JP6705538B2 - 液晶ポリエステル樹脂組成物、積層体および液晶ポリエステル樹脂フィルム - Google Patents
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
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Description
(1)液晶ポリエステル樹脂(A)100重量部に対し、ベンゼン環に結合した水素原子が3つ以上フッ素原子に置換されたフェノール(B)を100〜3000重量部と、融点が30℃以下であり、かつ酸解離定数(pKa)が4〜12であるプロトン性溶媒(C)10〜1500重量部を含有する、液晶ポリエステル樹脂組成物であって、前記液晶ポリエステル樹脂(A)が、液晶ポリエステル樹脂(A)の全構造単位100モル%に対して、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位を7モル%以上含む液晶ポリエステル樹脂組成物。
(2)上記の液晶ポリエステル樹脂組成物から得られる液晶ポリエステル樹脂フィルム。
(3)支持体および樹脂層が積層された積層体であって、上記の液晶ポリエステルフィルムから得られる樹脂層の少なくとも一方の面に、支持体が積層された積層体。
(4)上記の液晶ポリエステル樹脂組成物を、支持体上に塗布した後、溶媒を除去する、積層体の製造方法。
(5)上記の方法によって得られた積層体から、支持体を除去することにより液晶ポリエステル樹脂フィルムを得る、液晶ポリエステル樹脂フィルムの製造方法。
液晶ポリエステル樹脂(A)は、異方性溶融相を形成するポリエステルである。このようなポリエステル樹脂としては、例えば、後述するオキシカルボニル単位、ジオキシ単位、ジカルボニル単位などから異方性溶融相を形成するよう選ばれた構造単位から構成されるポリエステルなどが挙げられる。
本発明で使用する液晶ポリエステル樹脂(A)を製造する方法は、特に制限がなく、公知のポリエステルの重縮合法に準じて製造できる。具体的には、p−ヒドロキシ安息香酸に由来する構造単位、4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する構造単位、テレフタル酸に由来する構造単位、およびエチレングリコールに由来する構造単位からなる液晶ポリエステル樹脂を例にすると、以下の方法が挙げられる。
本発明の液晶ポリエステル樹脂組成物は、液晶ポリエステル樹脂(A)、ベンゼン環に結合した水素原子が3つ以上フッ素原子に置換されたフェノール(B)(以下、溶媒(B)と呼ぶ場合がある)、融点が30℃以下であり、かつ酸解離定数(pKa)が4〜12であるプロトン性溶媒(C)((以下、溶媒(C)と呼ぶ場合がある))を含む。なお、フェノール(B)、プロトン性溶媒(C)は液晶ポリエステル樹脂(A)の溶媒であるが、ここでいう液晶ポリエステル樹脂組成物は、液晶ポリエステル樹脂(A)が溶け残っている状態、液晶ポリエステル樹脂(A)が完全に溶解して液状となっている状態、および液晶ポリエステル樹脂(A)が溶解した後に溶液が冷されることにより固化した状態のいずれの状態であってもよい。
本発明の効果を損なわない範囲で、本発明の液晶ポリエステル樹脂組成物に公知の充填材、添加剤等を含有させてもよい。
本発明の液晶ポリエステル樹脂組成物は、液晶ポリエステル樹脂フィルムや積層体を製造するための原料として用いることができる。
液晶ポリエステル樹脂の組成分析は、1H−核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)測定により実施した。液晶ポリエステル樹脂をNMR試料管に50mg秤量し、溶媒(ペンタフルオロフェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン−d2=65/35(重量比)混合溶媒)800μLに溶解して、UNITY INOVA500型NMR装置(バリアン社製)を用いて観測周波数500MHz、温度80℃で1H−NMR測定を実施し、7〜9.5ppm付近に観測される各構造単位に由来するピークの面積比から組成を分析した。
示差走査熱量計DSC−7(パーキンエルマー製)を用いて、液晶ポリエステル樹脂を室温から20℃/分の昇温条件で加熱した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した。その後、20℃/分の降温条件で室温までいったん冷却し、再度20℃/分の昇温条件で加熱した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2)を観測した。本発明においては、吸熱ピーク温度(Tm2)を融点(Tm)と記載する。
高化式フローテスターCFT−500D(オリフィス0.5φ×10mm)(島津製作所製)を用いて、Tm+10℃、またはTmが270℃未満の場合は280℃で、せん断速度1000/sの条件で液晶ポリエステル樹脂の溶融粘度を測定した。
撹拌翼および留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸994重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル126重量部、テレフタル酸112重量部、固有粘度が約0.6dl/gのポリエチレンテレフタレート216重量部および無水酢酸960重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら145℃で80分反応させた後、145℃から320℃まで4時間かけて昇温した。その後、重合温度を320℃に保持し、1.0時間かけて1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、撹拌に要するトルクが20kg・cmに到達したところで重合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状に吐出し、カッターによりペレタイズして液晶ポリエステル樹脂(A−1)を得た。
