JPS61236827A - 全芳香族ポリエステルアミドの製造方法 - Google Patents

全芳香族ポリエステルアミドの製造方法

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JPS61236827A
JPS61236827A JP7906685A JP7906685A JPS61236827A JP S61236827 A JPS61236827 A JP S61236827A JP 7906685 A JP7906685 A JP 7906685A JP 7906685 A JP7906685 A JP 7906685A JP S61236827 A JPS61236827 A JP S61236827A
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Mitsuo Matsumoto
松本 光郎
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融成形加工することによって優れた力学的
性能および熱的性能を有する繊維、フィルム、各種成形
品を与える全芳香族ポリエステルアミドの新規な製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
近年、有機高分子材料の高性能化に対する要求が強まっ
ており、引張り強度および弾性率等の機械的性能や耐熱
性等の熱的性能のすぐれた繊維1フイルム、成形品等の
出現が強く望まれている。
上記の要求を満たす高分子材料として、芳香族環等の剛
直な構造のみからなる全芳香族ポリマーがある。これら
の中でも特に光学的に異方性の溶融相を形成する。謂ゆ
るサーモトロピック液晶ポリマーが近年注目を集めてい
る。すなわち、液晶状態においては、分子は高度罠配列
していることから、液晶ポリマーを溶融成形することK
よシ高度に配向した力学的特性のすぐれた繊維、フィル
ム、成型品が得られるからである。サーモトロピック液
晶ポリマーの中でも、サーモトロピック液晶ポリエステ
ルについて特に多大の関心が払われ、多数の構造のサー
モトロピック液晶ポリエステルが既に提案されている。
かかるポリマーの代表例としては、主として、2価フェ
ノール誘導体と、芳香族ジカルボン酸誘導体よりなるも
の(特公昭55−482号、特開昭53−65421号
、特表昭55−500173号など)、主として、4−
ヒドロキシ安息香酸あるいは6−ヒドロキシ−2−ナフ
トエ酸等の芳香族ヒドロキシ酸誘導体よりなるもの(%
開昭54−77691号、特開昭55−144024号
、特開昭56−10526号など)などを挙げることが
できる。
サーモトロピック液晶ポリエステルだけでなくエステル
結合に加えて一部アミド結合を導入したサーモトロピッ
ク液晶ポリエステルアミドもまた提案されている。エス
テル結合に一部アミド結合を導入することによって接着
性、疲労抵抗および横方向強度などが向上するとされて
いる(特開昭57−17.2921号〕。このようなサ
ーモトロピック液晶ポリエステルアミドとしては6−ヒ
ドロキシ−2−す7ト工酸誘導体、P−アミノ安息香酸
のような芳香族アミノカルボン酸誘導体および場合によ
りP−ヒドロキシ安息香酸のようなナフタレン骨格以外
の芳香環を有するヒドロキシカルボン酸誘導体よりなる
もの(特開昭57−177020号)、6−ヒドロキシ
−2−ナフトエ酸誘導体、テレフタル酸のような対称芳
香族ジカルボン酸、P−アミノフェノールもシくはP−
7二二レンジアミンのような芳香族ヒドロキシアミノ化
合物もしくは芳香族ジアミン化合物誘導体、および場合
により、芳香族ジヒドロキシ化合物誘導体よりなるもの
(特開昭57−172921号)、上記の特開昭57−
172921号公報の組成に加えてP−ヒドロキシ安息
香酸のようなす7タレン骨格以外の芳香環を有するヒド
ロキシカルボン酸誘導体よりなるもの(特開昭57−1
77019号)などを始めとして特開昭57−1451
