JP7169869B2 - Wholly aromatic polyesteramide, polyesteramide resin composition, and polyesteramide molded article - Google Patents
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Description
本発明は、全芳香族ポリエステルアミド、当該全芳香族ポリエステルアミドを含む樹脂組成物及びその成形品に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wholly aromatic polyester amide, a resin composition containing the wholly aromatic polyester amide, and a molded article thereof.
液晶性ポリマーは、優れた流動性、機械強度、耐熱性、耐薬品性、電気的性質等をバランス良く有するため、高機能エンジニアリングプラスチックスとして広く利用されている。液晶性ポリマーとしては、例えば、4-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、及び必要に応じて他のモノマー成分を共重合して得られる全芳香族ポリエステルが知られている。他には、全芳香族ポリエステルにアミノ基を導入した全芳香族ポリエステルアミドが知られている。全芳香族ポリエステルアミドは、ポリマー鎖間において水素結合が形成されるため、全芳香族ポリエステルと比較して、機械的強度、耐熱性、成形性、弾性率などの性能が優れる傾向にある。 Liquid crystalline polymers are widely used as high-performance engineering plastics because they have a good balance of fluidity, mechanical strength, heat resistance, chemical resistance, electrical properties, and the like. As liquid crystalline polymers, for example, wholly aromatic polyesters obtained by copolymerizing 4-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and optionally other monomer components are known. In addition, a wholly aromatic polyesteramide is known in which an amino group is introduced into a wholly aromatic polyester. Since hydrogen bonds are formed between polymer chains, wholly aromatic polyester amides tend to be superior to wholly aromatic polyesters in performance such as mechanical strength, heat resistance, moldability, and elastic modulus.
全芳香族ポリエステルアミドのうち、原料モノマーとして特定の3種を用いたものとしては、例えば、4-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、及び3-アミノ安息香酸を共重合させて得られるものが知られている(特許文献1)。 Of the wholly aromatic polyester amides, those using three specific raw material monomers include, for example, copolymerization of 4-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and 3-aminobenzoic acid. What is obtained is known (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に代表される全芳香族ポリエステルアミドにおいて、上述した特定の3種を組み合わせて共重合させた全芳香族ポリエステルアミドを使用した場合、引張弾性率が十分でない。 However, in the wholly aromatic polyester amide represented by Patent Document 1, when the wholly aromatic polyester amide obtained by copolymerizing the above-mentioned three specific types in combination is used, the tensile modulus of elasticity is not sufficient.
アミノ基を含むモノマー(たとえば、3-アミノ安息香酸又は4-アミノ安息香酸など)の量を増加させることでアミド結合の割合を大きくし、アミド結合の水素原子によって形成される水素結合の割合を大きくすることで引張弾性率を向上させる方法がある。 By increasing the amount of a monomer containing an amino group (for example, 3-aminobenzoic acid or 4-aminobenzoic acid), the proportion of amide bonds is increased, and the proportion of hydrogen bonds formed by the hydrogen atoms of amide bonds is reduced. There is a method of improving the tensile modulus by increasing the size.
しかし、アミノ基を含むモノマーの量が増加するとポリマーが固まって排出することが困難になる場合があるため、結合力が強い水素結合の割合を容易に大きくできない問題点がある。 However, if the amount of the amino group-containing monomer increases, the polymer may harden and it may be difficult to discharge, so there is a problem that the ratio of hydrogen bonds with strong bonding strength cannot be easily increased.
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、なされたものであり、高い引張弾性率を有する全芳香族ポリエステルアミドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems described above, and an object of the present invention is to provide a wholly aromatic polyesteramide having a high tensile modulus.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、アミノ基を含むモノマーを複数種使用し、アミド結合の割合を増加させることで結合力が強い水素結合の割合が増加し、剛直なポリマーを得ることができ、上記目的の達成のために有効であることを見出した。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found that by using multiple types of monomers containing amino groups and increasing the proportion of amide bonds, the proportion of hydrogen bonds with strong bonding strength increases, It has been found that a rigid polymer can be obtained and is effective for achieving the above object.
