JPH09249813A - 液晶性ポリマー組成物及びその成形体 - Google Patents

液晶性ポリマー組成物及びその成形体

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JPH09249813A
JPH09249813A JP5912896A JP5912896A JPH09249813A JP H09249813 A JPH09249813 A JP H09249813A JP 5912896 A JP5912896 A JP 5912896A JP 5912896 A JP5912896 A JP 5912896A JP H09249813 A JPH09249813 A JP H09249813A
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crystalline polymer
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Tomohiko Tokunaga
知彦 徳永
Masaru Honma
賢 本間
Seiichi Mukai
誠一 向井
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MD方向、TD方向双方の強度が高く異方性
の少ない液晶性ポリマー組成物。 【解決手段】 溶融流動パターンが下記条件を満足する
全芳香族型熱液晶性ポリマー20〜80重量%と、他の
熱液晶性ポリマー80〜20重量%とからなることを特
徴とする液晶性ポリマー組成物。 【数1】 η50≦2×104 (1) log(η100 /η1000)≦0.42 (2) ただし、η50、η100 及びη1000は300℃で夫々次の
せん断速度における溶融粘度(単位はポイズ)である。 η50 : 50sec-1 η100 : 100sec-1 η1000:1000sec-1

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は新規な液晶性ポリマ
ー組成物及びそれを用いた液晶ポリマー成形体に関す
る。本発明の液晶性ポリマー組成物はガラス繊維や炭素
繊維といったフィラー類を添加することなく、それ自体
で流動方向(MD方向)及び流動方式に直交する方向
(TD方向)共に弾性率や強度が高く、かつ、それらの
異方性も小さいという特徴を有する。このことは同時に
MD方向、TD方向の線膨張係数が小さく、かつ、それ
らの異方性が小さいということを意味する。
【0002】
【従来の技術】サーモトロピックな液晶性ポリマーとし
て多くのポリマーが開発され上市されている。しかしな
がらこの種のポリマーは強度・弾性率等の機械的物性の
方向依存性、即ち異方性が問題となっている。これは、
流動方向に組織の秩序が形成され易いという、液晶ポリ
マー固有の性質に由来するものであり、その為従来技術
では、ガラス繊維(GF)や炭素繊維(CF)を加えて
補強するという処法が行なわれている。
【0003】しかしながらGFやCFを加えると流動性
が低下したり表面粗度が悪化したりする上、無機化合物
であるためにリサイクル時の選別等で問題が生じる。そ
こで以前から液晶ポリマー単独でこれら液晶ポリマー全
搬が有する力学的特性の方向依存性を緩和する試みが行
なわれてきた。例えば全芳香族ポリエステルとしては特
開昭59−124925号、特開昭61−19627
号、特開平1−261418号、特開平2−64123
号、特開平3−188124号等にその例がある。
【0004】また、全芳香族ポリエステルに多官能成分
を共重合して、MD方向、TD両方向の物性を高める試
みとして特開平2−227428号、特開平2−238
052号、特開平3−152123号、特開平3−15
2124号、特開平3−168213号等がある。ま
た、特開平2−53819号、特開平3−47829号
は光学活性基を導入することによって異方性を緩和させ
ている。
【0005】しかしながら、これらは 1)MD方向、TD方向両方向の強度が依然として低い 2)液晶性ポリマーの特徴である流動性が低下する 3)融点が非常に高く、相当な高温でなければ成形出来
ない 4)従来のポリエステル製造用の縦型重合装置では固化