23号、特開昭57−177021号、特開昭58−1
722号、特開昭58−29820号、および特開昭5
8−89618号などが既に提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点3 以上のように多くの全芳香族ポリエステルアミドが既に
提案されているが、該ポリマーの製造法として従来提案
されている方法は、ヒドロキシ唐基およびアミノ基をあ
らかじめ低級アルキルカルボン酸無水物、通常は無水酢
酸によジエステル化およびアミド化したのち、カルボン
酸と高温下でエステル交換させることによるものである
。かかる反応においては重合反応の進行に伴なって、出
発ヒドロキシ−基およびアミノ基のエステル化およびア
ミド化化合物の種類に厄じて対応するカルボン酸、例え
ば酢酸が副生ずる。重合反応が実施される250〜35
0℃近辺といった高温下では酢酸等の低級アルキルカル
ボン酸は、金属に対して著しい腐蝕性を有することから
、重合装置の材質としては、高価な特別な耐腐蝕性材質
を用いる必要がある。また、副生ずる低級アルキルカル
ボン酸の分離回収にも煩雑な工程を必要とする。更に、
出発原料のエステル化およびアミド化された化合物は、
エステル化およびアミド化されていない化合物に較べて
高価となる。ヒドロキシ番基およびアミノ基をあらかじ
め低級アルキルカルボン酸無水物によりエステル化およ
びアミド化することなく、直接に芳香族カルボン酸と反
応させることにより全芳香族ポリエステルアミドを製造
することができれば、反応の進行に伴なって副生ずる化
合物は水であるので、耐蝕性の材質を使う必要もなく、
回収も容易であり工業的に極めて有利となり望ましい。
従来、末端にヒドロキシ0基、アミノ基又はカルボキシ
ル基を有する化合物を直接反応させ高重合度の芳香族ポ
リエステルアミドを合成することは一般に困難であると
されてきた。全芳香族ポリエステルにおいては例えば特
開昭58−179223号によれば第■族金属及び第■
族金属化合物から成る群から選ばれた金属化合物の触媒
量の存在下で、ヒドロキシナフトエ酸をヒドロキシ安息
香酸又は芳香族ジカルボン酸及び芳香族ジオールと會直
接反応させることによシ製造できることが知られている
。しかしながら該提案された方法は全芳香族ポリエステ
ルの製造法であって、全芳香族ポリエステルアミドの製
造方法ではない。本発明者の検討によると、該公開公報
に準じて全芳香族ポリエステルアミドを製造すべく、芳
香族ジアミノ化合物もしくは芳香族ヒドロキシルアミノ
化合物をアミノ基およびヒドロキシ0基をあらかじめ低
級アルキルアミドおよびエステルに変換することなく、
アミン基およびヒドロキシ−基のままで直接重合により
製造しようとした場合には、反応初期において反応混合
物は固化し、溶融重合により高重合度の重合体は得られ
ないことが判明した。
このように、従来知られている全芳香族ポリエステルの
直接重合法をそのまま全芳香族ポリエステルアミドの直
接重合による製造に適用することはできない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者は、あらかじめヒドロキシ番基およびアミン基
を低級アルキルエステル化およびアミド化することなく
全芳香族ポリエステルアミドを製造する方法にらき鋭意
検討した結果、本発明を完成するに至った。
本発明に従えば下記の一般式IからIVで表わされる化
合物をそれぞれに記載し大範囲内の量(但しヒドロキシ
i基とカルボキシ原基の各々の合計モル量は実質的に等
しい量で存在する)で用い。
l   HO−A−COOH20−90モルチ10−8
0モルチ III   HOOC−Z−COOH0−4O−v−ル
%■  )(O−Z−OH0−40−eニル%(上記の
各式において、Aは2.6−ナフタレン基もしくは、2
,6−ナフタレン基および1.4−フエニレン基を表わ
し、Bおよび2はそれぞれ同一もしくは異なる少なくと
も1個以上の芳香環を含む2価の直線配向性芳香族残基
を表わしXはO5又はNHを表わし、 m、 nは0又
