JPWO2020003690A1 - 熱処理により誘電正接を低減できる全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含む樹脂成形品および電気電子部品 - Google Patents

熱処理により誘電正接を低減できる全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含む樹脂成形品および電気電子部品 Download PDF

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Abstract

[課題]高周波数帯においても著しく低い誘電正接および高耐熱性を有する、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含む樹脂成形品の提供。[解決手段]本発明による全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含み、熱処理が施されてなる樹脂成形品は、示差走査熱量計で測定した昇温過程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔH1と2サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔH2が、ΔH1/ΔH2≧2.0を満たし、かつ、測定周波数10GHzにおけるSPDR法で測定した誘電正接が、0.85×10−3以下であることを特徴とする。

Description

本発明は、熱処理により誘電正接を低減できる全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含む樹脂成形品に関し、より詳細には、とりわけ低い誘電正接を有する全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含む樹脂成形品および該成形品を備える電気電子部品に関する。
近年、通信分野における情報通信量の増加に伴い、電子機器や通信機器等において高周波数帯の周波数を有する信号の使用が増加しており、特に、周波数が10Hz以上であるギガヘルツ(GHz)帯の周波数を有する信号の使用が盛んに行われている。例えば、自動車分野においてGHz帯の高周波数帯が使用されている。具体的には、自動車の衝突防止目的で搭載されるミリ波レーダー、準ミリ波レーダーにおいては、それぞれ76〜79GHz、24GHzの高周波数が使用されており、今後更なる普及が進んでいくことが予想される。
しかしながら、使用される信号の周波数が高くなるに伴い、情報の誤認識を招きうる出力信号の品質低下、すなわち、伝送損失が大きくなる。この伝送損失は、導体に起因する導体損失と、電子機器や通信機器における基板等の電気電子部品を構成する絶縁用の樹脂に起因する誘電損失とからなるが、導体損失は使用する周波数の0.5乗、誘電損失は周波数の1乗に比例するため、高周波数帯、とりわけGHz帯においては、この誘電損失による影響が非常に大きくなる。また、誘電損失は、樹脂の誘電正接にも比例して増大するため、情報の劣化を防ぐため低誘電正接性能を有する樹脂が求められている。
上記課題に対し、特許文献1では、高周波数帯において低誘電正接を示す液晶性芳香族ポリエステルとして、p−又はm−ヒドロキシ安息香酸に由来する構成単位およびヒドロキシナフトエ酸に由来する構成単位の2種以上を含む液晶性芳香族ポリエステルが提案されている。
ところで、電気電子部品を構成する樹脂には、成形時の加熱に対する高い耐熱性が要求され、また、これを用いて作成したフィルム等の樹脂成形品には、はんだ等を用いた加熱加工に対する高い耐熱性が要求される。そこで、例えば、特許文献2では、フィルムの熱処理により、フィルムの結晶化度や密度を調節して、耐熱性を向上させることが提案されている。
特開2004−250620号公報 特開2003−292638号公報
近年、情報通信量は急速に増加し続け、使用される信号の周波数はさらに高まっており、高周波数帯において更に低い誘電正接を有する樹脂が求められている。本発明者は、特許文献1において提案されるポリエステル樹脂を用いたとしても、高周波数帯において要求される十分な低誘電正接を示さないことを見出した。また、従来、フィルムの熱処理は、特許文献2のように耐熱性向上を目的とするものであったが、本発明者は、樹脂が特定の条件を満たすことで、熱処理により誘電特性を大幅に向上できることを見出した。
したがって、本発明の目的は、高周波数帯においても著しく低い誘電正接および高耐熱性を有する、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含む樹脂成形品を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含み、熱処理が施されてなる樹脂成形品において、示差走査熱量計で測定した昇温過程の1サイクル目の結晶相から液晶相への転移温度(以下、「融点」と言う)でのエンタルピー変化ΔHと2サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが、特定の関係を満たすことにより、著しく低い誘電正接を有する樹脂成形品が得られることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明の一態様によれば、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含み、熱処理が施されてなる樹脂成形品であって、
示差走査熱量計で測定した昇温工程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHと2サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが、ΔH/ΔH≧2.0を満たし、
測定周波数10GHzにおけるSPDR法で測定した誘電正接が、0.85×10−3以下であることを特徴とする、樹脂成形品が提供される。
本発明の様態においては、示差走査熱量計で測定した昇温過程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが3.5J/g以上であることが望ましい。
本発明の態様においては、前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、3種以上の構成単位を含むことが好ましい。
本発明の態様においては、前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂全体の構成単位に対して、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する構成単位(I)を10モル%以上含むことが好ましい。
本発明の態様においては、前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)および芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III)をさらに含むことが好ましい。
