KR20090045040A - 전방향족 액정 폴리에스테르 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학식 (I), (II), (III) 및 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위로 이루어지는 전방향족 액정 폴리에스테르를 제공한다:
[식 중:
화학식 (I) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 전방향족 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위를 기준으로 40 ~ 80 mol% 이고;
화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량 대 화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 90/100 내지 100/90 이고;
화학식 (II) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량을 기준으로 80 ~ 99.9 mol% 이고;
화학식 (III) 에서 벤젠 고리에 부착된 두 "-O-" 는 서로에 대해 메타 또는 파라에 위치하고, 화학식 (IV) 에서 "Ar" 은 2가 방향족기를 나타냄].
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르는 고주파 영역에서 우수한 유전 특성을 나타낼 뿐 아니라 양호한 기계적 특성 예컨대 충격 강도를 나타낸다.
전방향족 액정 폴리에스테르, 유전 특성, 기계적 특성
Description
본 발명은 고주파 영역에서 우수한 유전 특성을 나타낼 뿐 아니라 양호한 기계적 특성을 나타내는 전방향족 액정 폴리에스테르에 관한 것이다.
현대 사회에서는 일상 생활 속의 멀티미디어가 급속히 개발되고 있어서, ETC 장치와 같은 ITS (지능형 교통 시스템) 이 유료 도로에서 사용되고 있고 GPS 가 널리 이용되고 있다. 정보 및 전기통신 기술의 현저한 증가로 인해 송파용 신호의 고주파화가 이루어지고 있다.
그러한 고주파를 이용하는 정보 통신 장치에 사용할 재료로서 고주파 영역 (특히 기가헤르츠 밴드) 에서 우수한 유전 특성을 나타내는 엔지니어링 플라스틱이 주목받고 있다. 엔지니어링 플라스틱은 또한 양호한 생산성 및 경량 특성을 가지므로, 유전체 뿐 아니라 통신 장치 및 전자 장치의 패키지 및 섀시 등으로의 이용이 기대된다.
엔지니어링 플라스틱 중, 온도전이형 (thermotropic) 액정 폴리에스테르 수지 (이하, 액정 폴리에스테르 수지 또는 LCP 라 칭함) 는 하기한 바와 같은 우수한 특성을 가져서, 특히 고주파 신호를 이용하는 장치의 제조에 적절할 것으로 기대된다:
(1) 우수한 유전 특성: 이용되는 주파수 영역에서 상대 유전율 (εr) 이 일정하고, 유전 손실 탄젠트 (tanδ) 가 작음,
(2) 양호한 물리성 (physicality): 저-팽창 특성 (치수 안정성), 내열성, 난연성 및 강성을 포함하는 기계적 특성이 양호함, 및
(3) 양호한 성형 유동성: 크기가 작고 더욱 얇은 부품을 갖는 성형품의 가공을 가능하게 함.
액정 폴리에스테르 수지 중, 6-옥시-2-나프토일 반복 단위, 4,4'-디옥시바이페닐 반복 단위 및 방향족 디카르보닐 반복 단위를 특정 비율로 포함하고 있는 전방향족 액정 폴리에스테르가 최근 제안되었는데, 이는 이들이 양호한 유전 특성, 내열성 및 성형 가공성을 나타내는 것에 기인한다 (US 특허 출원 공개 번호 2004-152865 및 US 특허 출원 공개 번호 2004-164282 참고).
상기 두 참고 문헌 및 일본 공개 특허 공보 2007-154169 에 개시된 액정 폴리에스테르에는 다량의 6-옥시-2-나프토일 반복 단위가 포함되어 있다. 이 액정 폴리에스테르는 우수한 유전 특성을 나타낼 수는 있지만, 이들의 기계적 특성 예컨대 충격 강도가 상대적으로 불량하다.
