JPH0229424A - 芳香族ポリエステルカーボネートおよびその製造方法 - Google Patents

芳香族ポリエステルカーボネートおよびその製造方法

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JPH0229424A
JPH0229424A JP17914688A JP17914688A JPH0229424A JP H0229424 A JPH0229424 A JP H0229424A JP 17914688 A JP17914688 A JP 17914688A JP 17914688 A JP17914688 A JP 17914688A JP H0229424 A JPH0229424 A JP H0229424A
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JP
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formulas
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polyester carbonate
temperature
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JP17914688A
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Masanao Kawabe
正直 川辺
Masao Kimura
木村 正生
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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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 本発明は新規な芳香族ポリエステルカーボネートに関す
るものであり、さらに詳しくいえば、溶融成形性がよく
、かつ、優れた物性を有する成形物を容易に与えうると
共に、液晶性を有する芳香族ポリエステルカーボネート
およびその製造方法に関するものである。
従来の技術 近年、産業分野での技術の進歩、及び省エネルギー指向
などのため、有機高分子材料の高性能化、軽量化が求め
られている。さらに金属代替物として使用できる高性能
材料も要求されている。
これらのプラスチックスへの高性能化の要求に対して、
すぐれた機械的性質をもつポリマーとして注目されてい
るのは分子鎖の平行配列を特徴とする光学異方性の液晶
ポリマーである。
この液晶ポリマーとしては全芳香族ポリエステルが代表
的であるが、例えばp−ヒドロキシ安息香酸ホモポリマ
ーおよびそのコポリマーである“”EKONOL”はそ
の融点があまりにも高すぎて溶融成形不可能であったり
溶融成形が困難である。
また、ドイツ特許第2704315号公報にはp−ヒド
ロキシ安息香酸、炭酸、ヒドロキノン、および所望によ
り芳香族ジカルボン酸にもとづいたサーモトロピック全
芳香族ポリエステルカーボネートが開示されている。こ
れらのポリエステルカーボネートの流動温度は少なくと
も265℃であり、しかもその溶融粘度は高すぎて、溶
融成形は容易ではない。
さらに、特開昭60−38427号公報には、p−ヒド
ロキシ安息香酸、炭酸、ジフェノール、4,4−ジヒド
ロキシジフェニル、および所望により芳香族ジカルボン
酸にもとづいたサーモトロピック全芳香族ポリエステル
カーボネートが開示されている。
上記公開特許公報の実施例に於ては、ジフェノール成分
としてはヒドロキノンを用いた芳香族ポリエステルカー
ボネートだけが開示されているが、得られた芳香族ポリ
エステルカーボネートの成形加工可能温度範囲は280
℃以上と、成形加工性に於ては満足すべきものではなか
った。
さらに、上記、公開特許公報ではジフェノール成分とし
てレゾルシノール、および2.7−シヒドロキシナフタ
レンが使用できることが開示されているが、レゾルシノ
ールおよび2,7−シヒドロキシナフタレンをジフェノ