本発明の態様においては、前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、p−ヒドロキシ安息香酸に由来する構成単位(IV)をさらに含んでもよい。
本発明の別の態様によれば、上記樹脂成形品を備える電気電子部品が提供される。
本発明によれば、示差走査熱量計で測定した昇温過程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHと2サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが、特定の関係を満たすことにより、著しく低い誘電正接を有しながら、耐熱性に優れる全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含む樹脂成形品を実現することができる。
全芳香族ポリエステル樹脂の34GHzにおける誘電正接の測定結果(30℃から100℃の温度依存性)を示した図である。
発明を実施するための態様
(樹脂成形品)
本発明による樹脂成形品は、下記の全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含むものであり、熱処理(アニーリング)を施されてなる。樹脂成形品を適切に熱処理することで高分子の結晶化度を上げ、それに伴い成形品の耐熱性を向上させることができる。結晶化度の上昇度合いは、樹脂成形品を示差走査熱量計(DSC)で評価できる。例えば、昇温過程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHは熱処理によって得られた結晶化度の程度を示す。一度融解させた後の2サイクル目の融点は樹脂の熱処理履歴を取り除いたバルク状態の相転移現象に相当するため、この点におけるエンタルピー変化ΔHに対するΔHの上昇度合いΔH/ΔHはその成形品の評価部分における結晶化度の上昇度合いの指標となる。
本発明においては、樹脂成形品を熱処理することによって上記ΔH/ΔHを特定の数値範囲内に調節することで、意外にも高周波数帯においても著しく低い誘電正接を実現することができる。
樹脂成形品は、示差走査熱量計で測定した昇温工程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHと2サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが、ΔH/ΔH≧2.0を満たし、好ましくはΔH/ΔH≧2.5を満たし、より好ましくはΔH/ΔH≧3.0を満たし、さらに好ましくはΔH/ΔH≧4.0を満たし、さらにより好ましくはΔH/ΔH≧5.0を満たす。樹脂成形品は、ΔH/ΔH≧2.0であれば、熱処理前の状態に比べ、明らかに優位な結晶化度の上昇と言え、それに伴い材料内全体での分子振動を抑制できるため誘電正接が低下する。
樹脂成形品は、示差走査熱量計で測定した昇温工程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが、好ましくは3.5J/g以上であり、より好ましくは4J/g以上であり、さらに好ましくは5J/g以上であり、さらにより好ましくは7J/g以上であり、特に好ましくは8J/g以上である。樹脂成形品は、ΔHが、3.5J/g以上であれば、全芳香族液晶ポリエステル樹脂としては絶対値として高い結晶化度を有していると言え、誘電正接の低下を実現することができる。
なお、本明細書において、示差走査熱量計の測定条件は、窒素雰囲気下で昇温速度10℃/分で30℃から360〜380℃まで昇温させる過程と、降温速度10℃/分で360〜380℃から30℃まで降温させる過程とを1サイクルとして、2サイクル行う。
上記の融点でのエンタルピー変化ΔHは、下記で詳述する全芳香族液晶ポリエステル樹脂の製造方法における重合反応の重合条件(温度や時間)や、下記で詳述する樹脂成形品の製造方法における成形品の加熱処理(アニーリング)の条件を変更することによって、調節することができる。
樹脂成形品の融点は実使用の耐熱性の観点から、下限値としては、好ましくは290℃以上であり、より好ましくは295℃以上であり、さらに好ましくは300℃以上であり、さらにより好ましくは310℃以上であり、また、成形加工上の上限値としては、好ましくは370℃以下であり、より好ましくは360℃以下であり、さらに好ましくは350℃以下である。本発明による樹脂成形品の融点が上記数値範囲内であれば、耐熱性と加工性に優れ、さらに熱処理により耐熱性と誘電正接を優位に向上させることができる。なお、本明細書において、樹脂成形品の融点は、ISO11357、ASTM D3418の試験方法に準拠するものであり、日立ハイテクサイエンス(株)製の示差走査熱量計(DSC)等を用いて測定することができ、DSCで測定した昇温過程の2サイクル目の結晶相から液晶相への転移に伴う吸熱ピークの頂点(Tm)の温度(℃)とした。
熱処理後の樹脂成形品のSPDR法で測定した誘電正接(測定周波数:10GHz)は、0.85×10−3以下であり、好ましくは0.80×10−3以下であり、より好ましくは0.75×10−3以下であり、さらに好ましくは0.70×10−3以下である。
熱処理後の樹脂成形品の円筒空洞共振器法で測定した25℃での誘電正接(測定周波数:34GHz)は、1.5×10−3以下であり、好ましくは1.2×10−3以下であり、より好ましくは1.0×10−3以下である。
熱処理後の樹脂成形品の円筒空洞共振器法で測定した25℃での誘電正接(測定周波数:81GHz)は、3.0×10−3以下であり、好ましくは2.5×10−3以下であり、より好ましくは2.0×10−3以下である。
また、熱処理後の樹脂成形品は、30℃および100℃の誘電正接(測定周波数:34GHz)が、それぞれ、好ましくは2.0×10−3以下および3.0×10−3以下であり、より好ましくは1.5×10−3以下および2.5×10−3以下であり、さらに好ましくは1.0×10−3以下および2.0×10−3以下である。
さらに、熱処理後の樹脂成形品について、測定周波数34GHzにおける30℃から100℃までの誘電正接の変化率は、好ましくは2.5×10−5/℃以下であり、より好ましくは2.0×10−5/℃以下であり、さらに好ましくは1.5×10−5/℃以下である。温度に依存した誘電正接の変化率が小さいことで、材料使用時に温度が変わった場合にも設計に準じた物性を安定して発現させることができる。ゆえに各環境における当該材料を使用したデバイスの動作安定性に寄与できる。
なお、本明細書において、全芳香族液晶ポリエステル樹脂の10GHzにおける誘電正接は、キーサイト・テクノロジー社のネットワークアナライザーN5247A等を用いて、スプリットポスト誘電体共振器法(SPDR法)により測定することができる。それ以外の誘電正接測定は円筒空洞共振器法により測定することができる。また、特別に指定がない場合、誘電正接の値は、23℃、大気雰囲気下、湿度60%での測定値である。
(全芳香族液晶ポリエステル樹脂)