はlを表わす。) 周期律表第■族金属化合物もしくは第■族金属化金物の
触媒量的な量の存在下で、200〜400℃の温度範囲
内で溶融重合反応を行なうことによる全芳香族ポリエス
テルアミドの製造方法が提供される。
一般式Iで表゛わされる化合物(以下化合物Iという)
は、6−ヒドロ中シー2−ナフトエ酸または6−ヒドロ
キシ−2−ナフトエ酸と4−ヒドロキシ安息香酸の混合
物であり、20〜90モルチ、好ましくは30〜80モ
ル係の範囲内の量で用いられる。6−ヒドロキシ−2−
ナフトエ酸単独で用いることが好ましいが、4−ヒドロ
キシ安息香酸は6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に比較
して安価であるので、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸
と4−ヒドロキシ安息香酸を同時に使用すると生成した
ポリマーの価格を低下させることができる。両者を混合
して使用する場合には、6−ヒドロ中シー2−ナフトエ
酸と4−ヒドロキシ安息香酸の七ル比は1/2〜10/
1の範囲内から選ばれる。
一般式■で表わされる化合物(以下化合物■という)に
おけるXはOlたはNHであ、9.m、nは0もしくは
1であり、Bは1個以上の芳香環を有する2価の直線配
向性芳香族残基である。ここで直線配向性とは、二つの
結合手が互いに環に対して対称位に存在することを意味
する。Bの具体的な例としては、1.4−フエニレン基
、2.6−す7タレン基および4,4′−ジフェニル基
などがあるが好ましくは1.4−フエニレン基もしくは
2,6−ナフタレン基である。化合物・■はポリマー中
にアミド結合を与える化合物であシ、10〜80モル−
〇範囲内の量で用いられる。化合物■は、4−アミノフ
ェノールモL < h 1.4−フユニレンシアミン好
ましくはそれらの誘導体とHOOC−B−OHもしくは
)100C−B−COOHで表わされる芳香族ヒドロ叛 キシカルボン酸化合物もしくは芳香酸ジカルボン酸化合
物もしくはそれらの誘導体(ここでBは前記と同じ)と
により公知の方法に従って製造することができる。化合
物■の代表的な具体例としては以下の化合物を挙げるこ
とができる。
一般式■またはIVで表わされる化合物(以下それぞれ
を化合物■および化合物■という)における・は1個以
上の芳香環を有する2価の直線配向性芳香族残基である
。直線配向性の定義は前述し九通りである。2の具体的
な例としては、1.4−フエニレン&、2.6−す7タ
レン基、および4,4′−ジフェニル基−IEがあるが
、1.4−フエニレン基が好ましい。化合物■および■
は必ずしも必須成分ではないが、化合物■および■の使
用によりり均一性に優れ溶融加工性の優れたポリエステ
アミドが製造される。特に、化合物■のm、  nうち
どちらかが0の場合には化合物思および■使用は好まし
い結果を与える。化合物■およびを使用、する場合には
各々40モルチ以下の量でいられる。化合物■の具体例
としては、テレフル酸、2,6−す7タレンジカルボン
酸、4.4’ −カルボキシジフェニルなどを挙げるこ
とができが、好ましくはテレフタル酸である。化合物■
具体例としては、ハイドロキノン、2,6−ナフタレン
ジオール、4.4’−ジヒドロキシジフェニル、などを
挙げることができるが、好ましくはハイドロキノンであ
る。
本発明のポリエステルアミドを合成する原料は実質的に
前記の一般式1〜IVで示される化合物■〜Vよシ構成
されるが、本発明の目的及び効果を損わない範囲で少量
の他の成分を含んでいてもよい。なお、これらの化合物
はヒドロキシ身基とカル ルボキシ曇基とのモル比が実質的に1である条件下で使
用される。
上述した化合物lから■の各芳香環において。
芳香環に結合している水素原子の少なくとも一部は炭素
数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、
ハロゲンあるいはフェニル基で置換されていてもよい。
