JPH08151448A - 液晶ポリマーの製造方法 - Google Patents

液晶ポリマーの製造方法

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JPH08151448A JP24433395A JP24433395A JPH08151448A JP H08151448 A JPH08151448 A JP H08151448A JP 24433395 A JP24433395 A JP 24433395A JP 24433395 A JP24433395 A JP 24433395A JP H08151448 A JPH08151448 A JP H08151448A
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crystal polymer
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保則 市川
Shoji Yamamoto
昇司 山本
Shunei Inoue
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Abstract

(57)【要約】 【構成】液晶ポリマーを重合して製造する際に、重縮合
用反応缶の撹拌翼が図1のようなヘリカルリボン翼を缶
壁面からの距離が缶直径の0.2以内に位置する2本以
上のフレームで支持するものと、ボトム翼からなり、掻
き下げ方向の回転で重縮合する事を特徴とする液晶ポリ
マーの製造方法。 【効果】本発明によれば吐出終了後の缶残ポリマー量が
少なくポリマー収率が高く熱安定性に優れた均質な液晶
ポリマーが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶ポリマーの製造方法
に関する。さらに詳しくは溶融重縮合反応において効率
的な撹拌を行うことにより、高品質とりわけ成形加工時
に熱安定性に優れた液晶ポリマーの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年プラスチックス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
ーが数多く開発され市場に供されている。中でも、分子
鎖の平行な配列を特徴とする光学異方性の液晶ポリマー
が優れた流動性と機械的性質を有する点で注目され、機
械部品、電気、電子部品などに用途が拡大している。
【0003】液晶ポリマーの製造方法としては、特開平
1−149825号公報に開示されているように粘度が
上昇すると撹拌数を減少させ、重合反応温度をコントロ
ールさせることや、特開平4−225022号公報に開
示されているようにヘリカルリボン翼を備えた竪型反応
装置を用いることが知られている。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、従来の
ヘリカルリボン翼に代表される中心軸を有する撹拌翼で
は、撹拌翼の中心軸廻りに大量のポリマーが付着し缶残
ポリマーが多いと言う問題のあることが分かった。しか
も重合時の混合が必ずしも十分とは言えず、低重合度成
分が含まれており成形加工時の滞留によりこの成分がガ
ス化して発泡するなどの問題を完全には解決できず、高
品質を要求される電気、電子部品などの分野に展開する
には必ずしも十分とは言えないことが分かった。そこ
で、本発明は缶残ポリマー量が少なく熱安定性の優れた
均質な液晶ポリマーの製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すな
わち、本発明は (1)液晶ポリマーを重合して製造するに当たり、中心
軸を有しないフレームに取り付けられたヘリカルリボン
翼、およびボトム翼からなる撹拌翼を備えた竪型反応装
置を用いて重合することを特徴とする液晶ポリマーの製
造方法。
【0006】(2)ヘリカルリボン翼を取り付けたフレ
ームが、缶壁面からの距離として缶直径の0.2以内に
位置する2本以上のフレームであることを特徴とする前
記液晶ポリマーの製造方法。
【0007】(3)液晶ポリマーが下記(I)、(I
I)、(III )、(IV)の構造単位からなる液晶ポリエ
ステルである前記液晶ポリマーの製造方法。
【0008】(4)撹拌翼の撹拌方向が反応物を掻き下
げる方向である(1)項記載の液晶ポリマーの製造方法
である。
【0009】
【化4】 (ただし式中のR1
【化5】 から選ばれた一種以上の基を示し、R2
【化6】 から選ばれた一種以上の基を示す。また、式中Xは水素
原子または塩素原子を示し、構造単位[(II)+(III
)]と構造単位(IV)は実質的に等モルである)。
