JPS6155115A - ポリアリレ−トの製造方法 - Google Patents

ポリアリレ−トの製造方法

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JPS6155115A
JPS6155115A JP17765084A JP17765084A JPS6155115A JP S6155115 A JPS6155115 A JP S6155115A JP 17765084 A JP17765084 A JP 17765084A JP 17765084 A JP17765084 A JP 17765084A JP S6155115 A JPS6155115 A JP S6155115A
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polyarylate
carbon atoms
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JP17765084A
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Tetsuo Matsumoto
哲夫 松本
Bunpei Imura
井村 文平
Eiji Ichihashi
市橋 瑛司
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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、耐熱性に優れたポリアリレートの製造方法に
関するものであり、さらに詳しくは芳香族ジオールと芳
香族ジカルボン酸とから得られる耐熱性に優れたポリア
リレートを経済的かつ操業性良く製造する方法に関する
ものである。
(従来の技術) 従来より、耐熱性高分子として全芳香族ポリアリレート
が知られている。
たとえば、4−ヒドロキシ安息香酸ホモポリマーや同コ
ポリマー(住友化学の商品名 エコノール)あるいは2
.2−ビス(4−ヒドロキジフェニルシン−プロパン(
ビスフェノールA :以下BAと略称)とテレフタル酸
(以下TPAと略称)及びイソフタル酸(以下IPAと
略称)とからなるポリマー(たとえばユニチカの商品名
Uポリマー)がかって提案され、現在では市販もされて
いる。
特に、後者のポ゛リアリレートについては文献にも多く
の製造方法が記載されており、それらは本質的に三つの
方法に大別される。即ち、<1)芳香族ジオールをアル
カリ金属塩としたものと芳香族ジカルボン酸シバライド
とをそれぞれン容液として液・液接触させ、溶液中もし
くは両相の界面で反応させる酸ハライド法、(2)芳香
族ジオール成分をジエステル誘導体とした後、芳香族ジ
カルボン酸と反応させるジアセテート法、(3)芳香族
ジオールと芳香族ジカルボン酸のジアリールエステルと
を反応させる方法である。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記(1)の方法においては必然的に高
価な溶媒を使用するため、経済的でないばかりか生成物
の分離、精製のための工程が必要になるなどの欠点があ
る。
一方、前記(2)、(3)の方法を採用すると、ポリア
リレートの重合度の増大につれて溶融粘度が急上昇する
ため、まずプレポリマーを製造し、次いで該プレポリマ
ーを粉砕微粉化した後固相重合すると言う方法が採用さ
れていた。〔例えば(2)の方法に対して、米国特許第
3.684.766号明細書、米国特許第3.780.
148号明細書等〕がかる方法においては、プレポリ?
−を結晶化剤と接触させ、ポリマーを結晶化させる必要
があり、工程が煩雑になるという欠点があった。
特開昭57−2331号公報には、この結晶化の工程を
省略するため次のような提案がなされている。
即ち、まず第一段階であるプレポリマーの製造において
、ジフェニルエーテルなどの溶剤を共存させる製造方法
が開示されているが、かがる方法においては結晶化の工
程を省略することは出来ても、ポリマ一本来の良好な物
理的特性を措なう虞れがある。
このように、芳香族ジオールと芳香族ジカルボン酸から
得られるポリアリレートは優れた性質を有しているにも
拘わらず、ポリアリレートを経済的にかつ操業性良く、
製造する方法は工業的に十分完成されたものとは言えな
かったのである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の主たる目的はプラズマ溶射被覆や、高温で使用
