタクリロイルオキシヘプタン酸メチルエステル等を挙げることができる。これらの一種または二種以上を該アクリルゴムの主成分として用いることができる。
【0054】
アクリルゴムの構成成分として、上記の一般式(1)〜(3)で表される単量体と共重合可能な不飽和単量体を必要に応じて用いることができる。
この様な不飽和単量体の例としては、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、ハロゲン化スチレン、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルナフタレン、N−メチロールアクリルアミド、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ベンジルアクリレート、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等が挙げられる。
【0055】
該アクリルゴムの製法は特に限定するものではなく、例えば特開昭59−113010号公報、特開昭62−64809号公報、特開平3−160008号公報、あるいはWO95/04764等に記載されているような公知の重合法を用いることができ、ラジカル開始剤の存在下で乳化重合、懸濁重合、溶液重合あるいはバルク重合で製造することができる。
【0056】
上記アクリルゴムの他、前記液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有するビニル芳香族炭化水素化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体ゴムとしては、例えば(a)ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とするシーケンスと(b)共役ジエン化合物を主体とするシーケンスからなるブロック共重合体をエポキシ化して得られるゴム、該ブロック共重合体の水添物をエポキシ化して得られるゴム等が挙げられる。
【0057】
上記(a)のビニル芳香族炭化水素化合物としては、例えば、スチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルナフタレン等を挙げることができ、中でもスチレンが好ましい。
(b)の共役ジエン化合物としては、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン等を挙げることができ、ブタジエンまたはイソプレンが好ましい。
【0058】
かかるビニル芳香族炭化水素化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体またはその水添物は、公知の方法で製造することができ、例えば、特公昭40−23798号公報、特開昭59−133203号公報等にその方法が記載されている。
【0059】
本発明の共重合体として用いるゴムは必要に応じて加硫を行い、加硫ゴムとして用いることができる。
上記の(メタ)アクリル酸エステル−エチレン−(不飽和カルボン酸グリシジルエステルおよび/または不飽和グリシジルエーテル)共重合体ゴムの加硫は、多官能性有機酸、多官能性アミン化合物、イミダゾール化合物等を用いることにより達成されるが、これらに限定されるものではない。
【0060】
次に、本発明の共重合体(B)がゴム以外の熱可塑性樹脂である場合について説明する。共重合体(B)がゴム以外の熱可塑性樹脂の場合は、例えば、
(a)エチレン
(b)不飽和カルボン酸グリシジルエステルモノマーおよび/または不飽和グリシジルエーテルモノマー
(c)エチレン系不飽和エステル化合物
以上の(a)と(b)、または(a)と(b)と(c)とを反応させて得られるエポキシ基含有エチレン共重合体を例示することができる。中でも、共重合体中のエチレン単位が50〜99重量%、不飽和カルボン酸グリシジルエステルモノマー単位および/または不飽和グリシジルエーテルモノマー単位が0.1〜30重量%、エチレン系不飽和エステル化合物単位が0〜50重量%の範囲のものであることが好ましい。さらにはこれらの中でも不飽和カルボン酸グリシジルエステルモノマー単位および/または不飽和グリシジルエーテルモノマー単位の範囲が0.5〜20重量%であればなお好ましい。
【0061】
