JPH02180924A - 液晶性ポリエステルの製造方法 - Google Patents

液晶性ポリエステルの製造方法

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JPH02180924A
JPH02180924A JP77689A JP77689A JPH02180924A JP H02180924 A JPH02180924 A JP H02180924A JP 77689 A JP77689 A JP 77689A JP 77689 A JP77689 A JP 77689A JP H02180924 A JPH02180924 A JP H02180924A
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tables
acid
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mathematical
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JP77689A
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English (en)
Inventor
Toru Yamanaka
亨 山中
Masaru Okamoto
勝 岡本
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は溶融重合のみで高重合度ポリマが得られ、通常
の溶融成形法で成形が可能な耐熱性および剛性、強度、
耐@I!性に代表される機械的性質に優れた上、成形品
の力学的異方性が小さくフィブリル化しにくい、液晶性
ポリエステルの製造方法に関するものである。
〈従来の技術〉 近年プラスチックの高性能化に対する要求がますます高
まり、種々の新規性能を有するポリマが数多く開発され
ており、なかでも光学異方性の液晶ポリマが優れた機械
的性質を有する点で注目されている(特開昭51−83
95号公報、特開昭49−72393号公報)。
上記液晶ポリマとしては例えばp−ヒドロキシ安息香酸
にポリエチレンテレフタレートを共重合した液晶ポリマ
が知られている(特開昭49−72393号公報)、シ
かしながらこのポリマの射出成形品は耐熱性が十分でな
かったり、機械物性が不良であるという欠点を有し、こ
のポリマからは両者の特性を満足する射出成形品が得ら
れないことがわかった。しかも耐熱性を向上させるには
p−ヒドロキシ安息香酸の量を80モル%以上必要とす
るが、この際重合時に固化が起こり、固相重合が必要で
あることもわかった。
これに対し、第3成分を共重合する試みが特開昭63−
118325号公報、特開昭63−199223号公報
、特開昭63−196624号公報に開示されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記特開昭63−118325号公報、
特開昭63−199223号公報、特開昭63−196
624号公報に開示された方法にも次の問題点がなお存
在することがわかった。すなわち、特開昭63−118
325号公報に記載の製造方法では得られたポリマの耐
熱性は優れているものの成形品の**強度が必ずしも十
分でなく、また、成形品の力学的異方性が大きくポリマ
の流動方向に比べその直角方向の強度、弾性率とも必ず
しも十分でなく成形品の表面がフィブリル化するという
問題があった。
また、特開昭63−199223号公報に記載の製造方
法では芳香族ジオールのアシル化物を必須成分としてい
るため、製造コストが高い上、高重合度化が困難であっ
た。
また、特開昭63−196624号公報に記載の製造方
法で製造するポリマの耐熱性は必ずしも十分とはいえず
、ポリマの色調も不良であり、さらにアシル化剤を後添
加するために一旦昇温した反応容器を途中で冷却すると
いう複雑なプロセスが必要であるという問題点を有して
いることがわかった。
よって、本発明は上記問題を解決し、耐熱性と機械的性
質のバランスに優れ、成形品の力学的異方性が小さい上
、フィブリル化が生じにくい液晶性ポリエステルを製造
することを課題とする。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは上記目的−を達成すべく鋭意検討した結果
、本発明にいたった。
すなわち、本発明は、(A)ρ−ヒドロキシ安息香酸、
(B)4.4”−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキ
ノン、t−ブチルハイドロキノン、2.6−ジヒドロキ
シナフタレン、2.7−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
フェノールA)、3.3′,5,5′−−テトラメチル
−4,4ジヒドロキシビフエニル、フェニルハイドロキ
ノンから選ばれた1種以上の芳香族ジヒドロキシ化合物
、(C)テレフタル酸、4,4−−ジフェニルジカルボ
ン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1.2−ビス
(フェノキシ)エタン−4,4ジカルボン酸、1,2−
ビス(2−クロロフェノキシ)エタン−4,4°−ジカ
ルボン酸から選ばれた一種以上の芳香族ジカルボン酸お
よび(D)エチレングリコールをジオール成分とするポ
リエステル原料を無水酢酸と反応させ、原料のヒドロキ
