JP2007525586A - 液晶ポリカーボネート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
(a)活性化ジアリールカーボネート、
(b)レゾルシノール、4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシナフタレン(特に2,6、1,5及び2,7異性体を含む)、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン及び2,6−ジヒドロキシアントラキノン(アントラフラビン酸)からなる群から選択される2種以上の芳香族ジオール、並びに
(c)任意には最大量10モル%のビスフェノールA
を含む反応混合物を調製する段階、並びに
溶融エステル交換反応で反応混合物を処理して液晶ポリカーボネートを製造する段階
を含んでなる方法によって液晶ポリカーボネートが製造される。
レゾルシノール、4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシナフタレン(特に2,6、1,5及び2,7異性体を含む)、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン及び2,6−ジヒドロキシアントラキノン(アントラフラビン酸)からなる群から選択される2種以上の芳香族ジオールの残基、並びに
活性化ジアリールカーボネートから導かれる残基
を含んでなる液晶ポリカーボネート組成物にも関する。
図1は、本発明に係る組成物中におけるエステルカーボネート残基の生成を示す。
(a)活性化ジアリールカーボネート、
(b)レゾルシノール、4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシナフタレン(特に2,6、1,5及び2,7異性体を含む)、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン及び2,6−ジヒドロキシアントラキノン(アントラフラビン酸)からなる群から選択される2種以上の芳香族ジオール、並びに
(c)任意には最大量10モル%のビスフェノールA
を含む反応混合物を調製する段階、並びに
溶融エステル交換反応で反応混合物を処理して液晶ポリカーボネートを製造する段階
を含んでなる方法によって液晶ポリカーボネートが製造される。
X=ハロゲン又はNO2
Z=O、N
M=N−ジアルキル、アルキル、
R2=(n=1のときに)アルキル又はアリール
n=0又は1
活性化カーボネートの非限定的な具体例には、ビス(o−メトキシカルボニルフェニル)カーボネート、ビス(o−クロロフェニル)カーボネート、ビス(o−ニトロフェニル)カーボネート、ビス(o−アセチルフェニル)カーボネート、ビス(o−フェニルケトンフェニル)カーボネート、ビス(o−ホルミルフェニル)カーボネートがある。A及びA′上の置換基の数及び種類が異なるこれらの構造の非対称的な組合せも、本発明で使用することが可能である。活性化カーボネートに関する好ましい構造は、次式の構造(X)を有するエステル置換ジアリールカーボネートである。
レゾルシノールと4,4′−ビフェノール、
レゾルシノールとヒドロキノン、
レゾルシノールとメチルヒドロキノン、
4,4′−ビフェノールとヒドロキノン、
4,4′−ビフェノールとメチルヒドロキノン、
4,4′−ビフェノールと4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、
ヒドロキノンと4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、
メチルヒドロキノンとヒドロキノン、
4,4′−ビフェノールとヒドロキノンとメチルヒドロキノン、
4,4′−ビフェノールとヒドロキノンと4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、
4,4′−ビフェノールとヒドロキノンとレゾルシノール
がある。
(a)本明細書中に記載したような液晶ポリカーボネートを溶融する段階、
(b)物品の形状を規定する型の中に溶融液晶ポリカーボネートを導入する段階、及び
(c)溶融液晶ポリカーボネートを型の中で凝固させて成形物品を形成する段階
を含んでなる方法が提供される。任意には、溶融液晶ポリカーボネート組成物は充填材を含み得る。こうして製造された成形物品は、それ自体が本発明の一態様であるが、続いて型から取り出すことができる。溶融液晶ポリカーボネートを型の中に導入するためには、射出成形技術が使用できる。本発明に従って製造できる具体的な成形物品には、特に限定されないが、電線又は回路板用の電気コネクターがある。本発明の液晶組成物はまた、高強度繊維に紡糸することもできる。
45%HQ−45%BP−10%DHPEを用いたLCPの製造(小規模)
段階1:オリゴマーの製造
機械的攪拌機、温度制御プローブ、及び減圧蒸留のための凝縮器/受け器に連結されたアダプターを備えた三つ口丸底フラスコ内に、15.408g(0.14モル)のヒドロキノン、6.289g(0.031モル)の4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、26.060g(0.140モル)のビフェノール及び104.705g(0.317モル)のBMSCの混合物を配置した。この混合物に、620μlの1×10−3M NaOH水溶液及び78μlの1.0M水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を添加した。次いで、混合物を200℃の油浴内に浸し、固形分の一部が融解した約15分後に攪拌を開始した。約10〜15分間の攪拌後、反応生成物は透明な溶液になった。内温はこの時点で193℃であった。反応生成物はさらに5分後に曇り始め、ゆっくりと乳濁すると共に粘稠になった。一般に、粘稠な乳濁混合物は凝固し、攪拌は混合物の中心部でのみ行われた。攪拌機の速度は低下した。混合物をこの温度(約190℃)に保って全部で1.5時間にわたり平衡させ、次いで減圧を開始して反応中に生成したメチルサリチレートを蒸留で除去した。全部で63.86g(約70%)のメチルサリチレートが受け器内に捕集された時点で蒸留を停止した。オリゴマーを冷却し、次いでオフホワイトの固体としてフラスコから取り出した。重量は84.38gであった。