撹拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸901重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル126重量部、テレフタル酸112重量部、固有粘度が約0.6dl/gのポリエチレンテレフタレート346重量部および無水酢酸884重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら145℃で85分反応させた後、145℃から290℃まで4時間かけて昇温した。その後、重合温度を290℃に保持し、1.0時間かけて1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、撹拌に要するトルクが20kg・cmに到達したところで重合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状に吐出し、カッターによりペレタイズして液晶ポリエステル樹脂(A−2)を得た。
攪拌翼および留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸870重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル352重量部、ハイドロキノン89重量部、テレフタル酸292重量部、イソフタル酸157重量部および無水酢酸1314重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら145℃で90分反応させた後、145℃から330℃までを4時間かけて昇温した。その後、重合温度を330℃に保持し、1.0時間かけて1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、トルクが10kg・cmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状に吐出し、カッターによりペレタイズして液晶ポリエステル樹脂(A−3)を得た。
撹拌翼および留出管を備えた5Lの反応容器に6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸725重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル479重量部、2,6−ナフタレンジカルボン酸556重量部、酢酸ナトリウム0.32重量部および無水酢酸1011重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら145℃で2時間反応させた後、365℃まで4時間かけて昇温した。その後、365℃で1.5時間保持し、1.0時間かけて1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、トルクが15kg・cmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状に吐出し、カッターによりペレタイズして液晶ポリエステル樹脂(A−4)を得た。
撹拌翼および留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸528重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル126重量部、テレフタル酸112重量部、固有粘度が約0.6dl/gのポリエチレンテレフタレート865重量部および無水酢酸581重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら145℃で90分反応させた後、145℃から290℃まで4時間かけて昇温した。その後、重合温度を290℃に保持し、1.0時間かけて1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、撹拌に要するトルクが20kg・cmに到達したところで重合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状に吐出し、カッターによりペレタイズして液晶ポリエステル樹脂(A−5)を得た。
液晶ポリエステル樹脂(A)を粗粉砕機で粉砕して粉末とし、フェノール類(B)およびプロトン性溶媒(C)を表1に示す量で混合し、以下(4)〜(6)の評価を行った。
なお、各実施例および比較例において用いた、フェノール類(B)およびプロトン性溶媒(C)は次に示すとおりである。融点、沸点、酸解離定数(pKa)は文献値を引用した。
(B−1)ペンタフルオロフェノール(融点34℃、沸点143℃、pKa5.5)
(C−1)o−クロロフェノール(融点8℃、沸点175℃、pKa8.5)
(C−2)m−フルオロフェノール(融点8℃、沸点178℃、pKa9.3)
(C−3)m−クレゾール(融点8℃、沸点203℃、pKa10.0)
(C−4)ヘキサフルオロイソプロパノール(融点−4℃、沸点59℃、pKa9.3)
(C’−5)1,1,2,2−テトラクロロエタン(融点−43℃、沸点147℃)
