JP2768861B2 - 熱可塑性樹脂成形物の製造法 - Google Patents

熱可塑性樹脂成形物の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂成形物の
新規な製造法に関する。更に詳しくは、比較的低粘度の
原料を成形型内で極めて短時間に反応せしめ、熱的、機
械的特性に優れた樹脂からなる成形物を製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポ
リエーテルイミド等の芳香族系ポリエーテル類は、二次
転移点(Tg)が高く耐熱性に優れており、繊維、フイ
ルム、樹脂等への応用が検討されている。かかるポリエ
ーテル類は一般に溶融成形されるが、溶融粘度が高く、
複雑で精密な成形体の製造、あるいは複合材料用マトリ
ックス樹脂として使用する場合、強化材マトリックスへ
の含浸等が困難であり問題であった。
【0003】
【発明の目的】そこで、本発明者らは、極めて短時間
に、熱的、機械的特性に優れた成形物を製造する方法、
即ち成形金型内で比較的低粘度の原料を反応せしめる、
いわゆる反応成形によって上記成形物を製造する方法を
提供することを目的として研究を行った。その結果、比
較的低粘度の反応原料を出発原料として用いることによ
り、極めて短時間に、かつ耐熱性に優れた高重合度のポ
リマーを得る方法を見出し、本発明に到達した。
【0004】
【発明の構成】すなわち、本発明は、フェノール、テト
ラクロロエタン60対40(重量比)混合溶液にて測定
した固有粘度が0.05〜0.5(dl/g)で、ヒド
ロキシ末端を有する線状の芳香族系ポリエーテルと、ビ
スアシルカプロラクタムとを配位アニオン重合触媒の存
在下、加熱反応せしめることを特徴とする熱可塑性樹脂
成形物の製造法である。
【0005】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明においては、出発原料として、ヒドロキシ末端を有
し、実質的に線状であり、フェノール、テトラクロロエ
タン60対40(重量比)混合溶液にて測定した固有粘
度が0.05〜0.5(dl/g)の芳香族ポリエーテ
ルオリゴマー又は低重合度ポリマーを用いる。ここでヒ
ドロキシル末端とは、脂肪族ヒドロキシル基、脂環族ヒ
ドロキシル基、芳香族ヒドロキシル基等を意味し、これ
らのうち脂肪族ヒドロキシル基が特に好ましい。脂肪族
ヒドロキシル基としては、ヒドロキシアルキル例えばヒ
ドロキシメチル、ヒドロキシエチルが好ましく例示でき
る。
【0006】本発明において、芳香族系ポリエーテルオ
リゴマー又は低重合度ポリマーの主鎖を構成するものと
しては、芳香族基好ましくはフェニレン、ナフチレンが
エーテル基の他にスルホン基、ケトン基、イミド基、ス
ルフィド基等で結合されたポリマーであり、いわゆるポ
リアリーレンエーテル、ポリエーテルスルホン、ポリエ
ーテルケトン、ポリエーテルイミド等が例示される。ま
た、ここでオリゴマー又は低重合度ポリマーは実質的に
線状である必要があり、高度に分岐状であると得られた
最終成形品の機械特性等が劣り好ましくない。
【0007】本発明ではこれらのオリゴマー又は低重合
度ポリマーの末端に前記ヒドロキシル基、好ましくは脂
肪族ヒドロキシル基を有するものが用いられる。かかる
ヒドロキシル末端を有するオリゴマー又は低重合度ポリ
マーは、従来公知の種々の化学反応を利用して製造する
ことができる。例えば、ポリスルホンを主鎖としヒドロ
キシエチル基を有するオリゴマー又は低重合度ポリマー
は、下記(i)〜(iii )の方法等によって合成され
る。 (i)ジクロロジフェニルスルホンとビスフェノール類
とヒドロキシエチル基とを含有するフェノール類、ある
いはヒドロキシエチル基と活性化されたハロゲンとを有
する芳香族ハロゲン化物とを反応させる方法。 (ii)ジクロロジフェニルスルホンと過剰量のジフェノ
ール類を反応させ末端にフェノール性ヒドロキシル基を
有するオリゴマー又は低重合度ポリマーを製造し、次い
で例えばエチレンクロロヒドリンを反応させる方法。 (iii )比較的重合度の高いポリスルホンをアルカリに
より低重合度のポリスルホンに分解し、次いで例えばエ
チレンクロロヒドリンを反応させる方法。
【0008】なお、本発明においては末端全部がヒドロ
キシル基である必要はないが、全末端基の20%以上、
より好ましくは30%以上、特に好ましくは50%以上
がヒドロキシル基であることが好ましい。該オリゴマー
又は低重合度ポリマーは流動温度が300℃以下である
ことが好ましく、特に280℃以下が好ましい。また、
