JPH072981A - 共重合ポリエステルウィスカーおよびその製造方法 - Google Patents

共重合ポリエステルウィスカーおよびその製造方法

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JPH072981A
JPH072981A JP922293A JP922293A JPH072981A JP H072981 A JPH072981 A JP H072981A JP 922293 A JP922293 A JP 922293A JP 922293 A JP922293 A JP 922293A JP H072981 A JPH072981 A JP H072981A
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JP
Japan
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copolyester
whisker
stirring
whiskers
solvent
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JP922293A
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English (en)
Inventor
Kunio Kimura
邦夫 木村
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 等方性の補強材或いは有機マイクロデバイス
として有用な共重合ポリエステルウィスカーを提供する
こと。 【構成】 下記化1の一般式(I)で示される繰り返し
単位と下記化2の一般式(II)で示される繰り返し単位
よりなり、ウィスカー状結晶であることを特徴とする共
重合ポリエステルウィスカー。 【化1】 【化2】 (但し、Ar1 は1,4−フェニレン基、Ar2 は1,
3−フェニレン基をそれぞれ表す。m、nはモル分率%
を示し、m+n=100、100>n≧15である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、p−オキシベンゾイル
を主たる繰り返し単位とし、m−オキシベンゾイルを含
有する共重合ポリエステルウィスカーおよびその製造方
法に関するものであり、該ウィスカーは耐熱性に優れた
複合材用補強材または有機マイクロデバイスとして電気
・電子産業はもとより自動車、航空機産業などあらゆる
産業分野で利用されるものである。
【0002】
【従来の技術】近年高性能材料の要求から複合材料が注
目されている。そのため補強材として、高弾性率、高強
度を有するグラファイト繊維やポリ(p−フェニレンテ
レフタラミド)繊維などの全芳香族ポリアミド繊維が開
発されている。しかしながら、これらは長繊維であり、
一方向に対してしか補強することができず、二方向に対
して補強するためには積層する必要があり、更に二次元
全体に等方的に補強することは不可能である。また、該
長繊維をたとえ切断してもその長さには限界があり、例
えば100μm程度のものを得ることはできない。一
方、結晶の析出の程度をコントロールすることにより繊
維長を調節することができるウィスカーを用いて前記欠
点を解決し得ることが考えられており、現在、有機高分
子ウィスカーとしては、まずポリ(オキシメチレン)ウ
ィスカーが知られている。前記ウィスカーはトリオキサ
ンをヘキサン中でイオン開環重合させると同時に結晶析
出させる方法により製造されている。この様な方法によ
り長さ30〜150μm、太さ1〜3μmのウィスカー
が得られるといわれているが、融点が183〜185℃
と低く、用途としては、スピーカーコーン用補強材のみ
に限定されているのが現状である。また、融点の高い重
合体としてポリ(オキシベンゾイル)、ポリ(2−オキ
シ−6−ナフトイル)があり、長さ20〜70μm、太
さ0.5〜3μmのそれぞれウィスカー状結晶が高温下
での熱媒内で得られている(特開昭61−136516
号公報、61−276819号公報、61−28521
7号公報)。
【0003】しかしながら、現在知られている融点の高
いウィスカー状ポリマー結晶は前記2種のポリエステル
のみである。一方、融点の高い重合体として、ポリ(p
−メルカプトベンゾイル)がs−アセトキシ−4−メル
カプト安息香酸を熱媒中で加熱することにより得られる
ことはすでに知られている(Macromolecul
e 22巻 14項 1989)。しかし、ウィスカー
状ポリマー結晶が得られたと言う報告はない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の方法で
は得られない、等方性の補強材あるいは有機マイクロデ
バイスとして有用な共重合ポリエステルウィスカーを得