シル基をアセチル化した後、常圧下および/または減圧
下で脱酢酸重合せしめることを特徴とする、下記構造単
位(I)〜(I)からなり、構造単位[(1)±(II
)]が全体の30〜77モル%、構造単位CIII)が
全体の70〜23モル%であり、構造単位(I>/(n
)のモル比が75/25〜9515である共重合ポリエ
ステルの製造方法である。
(0−R−OC−R2−C0+−・ (n)一4O−C
HOH−OC−J−CO’l−・・・ (I) CH3 C113−C−CH3 から選ばれた1種以上の基を、R2、R3はから選ばれ
たIN以上の基を示し、R2とR3が同一であってもよ
い、ただし式中Xは水素原子または塩素原子を示す、) 上記構造単位<11は(A)p−ヒドロキシ安息香酸か
ら生成したポリエステルの構造単位であり、構造単位(
n)はCB)4.4−−ジヒドロキシビフェニル、ハイ
ドロキノン、し=ブチルハイドロキノン、2.6−ジヒ
ドロキシナフタレン、2.7−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、
3,3−5.5−−テトラメチル−4,4′−ジヒドロ
キシビフェニルおよびフェニルハイドロキノンから選ば
れた芳香族ジオールと(C)テレフタル酸、4.4−一
ジフエニルジカルボン酸、2.6−ナフタレンジカルボ
ン酸、1.2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4−一
ジカルボン酸、1.2−ビス(2−クロルフェノキシ)
エタン−4,4−一ジカルボン酸から選ばれた芳香族カ
ルボン酸から生成したポリエステルの構造単位を示す。
また、上記構造単位(I[[)は(C)テレフタル酸、
4.4−一ジフエニルジカルボン酸、2,6−ナフタレ
ンジカルボン酸、1.2−ビス(フェノキシ)エタン−
4,4−一ジカルボン酸、1゜2−ビス(2−クロルフ
ェノキシ)エタン−4゜4−−ジカルボン酸から選ばれ
た芳香族ジカルボン酸と(D)エチレングリコールから
生成したポリエステルの構造単位である。これらのうち
R1(D)は下記構造式を有するポリエステルであるが
繰返し単位の数nは2以上のものが好ましい。
0       〇 一方、上記構造単位(I)〜(I)のうち構造単位[(
1)±(II)]は全体の30〜77モル%であり、好
ましくは40〜75モル%であり、特に60〜75モル
%が好ましい。
また構造単位(I[[)は全体の70〜23モル%であ
り、好ましくは60〜25モル%であり、特に40〜2
5モル%が好ましい、構造単位[(I)+(n)]が全
体の77モル%より大きいと得られる液晶性ポリエステ
ルの耐衝撃性が十分ではなく、また成形品の力学的異方
性が大きく、フィブリル化が生じやすいという問題があ
るため実用的でない、構造単位[(I)+(II)]が
330モルより小さいと耐熱性が不良となり好ましくな
い。
また構造単位(I)+ (II)のモル比は75/25
〜9515であり、好ましくは78/22〜92/8で
ある。75/25未満であったり、9515より大きい
場合には耐熱性が不良となったり、流動性が不良となっ
たりして本発明の目的を達成することができない。
本発明で製造する共重合ポリエステルは(A)p−ヒド
ロキシ安息香酸、(B)4.4−−ジヒドロキシビフェ
ニル、ハイドロキノン、t−ブチルハイドロキノン、2
.6−ジヒドロキシナフタレン、2.7−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(ビスフェノールA)、3.3′,5,5′−
−テトラメチル−4,4゛−ジヒドロキシビフェニル、
フェニルハイドロキノンから選ばれた1種以上の芳香族
ジヒドロキシ化合物、(C)テレフタル酸、4.4−一
ジカルボキシビフェニル、2,6−ジカルボキシナフタ
レン、1.2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4−一
ジカルボン酸、1,2−ビス(2−クロルフェノキシ)
エタン−4,4−一ジカルボン酸から選ばれた1種以上
の芳香族ジカルボン酸および(D)エチレングリコール
をジオール成分とするポリエステル原料を無水酢酸と反
応させ、原料のしドロキシル基をにアセチル化した後、
常圧下および/または減圧下で脱酢酸重合を行なうこと
によって製造される。
特に、前記構造単位(I)を形成する(A) p−ヒド
ロキシ安息香酸、構造単位(n)のジオール成分を形成
する(B)芳香族ジヒドロキシ化合物、構造単位(II
)のジカルボン酸成分を形成する(C)芳香族ジカルボ
ン酸および構造単位(I[[)を形成する(D)エチレ
ングリコールと(C)芳香族ジカルボン酸を予め反応さ
ぜなもの、例えばオリゴマまたはポリマ等からなるポリ
エステル原料を無水酢酸とともに仕込み、原料のヒドロ
キシル基をアセチル化し、脱酢酸重合する方法が好まし
く用いられる。
これら出発原料の仕込み量は、得られるポリマの構造式
が前記構造単位(I)、(II)、(III)になり、
かつ、前記した共重合割合になる量が必要である。
理論的にはヒドロキシ安息香酸と芳香族ジヒドロキシ化
合物のモル比が75/25〜9515となるように仕込
むが、通常、芳香族ジヒドロキシ化合物に対する上記理
論量の0,9〜1.1倍モル量の範囲で仕込むのが好ま
しい。
構造単位(II)を形成するための芳香族ジヒドロキシ
化合物と芳香族ジカルボン酸のモル比は理論的には等モ
ルであるが、通常、芳香族ジカルボン酸の0.9〜1.