上記目的を達成する本発明の一態様は、以下のとおりである。 One aspect of the present invention for achieving the above object is as follows.
(1)下記一般式(I)、(II)及び(III)で表される構成単位を含み、全構成単位に対して一般式(I)で表される構成単位が40~70モル%、一般式(II)及び一般式(III)で表される構成単位の合計が30~60モル%であり、一般式(I)、(II)、及び(III)で表される構成単位の合計が100モル%であり、一般式(III)で表される構成単位に対する一般式(II)で表される構成単位の比率が0.5~2である全芳香族ポリエステルアミド。 (1) Including structural units represented by the following general formulas (I), (II) and (III), the structural units represented by the general formula (I) being 40 to 70 mol% of all structural units, The total of structural units represented by general formula (II) and general formula (III) is 30 to 60 mol%, and the total of structural units represented by general formulas (I), (II), and (III) is 100 mol %, and the ratio of the structural unit represented by general formula (II) to the structural unit represented by general formula (III) is 0.5 to 2.
(2)引張弾性率が40cN/dtex以上である、前記(1)に記載の全芳香族ポリエステルアミド。 (2) The wholly aromatic polyesteramide according to (1) above, which has a tensile modulus of 40 cN/dtex or more.
(3)前記(1)又は(2)に記載の全芳香族ポリエステルアミドを含有するポリエステルアミド樹脂組成物。 (3) A polyesteramide resin composition containing the wholly aromatic polyesteramide described in (1) or (2) above.
(4)前記(1)又は(2)に記載の全芳香族ポリエステルアミド、又は前記(3)に記載のポリエステルアミド樹脂組成物から形成されるポリエステルアミド成形品。 (4) A polyesteramide molded article formed from the wholly aromatic polyesteramide described in (1) or (2) above or the polyesteramide resin composition described in (3) above.
(5)成形品が、繊維である前記(4)に記載のポリエステルアミド成形品。 (5) The polyesteramide molded article according to (4) above, wherein the molded article is a fiber.
本発明によれば、高い弾性率を有する全芳香族ポリエステルアミドを提供することができる。 According to the present invention, a wholly aromatic polyesteramide having a high elastic modulus can be provided.
<全芳香族ポリエステルアミド>
以下に本実施形態の一態様を構成する全芳香族ポリエステルアミドを形成するために必要な原料について説明する。
<Whole aromatic polyester amide>
Raw materials necessary for forming the wholly aromatic polyesteramide constituting one aspect of the present embodiment are described below.
本実施形態の一態様において使用する原料の一つは、下記一般式(I)で表される構成単位を含む。また、本実施形態の一態様において使用する原料の他の一つは、下記一般式(II)で表される構成単位を含む。さらに、本実施形態の一態様において使用する原料の他の一つは、下記一般式(III)で表される構成単位を含む。 One of the raw materials used in one aspect of the present embodiment contains a structural unit represented by the following general formula (I). Another raw material used in one aspect of the present embodiment contains a structural unit represented by the following general formula (II). Furthermore, another one of the raw materials used in one aspect of the present embodiment contains a structural unit represented by the following general formula (III).
一般式(I)で表される構成単位の由来となるモノマーは、たとえば、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(以下、「HNA」ともいう。)等がある。 Monomers from which structural units represented by general formula (I) are derived include, for example, 6-hydroxy-2-naphthoic acid (hereinafter also referred to as “HNA”).
一般式(II)で表される構成単位の由来となるモノマーは、たとえば、4-アミノ安息香酸(以下、「pABA」ともいう。)又は4-アセトアミド安息香酸(以下、「pAABA」ともいう。)等がある。
なお、pABAを用いるよりもpAABAを用いた方が反応が穏やかになるため、後述の実施例ではpAABAを用いている。
The monomer from which the structural unit represented by general formula (II) is derived is, for example, 4-aminobenzoic acid (hereinafter also referred to as "pABA") or 4-acetamidobenzoic acid (hereinafter also referred to as "pAABA"). ), etc.