따라서, 우수한 유전 특성 뿐 아니라 양호한 기계적 특성 예컨대 충격 강도를 나타내는 전방향족 액정 폴리에스테르 수지가 요구된다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 고주파 영역에서 우수한 유전 특성을 나타낼 뿐 아니라 양호한 기계적 특성 예컨대 충격 강도를 나타내는 전방향족 액정 폴리에스테르를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 6-옥시-2-나프토일 반복 단위, 4,4'-디옥시바이페닐 반복 단위 및 방향족 디카르보닐 반복 단위를 특정 비율로 포함하고 추가로 소량의 벤젠디옥시 반복 단위를 포함하는 전방향족 액정 폴리에스테르가 우수한 유전 특성 및 개선된 기계적 특성 예컨대 충격 강도를 나타내는 것을 알아내었다.
본 발명은 화학식 (I), (II), (III) 및 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위로 이루어지는 전방향족 액정 폴리에스테르를 제공한다:
[식 중:
화학식 (I) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 전방향족 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위를 기준으로 40 ~ 80 mol% 이고;
화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량 대 화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 90/100 내지 100/90 이고;
화학식 (II) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량을 기준으로 80 ~ 99.9 mol% 이고;
화학식 (III) 에서 벤젠 고리에 부착된 두 "-O-" 는 서로에 대해 메타 또는 파라에 위치하고, 화학식 (IV) 에서 "Ar" 은 2가 방향족기를 나타냄].
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르는 고주파 영역에서 우수한 유전 특성을 나타낼 뿐 아니라 양호한 기계적 특성 예컨대 충격 강도를 나타낸다.
바람직한 구현예의 상세한 설명
상세한 설명 및 청구항에서, 용어 "방향족" 은 네 개의 고리로 이루어지는 방향족기를 갖는 기를 나타낸다. "방향족" 기는 6-원 모노시클릭 또는 폴리시클릭 융합 시클릭기일 수 있다. 둘 이상의 6-원 모노시클릭 또는 폴리시클릭 융합 시클릭기가 탄소-탄소 결합, 옥시, C1-6 알킬렌, 아미노, 카르보닐, 술파이드, 술피닐 및 술포닐기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 연결기에 의해 연결된 기가 또한 "방향족" 기에 포함된다.
상세한 설명 및 청구항에서, 용어 "전방향족 액정 폴리에스테르" 는 이방성 용융상을 나타내는 전방향족 액정 폴리에스테르를 지칭하는데, 당업자는 이를 온도 전이형 액정 폴리에스테르라 칭한다.
이방성 용융상은 직각 편광기를 이용하는 통상적 편광계를 통해 확인할 수 있다. 보다 상세하게는, 질소 분위기 하에서 고온 지지대 상의 시료를 관찰할 수 있다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르는 하기 화학식 (I) 내지 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위로 이루어진다:
[식 중, 화학식 (III) 에서 벤젠 고리에 부착된 두 "-O-" 는 서로에 대해 메타 또는 파라에 위치하고, 화학식 (IV) 에서 "Ar" 은 2가 방향족기를 나타냄].
앞서 기술한 반복 단위로 이루어지는 전방향족 액정 폴리에스테르에는, 폴리에스테르의 구조 성분 및 이들 성분의 비율 및 연쇄 분포에 따라, 이방성 용융상을 제공하거나 제공하지 않는 것 둘 다가 포함될 수 있다. 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르는 이방성 용융상을 나타내는 것에 한정된다.
화학식 (I) 로 나타내어지는 반복 단위를 제공하는 단량체의 예는 6-히드록시-2-나프토산 뿐 아니라 에스테르 형성 유도체 예컨대 이의 아실 유도체, 에스테르 유도체 및 산 할라이드이다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르에서, 화학식 (I) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 전체 반복 단위를 기준으로 할 때 40 ~ 80 mol%, 바람직하게는 45 ~ 70 mol%, 더욱 바람직하게는 50 ~ 65 mol% 이다.
화학식 (II) 로 나타내어지는 반복 단위를 제공하는 단량체의 예는 4,4'-디히드록시바이페닐 뿐 아니라 에스테르 형성 유도체 예컨대 이의 아실 유도체이다.