【0010】本発明で言う撹拌翼は、中心軸を有しない
フレームに取り付けられたヘリカルリボン翼、およびボ
トム翼からなるものである。中心軸を有しないフレーム
に取り付けられたヘリカルリボン翼とは、ヘリカルリボ
ン翼が中心軸と直角の固定棒に取り付けられておらず、
缶壁面沿いの垂直なフレームに取り付けられているもの
であり、缶壁面からの距離が缶直径の0.2以内に位置
する2本以上のフレームが好ましく用いられる。ボトム
翼の形状としてはいかり型やリボン型などが好ましく用
いられる。また、缶壁面と翼のクリアランスが20mm
以下の範囲であることが好ましい。この撹拌翼は中心軸
を有さないため、撹拌翼へのポリマー付着量が少なく缶
残ポリマーが減少することのみならず、中心軸近傍の異
常滞留部がないのでポリマーが均一に撹拌され缶内温度
分布が小さく均質な液晶ポリマーが得られる。また、撹
拌翼へのポリマー付着量を抑制する点で、撹拌により缶
壁面の液が下がる、掻き下げ方向に撹拌することが好ま
しい。さらに、均一な撹拌を達成するため内容物の量を
撹拌翼上段までの容量の50%〜90%にコントロール
することも好ましく行われる。
【0011】本発明に用いるポリエステル用竪型反応装
置はアセチル化反応と重縮合反応が別々に行える2個以
上の反応缶を有する装置が好ましく、さらに反応缶の縦
の長さと横の長さの比が1より大きく3未満の形状のも
のが好ましい。
【0012】本発明の液晶ポリマーは溶融時異方性を形
成し得るポリマーであり、例えば芳香族オキシカルボキ
レート単位,芳香族ジオキシ単位,芳香族ジカルボニル
単位およびエチレンジオキシ単位などから選ばれた単位
からなる溶融異方性を示すポリエステルなどが挙げられ
る。なかでも前記(I)、(II)、(III )、(IV)の
構造単位からなる液晶ポリエステルであることが好まし
く、上記構造単位(I)は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(I
I)は4,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’,
5,5´−テトラメチル−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、
フェニルハイドロキノン、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)プロパンおよび4,4´−
ジヒドロキシジフェニルエーテルから選ばれた芳香族ジ
ヒドロキシ化合物から生成した構造単位を、構造単位
(III )はエチレングリコールから生成した構造単位
を、構造単位(IV)はテレフタル酸、イソフタル酸、
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´−ジカルボン酸およびジフ
ェニルエーテルジカルボン酸から選ばれた芳香族ジカル
ボン酸から生成した構造単位を各々示す。これらのうち
特にR1
【化7】 であるものが構造単位(II)の70モル%以上を、R2
【化8】 であるものが構造単位(IV)の70モル%以上を占める
ものが特に好ましい。
【0013】上記構造単位(I)、(II)、(III )、
(IV)の共重合量は任意である。しかし、流動性の点か
ら次の共重合量であることが好ましい。
【0014】すなわち、耐熱性、難燃性および機械的特
性の点から上記構造単位[(I)+(II)]は[(I)
+(II)+(III )]の60〜95モル%が好ましく、
82〜93モル%がより好ましい。また、構造単位(II
I )は[(I)+(II)+(III )]の40〜5モル%
が好ましく、18〜7モル%がより好ましい。また、構
造単位(I)/(II)のモル比は耐熱性と流動性のバラ
ンスの点から好ましくは75/25〜95/5であり、
より好ましくは78/22〜93/7である。また、構
造単位(IV)は構造単位[(II)+(III )]と実質的
に等モルである。
【0015】なお、上記好ましいポリエステルを重縮合
する際には上記構造単位(I)〜(IV)を構成する成分
以外に3,3´−ジフェニルジカルボン酸、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´−ジヒドロキシジフェ
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´−ジヒドロキシベンゾフェノン等の芳
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ノ
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およびp−アミノフェノール、p