本発明の樹脂成形品に用いる全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、好ましくは3種以上、より好ましくは4種以上の構成単位を含むものである。全芳香族液晶ポリエステル樹脂の構成単位としては、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する構成単位(I)、芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)、および芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III)が挙げられる。以下、全芳香族液晶ポリエステル樹脂に含まれる各構成単位について説明する。
(6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する構成単位(I))
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、下記式(I)で表される6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する構成単位(I)を含むことが好ましい。全芳香族液晶ポリエステル樹脂全体の構成単位に対する構成単位(I)の組成比(モル%)は、樹脂成形品の誘電正接の低下という観点から、好ましくは10モル%以上であり、より好ましくは30モル%以上であり、さらに好ましくは40モル%以上であり、さらにより好ましくは50モル%以上であり、上限値としては、好ましくは70モル%以下であり、より好ましくは65モル%以下であり、さらに好ましくは60モル%以下である。
Figure 2020003690
構成単位(I)を与えるモノマーとしては、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸(HNA、下記式(1))、およびそのアセチル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物等が挙げられる。
Figure 2020003690
(芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II))
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)を含むことが好ましい。全芳香族液晶ポリエステル樹脂全体の構成単位に対する構成単位(II)の組成比(モル%)は、全芳香族液晶ポリエステル樹脂の誘電正接の低下の観点からは、下限値としては、好ましくは15モル%以上であり、より好ましくは17.5モル%以上であり、さらに好ましくは20モル%以上であり、上限値としては、好ましくは45モル%以下であり、より好ましくは35モル%以下であり、さらに好ましくは30モル%以下である。芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)が2種以上含まれる場合、それらの合計モル比が上記組成比の範囲であればよい。
一実施態様において、構成単位(II)は下記式(II)で表される。
Figure 2020003690
上記式中Arは、所望により置換基を有するフェニル基、ビフェニル基、4,4’−イソプロピリデンジフェニル基、ナフチル基、アントリル基およびフェナントリル基からなる群より選択される。これらの中でもフェニル基およびビフェニル基がより好ましい。置換基としては、水素、アルキル基、アルコキシ基、ならびにフッ素等が挙げられる。アルキル基が有する炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。また、直鎖状のアルキル基であっても、分岐鎖状のアルキル基であってもよい。アルコキシ基が有する炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。
構成単位(II)を与えるモノマーとしては、例えば、4,4−ジヒドロキシビフェニル(BP、下記式(2))、ハイドロキノン(HQ、下記式(3))、メチルハイドロキノン(MeHQ、下記式(4))、4,4’−イソプロピリデンジフェノール(BisPA、下記式(5))およびこれらのアシル化物等が挙げられる。
Figure 2020003690
Figure 2020003690
Figure 2020003690
Figure 2020003690
(芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III))
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III)を含むことが好ましい。全芳香族液晶ポリエステル樹脂全体の構成単位に対する構成単位(III)の組成比(モル%)は、全芳香族液晶ポリエステル樹脂の誘電正接の低下の観点からは、下限値としては、好ましくは15モル%以上であり、より好ましくは17.5モル%以上であり、さらに好ましくは20モル%以上であり、上限値としては、好ましくは45モル%以下であり、より好ましくは35モル%以下であり、さらに好ましくは30モル%以下である。芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III)が2種以上含まれる場合、それらの合計モル比が上記組成比の範囲内であればよい。
一実施態様において、構成単位(III)は下記式(III)で表される。
Figure 2020003690
上記式中Arは、所望により置換基を有するフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基およびフェナントリル基からなる群より選択される。これらの中でもフェニル基がより好ましい。置換基としては、水素、アルキル基、アルコキシ基ならびにフッ素等が挙げられる。アルキル基が有する炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。また、直鎖状のアルキル基であっても、分岐鎖状のアルキル基であってもよい。アルコキシ基が有する炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい
構成単位(III)を与えるモノマーとしては、テレフタル酸(TPA、下記式(6))、イソフタル酸(IPA、下記式(7))、2,6−ナフタレンジカルボン酸(NADA、下記式(8))、およびこれらのエステル誘導体、酸ハロゲン化物等が挙げられる。
Figure 2020003690
Figure 2020003690
Figure 2020003690
(p−ヒドロキシ安息香酸に由来する構成単位(IV))
全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、下記式(IV)で表されるp−ヒドロキシ安息香酸に由来する構成単位(IV)をさらに含んでもよい。全芳香族液晶ポリエステル樹脂全体の構成単位に対する構成単位(IV)の組成比(モル%)は、全芳香族液晶ポリエステル樹脂の誘電正接の低下と高耐熱性の観点からは、上限値としては、好ましくは10モル%以下であり、より好ましくは8モル%以下であり、さらに好ましくは5モル%以下である。
Figure 2020003690