화학식 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위를 제공하는 단량체의 예는 히드로퀴논, 레조르신 뿐 아니라 에스테르 형성 유도체 예컨대 이의 아실 유도체이다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르에서, 화학식 (II) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 생성된 전방향족 액정 폴리에스테르의 기계적 특성을 양호하게 한다는 점에서 화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량을 기준으로 80 ~ 99.9 mol%, 바람직하게는 85 ~ 99 mol%, 더욱 바람직하게는 90 ~ 98 mol% 이다. 화학식 (II) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비가 화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량을 기준으로 80 mol% 미만인 경우, 생성된 전방향족 액정 폴리에스테르는 불량한 내열성을 나타내는 경향이 있다.
화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위를 제공하는 단량체의 예는 방향족 디카르복실산 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디카르복시바이페닐 및 알킬-, 알콕시- 또는 할로겐-치환 유도체 뿐 아니라 에스테르 형성 유도체 예컨대 이의 에스테르 유도체 및 산 할라이드이다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르에서, 화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위에 포함된 "-Ar-" 기의 예에는 하기의 기가 포함된다:
바람직하게는, 생성되는 전방향족 액정 폴리에스테르의 기계적 특성, 내열성, 용융점 및 성형 특성을 조절한다는 점에서, 화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위가 하기 화학식 (1) 내지 (3) 으로 나타내어지는 반복 단위로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 반복 단위이다:
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르에서, 화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위 (방향족 디옥시 반복 단위) 의 총량 대 화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위 (방향족 디카르복시 반복 단위) 의 몰비는 90/100 내지 100/90, 바람직하게는 95/100 ~ 100/95 이다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르의 제조 방법은 비제한적이어서, 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 앞서 기술된 단량체 성분 사이에 에스테르 결합을 제공하는 중합체를 제조하기 위해 용융 산첨가 분해반응 및 슬러리 중합법과 같은 통상의 중합법을 이용할 수 있다.
용융 산첨가 분해반응법이 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르의 제조에 바람직하게 사용된다. 이 방법에서는, 단량체를 가열하여 용용액을 제공한 후, 용액을 반응시켜 용융 중합체를 제공한다. 이 방법의 최종 단계는, 물 또는 아세트산과 같은 휘발성 부산물의 제거를 용이하게 하기 위해 진공 하에서 수행할 수 있다.
슬러리 중합법은 단량체를 열교환액 내에서 반응시켜 고체 상태 중합체를 열교환 액체 매질 중의 현탁액의 형태로 수득하는 것을 특징으로 한다.
용융 산첨가 분해반응법 또는 슬러리 중합법에서, 중합 단량체는 저급 아실 유도체 (히드록실기를 아실화하여 수득) 의 형태일 수 있다. 저급 아실기는 바람직하게는 2 ~ 5 개, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 가장 바람직하게는, 아세틸화된 단량체를 반응에 사용한다.
단량체의 저급 아실 유도체는 단량체들을 독립적으로 아실화하여 미리 제조 한 것이거나, 또는 전방향족 액정 폴리에스테르의 제조시 단량체에 아세트산 무수물과 같은 아실화제를 첨가하여 반응계 내에서 제조한 것일 수 있다.
용융 산첨가 분해반응법 또는 슬러리 중합법에서, 바람직한 경우, 촉매를 반응에 사용할 수 있다.
촉매의 예에는 유기 주석 화합물 예컨대 디알킬 주석 옥사이드 (예, 디부틸 주석 옥사이드) 및 디아릴 주석 옥사이드; 유기 티타늄 화합물 예컨대 알콕시 티타늄 실리케이트 및 티타늄 알콕사이드; 티타늄 디옥사이드; 안티몬 트리옥사이드; 알킬리 또는 알칼리토금속의 카르복실산 염 예컨대 칼륨 아세테이트; 무기 산의 염 (예, K2SO4); 루이스 산 (예, BF3); 및 기체 산 촉매 예컨대 할로겐화 수소 (예, HCl) 가 포함된다.
촉매가 사용되는 경우, 반응에 첨가되는 촉매의 양은 전체 단량체를 기준으로 바람직하게는 10 ~ 1000 ppm, 더욱 바람직하게는 20 ~ 200 ppm 일 수 있다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르는 중합 반응 용기로부터 용융 상태로 수득할 수 있으며, 펠릿, 플레이크 또는 분말로 가공할 수 있다.