しかしながら通常の場合には、環の置換基は存在しない
方が生成したポリマーの結晶性が高くまた物性もすぐれ
ているので望ましい0 本発明においては周期律表第■族金属化合物もしくけ第
■族金属化合物の触媒量的な存在下、上記の化合物■か
ら■を溶融重合を行うことによって全芳香族ポリエステ
ルアミドが製造される。該触媒としては、アンチモン、
チタン、スズもしくはゲルマニウムの塩、酸化物又は有
機金属霞導体が好ましい。かかる触媒の代表例としては
、ジメチルスズオキシドおよびジブチルスズオキシドの
ごときジアルキルスズオキシド、ジフェニルスズア オキシドのとときジアルキルスズオキシド、ジプチルス
ズジアセテートのごときジアルキルスズエステル、ジメ
トキシスズ、n−プチルスタノン酸(モノブチルスズオ
キシド)、二酸化チタン、チタンアルコキシド、テトラ
イソプロピルテタネート、テトラブチルチタネート、テ
トラフェニルチタネート、二酸化アンチモンおよび二酸
化ゲルマニウムなどを挙げることができる。上記の触媒
は単独もしくは二種以上を混合して使用することもでき
る。触媒の使用量としては、化合物Iから■の総重量に
対して約0.001〜3.0重量%、好ましくは0.0
1〜1.0重量−の範囲内の量で用いられる0 化合物Iから■の重合は、上記の金属化合物触媒の存在
下、化合物Iから■のうちの少なくとも1種および生成
物が溶融相として存在する温度下で行なわれる0かかる
温度としては200〜400℃の温度範囲内でおシ、好
ましくは250〜350℃の温度範囲内である。但し、
原料の化合物I〜■および生成する重合体が熱分解をは
じめる温度を越してはならない0 重合は通常の重合と同じように窒素、アルゴン等の不活
性ガス雰囲気下、好ましくは該ガスの流通下、常圧また
は減圧下に攪拌しながら行なわれる。重合の進行に伴な
って水が生成するので、との生成量および生成重合体の
粘性に応じて反応温度を段階的に上昇させ、また減圧度
を調整する。
重合時間は通常1〜lO時間の範囲内である。
本発明において製造される全芳香族ポリエステルアミド
は0.1重量/容量チの濃度でペンタフルオロフェノー
ルに溶解させ、60℃で測定したときに1.5dl/f
以上の対数粘度を有することが好ましい。対数粘度が1
.5dl/fよシ小さい場合には溶融成形加工性が劣り
、また成形加工品の物性が劣る。対数粘度の臨界的な上
限値はないが、通常10 di/f以下、好ましくは7
 di/f以下、より好ましくは5dll?以下が溶融
成形加工性の面で有利である。なお、対数粘度(η1n
h)u次式により求められる。
/nηrel η1nh=− に こで、Cはポリマー溶液の濃度(重量/容量%)でめり
、ηrelは相対粘度であり、毛細管粘度計中でのポリ
マー溶液と溶媒の流下時間の比より求められる。
本発明においてはポリマー中にアミド結合を与える出発
原料化合物として、化合物■で表わされる1分子内にア
ミド結合もしくはアミド結合に加えてエステル結合を有
するジカルボン酸化合物、ジヒドロキシ化合物iたはヒ
ドロキシ酸化合物を用いることが重要である。ポリマー
中にアミド結合を与える出発原料化合物として末端にア
ミン基を有するジアミノ化合物もしくはヒドロキシアミ
ノ化合物を用いた場合には、前述した如く反応の進行に
従って反応混合物は固化し、溶融重合を行うことは不可
能となる0この理由は本発明者の検討によると、ジアミ
ノ化合物およびヒドロキシアミノ化合物の窒素原子に結
合している二つの水素原子は共に活性化されておシ、カ
ルボン酸化合物とノ縮合反応においては、アミド結合を
有する化合物でとどまることなく、更に今一つのカルボ
ニル化合物と縮合反応を起こしてN、N−ビス(アシル
)型構造(−N(Co)2−”lの化合物を生成するた
め重合本 体中に分岐鎖が生じ、かつヒドロキシ基およびアミン基
とカルボキシル基のモルバランスが大きくlよりはずれ
るため高重合体を製造することが不可能となることによ
るものと推定される。しかるに、■式で表わされる化合
物を特定の触媒下で用いた場合には1分岐反応が生じ難