ることを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するため鋭意研究検討した結果、遂に本発明を完成
するに到った。すなわち本発明は、下記化3の一般式
(I)で示される繰り返し単位と下記化4の一般式(I
I)で示される繰り返し単位よりなり、ウィスカー状結
晶であることを特徴とする共重合ポリエステルウィスカ
ーおよび下記一般式(I)で示される繰り返し単位と下
記一般式(II)で示される繰り返し単位よりなり、ウィ
スカー状結晶であることを特徴とする共重合ポリエステ
ルウィスカーおよび、
【0006】
【化3】
【0007】
【化4】 (但し、Ar1 は1,4−フェニレン基、Ar2 は1,
3−フェニレン基をそれぞれ表す。m、nはモル分率%
を示し、m+n=100、100>n≧15である。)
【0008】下記一般式(III)および(IV)で示される
化合物(以下モノマーAおよびモノマーBという)を、
沸点が270℃以上で、得られる共重合ポリエステルが
不溶性または難溶性であり、かつ前記化合物で反応しな
い溶媒中に、該溶媒に溶解させる前記化合物もしくはそ
のオリゴマーの濃度が得られる共重合ポリエステルとし
て換算して0.3〜4.5重量%となるように添加し、
260℃以上350℃以下で非撹拌下または低速撹拌化
にて重合結晶化させることを特徴とする共重合ポリエス
テルウィスカーの製造方法である。 R1 O−Ar1 −COOR2 (III) R1 O−Ar2 −COOR2 (IV) (但し、Ar1 は1,4−フェニレン基を、Ar2
1,3−フェニレン基をそれぞれ表す。R1 は水素原子
またはR3 −CO−でありR3 は炭素原子数1〜4のア
ルキル基またはメチル基を0〜3個有するフェニル基で
ある。また、R2 は水素原子または炭素原子数1〜2の
アルキル基を0〜3個有するフェニル基である。なおR
1 及びR2 は同時に水素原子ではない。)
【0009】一般にウィスカーとは極めて単結晶に近い
ヒゲ状結晶と定義されているが、この場合は無機化合物
のウィスカーに対する定義であり、高分子ウィスカーは
ポリ(オキシメチレン)ウィスカーの例にみられるよう
に一定値以上の長さと太さの比を有した形状を有し、か
つ結晶性が極めて高いものとされている。従って本発明
におけるウィスカーとは、長さ(L)が1〜200μ
m、直径(D)が0.1〜5μm、かつL/Dが5以上
の値を持つ形状を有する結晶体をいい、各々の結晶体が
分離独立している場合の非独立集合体の場合も言う。
【0010】本発明の共重合ポリエステルウィスカー
は、下記の方法によって製造される。すなわち、前記一
般式(III)および(IV)で示されるモノマーAおよびモノ
マーBを沸点が270℃以上で共重合ポリエステルが不
溶性または難溶性であり、かつ前記化合物もしくはその
オリゴマーの濃度が得られるポリマーとして換算して
0.3〜4.5重量%となるように添加し、260℃以
上350℃以下で非撹拌下または低速撹拌下にて重合結
晶化させることによって得られる。
【0011】前記一般式(III) で示されるモノマーA
は、p−ヒドロキシ安息香酸の誘導体であり、具体的例
としては、p−アセトキシ安息香酸、p−プロピオニル
安息香酸、p−ベンゾイル安息香酸、p−トルオイル安
息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸フェニルエステル、p
−ヒドロキシ安息香酸クレジルエステル等を挙げること
ができるが、特にp−アセトキシ安息香酸が好ましい。
一般式(IV)で示されるモノマーBはm−ヒドロキシ安
息香酸の誘導体であり、具体的例としては、m−アセト
キシ安息香酸、m−プロピオニル安息香酸、m−ベンゾ
イル安息香酸、m−トルオイル安息香酸、m−ヒドロキ
シ安息香酸フェニルエステル、m−ヒドロキシ安息香酸
クレジルエステル等を挙げることができるが、特にm−
アセトキシ安息香酸が好ましい。
【0012】本発明において、前記モノマーAとモノマ
ーBを共重合する際、ウィスカー状結晶を得るためには
それぞれの共重合比が重要であり、共重合ウィスカーを
得ようとした場合、まずモノマーの仕込み比及び温度や
用いる重合溶媒などの条件が必要である。また、重合時
間によっても共重合量を任意に制御することが出来る。
【0013】本発明において用いられる溶媒としては沸
点が270℃以上で、反応により生成する共重合ポリエ
ステルが不溶性または難溶性であり、少なくともポリマ
ー溶解度が0.3重量%以下であることが望ましい。な
お溶媒が活性な水素等を含有しているとモノマーの分解
等が起こるので好ましくない。具体的例としては、ジイ
ソプロピルナフタレン、ジエチルナフタレン、エチル−
イソプロピルナフタレン、シクロヘキシルビフェニル、
ジエチルビフェニル、トリエチルビフェニル、水素化ト
リフェニルなどの芳香族化合物類或いは260℃以上の