1倍モル量の範囲で仕込むのが好ましい。
構造単位(It)のポリエステル単位はエチレングリコ
ール・と芳香族ジカルボン酸を通常公知の方法で予め重
縮合したものを用いることが好ましい。
その際、エチレングリコールはヒドロキシ安息香酸、芳
香族ヒドロキシ化合物およびエチレングリコールを合計
した全モル数に対して70〜23モル%になるように仕
込まれる。
無水酢酸の量は出発原料のヒドロキシル基に対して1.
0〜1.5倍モル量であることが好ましく、特に1.0
5〜1.2倍モル量であることが好ましい。
これら出発原料を反応系に仕込み、通常、室温から32
0 ”C5好ましくは310’C以下の温度で常圧下で
アセチル化反応および初期重合を行なった後、250〜
320℃、好ましくは260〜310℃でさらに減圧下
でl[#重合を行なうことによって本発明の液晶性ポリ
エステルを得ることができる。まなこの常圧下での反応
は酸化分解反応を抑制するため窒素などの不活性ガス雰
囲気下で行なうのが好ましい。
これらの重縮合反応は無触媒でも進行するが、酢酸第一
錫、テトラブチルチタネート、酢酸ナトリウムおよび酢
酸カリウム、二酸化アンチモン、金属マグネシウム等の
金属化合物を添加した方が好ましいときもある。
また本発明で製造する液晶性ポリエステルの溶融粘度は
10〜15,000ボイズが好ましく、特に20〜5,
000ボイスがより好ましい。
なお、この溶融粘度はく液晶開始温度±40°C)です
り速度1,000 (1/秒)の条件下で高化式フロー
テスターによって測定した値である。
一方、この液晶性ポリエステルの対数粘度はOIg/d
ll:fA度−60℃のペンタフルオロフェノール中で
測定可能であり、0.5〜5dJ!/g−が好ましく、
1.0〜3.0dj/zが特に好ましい。
なお、本発明で製造する液晶性ポリエステルを重縮合す
る際には上記構造単位<I)〜(II[)を構成する成
分以外にイソフタル酸、3.3−一ジフエニルジカルボ
ン酸、2.2−−ジフェニルジカルボン酸などの芳香族
ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸
、ドデカンジオン酸などの脂肪族ジカルボン酸、ヘキサ
ヒドロテレフタル酸などの脂環式ジカルボン酸、クロル
ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、4.4゛ジヒ
ドロキシジフエニルスルホン、4.4゛−ジヒドロキシ
ジフェニルスルフィド、4.4−一ジヒドロキシベンゾ
フェノン、4.4−一ジヒドロキシジフェニルエーテル
等の芳香族ジオール、1゜4−ブタンジオール、1.6
−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1.4
−シクロヘキサンジオール、1.4−シクロヘキサンジ
メタツール等の脂肪族、脂環式ジオールおよびm−ヒド
ロキシ安息香酸、2,6−ヒドロキシナフトエ酸などの
芳香族ヒドロキシカルボン酸などを本発明の目的を損な
わない程度の少割合の範囲でさらに共重合せしめること
ができる。
かくしてなる液晶性ポリエステルは耐熱性と強度、弾性
率、1!!1強度に代表される機械的性質のバランスが
良好であり、押出成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成
形などの通常の溶融成形に供することができ、三次元成
形品などに加工することが可能である。
さらに、本発明の製造方法により得られる液晶性ポリエ
ステルは成形品とした場合、力学的異方性が小さい上、
フィブリル化も生じにくいという特徴を有している、 本発明で製造する液晶性ポリエステルに対し、ガラス繊
維、炭素繊維、アスベスト等の強化材、充填剤、核剤、
顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤およ
び龍燃剤などの添加剤や他の熱可塑性樹脂を添加して、
所望の特性を付与することができる。
なお、このようにして得られた射出成形品は、熱処理に
よって強度を増加させることができ、弾性率をも増加さ
せることができることもある。