上記のエチレン系不飽和エステル化合物(c)の具体例としては、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のカルボン酸ビニルエステル、α,β−不飽和カルボン酸アルキルエステル等が挙げられるが、中でも酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルが好ましい。
【0062】
該エポキシ基含有エチレン共重合体の具体例としては、例えばエチレン単位とグリシジルメタクリレート単位からなる共重合体、エチレン単位とグリシジルメタクリレート単位およびアクリル酸メチル単位からなる共重合体、エチレン単位とグリシジルメタクリレート単位およびアクリル酸エチル単位からなる共重合体、エチレン単位とグリシジルメタクリレート単位および酢酸ビニル単位からなる共重合体等が挙げられる。
【0063】
該エポキシ基含有エチレン共重合体のメルトマスフローレート(以下、MFRということがある。JIS K7210、190℃、2.16kg荷重)は、好ましくは0.5〜100g/10分、さらに好ましくは2〜50g/10分である。メルトマスフローレートはこの範囲外であってもよいが、メルトマスフローレートが100g/10分を越えると組成物にした時の機械的物性の点で好ましくなく、0.5g/10分未満では成分(A)の液晶ポリエステルに代表される液晶ポリマーとの相溶性が劣り好ましくない。
【0064】
また、該エポキシ基含有エチレン共重合体については、曲げ弾性率が10〜1300kg/cm(0.98〜127.49MPa)の範囲のものを選ぶことができるが、20〜1100kg/cm(1.96〜107.87MPa)のものがさらに好ましい。
曲げ弾性率がこの範囲外であると組成物の成形加工性や機械的性質が不十分となる傾向がある。
【0065】
該エポキシ基含有エチレン共重合体は、通常不飽和エポキシ化合物とエチレンをラジカル発生剤の存在下、500〜4000気圧、100〜300℃で適当な溶媒や連鎖移動剤の存在下または不存在下に共重合させる高圧ラジカル重合法により製造される。また、ポリエチレンに不飽和エポキシ化合物およびラジカル発生剤を混合し、押出機の中で溶融グラフト共重合させる方法によっても製造することができる。
【0066】
本発明の共重合体としては、不飽和カルボン酸グリシジルエステルモノマー単位および/または不飽和グリシジルエーテルモノマー単位が共重合体中に0.1〜30重量%含まれるものを用いることが好ましい。共重合体に含まれる該モノマー単位の重量%が0.1重量%未満であると、液晶ポリマーとの相互作用が小さく、微分散しにくくなって結果として成膜性が悪くなったり、得られたフィルムの性能が悪くなったりする傾向がある。また、30重量%より多いと反応性が高くなり自己架橋等が発生しやすくなり、結果として得られたフィルムの外観が悪くなる傾向がある。
【0067】
本発明の共重合体は、結晶の融解熱量が3J/g未満のものを用いることが好ましい。
結晶の融解熱量が3J/g以上であると、溶融不良によりフィルム上にブツ等が発生する傾向がある。
【0068】
また本発明の共重合体は、ムーニー粘度が3〜70のものが好ましいが、3〜30のものがより好ましく、さらには4〜25のものが特に好ましい。
ここでいうムーニー粘度は、JIS K6300に準じて100℃ラージローターを用いて測定した値をいう。これらの範囲外であると、組成物の熱安定性が低下する傾向にある。
【0069】
また、本発明の共重合体は、環境問題等の見地から使用後の焼却等の廃棄の容易さを求められる分野には、ここまでに挙げた好ましい組み合わせの中で、特に炭素、水素、酸素のみからなる組み合わせによる共重合体が好ましく用いられる。
【0070】
本発明の液晶ポリマー樹脂組成物の一実施態様は、(A)液晶ポリマーを56.0〜99.9重量%、好ましくは70.0〜99.9重量%、さらに好ましくは80〜98重量%とし、(B)液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有する共重合体を44.0〜0.1重量%、好ましくは30.0〜0.1重量%、さらに好ましくは20〜2重量%含有する樹脂組成物である。
成分(A)が56.0重量%未満であると該組成物から得られるフィルムの水蒸気バリア性、耐熱性が低下する傾向がある。また、成分(A)が99.9重量%を超えると該組成物の成形加工性が低下する傾向があり、また価格的にも高価なものとなる。
【0071】