이후, 전방향족 액정 폴리에스테르를, 바람직한 경우, 진공 또는 비활성 기체 분위기 예컨대 질소 기체 및 헬륨 기체 하에서 고체상 가열 공정에 적용하여 내열성 등을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르는 고주파 영역 예컨대 기가헤르츠 밴드에서 유전 손실 탄젠트를 낮게 나타낸다. 상세하게는, 길이 85 mm, 폭 1.75 mm 및 두께 1.75 mm 의 스틱형 시험편을 이용하여 1 GHz 의 주파수에서 측정한 유전 손실 탄젠트가 바람직하게는 0.001 이하, 더욱 바람직하게는 0.0008 이하이다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르의 유전 손실 탄젠트는 공동 공진기 섭동 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 길이 64 mm, 폭 12.7 mm 및 두께 2.0 mm 의 굽힘 시험편을 이용하여 ASTM D256 에 따라 측정한 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르의 아이조드 충격 강도는 바람직하게는 100 J/m 이상, 더욱 바람직하게는 130 J/m 이상이므로, 이는 우수한 아이조드 충격 강도를 나타낸다.
본 발명은 또한 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르 및 기타 성분을 포함하는 전방향족 액정 폴리에스테르를 제공한다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물은 하나 이상의 무기 및/또는 유기 충전재와 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르를 혼합하여 수득한 것일 수 있다.
무기 및/또는 유기 충전재의 예에는 유리 섬유, 실리카-유리 섬유, 실리카-알루미나 섬유, 알루미나 섬유, 탄소 섬유, 칼륨 티타네이트 섬유, 알루미늄 보레이트 섬유, 아라미드 섬유, 탈크, 마이카, 흑연, 규회석, 돌로마이트, 클레이, 유리 플레이크, 유리 비드, 유리 벌룬, 칼슘 카르보네이트, 바륨 술페이트 및 티타늄 옥사이드가 포함될 수 있다. 이중, 유리 섬유가 바람직하게는 사용되는데, 이는 이의 물리적 특성 및 비용 사이의 양호한 균형에 기인한다.
무기 및/또는 유기 충전재는 전방향족 액정 폴리에스테르의 총량의 100 중량 부 당 0.1 ~ 200 중량부, 바람직하게는 1 ~ 100 중량부의 양으로 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물에 첨가될 수 있다.
무기 및/또는 유기 충전재의 양이 200 중량부를 초과하는 경우, 생성되는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물의 성형성이 떨어지는 경향이 있고, 성형 장치의 실린더 또는 다이의 소모가 증가하는 경향이 있다.
본 발명에 따른 전방향족 액정 폴리에스테르 또는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물은 바람직한 경우 하나 이상의 첨가제와 추가 혼합할 수 있다. 예를 들어, 성형 윤활제 예컨대 고급 지방족 산, 고급 지방족 에스테르, 고급 지방족 아미드, 고급 지방족 산 금속 염, 폴리실록산 및 플루오로탄소 수지; 착색제 예컨대 염료 및 안료; 산화방지제; 열 안정화제; UV 흡수제; 대전방지제; 및 표면활성제를 혼합할 수 있다. 용어 "고급" 기란 본원에서 10 ~ 25 개의 탄소 원자를 갖는 기를 지칭하는 것으로 사용된다.
