JP3077854B2 - 芳香族コポリエステル - Google Patents

芳香族コポリエステル

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JP3077854B2
JP3077854B2 JP04187282A JP18728292A JP3077854B2 JP 3077854 B2 JP3077854 B2 JP 3077854B2 JP 04187282 A JP04187282 A JP 04187282A JP 18728292 A JP18728292 A JP 18728292A JP 3077854 B2 JP3077854 B2 JP 3077854B2
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陽則 塩谷
裕章 山口
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Ube Corp
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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、比較的低い温度で溶融
加工が可能な新規サーモトロピック液晶コポリエステル
に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】近年、種々のエンジニア
リングプラスチックスが開発されている。特に光学異方
性を有する液晶コポリマーが注目されている。Adva
nces in Polymer Science
0/61,61(1984)には、P−ヒドロキシ安息
香酸ホモポリマー、テレフタル酸とハイドロキノンとの
コポリマー、あるいはナフタレン−2,6−ジカルボン
酸とハイドロキノンとのコポリマーなどが記載されてい
るが、これらのポリマーは、融点がそれぞれ610℃、
596℃、577℃と高いためポリマーの分解を伴わず
に溶融加工することが事実上不可能であった。また、特
公昭47−47870号公報には、P−ヒドロキシ安息
香酸、テレフタル酸およびハイドロキノンとの共重合体
が提案されているが、この重合体は500℃以上の高融
点を有し、溶融加工がきわめて困難である。
【0003】従来、液晶ポリエステルの融点を下げて溶
融加工性を改善する方法について各種の提案がされてい
る(Brit.Polymer Journal 13
2,(1980)。2,2’−ジメチルビフェニル−
4,4’−ジカルボン酸をモノマー成分としたポリエス
テル(Makromol.Chem.,189,202
9(1988)、Makromol.Chem. Ma
kromol.Symp.,26,47(1989)、
特開昭64−66231号)、2,2’−ビス(トリフ
ルオロメチル)−ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸
をモノマーの成分としたポリエステル(Journal
of Polymer Sci.,Part C,P
olymer Letters,25,11(198
7)、Makromolecules,20,2374
(1987)などが記載されている。しかし、2,2’
−ジ置換ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸類は、フ
ェニル環の共平面性が妨害され、従って、ポリマーの結
晶性が減少する。一般に結晶性の小さいポリマーは満足
する機械的強度を有していない等の欠点が指摘されてい
る。
【0004】
【問題点解決のための技術的手段】本発明者らは、比較
的低温、例えば400℃以下の温度で溶融加工が可能な
芳香族コポリエステルを得ることを目的として鋭意研究
した結果、液晶性を有し、かつ溶融加工できる新規な芳
香族コポリエステルを見出し、本発明に至った。本発明
は、下式の反復単位A、B、C、D、E及びFから構成
され、
【化3】 (但し、式中のRは、水素原子、炭素数1〜8のアルキ
ル基あるいはアリール基、又はハロゲン原子を示し、A
rは、
【化4】 から選ばれた1種以上の基を示す)A/〔A+B+C+
D〕のモル比が0〜85/100、〔B+C〕/〔B+
C+D〕のモル比が5/100より大きく1以下、F/
〔E+F〕のモル比が0より大きく1以下、かつ〔B+
C+D〕と〔E+F〕とは実質的に等モルである芳香族
コポリエステルを提供する。
【0005】本発明の芳香族コポリエステルを形成して
いる反復単位Aは、p−ヒドロキシ安息香酸、その酸エ
ステル、酸ハロゲン化物、p−アセトキシ安息香酸から
誘導されたものである。反復単位Bは、3,3’−ジメ
チルビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、そのジカル
ボン酸エステル、ジカルボン酸ハロゲン化合物から誘導
されたものである。反復単位Cは、3,4’−ジメチル
ビフェニル−4,3’−ジカルボン酸、そのジカルボン
酸エステル、ジカルボン酸ハロゲン化合物から誘導され
たものである。上記の3,3’−ジメチルビフェニル−
4,4’−ジカルボン酸及び3,4’−ジメチルビフェ
ニル−4,3’−ジカルボン酸は、例えば、オルトトル
イル酸アルキルの酸化カップリング反応によって合成す
ることができる(特願昭63−267202号、及び特
願平1−211334号)。