パラフィン類等を挙げることができる。但し、これらの
化合物は少なくとも190℃以上で流動することが好ま
しく、特にパラフィン類が好ましい。
【0014】本発明製造方法において、反応溶媒中に溶
解しているモノマーまたはオリゴマーの濃度を0.3〜
4.0重量%の範囲に保つことが重要である。この範囲
内であれば、反応中にモノマーを投入してもかまわな
い。反応温度は260℃以上であり、260℃未満では
ウィスカー状の形態を有するポリマーは得られない。一
方、反応温度を上昇させると結晶析出速度が大きくなる
が、350℃を越えると析出速度はそれほど大きく変化
せず、逆に反応機材の腐食等の問題が生じ有効ではな
い。好ましい反応温度は270℃〜350℃である。な
お溶媒の沸点が反応温度より低い場合は加圧化で反応さ
れる。この場合反応により生成する酸やフェノール類を
除去する工夫が必要である。
【0015】反応は非撹拌または低速撹拌で進められ
る。ここで低速撹拌とは最高20rpm程度までをい
う。ただし、ポリマーの結晶析出前までは、撹拌しても
大きな障害にならない。なお撹拌回転数を大きくする
と、ポリマー収率が悪くなるばかりでなく針状結晶化が
著しく乱され、ウィスカー状結晶を得ることができない
ので好ましくない。
【0016】以上かかる方法によって得られた本発明共
重合ポリエステルと、他の高分子との複合化方法は特に
制限はないが、例えば溶融成形可能な他の高分子と本発
明ウィスカーとを溶融混合する方法、あらかじめウィス
カーを溶媒中に分散した後高分子を溶解、溶媒を除去す
る方法、リアクションインジェクションモールディング
においてマトリックス形成成分中にウィスカーを分散さ
せて反応成形品とする方法などが採用される。また、マ
トリックス形成成分を含む溶液中にウィスカーを分散さ
せ、マトリックス形成成分を重合した後、溶媒を除去す
る方法も用いることができる。ただし、ウィスカーの添
加量が多くなる場合、ウィスカーと他の高分子との接着
を良くするため、充分なウィスカーの分散と高分子との
混合が必要である。また必要に応じてウィスカーの表面
処理を行ってもよい。
【0017】本発明においてウィスカー状結晶と複合材
料を形成する高分子は、有機でも無機でも良く、ウィス
カー状を結晶を形成していないものであり、有機高分子
としてはポリスチレンやポリエチレン等のポリオレフィ
ン類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレートやポリ(イソプロピリデンジフェニルテレ/
イソフタレート)等のポリエステル類、ポリカプラミ
ド、ポリ(m−フェニレンイリフタルアミド)やポリ
(p−フェニレンテレフタルアミド)等のポリアミド
類、ポリカーボネート類、ポリスルホン類、ポリエーテ
ル類、ポリエーテルケトン類等の線状ポリマー、エポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂など
の熱硬化性樹脂類等が挙げられる。また無機系高分子と
しては、シリコーン樹脂、フォスファゼン樹脂などが挙
げられる。用いられる高分子によっては、ウィスカーと
高分子との接着性を向上させるため、ウィスカーにコロ
ナ放電、アルカリエッチング等の表面処理を行う場合が
ある。また、必要に応じ他の有機或は無機補強剤、充填
剤と併用しても一同に差し支えない。場合によっては顔
料、耐候剤、制電剤等を混合する場合もある。複合材料
に含有されるウィスカー状結晶は1〜90重量%、好ま
しくは1〜80重量%である。
【0018】
【作 用】本発明のように、通常p−オキシベンゾイル
の剛直直鎖構造を著しく乱すと考えられるm−オキシベ
ンゾイルを含有する共重合ポリエステルのウィスカー状
結晶が得られることは驚くべきことであるが、それが得
られる理由は明らかではないが、特定の溶媒、温度、濃
度、その他の条件を選択することにより、結晶成長初期
の結晶核の形状および重合反応と結晶成長との速度がう
まくバランスして、ウィスカー状の結晶が得られるもの
と思われる。
【0019】
【実施例】以下の実施例でもって本発明を具体的に説明
するが、これらでもって本発明が限定されるものではな
い。 実施例1 窒素ガス導入管、温度形及び流出管を備えた500ml
丸底フラスコに液状パラフィン(ナカライテスク社製、
減圧蒸留200℃以上、0.5mmHg)300g及びp
−アセトキシ安息香酸3.15g、m−アセトキシ安息
香酸1.35gをとり、窒素ガスを用いて3回置換し
た。フラスコをマントルヒーターにいれ、窒素ガス気流
下300rpmで攪拌を行ない加熱した。23分間で3
30℃まで昇温したところ、溶液は一旦均一になりその
後徐々に沈澱が生じた。この条件下で6時間反応させた
後冷却し、沈澱物を濾別した。沈澱物をクロロホルム、
アセトンでそれぞれ3回洗浄した後100℃にて16時
間減圧乾燥した。得られた沈澱物はウィスカー状結晶で
あった。得られた結晶の走査型電子顕微鏡写真を図1
