JPH0826128B2 - 高剛性ポリエステル - Google Patents

高剛性ポリエステル

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JPH0826128B2
JPH0826128B2 JP63233451A JP23345188A JPH0826128B2 JP H0826128 B2 JPH0826128 B2 JP H0826128B2 JP 63233451 A JP63233451 A JP 63233451A JP 23345188 A JP23345188 A JP 23345188A JP H0826128 B2 JPH0826128 B2 JP H0826128B2
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acid
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俊英 井上
教雄 北島
亨 山中
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工業技術院長
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は異方性溶融相を形成可能な高剛性ポリエステ
ルに関するものである。
〈従来の技術〉 近年プラスチツ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、市場に供されているが、なかでも特に分子鎖の平行
な配列を特徴とする光学異方性の液晶ポリマが優れた機
械的性質を有する点で注目されている。
異方性溶融相を形成するポリマとしては、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(特開昭49−72393号公報)、p−
ヒドロキシ安息香酸と6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸
を共重合した液晶ポリマ(特開昭54−77691号公報)、
p−ヒドロキシ安息香酸に4,4′−ジヒドロキシビフエ
ニルとテレフタル酸、イソフタル酸を共重合した液晶ポ
リマ(特公昭57−24407号公報、特開昭60−25046号公
報)等が知られている。
〈発明が解決しようとする課題〉 これら液晶ポリマは、通常のエンプラに比して曲げ弾
性率が成形品厚み1/8インチで8〜15GPaと2倍以上の弾
性率を有しているが、金属代替高分子材料として用いる
には曲げ弾性率が必ずしも十分とはいえなかつた。高弾
性率の期待できる剛直構造の4,4″−p−テルフエニル
ジカルボン酸からのポリエステルとしては脂肪族ジヒド
ロキシ化合物をジヒドロキシ化合物とするポリエステル
が知られている(特開昭52−146495号公報)が、脂肪族
ジヒドロキシ化合物としてネオペンチルグリコールのよ
うな脂肪族ジヒドロキシ化合物を必須成分としているた
め低弾性率であつた。
従つて、本発明は4,4″−p−テルフエニルジカルボ
ン酸からなる高弾性率液晶ポリエステルを得ることを課
題とする。
〈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、下記高剛性ポリエステルが特異的に低温で液晶を形
成することを見い出し、本発明をなすに到つた。
すなわち、本発明は下記構造単位(I)、(I)およ
び(II)、(I)および(III)、あるいは、(I)、
(II)および(III)からなり、構造単位(I)が
[(I)+(II)+(III)]の20〜100モル%であり、
構造単位(II)が[(I)+(II)+(III)]の0〜8
0モル%であり、構造単位(III)が[(I)+(II)+
(III)]の0〜80モル%であり、構造単位[(II)+
(III)]が[(I)+(II)+(III)]の0〜80モル
%であり、構造単位(I)が[(I)+(II)+(II
I)]の20〜100モル%であり、重量平均分子量が2,000
〜200,000である異方性溶融相形成可能な高剛性ポリエ
ステルを提供するものである。