ール単位として用いた実施例は開示されておらず、これ
らのモノマーを用いた効果については明らかにはされて
いなかつた。
一方、出願人は、一般式 で示される構造単位からなる芳香族ポリエステルカーボ
ネートを先に出願したが(特開昭83−98189号)
、本発明はこの改良に係わるものである。
発明が解決しようとする課題 本発明は上記した従来技術の問題点を解決し、溶融成形
加工範囲が広く、かつ優れた物性を有する成形物を容易
に与えうると共に、液晶性を有する芳香族ポリエステル
カーボネートとその製造法を提供することを目的とする
課題を解決するための手段 すなわち本発明は。
下記式(A) 、 (B) 、 (C)並びに(D)お
よび/又は(E)で示される構造単位より構成され、式
(A)、(B) 、 (C) 、 (D)および(E)
で示される構造単位のモル分率をそれぞれa、b、c、
dおよびeとするとき、 の関係を満たすことを特徴とする芳香族ポリエステルカ
ーボネートである。
nはHの個数を示し、0〜4の整数である。)また、他
の発明は、 下記式(1)で示されるヒドロキシ安息香酸又はヒドロ
キシ安息香酸エステル、式(2)で示されるビフェノー
ル類、式(3)および/又は式(4)で示されるジオー
ル類と炭酸ジフェニルとを用いて触媒の存在下で減圧下
、 160℃以上260℃未満の温度で、次いで10m
mHg以下の減圧下、260℃以上400℃以下の温度
で重合させることを特徴とする芳香族ポリエステルカー
ボネートの製造方法である。
(但し、式中Rは同一であっても異なってもよいアルキ
ル基、フェニル基、又はハロゲンを示し、(但し、式中
R1は水素、アルキル基、フェニル基、又はアルキル置
換フェニル基を示し、Rは異なってもよいアルギル基、
フェニル基又はハロゲンを示し、nはHの個数を示し−
〇〜4の整数である。) 発明の詳細な説明 以下本発明について詳細に説明する。
本発明により得られる全芳香族ポリエステルカーボネー
トを構成する式(A)の単位は、(式中R1は水素、ア
ルキル基、フェニル基、又はアルキル置換フェニル基を
示す、) で示される芳香族ヒドロキシカルボン酸あるいは芳香族
ヒドロキシカルボン酸エステル類から誘導される。
また、式(B)の単位は、 (式中、Rは異なってもよいアルキル基、フェニル基、
又はハロゲンを示し、nは0〜4の整数を示す、) で示されるビフェノール類から誘導される。
さらに、式(D) 、 (E)の単位は、それぞれ、(
式中、Rは異なってもよいアルキル基、フェニル基、又
はハロゲンを示し、nはO〜4の整数を示す、) で示されるジオール類から誘導される。ここで、式(3
) 、 (4)の使用はどちらか一方であってもよく、
両方であってもよい。
さらに、式(C)の単位は炭酸ジフェニルより誘導する
ことができる。ここで、炭酸ジフェニルの使用量である
が、式(B) 、 (D) 、 (E)で示されるジオ
ール類の総和に対して、はぼ等モル以上であることが必
要である。好適には式(B) 、 (D)、(E)で示
されるジオール類の総和に対して、 0.95〜3.0
倍モルの炭酸ジフェニルが使用される。これは0.95
倍モル未満では、芳香族ポリエステルカーボネートの分
子量が」二からないことから好ましくなく、また、3.
0倍モルを超えると1反応に長時間を要することから好
ましくない。
本発明のポリエステルカーボネートにおいては式(A)
、式(B)、式(C)、式(D)および式(E)で示さ
れる単位のモル分率をそれぞれa、b、c。
dおよびeとするとき、次の関係を満たすことが重要で
ある。
つまり、式(D)および式(E)で示される単位が式(
A)および式(B)で示される単位に追加されることで
、ポリエステルカーボネートの液晶相への転位温度が低
下し、成形加工可撤な温度範囲が広がるという工業的に
実施する上で、有用な性質を備える様になる。
ただし、式(D)および式(E)の含有比率が高くなり
すぎると、ポリエステルカーボネートの機械的性質は不
十分なものとなり、低すぎると成形加工可能な温度範囲
が広がるという効果が不十分となるので、次式に示す範
囲をとることがより好ましい。