したり釜の底から抜け出せなくなる といった問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、GFやCF
を添加することなく、MD方向、TD方向双方向の強度
が高く、また、異方性が少なく、寸法精度の優れた液晶
性ポリマー組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこでこれら上述の課題
を克服する液晶ポリマーについて鋭意検討した結果、流
動方向に沿って形成される秩序化組織の傾向と溶融流動
パターンとの間に相関があることに着目し、この溶融流
動パターンを適宜組み合わせて、液晶性ポリマー組成物
を構成させることにより、本発明の目的を達成しうるこ
とを見出したものである。
【0008】即ち、本発明は、溶融流動パターンが下記
条件を満足する全芳香族型熱液晶性ポリマー20〜80
重量%と、他の熱液晶性ポリマー80〜20重量%とか
らなることを特徴とする液晶性ポリマー組成物及び該組
成物を射出成形又は射出圧縮成形して得られた液晶性ポ
リマー組成物成形体にある。
【0009】
【数2】 η50≦2×104 (1) log(η100 /η1000)≦0.42 (2) ただし、η50、η100 及びη1000は300℃で夫々次の
せん断速度における溶融粘度(単位はポイズ)である。 η50 : 50sec-1 η100 : 100sec-1 η1000:1000sec-1
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の特徴とするところは、2
種以上の熱液晶性ポリマーからなる組成物において、3
00℃におけるせん断速度50sec-1、100sec
-1及び1000sec-1での溶融粘度を夫々η50、η
100 、η1000とするとき(単位ポイズ)、
【0011】
【数3】 η50≦2×104 (1) log(η100 /η1000)≦0.42 (2)
【0012】を満足する全芳香族型液晶性ポリマーを2
0重量%以上80重量%以下含有するところにある。本
発明の主要な特長はMD方向及びTD方向における力学
的物性に優れるのみならず、夫々の値が近接する異方性
の極めて少ない成形体を工業的有意に製造するところに
ある。この目的は前述したような、式(1)、(2)を
満足する全芳香族型液晶性ポリマーを20〜80重量%
含有させた特定の液晶性ポリマー組成物とすることによ
って達成可能である。
【0013】300℃せん断速度50sec-1における
溶融粘度が2×104 ポイズを越えることは他の液晶性
ポリマーとの組成物を製造するにあたり均一な混練が妨
げられるのみならず、熱液晶性ポリマー一般を含む溶融
重合において、従来より使われてきた縦型重合装置、例
えば繊維便覧(原料編)P808の図7・11に記載さ
れるようなポリエステル製造用重合装置等を用いて重合
することが難しくなり、本発明を工業的優位に遂行する
上で支障を生じる。その見地からすると、溶融粘度は
1.5×104 ポイズ以下であることがより好ましい。
このようにして得られる液晶性ポリマーは同時に式
(2)
【0014】
【数4】 log(η100 /η1000)≦0.42 (2) ただし、300℃におけるせん断速度100sec-1
の溶融粘度をη100 、1000sec-1での溶融粘度η
1000(単位ポイズ)を満たすことを必要とする。
【0015】即ちこの条件の範囲外ではTD方向の強度
・弾性率等の力学的物性を高めることが出来ず、本発明
の目的が達成できない。通常、0<log(η100 /η
1000)≦0.42が選ばれる。しかし本発明の目的はT
D方向の力学的物性を高めれば達成されるものではな
く、TD、MD間の力学的異方性を工業的優位な方法で
解消させることにある。そしてこの目的は式(1)及び
式(2)を満足する全芳香族型液晶性ポリマーを20〜
80重量%含有させた、2種以上の液晶性ポリマー組成
物において始めて可能となる。
【0016】この領域の外では、寸法形状の種々に異な
る成形物を想定した場合、力学的異方性を解消し得ず、
また成形条件を柔軟に選択することは出来ない。即ち、
上述の溶融粘度パターンを有する液晶性ポリマーと他の
液晶性ポリマーとの2種以上から構成される液晶性組成
物において特定の範囲で配合することにより、始めて工
業的優位に、本発明の目的とする成形物を得ることが出
