JP6411702B1 - 全芳香族液晶ポリエステル樹脂 - Google Patents
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Abstract
[解決手段]
本発明に係る全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、
必須の構成単位として下記式(I)〜(V)で表される構成単位を含んでなる全芳香族液晶ポリエステル樹脂であって、
前記全芳香族液晶ポリエステル中における構成単位(I)〜(V)の組成比(モル%)が、下記の条件:
50モル%≦構成単位(I)≦75モル%
6モル%≦構成単位(II)≦20モル%
1モル%≦構成単位(III)≦21.5モル%
0.5モル%≦構成単位(IV)≦10.5モル%
2.5モル%≦構成単位(V)≦22モル%
構成単位(III)>構成単位(IV)
を満たすことを特徴とする。
Description
近年、パーソナル・コンピューターやスマートフォンなどの小型化から電子部品の高集積化、薄肉化、低背化が進んでおり、非常に薄い肉厚部を有する成形品の需要が高まっている。そのため、全芳香族液晶ポリエステル樹脂には、より優れた成形性(薄肉部充填性)や耐熱性が求められている。例えば、特許文献1には、オキシベンゾイル部分を主要な構成部分とする溶融加工可能な全芳香族液晶ポリエステル樹脂が提案されている。
必須の構成単位として下記式(I)〜(V)で表される構成単位を与えるモノマーの共重合体からなる全芳香族液晶ポリエステル樹脂であって、
50モル%≦構成単位(I)≦75モル%
6モル%≦構成単位(II)≦20モル%
1モル%≦構成単位(III)≦21.5モル%
0.5モル%≦構成単位(IV)≦10.5モル%
2.5モル%≦構成単位(V)≦22モル%
構成単位(III)>構成単位(IV)
を満たすことを特徴とする、全芳香族液晶ポリエステル樹脂。
55モル%≦構成単位(I)≦70モル%
7モル%≦構成単位(II)≦17モル%
3モル%≦構成単位(III)≦18モル%
1モル%≦構成単位(IV)≦9モル%
4モル%≦構成単位(V)≦19モル%
を満たすことが好ましい。
本発明による全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、必須の構成単位として下記式(I)〜(V)で表される構成単位を与えるモノマーの共重合体からなる全芳香族液晶ポリエステル樹脂であって、全芳香族液晶ポリエステル樹脂中における構成単位(I)〜(V)の組成比(モル%)は、下記の条件を満たす。このような全芳香族液晶ポリエステル樹脂によれば、優れた成形性および耐熱性を両立することができる。さらに、該樹脂を使用し製造した成形品に対し、高い機械的強度、および耐ブリスター性ならびに低ソリ性を付与することができる。
6モル%≦構成単位(II)≦20モル%
1モル%≦構成単位(III)≦21.5モル%
0.5モル%≦構成単位(IV)≦10.5モル%
2.5モル%≦構成単位(V)≦22モル%
構成単位(III)>構成単位(IV)
融点は、ISO11357−3、ASTM D3418に準拠するものであり、例えば、セイコー電子工業(株)製の示差走査熱量計(DSC)を用いることにより測定することができる。
なお、昇温速度20℃/分で室温から370℃まで昇温し、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を完全に融解させたあと、速度10℃/分で50℃まで降温し、更に20℃/分の速度で420℃まで昇温するときに得られる吸熱ピークの頂点を融点(℃)とする。
過冷却度は、例えば、セイコー電子工業(株)製の示差走査熱量計(DSC)を用いることにより測定することができる。
なお、昇温速度20℃/分で室温から370℃まで昇温し、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を完全に融解させたあと、速度10℃/分で50℃まで降温した時に得られる発熱ピークの頂点を結晶化温度Tc(℃)とし、更に20℃/分の速度で420℃まで昇温するときに得られる吸熱ピークの頂点を融点Tm(℃)とし、「Tm(℃)−Tc(℃)」を過冷却度(℃)とした。
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、上記の構成単位(I)を含んでなるものであり、全芳香族液晶ポリエステル樹脂中における構成単位(I)の組成比(モル%)は、50モル%以上75モル%以下である。構成単位(I)の組成比は、好ましくは55モル%以上70モル%以下であり、より好ましくは57モル%以上67モル%以下であり、さらに好ましくは60モル%以上65モル%以下である。
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、上記した構成単位(II)を含んでなるものであり、全芳香族液晶ポリエステル樹脂中における構成単位(II)の組成比(モル%)は、6モル%以上20モル%以下である。構成単位(II)の組成比は、好ましくは7モル%以上17モル%以下であり、より好ましくは9モル%以上16モル%以下であり、さらに好ましくは10モル%以上15モル%以下である。