また、その他の単位のモル分率の関係についても次の関
係を満たすことが望ましい。
これは、式(A)で示される単位の含有比率が0.05
未満ではポリエステルカーボネートの融点が高くて溶融
成形が困難となる上に、その成形体の機械的性質が不十
分となるからである。一方、含有比率が0.80を越え
るとポリエステルカーボネートの融点が高くなりすぎて
、溶融成形が困難となる。
また、上記含有比率は次式で示される範囲をとることが
より好ましい。
0.10≦     ≦0.75 a+b 本発明の芳香族ポリエステルカーボネートは前述した様
に5式(A) 、 (B) 、 (C) 、 CD)及
び(E)で示される単位から実質的に成るものであるが
、所望の物性をそこなわない範囲内で、上記以外の単位
を含有させることもできる。このような単位としては、
例えばイソフタル酸単位、テレフタル酸単位、 1.2
−エチレン−ビス(p−カルボキシフェノキシ)単位、
 1.4−ナフタレンジカルボン酸単位、 1,5−ナ
フタレンジカルボン酸単位、4.4−ジフェニル1,3
−ナフタレンジカルボン酸単位、 1,6−ナフタレン
ジカルボン酸単位、2.7−ナフタレンジカルボン酸単
位、ジカルボン!1iI′Ii位、 3.3′−ジフェ
ニルジカルボン酸単位、3.4′−ジフェニルジカルボ
ン酸単位、 1,4−シクロへ午サンジカルボン酸単位
、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸単位、m−ヒドロキ
シ安息香酸単位などを挙げることができる。
これらの単位は全構成単位中の5モル%以下、好ましく
は3モル%以下まで含有させることができる。
また、本発明の芳香族ポリエステルカーボネートは、い
わゆる熱処理により固相重合を受けたあとでは、著しく
大きな還元粘度になったり、溶媒に溶けなくなったりす
ることがあるが、このような芳香族ポリエステルカーボ
ネートも本発明の芳香族ポリエステルカーボネートの範
囲に含まれるものである。
本発明の芳香族ポリエステルカーボネートは、従来のポ
リエステルの重縮合法に準じて製造でき、製法について
はとくに制限がないが好ましい製造方法を次に説明する
すなわち、圧力としては大気圧以下の減圧下、160°
C以上、260°C未満の温度、好ましくは 180°
C以1260°C未満の温度で反応させた後、さらにl
Q+u+Hg以下の圧力、280°C以上、400℃以
下の温度、好ましくは2130℃以上360℃以下の温
度で反応させることが必要である。
この理由として、まず始めに、大気圧以下の減圧下、1
60°C以]二、2EiO°C未満の温度で反応させる
のは、最初から高温、高真空で反応を行うと、モノマー
が反応系外に留去し、収率の低下をもたらし好ましくな
い。
また、重合反応をIOmmHg以下の圧力、260℃以
上、400°C以下の温度で重合を完結させるのは、効
率良く反応副生物を系外に留去し、高分子量のポリエス
テルカーボネートを得るためである。つまり、to+u
+Hgを越える圧力、あるいは、260℃未満の温度で
重合を完結させると高分子量のポリマーが得られないこ
とから好ましくなく、また、400℃を越える温度では
、ポリマーの劣化が起こるので好ましくない。
代表的な実施態様としては、例えば、次の(1)〜(3
)法が挙げられる。
(1)式(2)と式(3)および/又は式(4)で示さ
れるジオール類と炭酸ジフェニルとp−ヒドロキシ安息
香酸フェニルエステルとから脱フエノール重縮合により
製造する方法。
(2)P−ヒドロキシ安息香酸に所望量の炭酸ジフェニ
ルを反応させて、フェニルエステルとした後、式(2)
並びに、式(3)および/又は式(4)で示されるジオ
ール類を加え、脱フエノール重縮合反応により製造する
方法。
(3)p−ヒドロキシ安、9.香酸と炭酸ジフェニルと
式(2)と式(3)および/又は式(4)で示されるジ
オール類とから脱フエノール重縮合により製造する方法
反応は触媒の存在下で行うとよい、このような触媒の好
適な例を挙げると、酢酸マグネシウム、酢酸マンガン、
酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸亜鉛、チタンテト