【0006】反復単位Dは、テレフタル酸、その酸エス
テル及び酸ハロゲン化合物から誘導されたものである。
反復単位Eは、ハイドロキノン誘導体から誘導されたも
のである。ハイドロキノン誘導体としては、ハイドロキ
ノン、メチルハイドロキノン、エチルハイドロキノン、
プロピルハイドロキノン、ブチルハイドロキノンなどの
炭素数1〜8のアルキル基置換ハイドロキノン、フェニ
ルハイドロキノンなどのアリール基置換ハイドロキノ
ン、ハロゲン原子置換ハイドロキノン及びこれらのジア
セチル誘導体が具体例として挙げられる。本発明におい
て、反復単位Eとして、上記の複数の種類のハイドロキ
ノン誘導体から誘導された混合物を使用することができ
る。
【0007】反復単位Fは、4,4’−ジヒドロキシビ
フェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテ
ル、2,6−ジヒドロキシナフタレン及び2,7−ジヒ
ドロキシナフタレン及びこれらのジアセチル誘導体から
誘導されたものである。本発明において、反復単位Fと
して、上記の複数の種類の芳香族ジオール誘導体から誘
導された混合物を使用することができる。
【0008】本発明の芳香族コポリエステルにおいて、
A/〔A+B+C+D〕のモル比は、0〜85/100
である。この比が85/100を越えると芳香族コポリ
エステルの溶融温度が高くなり、成形加工が困難であ
る。〔B+C〕/〔B+C+D〕のモル比は、5/10
0を越えて1以下、好ましくは8/100〜1である。
この比が5/100以下であると、前記と同様に芳香族
コポリエステルの溶融温度が高くなり、成形加工が困難
である。F/〔E+F〕のモル比は0より大きく1以下
である。〔B+C+D〕と〔E+F〕とは、実質的に等
モルである。
【0009】前記の反復単位A、B、C、D、E及びF
以外に、他のエステル結合を形成できる僅かな量によっ
て反復単位A、B、C、D、E及びFが置換されてもよ
い。他のエステル結合を形成できる反復単位の具体例と
しては、イソフタル酸、ナフタリン−1,5−ジカルボ
ン酸、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸、
ジフェニルケトン−4,4’−ジカルボン酸、2,2’
−ジフェニルプロパン−4,4’−ジカルボン酸などか
ら誘導されるようなジカルボキシ単位、レゾルシン、
2,5−ジ−t−ブチルハイドロキノン、2,3,5−
トリメチルハイドロキノン、1,5−ジヒドロキシナフ
タレン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロ
パン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス
(4−ヒドロキシフェニル)スルホンなどから誘導され
るジオキシ単位及びm−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒド
ロキシ−4’−カルボキシジフェニルエーテル、1−ヒ
ドロキシ−4−ナフトエ酸、4’−ヒドロキシビフェニ
ル−4−カルボン酸などから誘導されるオキシカルボキ
シ単位を挙げることができる。これらの置換反復単位の
置換割合は、芳香族コポリエステルの溶融点を比較的に
低くするために、反復単位〔A+B+C+D+E+F〕
に対して20モル%以下であることが好ましい。置換割
合が20モル%を越えると、置換反復単位の種類による
が、一般に芳香族コポリエステルの溶融温度が高くな
り、成形加工が困難になったり、溶融温度は比較的低温
に保たれるものの、液晶性が低下し、そのため溶融粘度
が上昇する等の欠点が生じる。
【0010】本発明の芳香族コポリエステルの製法につ
いては特に制限はなく、公知のエステル重縮合反応によ
って製造することができる。製造法の具体例としては、
(1)ジカルボン酸ジクロライドとジオールを第3級ア
ミンの存在下に重縮合する方法、(2)ジカルボン酸の
ジフェニルエステルとジオールから脱フェノール法にて
重縮合する方法、(3)ジカルボン酸とジオールのジア
セチル誘導体から脱酢酸法で重縮合する方法が挙げられ
る。特に好ましい方法は脱酢酸法であり、この方法にお
いては、反応温度230〜350℃、反応時間1〜10
時間で段階的に酢酸を留去後、減圧(約0.5Tor
r)にして反応を完結させる。この重縮合に際して、A
成分のモノマーとE及び/又はF成分のモノマーをアセ
チル化及び/又は予備縮合させた後、ジカルボン酸成分
を添加して重縮合させる方法を用いると、均質なポリマ
ーを製造することができる。
【0011】重縮合反応は、触媒の存在下又は不存在下
に行うことができる。触媒の具体例としては、酢酸第一
スズ、酢酸第一鉄、酢酸ナトリウム、三酸化アンチモ
ン、マグネシウム、アセチルアセトン鉄(III)、チ
タンテトラブトキシド、次亜リン酸ナトリウム、リン酸
カリウムなどを挙げることができる。
【0012】重合中の熱劣化による着色防止及び生成ポ
リマーの熱安定性向上の目的で、得られる重合体の物性
に大きな影響を与えない範囲で、安定剤の存在下で重縮
合反応を行うことができる。安定剤の具体例として、リ
ン酸、亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、リン酸トリフ
ェニル、亜リン酸トリフェニルなどのリン系化合物、あ
るいはヒンダードフェノール類を挙げることができる。
【0013】