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、上記した構成単位(III)を含んでなるものであり、全芳香族液晶ポリエステル樹脂中における構成単位(III)の組成比(モル%)は、1モル%以上21.5モル%以下である。構成単位(III)の組成比は、好ましくは3モル%以上18モル%以下であり、より好ましくは5モル%以上15モル%以下であり、さらに好ましくは7モル%以上12モル%以下である。
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、上記した構成単位(IV)を含んでなるものであり、全芳香族液晶ポリエステル樹脂中における構成単位(IV)の組成比(モル%)は、0.5モル%以上10.5モル%以下である。構成単位(IV)の組成比は、好ましくは1モル%以上9モル%以下であり、より好ましくは2モル%以上8モル%以下であり、さらに好ましくは3モル%以上7モル%以下である。
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、上記した構成単位(V)を含んでなるものであり、全芳香族液晶ポリエステル樹脂中における構成単位(V)の組成比(モル%)は、2.5モル%以上22モル%以下である。構成単位(V)の組成比は、好ましくは4モル%以上19モル%以下であり、より好ましくは7モル%以上17モル%以下であり、さらに好ましくは10モル%以上15モル%以下である。
本発明に係る全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、上記式(1)〜(5)で表されるモノマーを、従来公知の方法で重合することにより製造することができる。
例えば、本発明に係る全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、溶融重合のみによって製造することができる。また、溶融重合によりプレポリマーを作製し、これをさらに固相重合することによっても製造することができる。
本発明による全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物は、上記全芳香族液晶ポリエステル樹脂と、無機充填剤とを含んでなる。
中でも、繊維状充填剤および板状充填剤を合わせて使用することが好ましい。
無機充填剤としては、例えば、ガラス繊維、ミルドガラス、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウイスカ、ホウ酸アルミニウムウイスカ、ウォラストナイト、タルク、マイカ、グラファイト、炭酸カルシウム、ドロマイト、クレイ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、硫酸バリウムおよび酸化チタンなどが挙げられ、全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物は、これらを1種または2種以上含んでいてもよい。
全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物は、全芳香族液晶ポリエステル樹脂に、充填剤などを配合したものを、バンバリーミキサー、ニーダー、一軸または二軸押出機などを用いて、溶融混練することにより得ることができる。
本発明による成形品は、上記の全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物を含んでなるものである。本発明の成形品は、形状安定性に優れるものであり、例えば、リフロー工程において熱が加わる場合であっても、成形品のソリを抑制することができる。
本発明による電子部品は、上記全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物を含んでなる。電子部品としては、例えば、高速伝送用コネクタ、CPUソケット、Board to Boardコネクタ、回路基板、フレキシブル回路基板、積層用回路基板、衝突防止用レーダー、RFIDタグ、コンデンサー、インバーター部品、絶縁フィルム、リチウムイオン電池などの二次電池の絶縁材、スピーカー振動板、カメラモジュールなどが挙げられる。具体的には、これら電子部品は、全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物からなる成形品(例えば、射出成形品)やフィルムなどを備えてなる。
[実施例1:全芳香族液晶ポリエステル樹脂A]
攪拌翼を有する重合容器にp−ヒドロキシ安息香酸(HBA)62モル%、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸(HNA)10モル%、ハイドロキノン(HQ)8モル%、4,4’−ジヒドロキシビフェニル(BP)6モル%、テレフタル酸(TPA)14モル%を加え、触媒として酢酸カリウムおよび酢酸マグネシウムを仕込み、重合容器の減圧−窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、無水酢酸(全水酸基に対して1.08モル当量)を更に添加し、150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。
