JP5560770B2 - 液晶高分子組成物及びその成形体 - Google Patents
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Description
液晶高分子は、溶融時に光学異方性を示し、500℃以下の温度で異方性溶融体を形成する高分子である。この光学的異方性は、直交偏光子を利用した通常の偏光検査法によって確認することができる。液晶高分子は、その分子内に、分子形状が細長く、扁平で分子の長鎖に沿って剛性が高い分子鎖(以下、剛性が高い分子鎖を「メソゲン基」と呼ぶことがある)を有する。液晶高分子は、このようなメソゲン基を主鎖又は側鎖のいずれか一方又は両方に有する高分子であるが、より高耐熱性の成形体を求めるならば、高分子主鎖にメソゲン基を有するものが好ましい。
(b):下記構造単位(I)及び下記構造単位(II)から選ばれる構造単位と、下記構造単位(III)と、下記構造単位(IV)とからなる液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミド。
(c):下記構造単位(I)及び下記構造単位(II)から選ばれる構造単位と、下記構造単位(III)と、下記構造単位(IV)、下記構造単位(V)及び下記構造単位(VI)から選ばれる構造単位とからなる液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミド。
芳香族ポリスルホン樹脂は、主鎖骨格内に芳香族基及びスルホニル基を有するものである。そして、本発明では、芳香族ポリスルホン樹脂として、ヒドロキシル基及び/又はその塩(以下、合わせて「ヒドロキシル基類」とうことがある。)を、前記芳香族ポリスルホン樹脂1gあたり、6×10-5個以上有するものを用いる。かかる所定の芳香族ポリスルホン樹脂を液晶高分子に配合することにより、比重の上昇や耐熱性の低下が抑制され、機械物性に優れる成形体を安定して与えうる液晶高分子組成物を得ることができる。前記ヒドロキシル基類の含有量は、前記芳香族ポリスルホン樹脂1gあたり、好ましくは8×10-5個以上であり、また、強度低下抑制の観点から、通常20×10-5個以下、好ましくは17×10-5個以下である。
本発明の液晶高分子組成物は、前記液晶高分子と、前記芳香族ポリスルホン樹脂を含み、この組成物中、芳香族ポリスルホン樹脂の含有量は、液晶高分子の含有量100重量部に対して、0.50〜100重量部であることが好ましい。芳香族ポリスルホン樹脂の含有量があまり少ないと、成形条件による成形体の物性の振れが大きくなり、物性面で安定した成形体が得られないため、好ましくない。一方、芳香族ポリスルホン樹脂の含有量があまり多いと、液晶高分子の特徴である成形時の流動性、成形体の耐熱性や強度が損なわれたり、組成物の溶融安定性が低下し、組成物を溶融加工により製造するプロセスや、成形体に成形するプロセスにおいて、組成物全体が増粘したり、組成物中に極度に高粘度化した塊を生じ、加工装置のノズルを閉塞したりして、成形加工が困難となるため、好ましくない。成形体物性の安定性、成形時の流動性や加工安定性、成形体の耐熱性のバランスを考慮すると、芳香族ポリスルホン樹脂の含有量は、液晶高分子の含有量100重量部に対して、より好ましくは2〜50重量部であり、さらに好ましくは5.25〜12重量部である。
本発明の液晶高分子組成物は、例えば、液晶高分子と芳香族ポリスルホン樹脂、さらに必要に応じて用いられる他の成分を、ヘンシェルミキサーやタンブラー等を用いて混合した後、その混合物を押出機を用いて溶融混練し、組成物ペレットとすることで得られる。また、液晶高分子と芳香族ポリスルホン樹脂、さらに必要に応じて用いられる他の成分を、異なるフィーダーから段階的に押出機に導き、溶融混練することで得られる。後者の場合、押出機に導く順序は任意であり、通常は熱可塑性成分をあらかじめ加熱溶融させてから不融成分を導く方法がとられる。また、前記方法の組み合わせ、すなわち、あらかじめ一部の成分を混合分散化しておき、それを、押出機で加熱溶融させた残りの熱可塑性樹脂に投入して混練することにより、組成物ペレットにしてもよい。また、溶融混練は必ずしも押出機である必要はなく、バンバリーミキサーやロールを用いることもできる。組成物はペレットとすることが、後の射出成形や押出成形において取り扱いが容易になるため好ましい。なお、押出機としては、2軸の混練押出機を用いることが、各成分の分散性を向上させることができて、好ましい。
本発明の液晶高分子組成物は、従来公知の溶融成形、好ましくは、射出成形、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、真空成形、プレス成形に適用可能である。また、Tダイを用いたシート成形、フィルム成形、インフレーション成形等のフィルム製膜、溶融紡糸にも適用可能である。
射出成形機にてASTM4号ダンベルに成形し、ASTM D792に準拠して測定した(23℃)。なお、ASTM4号ダンベルの代わりに64×64×3mm厚みの試験片や長さ127mm、幅12.7mm、厚さ6.4mmの試験片を用いても、同等の結果となった。
射出成形機にて6.4mm厚みの試験片(127mm長×12.7mm幅×6.4mm厚み)に成形し、ASTM D648に準拠して測定した。