する成形品に特に適する耐熱性ポリアリレートを提供す
ることにあり、高温での流れの抵抗性や、耐クリープ性
に優れ、高温耐摩耗性、耐熱性が良い耐熱性ポリアリレ
ートを経済的かつ操業性良く製造する方法を提供するも
のである。
本発明者らは、かかる目的を達成するため耐熱性ポリア
リレートの製造方法について鋭意研究を重ねた結果、芳
香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、および酸無水物を
原料として得たプレポリマーを特定の反応温度条件で固
相重合することが極めて優れた製造方法であることを知
見し本発明に到達した。
本発明は、次の構成を有する。すなわち、下記構造式(
r)または(II)で示される芳香族ジオールの少なく
とも一種と、芳香族ジカルボンぐ     酸の少なく
とも一種、および炭素数1〜8の無水脂肪族カルボン酸
を原料として平均重合度20以下のポリアリレートプレ
ポリマーを生成させる工程と、該プレポリマーをそのD
SC法で求めた融点ピークの立ち上がり温度を越えない
温度に順次昇温してゆき、平均重合度40以上のポリア
リレートを生成させる工程からなることを特徴とするポ
リアリレートの製造方法であり、特に好ましくは下記一
般式(1)または(I[)で示される芳香族ジオールが
下記式CI)、(■)、または(V)で表される化合物
であり、一方芳香族ジカルボン酸がIPAであり、また
無水脂肪族カルボン酸が無水酢酸であるポリアリレート
の製造方法を要旨とするものである。
(式中、R,、R,は、水素原子、炭素原子1〜20個
を有するアルキル基、炭素原子1〜20個を有するアリ
ール基、およびハロゲン原子から選ばれた同種または異
種の基を表し、nl、R2はそれぞれ1〜4である。R
3は、炭素原子1〜81囚を有するアルキレン基、炭素
原子1〜8個を有するアルキリデン基、炭素原子1〜8
個を存するアリーレン基、炭素原子9個以下のシクロア
ルキレン基、炭素原子9個以下のシクロアルキレン基、
0、S、5O1SO2およびCOから選ばれた基を表し
、n、はOまたは1である。) (R4)na  (R5)ns 子1〜8個を有する低級アルキル基、およびハロゲン原
子から選ばれた同種または異種の基を表し、R4、R5
はそれぞれ1〜4の整数であり、R6は1〜3の整数で
ある。) CH。
HO(:ツーC−C=xOH(II[)CH3 HO堅=シーS−C:ΣOH(IV) H0−6−OH 本発明の耐熱性ポリアリレートの平均重合度(Prt)
は、一般に少なくとも40〜300.好ましくは50〜
200、最適には65〜150である。Pnが、この範
囲より小さいと前記した耐熱性を始めとする各種の物理
的、機械的、化学的特性値が劣り、一方、Pnが、この
範囲より大きいと溶融粘度が高くなりすぎて流動性など
が損なわれたり、融点が高くなりすぎて成形温度が高く
なったりして共に好ましくないのである。
本発明の耐熱性ポリアリレートの製造法としては、まず
第一段階として芳香族ジオールと芳香族ジカルボン酸と
酸無水物とを原料としてプレポリマーを生成させる。こ
の時、予め芳香族ジオールと酸無水物とを反応させてか
ら芳香族ジカルボン酸と反応させてもよいが、王者を共
存させて直接反応させた方が工程を短縮する上で好適で
ある。
前記した反応には、種々のエステル形成法を利用するこ
とができる。かかるエステル形成反応に有効な芳香族ジ
カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体としては、
たとえば遊離のジカルボン酸基、ジカルボン酸エステル
基、またはジカルボン酸ハライド基を有する化合物が好
適に用いられる。
本発明に言う芳香族ジカルボン酸の例としては、TPA
 、 IP八、4.4’−ジカルボキシビフェニルス(
4−力ルポキシフェニル)メタン、2.2’−ビス(2
−カルボキシフェニル)プロパン、ビス(4−カルボキ
シフェニル)スルホン、ビス(2−カルボキシフェニル
)エーテル、ナフタル酸等が挙げられ、取り分けIPA
が特に好適に用いられる。必要に応じ、前記芳香族ジカ
ルボン酸の混合物を用いてもよい。
一方、本発明に言う芳香族ジオールの例としては、前記
式(1)または(■)で示す一般式を有する化合物が挙
げられ、具体的には、前記式(Ilr)、(IV)、(
V)で示されるBA、4.4’−(ジヒドロキジフェニ
ル)−スルホン(ビスフェノールS :以下、BSと略
称)、9、10−ジヒドロ−9−オキサ−10−(2.