モノマー仕込みを、HBA62モル%、HNA10モル%、HQ10モル%、BP4モル%、TPA14モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Bを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA60モル%、HNA10モル%、HQ8モル%、BP7モル%、TPA15モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Cを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA62モル%、HNA10モル%、HQ8.5モル%、BP5.5モル%、TPA14モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Dを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA62モル%、HNA15モル%、HQ10.5モル%、BP1モル%、TPA11.5モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Eを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA62モル%、HNA4モル%、HQ5モル%、BP12モル%、TPA17モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Fを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA62モル%、HNA10モル%、HQ7モル%、BP7モル%、TPA14モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Gを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA62モル%、HNA10モル%、HQ4モル%、BP10モル%、TPA14モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Hを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA62モル%、HNA4モル%、HQ5モル%、BP12モル%、TPA17モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Iを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
モノマー仕込みを、HBA60モル%、BP20モル%、TPA15モル%、イソフタル酸5モル%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶ポリエステル樹脂Jを得て、上記と同様にして液晶性を確認した。
実施例および比較例において得られた液晶ポリエステル樹脂の融点は、セイコー電子工業(株)製の示差走査熱量計(DSC)により測定した。このとき、昇温速度20℃/分で室温から370℃まで昇温してポリマーを完全に融解させた後、速度10℃/分で50℃まで降温するときに得られる発熱ピークの頂点を結晶化温度(Tc)とし、更に20℃/分の速度で420℃まで昇温するときに得られる吸熱ピークの頂点を融点(Tm)とし、「Tm(℃)−Tc(℃)」を過冷却度(℃)とした。測定結果を表1にまとめた。
実施例1と同じモノマー組成比のモノマー混合物に、触媒として酢酸カリウムおよび酢酸マグネシウムを加え、SUS316を材質とし、ダブルヘリカル攪拌翼を有する内容積6Lの重合槽へ仕込み、実施例1と同様の条件にてプレポリマーを得た。
次に、上記で得られたプレポリマーを固相重合装置に充填し、窒素を流通しながら、回転速度5rpmでヒーター温度を室温から150℃まで1時間かけて昇温した後、200℃まで2時間半かけて昇温し、更に250℃まで3時間半かけて昇温した。250℃で2時間保持した後、 更に290℃まで6時間半かけて昇温し、290℃で1時間保持し固相重合を行った。その結果、全芳香族液晶ポリエステル樹脂Aを得た。
上記のようにして得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂A100重量部に対し、繊維状充填剤(セントラルグラスファイバー(株)製、商品名:EFH150−01)7重量部および板状充填剤(マイカ、(株)ヤマグチマイカ製、商品名:AB−25S)36重量部を配合し、二軸押出機にて溶融混練したものをペレット化し、全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物Aを得た。
また、全芳香族液晶ポリエステル樹脂Aを参考例1で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂Jに変更した以外は、同様にして全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物Jを得た。
上記のようにして得られた樹脂組成物Aのペレットを射出成形機(住友重機械工業(株)製、商品名:SG−25)を用いて、シリンダー温度を融点+10℃とし、金型温度を80℃とし、射出速度100mm/secで射出成形し、ASTM D790に準じた曲げ試験片(幅13mm、長さ130mm、厚さ3mm)を作製し曲げ強度を測定した。