来るものである。
【0017】式1)及び式2)の要件を満たす熱液晶性
ポリマーとしてはアミド結合を生じさせる構成単位が全
構成単位に対し4〜20モル%含む、全芳香族型の熱液
晶性ポリエステルアミドが好ましい。この種のアミド結
合を構成するための原料化合物としては、アミノフェノ
ール、アミノ安息香酸、及びそれらのアセチル化合物が
挙げられるが、中でもアミノフェノール及びそのアセチ
ル化合物が好ましい。該ポリエステルアミドはかかるア
ミド結合導入のための原料化合物に、ハイドロキノン、
メチルハイドロキノン、4,4′−ジヒドロキシビフェ
ニルのような芳香族ジオール、テレフタル酸、2,6−
ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボ
ン酸のような芳香族ジカルボン酸、パラヒドロキシ安息
香酸のような芳香族ヒドロキシカルボン酸から選択され
る原料化合物を共重合してなるものであり、液晶性の発
現が損なわれない範囲でポリエステルアミドが構成され
るようにこれらの原料化合物の中から4成分以上の原料
化合物を選択して構成されることが好ましい。特に熱液
晶性ポリエステルアミドの構成単位として、次の一般式
(a)〜(i)で示される化合物から選択される4種以
上の構成単位からなるものが望ましい。
【0018】
【化2】
【0019】構成単位(a)〜(i)を形成するための
原料化合物、即ち、モノマーとしては夫々次の化合物を
使用することができる。 構成単位(a):パラ−アミノフェノール又はパラ−ア
セトアミノフェノール 構成単位(b):パラアミノ安息香酸 構成単位(c):ハイドロキノン 構成単位(d):メチルハイドロキノン 構成単位(e):4,4′−ジヒドロキシビフェニル 構成単位(f):テレフタル酸 構成単位(g):2,6−ナフタレンジカルボン酸 構成単位(h):1,4−ナフタレンジカルボン酸 構成単位(i):パラ−ヒドロキシ安息香酸又はパラ−
アセトキシ安息香酸
【0020】4成分に満たないときは、全芳香族ポリエ
ステルアミドという骨格から来る要因により、本発明を
構成する式1)の要件を満足させることが難しくなる。
また、ポリエステルアミドに導入されるアミド結合を形
成する構成単位は全構成単位に対し4〜20モル%が好
ましい。アミド結合を形成する構成単位が4モル%に満
たない場合は本発明の目的であるTD方向にも機械的物
性の改良された成形体を得ることが難しく、また、20
モル%を越えると本発明を構成する式1)の要件を可能
とする適正モノマー組成を4成分以上の原料化合物の組
み合せの中から選択することが困難となる。
【0021】具体的には実施例に示されるようなポリエ
ステルアミドを挙げることが出来るが、本発明は無論こ
れらの例に限定されるものではなく、本発明の要件を満
足する範囲内で組成比を適宜変更することができ、ま
た、他の芳香族アミノフェノール、アミノカルボン酸、
芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキ
シカルボン酸を少量、例えば1割程度まで共重合成分と
して含むことは何らさしつかえない。
【0022】本発明の液晶性ポリマーは従来の例えば界
面重合、溶液重合、溶融重合等の重縮合法によって製造
可能であるが、すでに述べたように溶融重合法が重合度
が向上し易い点及び最も安価で製造出来る点で好まし
い。溶融重合法としては、 1)アセテート化合物と酸化合物から脱酢酸重縮合反応
により製造する方法 2)フェノール性化合物と酸化合物に無水酢酸を加えて
反応させた後、脱酢酸重縮合により製造する方法 3)フェノール性化合物と酸のフェニルエステル化合物
から脱フェノール重縮合反応により製造する方法 等が考えられるが、本発明に用いられる液晶性ポリマー
は特に2)の方法を用い、350℃以下、好ましくは3
25℃以下で重縮合することが好ましい。
【0023】本発明に用いられる液晶性ポリマーはこの
ような処法で従来のポリエステル製造用縦型重合装置を
用い工業的優位に製造可能であるが、その際、原料化合
物を反応器に一括して、あるいはこの内カルボン酸化合
物以外の原料化合物のみ先に仕込んだ後、所定量の無水
酢酸を仕込み、100〜170℃でアセチル化を行なう
ことが好ましい。アセチル化反応時間は5分〜3時間、
好ましくは20分〜1.5時間である。