本発明における液晶ポリマー樹脂組成物およびその成形体は、上記のような液晶ポリマー(A)を連続相とし該液晶ポリマーと反応性を有する官能基を有する共重合体(B)を分散相とする液晶ポリマー樹脂組成物からなることが好ましい。
液晶ポリマー(A)が連続相でない場合には、得られる組成物や成形体の耐熱性が低下する傾向にあり、好ましくない。
【0072】
また、上記液晶ポリマー樹脂組成物およびその成形体において、成分(B)の分散相の平均分散粒子径は3μm以下が好ましく、2μm以下がより好ましい。成分(B)の平均分散粒子径が3μmを超えると、成形体の外観が損われたり、物性が低下することがあり好ましくない。
尚、平均分散粒子径は、例えば、液晶ポリマー樹脂組成物や成形体を切断し、その断面中央部の電子顕微鏡観察により求めることができる。
【0073】
このような官能基を有する共重合体と液晶ポリマーとの樹脂組成物においては、機構の詳細は不明ではあるが、該組成物の成分(A)と成分(B)との間で反応が生起し、成分(A)が連続相を形成するとともに成分(B)が微細分散し、そのために得られる組成物の機械物性が向上するものと考えられる。
【0074】
本発明における液晶ポリマーおよび共重合体を含んでなる液晶ポリマー樹脂組成物を製造する方法としては公知の方法を用いることができる。たとえば、溶液状態で各成分を混合し、溶剤を蒸発させるか、溶剤中に沈殿させる方法が挙げられる。具体的には溶融状態で各成分を混練する方法を選ぶことができる。溶融混練には一般に使用されている一軸または二軸の押出機、各種のニーダー等の混練装置を用いることができる。特に二軸の高混練機が好ましい。
溶融混練に際しては、混練装置のシリンダー設定温度は200〜360℃の範囲を選ぶことができ、さらには230〜350℃の範囲で実施することが可能である。
【0075】
混練に際しては、各成分は予めタンブラーもしくはヘンシェルミキサーのような装置で各成分を均一に混合してもよいし、必要な場合には混合を省き、混練装置にそれぞれ別個に定量供給する方法も用いることができる。
【0076】
本発明の液晶ポリマー樹脂組成物には、必要に応じて、有機充填剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、防錆剤、架橋剤、発泡剤、蛍光剤、表面平滑剤、表面光沢改良剤、フッ素樹脂等の離型改良剤等の各種の添加剤を製造工程中あるいはその後の加工工程において添加することができるが、ハロゲン以外のものや燃焼後に灰分が残らないものを用いることが好ましい。
【0077】
かかる液晶ポリマー樹脂組成物を含んでなるフィルム等の成形体の製造方法については特に限定されるものではなく、例えば、Tダイから溶融樹脂を押出し巻き取るTダイ法、環状ダイスを設置した押出機から溶融樹脂を円筒状に押出し、冷却し巻き取るインフレーション成形法、射出成形法、押出成形法、溶融紡糸成形法、熱プレス法、またはカレンダ成形法もしくはロール成形法等の成形法が挙げられ、好ましくは、Tダイ法、インフレーション成形法である。液晶ポリマー樹脂組成物を上記成形法により成形することにより成形体を得ることができる。
【0078】
フィルム等の成形体の製造時における押出機の設定条件は組成物の組成に応じて適宜設定できるが、シリンダー設定温度としては200〜360℃の範囲を選択することができ、230〜350℃の範囲であれば好適である。この範囲外であると組成物の熱分解が生じたり、成形が困難となる傾向がある。
【0079】
成形体の製造方法の具体例としては、例えば、Tダイ法によりフィルムを成形する場合は、Tダイのスリット間隔は通常0.2〜2.0mmであるが、中でも0.2〜1.2mmの間隔が好適である。
一軸延伸によりフィルムを製造する場合、フィルムのドラフト比は、1.1〜40の範囲とすることができる。好ましくは10〜40であり、さらに好ましくは15〜35の範囲である。
【0080】
ここでいうドラフト比とは、Tダイスリットの断面積を長手方向に垂直な面のフィルム断面積で除した値をいう。ドラフト比が1.1未満であるとフィルム強度が不十分であり、ドラフト比が45を越すとフィルムの表面平滑性が不十分となる傾向がある。ドラフト比は押出機の設定条件、巻き取り速度等を制御して設定することができる。
【0081】