전방향족 액정 폴리에스테르 또는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물의 펠릿을 용융 공정에 적용시키기 전, 성형 윤활제 예컨대 고급 지방족 산, 고급 지방족 에스테르, 고급 지방족 산 금속 염 또는 플루오로탄소-형 계면활성제를 상기 펠릿에 첨가하여, 상기 제제가 펠릿의 외부 표면에 부착되도록 할 수 있다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르 또는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물은, 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르와 동일한 온도 범위에서 가공 예컨대 성형시킬 수 있는 하나 이상의 추가적 수지 성분을 포함하고 있을 수 있다 (단, 추가적 수지 성분의 본 발명의 목적을 저해하지 않아야 함). 추가적 수지 성분 의 예에는 열가소성 수지 예컨대 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리페닐렌 에테르 및 이의 변성 유도체, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르 이미드 및 폴리아미드이미드, 및 열경화성 수지 예컨대 페놀 수지, 에폭시 수지 및 폴리이미드 수지가 포함된다. 추가적 수지 성분의 양은 비제한적이며, 원하는 특성에 따라 결정할 수 있다. 전형적으로, 이러한 추가적 수지는 전방향족 액정 폴리에스테르의 총 중량의 100 중량부 당 0.1 ~ 100 중량부, 바람직하게는 0.1 ~ 80 중량부의 양으로 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물에 첨가할 수 있다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물은, 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르에 무기 및/또는 유기 충전재, 강화재, 첨가제 및 기타 수지 성분을 첨가하고, 밴버리 혼합기, 혼련기, 단축 압출기, 이축 압출기 등과 같은 혼련기를 이용해 혼합물을 Tm 근처 내지 Tm + 30 ℃ 의 온도에서 용융 혼련시킴으로써 수득할 수 있다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르 또는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물은 통상적 방식을 이용해 성형품, 필름, 시트, 결합된 텍스타일 등으로 가공할 수 있다. 예를 들어, 사출 성형 또는 압출 기술이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르 또는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물은 고주파 영역에서의 우수한 유전 특성 뿐 아니라 양호한 기계적 특성 예컨대 충격 강도를 나타내므로, 고주파 신호를 이용하는 안테나, 커넥터, 기판 등의 전자 부품의 제조에 적절히 사용된다.
하기 실시예를 참고로 하여 본 발명을 추가로 설명한다.
실시예
실시예 및 비교예에서, 용융 온도 (Tm), 하중 하의 변형 온도 (DTUL), 인장 강도, 굴곡 강도, 아이조드 충격 강도 및 유전 손실 탄젠트 (tanδ) 를 하기 절차에 의해 평가했다.
1) 용융 온도 (Tm)
시차 주사 열량계 Exstar 6000 (Seiko Instruments Inc., Chiba, Japan) 또는 동일한 유형의 DSC 장치를 사용했다. 시험할 LCP 시료를 실온에서부터 20 ℃/분의 속도로 가열하고 발열 피크 (Tm1) 를 기록했다. 이후, LCP 시료를 Tm1 보다 20 ~ 50 ℃ 높은 온도에서 10 분 동안 두었다. 이후, 시료를 20 ℃/분의 속도로 실온으로 냉각시켰다. 이후, LCP 시료를 다시 20 ℃/분의 속도로 가열했다. 최종 단계에서 발견된 발열 피크를 전방향족 액정 폴리에스테르의 용융점 (Tm) 으로 기록했다.
2) 하중 하의 변형 온도 (DTUL)
사출 성형기 (UH 1000－110, Nissei Plastic Industrial Co., Ltd) 를 이용해 전방향족 액정 폴리에스테르로부터 길이 127 mm, 폭 12.7 mm 및 두께 3.2 mm 의 시험편을 성형했다. 상기 시험편의 변형 온도를 1.82 MPa 의 하중 하에서 2 ℃/분의 속도로 ASTM D648 에 따라 측정하였다.
3) 인장 강도
사출성형기 (MINIMAT M26/15, Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) 를 체결압 15 톤, 실린더 온도 350 ℃ 및 다이 온도 70 ℃ 로 사용하여 전방향족 액정 폴리에 스테르로부터 도 1 에 나타낸 두께 2.0 mm 의 덤벨형 표본을 성형하였다. INSTRON5567 (Universal testing machine, Instron Japan Co., Ltd.) 를 스팬 거리 25.4 mm 및 당김 속도 5 mm/분으로 사용하여 시편의 인장 강도를 측정했다.