5−ジヒドキシフェニル)−ホスファフェナントレン−
10−オキシド(以下、l(CA/IIQと略称)が特
に好適に用いられるがその他、ビス−(2−ヒドロキシ
フェニル)−メタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル
)−メタン、ビス−(4−ヒドロキシ−2.6−シメチ
ルー3−メトキシフェニル)−メタン、1.1−ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、1.1−ビス−
(4−ヒドロキシ−2−クロロフェニル)−エタン、1
.3−ビス−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)
−プロパン、2.2−ビス−(3−イソプロピル−4−
ヒドロキシフェニル)−プロパン、4.4’−(ジヒド
ロキシフェニル)エーテル、2.2’−ビス−(4−ヒ
ドロキシフェニル)−ペンタン、3.3’−ビス−(4
−ヒドロキシフェニル)−ペンタン、2、2’−ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)−へブタン、4.4’−(
ジヒドロキシフェニル)−スルフィド、4.4’−(ジ
ヒドロキシフェニル)−スルホキシド、4,4”−(ジ
ヒドロキシフェニル)−スルホン、4.4’−(ジヒド
ロキシベンゾフェノン)、ヒドロキノン等も用いること
ができる。
本発明にいう蕪水脂肪族カルボン酸としては、炭素原子
1〜8個の低級脂肪酸の酸無水物、たとえば無水酢酸、
無水クロル酢酸、無水ジクロル酢酸、無水I・ジクロル
酢酸、無水ブロム酢酸、無水グルクル酸、無水マレイン
酸、無水コハク酸、無水β−ブロムプロピオン酸、無水
プロピオン酸、無水酪酸、無水イソ酪酸、無水プロピル
酢酸等が挙げられるが特に無水酢酸が好ましい。炭素原
子数が8個を越えると、酸無水物の沸点が高くなりすぎ
、工程(C )の重縮合工程における反応速度が低下し
好ましくない。
本発明に言うHCA /HQは、下記式(V)で示され
る9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフ
ェナントレン−10−オキシドとベンゾキノンをエチル
セロソルブなどの適当な溶媒中で反応させることにより
製造できる。
本発明において、ポリアリレートプレポリマーを製造す
るに際し、芳香族ジオールと芳香族ジカルボン酸と酸無
水物との仕込時のモル比は、通常1:0.8:1〜1:
1.2:10、好ましくはl : 0.9:2〜1:1
.1:4、最適には171  :2である。
また、本発明においては、エステル化反応、エステル交
換反応、重縮合反応が関与する。かかる各反応を促進す
るためには通常触媒が用いられるが、たとえば、各種金
属化合物、あるいは有機スルホン酸化合物の中から選ば
れた1種以上の化合物を用いるのが好適である。かかる
金泥化合物としては、アンチモン、チタン、ゲルマニウ
ム、スズ、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシ
ウム、マンガン及びコバルトなどの化合物が用いられ、
−万有機スルホン酸化合物としては、スルホサリチル酸
、0−スルホ無水安息香酸(以下、OSBと略称)など
の化合物が用いられるが、ジメチルスズマレート(以下
、CSと略称)が特に好適に用いられる。前記触媒の添
加量としては、ポリアリレートの構成単位1モルに対し
通常0.I XIO°4〜10(XIO’モル、好まし
くは0.5 Xl0−4〜50 X 10°4モル、最
適にはlXl0’〜l0XIO’モル用いられる。
本発明における耐熱性ポリアリレートの製造の第二段階
としでは、上記第一段階で得られたプレポリマーを固相
重合させるのであるが、本発明にいう特定の温度条件で
反応させないと、前記したように経済的、かつ操業性良
く高品質のポリアリレートを製造することができない。
本発明において、ポリアリレートプレポリマーをフレー
ク状、果粒状、粉体状、チップ状等の任意の形状として
ポリアリレートプレポリマーを加熱して固相重合させる
と、ポリアリレートプレポリマー自体の融。