二軸延伸フィルムは、一軸延伸フィルムの成膜と同様の押出機の設定条件で該組成物の溶融押出しを行い、Tダイから押出した溶融体シートを長手方向および長手方向と垂直方向(横手方向)に同時に延伸する方法、またはTダイから押出した溶融体シートをまず長手方向に延伸し、ついでこの延伸シートを同一工程内で100〜300℃の高温下でテンターより横手方向に延伸する逐次延伸の方法等により得られる。
【0082】
二軸延伸フィルムを製造する場合は、その延伸比は長手方向に1.2〜20倍、横手方向に1.2〜20倍の範囲とすることができる。延伸比が上記の範囲外であると、該組成物フィルムの強度が不十分となったり、または均一な厚みのフィルムを得るのが困難となる傾向がある。
【0083】
インフレーション法によりフィルムを製造する場合、液晶ポリマー樹脂組成物をまず環状スリットのダイを備えた溶融混練押出機に供給する。シリンダー設定温度を200〜360℃、好ましくは230〜350℃とし、溶融混練を行ってから、押出機の環状スリットを通して筒状フィルムが押出される。環状スリット間隔は通常0.1〜5mmであり、好ましくは0.2〜2mmの間隔である。環状スリットの直径は通常20〜1000mmであり、好ましくは25〜600mmの径である。
【0084】
溶融押出しされた溶融樹脂フィルムに長手方向(MD)にドラフトをかけるとともに、この筒状フィルムの内側から空気または不活性ガス、例えば窒素ガス等を吹き込むことにより長手方向と直角な横手方向(TD)にフィルムを膨張延伸することができる。
【0085】
インフレーション成形においてはブロー比は1.5〜10とすることができ、好ましいドラフト比は1.5〜40である。
インフレーション成形時の設定条件が上記の範囲外であると厚さが均一でしわの無い高強度のフィルムを得ることが困難となる傾向がある。
【0086】
膨張させたフィルムは通常、その円周を空冷あるいは水冷させた後、ニップロールを通過させて引き取る。
【0087】
インフレーション成形に際しては液晶ポリマー樹脂組成物の組成に応じて、筒状の溶融体フィルムが均一な厚みで表面平滑な状態に膨張するような条件を選択することができる。
【0088】
液晶ポリマー樹脂組成物を含んでなる中空成形体の製造方法については特に限定されるものではなく、上記に説明した場合と同様の方法により製造することができるが、中でもブロー成形法が好ましく用いられる。得られる中空成形体の形状としては、例えば、ボトル、ガソリンタンク等の中空容器類、パイプ等が挙げられる。
【0089】
以上の方法により、5量体以下の成分の含有量が、液晶ポリマーに対して500ppm以下である液晶ポリマーを含む液晶ポリマー樹脂組成物を含有してなる成形体を製造することができる。
【0090】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、これによって本発明の範囲が限定されるものではない。なお、各物性は次に示す方法により測定した。
【0091】
[物性の測定法]
光学異方性:サンプル樹脂の溶融状態における光学異方性は、加熱ステージ上に置かれた粒径250μm以下のサンプル樹脂粉末を偏光下、25℃/分で昇温して、肉眼観察または透過光量をXYレコーダーに記録することにより行なった。
【0092】
5量体以下の成分の含有量の分析:サンプル樹脂約2gを容積11mlのSUS製容器に充填し、高速溶媒抽出装置(ダイオネクス社製、ASE−200型)を用いて、圧力6.9MPa、温度140℃になるように2−プロパノールパノールを導入し、10分間保持し5量体以下の成分の抽出を行なった。その後、容器内部を一旦大気圧に戻し、再度2−プロパノールを導入して前述の条件にて10分間保持させた後、窒素パージにより該SUS容器より排出された5量体以下の成分を含む2−プロパノール溶液(合計約30ml)を先の抽出溶液を合わせて減圧下濃縮し、テトラヒドロフランにて5mlに定容して以下の分析条件により分離・分析した。
分析条件:アジレント社製液体クロマトグラフ1100型に化学物質評価研究機構製L−カラムODS型カラム(内径4.6mm、長さ15cm、充填材粒径5μm)を装着し、5量体以下の成分を含む分析試料溶液10μlを注入して、カラム温度40℃、流速1.0ml/分で後述する勾配溶離条件で該5量体以下の成分を分離し、該クロマトグラフ装置に接続された紫外検出器導入し、検出器の検出波長を254nmに設定した際に検出された成分の面積の和を求めた。5量体以下の成分含量については、樹脂の原料であるモノマー成分のうちの主成分であるp−ヒドロキシ安息香酸を用いて一次近似の検量線を作成し、この検量線を用いてp−ヒドロキシ安息香酸換算値として求めた。