−アミノ安息香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。
【0016】なお本発明において、液晶ポリマーを重合
して製造する方法としては特に制限はなく、例えば液晶
ポリエステルを脱酢酸重合を行なうことにより製造する
ことができる。具体的には(1)または(2)の方法が
あるが(2)の方法が特に好ましい。
【0017】(1)p−アセトキシ安息香酸および4,
4´−ジアセトキシビフェニル、パラジアセトキシベン
ゼンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物のジアシル化物と
テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、エチレングリ
コ−ルと芳香族ジカルボン酸からのポリエステルやオリ
ゴマあるいは芳香族ジカルボン酸のビス(β−ヒドロキ
シエチル)エステルとを脱酢酸重縮合反応によって製造
する方法。
【0018】(2)p−ヒドロキシ安息香酸、4,4´
−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香
族ジヒドロキシ化合物、無水酢酸、テレフタル酸などの
芳香族ジカルボン酸およびエチレングリコ−ルと芳香族
ジカルボン酸からのポリエステルやオリゴマあるいは芳
香族ジカルボン酸のビス(β−ヒドロキシエチル)エス
テルとを反応させてフェノール性水酸基をアシル化した
後、脱酢酸重縮合反応によって製造する方法。
【0019】この脱酢酸反応は無触媒系で行っても重合
は進行するが、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、
酢酸カリウム、三酸化アンチモン、マグネシウム、酢酸
ナトリウムなどの金属化合物を触媒として添加した方が
好ましい場合もある。
【0020】本発明で製造する液晶ポリマーは、ペンタ
フルオロフェノール中で対数粘度を測定することが可能
なものもあり、その際には0.1g/dlの濃度で60
℃で測定した値で0.3dl/g以上が好ましく、0.
5〜3.0dl/gが特に好ましい。
【0021】また、本発明における液晶ポリマーの溶融
粘度は10〜20,000ポイズが好ましく、特に20
〜10,000ポイズがより好ましい。
【0022】なお、この溶融粘度は融点(Tm)+10
℃の条件で、ずり速度1,000(1/秒)の条件下で
効果式フローテスターによって測定した値である。
【0023】ここで、融点(Tm)とは示差走査熱量計
において、重合を完了したポリマーを室温から20℃/
分の昇温条件で測定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
持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し
た後、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測さ
れる吸熱ピーク温度(Tm2)を指す。
【0024】かくして得られる液晶ポリエステルは良好
な光学異方性、機械的性質および耐熱性を示し、通常の
射出成形に供することができ、3次元成形品などに射出
成形することが可能である。 また、本発明で得られる
液晶ポリエステルに対して、ガラス繊維、炭素繊維、芳
香族ポリアラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、石膏繊
維、セラミック繊維、ボロンウイスカ繊維、マイカ、シ
リカ、炭酸カルシュウム、ガラスビーズ、ガラスフレー
ク、クレー、ワラステナイト、酸化チタン、グラファイ
トなどの繊維状、粒状、粉状あるいは板状の無機フィラ
ーなどの強化材、酸化防止剤、熱安定剤、難燃剤、紫外
線吸収剤、滑剤、離型剤、染料および顔料などの通常の
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。
【0025】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳述す
る。
【0026】実施例1 縦と横の比が2.5の内容積0.1m3 のエステル交換
用の反応缶Aと重縮合用の反応缶Bの2缶を使い、次の
ように重合した。
【0027】図1は重縮合用の反応缶Bに用いたポリエ
ステル用竪型反応装置の断面図である。反応缶6内にお
いて撹拌翼は缶壁面からの距離が缶直径の0.12の位
置に設けた2本のフレーム3で支持されたヘリカルリボ
ン翼4とボトム翼5からなる。回転方向は掻き下げ方向
で使用した。
【0028】反応缶Aにp−ヒドロキシ安息香酸22.
