JPH0967446A - 液晶性ポリマー及び熱可塑性ポリマーからなる分子複合材の連続製造方法 - Google Patents

液晶性ポリマー及び熱可塑性ポリマーからなる分子複合材の連続製造方法

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JPH0967446A
JPH0967446A JP17844796A JP17844796A JPH0967446A JP H0967446 A JPH0967446 A JP H0967446A JP 17844796 A JP17844796 A JP 17844796A JP 17844796 A JP17844796 A JP 17844796A JP H0967446 A JPH0967446 A JP H0967446A
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JP
Japan
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thermoplastic polymer
composite material
polymer
molecular composite
producing
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JP17844796A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Hattori
達哉 服部
Kazuhiro Kagawa
和宏 加川
Masaru Iguchi
勝 井口
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶ポリマーと熱可塑性ポリマーとからなる
分子複合材を連続的に生産できる製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 連続式混練・反応装置を用い、ポリアゾ
メチン又はそのコポリマーからなる液晶性ポリマー及び
熱可塑性ポリマーを、両者の高い方の融点以上でかつ低
い方の分解温度未満の温度で加熱混練することにより、
連続的に分子複合材を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶性ポリマーと熱可
塑性ポリマーとからなる分子複合材の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ポリエ
ステルやポリアゾメチン等の液晶ポリマーは優れた機械
的物性を示すが、その特性を十分に発揮させるために
は、十分な配向をさせる必要がある。しかしながら、成
形時の配向は成形体の異方性を生じさせるため、液晶ポ
リマーの使用可能な用途には制限があった。さらに液晶
性ポリマー単体では脆くて靱性に劣り、また吸水性が大
きくて劣化しやすい等の欠点があった。
【0003】そこで、ポリアゾメチンとポリアミド等の
熱可塑性樹脂マトリックスとをブレンドすることによ
り、優れたポリマーアロイを得ようとする研究が行われ
てきた。例えば特開平3-51118 号は、ポリアゾメチンの
前駆体をマトリックス重合体の前駆体中に溶解し、ポリ
アゾメチンの前駆体を反応させて現場でポリアゾメチン
の重合体を生成し、次いでマトリックス重合体の前駆体
の重合を行うことにより得られる複合材を開示してい
る。しかしながら、液晶ポリマーと熱可塑性ポリマーと
では十分な分散性が得られず、物性の良い材料が得られ
なかった。
【0004】特開平1-320128号は、熱可塑性樹脂と液晶
ポリマーを液晶転移温度以上で延伸しながら押出し、得
られた棒状物を一定の長さに切断し、次いで液晶転移温
度以下で押出し成形する方法を開示している。また特開
平2-53860 号は、液晶ポリマーの変形が生じない温度で
マトリックスと液晶ポリマーとを混練した後、液晶溶融
開始温度からそれより40℃低い温度までの範囲で熱処理
する方法を開示している。しかし、これらの製造方法で
は工程が多く、連続生産には向かない。また製造された
複合材の強度、特に曲げ強度が十分ではない。
【0005】したがって、本発明の目的は、液晶ポリマ
ーと熱可塑性ポリマーとからなり優れた機械的強度を有
する分子複合材を連続的に製造する方法を提供すること
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上に鑑み鋭意研究の結
果、本発明者等は、連続式混練・反応装置を用いて特定
の温度で液晶ポリマーと熱可塑性ポリマーとを加熱混練
することによって、連続的に優れた機械的強度を有する
分子複合材を製造できることを発見し、本発明に想到し
た。
【0007】すなわち、ポリアゾメチン又はそのコポリ
マーからなる液晶性ポリマーと熱可塑性ポリマーとから