該オリゴマー又は低重合度ポリマーの重合度は固有粘度
にして0.05〜0.5(dl/g)であり、より好ま
しくは0.1〜0.4(dl/g)である。特に好まし
くは0.15〜0.35(dl/g)である。
【0009】本発明においては、粘度調節剤として分子
内に2個のヒドロキシル基、好ましくは脂肪族ヒドロキ
シル基を有するモノマー例えば炭素数2〜20の化合物
を上記オリゴマー又は低重合度ポリマーの一部(例えば
30重量%以下)として配合することも可能である。か
かる化合物としては、エチレングリコール、ヘキサメチ
レンジオール、1,10―デカンジオール、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール等の脂肪族ジヒド
ロキシ化合物、1,4―シクロヘキサンジメチロール、
トリシクロデカンジメチロール等の脂環族基を含有する
脂肪族ジヒドロキシ化合物、1,4―ビス(β―ヒドロ
キシエトキシ)ベンゼン、2,2―ビス(β―ヒドロキ
シエトキシフェニル)プロパン、1,1―ビス(β―ヒ
ドロキシエトキシフェニル)シクロヘキサン、ビス―
[4―(β―ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホ
ン、p―キシリレングリコール等の芳香族基を含有する
脂肪族ジヒドロキシ化合物を例示することができる。更
に、本発明においては、ヒドロキシル基を3個以上有す
るポリヒドロキシ化合物を、小割合(例えば5重量%以
下)で併用することも可能である。かかるポリヒドロキ
シ化合物としてはペンタエリスリトール、ピロガロー
ル、トリメチロールプロパン等が例示される。
【0010】次に本発明において用いられるビスアシル
カプロラクタムは、下記式(I)
【0011】
【化1】 (式中、Rは直接結合又は2価の有機基である。)で示
される化合物である。
【0012】上記式(I)中の2価の有機基としては、
例えば炭素数6〜16の芳香族基、炭素数2〜10の脂
肪族基、炭素数6〜12の脂環族基等が好ましく挙げら
れる。更に具体的にはm―フェニレン、p―フェニレ
ン、トリレン、ジフェニレン、1,5―ナフチレン、
2,6―ナフチレン、2,7―ナフチレン、
【0013】
【化2】
【0014】(但し、Xは―CH2 ―,―O―,―S
―,―SO2 ―,―CO―,―OCH2 CH2 O―等で
ある。)、―(CH2 ―(但し、nは2〜10の整
数である。)、1,4―シクロヘキシレン等が好ましく
例示される。これらのうち芳香族基、特にm―フェニレ
ン、p―フェニレンが好ましい。これらビスアシルカプ
ロラクタムのうちテレフタロイルビスカプロラクタム、
イソフタロイルビスカプロラクタムが好ましい。これら
ビスアシルカプロラクタムは単独で使用してもよく、ま
た2種以上を組合せて使用してもよい。
【0015】該ビスアシルカプロラクタムの使用割合
は、前記ヒドロキシル末端を有するオリゴマー又は低重
合度ポリマー、場合によっては小割合で併用してもよい
モノマーの全ヒドロキシル基1当量当たりビスアシルカ
プロラクタム0.15〜1.5モルとなるようにするの
が好ましく、より好ましくは0.3〜1.0モル、特に
好ましくは0.4〜0.8モル程度である。
【0016】本発明においては、上記したヒドロキシ末
端を有する芳香族系ポリエーテルオリゴマー又は低重合
度ポリマーと、ビスアシルカプロラクタムとを加熱反応
せしめるが、この加熱反応は好ましくは200℃以上、
更に好ましくは230〜350℃、特に好ましくは26
0〜330℃の温度で、常圧乃至加圧下、例えば窒素ガ
ス等の不活性ガス雰囲気で実施するのが好ましい。反応
時間は、好ましくは30秒〜20分、更に好ましくは1
〜20分程度である。
【0017】本発明においては、上記加熱反応におい
て、配位アニオン重合触媒を使用する。具体的には、ト
リエチルアルミニウム等の如きトリアルキルアルミニウ
ム、トリブトキシアルミニウム、チタニウムテトラブト
キシド等の如き金属アルコキシド等が好ましく例示さ
れ、これらのうち特にチタニウムアルコキシドが好まし
い。かかる触媒の使用量はビスアシルカプロラクタムに
対して0.005〜5重量%であり、好ましくは0.0
1〜0.5重量%程度である。
【0018】本発明方法は、上記反応を好ましくは成形
型内等で実施するいわゆる反応成形方法による成形物の
製造であり、例えば予め所定温度に加熱した金型中に両
出発原料、場合によっては他種熱可塑性ポリマー、フィ
ラー、安定剤等の添加物を仕込み、加熱保持することに
より所望形状の樹脂成形体を得ることができる。
【0019】この場合出発原料又は他種添加物との混合