く直接重合により高重合度の全芳香族ポリエステルアミ
ドを製造することが可能となったと推定される。
本発明によシ製造される全芳香族ポリエステルアミドは
、光学的に異方性の溶融相を形成する。
光学的な異方性の確認はよく知られているように顕微鏡
用加熱装置を備えた偏光顕微鏡直交ニコル下でポリマー
の溶融状態を観察した時に光を透過することにより行な
い得る。
本発明のポリエステルアミドは溶融成形することにより
e維、フィルム、成形品などにすることができる。繊維
フィルムまたは成形品は該ポリエステルアミドの融点よ
シも5℃〜50℃高い温度で通常の溶融押し出しによシ
製造される。成形品を作る場合には、約1〜60富貴−
の固体充填材および/または補強材を含有させて用いる
こともできる。
本発明のポリエステルアミドを溶融紡糸することにより
得られた繊維は熱処理を施すことによシその力学的性質
1%に引張シ強度を更に改善させることができる。熱処
理は、窒素あるいはアルボ43・ ン等の不活性雰囲気、好ましくは流通下、もしくは減圧
下、該ポリマーの融点以下の温度で、実質的に繊維に緊
張を加えない状態で、約10分から100時間行う。熱
処理の進行に伴なって分子量が増大し融点が上昇する。
熱処理温度は、はじめ比較的低温、例えば200ないし
250℃から段階的あるいは連続的に上昇させることが
好ましい。
繊維が互いにゆ着しない温度で、できる限シ高温度で熱
処理を施す方が、短時間で所望の力学的性質を達成でき
るので望ましい。このようにして得られ大繊維は、タイ
ヤコード、ホース、ベルト。
ロープ、樹脂補強材等に有利に用いることができる。ま
た1本発明によシ得られ六フィルムは、包装材、 磁気
テーフ用ベースフィルム、フレキシブル基盤フィルム、
絶縁フィルム等として用いられる0 〔実施例〕 以下、本発明の具体例を実1例に従って説明する0 実施例1 攪拌装置、ガス入口、蒸留ヘッドおよび凝縮器を備えた
内Ha o omlの三つロフラスコに、以下の化合物 HOOC−Q−COOH1+、942 (0,09モル
)および触媒としてジブチルスズジアセテー) 0.1
562を仕込んだ。次いで、フラスコを真空に排気し3
回窒素で置換したのち約31/時の速度で乾燥した窒素
を流しながら280℃に保ったバスに浸した。フラスコ
の内容物が溶融しはじめ不透明なスラリー状になった後
に攪拌を開始した。水がゆつくシと留出しはじめ次。同
温度に1時間保持し大のち、バス温を300℃に上昇さ
せ同温度で1時間保持し、更に320℃に上昇させ30
分間保つ大のち、340℃に昇温し20分間保持した0
反応の後期においてフラスコ上部に白色の昇華物が付着
したので適宜フラスコ内に落下させ溶融物に加えた。
次いで、340℃のままで真空ポンプによp系内を徐々
に真空にし0.3〜0.4 mHtに保った。初期には
フラスコ内容物は発泡したがやがて発泡は停止した。フ
ラスコ内容物は著しく粘性を増すようになった。゛30
分間この温度および圧力に保ったのち攪拌を停止し乾燥
窒素を導入し、大気圧にもどし窒素雰囲気下で冷却しな
がらポリマーをフラスコ壁よ)分離させた。冷却後フラ
スコを破壊し、ポリマーにガラス破片が入らないように
注意してポリマーを取シ出し、微小に切断したのち。
ソックスレー抽出器中でアーセトンーヘキサン(容量比
l:1)混合溶液で8時間抽出を行なつ穴のち1130
℃で12時間真空乾燥した。このようにして得られたポ
リマーは、ペンタフルオロフェノ−1中10・1重量/
容量チの濃度、60°Cで測定したときに、  3.0
13 (147?の対数粘度を示した0本ポリマーの微
小片をリンカム(Linkam ) 社製ホットステー
ジ、TH−600型内で窒素雰囲気下、56C/分の速
度で昇温し、偏光顕微鏡、直交ニコル下で観察したとこ
ろ、285℃よシ光を透過しはじめ、300℃附近で透
過の程度はよシ太とな9本ポリマーは光学的に異方性の
溶融相を形成することが確認された0なお、このように
して観察された溶融相は完全に均一相でめった。
次いで得られたポリマーを溶融紡糸して単一フィラメン