構成単位(IV)を与えるモノマーとしては、p−ヒドロキシ安息香酸(HBA、下記式(9))、およびそのアセチル化物、エステル誘導体、酸ハロゲン化物等が挙げられる。
Figure 2020003690
全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性は、メトラー製の顕微鏡用ホットステージ(商品名:FP82HT)を備えたオリンパス(株)製の偏光顕微鏡(商品名:BH−2)等を用い、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を顕微鏡加熱ステージ上にて加熱溶融させた後、光学異方性の有無を観察することにより確認することができる。
(全芳香族液晶ポリエステル樹脂の製造方法)
本発明に係る全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、所望により構成単位(I)〜(IV)を与えるモノマーを、溶融重合、固相重合、溶液重合およびスラリー重合等、従来公知の方法で重合することにより製造することができる。一実施態様において、本発明に係る全芳香族液晶ポリエステル樹脂は、溶融重合のみによって製造することができる。また、溶融重合によりプレポリマーを作製し、これをさらに固相重合する2段階重合によっても製造することができる。
溶融重合は、本発明に係るポリエステル化合物が効率よく得られる観点から、所望により上記構成単位(I)〜(IV)を与えるモノマーを、所定の配合で合わせて100モル%として、モノマーが有する全水酸基に対し、1.05〜1.15モル当量の無水酢酸を存在させて酢酸還流下において行うことが好ましい。
溶融重合とこれに続く固相重合の二段階により重合反応を行う場合は、溶融重合により得られたプレポリマーを冷却固化後に粉砕してパウダー状もしくはフレーク状にした後、公知の固相重合方法、例えば、窒素等の不活性雰囲気下、または真空下において200〜350℃の温度範囲で1〜30時間プレポリマー樹脂を熱処理する等の方法が好ましくは選択される。固相重合は、攪拌しながら行ってもよく、また攪拌することなく静置した状態で行ってもよい。本発明においては、重合反応の重合条件(温度や時間)を変更することによって、樹脂成形品に関する上記の結晶化度の指標となるエンタルピーΔHを調節することができる。
重合反応において触媒は使用してもよいし、また使用しなくてもよい。使用する触媒としては、ポリエステルの重合用触媒として従来公知のものを使用することができ、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属塩触媒、N−メチルイミダゾール等の窒素含有複素環化合物等、有機化合物触媒等が挙げられる。触媒の使用量は、特に限定されるものではないが、モノマーの総量100重量部に対して、0.0001〜0.1重量部であることが好ましい。
溶融重合における重合反応装置は特に限定されるものではないが、一般の高粘度流体の反応に用いられる反応装置が好ましく使用される。これらの反応装置の例としては、例えば、錨型、多段型、螺旋帯型、螺旋軸型等、あるいはこれらを変形した各種形状の攪拌翼をもつ攪拌装置を有する攪拌槽型重合反応装置、又は、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー等の、一般に樹脂の混練に使用される混合装置等が挙げられる。
(他の成分)
本発明による成形品は、本発明の効果を損なわない範囲において、全芳香族液晶ポリエステル樹脂以外の樹脂を含んでいてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレートおよびポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、ポリアクリレート、ポリメタアクリレートおよびポリメチルメタアクリレート等の(メタ)アクリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドおよびポリエーテルイミド等のイミド樹脂、ポリスチレン、高衝撃ポリスチレン、AS樹脂およびABS樹脂等のポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂ならびにポリカーボネート樹脂等が挙げられ、成形品は、これらを1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明による成形品は、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の添加剤、例えば、着色剤、分散剤、可塑剤、酸化防止剤、硬化剤、難燃剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤を含んでいてもよい。
(樹脂成形品の製造方法)
本発明による樹脂成形品は、上記の全芳香族液晶ポリエステル樹脂および所望によりその他の樹脂や添加剤等を含む樹脂組成物を、従来公知の方法で成形した後、加熱処理(アニーリング)を施して得ることができる。なお、樹脂組成物は、全芳香族液晶ポリエステル樹脂等をバンバリーミキサー、ニーダー、一軸または二軸押出機等を用いて、溶融混練することにより得ることができる。
上記の成形方法としては、例えば、プレス成形、発泡成形、射出成形、押出成形、打ち抜き成形等が挙げられる。上記のようにして製造される成形品は、用途に応じて、様々な形状に加工することができる。成形品の形状としては、例えば、板状やフィルム状等とすることができる。
上記の加熱処理(アニーリング)の温度は、下限値としては、好ましくは「Tm−50℃」以上、より好ましくは「Tm−40℃」以上、さらに好ましくは「Tm−30℃以上、さらにより好ましくは「Tm−20℃」以上、上限値としては、好ましくは「Tm+10℃」以下、より好ましくは「Tm+5℃」以下、さらに好ましくは「Tm」以下、さらにより好ましくは「Tm−5℃」以下である。また、例えば、熱処理の時間は、下限値としては、好ましくは30分以上、1時間以上、より好ましくは2時間以上、であり、上限値としては、好ましくは10時間以下、より好ましくは5時間以下である。加熱時の雰囲気としては、好ましくは空気雰囲気下、より好ましくは減圧下、さらに好ましくは窒素雰囲気下である。加熱処理の温度、時間、ならびに雰囲気が上記範囲内であれば、上記の結晶化度の指標となるエンタルピーΔHを所望の範囲に調節し易く、また、成形品表面の膨れ(ブリスター)や反りの発生を抑制することもできる。
(電気電子部品)
本発明による電気電子部品は、上記の樹脂成形品を備えてなる。電気電子部品としては、例えば、ETC、GPS、無線LANおよび携帯電話等の電子機器や通信機器に使用されるアンテナ、高速伝送用コネクタ、CPUソケット、回路基板、フレキシブルプリント基板(FPC)、積層用回路基板、衝突防止用レーダーなどのミリ波および準ミリ波レーダー、RFIDタグ、コンデンサー、インバーター部品、絶縁フィルム、ケーブルの被覆材、リチウムイオン電池等の二次電池の絶縁材、スピーカー振動板等が挙げられる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
[試験例1]熱処理による誘電特性の変化検討