1kg、4,4’−ジヒドロキシビフェニル2.8k
g、ポリエチレンテレフタレ−ト4.8kg,テレフタ
ル酸2.5kgおよび無水酢酸21.7kgを仕込(撹
拌翼最上段までの容積の65%に相当)、130℃〜2
50℃で5時間エステル化反応を行い、その後反応缶B
に移液して、2時間かけて250℃〜315℃にし、反
応缶Bを1Torrまで減圧し、315℃で2時間撹拌
を続け重縮合反応を完了した。その後缶内を4kg/c
2 に加圧後口金を経由してポリマをストランド状に吐
出してペレット化し、95%の収率でペレットを得た。
このポリマの対数粘度は1.96dl/g、溶融粘度は
900ポイズであった。この時の缶残ポリマー量は1.
0kg(重合缶内容積当り10kg/m3 )であった。
このポリマーの理論構造式を下記する。
【0029】
【化9】 k/l/m/n=80/7.5/12.5/20 吐出終了後反応缶Bのルッキンググラスから缶内を観察
したところ、ヘリカルリボン翼4とボトム翼5からなる
撹拌翼には殆どポリマーが付着していないことが分かっ
た。
【0030】次に得られたペレットを150℃で1昼夜
乾燥後、住友ネスタール射出成形機プロマット(住友重
機械工業(株)製)に供し、シリンダー温度320℃で
成形機内滞留時間10分後に試験片(1/8”×1/
2”×5”)を成形した。なお、10分滞留後2ショッ
ト分パージしたがパージポリマは発泡もなく正常であっ
た。歪速度10mm分、スパン間距離50mmでの曲げ
試験の結果、曲げ強度142MPa、曲げ弾性率10.
8GPaであった。
【0031】比較例1 重縮合用の反応缶Bとして、中心軸を有し、それに直角
の3本の固定棒に取り付けられたヘリカルリボン翼を使
用し、実施例1と同様に重縮合反応を行い吐出、ペレッ
ト化した。収率は90%と実施例1より低かった。また
缶残ポリマー量は2.0kg(重合缶容積当り20kg
/m3 )で実施例1よりも多かった。実施例1と同様に
ルッキングラスから缶内を観察したところヘリカルリボ
ン翼に多量のポリマーが付着していることが分かった。
【0032】さらに、実施例1同様に成形機に10分間
滞留させて2ショットパージしたところポリマが発泡し
ていた。その後実施例1と同様成形し試験した結果、曲
げ強度132MPa、曲げ弾性率9.3GPaであっ
た。
【0033】
【発明の効果】本発明によればポリマー収率が良好で熱
安定性に優れた均質な液晶性ポリエステルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例1で用いたポリエステル用竪型反
応装置の断面図である。
【符号の説明】
1:撹拌軸、2:蒸気出口、3:フレーム、4:ヘリカ
ルリボン翼、5:ボトム翼、6:反応缶

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶ポリマーを重合して製造するに当た
    り、中心軸を有しないフレームに取り付けられたヘリカ
    ルリボン翼、およびボトム翼からなる撹拌翼を備えた竪
    型反応装置を用いて重合することを特徴とする液晶ポリ
    マーの製造方法。
  2. 【請求項2】重合を脱酢酸反応により行なうことを特徴
    とする請求項1記載の液晶ポリマーの製造方法。
  3. 【請求項3】ヘリカルリボン翼を取り付けたフレーム
    が、缶壁面からの距離として缶直径の0.2以内に位置
    する2本以上のフレームであることを特徴とする請求項
    1記載の液晶ポリマーの製造方法。
  4. 【請求項4】液晶ポリマーが下記(I)、(II)、(II
    I )、(IV)の構造単位からなる液晶ポリエステルであ
    ることを特徴とする請求項1記載の液晶ポリマーの製造
    方法。 【化1】 (但し式中のR1 は 【化2】 から選ばれた1種以上の基を示し、R2 は 【化3】 から選ばれた1種以上の基を示す。また、式中Xは水素
    原子または酸素原子を示し、構造単位[(II)+(III
    )]と構造単位(IV)は実質的に等モルである。)
  5. 【請求項5】撹拌翼の撹拌方向が反応物を掻き下げる方
    向であることを特徴とする請求項1記載の液晶ポリマー
    の製造方法。
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