なる分子複合材を製造する本発明の方法は、連続式混練
・反応装置を用い、前記液晶性ポリマー及び前記熱可塑
性ポリマーのうちの高い方の融点以上でかつ低い方の分
解温度未満の温度で加熱混練し、もって連続的に分子複
合材を製造することを特徴とする。
【0008】以下本発明を詳細に説明する。 [1] 分子複合材 本発明の分子複合材は、液晶性ポリマーと熱可塑性ポリ
マーとからなる。熱可塑性ポリマーは相溶化剤を含有す
ることができる。
【0009】(1) 液晶ポリマー 本発明に用いる液晶ポリマーはサーモトロピック液晶ポ
リマーであり、特にポリアゾメチン又はそのコポリマー
である。以下にポリアゾメチンについて詳細に説明する
が、同じことがそのままコポリマーにも当てはまる。ポ
リアゾメチンの詳細は、米国特許4,048,148 号に開示さ
れている。ポリアゾメチンの一例として下記の一般式:
【化1】 (ただし、Ar1 、Ar2 は置換又は無置換のフェニレ
ン基又はビフェニレン基を表わし、nは整数を表わ
す。)により表されるものが挙げられ、またポリアゾメ
チンのコポリマーの一例として下記の一般式:
【化2】 (ただし、Ar1 、Ar2 、Ar3 、Ar4 は置換又は
無置換のフェニレン基又はビフェニレン基を表わし、
x、yは整数を表わす。)により表されるものが挙げら
れる。
【0010】上記ポリアゾメチンのポリマー及びコポリ
マーのいずれの場合も、フェニレン基又はビフェニレン
基に付加する置換基としてアルキル基(好ましくは炭素
数1〜5)、アルコキシル基(好ましくは炭素数1〜
5)、水酸基、ハロゲン基等が挙げられる。
【0011】上記ポリアゾメチンの具体例として、以下
のものが挙げられる。
【化3】 (ただし、nは整数を表わす。)
【0012】またポリアゾメチンのコポリマーとして、
以下のものが挙げられる。
【化4】 (ただし、x、yは整数を表わす。)
【0013】好ましくはポリアゾメチン又はそのコポリ
マーの平均分子量は3,000 〜100,000 であり、対数粘度
(30℃、0.5 g/dl、硫酸中)は0.5 〜2.5 dl/gである。
ポリアゾメチン又はそのコポリマーの平均分子量は3,00
0 未満では強度不足となり、100,000 を超えると溶融粘
度が高くなり、成形性が低下する。
【0014】ポリアゾメチン又はそのコポリマーは、芳
香族ジアミンと芳香族ジアルデヒドとを重合又は共重合
することにより生成される。好ましい芳香族ジアミンは
置換又は無置換のp-フェニレンジアミンであり、好まし
い芳香族ジアルデヒドは置換又は無置換のテレフタルア
ルデヒド等である。置換フェニレンジアミンの一例とし
て、p-トルイレンジアミン、2-クロロパラフェニレンジ
アミン等が挙げられる。
【0015】ポリアゾメチンは公知の方法、例えば米国
特許4,048,148 号等に開示されている方法で製造するこ
とができる。その一例として、以下の方法が挙げられ
る。
【0016】芳香族ジアミンとN-メチル-2- ピロリドン
を炭酸リチウムとともに三つ口フラスコに入れ、攪拌
後、テレフタルアルデヒドを加え、0.5 〜6時間攪拌す
る。攪拌が十分に行えるように、途中N-メチル-2- ピロ
リドンを適量加えるのが好ましい。その後、p-アミノア
セトアニリドを加え、さらに16〜48時間攪拌し、反応さ
せる。反応完了後、水及びメタノールで数回洗浄し、約
80℃で真空乾燥して、ポリアゾメチンを得る。得られた
ポリアゾメチンをさらに230 〜250 ℃の温度で、1〜3
時間熱処理するのが好ましい。
【0017】(2) 熱可塑性ポリマー 本発明に使用する熱可塑性ポリマーは、脂肪族、芳香族
又は半芳香族のポリアミド又はコポリアミド等である。
好ましいポリアミドは脂肪族ナイロン又は芳香族ナイロ
ンであり、その一例として、一般式:
【化5】 (ただし、mは1〜12の整数である。)により表される
構造単位からなる脂肪族ポリアミドを挙げることができ
る。このような脂肪族ポリアミドとして好ましいのはナ
イロンであり、特に好ましいのはナイロン6である。こ
れらの熱可塑性ポリマーは分子複合材成形体の異方性を
減少させ、機械的強度に優れた分子複合材を与えること
ができる。
【0018】熱可塑性ポリマーの平均分子量は特に限定
されないが、例えば5,000 〜100,000 であるのが好まし
い。熱可塑性ポリマーの平均分子量が5,000 未満では分
子複合材の強度が低下し、100,000 を超えると溶融粘度
が高くなり、成形性が低下する。このような熱可塑性ポ
リマーは公知の方法で合成することができる。
【0019】(3) 相溶化剤 相溶化剤は、液晶性ポリマー及び/又は熱可塑性ポリマ
ーに親和性及び/又は反応性を示す官能基を少なくとも
一種以上有する化合物である。このような官能基とし
て、−COOH基、−NH2 基、−OH基、アミド基、
エステル基等が挙げられる。
【0020】このような相溶化剤として、(i) 液晶性ポ