物を溶融状態で金型に注入又は射出することによって仕
込むのが好ましく、この方法によれば出発原料の粘度が
比較的低いため複雑で微細な形状のものでも容易に成形
できるのである。
【0020】本発明においては最終低重合度ポリマーの
固有粘度は0.4(dl/g)以上でかつ初期オリゴマ
ー又はポリマーの固有粘度より好ましくは0.2以上上
昇しているのが望ましい。
【0021】
【発明の効果】本発明の製造法を用いることによって、
比較的低粘度の原料を用い、極めて短時間に熱変形温度
が高く機械的特性の優れた、実質的に線状の樹脂を得る
ことが可能となる。
【0022】
【実施例】以下、実施例を掲げて本発明を更に説明す
る。なお例中の「部」はいずれも「重量部」を意味し、
また、固有粘度はフェノール、テトラクロロエタン60
対40(重量比)混合溶液を用い、温度35℃で測定し
た。軟化点は柳本顕微融点測定装置を使用して測定し
た。二次転移点(Tg)はDSCにより昇温速度10℃
/分で測定した。ポリマーの末端ヒドロキシル基当量は
Makromol. Chem., 26, 226 (1958) に記載の方法に従っ
て測定した。
【0023】
【実施例1】 <脂肪族ヒドロキシル基を有するポリスルホンオリゴマ
ーの製造>攪拌機、ディーンスターク管を備えた3つ口
フラスコ中に、ジメチルスルホキシド760部、トルエ
ン302部、2,2―ビス(4―ヒドロキシフェニル)
プロパン(ビスフェノールA)159部、4,4′―ジ
クロルジフェニルスルホン150部、及び無水炭酸カリ
ウム116部を仕込んだ。混合物を130〜145℃に
4時間保ち、水をトルエンとの共沸混合物によって連続
的に除去した。冷却後、多量の水及びメタノールにより
塩、溶媒及び不純物を除去後、重合体を乾燥した。
【0024】攪拌機を備えた3つ口フラスコに、上記記
載の方法により合成した重合体186部、エピクロルヒ
ドリン100部、無水炭酸カリウム172部、ジメチル
スルホキシド874部を仕込んだ。
【0025】混合物を90〜105℃に6時間保った。
冷却後、多量の水及びメタノールによって塩、溶媒及び
不純物を除去後、80℃、真空下で乾燥した。
【0026】生成物は0.18(dl/g)の固有粘度
を有し、末端ヒドロキシル基濃度は760eq/tであっ
た。
【0027】
【実施例2〜4】実施例1で製造したヒドロキシル末端
ポリスルホン100重量部に、下記表1に示したアシル
ビスカプロラクタムの所定量及びチタニウムテトラブト
キシド0.1部を配合し、該配合物を150℃で溶融せ
しめ、280℃に加熱した金型内に射出し、5分間保持
し次いで冷却することにより成形物を得た。得られた成
形物の固有粘度、熱変形温度を下記表1に示した。
【0028】
【表1】
【0029】
【実施例5及び比較例】実施例1において2,2―ビス
(4―ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノール
A)の代りに4,4′―ジヒドロキシフェニルスルホン
を用い、他は実施例1に準じてヒドロキシル末端を有す
るポリエーテルスルホンオリゴマーを合成した。このポ
リエーテルスルホンオリゴマーは固有粘度0.21(d
l/g)、ヒドロキシル基当量350当量/tであっ
た。該ポリマー100部、ヘキサヒドロテレフタロイル
ビスカプロラクタム13部およびチタニウムテトラブト
キシド0.1部を均一に配合し、該配合物を300℃に
加熱したプレスを用い厚さ1mmのシートを作成した。こ
の際の加熱時間は10分でその後急冷した。
【0030】得られたシートは固有粘度0.51(dl
/g)で透明であり、引張強度は7kg/cm2 、伸度は3
2%、また熱変形温度は137℃であった。なお比較と
してチタニウムテトラブトキシドの代りにマグネシウム
カプロラクタムを同量用い、他は同様に実験したところ
得られたシートの固有粘度は0.33(dl/g)と低
くもろかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 65/48

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール、テトラクロロエタン60対
    40(重量比)混合溶液にて測定した固有粘度が0.0
    5〜0.5(dl/g)で、ヒドロキシ末端を有する線
    状の芳香族系ポリエーテルと、ビスアシルカプロラクタ
    ムとを配位アニオン重合触媒の存在下、加熱反応せしめ
    ることを特徴とする熱可塑性樹脂成形物の製造法。
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