点は次第に上昇する。しかしながら、この時の加熱温度
はプレポリマーのDSC法(昇温速度20″C/分)で
求めた融点ピークの立ち上がり温度を越えない温度に順
次昇温してゆく必要がある。かかる融点ピークの立ち上
がり温度は、通常、プレポリく     マーの融点よ
り5〜40”C程度低いため、従来公知の方法によりポ
リアリレートプレポリマーをその融点以下に加熱して固
相重合させたのではポリアリレートプレポリマーが固着
し、作業性が極度に悪化するのみならず、反応速度が著
しく低下して実用的な速度で高重合度のポリアリレート
を得ることはできないのである。このように、本発明に
おける固相重合の温度条件は特定化する必要がある。
次に本発明の方法を工程順に更に詳細に説明する。
ポリアリレート製造の第一段階においては通常、常圧下
、前記した酸無水物の沸点以下の温度、通常100〜1
60℃で1〜8時間、好ましくは120〜160℃で2
〜6時間、最適には140〜160″Cで2〜5時間反
応させ、次いで通常、減圧下(10〜500torr)
 、最終的に通常150〜300℃で1〜8時間、好ま
しくは200〜280°Cで2〜6時間、最適には26
0〜280℃で2〜5時間反応させる。このようにして
反応させると、ポリアリレート製造の第一段階において
は、平均重合度20以下のポリアリレートプレポリマー
が得られる。この場合、平均重合度が20を越えるとポ
リアリレートプレポリマーは粒状となって固体で析出し
てしまい、好ましくない。
次いでポリアリレート製造の第二段階においては、得た
ポリアリレートプレポリマーを溶融状態のまま払出し、
適当な形状に成形(たとえば、フレーク状)した後、プ
レポリマーを減圧下(通常0.01〜5 torr) 
、本発明にいう特定の温度条件、叩ちプレポリマーをそ
のDSC法(昇温速度20℃/分)で求めた融点ピーク
の立ち上がり温度を越えない温度に順次昇温しで通常、
4〜50時間固相重合させることによって、Pnが40
以上のポリアリレートを製造することができる。
実施例 以下、実施例をあげて本発明をさらに詳しく説明する。
なお、例中ポリマーの平均重合度は、ゲルパーミュエー
ションクロマトグラフイ−(東洋曹達社製HL C80
1A型)を用い、ヘキサフルオロイソプロパツールを2
.5mo1%含有するクロロホルムを溶媒として39°
Cの温度で測定した数平均分子量を繰り返し単位の分子
量で割ることにより求めた。また、ガラス転移点温度お
よび融点は、差動熱量計(パーキンエルマー社fiDs
c−2型)を用い、昇温速度20℃/分で測定した。一
方、本発明によるポリアリレートは、赤外線吸収スペク
トル、NMRスペクトル、ガラス転移点温度および元素
分析により同定した。
実施例1 反応装置にBAと無水酢酸をモル比で1:2、およびB
Aと等モルのIPAを仕込み、触媒としてC3をポリア
リレートの構成単位1モルに対し、lXl0’モルを加
え窒素雰囲気下常圧150℃で2時間混合しながら反応
させた。この反応物をさらに常圧下250℃で2時間、
さらに100Torrとして、260℃で2.5時間反
応させた。この反応物は、平均重合度14であり、DS
C法による融点ピークの立ち上がり温度が175℃であ
った。
この反応物を固化粉砕後、さらにQ、1torrの減圧
下150℃より反応を始め、反応物を2時間毎にサンプ
リングしてDSC法により融点ピークの立ち上がり温度
を求め、その温度を越えない温度に順次昇温しで反応を
行い、最終的に280 ’Cまで温度を上げて、合計1
5時間固相重縮合した。得られたボリアりレートは、平
均重合度90、融点320℃で色調、透明性に((れた
結晶質ポリマーであった。
また、この全芳香族ボリアりレートを赤外線吸収スペク
トル、NMRスペクトル、および元素分析により分析し
たところ、次に示すような結果が得られ、下記の構造の
繰り返し単位を有する全芳香族ボリアりレートであるこ
とをV1認した。
芳香族カルボン酸エステルのC=0に基づく吸収が、7
33に、785ににバラ置換芳香族の吸収が見られた。
また、NMI?スペクトルでは、原料の酢酸エステルに
基づくメチル基の水素原子の吸収(1,5PP門と2.