この熱処理は、射出成形品を不活性雰囲気(例えば窒素
、アルゴン、ヘリウムまたは水蒸気)、または酸素含有
雰囲気(例えば空気)中でポリマの融点以下の温度で熱
処理することによって行なうことができる。この熱処理
は緊張下であってもなくてもよく、数十分〜数日の間で
行なうことができる。
〈実施例〉 以下に実施例により本発明をさらに説明する。
実施例1 重合用試験管にρ−ヒドロキシ安息香M(1>37.9
8t(0,275モル)−4,4−−ジヒドロキシビフ
ェニル(II)9.31t (0,05モル)と無水酢
酸42.1lir (0,4125モル)、テレフタル
酸8,30r (0,05モル)および固有粘度が約0
.6のポリエチレンテレフタレート(III)33.6
0t (0,175モル)([(I>+(It)]/[
(I>+(n)+(I)]が65モル%、CI)/(I
I)のモル比が85/15)を仕込み、次の条件で脱酢
酸重合を行なった。
まず窒素ガス雰囲気下に100〜250℃で5時間、2
50〜300℃で1.5時間反応させた後、300℃、
1時間で0.5 +nflHg 4こ減圧し、さらに2
.25時間反応させ、重縮合を完結させたところ、はぼ
理論量の酢酸が留出し、ベージュ色のポリマが得られた
。さらに同一条件で5ノく・ツチ重合を行ない、ポリマ
を回収し、朋来(株)製粉砕機でポリマを粉砕した。
このポリマの理論構造式は次のとおりであり、そのポリ
エステルの元素分析結果は理論値とよ〇一致を示した。
j /m/n=55/10/35 また、このポリエステルを偏光顕微鏡の試料台に載せ、
昇温して光学異方性の確認を行なった結果、液晶開始温
度は206°Cであり、良好な光学異方性を示した。
ポリエステルを住友ネスタール射出成形機・プロマット
40/25(住友重R械工業(株)製)に供し、シリン
ダー温度300°C5金型温度30℃の条件で1 / 
8 ”厚×1/2”幅X5”長のテストピースおよび1
/8”厚×2・1/2”長のモールドノツチ、衝9試験
片を作成した。このテストピースを東洋ボールドウィン
社製テンシロンUTM−100を用いて、ひずみ速度l
llm17分、スパン間距離5011wIの条件で曲げ
試験を行なったところ、弾性率122 、 OOOkr
 f / cd、強度1450kff/−であった、ア
イゾツト衝撃値は35 kg f−■/■と高い値を示
した。また、成形品の表面を摩擦したがフィブリル化は
生じなかった。
なお、このポリマの対数粘度は1.91dj/gであり
、溶融粘度は、すり速度1.000 (1ノ秒)で82
0ボイズと流動性が極めて良好であった。
比較例1 実施例1において使用したp−ヒドロキシ安息香酸、4
.4′−ジヒドロキシビフェニルの代わりにp−アセト
キシ安息香酸、4,4−〜ジアセトキシビフェニルを用
いて無水酢酸を用いず重合を行なった。250〜300
℃の温度での重合時間は6.0時間、得られたポリマの
対数粘度085dj/、と実施例1に比べ重合速度が遅
く、対数粘度も低いことがわかった。
比較例2 実施例と同一の仕込み原料を用い以下の方法で重合を行
なった。p−ヒドロキシ安息香酸37゜98t (0,
275モル)−4,4−−ジヒドロキシビフェニル9.
31g (0,05モル)、テレフタル酸8.30t 
(0,05モル)および固有粘度的0.6のポリエチレ
ンテレフタレート33.60t (0,175モル)を
実施例1と同一の重合用試験管に仕込み、窒素雰囲気下
220°Cで2時間攪拌し、共重合オリゴマをつくった
後、130℃まで冷却し、無水#酸42.l1g (0
゜4125モル)を導入し、そのまま1時間30分撹拌
しアセチル化反応を行なった。その後130〜250℃
で3時間反応させた後、250〜300°Cで1.5時
間反応させ、その後300℃、1時間で系内を0.5+
n+Hgに減圧し、さらに2時間反応させ、重縮合を完
結させたところほぼ理論量の酢酸が留出し、ベージュ色
のポリマが得られた。得られたポリマの対数粘度を測定
したところ0.87dj/irと、実施例1に比べ低重
合度であることがわかった。
実施例2 重合用試験管にp−ヒト11キシ安息香酸(I)41.