ラブチラード、チタンテトラフェノラート、ナトリウム
フェノラート、ジルコニウムブチラード、ジルコニウム
プロピラード、チタンテトラフェノラート、二酸化ゲル
マニウム、三酸化アンチモン、二酢酸ジブチルスズ、ジ
ブチルジメトキシスズ、および、n−プチルスタノン酸
がある。
触媒の量は、好ましくは用いるモノマーの全重量を基準
として0.0001〜1重量%、さらに好ましくはo、
oot〜0.2重量%である。
また、得られた生成物を好ましくは減圧下にて、 18
0〜380℃の温度でさらに固相重合を行うことができ
る。2〜48時間後、分子量は増大し、生じる芳香族ポ
リエステルカーボネートの特性は更に向上する。
本発明のポリエステルカーボネートは溶融させた際に液
晶状態を示す、ここでいう液晶状態は。
偏光顕微鏡を用いて観察することができる。すなわち、
溶融状態において90℃に交さした一対の偏光子を備え
た光学系において、全範囲またはその一部に光を通過さ
せる性質を示した場合、そのポリエステルカーボネート
をサーモトロピック液晶として分類した。また、結晶相
から液晶相への転位温度は示差走査熱量測定(D S 
C)により昇温速度10″O/winにて、測定を行っ
た。
また、熱分解開始温度(丁d)は熱重量分析(TG)に
より乾燥窒素気流中で昇温速度10℃/winにて測定
を行った。そして、熱重量曲線における分解ステップの
屈曲点で引いた接線と、熱重量曲線のゼロ水平線との交
点に対応する温度を熱分解開始温度(Td)とした。
このようにして得られた本発明の芳香族ポリエステルカ
ーボネートは、結晶相から液晶相への転位温度が400
℃以下と低く、光学異方性で一軸方向の機械的性質がと
りわけ優れており、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により、繊
維、フィルム、成形品、容器、ホースなどに加工するこ
とができる。
また、成形時には本発明の芳香族ポリエステルカーボネ
ートに対し、ガラス繊維、炭素繊維、アスベストなどの
強化剤、充填剤、核剤、難燃剤、顔料、酸化防止剤、安
定剤、可塑剤、滑剤、離型剤などの添加剤や他の熱可塑
性樹脂を添加して、成形品に所望の特性を付与すること
ができる。
本発明の芳香族ポリエステルカーボネートは、溶融成形
性がよく、かつ、その液晶性に起因する平行な分子配列
により、機械的性質が極めてすぐれている。
以下に実施例により本発明を更に詳しく説明する。
実施例 実施例1 p−ヒドロキシ安息香酸フェニル18.21g(0,0
85モル) 、 4,4°−ジヒドロキシジフェニルl
O,55g(0,057モル)、レゾルシノール1.5
El g (0,014モル)、炭酸ジフェニル18.
89g(0,078モル)および触媒として、n〜プチ
ルスタノン酸0.005g(2,2XlO−5モル)を
、攪拌機、減圧蒸留装置を取付けた重合反応器に仕込み
、圧力を850mmHgに設定して、窒素気流中で22
0℃に加熱した。15時間の加熱の後、1時間35分か
けて反応温度を300’Oに上昇させ、フェノールをさ
らに留去した。そして、圧力を徐々に1 a+mHgに
減少させ、111ellJ1にわたって反応を行った0
反応終了後、淡緑色のポリエステルカーボネートが得ら
れた。収量は23.48gであり、収率は97wt%で
あった。また、DSCによる測定より、結晶相から液晶
相への転移温度は201°Cであった。そして、偏光m
微鏡で光学異方相が190℃以上で観察された。熱重量
分析により、熱分解開始温度(Td)は488℃であっ
た。
得られたポリエステルカーボネートを120℃で8時間
減圧乾燥したのち、口径0.4mmの紡糸孔を備えた溶
融紡糸装置を用いて、紡糸温度230℃で紡糸を行った
。得られたポリエステルカーボネート繊維は引張り強度
20.8kg/am2.引張り弾性率14Hkg/ m
ta2.伸度2.1%と極めて高強度高弾性率のもので
あった。
実施例? p−ヒドロキシ安息香酸フェニル17.14g (0,
08モル) 、 4.4’−ジヒドロキシジフェニル9
.E13 g(0,053モル)、レゾルシノール2.