試験例1では、様々なモノマー組成の全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、熱処理を施した樹脂成形品の誘電特性の変化を確認した。
(実施例1−1)
<全芳香族液晶ポリエステル樹脂の製造>
攪拌翼を有する重合容器に、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸(HNA)48モル%、4,4−ジヒドロキシビフェニル(BP)23.5モル%、テレフタル酸(TPA)23.5モル%、およびp−ヒドロキシ安息香酸(HBA)5モル%を加え、触媒として酢酸カリウムおよび酢酸マグネシウムを仕込み、重合容器の減圧−窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、無水酢酸(水酸基に対して1.08モル当量)を更に添加し、150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。
アセチル化終了後、酢酸留出状態にした重合容器を0.5℃/分で昇温して、槽内の溶融体温度が307℃になったところで重合物を抜き出し、冷却固化した。得られた重合物を粉砕し目開き2.0mmの篩を通過する大きさに粉砕してプレポリマーを得た。
次に、上記で得られたプレポリマーを、ヤマト科学(株)製のオーブンでヒーターにより、温度を室温から14時間かけて300℃まで昇温した後、300℃で温度を2時間保持して固相重合を行った。その後室温で自然放熱し、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。メトラー製の顕微鏡用ホットステージ(商品名:FP82HT)を備えたオリンパス(株)製の偏光顕微鏡(商品名:BH−2)を用い、全芳香族液晶ポリエステル樹脂試料を顕微鏡加熱ステージ上にて加熱溶融させ、光学異方性の有無から液晶性を確認した。
<樹脂成形品の製造>
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を融点〜融点+30℃条件で加熱溶融、射出成形し、30mm×30mm×0.4mmの平板状試験片を作製した。得られた平板状試験片にヤマト科学(株)社製イナートオーブンDN411Iを用いて30L/分の窒素フロー下において315℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−2)
モノマー仕込みを、HNA45モル%、BP27.5モル%、TPA19.5モル%、2,6−ナフタレンジカルボン酸(NADA)8モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−3)
モノマー仕込みをHNA50モル%、BP25モル%、NADA25モル%に変更し、実施例1−1と同様にアセチル化を行った後、5時間30分かけて360℃まで昇温した。その後、20分かけて10torrまで減圧したところで重合物を抜き出し、冷却固化した。得られた重合物を粉砕し目開き2.0mmの篩を通過する大きさに粉砕して、固相重合せずに得られた全芳香族ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−4)
モノマー仕込みを、HNA50モル%、BP25モル%、TPA22モル%、NADA3モル%に変更し、固相重合の最終温度を310℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に320℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−5)
モノマー仕込みを、HNA50モル%、BP20モル%、ハイドロキノン(HQ)5モル%、TPA20.5モル%、NADA4.5モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に285℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−6)
モノマー仕込みを、HNA50モル%、BP25モル%、TPA19モル%、NADA6モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に305℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−7)
モノマー仕込みを、HNA50モル%、BP25モル%、TPA17モル%、NADA8モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に290℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−8)
モノマー仕込みを、HNA50モル%、BP25モル%、TPA15モル%、IPA2モル%、NADA8モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に280℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−9)
モノマー仕込みを、HNA50モル%、BP24モル%、4,4’−イソプロピリデンジフェノール(BisPA)1モル%、TPA20.5モル%、NADA4.5モル%に変更し、固相重合の最終温度を300℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に305℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−10)
モノマー仕込みを、HNA50モル%、BP23モル%、BisPA2モル%、TPA20.5モル%、NADA4.5モル%に変更し固相重合の最終温度を300℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−11)
モノマー仕込みを、HNA52モル%、BP24モル%、TPA18モル%、IPA3モル%、NADA3モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に305℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−12)
モノマー仕込みを、HNA55モル%、BP22.5モル%、TPA18モル%、NADA4.5モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に305℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−13)
モノマー仕込みを、HNA55モル%、BP22.5モル%、TPA18モル%、イソフタル酸(IPA)2モル%、NADA2.5モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に310℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−14)