リマー及び/又は熱可塑性ポリマーの原料モノマー、(i
i)液晶性ポリマー及び/又は熱可塑性ポリマーの原料モ
ノマーの一部と同じ構造を有する化合物、又は(iii) 液
晶性ポリマー及び/又は熱可塑性ポリマーを分解するこ
とにより得られる化合物を使用するのが好ましい。特
に、熱可塑性ポリマーの原料モノマー又はその一部と同
じ構造を有する化合物、或いは熱可塑性ポリマーを分解
して得られる化合物が適している。
【0021】相溶化剤は液晶性ポリマー及び熱可塑性ポ
リマーの種類によって変わるが、熱可塑性ポリマーにナ
イロン6を用いる場合、相溶化剤として、ε−カプロラ
クタム、アミノカプロン酸及びアジピン酸を用いること
ができる。相溶化剤として低分子量ナイロンを用いる場
合、重合度は2〜100 であるのが好ましい。重合度が10
0 を超えると、相溶化作用が低下する。
【0022】[2] 分子複合材の製造方法 本発明の分子複合材の製造方法では、連続混練・反応装
置を用いて、液晶性ポリマーと熱可塑性ポリマーとを連
続的に加熱(溶融)混練する。なお加熱混練する前に、
液晶ポリマーと熱可塑性ポリマーとを公知の方法でドラ
イブレンドしてもよい。液晶性ポリマーと熱可塑性ポリ
マーとの重量比は10:90〜90:10であるのが好ましく、
特に30:70〜85:15であるのが好ましい。液晶ポリマー
が10重量%未満では補強効果が現れず、また液晶ポリマ
ーが90重量%を超えると分子複合材が脆くなる。
【0023】相溶化剤含有熱可塑性ポリマーを用いる場
合、相溶化剤の添加量は、熱可塑性ポリマーに対して0.
01〜20重量%であるのが好ましい。相溶化剤の添加量が
0.01重量%未満であると、相溶化効果が不十分であり、
また添加量が20重量%を超えると分子複合材の曲げ弾性
率が低下してしまう。より好ましい相溶化剤の添加量は
熱可塑性ポリマーに対して0.1 〜10重量%である。
【0024】連続混練・反応装置として、二軸連続押出
機、単軸連続押出機、多軸連続押出機等を用いることが
できる。加熱混練温度は液晶ポリマー及び熱可塑性ポリ
マーの種類によって異なり、両者のうちの高い方の融点
以上でかつ低い方の分解温度未満の温度とする必要があ
る。一般には、加熱混練温度を250 〜320 ℃とするのが
好ましく、260 〜290 ℃とするのがより好ましい。加熱
混練温度が250 ℃未満であると液晶ポリマー及び熱可塑
性ポリマーが相溶せず、また混練温度が320 ℃を超える
とポリマーの分解が始まる。
【0025】加熱混練時間(平均滞留時間)は液晶ポリ
マー及び熱可塑性ポリマーの種類によって異なるが、0.
5 〜30分が好ましく、2〜20分がより好ましい。加熱混
練時間が0.5 分未満では、混練が十分ではなく、また混
練時間が30分を超えると、液晶性ポリマー中の二重結合
が少なくなり、液晶性がなくなる。
【0026】以上具体例として、ポリアゾメチンとナイ
ロンとの組み合わせについて説明したが、本発明はこれ
に限定されず、本発明の範囲内で種々の変更を加えるこ
とができる。
【0027】
【作 用】本発明によれば、連続混練・反応装置を用
い、所望の温度で液晶ポリマーと熱可塑性ポリマーとを
加熱混練することにより、分子複合材を連続的に製造す
ることができる。
【0028】
【実施例】本発明を以下の具体的実施例により詳細に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【0029】合成例 97.5gの塩酸p-トルイレンジアミン及び375 mlのN-メ
チル-2- ピロリドンを炭酸リチウムとともに三つ口フラ
スコに入れた。攪拌後67.0gのテレフタルアルデヒドを
加え、3時間攪拌した。このとき攪拌が十分に行えるよ
うに、途中N-メチル-2- ピロリドンを適量加えた。その
後、p-アミノアセトアニリドを1.0 g加え、さらに20時
間攪拌し、反応させた。反応後生成物を濾過収集した
後、水とメタノールで数回洗浄し、80℃で真空乾燥し、
107.3 gのオレンジ色の粉末を得た。この生成物を真空
中で230 ℃、2時間熱処理を行い、ポリアゾメチンを得
た。この生成物の30℃、硫酸中での対数粘度は1.9 dl/g
であった。
【0030】実施例1 ナイロン6(アルドリッチ社製、平均分子量17,000)に
アミノカプロン酸(ナイロン6に対して0. 107重量%)
を均一に添加したペレットと、合成例で得たポリアゾメ
チンとを3:7の重量比で混合し、ドライブレンドを行
った。ブレンドしたものを二軸連続押出機(スクリュー
径25mm、ダイス径6mm、株式会社栗山鉄鋼所製)に入れ
て、樹脂温度270 ℃及びスクリュー回転数80rpm で、反
応させながらストランドを押し出し、ペレットを得た。
このときストランドの冷却は空冷とした。得られたペレ
ットを小型簡易射出成形機にかけて、50mm×15mm×2.5