94g (0,013モル)、炭酸ジフェニル18.8
5g(0,088モル)および触媒として、n−プチル
スタノン酸0.005g(2,2X10−5モル)を、
実施例1と同様の方法により重合を行なった0反応終了
後、淡緑色のポリエステルカーボネートが得られた。収
量は22.72gであり、収率は93wt%であった。
また、このポリエステルカーボネートは偏光顕微鏡観察
下で170℃以上の温度で光学的異方相を示した。さら
に、熱重量分析により、熱分解開始温度(Td)は45
6℃であった。
得られたポリエステルカーボネートを120℃で8時間
減圧乾燥させたのち、C3I  (株)社製、Mini
−MaI射出成形機を用いて、射出成形を行ったところ
、強靭な成形体が得られた。
実施例3 p−ヒドロキシ安息香酸フェニル17.14g (0,
08モル) 、 4.4“−ジヒドロキシジフェニル9
.93g(0,053モル)、レゾルシノール5.88
 g (0,028モル)、炭酸ジフェニル25.14
g(0,117モル)および触媒として、n−ブチルス
タメン酸0.005g(2,2XlO−5モル)を実施
例1と同様の方法により重合を行なった0反応終了後、
淡緑色のポリエステルカーボネートが得られた。収量は
27.35gであり、収率は97wt%であった。また
、このポリエステルカーボネートは偏光顕微鏡観察下で
180℃以上の温度で光学的異方相を示した。さらに熱
重量分析により、熱分解開始温度(Td)は452℃で
あった。
得られたポリエステルカーボネートを120℃で8時間
減圧乾燥させたのち、C3l(株)社製、X1ni −
May射出成形機を用いて射出成形を行ったところ、強
靭な成形体が得られた。
実施例4 p−ヒドロキシ安息香酸フェニル18.21g(0,0
85モル) 、 4,4°−ジヒドロキシジフェニル1
0.55g(0,057モル)、 2,7−シヒドロキ
シナフタレン2.27g (0,014モル)、炭酸ジ
フェニル18.89g(0,078モル)および触媒と
して、n−ブチルスタメン酸0.005g(2,2X 
10−5モル)を、実施例1と同様の方法により重合を
行なった0反応終了後、暗緑色のポリエステルカーボネ
ートが得られた。収量は24.49gであり、収率は9
8wt%であった。また、DSCによる測定より、結晶
相から液晶相への転移温度は、 182℃であった。そ
して、偏光顕微鏡で光学異方相が180℃以上で観察さ
れた。熱重量分析により、熱分解開始温度(Td)は4
62℃であった。
得られたポリエステルカーボネートを120℃で8時間
減圧乾燥させたのち、射出成形を行ったところ、強靭な
成形体が得られた。
実施例5 p−ヒドロキシ安息香酸フェニル18.21g(0,0
85モル) 、4.4’−ジヒドロキシジフェニルto
、55g(0,057モル)、2−メチルレゾルシノー
ル1.74g(0,014モル)、炭酸ジフェニル1B
、139g(0,078モル)および触媒として、n−
ブチルスタノン酸0.005g(2,2X 10−Sモ
ル)を、実施例1と同様の方法により重合を行なった0
反応終了後、渋茶色のポリエステルカーボネートが得ら
れた。収量は23.85gであり、収率は88wt%で
あった。また、このポリエステルカーボネートは偏光顕
微鏡観察下で190℃以上の温度で光学的異方相を示し
た。さらに、熱重量分析により、熱分解開始温度(Td
)は480℃であった。
得られたポリエステルカーボネートを120℃で8時間
減圧乾燥させたのち、射出成形を行ったところ、強靭な
成形体が得られた。
比較例1 p−ヒドロキシ安息香酸フェニル20.0Og(0,0
93モル) 、 4.4’−ジヒドロキシジフェニル1
1.511g(0,082モル)、炭酸ジフェニル14
.87g(0,088モル)および触媒として、n−プ
チルスタノン酸0.005g(2,2X to−’モル
)を、攪拌機、減圧蒸留装置を取付けた重合反応器に仕
込み圧力をe5QmmHgに設定して、窒素気流中で2
20℃に加熱した。15時間20分間の加熱の後、温度
を徐々に300℃に上y1させることによりフェノール
を1時間15分にわたって留去した。
そして圧力を徐々に0.lmmHgに減少させ、同時に