3PPM)は見られなかった。元素分析の結果では、C
=76.45%(理論値77.08%)、■=4.81
%(理論値5.06%)、と言う結果が得られた。
実施例2 反応装置にBSと無水酢酸をモル比で1:2、およびB
Sと等モルのIPAを仕込み、触媒としてC3をポリア
リレートの構成単位1モルに対し、lXl0−”モルを
加え窒素雰囲気下常圧150″Cで2時間混合しながら
反応させた。この反応物をさらに常圧下250℃で2時
間、さらに100Torrとして、260 ’Cで2.
5時間反応させた。この反応物は、平均重合度13であ
り、DSC法による融点ピークの立ち上がり温度が16
6℃であった。
この反応物を固化粉砕後、さらにQ、 l torrの
減圧下150℃より反応を始め、反応物を2時間毎にサ
ンプリングしてDSC法により融点ピークの立ち上がり
温度を求め、その温度を越えない温度に順次昇温しで反
応を行い、最終的に280°Cまで温度を上げて、合計
20時間固相重縮合した。得られたポリアリレートは、
平均重合度58、融点305°Cで色調、透明性に優れ
た結晶質ポリマーであった。
また、この全芳香族ポリアリレートを赤外線吸収スペク
トル、NMRスペクトル、および元素分析により分析し
たところ、次に示すような結果が得られ、下記の構造の
繰り返し単位を有する全芳香族ポリアリレートであるこ
とを確認した。
芳香族カルボン酸エステルのC−0に基づく吸収が、7
42に、773 ににパラ置換芳香族の吸収が見られた
。また、NMRスペクトルでは、原料の酢酸エステルに
基づくメチル基の水素原子の吸収(1,5ppy と2
.3PPM)は見られなかった。元素分析の結果では、
C=62.87%(理論値63.15%)、H=3.0
7%(理論値3.18%) 、S =8.56%(理論
値8.43%)、と言う結果が得られた。
実施例3 前記式(V)で示されるホスフィン酸を、エチルセロソ
ルブ溶媒中で90’Cの温度でp−ベンゾキノンと反応
させることにより前記式(m)で示されるHCA /I
IQを製造した。反応装置に得られたHCA/IIQと
無水酢酸をモル比で1:2で仕込み、触媒としてO5B
をポリアリレートの構成単位1モルに対し、3X10’
モルを加え窒素雰囲気下常圧150℃で2時間混合しな
がら反応させ、HCA /HQのジアセテートを合成し
た。
この反応物とIPAをさらに常圧下270 ’Cで2時
間反応を行い、さらに100Torr 、 270°C
で2.5時間反応させた。この反応物は、平均重合度7
であり、DSC法による融点ピークの立ち上がり温度が
143℃であった。
この反応物を固化粉砕後、さらに0.1 torrの減
圧下150℃より反応を始め、反応物を2時間毎にサン
プリングしてDSC法により融点ピークの立ち上がり温
度を求め、その温度を越えない温度に順次昇温しで反応
を行い、最終的に280 ’Cまで温度を上げて、合計
30時間固相重縮合した。得られたポリアリレートは、
平均重合度62、ガラス転移点温度216℃で色調、透
明性に優れた非晶質ポリマーであった。
また、この全芳香族ポリアリレートを赤外線吸収スペク
トル、NMRスペクトル、および元素分析により分析し
たところ、次に示すような結果が得ら・れ、下記の構造
の繰り返し単位を有する全芳香族ポリアリレートである
ことを確認した。
<=>    <l:> ■ 即ち、赤外線吸収スペクトルにおいては1779にに芳
香族カルボン酸エステルのC=○に基づく吸収が、73
5に、782ににパラ置換芳香族の吸収が、888にに
非対称3置換芳香族の吸収が見られた。
また、NMRスペクトルでは、原料の酢酸エステルに基
づくメチル基の水素原子の吸収(1,5PPMと2.3
PPM )は見られなかった。元素分析の結果では、C
=69.20%(理論値68.70%) 、I+ =3
.43%(理論値3.33%) 、P =6.70%(
理論値6.82%)と言う結果が得られた。
?     (発明の効果) 本発明によれば、fl)溶媒を用いないので、プレポリ
マーやポリマーの分離、生成の必要がない。(2)高価
な溶媒を用いないので、経済的にポリアリレートを製造
できる。(3)ポリアリレートプレポリマーを熔融状態