mmのテストピースを射出成形した。このテストピースの
3点曲げ試験を行い、曲げ強度及び曲げ弾性率を測定し
た。結果を表1に示す。
【0031】実施例2 ストランドの冷却を水(18℃)を張った水槽を通過させ
る水冷とした以外は、実施例1と同じ材料及び方法で分
子複合材を作製し、実施例1と同じ方法で3点曲げ試験
を行い、曲げ強度及び曲げ弾性率を測定した。結果を表
1に示す。
【0032】実施例3 ストランドの冷却を温水(60℃)を張った水槽を通過さ
せる水冷とした以外は、実施例1と同じ材料及び方法で
分子複合材を作製し、実施例1と同じ方法で3点曲げ試
験を行い、曲げ強度及び曲げ弾性率を測定した。結果を
表1に示す。
【0033】 表1 曲げ試験結果 例No. 曲げ強度 (kgf/mm2 ) 曲げ弾性率 (kgf/mm2 ) 実施例1 13.5 937 実施例2 14.8 1007 実施例3 14.9 1019
【0034】表1から明らかなように、実施例1〜3の
分子複合材はいずれも高い曲げ強度及び曲げ弾性率を示
した。
【0035】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば連続
混練・反応装置により溶融混練するので、液晶ポリマー
と熱可塑性ポリマーとの分散が良好で高い機械的強度を
有する分子複合材を連続的に製造することができる。こ
のような方法で製造された分子複合材は、良好な機械的
強度、耐熱性及び耐溶媒性等の諸特性を有するために、
自動車部品、航空部品、宇宙機器等に幅広く利用するこ
とができる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアゾメチン又はそのコポリマーから
    なる液晶性ポリマーと熱可塑性ポリマーとからなる分子
    複合材を製造する方法において、連続式混練・反応装置
    を用い、前記液晶性ポリマー及び前記熱可塑性ポリマー
    のうちの高い方の融点以上でかつ低い方の分解温度未満
    の温度で加熱混練し、もって連続的に分子複合材を製造
    することを特徴とする製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の分子複合材を製造する
    方法において、加熱混練温度を250 〜320 ℃とし、混練
    時間を0.5 〜30分とすることを特徴とする製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の分子複合材の製
    造方法において、前記熱可塑性ポリマーはポリアミド又
    はコポリアミドであることを特徴とする製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の分子複合材の製造方法
    において、前記ポリアミドはナイロン6であることを特
    徴とする製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の分子複
    合材の製造方法において、前記熱可塑性ポリマーは相溶
    化剤を含有し、前記相溶化剤は、(i) 前記液晶性ポリマ
    ー及び/又は前記熱可塑性ポリマーの原料モノマー、(i
    i)前記液晶性ポリマー及び/又は前記熱可塑性ポリマー
    の原料モノマーの一部と同じ構造を有する化合物、又は
    (iii) 前記液晶性ポリマー及び/又は前記熱可塑性ポリ
    マーを分解することにより得られる化合物であることを
    特徴とする製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の分子複合材の製造方法
    において、前記相溶化剤の添加量は、前記熱可塑性ポリ
    マー100 重量%に対して、0.1 〜10重量%であることを
    特徴とする製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項5又は6に記載の分子複合材の製
    造方法において、前記相溶化剤はε−カプロラクタム、
    アミノカプロン酸及びアジピン酸からなる群から選ばれ
    た少なくとも一種の化合物であることを特徴とする製造
    方法。
JP17844796A 1995-06-21 1996-06-18 液晶性ポリマー及び熱可塑性ポリマーからなる分子複合材の連続製造方法 Pending JPH0967446A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060237451A1 (en) * 2002-07-26 2006-10-26 Sameuls Michael R Ovenware for microwave oven

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