【0024】無水酢酸の当量は原料化合物中のヒドロキ
シ基とアミノ基の総量に対し、同量〜1.5倍量程度使
用するのがよい。カルボン酸化合物以外の原料化合物を
先に仕込んだ場合は、アセチル化中、またはアセチル化
終了後、または次の昇温中、または昇温終了後減圧開始
前に270〜325℃付近で10分〜2時間常圧で熟成
させることが仕込み組成とポリマー組成を近似させる上
で好ましい。その後、カルボン酸成分を入れる。重合は
200〜350℃、特に275〜325℃で行なうのが
好ましい。その際760mmHgから1mmHgまで3
0分以上、好ましくは60分以上の時間をかけて徐々に
減圧していくのが望ましく、中でも30mmHgから1
mmHgまでの減圧は特に徐々に行なうことが重要であ
る。
【0025】また、反応は無触媒でも可能であるが、場
合によっては触媒の存在下でも実施される。その際エス
テル交換触媒、重縮合触媒、アシル化触媒の類が使用さ
れる。好ましい触媒としては例えばTi(OBu)4
Sb2 3 、Fe(OAc) 3 、Zn(OAc)2 、C
o(OAc)2 、NaOAc等が挙げられ、その使用量
はポリマーに対して5〜5000ppm、好ましくは1
50〜5000ppmである。重合時間は10時間以
内、好ましくは7時間以内がよい。
【0026】特定の全芳香族型熱液晶性ポリマーに配合
される他の熱液晶性ポリマーは、一般の市販品を使用す
ることができ、また、上述の全芳香族型熱液晶ポリマー
に使用された成分を用いて条件を変えて重合することに
よっても得ることができる。特に全芳香族型の熱液晶性
ポリマーが望ましい。本発明の液晶性ポリマー組成物の
特徴は特定溶融流動パターンを有する液晶性ポリマーを
特定量含むところにあり、これにより次に示すような従
来の熱液晶性ポリマーに見られない特性を発現させるこ
とが可能となる。その第1はこの組成物を通して力学異
方性を解消すると共にMD方向、TD方向の双方に高い
機械的物性を発現させることが出来る点である。例え
ば、MD方向の曲げ弾性率に対するTD方向のそれを
0.65〜2.4、中でも0.7〜2.0とすることが
できる。
【0027】また、第2に、このような力学的機能によ
り、射出成形、射出圧縮成形等によってフィルム、繊維
あるいは形状、寸法のさまざまに異なる成形体に対して
も、柔軟にかつ工業的優位に実現可能であるという点で
ある。従来このような要件を満たす材料を得るにあた
り、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維類、タルク、マイ
カ、炭酸カルシウム等のフィラー類を相当量添加するこ
とを余儀なくされるため成形性が低下した。
【0028】本発明法による熱液晶性ポリマーはかかる
従来技術の課題を大幅に克服するものであり、例えば自
動車の垂直外板、水平外板、電気機器のハウジング、大
型容器、精密成形品、情報機器の機構部品を成形するに
極めて適切な素材の提供を可能とするものである。無
論、この他にも従来のエンジニアリング樹脂の業界にお
いて極く一般に見られるところの強化処法、核剤、顔
料、酸化防止剤、滑剤等の添加処法、或いは他のポリマ
ーとのブレンド、アロイ等の処法を施こし、本発明法の
液晶性ポリマー組成物の長所を有効利用することはなん
ら差しつかえないことである。
【0029】
【実施例】次に本発明について更に詳細に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。なお、実施例中の溶融粘度測定に
は、東洋精機製作所製キャピログラフ1Cを用い、その
際シリンダーノズルの長さ/直径は30とした。液晶ポ
リマーの混練は東洋精機製作所製ラボプラストミル30
C150を用い300℃で行なった。成形は東芝機械製
IS−45P 2.5Oz射出成形機を用いて行ない、
得られた80mm×80mm×2mm厚みの平板をM
D、TD方向に80mm長さ×6mm幅×2mm厚みに
夫々切り出したものを、機械的物性測定用に供した。
【0030】参考例−1 撹拌翼、窒素導入管、冷却管を取りつけたステンレス製
反応容器に以下の原料を一括して仕込んだ。メチルハイ
ドロキノン858.2g(6.921モル)、パラ−ア
ミノフェノール586.9g(5.384モル)、2,
6−ナフタレンジカルボン酸2325.9g(10.7