に、結晶の赤外吸収スペクトルを図2に示す。なお濃硫
酸中で加水分解し、硫酸のピークをデカップルして測定
した水素核磁気共鳴スペクトルより求めたp−オキシベ
ンゾイルの含有量は87.7モル%であった。また熱天
秤による分析(昇温速度10℃/分、窒素雰囲気下)で
5%重量減少温度は446℃、走査型熱量分析の結果、
昇温速度10℃/分で312.3℃に吸熱ピークが観測
された。しかしながら、それ以上の高温に保ってもポリ
マーは溶融しなかった。さらに、同じ条件で降温する
と、298.2℃に発熱ピークが観測された。これらの
ピークは結晶の構造転移によるものと考えられる。
【0020】実施例2〜8および比較例1 実施例1において表1に示す条件以外は全く実施例1と
同様にして共重合ポリエステルを得た。その結果を表1
に示す。なお実施例2で得られたウィスカーの5%重量
減少温度は482℃、転移温度として吸熱ピークが33
3.2℃、発熱ピークが320.1℃であり、実施例3
で得られたウィスカーはそれぞれ466℃、338.0
℃および307.3℃であった。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】以上かかる構成よりなる本発明方法にを
採用することにより、共重合ポリエステルウィスカー状
結晶が得られ、優れた耐熱性、機械的特性を有している
ので、等方性の補強剤あるいは有機マイクロデバイスと
して非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた本発明共重合ポリエステル
ウィスカーの走査形電子顕微鏡写真を示す。
【図2】前記実施例1で得られたウィスカー状結晶の赤
外吸収スペクトルを示す。
【図3】実施例2で得られた本発明共重合ポリエステル
ウィスカーの走査形電子顕微鏡写真を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた本発明共重合ポリエステル
ウィスカーであるウィスカー状結晶構造の走査形電子顕
微鏡写真を示す。
【図2】前記実施例1で得られたウィスカー状結晶の赤
外吸収スペクトルを示す。
【図3】実施例2で得られた本発明共重合ポリエステル
ウィスカーであるウィスカー状結晶構造の走査形電子顕
微鏡写真を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記化1の一般式(I)で示される繰り
    返し単位と下記化2の一般式(II)で示される繰り返し
    単位よりなり、ウィスカー状結晶であることを特徴とす
    る共重合ポリエステルウィスカー。 【化1】 【化2】 (但し、Ar1 は1,4−フェニレン基、Ar2 は1,
    3−フェニレン基をそれぞれ表す。m、nはモル分率%
    を示し、m+n=100、100>n≧15である。)
  2. 【請求項2】 下記一般式(III)および(IV)で示され
    る化合物を、沸点が270℃以上で、得られる共重合ポ
    リエステルが不溶性または難溶性であり、かつ前記化合
    物で反応しない溶媒中に、該溶媒に溶解させる前記化合
    物もしくはそのオリゴマーの濃度が得られる共重合ポリ
    エステルとして換算して0.3〜4.5重量%となるよ
    うに添加し、260℃以上350℃以下で非撹拌下また
    は低速撹拌化にて重合結晶化させることを特徴とする共
    重合ポリエステルウィスカーの製造方法。 R1 O−Ar1 −COOR2 (III) R1 O−Ar2 −COOR2 (IV) (但し、Ar1 は1,4−フェニレン基を、Ar2
    1,3−フェニレン基をそれぞれ表す。R1 は水素原子
    またはR3 −CO−でありR3 は炭素原子数1〜4のア
    ルキル基またはメチル基を0〜3個有するフェニル基で
    ある。また、R2 は水素原子または炭素原子数1〜2の
    アルキル基を0〜3個有するフェニル基である。なおR
    1 及びR2 は同時に水素原子ではない。)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6160394A (en) * 1997-09-22 2000-12-12 Ando Electric Co., Ltd. Burn-in board
JP2007254645A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Sumitomo Chemical Co Ltd 芳香族ポリエステルのフィブリル状結晶の製造方法
US9485855B2 (en) 2013-03-15 2016-11-01 Enplas Corporation Substrate reinforcing structure

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