モノマー仕込みを、HNA55モル%、BP20モル%、TPA20モル%、HBA5モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に315℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−15)
モノマー仕込みを、HNA60モル%、BP20モル%、TPA17モル%、NADA3モル%に変更し、固相重合の最終温度を295℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に315℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−16)
モノマー仕込みを、HNA60モル%、BP20モル%、TPA15.5モル%、NADA4.5モル%に変更し、固相重合の最終温度を295℃、保持時間を1.5時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−17)
モノマー仕込みを、HNA60モル%、BP20モル%、TPA15.5モル%、NADA4.5モル%に変更し、固相重合の最終温度を310℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−18)
モノマー仕込みを、HNA60モル%、BP20モル%、TPA15.5モル%、NADA4.5モル%に変更し、固相重合の最終温度を310℃、保持時間を4時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−19)
モノマー仕込みを、HNA60モル%、BP20モル%、TPA11モル%、NADA9モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に290℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−20)
モノマー仕込みを、HNA65モル%、BP17.5モル%、TPA8.5モル%、NADA9モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に290℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−21)
モノマー仕込みを、HNA65モル%、BP14.5モル%、メチルハイドロキノン(MeHQ)2モル%、TPA16.5モル%、HBA2モル%に変更し、固相重合の最終温度を295℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−22)
モノマー仕込みを、HNA65モル%、BP15モル%、TPA15モル%、HBA5モル%に変更し、固相重合の最終温度を300℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に310℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−23)
モノマー仕込みを、HNA70モル%、BP15モル%、TPA12モル%、NADA3モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に310℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例1−24)
モノマー仕込みを、HNA55モル%、HQ24.75モル%(等量的には22.5モル%であり、反応におけるモノマー昇華によるロスを考慮して過剰に用いた)、TPA5モル%、NADA17.5モル%に変更し、固相重合の最終温度を310℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(比較例1−1)
モノマー仕込みを、BP20モル%、TPA15モル%、IPA5モル%、HBA60モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に335℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(比較例1−2)
モノマー仕込みを、HNA27モル%、HBA73モル%に変更し、固相重合の最終温度を270℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に270℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(比較例1−3)
モノマー仕込みを、HNA10モル%、BP10モル%、HQ15モル%、TPA25モル%、HBA40モル%に変更し、固相重合の最終温度を280℃、保持時間を1時間にした以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂を得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の液晶性を確認した。
上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に280℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
上記の実施例および比較例で製造した樹脂成形品の全芳香族液晶ポリエステル樹脂のモノマー組成および熱処理条件の一覧を表1に示した。
Figure 2020003690
<性能評価>
<示差走査熱量分析(DSC)>
上記の実施例および比較例で得られた熱処理を施した樹脂成形品について、下記の条件で示差走査熱量分析を行った。測定においては熱処理後の成形品の射出成形時の樹脂流入部と反対側の角を2mm角程度に切り出したものをサンプルとして使用した。昇温過程の1サイクル目および2サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHおよびΔHを測定した。また、昇温過程の1サイクル目および2サイクル目での吸熱ピークの頂点での温度をそれぞれTmおよびTmとし、Tmを融点(℃)とした。
測定条件:昇温速度10℃/分で30℃から360〜380℃まで昇温させる過程と、降温速度10℃/分で360〜380℃から30℃まで降温させる過程とを1サイクルとして、2サイクル行った。
<誘電正接測定(10GHz)>
上記の実施例および比較例で得られた熱処理前の平板状試験片および熱処理を施した樹脂成形品についてそれぞれ、キーサイト・テクノロジー社のネットワークアナライザーN5247Aを用いて、スプリットポスト誘電体共振器法(SPDR法)により、周波数10GHzの面内方向の誘電正接を測定した。なお、各種類のサンプルをN=4ずつ測定し、4回の平均値を表2に示した。
また、樹脂成形品を用いて回路基板を作成した場合、回路基板における誘電損失は、技術文献(高周波用高分子材料の開発と応用、CMCテクニカルライブラリー201、馬場文明監修、120頁参照)の記載によると下記式で求められる。
・α=27.3×(f/C)×(Er)1/2×tanδ
α:誘電損失(dB/m)
f:周波数(Hz)
C:光速
Er:比誘電率
tanδ:誘電正接
この式によると、ある周波数における(Er)1/2×tanδの値を材料間で比較することで、材料ごとの誘電損失の低減度合いを知ることができる。そのため、各成形品の比誘電率Erの値を表2に示す。
