JP2013177491A - 液晶ポリエステル組成物及び成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記成分(A)、(B)、(C)及び(D)を含み、前記成分(B)の含有量(質量)が、前記成分(C)及び(D)の合計含有量(質量)よりも多いことを特徴とする液晶ポリエステル組成物;かかる液晶ポリエステル組成物を成形してなることを特徴とする成形体。
(A)液晶ポリエステル(1)及び(2)のアロイ
(B)アルミナ微粒子
(C)電気絶縁性材料からなる板状フィラー
(D)電気絶縁性材料からなる繊維状フィラー
【選択図】なし
Description
本発明は、下記成分(A)、(B)、(C)及び(D)を含み、前記成分(B)の含有量(質量)が、前記成分(C)及び(D)の合計含有量(質量)よりも多いことを特徴とする液晶ポリエステル組成物を提供する。
(A)下記液晶ポリエステル(1)及び(2)のアロイ
(B)アルミナ微粒子
(C)電気絶縁性材料からなる板状フィラー
(D)電気絶縁性材料からなる繊維状フィラー
液晶ポリエステル(1):
p−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位(I)と、
ヒドロキノン及び/又は4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位(II)と、
テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する繰返し単位(III)と、
を有し、
前記液晶ポリエステル(1)を構成する全繰返し単位の合計量に対して、前記繰返し単位(I)を30〜80モル%有し、前記繰返し単位(II)を10〜35モル%有し、前記繰返し単位(III)を10〜35モル%有する。
液晶ポリエステル(2):
6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する繰返し単位(I’)と、
ヒドロキノン及び/又は4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位(II’)と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位(III’)と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位(IV’)と、
を有し、
前記液晶ポリエステル(2)を構成する全繰返し単位の合計量に対して、前記繰返し単位(I’)を40〜74.8モル%有し、前記繰返し単位(II’)を12.5〜30モル%有し、前記繰返し単位(III’)を12.5〜30モル%有し、前記繰返し単位(IV’)を0.2〜15モル%有し、前記繰返し単位(III’)及び(IV’)が[繰返し単位(III’)(モル)/{繰返し単位(III’)+繰返し単位(IV’)}(モル)]≧0.5の関係を満たす。
本発明の液晶ポリエステル組成物においては、前記成分(A)が、前記液晶ポリエステル(1)100質量部に対して、前記液晶ポリエステル(2)が25〜70質量部配合されてなることが好ましい。
本発明の液晶ポリエステル組成物においては、前記成分(B)が、レーザー回折散乱測定により求められた粒径分布が二峰性のアルミナ微粒子であることが好ましい。
本発明の液晶ポリエステル組成物においては、前記成分(B)のレーザー回折散乱測定により求められた粒径分布が、体積平均粒径1〜5μmの範囲内と、体積平均粒径0.1〜1μmの範囲内と、にそれぞれ極大値を有する二峰性であることが好ましい。
本発明の液晶ポリエステル組成物においては、前記成分(C)がタルクであることが好ましい。
本発明の液晶ポリエステル組成物においては、前記タルクの長軸の体積平均粒径が15μm以上であることが好ましい。
本発明の成形体は、電気・電子部品用であることが好ましい。
本発明の成形体においては、前記電気・電子部品が、電子素子の封止材、インシュレータ、表示装置用反射板、電子素子収納用の筐体及び表面実装部品からなる群より選ばれる一種以上であることが好ましい。
本発明に係る液晶ポリエステル組成物は、下記成分(A)、(B)、(C)及び(D)を含み、前記成分(B)の含有量(質量)が、前記成分(C)及び(D)の合計含有量(質量)よりも多いことを特徴とする。
(A)液晶ポリエステル(1)及び(2)のアロイ
(B)アルミナ微粒子
(C)電気絶縁性材料からなる板状フィラー(以下、「(C)板状フィラー」ということがある。)
(D)電気絶縁性材料からなる繊維状フィラー(以下、「(D)繊維状フィラー」ということがある。)
上記のように、特定の成分(成分(A)〜(D))を含み、そのうちの一部の成分(成分(B)〜(D))の合計含有量が限定された液晶ポリエステル組成物を用いることで、熱伝導性及び剛性に優れた成形体が得られる。
なお、本明細書に記載されている、液晶ポリエステル組成物の成分(A)〜(D)等の各成分の含有量は、該当する成分が複数種の場合、これら複数種の合計含有量(例えば、成分(C)として2種の板状フィラーを用いる場合には、2種の板状フィラーの合計の含有量)を意味するものとする。
成分(A)は、液晶ポリエステル(1)と液晶ポリエステル(2)とのアロイである。
p−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位(I)と、
ヒドロキノン及び/又は4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位(II)と、
テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する繰返し単位(III)と、