4) 굴곡 강도
사출성형기 (MINIMAT M26/15, Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) 를 체결압 15 톤, 실린더 온도 350 ℃ 및 다이 온도 70 ℃ 로 사용하여 전방향족 액정 폴리에스테르로부터 길이 64 mm, 폭 12.7 mm, 두께 2.0 mm 의 굽힘 시험편을 성형하였다. INSTRON5567 (Universal testing machine, Instron Japan Co., Ltd.) 를 스팬 거리 40.0 mm 및 압밀 속도 1.3 mm/분으로 사용하여 삼점 굽힘 시험에 의해 굴곡 강도를 측정했다.
5) 아이조드 충격 강도
굴곡 강도 측정에 사용한 것과 동일한 시험편을 사용하여 ASTM D256 에 따라 아이조드 충격 강도를 측정했다.
6) 유전 손실 탄젠트 (tanδ)
사출 성형기 (PS40, Nissei Plastic Industrial Co., Ltd.) 를 사용하여 전방향족 액정 폴리에스테르로부터 길이 85 mm, 폭 1.75 mm 및 두께 1.75 mm 의 스틱형 시험편을 성형했다. 공동 공진기 섭동 방법에 따라 벡터 네트워크 분석기 (Agilent Technologies Japan, Ltd.) 를 이용해 시험편의 1 GHz 에서의 유전 손실 탄젠트를 측정했다.
합성예 및 실시예에서 하기 약어를 사용했다.
[액정 폴리에스테르 수지 단량체]
BON6: 6-히드록시-2-나프토산
BP: 4,4'-디히드록시바이페닐
HQ: 히드로퀴논
RE: 레조르신
TPA: 테레프탈산
실시예 1
토크 미터 및 응축기가 갖추어진 휘저음 장치가 장착된 반응 용기에, 단량체의 총량이 6.5 mol 이 되도록 BON6, BP, HQ 및 TPA 를 표 1 에 나타낸 비율로 공급하였다. 이후, 단량체의 히드록시기의 총량 (mol) 에 대해 1.03 배몰의 아세트산 무수물 및 칼륨 아세테이트 26.7 mg (단량체의 총량에 대해 22.6 ppm) 을 상기 용기에 첨가했다. 혼합물을 하기 조건 하에서 중합했다.
[표 1]: 합성예 1, 단량체 비율
| BON6 | BP | HQ | TPA | |
| g | 661.3 | 260.7 | 11.0 | 248.3 |
| mol% | 54 | 21.5 | 1.5 | 23 |
질소 분위기 하에서, 혼합물을 1 시간에 걸쳐 실온에서부터 150 ℃ 까지 가열하고, 150 ℃ 에서 60 분 동안 둔 후, 부산물인 아세트산을 증류 제거하면서 7 시간에 걸쳐 350 ℃ 로 가열했다. 이후, 10 mmHg 로 90 분에 걸쳐 감압시켰다. 토크가 소정의 수준에 도달했을 때, 중합 반응을 종료했다. 생성된 중합체를 용기로부터 제거하고, 냉각시켜 고체화하고, 분쇄기에 의해 분쇄하여 전방향족 액정 폴리에스테르의 펠릿을 수득했다. 결과적으로, 대략 이론량의 아세트산이 증류 제거되었다.
생성된 전방향족 액정 폴리에스테르를 이용해 측정한 용융 온도, 하중 하의 변형 온도, 인장 강도, 굴곡 강도, 아이조드 충격 강도 및 유전 손실 탄젠트 (1 GHz) 를 표 2 에 나타냈다.
실시예 2 ~ 6, 비교예 1 및 2
사용한 칼륨 아세테이트의 양 및 단량체 비율을 표 2 에 나타낸 바와 같이 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1 에서와 유사한 방식에 의해 전방향족 액정 폴리에스테르를 수득했다.
생성된 전방향족 액정 폴리에스테르를 이용해 측정한 용융 온도, 하중 하의 변형 온도, 인장 강도, 굴곡 강도, 아이조드 충격 강도 및 유전 손실 탄젠트 (1 GHz) 를 표 2 에 나타냈다.