40.2gの上記オリゴマーを円筒形反応管内に配置した。この管を、凝縮装置、真空源、及びステンレス鋼製攪拌機と定速駆動電動機を備えた反応系に連結した。反応系に窒素ブランケットを施した。固体を電熱アルミニウムブロックで加熱し、温度を310℃に設定した。加熱装置が310℃に達したとき、設定点を340℃に上昇させた。オリゴマーが融解し始めた後、攪拌機を定速で始動し、減圧を開始して圧力をゆっくりと1ミリバール未満に低下させた。徐々に、攪拌機速度を180RPMに上昇させた。次いで、反応系を約40〜45分間にわたって高真空に保った。この操作中に、残留メチルサリチレートが留出し、受け管内に捕集された(12.2g)。反応終了時に減圧を停止し、系を窒素でフラッシュした。反応管を系から取り外した。淡褐色のLCPを羽根からかき取り、残りは冷却後に反応管から取り出した。LCPの熱的性質をDSCで求めたところ、Tm=289℃、Tc=247℃であり、Tgは認められなかった。
50/50モル%ビフェノール/ヒドロキノン液晶コポリカーボネートの製造(大規模)
装置:6インチフランジ付きヘッドアセンブリ、ステンレス鋼製攪拌機軸といかり型攪拌機、及び高トルク定速攪拌機モーターを備えた12リットル反応フラスコ。ヘッドには、受けフラスコの付いた凝縮器アセンブリ、窒素入口、及び融液温度測定用の熱電対プローブが備わっていた。フラスコは、温度調整のために使用する2つの可変電圧調節器を備えた二重帯域加熱マントルで加熱した。
得られた「湿潤固体」を1晩放冷し、翌朝にフランジ付きの上蓋を取り除いてから容器をさかさにすることで固体を取り出した。収量は約5500グラムの粉末であった。粉末を160℃の減圧乾燥炉内に配置し、水銀柱100mmの減圧を20時間加えた。「乾燥」粉末の重量は2568グラムであった。得られた乾燥粉末を、バレルセクションを約340〜345℃に加熱した真空ベント式二軸押出機に供給した。押出機から出てきたポリマーストランドを細断した。ポリマーはすべての普通溶剤に不溶であった。ポリマーのDSC走査は331℃での溶融転移を示し、明らかなTgを示さず、20℃/分での下方走査で294℃のTcを示した。ポリマー融液は不透明であって、生成物の液晶性を表していた。
下記表の最後の縦欄に示すように、本明細書中に記載した実施例1、2又は4の方法の1つを用いて、下記表中に略示した様々な組成物の試料を調製した。直交偏光子の間で融液を顕微鏡検査して複屈折を観測することで、すべての組成物が液晶材料であることを確認した。表中のTmは示差走査熱量測定法で測定し、固体から流動液晶への転移の温度はホットステージ顕微鏡を用いて測定した。
実施例4
30ガロンのチタン内張りジャケット付き容器に、以下の成分、即ちBMSC−16965グラム(51.41モル)、ヒドロキノン−3000グラム(27.27モル)(54モル%)、4,4′−ビフェノール−3381グラム(18.18モル)(36モル%)及びレゾルシノール−556グラム(5.05モル)(10モル%)を添加した。添加した触媒は、2.0×10−4モルの水酸化ナトリウム及び1.26×10−3モルの水酸化テトラメチルアンモニウムであった。
Claims (49)
- 液晶ポリカーボネートの製造方法であって、
(a)活性化ジアリールカーボネート、及び
(b)レゾルシノール、4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシナフタレン、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン及び2,6−ジヒドロキシアントラキノンからなる群から選択される2種以上の芳香族ジオールモノマー
を含む反応混合物を調製する段階、並びに
溶融エステル交換反応で反応混合物を処理して液晶ポリカーボネートを製造する段階
を含んでなる方法。 - 活性化ジアリールカーボネートがジエステルカーボネートである、請求項1記載の方法。
- 活性化ジアリールカーボネートが、ビス(メチルサリチル)カーボネート、ビス(エチルサリチル)カーボネート、ビス(プロピルサリチル)カーボネート、ビス(ブチルサリチル)カーボネート、ビス(ベンジルサリチル)カーボネート及びビス(メチル4−クロロサリチル)カーボネートからなる群から選択される、請求項2記載の方法。
- 活性化ジアリールカーボネートがビス(メチルサリチル)カーボネートである、請求項2記載の方法。
- 触媒が、(a)1種以上のアルカリ土類金属源又はアルカリ金属源、(b)1種以上の第四アンモニウム化合物又は第四ホスホニウム化合物或いはこれらの混合物、或いは(c)(a)及び(b)の混合物からなる、請求項4記載の方法。
- 触媒が、(a)1種以上のアルカリ土類金属源又はアルカリ金属源、(b)1種以上の第四アンモニウム化合物又は第四ホスホニウム化合物或いはこれらの混合物、或いは(c)(a)及び(b)の混合物からなる、請求項2記載の方法。
- 反応混合物が2種だけの芳香族ジオールを含む、請求項1記載の方法。
- いずれの芳香族ジオールも反応混合物中のモノマーの80モル%を超えない、請求項7記載の方法。
- 活性化ジアリールカーボネートがジエステルカーボネートである、請求項8記載の方法。
- 活性化ジアリールカーボネートが、ビス(メチルサリチル)カーボネート、ビス(エチルサリチル)カーボネート、ビス(プロピルサリチル)カーボネート、ビス(ブチルサリチル)カーボネート、ビス(ベンジルサリチル)カーボネート及びビス(メチル4−クロロサリチル)カーボネートからなる群から選択される、請求項9記載の方法。
- 活性化ジアリールカーボネートがビス(メチルサリチル)カーボネートである、請求項9記載の方法。
- 触媒が、(a)1種以上のアルカリ土類金属源又はアルカリ金属源、(b)1種以上の第四アンモニウム化合物又は第四ホスホニウム化合物或いはこれらの混合物、或いは(c)(a)及び(b)の混合物からなる、請求項11記載の方法。
- 触媒が、(a)1種以上のアルカリ土類金属源又はアルカリ金属源、(b)1種以上の第四アンモニウム化合物又は第四ホスホニウム化合物或いはこれらの混合物、或いは(c)(a)及び(b)の混合物からなる、請求項9記載の方法。
- いずれの芳香族ジオールも反応混合物中のモノマーの80モル%を超えない、請求項1記載の方法。