で払出すので処理が簡単であり、極めて操業性が良い。
など、耐熱性高分子として優れた物性を有するポリアリ
レートを経済的かつ操業住良(得ることができるのであ
る。また、本発明によって得られるポリアリレートは特
に耐熱性を要求される用途に使用されるフィルム、繊維
、成形品用素材として有用である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記構造式( I )または(II)で示される芳香
    族ジオールの少なくとも一種と、芳香族ジカルボン酸の
    少なくとも一種、および炭素数1〜8の無水脂肪族カル
    ボン酸を原料として平均重合度20以下のポリアリレー
    トプレポリマーを生成させる工程と、該プレポリマーを
    そのDSC法で求めた融点ピークの立ち上がり温度を越
    えない温度に順次昇温してゆき、平均重合度40以上の
    ポリアリレートを生成させる工程からなることを特徴と
    するポリアリレートの製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R_1、R_2は、水素原子、炭素原子1〜2
    0個を有するアルキル基、炭素原子1〜20個を有する
    アリール基、およびハロゲン原子から選ばれた同種また
    は異種の基を表し、n_1、n_2はそれぞれ1〜4で
    ある。R_3は、炭素原子1〜8個を有するアルキレン
    基、炭素原子1〜8個を有するアルキリデン基、炭素原
    子1〜8個を有するアリーレン基、炭素原子9個以下の
    シクロアルキレン基、炭素原子9個以下のシクロアルキ
    リデン基、O、S、SO、SO_2およびCOから選ば
    れた基を表し、n_3は0または1である。) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、R_4、R_5、R_6は、水素原子、炭素原
    子1〜8個を有する低級アルキル基、およびハロゲン原
    子から選ばれた同種または異種の基を表し、n_4、n
    _5はそれぞれ1〜4の整数であり、n_6は1〜3の
    整数である。)
  2. (2)式( I )で示される芳香族ジオールが下記式(
    III)で表される化合物である特許請求の範囲第1項記
    載のポリアリレートの製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼(III)
  3. (3)式( I )で示される芳香族ジオールが下記式(
    IV)で表される化合物である特許請求の範囲第1項記載
    のポリアリレートの製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼(IV)
  4. (4)式(II)で示される芳香族ジオールが下記式(V
    )で表される化合物である特許請求の範囲第1項記載の
    ポリアリレートの製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼(V)
  5. (5)芳香族ジカルボン酸がイソフタル酸である特許請
    求の範囲第1乃至4項のいずれか記載のポリアリレート
    の製造方法。
  6. (6)無水脂肪族カルボン酸が無水酢酸である特許請求
    の範囲第1乃至4項のいずれか記載のポリアリレートの
    製造方法。
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WO2018102177A1 (en) 2016-11-30 2018-06-07 Icl-Ip America Inc. Active ester curing agent compound for thermosetting resins, flame retardant composition comprising same, and articles made therefrom
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