[표 2]: 전방향족 액정 폴리에스테르의 물리성
BP, HQ 및 RE 의 총량을 기준으로 BP 를 90 ~ 96 mol% 포함하고 있는 실시예 1 ~ 6 의 전방향족 액정 폴리에스테르는, 방향족 디올로서 BP 만을 포함하고 있는 비교예 1 및 2 의 전방향족 액정 폴리에스테르보다 더욱 우수한 기계적 특성 (인장 강도, 굴곡 강도 및 아이조드 충격 강도 포함) 을 보였다.
실시예 1 ~ 6 의 전방향족 액정 폴리에스테르는 비교예의 전방향족 액정 폴 리에스테르와 같이 작은 유전 손실 탄젠트를 나타냈다. 본 발명의 전방향족 액정 폴리에스테르는 유전 특성을 손상시키지 않으면서 양호한 기계적 특성을 나타냈다.
비교예 3
토크 미터 및 응축기가 갖추어진 휘저음 장치가 장착된 반응 용기에, BON6 (80 mol%), BP (9 mol%), HQ (1 mol%) 및 TPA (10 mol%) 를 단량체의 총량이 6.5 mol 이 되도록 공급하였다. 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 중합 반응을 수행했지만, 전방향족 액정 폴리에스테르를 수득할 수 없었는데, 이는 반응 용기 내 내용물이 지나치게 응집되어 대략 160 ℃ 의 온도가 되자 휘저음을 수행할 수 없었기 때문이다.
도 1 은 인장 강도 시험에 사용한 덤벨형 시편의 도식적 표현이다.
Claims (10)
- 화학식 (I), (II), (III) 및 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위로 이루어지는 전방향족 액정 폴리에스테르:
[식 중:화학식 (I) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 전방향족 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위를 기준으로 40 ~ 80 mol% 이고;화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량 대 화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 90/100 내지 100/90 이고;화학식 (II) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비는 화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량을 기준으로 80 ~ 99.9 mol% 이고;화학식 (III) 에서 벤젠 고리에 부착된 두 "-O-" 는 서로에 대해 메타 또는 파라에 위치하고, 화학식 (IV) 에서 "Ar" 은 2가 방향족기를 나타냄]. - 제 1 항에 있어서, 화학식 (II) 로 나타내어지는 반복 단위의 몰비가 화학식 (II) 및 (III) 으로 나타내어지는 반복 단위의 총량을 기준으로 90 ~ 98 mol% 인 전방향족 액정 폴리에스테르.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 화학식 (IV) 로 나타내어지는 반복 단위가, 하기 화학식 (1) 내지 (3) 에 의해 나타내어지는 반복 단위로 이루어지는 군으로 부터 선택되는 하나 이상의 반복 단위인 전방향족 액정 폴리에스테르:.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 길이 64 mm, 폭 12.7 mm 및 두께 2.0 mm 의 굽힘 시험편을 이용하여 ASTM D256 에 따라 측정한 아이조드 충격 강도가 100 J/m 이상인 전방향족 액정 폴리에스테르.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 길이 85 mm, 폭 1.75 mm 및 두께 1.75 mm 의 스틱형 시험편을 이용하여 1 GHz 의 주파수에서 측정한 유전 손실 탄젠트가 0.001 이하인 전방향족 액정 폴리에스테르.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 전방향족 액정 폴리에스테르 100 중량부 및 하나 이상의 무기 및/또는 유기 충전재 0.1 ~ 200 중량부를 포함하고 있는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물.
- 제 6 항에 있어서, 무기 및/또는 유기 충전재가 유리 섬유, 실리카-알루미나 섬유, 알루미나 섬유, 탄소 섬유, 칼륨 티타네이트 섬유, 알루미늄 보레이트 섬유, 아라미드 섬유, 탈크, 마이카, 흑연, 규회석, 돌로마이트, 클레이, 유리 플레이크, 유리 비드, 유리 벌룬, 칼슘 카르보네이트, 바륨 술페이트, 티타늄 옥사이드 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물.
- 제 7 항에 있어서, 무기 충전재가 유리 섬유인 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 전방향족 액정 폴리에스테르 또는 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전방향족 액정 폴리에스테르 조성물을 성형하여 수득할 수 있는 성형품.
- 제 9 항에 있어서, 안테나, 커넥터 또는 기판인 성형품.
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