- レゾルシノール、4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシナフタレン、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン及び2,6−ジヒドロキシアントラキノンからなる群から選択される2種以上の芳香族ジオールの残基、並びに
活性化ジアリールカーボネートを表す構造単位
を含んでなる液晶ポリカーボネート組成物。 - 活性化ジアリールカーボネートがジエステルカーボネートである、請求項15記載の組成物。
- 活性化ジアリールカーボネートが、ビス(メチルサリチル)カーボネート、ビス(エチルサリチル)カーボネート、ビス(プロピルサリチル)カーボネート、ビス(ブチルサリチル)カーボネート、ビス(ベンジルサリチル)カーボネート及びビス(メチル4−クロロサリチル)カーボネートからなる群から選択される、請求項16記載の組成物。
- 活性化ジアリールカーボネートがビス(メチルサリチル)カーボネートである、請求項16記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及び4,4′−ビフェノールの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及びヒドロキノンの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及びメチルヒドロキノンの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール及びヒドロキノンの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール及びメチルヒドロキノンの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基がヒドロキノン及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及びメチルヒドロキノンの残基からなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及びレゾルシノールからなる、請求項18記載の組成物。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及びビスフェノールAからなる、請求項18記載の組成物。
- 成形物品の製造方法であって、
(a)レゾルシノール、4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシナフタレン、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン及び2,6−ジヒドロキシアントラキノンからなる群から選択される2種以上の芳香族ジオールの残基と、活性化ジアリールカーボネートから導かれる残基とを含む液晶ポリカーボネートを溶融する段階、
(b)物品の形状を規定する型の中に溶融液晶ポリカーボネートを導入する段階、並びに
(c)溶融液晶ポリカーボネートを型の中で凝固させて成形物品を形成する段階
を含んでなる方法。 - 活性化ジアリールカーボネートがジエステルカーボネートである、請求項31記載の方法。
- 活性化ジアリールカーボネートが、ビス(メチルサリチル)カーボネート、ビス(エチルサリチル)カーボネート、ビス(プロピルサリチル)カーボネート、ビス(ブチルサリチル)カーボネート、ビス(ベンジルサリチル)カーボネート及びビス(メチル4−クロロサリチル)カーボネートからなる群から選択される、請求項32記載の方法。
- 活性化ジアリールカーボネートがビス(メチルサリチル)カーボネートである、請求項32記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及び4,4′−ビフェノールの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及びヒドロキノンの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及びメチルヒドロキノンの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基がレゾルシノール及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール及びヒドロキノンの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール及びメチルヒドロキノンの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基がヒドロキノン及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及び4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテルの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及びメチルヒドロキノンの残基からなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及びレゾルシノールからなる、請求項34記載の方法。
- 芳香族ジオールの残基が4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン及びビスフェノールAからなる、請求項34記載の方法。
- 溶融液晶ポリカーボネートと共に充填材が型の中に導入される、請求項31記載の方法。
- 請求項31記載の方法で製造される成形物品。
- 液晶ポリカーボネートを含んでなる成形物品であって、前記液晶ポリカーボネートが、
レゾルシノール、4,4′−ビフェノール、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシナフタレン、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン及び2,6−ジヒドロキシアントラキノンからなる群から選択される2種以上の芳香族ジオールの残基、並びに
活性化ジアリールカーボネートから導かれる残基
を含む、成形物品。
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