を有し、
液晶ポリエステル(1)を構成する全繰返し単位の合計量(液晶ポリエステル(1)を構成する各繰返し単位の質量をその各繰返し単位の式量で割ることにより、各繰返し単位の物質量相当量(モル)を求め、それらを合計した値)に対して、繰返し単位(I)を30〜80モル%有し、繰返し単位(II)を10〜35モル%有し、繰返し単位(III)を10〜35モル%有するものである。
繰返し単位(I)は芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する繰返し単位、繰返し単位(II)は芳香族ジオールに由来する繰返し単位、繰返し単位(III)は芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位、にそれぞれ相当する。
液晶ポリエステル(1)は、必須の繰返し単位としてナフタレン骨格を含むものを有さず、特にナフタレン骨格を含む繰返し単位を有しないことにより、得られる成形体は、熱伝導性に優れたものとなる。
6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する繰返し単位(I’)と、
ヒドロキノン及び/又は4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位(II’)と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位(III’)と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位(IV’)と、
を有し、
液晶ポリエステル(2)を構成する全繰返し単位の合計量(液晶ポリエステル(2)を構成する各繰返し単位の質量をその各繰返し単位の式量で割ることにより、各繰返し単位の物質量相当量(モル)を求め、それらを合計した値)に対して、繰返し単位(I’)を40〜74.8モル%有し、繰返し単位(II’)を12.5〜30モル%有し、繰返し単位(III’)を12.5〜30モル%有し、繰返し単位(IV’)を0.2〜15モル%有し、繰返し単位(III’)及び(IV’)が[繰返し単位(III’)(モル)/{繰返し単位(III’)+繰返し単位(IV’)}(モル)]≧0.5の関係を満たすものである。
繰返し単位(I’)は芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する繰返し単位、繰返し単位(II’)は芳香族ジオールに由来する繰返し単位、繰返し単位(III’)及び(IV’)は芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位、にそれぞれ相当する。
好ましい繰返し単位(IV’)の例としては、テレフタル酸に由来するもの、イソフタル酸に由来するものが挙げられる。
液晶ポリエステル(2)は、必須の繰返し単位として、ナフタレン骨格を含むものを有することにより、得られる成形体は、機械強度(曲げ強度)が高いものとなる。
芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジオールのようなヒドロキシル基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、ヒドロキシル基をアシル化してアシルオキシル基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。
(B)アルミナ微粒子(成分(B))は、αアルミナからなる微粒子が好ましく、なかでも酸化アルミニウム(Al2O3)の含有量が95質量%以上であり、体積平均粒径が0.1〜50μmであるものがより好ましい。
酸化アルミニウムの含有量が高いほど、得られる成形体は電気絶縁性や熱伝導性により優れるので、前記含有量は99質量%以上であることが好ましく、99.5質量%以上であることがより好ましい。
(C)板状フィラー(成分(C))は、電気絶縁性材料からなり、アスペクト比が5以上のフィラーである。
(C)板状フィラーは、このアスペクト比が15以上であることが好ましい。
(C)板状フィラー自体の電気絶縁性及び熱伝導性の点から、(C)板状フィラーは、タルクであることが好ましい。タルクは安価であるという利点も有する。
また、前記界面活性剤の例としては、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸塩類等が挙げられる。
(D)繊維状フィラー(成分(D))は、電気絶縁性材料からなり、無機フィラーであってもよいし、有機フィラーであってもよい。
(D)繊維状フィラーの例としては、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維等が挙げられ、得られる成形体の機械強度がより向上する点から、無機フィラーが好ましく、ガラス繊維がより好ましい。
また、(D)繊維状フィラーは、数平均繊維長が1〜300μmであることが好ましく、2〜300μmであることがより好ましい。数平均繊維長が1μm以上であることで、得られる成形体の耐熱性及び力学強度の向上効果が高くなる。また、数平均繊維長が300μm以下であることで、液晶ポリエステル組成物の流動性向上の効果が高くなる。
液晶ポリエステル組成物は、前記成分(A)〜(D)以外に、本発明の効果を損なわない範囲内において、必要に応じて他の成分を1種以上含んでいてもよい。
前記他の成分の例としては、フッ素樹脂等の離型改良剤;染料、顔料等の着色剤;酸化防止剤;熱安定剤;紫外線吸収剤;帯電防止剤;界面活性剤等の通常の添加剤が挙げられる。
各成分の配合量は、液晶ポリエステル組成物のこれら成分の含有量が、上記の所定の条件を満たすように、適宜調節すればよい。