<溶融粘度測定>
上記の実施例および比較例で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の、せん断速度1000S−1における融点+20℃での溶融粘度(Pa・s)を、キャピラリーレオメーター粘度計((株)東洋精機製作所キャピログラフ1D)と内径1mmキャピラリーを用い、JIS K7199に準拠して測定した。測定結果を表2に示した。なお、測定前に全芳香族液晶ポリエステル樹脂を150℃、4時間減圧下で乾燥した。
Figure 2020003690
[試験例2]熱処理条件に対する誘電特性の検討
試験例2では、特定組成を有する樹脂成形品の熱処理条件に対する誘電特性の変化を確認した。
通常、樹脂成形物の熱処理では、成形時の残留応力の影響による成形品のソリや、ガスの発生による製品表面の膨れ(ブリスター)が発生し、製品としての不良を生じうる。一方で本発明による樹脂成形品を用いれば、幅広い熱処理条件において優れた低誘電性を備えた熱処理成形品の良品を得ることができる。
<樹脂成形品の製造>
(実施例2−1)
実施例1−16で得られた平板状試験片に280℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例2−2)
実施例1−16で得られた平板状試験片に325℃で4時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。また、得られた樹脂成形品の表面を目視観察した結果、膨れ(ブリスター)や反りは発生していなかった。
(実施例2−3)
実施例1−23で得られた平板状試験片に290℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例2−4)
実施例1−23で得られた平板状試験片に335℃で4時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。また、得られた樹脂成形品の表面を目視観察した結果、膨れ(ブリスター)や反りは発生していなかった。
(比較例2−1)
比較例1−1で得られた平板状試験片に315℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(比較例2−2)
比較例1−1で得られた平板状試験片に360℃で4時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。また、得られた樹脂成形品の表面を目視観察した結果、膨れ(ブリスター)が発生していた。
(比較例2−3)
比較例1−2で得られた平板状試験片に250℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(比較例2−4)
比較例1−2で得られた平板状試験片に295℃で4時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。また、得られた樹脂成形品の表面を目視観察した結果、膨れ(ブリスター)や反りが発生していた。
(比較例2−5)
比較例1−3で得られた平板状試験片に260℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
<性能評価>
上記の実施例および比較例で得られた熱処理を施した樹脂成形品について、試験例1と同様にして、エンタルピーΔHおよびΔH、ならびに温度TmおよびTmを測定した。10GHzの誘電特性についても試験例1と同様に各種類のサンプルをN=4ずつ測定し、4回の平均値を表3に示した。また、実施例1−16および1−23ならびに比較例1−1〜1−3の測定結果について、参考のために併記した。
Figure 2020003690
[試験例3]樹脂混錬物の検討
試験例3では、本発明による樹脂を母材とした樹脂混錬物に対しても熱処理成形品として優れた誘電特性を示すことを確認した。
<樹脂成形品の製造>
(実施例3−1)
実施例1−16で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂99質量部と、比較例1−2で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂1質量部とを粉体状態で混ぜ、これを株式会社東洋精機製作所社製ラボプラストマイクロを用いて350℃で2軸混錬して、樹脂組成物ペレットを得た。得られた樹脂組成物ペレットを用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例3−2)
実施例1−16で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂95質量部と、比較例1−2で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂5質量部とを粉体状態で混ぜ、これを株式会社東洋精機製作所社製ラボプラストマイクロを用いて350℃で2軸混錬して、樹脂組成物ペレットを得た。得られた樹脂組成物ペレットを用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例3−3)
モノマー仕込みを、HNA2モル%、HQ14モル%、NADA14モル%、HBA70モル%に変更した以外は実施例1−1と同様にして、全芳香族液晶ポリエステル樹脂Aを得た。続いて、上記と同様にして、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂Aの液晶性を確認した。
次に、実施例1−16で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂90質量部と、上記で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂A10質量部とを粉体状態で混ぜ、これを株式会社東洋精機製作所社製ラボプラストマイクロを用いて350℃で2軸混錬して、樹脂組成物ペレットを得た。得られた樹脂組成物ペレットを用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
(実施例3−4)
実施例1−16で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂99質量部と、非晶性ポリアクリレート樹脂(ユニチカ株式会社製、UパウダーLタイプ)1質量部とを粉体状態で混ぜ、これを株式会社東洋精機製作所社製ラボプラストマイクロを用いて350℃で2軸混錬して、樹脂組成物ペレットを得た。得られた樹脂組成物ペレットを用いて、実施例1−1と同様にして、平板状試験片を作製した。続いて、得られた平板状試験片に300℃で3時間熱処理を施して、熱処理樹脂成形品を得た。
<性能評価>
上記の実施例で得られた熱処理を施した樹脂成形品について、試験例1と同様にして、エンタルピーΔHおよびΔH、ならびに温度TmおよびTmを測定した。10GHzの誘電特性についても試験例1と同様に各種類のサンプルをN=4ずつ測定し、4回の平均値を表4に示した。