(ただし、式中のXは および から選ばれた一種以上の基を示し、Yは および から選ばれた一種以上の基を示す。また、Zは から選ばれた一種以上の基を示す。) なお、重量平均分子量はポリマーをペンタフルオロフ
エノールなどに溶解してゲル透過クロマトグラフで求め
たり、光散乱法や赤外分光法で測定することができる。
本発明に使用する異方性溶融相を形成し得る芳香族ポ
リエステルにおいて、上記構造単位(I)はメチルハイ
ドロキノン、クロロハイドロキノン、フエニルハイドロ
キノン、t−ブチルハイドロキノン、ハイドロキノン、
4,4′−ジヒドロキシビフエニル、4,4′−ジヒドロキシ
ジフエニルエーテルおよび2,6−ジヒドロキシナフタレ
ンから選ばれた一種以上のジヒドロキシ化合物と4,4″
−p−テルフエニルジカルボン酸から生成したポリエス
テルの構造単位を、構造単位(II)は前記の選ばれた一
種以上のジヒドロキシ化合物と、1,2−ビス(フエノキ
シ)エタン−4,4′−ジカルボン酸、1,2−ビス(2−ク
ロロフエノキシ)エタン−4,4′−ジカルボン酸、テレ
フタル酸、4,4′−ジフエニルジカルボン酸、イソフタ
ル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸および4,4′−ジフ
エニルエーテルジカルボン酸より選ばれた一種以上のジ
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、構造単位(III)は、p−ヒドロキシ安息香
酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−クロロ−4
−ヒドロキシ安息香酸および3−フエニル−4−ヒドロ
キシ安息香酸から選ばれた一種以上の芳香族ヒドロキシ
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。
上記構造単位のうち(I)は[(I)+(II)+(II
I)]の20〜100モル%必要であり、好ましくは30〜100
モル%、より好ましくは50〜100モル%である。
なお、上記構造単位以外の少量のジオキシ化合物、ジ
カルボキシ化合物、オキシカルボン酸、p−フエニレン
ジアミンなどを少量共重合してもよい。
上記ポリエステルのうち最も好ましいポリエステルは
下記(A)〜(D)のポリエステルである。
(m/n=7/3〜10/0であり、R1は−CH3、−C1、 または−C(CH3)3であり、R2 から選ばれた一種以上である。) (Rは および および を示す。) (m/n=9.5/0.5〜7/3であり、Rは および を示す。) (m/n=2/8〜5/5であり、Rは から選ばれた一種以上である。) なお、重量平均分子量は2,000〜200,000であり、好ま
しくは8,000〜100,000である。数平均分子量は1,000〜1
00,000である。ペンタフルオロフエノールに0.1g/dl濃
度で溶解し60℃で測定した時の対数粘度は0.5〜20.0dl/
gが好ましい。また、液晶開始温度(偏光顕微鏡下で剪
断応力を加え乳白光を発する温度)+10〜50℃、剪断速
度1000(1/秒)で測定した溶融粘度は100〜50000ポイズ
が好ましい。
本発明の高剛性ポリエステルは、構造単位(I)が必
須であり、構造単位(I)を構成する成分の1つである
4,4″−p−テルフエニルジカルボン酸の高い分子間相
互作用により本発明の目的が達せられるものと考えられ
る。
メチルハイドロキノンやクロルハイドロキノンとテレ
フタル酸からのポリエステルが400℃以上でも液晶を形
成しないことから、より剛直構造の本発明の高剛性ポリ
エステルが低温で液晶を形成することは特異的な現象で
あることがわかる。
また、本発明の高剛性ポリエステルは従来のポリエス
テルの重縮合法に準じて製造でき、特に制限はないが、
代表的な製法としてはたとえば次の(1)〜(4)法が
挙げられる。
(1)芳香族ジヒドロキシ化合物のジアシル化物、芳香
族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物と4,4″−p−テ
ルフエニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸から
脱酢酸重縮合反応によつて製造する方法。
(2)芳香族ジヒドロキシ化合物、芳香族ヒドロキシカ