本発明に係る成形体は、前記液晶ポリエステル組成物を成形してなることを特徴とする。
かかる成形体は、前記液晶ポリエステル組成物を用いたことで、熱伝導性及び剛性に優れる。
フローテスター(島津製作所社製「CFT−500型」)を用いて、液晶ポリエステル約2gを、内径1mm及び長さ10mmのノズルを有するダイを取り付けたシリンダーに充填し、9.8MPa(100kg/cm2)の荷重下、4℃/分の速度で昇温しながら、液晶ポリエステルを溶融させ、ノズルから押し出し、4800Pa・s(48000ポイズ)の粘度を示す温度を測定した。
微粒低ソーダアルミナ「ALM−41−01」(住友化学社製):体積平均粒径が1.7μm(レーザー回折散乱測定により求められた粒径分布が、体積平均粒径1.0〜2.0μmの範囲内と、体積平均粒径0.2〜0.4μmの範囲内とに、それぞれ1つずつ極大値を有する二峰性であった。)であり、酸化アルミニウムの含有量が99.9質量%のαアルミナであった。
・(C)板状フィラー
タルク(「タルクX50」(日本タルク社製)):長軸の体積平均粒径が17.4μmであり、アスペクト比が21.2であった。なお、アスペクト比は、電子顕微鏡で厚さが確認できる(断面が確認できる)粒子を選び、その粒子径及び厚さを計測し、[アスペクト比])=[粒子径]/[厚さ]の式により算出した。
・(D)繊維状フィラー
ガラス繊維(「チョップドガラス繊維CS03JAPX−1」(旭ファイバーガラス社製)):数平均繊維径が10μm、数平均繊維長が3mmであった。なお、数平均繊維長及び数平均繊維径は、電子顕微鏡を用い、JIS R3420に準拠して測定した。
[製造例1]
(液晶ポリエステル(1)の製造)
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)、テレフタル酸239.2g(1.44モル)、イソフタル酸159.5g(0.96モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を仕込み、反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で撹拌しながら30分かけて150℃まで昇温し、この温度(150℃)を保持して1時間還流させた。
次いで、留出する副生成物の酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、2時間50分かけて320℃まで昇温し、トルクの上昇が認められた時点を反応終了点としてプレポリマーを得た。
得られたプレポリマーを室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素ガス雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から285℃まで5時間かけて昇温し、285℃で3時間保持することにより、固相重合を行い、液晶ポリエステル(1)を得た。この液晶ポリエステル(1)をLCP1とする。LCP1の流動開始温度は、327℃であった。
(液晶ポリエステル(2)の製造)
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸940.9g(5.0モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル512.1g(2.75モル)、2,6−ナフタレンジカルボン酸497.2g(2.3モル)、テレフタル酸33.2g(0.2モル)、無水酢酸1179.1(11.5モル)及び触媒として1−メチルイミダゾール0.198gを添加し、室温で15分間攪拌した後、攪拌しながら昇温した。内温が145℃となったところで、この温度(145℃)を保持したまま1時間攪拌し、触媒である1−メチルイミダゾール5.94gをさらに添加した。
次いで、留出する副生成物の酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、3時間30分かけて310℃まで昇温し、この温度(310℃)を2時間10分保持してプレポリマーを得た。
得られたプレポリマーを室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素ガス雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から325℃まで10時間かけて昇温し、この温度(325℃)で12時間保持することにより、固相重合を行い、液晶ポリエステル(2)を得た。この液晶ポリエステル(2)をLCP2とする。LCP2の流動開始温度は、335℃であった。
[実施例1〜4、比較例1〜2]
(液晶ポリエステル組成物の製造)
製造例1で得られたLCP1、製造例2で得られたLCP2、(B)アルミナ微粒子、(C)板状フィラー及び(D)繊維状フィラーを表1に示す割合で、同方向2軸押出機(池貝鉄工社製「PCM−30HS」)に供給し、330℃で溶融混練してペレット化することで、液晶ポリエステル組成物のペレットを得た。
射出成形機(日精樹脂工業社製「UH−1000型」)を用いて、得られた前記ペレットを、シリンダー温度320℃(実施例1〜4、比較例1)又は340℃(比較例2)、金型温度120℃、射出率100cm3/sの条件で射出成形し、以下に示す形状の成形体(1)を得た。
また、射出成形機(日精樹脂工業社製「PS40E5ASE型」)を用いて、前記ペレットを、シリンダー温度320℃(実施例1〜2、比較例1)又は340℃(比較例2)、金型温度120℃、射出率30cm3/sの条件で射出成形し、以下に示す形状の成形体(2)及び(3)を得た。
成形体(1):64mm×64mm×1mm