なお、勾配溶離条件は、移動相を0.1%酢酸の水溶液と0.1%酢酸のアセトニトリル溶液として、勾配開始0分後、10分後、20分後、35分後、40分後において、0.1%アセトニトリル溶液の割合がそれぞれ、10%、10%、30%、100%、100%となるよう設定した。
【0093】
流動温度:溶融流動性を表わす指標であり、その測定法は、毛細管式レオメーター(株式会社島津製作所製、高化式フローテスターCFT500型)で測定され、4℃/分の昇温速度で加熱溶融されたサンプル樹脂(約2g)を100kg/cmの荷重下で内径1mm、長さ10mmのノズルから押し出した時に、該溶融粘度が48000ポイズを示す温度(℃)として表わした。
荷重わたみ温度:長さ127mm、幅12.7mm、厚さ6.4mmの試験片を用い、ASTM D648に準拠し、二つの支点の上にこの試験片を置き、その中点に18.6kg/cm2の荷重を負荷させておき、雰囲気温度を一定速度で昇温したときに、荷重部が1/100インチ変形したときの温度(℃)をいう。
【0094】
成分(B)の平均分散粒子径:射出成形機(日精樹脂工業株式会社製、PS40E5ASE)で、100mm×6mm×10mmの試験片を射出成形し、得られた成形体の6mm×10mmの長方形断面の中央部を研磨したのち、クロロホルムを使用してエッチング、銀蒸着してサンプルを得、SEM(S−2300形日立走査電子顕微鏡)で観察を行い、視野から無作為に選んだ50個の粒子直径を平均した。
【0095】
参考例1(成分(A)の液晶ポリマー)
p−アセトキシ安息香酸8.3kg(60モル)、テレフタル酸2.49kg(15モル)、イソフタル酸0.83kg(5モル)および4,4’−ジアセトキシジフェニル5.45kg(20.2モル)を櫛型撹拌翼をもつ重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら昇温し320℃で1時間重合させた。さらに、60mmHgの減圧下で1時間重合させた。この間に副生する酢酸ガスを冷却管で液化し回収、除去しながら、強力に撹拌下しながら重合させ、溶融状態でポリマーを系外へ取出した。流動温度が333℃の下記の繰り返し構造単位と配合割合を持つ芳香族液晶ポリエステルを得た。
以下該液晶ポリエステルをA−1と略記する。この液晶ポリマーは加圧下340℃以上で光学異方性を示した。A−1中に含まれる5量体以下の成分の合計重量の比率は、A−1の重量に対して800ppmであった。
【0096】
Figure 2004182920
【0097】
参考例2(成分(A)の液晶ポリマーのオリゴマー)
参考例1の場合と同様に300℃で5分重合させ、オリゴマーを得た。この間に副生する酢酸ガスを冷却管で液化し回収、除去しながら、強力な撹拌下で重合させ、溶融状態でポリマーを系外へ取出した。この得られたオリゴマーを細川ミクロン(株)製のハンマーミルで粉砕し、2.5mm以下の粒子とした。得られたオリゴマーは、8量体未満であった。
【0098】
参考例3(成分(B))
特開昭61−127709号公報の実施例5に記載の方法に準じて、アクリル酸メチル/エチレン/グリシジルメタクリレート=59.0/38.7/2.3(重量比)、ムーニー粘度=15のゴムを得た。以下該ゴムをB−1と略称することがある。
ここでムーニー粘度は、JIS K6300に準じて100℃、ラージローターを用いて測定した値である。
【0099】
実施例1
A−1をシリンダーに減圧部を設けた日本製鋼(株)製TEX−30型二軸押出機を用いてシリンダー設定温度350℃、スクリュー回転数200rpmで、0.04MPaの減圧下に脱揮溶融混練を行いペレットを得た。該ペレットは加圧下で340℃以上で光学的異方性を示した。該ペレットの流動温度は330℃であった。以下該ペレットをA−2と略称することがある。A−2中に含まれる5量体以下の成分の合計重量の比率は、A−2の重量に対して200ppmであった。該組成物におけるB−1の平均分散粒子径は、0.9μmであった。
A−2 80重量%、B−1 20重量%を日本製鋼(株)製TEX−30型二軸押出機を用いてシリンダー設定温度350℃、スクリュー回転数200rpmで溶融混練を行って組成物のペレットを得た。該組成物ペレットは加圧下で340℃以上で光学的異方性を示した。該組成物ペレットの流動温度は328℃であった。