ルボン酸と4,4″−p−テルフエニルジカルボン酸など
の芳香族ジカルボン酸および無水酢酸とから脱酢酸重縮
合反応によつて製造する方法。
(3)芳香族ジヒドロキシ化合物と4,4″−p−テルフ
エニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸のジフエ
ニルエステルおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸のフエ
ニルエステルから脱フエノール重縮合により製造する方
法。
(4)芳香族ヒドロキシカルボン酸および4,4″−p−
テルフエニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸を
所望量のジフエニルカーボネートと反応させ、カルボキ
シル基をフエニルエステル化したのち、芳香族ジヒドロ
キシ化合物を加え、脱フエノール重縮合反応により製造
する方法。
重縮合反応に使用する触媒としては酢酸第1錫、テトラ
ブチルチタネート、酢酸鉛、三酸化アンチモン、マグネ
シウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムおよびリン酸三
ナトリウムなどの金属化合物が代表的であり、とりわけ
脱フエノール重縮合の際に有効である。
また、本発明の高剛性ポリエステルの重縮合を行う際
に使用する装置については特に限定するものではない
が、特に、(1)および(2)の重縮合方法を用いる場
合、4,4″−p−テルフエニルジカルボン酸のかさ密度
が低いため、重縮合反応初期の撹拌を効率よく行うため
に、通常の縦型の撹拌翼を有する反応装置を用いてもよ
いが、かさ密度の低い粉体を効率的に撹拌することので
きる、横型の複数の撹拌軸を有するニーダー型の反応装
置も好ましく使用できる。
また、上記の重縮合方法の各々について溶融重合と固
相重合を併用することも可能である。すなわち、溶融重
合により重縮合を終えたポリマを固相重合によりより高
重合度化することができる。固相重合は公知の方法が広
く使用できる。
本発明の高剛性ポリエステルの液晶開始温度は400℃
以下が好ましい。
かくして得られる高剛性ポリエステルは通常の押出、
製膜、射出成形などにより450℃以下の成形温度で成形
品とすることができる。
本発明の成形品はその特定分子構造に起因して極めて
剛性の高い成形品が得られる。
以下実施例を挙げて本発明を説明する。
〈実施例〉 実施例1 メチルハイドロキノンジアセテート208重量部、4,4″
−パラ−テルフエニルジカルボン酸286重量部、2,6−ナ
フタレンジカルボン酸21.6重量部を撹拌翼、留出管を備
えた反応容器に仕込み、脱酢酸重合を行つた。
まず、窒素ガス雰囲気下250〜330℃で2時間反応させ
たのち、さらに2時間反応させた。その後380℃まで昇
温し減圧下で重合を完結させたところ、ほぼ理論量の酢
酸が留出し下記理論構造式と元素分析値のよく一致した
ポリマが得られた。
このポリマを偏光顕微鏡の試料台にのせ昇温して、剪
断を加えて光学異方性の確認を行つた結果、301℃以上
で良好な光学異方性を示した。
このポリマの重量平均分子量(ゲル透過クロマトグラ
フで測定)は31,000、数平均分子量8,000であつた。
このポリマを高化式フローテスターに供し、口金孔径
0.3mmで350℃で紡糸を行い、強靭な紡出糸を得た。
実施例2 フエニルハイドロキノンジアセテート189重量部、4,
4′−ジアセトキシビフエニル81重量部、4,4″−パラ−
テルフエニルジカルボン酸318重量部を実施例1と同様
に重合を行い、下記理論構造式と元素分析値のよく一致
したポリマが得られた。
このポリマを偏光顕微鏡の試料台にのせ昇温して、剪
断を加えて光学異方性の確認を行つた結果、305℃以上
で良好な光学異方性を示した。
このポリマの熱特性をパーキンエルマ社製DSC−II型
により測定した結果、融点は検出不可能であつたが、30
3.5℃に昇温結晶化ピーク(熱量0.18cal/g)を検出する
ことができた。
このポリマの重量平均分子量は29,000であつた。
このポリマを高化式フローテスターに供し、口金孔径
0.3mm、350℃で紡糸を行い、強靭な紡出糸を得た。