成形体(2):ASTM4号ダンベル
成形体(3):126mm×12mm×6mm
上記各実施例及び比較例で得られた成形体について、下記方法により、熱伝導率、曲げ強度及び曲げ弾性率を測定し、熱伝導率から熱伝導性を、曲げ弾性率から剛性を、それぞれ評価した。結果を表1に示す。
成形体(1)の厚さ方向について、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置(アルバック理工社製「TC−7000」)を用いて、熱拡散率を測定した。また、DSC(PERKIN ELMER社製「DSC7」)を用いて、前記ペレットの比熱を測定した。成形体の比熱は、ペレットの比熱と同じであるため、以下に示す成形体の比熱として、このペレットの比熱を採用した。さらに、成形体(2)について、自動比重測定装置(関東メジャー社製「ASG−320K」)を用い、ASTM D792に準拠して、比重を測定した。そして、成形体の厚さ方向の熱伝導率を、熱拡散率、比熱及び比重の積から求めた([熱伝導率]=[熱拡散率]×[比熱]×[比重])。
成形体(3)について、ASTM D790に準拠して測定した。
これに対して、液晶ポリエステルとしてLCP1のみを用いた比較例1の成形体、及び液晶ポリエステルとしてLCP2のみを用いた比較例2の成形体は、いずれも曲げ弾性率が12.0GPa未満であり、剛性が低く、比較例2の成形体は、熱伝導率が0.9W/m・K未満で、熱伝導性も低かった。
Claims (10)
- 下記成分(A)、(B)、(C)及び(D)を含み、
前記成分(B)の含有量(質量)が、前記成分(C)及び(D)の合計含有量(質量)よりも多いことを特徴とする液晶ポリエステル組成物。
(A)下記液晶ポリエステル(1)及び(2)のアロイ
(B)アルミナ微粒子
(C)電気絶縁性材料からなる板状フィラー
(D)電気絶縁性材料からなる繊維状フィラー
液晶ポリエステル(1):
p−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位(I)と、
ヒドロキノン及び/又は4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位(II)と、
テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する繰返し単位(III)と、
を有し、
前記液晶ポリエステル(1)を構成する全繰返し単位の合計量に対して、前記繰返し単位(I)を30〜80モル%有し、前記繰返し単位(II)を10〜35モル%有し、前記繰返し単位(III)を10〜35モル%有する。
液晶ポリエステル(2):
6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する繰返し単位(I’)と、
ヒドロキノン及び/又は4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位(II’)と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位(III’)と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位(IV’)と、
を有し、
前記液晶ポリエステル(2)を構成する全繰返し単位の合計量に対して、前記繰返し単位(I’)を40〜74.8モル%有し、前記繰返し単位(II’)を12.5〜30モル%有し、前記繰返し単位(III’)を12.5〜30モル%有し、前記繰返し単位(IV’)を0.2〜15モル%有し、前記繰返し単位(III’)及び(IV’)が[繰返し単位(III’)(モル)/{繰返し単位(III’)+繰返し単位(IV’)}(モル)]≧0.5の関係を満たす。 - 前記成分(A)100質量部に対して、前記成分(B)、(C)及び(D)を合計で150質量部以上含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 前記成分(A)が、前記液晶ポリエステル(1)100質量部に対して、前記液晶ポリエステル(2)が25〜70質量部配合されてなることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 前記成分(B)が、レーザー回折散乱測定により求められた粒径分布が二峰性のアルミナ微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 前記成分(B)のレーザー回折散乱測定により求められた粒径分布が、
体積平均粒径1〜5μmの範囲内と、
体積平均粒径0.1〜1μmの範囲内と、
にそれぞれ極大値を有する二峰性であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物。 - 前記成分(C)がタルクであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 前記タルクの長軸の体積平均粒径が15μm以上であることを特徴とする請求項6に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を成形してなることを特徴とする成形体。
- 電気・電子部品用であることを特徴とする請求項8に記載の成形体。
- 前記電気・電子部品が、電子素子の封止材、インシュレータ、表示装置用反射板、電子素子収納用の筐体及び表面実装部品からなる群より選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項9に記載の成形体。
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