Figure 2020003690
[試験例4]フィルム形状における検討
試験例4では、熱処理した樹脂成形品がフィルム形状である場合にも優れた誘電特性を示すことを確認した。
<樹脂成形品の製造>
(実施例4−1)
実施例1−16で得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を(株)東洋精機製作所製ラボプラストマイクロで二軸混練し、混錬部温度360℃でペレット化して、樹脂ペレットを得た。続いて、得られた樹脂ペレットを使用し、2軸押し出し機(テクノベル社製:KZW−30MG:ベントなし)により、ダイ幅120mmのTダイから溶融樹脂を押出して、冷却ロールを通過させた後、巻取りロールで巻取って樹脂フィルムを製膜した。製造時の各設定温度は、ダイ温度:337℃、混錬部温度340℃、ロール温度50℃、巻取りロールは室温であった。スクリュー回転150rpm、巻取り速度が3m/分のとき、幅90mm、平均膜厚が50μm程度の均一なフィルムが得られた。続いて、得られた樹脂フィルムに300℃で3時間熱処理を施して、フィルム状の熱処理樹脂成形品を得た。
(比較例4−1)
攪拌翼を有する重合容器に、HNA27モル%およびHBA73モル%を加え、触媒として酢酸カリウムを仕込み、重合容器の減圧−窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。その後、350℃まで5時間かけて昇温した後、20分かけて10Torr(即ち1330Pa)まで減圧して、低沸分を留出させながら溶液重合を行った。続いて、窒素を導入して減圧状態から常圧を経て加圧状態にして、重合容器の下部から全芳香族液晶ポリエステル樹脂を排出した。メトラー製の顕微鏡用ホットステージ(商品名:FP82HT)を備えたオリンパス(株)製の偏光顕微鏡(商品名:BH−2)を用い、全芳香族液晶ポリエステル樹脂試料を顕微鏡加熱ステージ上にて加熱溶融させ、光学異方性の有無から液晶性を確認した。
次に、得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂を用いて、実施例4−1と同様にして、樹脂フィルムを得た。続いて、得られた樹脂フィルムに250℃で3時間熱処理を施して、フィルム状の熱処理樹脂成形品を得た。
<性能評価>
上記の実施例および比較例で得られた熱処理を施したフィルム状の樹脂成形品について、試験例1と同様にして、エンタルピーΔHおよびΔH、ならびに温度TmおよびTmを測定した。なお、示差走査熱量分析については各種類のサンプルをN=1ずつ測定した。10GHzの誘電特性についても試験例1と同様に各種類のサンプルをN=4ずつ測定し、4回の平均値を表5に示した。
Figure 2020003690
[試験例5]熱処理成形品の81GHzと34GHzでの誘電正接評価と、34GHzにおける誘電正接の温度依存性評価
試験例5では、本発明である熱処理を施した樹脂成形品について、様々な周波数において優れた低い誘電正接を示すことを確認した。また、本発明である熱処理を施した樹脂成形品が特定の周波数において各温度帯で優れた低い誘電正接を示し、温度に対する誘電正接の変化率も小さく安定していることを確認した。
<誘電正接測定(34および81GHz)>
実施例1−2、実施例1−16ならびに比較例1−1および1−2により得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の30mm×30mm×0.4mmの熱処理済み射出成形平板の中央から13mm角の正方形平板を切削して試験片とした。この試験片を、宇都宮大学大学院工学研究科 古神・清水研究室にて温度25℃、湿度50%の環境で100GHz用共振器と36GHz用共振器に装荷し、円筒空洞共振器法により、室温で誘電正接を測定した。100GHzと36GHz用の共振器を用いたが、実際の測定周波数は材料の共振特性により、81GHz付近と34GHz付近の測定となった。
Figure 2020003690
<34GHzにおける誘電正接測定(温度依存性)>
実施例1−2、実施例1−16ならびに比較例1−1および1−2により得られた全芳香族液晶ポリエステル樹脂の30mm×30mm×0.4mmの熱処理済み射出成形平板の中央から13mm角の正方形平板を切削して試験片とした。この試験片を、宇都宮大学大学院工学研究科 古神・清水研究室にて36GHz用共振器を用いて円筒空洞共振器法により、下記の手順で誘電正接測定の測定を行った。具体的には、試験片をセットした該共振器を恒温槽に配置し、恒温槽の設定温度を105℃に設定後、2時間経過させた。その後、恒温槽を20℃に設定し、槽内温度を自然降下させ、この時の誘電正接を1℃間隔で測定した。熱処理後の測定サンプルについて、誘電正接の30℃から100℃の温度依存性(変化)を図1に示した。また30℃および100℃での誘電正接と30℃から100℃までの誘電正接の変化率を表7に示した。なお、36GHz用の共振器を用いたが、実際の測定周波数は材料の共振特性により、34GHz付近での測定となった。
Figure 2020003690

Claims (7)

  1. 全芳香族液晶ポリエステル樹脂を含み、熱処理が施されてなる樹脂成形品であって、
    示差走査熱量計で測定した昇温過程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHと2サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが、ΔH/ΔH≧2.0を満たし、
    測定周波数10GHzにおけるSPDR法で測定した誘電正接が、0.85×10−3以下であることを特徴とする、樹脂成形品。
  2. 示差走査熱量計で測定した昇温過程の1サイクル目の融点でのエンタルピー変化ΔHが3.5J/g以上である、請求項1に記載の樹脂成形品。
  3. 前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、3種以上の構成単位を含む、請求項1または2に記載の樹脂成形品。
  4. 前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂全体の構成単位に対して、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する構成単位(I)を10モル%以上含む、請求項3に記載の樹脂成形品。
  5. 前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)および芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(III)をさらに含む、請求項4に記載の樹脂成形品。
  6. 前記全芳香族液晶ポリエステル樹脂が、p−ヒドロキシ安息香酸に由来する構成単位(IV)をさらに含む、請求項5に記載の樹脂成形品。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂成形品を備える、電気電子部品。
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