(4)溶解性
樹脂粉末と溶媒を、溶媒(B)および溶媒(C)の沸点のいずれか低い方の温度より10℃低い温度で24時間攪拌し、液晶ポリエステル樹脂組成物を得た。液晶ポリエステル樹脂が完全に溶解し、褐色透明で均一な溶液となったものを〇、液晶ポリエステル樹脂が褐色透明となっているが、不均一な溶液であるものを△、液晶ポリエステル樹脂が溶け残っているものを×として評価した。〇、△、×の順で溶解性に優れる。
上記(4)の評価において、〇あるいは△であった液晶ポリエステル樹脂組成物について、25℃まで冷却し液晶ポリエステル樹脂組成物を固化させた後、10分ごとに5℃ずつ昇温し、樹脂組成物が液状化する温度(液状化温度)を測定した。液状化温度が低いほど製膜性に優れる。続いて、得られた溶液をアルミホイル箔(12μm厚)上にフィルムアプリケーターを用いて塗布し、ホットプレート上で液状化温度に加熱して溶媒を除去した後、各液晶ポリエステル樹脂の融点−10℃の温度で1時間熱処理を行い、液晶ポリエステル樹脂フィルム(平均膜厚50μm)を作製した。得られた液晶ポリエステル樹脂フィルムを剥がし、任意の30点について、マイクロメーターを用いて膜厚を測定した。この30点の膜厚について、(標準偏差)÷(30点の平均膜厚)(%)を算出した。この値が小さいほど、膜厚が均一であり、製膜性に優れる。また、溶液の粘性が低いなどして、平均膜厚50μmに満たなかった場合は、前記溶液塗布と溶媒除去を繰り返し、平均膜厚50μmの液晶ポリエステル樹脂フィルムを作製した。
上記(4)の評価を行った液晶ポリエステル樹脂組成物について、得られた溶液をアルミホイル箔(12μm厚)上にフィルムアプリケーターを用いて塗布し、排気雰囲気下、ホットプレート上で(4)で評価した液状化温度+20℃に加熱して溶媒を除去した後、各液晶ポリエステル樹脂の融点−10℃で1時間熱処理を行い、平均膜厚が50μmとなるように液晶ポリエステル樹脂フィルムを作製した。このとき、1cm以上のクラックが発生したものを×、1cm未満のクラックが発生したものを△、クラックが発生しなかったものを○として、耐クラック性を評価した。〇、△、×の順で耐クラック性に優れる。また、溶液の粘性が低いなどして、平均膜厚50μmに満たなかった場合は、前記溶液塗布と溶媒除去を繰り返し、平均膜厚50μmとなった際のクラックの発生を評価した。
Claims (10)
- 液晶ポリエステル樹脂(A)100重量部に対し、ベンゼン環に結合した水素原子が3つ以上フッ素原子に置換されたフェノール(B)を100〜3000重量部と、融点が30℃以下であり、かつ酸解離定数(pKa)が4〜12であるプロトン性溶媒(C)10〜1500重量部を含有する、液晶ポリエステル樹脂組成物であって、前記液晶ポリエステル樹脂(A)が、液晶ポリエステル樹脂(A)の全構造単位100モル%に対して、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位を7モル%以上含む液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記プロトン性溶媒(C)はフェノール類である、請求項1記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記プロトン性溶媒(C)は、o−フルオロフェノール、m−フルオロフェノール、o−クロロフェノール、o−ブロモフェノール、4−クロロ−2−フルオロフェノール、2−クロロ−4−フルオロフェノール、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェノールから選択される少なくとも1つ以上の化合物である請求項1または2に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記液晶ポリエステル樹脂(A)が、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位とテレフタル酸に由来する構造単位の合計が60〜100モル%である液晶ポリエステル樹脂である、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記液晶ポリエステル樹脂(A)が、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、炭素数2〜4の脂肪族ジオールに由来する構造単位を3〜40モル%含む、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 温度100℃以下において液状である、請求項1〜5のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物から得られる液晶ポリエステル樹脂フィルム。
- 支持体および樹脂層が積層された積層体であって、請求項1〜6のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物から得られる樹脂層の少なくとも一方の面に、支持体が積層された積層体。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物を、支持体上に塗布した後、前記フェノール(B)および前記プロトン性溶媒(C)を除去する、積層体の製造方法。
- 請求項9に記載の方法によって得られた積層体から、支持体を除去することにより液晶ポリエステル樹脂フィルムを得る、液晶ポリエステル樹脂フィルムの製造方法。
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