反応温度を320℃にト昇させ、40分間にわたって反
応を行った0反応終了後、ベージュ色のポリエステルカ
ーボネートが得られた。
また、DSCによる測定により、結晶相から液晶相への
転移温度は238℃であった。そして、偏光mm鏡で光
学的異方相が240℃以上で観察された。8重量分析に
より、熱分解開始温度(Td)は485℃であった。
以上、実施例1〜5、比較例1のポリエステルカーボネ
ートの組成、液晶相転移温度、熱分解開始温度(Td)
の値をまとめて、第1表に示す。
第1表 注1)組成を示すa、  b、c、  d、  eはそ
れぞれ式(A) 、 (B)、(C)、■)、(E)に
示す構造単位のモル分率である。
注2)DSC(メトラー社製DSC30)、昇温速度1
0℃/薦inで測定性3)偏光顕微鏡クロスニコル下で
観察性4)TGA (メトラー社製TG 50)、昇温
速度lO℃/m1n7−測定注5)使用した七ツマ−は
レゾルシノール注6)使用した七ツマ−は2.7−シヒ
ドロキシナフタレン注7)使用したモノマーは2−メチ
ルレゾルシノール発明の効果 本発明により得られる芳香族ポリエステルカーボネート
は、結晶相から液晶相への転移温度が400℃以下と低
く、そして式(A) 、 (B) 、 (C)からなる
ポリエステルカーボネートに対して、式(A) 、 (
B) 、 (C)および(D)および/又は(E)から
なる本発明によるポリエステルカーボネートは、液晶相
への転移温度が低い、従ってより広い温度範囲で成形加
工を行うことができる。しがも、その液晶性に起因する
平行な分子配列により、機械的性質が極めてすぐれてい
る。従って、本発明により得られる芳香族ポリエステル
カーボネートを押出成形、射出成形、圧縮成形、ブロー
成形などの通常の溶融成形を行うことで、高性能な繊維
、フィルム、成形品、容器、ホース等の有用な成形体を
得ることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記式(A)、(B)、(C)並びに(D)およ
    び/又は(E)で示される構造単位より構成され、式(
    A)、(B)、(C)、(D)および(E)で示される
    構造単位のモル分率をそれぞれa、b、c、dおよびe
    とするとき、 0<(d+e/a+b)≦0.50 の関係を満たすことを特徴とする芳香族ポリエステルカ
    ーボネート。 式(A)▲数式、化学式、表等があります▼ (B)▲数式、化学式、表等があります▼ (C)▲数式、化学式、表等があります▼ (D)▲数式、化学式、表等があります▼ (E)▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中Rはアルキル基、フェニル基、又はハロゲ
    ンを示し、同一であっても異なってもよい、nは0〜4
    の整数を示す。)
  2. (2)下記式(1)で示されるヒドロキシ安息香酸又は
    ヒドロキシ安息香酸エステル、式(2)で示されるビフ
    ェノール類、式(3)および/又は式(4)で示される
    ジオール類と炭酸ジフェニルとを用いて触媒の存在下で
    減圧下、160℃以上260℃未満の温度で、次いで1
    0mmHg以下の減圧下、280℃以上400℃以下の
    温度で重合させることを特徴とする請求項1記載の芳香
    族ポリエステルカーボネートの製造方法。 式(1)▲数式、化学式、表等があります▼ (2)▲数式、化学式、表等があります▼
  3. (3)▲数式、化学式、表等があります▼
  4. (4)▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中R_1は水素、アルキル基、フェニル基、
    又はアルキル置換フェニル基を示し、Rはアルキル基、
    フェニル基又はハロゲンを示し、同一でも異ってもよい
    、nは0〜4の整数を示す。)
JP17914688A 1988-07-20 1988-07-20 芳香族ポリエステルカーボネートおよびその製造方法 Pending JPH0229424A (ja)

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