実施例3 フエニルハイドロキノン111重量部、4,4″−パラ−テ
ルフエニルジカルボン酸159重量部、p−ヒドロキシ安
息香酸69重量部、無水酢酸168重量部(フエニルハイド
ロキノンとp−ヒドロキシ安息香酸のジヒドロキシ化合
物をアセチル化するのに必要な理論量の1.10倍)を加え
130〜150℃、5時間でアセチル化反応を行つた。その後
150〜250℃で1.5時間、250〜330℃で2時間反応させた
後、さらに2時間反応させた。その後380℃まで昇温し
減圧下で重合を完結させたところ、下記理論構造式と元
素分析値のよく一致したポリマが得られた。
このポリマを偏光顕微鏡の試料台にのせ昇温して、剪
断を加えて光学異方性の確認を行つた結果、252℃以上
で良好な光学異方性を示した。
このポリマの熱特性をパーキンエルマ社製DSC−II型
により測定した結果、融点は検出不可能であつたが、22
8℃に昇温結晶化ピーク(熱量0.08cal/g)を検出するこ
とができた。
このポリマの重量平均分子量は26,000であつた。
このポリマを高化式フローテスターに供し、口金孔径
0.3mm、300℃で紡糸を行い、強靭な紡出糸を得た。
実施例4〜25 メチルハイドロキノンジアセテート(I)、クロルハ
イドロキノンジアセテート(II)、フエニルハイドロキ
ノンジアセテート(III)、t−ブチルハイドロキノン
ジアセテート(IV)、ハイドロキノンジアセテート
(V)、4,4′−ジアセトキシビフエニル(VI)、4,4′
−ジアセトキシジフエニルエーテル(VII)、2,6−ジア
セトキシナフタレン(VIII)から選ばれたジアセトキシ
化合物と4,4″−p−テルフエニルジカルボン酸(I
X)、1,2−ビス(フエノキシ)エタン−4,4′−ジカル
ボン酸(X)、1,2−ビス(2−クロルフエノキシ)エ
タン−4,4′−ジカルボン酸(XI)、テレフタル酸(XI
I)、4,4′−ジカルボキシビフエニル(XIII)、イソフ
タル酸(XIV)、2,6−ナフタレンジカルボン酸(XV)、
4,4′−ジカルボキシジフエニルエーテル(XVI)から選
ばれたジカルボキシ化合物及びp−ヒドロキシ安息香酸
(XVII)、2,6−ヒドロキシナフトエ酸(XVIII)、3−
クロル−4−ヒドロキシ安息香酸(XIX)、3−フエニ
ル−4−ヒドロキシ安息香酸(XX)からなるヒドロキシ
カルボン酸を第1表に示す割合で反応容器に仕込み、実
施例1と同様に脱酢酸重合を行つた。
本発明の実施例4〜25からは400℃以下で液晶を形成
し流動性が良好で強靭なポリマが得られた。なお、第1
表にゲル透過クロマトグラフで測定した重量平均分子量
または類似構造の対数粘度と重量平均分子量の相関を使
用して対数粘度から換算した重量平均分子量を示す。
〈発明の効果〉 本発明のポリエステルは分子中にターフエニル基を有
し、特異的な分子構造であるため、異方性溶融相を形成
することが可能であるばかりでなく、これを形成したと
き極めて剛性の高い成形品を得ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記構造単位(I)、(I)および(I
    I)、(I)および(III)、あるいは、(I),(II)
    および(III)からなり、構造単位(I)が[(I)+
    (II)+(III)]の20〜100モル%であり、構造単位
    (II)が[(I)+(II)+(III)]の0〜80モル%
    であり、構造単位(III)が[(I)+(II)+(II
    I)]の0〜80モル%であり、構造単位[(II)+(II
    I)]が[(I)+(II)+(III)]の0〜80モル%で
    あり、重量平均分子量が2,000〜20,000である異方性溶
    融相形成可能な高剛性ポリエステル。 (ただし、式中のXは から選ばれた一種以上の基を示し、 から選ばれた一種以上の基を示す。また、Zは から選ばれた1種以上の基を示す。)
JP63233451A 1988-09-20 1988-09-20 高剛性ポリエステル Expired - Lifetime JPH0826128B2 (ja)

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