441r(0,3モル)、2.2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパン(n)11.40re (0,0
5モル)、テレフタルIm8.301r(0,05モル
)と無水酢酸40.84g (0゜40モル)および対
数粘度が0.6dj/rのポリエチレンテレフタレート
(II[)28.8cr(0゜15モル)([(I)+
(II)]/[(I)+(n) +(III) ]が7
0モル%、(I)/(II)のモル比が85.7/14
.3)を仕込み、実施例1と同様の条件で重縮合を行な
い液晶開始温度203°Cのポリエステルを得た。
ポリマの理論構造式は次の通りであり、そのポリエステ
ルの元素分析結果は理論値とよい一致を示した。
C)1m j  /m/n=60/10/30 このポリニスデルを実施例1と同様の条CFで成形を行
ない得られた成形品の機械物性および熱特性を測定した
。その結果、曲げ弾性率は1/8”厚で118. OO
0kirf/aa、曲げ強度は1,390 kg f 
/ ciであり、アイゾツト’fR’fl(fl(モー
ルドノツチ)も33 kg f−■/c−と高い値を示
しな。
また成形品の表面を唐擦したがフィブリル化は認められ
なかった。
なお、このポリマの対数粘度は1.62dJ/gであり
、溶融粘度は、すり速度1.000 (1/秒)で32
0ボイスであり、流動性が優れていた。
実施例3〜14、比較例3〜5 重合用試験管にp−ヒドロキシ安息香酸(I)、4.4
′−ジヒドロキシビフェニル(n−1)、ハイドロキノ
ン(II−2)、t−ブチルハイドロキノン(n−3)
、2.6−ジヒドロキシナフタレン(II−4>、2.
7−ジヒドロキシナフタレン(n−5)、2.2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(II−6)、3
.3′,5,5′−テトラメチル−4,4゛−ジヒドロ
キシビフェニル(II−7) 、フェニルハイドロキノ
ン(II−8)と無水酢酸、テレフタル酸(TV−1)
−4゜4−一ジフエニルジカルボン酸(IV−2)、1
゜2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4′−ジカルボ
ン酸(IV−3)、1.2−ビス(2−クロルフェノキ
シ)エタン−4,4゛−ジカルボン酸(IV−4)、2
.6−ナフタレンジカルボン酸(IV−5)、(このう
ち(If−1)〜(II−8>の成分と(IV−1)〜
(IV−5)の成分のモル数を同一にして仕込み、無水
酢酸の1は[(I)+(If−1)+(II−2)+(
II−3)+(If−4)+ (II−5> +−(I
I−6) + (II−7)±(II−8)]X2]X
1..1倍量として仕込む)および固有粘度が0.60
のポリエチレンテレフタレト(■)を重合用試験管に仕
込み、実施例1と同様の条件で重縮合反応を行ない、液
晶開始温度、溶融粘度および機械物性、熱特性を測定し
た。
本発明のポリマは比較例のものに比べ曲げ強度、WI撃
強度が高く、フィブリル化も生じにくいことがわかった
〈発明の効果〉 本発明の製造方法により、耐熱性および機械的性質のバ
ランスにすぐれた成形品を与える液晶性ポリエステルを
得ることができ、この液晶性ポリエステルはエンジニア
リングプラスチックを始めとする種々の用途に使用する
ことができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (A)p−ヒドロキシ安息香酸、(B)4,4′−ジヒ
    ドロキシビフェニル、ハイドロキノン、t−ブチルハイ
    ドロキノン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7
    −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(ビスフェノールA)、3,3
    ′,5,5′−テトラメチル−4,4′−ジヒドロキシ
    ビフェニル、フェニルハイドロキノンから選ばれた1種
    以上の芳香族ジヒドロキシ化合物、(C)テレフタル酸
    、4,4′−ジフェニルジカルボン酸、2,6−ナフタ
    レンジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン
    −4,4′−ジカルボン酸、1,2−ビス(2−クロル
    フェノキシ)エタン−4,4′−ジカルボン酸から選ば
    れた一種以上の芳香族ジカルボン酸および(D)エチレ
    ングリコールをジオール成分とするポリエステル原料を
    無水酢酸と反応させ、原料のヒドロキシル基をアセチル
    化した後、常圧下および/または減圧下で、脱酢酸重合
    せしめることを特徴とする、下記構造単位( I )〜(
    III)からなり、構造単位[( I )+(II)]が全体の
    30〜77モル%、構造単位(III)が全体の70〜2
    3モル%であり、構造単位( I )/(II)のモル比が
    75/25〜95/5である共重合ポリエステルの製造
    方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・( I
    ) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(II) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(III) (ただし式中のR_1は▲数式、化学式、表等がありま
    す▼、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
    、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼ から選ばれた1種以上の基を、R_2、R_3は▲数式
    、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等が
    あります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼ から選ばれた1種以上の基を示し、R_2とR_3が同
    一であってもよい。ただし式中Xは水素原子または塩素
    原子を示す。)
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