68モル)、パラ−ヒドロキシ安息香酸2229.1g
(16.153モル)、無水酢酸4573.6g(4
4.83モル)。次に窒素雰囲気下で、145℃から3
20℃迄、3時間18分かけて加熱撹拌を行ない、酢酸
及び過剰の無水酢酸5222.8gを溜去させた。得ら
れた予備縮合物を減圧系に接続された同種の反応容器に
移送し、この温度で18分かけて減圧度を500mmH
gに設定した。所定撹拌動力に達したのを確認後、ただ
ちに撹拌を停止し復圧を行なった。3693gのポリマ
ーを安定に抜き出すことが出来た。このものの300℃
におけるキャピログラフによる溶融流動パターンを図1
に示す。η50は1.5×104 ポイズであり、log
(η100 /η1000)は0.35であった。
【0031】実施例−1及び比較例−1〜4 参考例−1で得られた液晶性ポリマーと、市販品の全芳
香族型液晶性ポリエステル(商品名ノヴァキュレートE
−345、三菱化学(株)製)を表−1に示す割合でラ
ボプラストミルにより混練した。得られたペレットに関
する射出成形品のMD、TD方向の曲げ弾性率、曲げ強
度は表−1の通りであった。本発明法の組成の範囲にお
いて、MD方向、TD方向に夫々機械的物性に優れ、か
つ異方性の少ない成形材料が得られた。なおノヴァキュ
レートE−345の300℃におけるキャピログラフに
よる溶融流動パターンを図2に示す。η50は1.0×1
4 ポイズであり、log(η 100 /η1000)は0.5
8であった。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明により得られる成形品は力学的異
方性を解消すると共に、MD方向、TD方向の双方に弾
性率、強度が高いという特徴を有するため、高い寸法精
度、寸法安定性を必要とする材料を工業的有利に提供す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例1で得たポリマーの300℃におけるキ
ャピログラフによる溶融流動パターンを示すグラフであ
る。
【図2】実施例1で用いた他の液晶性ポリマーの300
℃におけるキャピログラフによる溶融流動パターンを示
すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融流動パターンが下記条件を満足する
    全芳香族型熱液晶性ポリマー20〜80重量%と、他の
    熱液晶性ポリマー80〜20重量%とからなることを特
    徴とする液晶性ポリマー組成物。 【数1】 η50≦2×104 (1) log(η100 /η1000)≦0.42 (2) ただし、η50、η100 及びη1000は300℃で夫々次の
    せん断速度における溶融粘度(単位はポイズ)である。 η50 : 50sec-1 η100 : 100sec-1 η1000:1000sec-1
  2. 【請求項2】 全芳香族型熱液晶性ポリマーが下記一般
    式(a)〜(i)で示される化合物から選ばれた4種以
    上から構成されてなる請求項1記載の液晶性ポリマー組
    成物。 【化1】
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の液晶性ポリ
    マー組成物を射出成形又は射出圧縮成形してなる液晶性
    ポリマー組成物成形体。
JP5912896A 1996-03-15 1996-03-15 液晶性ポリマー組成物及びその成形体 Withdrawn JPH09249813A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6112750B1 (ja) * 2015-09-09 2017-04-12 住友化学株式会社 芳香族ポリエステル、芳香族ポリエステル液状組成物、芳香族ポリエステルフィルムの製造方法及び芳香族ポリエステルフィルム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6112750B1 (ja) * 2015-09-09 2017-04-12 住友化学株式会社 芳香族ポリエステル、芳香族ポリエステル液状組成物、芳香族ポリエステルフィルムの製造方法及び芳香族ポリエステルフィルム

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