また、樹脂組成物Jを用いて、同様に試験片を作製し、曲げ強度を測定した。測定結果を表2にまとめた。
上記のようにして得られた樹脂組成物Aのペレットを、射出成形機(Sodick製、商品名:LD10EH2)にて、シリンダー温度を融点+10℃とし、金型温度を80℃とし、射出速度150mm/secで射出成形し、JIS K7160 2形に準じた試験片(幅10mm、長さ60mm、厚さ0.4mm)を作製した。
また、樹脂組成物Jを用いて、同様に試験片を作製した。上記のようにして得られた試験片を所定の温度に保持したエアーオーブン中に30分間放置して、試験片表面にブリスターおよび変形の発生しない最高温度を耐ブリスター温度とした。測定結果を表2にまとめた。
上記のようにして得られた樹脂組成物Aのペレットを、射出成形機(Sodick製、商品名:LP20)にて、シリンダー温度を融点+10℃、金型温度100℃とし、射出速度150mm/secで、インサート成形により樹脂と金属部とを一体化して、図1および2に示す形状の成形品を得た。また、樹脂組成物Jを用いて、同様に成形品を得た。なお、図1には、得られた成形品の上面図と側面図を示し、図2には下面図を示す。寸法の数値の単位はmmである。
上記のようにして得られた成形品を260℃に保持したエアーオーブン中に10分間放置し、加熱後の成形品のソリ量をワンショット3Dマクロスコープ((株)キーエンス社製、商品名:VR−3100)を用いて測定した。ソリの測定は、成形品を下面(ソリを測定する面)を上向きにして置いた時の、図2に示した矢印部を3Dマイクロスコープにて上から、最も高い位置と低い位置を測定し、その差をソリ量とした。測定結果を表2にまとめた。なお、形状安定性が良いほどソリ量は小さくなり、ソリ量は40μm以下であることが好ましい。
上記のようにして得られた樹脂組成物Aのペレットを、射出成形機(住友重機械工業製、商品名:SE30DU)にて、シリンダー温度を融点+10℃とし、金型温度を100℃とし、射出速度250mm/secで射出成形し、図3に示す試験片(幅14.6mm、長さ48.0mm、厚さ0.35mm)を作製した。また、樹脂組成物Jを用いて、同様に試験片を作製した。
上記のようにして得られた試験片のウェルド部を、下記の3点曲げ試験の条件で上側から押圧し、ウェルド部が破断するときの応力を測定した。測定結果を表3にまとめた。
(3点曲げ試験の条件)
・スパン間距離=25mm
・治具R=10mm
・降下速度=1.27mm/min
Claims (9)
- 必須の構成単位として、下記式(I)、下記式(II)、下記式(III)、下記式(IV)、下記式(V)で表される構成単位を与えるモノマーの共重合体からなる全芳香族液晶ポリエステル樹脂であって、
50モル%≦構成単位(I)≦75モル%
6モル%≦構成単位(II)≦20モル%
1モル%≦構成単位(III)≦21.5モル%
0.5モル%≦構成単位(IV)≦10.5モル%
2.5モル%≦構成単位(V)≦22モル%
構成単位(III)>構成単位(IV)
を満たすことを特徴とする、全芳香族液晶ポリエステル樹脂。 - 前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂中における構成単位(I)〜(V)の組成比(モル%)が、下記の条件:
55モル%≦構成単位(I)≦70モル%
7モル%≦構成単位(II)≦17モル%
3モル%≦構成単位(III)≦18モル%
1モル%≦構成単位(IV)≦9モル%
4モル%≦構成単位(V)≦19モル%
を満たす、請求項1に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂。 - 融点が、320℃以上355℃以下である、請求項1または2に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂。
- 過冷却度が、35℃以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂と、無機充填剤とを含んでなる、全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記無機充填剤が、繊維状充填剤および/または板状充填剤である、請求項5に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記無機充填剤の含有量が、前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物に含まれる全芳香族液晶ポリエステル樹脂100重量部に対して、100重量部以下である、請求項5または6に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項5〜7のいずれか一項に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物を含んでなる、成形品。
- 請求項5〜7のいずれか一項に記載の全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物を含んでなる、電子部品。
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