トを得た0すなわち直径0.2 m +孔長1醪の単一
ノズルを有する紡糸口金を用い315℃の温度、0.1
8F/分の押出速度で繊維を大気中に押し出し230 
m7分の速度で巻き取った。
なお、ポリマーを溶融したのち脱気を充分に行ない溶融
ポリマー中に空気が混入することを極力避けた。得られ
た繊維の轍度は12.1デニールであジインストロン万
能試験機によシ室温での強伸度を測定したところ次の通
りであった。
破断強度       8.2t/デニール伸   展
           1.2%初期弾性率     
580 r/デニールこの繊維を乾燥窒素流通下265
℃で1時間、次いで285℃で8時間弛緩状態で熱処理
を施したところ次の物性値を示すようになった0破断強
[15,1?/デニール 伸   度           3.6チ初期弾性率
     570f/デニ一ル実施例2〜4 実施例1で用いた反応器にそれぞれ第1表に記した化合
物および触媒を仕込み、実施例1とほぼ同様にして重合
反応を行なった。実施例1と同様にして測定し次対数粘
度および偏光顕微鏡で観察した液晶への転移温度を第2
表に記しfCoいずれの場合にも光学的に異方性の溶融
相を形成する全芳香族ポリエステルアミドが得られた0
第  2  表 〔発明の効果〕 本発明により、溶融成形加工可能な全芳香族ポリエステ
ルアミドを製造するための従来知られているよりも経済
的に有利な製造方法が提供される。
すなわち2本発明においては従来知られているように、
ヒドロキシル基およびアミノ基をアセチル化した原料を
使用することなくヒドロキシル基とカルボキシル基を有
する化合物を直接溶融重合するため1重合反応に使用す
る装置として耐腐蝕性の特別な材質を使用する必要がな
い。本発明により製造される全芳香族ポリエステルアミ
ドは溶融成形によシ、力学的および熱的性能の優れた繊
維、フィルム、各種成形品等にすることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記の一般式 I からIVで表わされる化合物をそれ
    ぞれに記載した範囲内の量(但しヒドロキシル基とカル
    ボキシル基の各々の合計モル量は実質的に等しい量で存
    在する)で用い、周期律表第・族金属化合物もしくは第
    V族金属化合物の触媒量的な量の存在下で、200〜4
    00℃の温度範囲内で溶融重合反応を行なうことを特徴
    とする全芳香族ポリエステルアミドの製造方法。 I ▲数式、化学式、表等があります▼20−90モル
    % II▲数式、化学式、表等があります▼10−80モル% IIIHOOC−Z−COOH0−40モル% IVHO−Z−OH0−40モル% (上記の各式において、Aは2,6−ナフタレン基もし
    くは、2,6−ナフタレン基および1,4−フエニレン
    基を表わし、BおよびZはそれぞれ同一もしくは異なる
    少なくとも1個以上の芳香環を含む2価の直線配向性芳
    香族残基を表わし、XはO、又はNHを表わし、m、n
    は0又は1を表わす) 2、一般式 I で表わされる化合物においてAが2,6
    −ナフタレン基である特許請求の範囲第1項記載の全芳
    香族ポリエステルアミドの製造方法。 3、一般式 I で表わされる化合物においてAが2,6
    −ナフタレン基および1,4−フエニレン基であり、2
    ,6−ナフタレン基と1,4−フエニレン基のモル比が
    1/2〜10/1の範囲内である特許請求の範囲第1項
    記載の全芳香族ポリエステルアミドの製造方法。 4、一般式IIIおよびIVで表わされる化合物においてZ
    が、いずれも1,4−フエニレン基である特許請求の範
    囲第1項記載の全芳香族ポリエステルアミドの製造方法
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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