【発明の効果】本発明の芳香族コポリエステルは、比較
的低い温度、例えば400℃以下の温度で溶融状態を形
成し、通常知られた各種の成形加工法によって、バルク
成形品、フィルム、繊維などにすることができる。ま
た、ペンタフルオロフェノール、p−クロロフェノール
などの有機極性溶媒に溶解するので、溶解加工法によっ
て成形品を得ることが可能である。これらの成形品は、
電気、電子、自動車材料などに幅広く使用できる。顕著
な特性として、溶融状態において液晶性を有するため、
高度に分子配向した成形品にすることができる。従っ
て、機械的強度に優れた高分子材料を製造することがで
きる。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 (測定方法)本発明における実施例で示されている各物
性値は、以下の方法で測定した。 (1)光学異方性;偏光顕微鏡に試料をのせ、リンカム
社製TH600RMS型加熱装置を用いて、窒素気流下
に10℃/分で昇温して肉眼観察した(液晶開始温
度)。 (2)熱分解開始温度;セイコー電子工業社製SSC/
5200 TGA装置を用い、試料を窒素中、10℃/
分で昇温し、重量の経時変化を観測した。 (3)融点;セイコー電子工業社製SSC/5200
DSC装置を用い、試料を窒素中、20℃/分で昇温
し、吸熱ピークを観測した。 (4)対数粘度;60℃にてペンタフルオロフェノール
中、0.2g/dlの濃度で試料を溶解し、ウベローデ
型粘度計を用いて測定した。ηinhは、次式に従って
計算した。 ηinh=ln(t/t)/c ただし、tはペン
タフルオロフェノールの落下時間、tは試料溶液の落下
時間、cは試料の濃度。
【0015】実施例1 ステンレス製容器にガラス製のセパラブル三つ口フラス
コの上部を用い、攪拌機、窒素導入管及びクライゼンを
取りつけた。この容器内に、4,4’−ジアセトキシビ
フェニル6.703g(24.8ミリモル)、p−アセ
トキシ安息香酸(PHBA)17.025g(94.5
ミリモル)、トリフェニルホスフェート30mgを仕込
み、真空脱気し、窒素置換を3回繰り返した後、窒素流
通下常圧で容器を200℃に加熱した。両モノマーが均
一溶液となった時点で100℃まで冷却し、3,3’−
ジメチルビフェニル−4,4’−ジカルボン酸(PA)
3.649g(13.5ミリモル)、3,4’−ジメチ
ルビフェニル−4,3’−ジカルボン酸(QA)2.9
19g(10.8ミリモル)を加えた。真空脱気し、窒
素置換を3回繰り返した後、窒素流通下240℃で1時
間加熱した。1.5時間で310℃まで昇温し、酢酸を
留出させた。310℃で1時間保持し、0.5Torr
以下で45分間さらに加熱し、その後窒素を導入しなが
ら室温まで戻し、ポリマーを粉砕した。得られたポリマ
ーは、淡黄色不透明で、流動性は良好であった。得られ
たポリマーの収量、光学的異方性を示す温度(液晶開始
温度)、融点、熱分解開始温度、対数粘度、及び元素分
析の結果を表2に示した。 実施例2〜7 実施例1と同様の容器内に、表1に示した量のPHB
A、ジアセトキシハイドロキノン及びFのモノマー、及
びトリフェニルホスフェート30mgを仕込み、実施例
1と同様の操作をした。次いで、表1に示した量のP
A、QA及びテレフタル酸(TPA)のモノマーを仕込
み、後続反応を行った。310℃減圧下での反応は表1
に示した時間行い、ポリマーを得た。得られたポリマー
は、全て淡黄色不透明で、流動性は良好であった。得ら
れたポリマーの収量及び各種測定値を表2に示した。こ
こでいうFは実施例2〜7において、4,4’−ジアセ
トキシビフェニル(実施例2及び7)、2,6−ジアセ
トキシナフタレン(実施例3)、2,7−ジアセトキシ
ナフタレン(実施例4)、4,4’−ジアセトキシジフ
ェニルエーテル(実施例5及び6)である。 実施例8 実施例1と同様の容器内に、表1に示した量のPA、Q
A及び4,4’−ジアセトキシビフェニルのモノマー、
及びトリフェニルホスフェート30mgを仕込み、真空
脱気し、窒素置換を3回繰り返した後、窒素流通下、常
圧で容器を270℃で1時間加熱した。1.5時間で3
10℃まで昇温し、酢酸を留出させた。310℃で1時
間保持し、0.5Torr以下で40分間さらに加熱
し、その後、窒素を導入しながら室温まで戻し、ポリマ
ーを粉砕した。 得られたポリマーは、淡黄色不透明
で、流動性は良好であった。得られたポリマーの収量及
び各種測定値を表2に示した。
【表1】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/60 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下式の反復単位A、B、C、D、E及びF
    から構成され、 【化1】 (但し、式中のRは、水素原子、炭素数1〜8のアルキ
    ル基あるいはアリール基、又はハロゲン原子を示し、A
    rは、 【化2】 から選ばれた1種以上の基を示す)A/〔A+B+C+
    D〕のモル比が0〜85/100、〔B+C〕/〔B+
    C+D〕のモル比が5/100より大きく1以下、F/
    〔E+F〕のモル比が0より大きく1以下、かつ〔B+
    C+D〕と〔E+F〕とは実質的に等モルである芳香族
    コポリエステル。
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