この組成物のペレットを円筒ダイを備えた60mmφの単軸押出機に供給して、シリンダー設定温度350℃、回転数60rpmで溶融混練し、直径70mm、リップ間隔1.0mm、ダイ設定温度355℃の円筒ダイから上方へ溶融樹脂を押出し、その際この筒状フィルムの中空部へ乾燥空気を圧入して筒状フィルムを膨張させ、次に冷却させたのちニップロールに通して引取り、実測平均厚み約25μmの液晶ポリマー樹脂組成物フィルムを得た。引き取り方向への延伸比(引き取り速度/吐出速度)は、17.7また、ブロー比(膨張させた筒状フィルムの径/ダイリップ外径)は2.3であった。以下該フィルムをf−1と略称することがある。f−1のフィルム外観はブツが非常に少なかった。f−1の200mm角中、目視で確認できるフィルム中のブツ量は4個であった。
【0100】
比較例1
A−1 80重量%、B−1 20重量%を実施例1と同様の装置を用いて、常圧で溶融混練を行って組成物のペレットを得た。該組成物ペレットは加圧下で340℃以上で光学的異方性を示した。該組成物ペレットの流動温度は328℃であった。該組成物におけるB−1の平均分散粒子径は、1.1μmであった。
この組成物のペレットを実施例1と同様の装置を用いて液晶ポリマー樹脂組成物フィルムを得た。以下該フィルムをf−2と略称することがある。f−2のフィルム外観はブツが多かった。f−2の200mm角中、目視で確認できるフィルム中のブツ量は30個であった。
【0101】
比較例2
A−1に参考例2のオリゴマーを0.1重量部添加し、A−1における5量体以下の成分の合計含有量を1800ppmにして、実施例1と同様の装置を用いて常圧で溶融混練を行って組成物のペレットを得た。該組成物におけるB−1の平均分散粒子径は、4.2μmであった。この組成物のペレットを実施例1と同様の装置を用いて液晶ポリマー樹脂組成物フィルムを得た。該組成物はフィルム成形時に少し発泡が見られ、成形性は十分でなかった。以下該フィルムをf−3と略称することがある。f−3のフィルム外観はブツが多かった。f−3の200mm角中、目視で確認できるフィルム中のブツ量は60個であった。
【0102】
【発明の効果】
5量体以下の成分の重量基準の含有率が500ppm以下である液晶ポリマーを、液晶ポリマー樹脂組成物の原料として用いることにより、フィッシュアイ等のブツの量を著しく低減することができる。

Claims (10)

  1. (A)5量体以下の成分の重量基準の含有率が、液晶ポリマーに対して500ppm以下である液晶ポリマーと、(B)該液晶ポリマーに対し反応性を有する官能基を有する共重合体とを含有してなることを特徴とする液晶ポリマー樹脂組成物。
  2. 含有率が、ヘテロ原子を含む溶剤を用い、該溶剤の臨界温度より低温かつ液晶ポリマーの荷重たわみ温度より低温である温度条件で、加圧下において液晶ポリマーから抽出した、5量体以下の成分の合計重量により算出された値であることを特徴とする請求項1に記載の液晶ポリマー樹脂組成物。
  3. 液晶ポリエステル(A)が連続相であり、共重合体(B)が分散相であることを特徴とする、請求項1〜2に記載の液晶ポリマー樹脂組成物。
  4. 共重合体(B)の平均分散粒子径が3μm以下であることを特徴とする請求項1〜3に記載の液晶ポリマー樹脂組成物。
  5. (B)の共重合体の官能基がエポキシ基、オキサゾリル基またはアミノ基であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶ポリマー樹脂組成物。
  6. 液晶ポリマーが、液晶ポリエステルからなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶ポリマー樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶ポリマー樹脂組成物を、Tダイ法、熱プレス法、射出成形法、押出成形法、溶融紡糸成形法、カレンダ成形法、ロール成形法、ブロー成形法およびインフレーション成形法からなる群から選ばれるいずれかの成形方法により成形することを特徴とする液晶ポリマー樹脂組成物の成形方法。
  8. 請求項7に記載の成形方法により得られたことを特徴とする成形体。
  9. 成形体がフィルムであることを特徴とする請求項8に記載の成形体。
  10. 成形体が中空成形体であることを特徴とする請求項8に記載の成形体。
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