射出成形機にてASTM4号ダンベルに成形し、ASTM D638に準拠して測定した(23℃)。
射出成形にて6.4mm厚みの試験片(127mm長×12.7mm幅×6.4mm厚み)に成形し、ASTM D790に準拠して測定した(23℃)。
射出成形にて6.4mm厚みの試験片(127mm長×12.7mm幅×6.4mm厚み)に成形し、ASTM D256に準拠して測定した(23℃)。
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、パラ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299.0g(1.8モル)、イソフタル酸99.7g(0.6モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)及び触媒として1−メチルイミダゾール0.194gを添加し、室温で15分間攪拌して反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、攪拌しながら昇温した。内温が145℃となったところで、同温度を保持したまま1時間攪拌した。その後、留出する副生酢酸、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る時点を反応終了としてプレポリマーを得た。プレポリマーの流動開始温度は261℃であった。得られたプレポリマーは室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕して、液晶ポリエステルの粉末(粒子径は約0.1mm〜約1mm)を得た後、窒素雰囲気下、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時間保持し、固層で重合反応を進めた。得られたポリエステルの流動開始温度は327℃であった。このようにして得られたポリエステルを、液晶高分子として用いた(以下「LCP1」と略記する。)。
芳香族ポリスルホン樹脂として、前記式(1)においてPh1及びPh2がそれぞれp−フェニレン基である繰返し単位を有する以下のものを用いた。
住友化学(株)製「スミカエクセル3600P」:ヒドロキシル基類を有しない。還元粘度0.36dl/g(以下「PES1」と略記する。)。
住友化学(株)製「スミカエクセル4100P」:ヒドロキシル基類を有しない。還元粘度0.41dl/g(以下「PES2」と略記する。)。
住友化学(株)製「スミカエクセル4800P」:ヒドロキシル基類を有しない。還元粘度0.48dl/g(以下「PES3」と略記する。)。
住友化学(株)製「スミカエクセル5200P」:ヒドロキシル基類を有しない。還元粘度0.52dl/g(以下「PES4」と略記する。)。
住友化学(株)製「スミカエクセル5003P」:ヒドロキシル基類を8.6×10-5個/g有する。還元粘度0.51dl/g(以下「PES5」と略記する。)。
ガラス繊維として、セントラル硝子(株)製「ミルドガラスファイバー EFH75−01」を用いた(以下「GF1」と略記する。)。
表1に示す成分を、表1に示す割合で、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、その混合物を、二軸押出機(池貝鉄工(株)製「PCM−30」)を用いて、シリンダー温度360℃で造粒し、液晶高分子組成物ペレットを得た。この組成物ペレットを、温風循環式乾燥器を用いて、180℃で12時間乾燥後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製「PS40E−5ASE型」)を用いて、シリンダー温度360℃、表1に示す金型温度にて射出成形し、前記各試験片を得、前記各評価を行い、結果を表1に示した。
LCP1を、二軸押出機(池貝鉄工(株)製「PCM−30」)を用いて、シリンダー温度360℃で造粒し、LCP1のペレットを得た。このペレットを、温風循環式乾燥器を用いて、180℃で12時間乾燥後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製「PS40E−5ASE型」)を用いて、シリンダー温度360℃、表1に示す金型温度にて射出成形し、前記各試験片を得、前記各評価を行い、結果を表1に示した。
Claims (5)
- 液晶高分子と芳香族ポリスルホン樹脂とを含む液晶高分子組成物であって、前記芳香族ポリスルホン樹脂として、ヒドロキシル基を、前記芳香族ポリスルホン樹脂1gあたり、6×10-5個以上有する芳香族ポリスルホン樹脂のみを含むことを特徴とする液晶高分子組成物。
- 前記芳香族ポリスルホン樹脂の含有量が、前記液晶高分子の含有量100重量部に対して、0.5〜100重量部である請求項1に記載の液晶高分子組成物。
- 前記芳香族ポリスルホン樹脂の還元粘度が、0.25〜0.60dl/gである請求項1〜3のいずれかに記載の液晶高分子組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の液晶高分子組成物を成形してなる成形体。
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