JP2005232469A - 液晶ポリマー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
[1]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、
[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[1]に記載の液晶ポリマー。
【選択図】 なし
Description
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。
[1]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[1]に記載の液晶ポリマーに関するものである。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
CH2=CH−C(O)−OR1 (1)
CH2=CH−C(O)−OR2OR3 (2)
CH2=CR4−C(O)−O(R5(C(O)O)nR6 (3)
(式中、R1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。R2は炭素原子数1〜12のアルキレン基を、R3は炭素原子数1〜12のアルキル基を示す。R4は水素原子またはメチル基、R5は、炭素原子数3〜30のアルキレン基、R6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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
.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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (4)
- 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。
- 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。
- 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又は2記載の液晶ポリマー。
- 液晶ポリエステルが
(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に由来するもの、
(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に由来するもの、
(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に由来するもの及び
(4)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からなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項3記載の液晶ポリマー。
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