Since the reaction is milder when using pAABA than when using pABA, pAABA is used in the examples described later.
一般式(III)で表される構成単位の由来となるモノマーは、たとえば、3-アミノ安息香酸(以下、「mABA」ともいう。)又は3-アセトアミド安息香酸で(以下、「mAABA」ともいう。)等がある。
なお、mABAを用いるよりもmAABAを用いた方が反応が穏やかになるため、後述の実施例ではmAABAを用いている。
The monomer from which the structural unit represented by the general formula (III) is derived is, for example, 3-aminobenzoic acid (hereinafter also referred to as "mABA") or 3-acetamidobenzoic acid (hereinafter also referred to as "mAABA"). ), etc.
Since the reaction is milder when using mAABA than when using mABA, mAABA is used in the examples described later.
一般式(I)、(II)、及び(III)で表される構成単位を含む原料を重縮合させて得られる本実施形態の一態様の全芳香族ポリエステルアミドにおいて、各構成単位の重合比率は、本実施形態の一態様の目的である、優れた引張弾性率を発現するために重要である。 In the wholly aromatic polyesteramide of one aspect of the present embodiment obtained by polycondensation of raw materials containing structural units represented by general formulas (I), (II), and (III), the polymerization ratio of each structural unit is important for developing an excellent tensile modulus, which is the object of one aspect of the present embodiment.
具体的には、全構成単位に対して一般式(I)で表される構成単位が40~70モル%であり、一般式(II)及び一般式(III)で表される構成単位の合計が30~60モル%であり、一般式(I)、(II)、及び(III)で表される構成単位の合計が100モル%であり、一般式(III)で表される構成単位に対する一般式(II)で表される構成単位の比率が0.5~2である。なお、本実施形態の一態様の全芳香族ポリエステルアミドの引張弾性率は、好ましくは40cN/dtex以上、より好ましくは45cN/dtex以上、更に好ましくは50cN/dtex以上である。 Specifically, the structural unit represented by general formula (I) is 40 to 70 mol% with respect to all structural units, and the total number of structural units represented by general formula (II) and general formula (III) is 30 to 60 mol%, the total of the structural units represented by general formulas (I), (II), and (III) is 100 mol%, relative to the structural units represented by general formula (III) The ratio of structural units represented by general formula (II) is 0.5-2. The tensile elastic modulus of the wholly aromatic polyester amide of one aspect of the present embodiment is preferably 40 cN/dtex or more, more preferably 45 cN/dtex or more, and even more preferably 50 cN/dtex or more.
本実施形態の全芳香族ポリエステルアミドは、全構成単位に対して一般式(I)で表される構成単位を40~70モル%含む。一般式(I)で表される構成単位の含有量が上記範囲内であると重合時の増粘による急激なトルク上昇が起こりにくく、安定した重合ができるため好ましい。一般式(I)で表される構成単位の含有量は、好ましくは45~70モル%、より好ましくは45~65モル%、更に好ましくは50~65モル%、特に好ましくは50~60モル%である。 The wholly aromatic polyesteramide of the present embodiment contains 40 to 70 mol % of structural units represented by general formula (I) with respect to all structural units. When the content of the structural unit represented by the general formula (I) is within the above range, a rapid increase in torque due to thickening during polymerization is less likely to occur, and stable polymerization can be achieved, which is preferable. The content of the structural unit represented by general formula (I) is preferably 45 to 70 mol%, more preferably 45 to 65 mol%, still more preferably 50 to 65 mol%, particularly preferably 50 to 60 mol%. is.
本実施形態においては、一般式(II)及び一般式(III)で表される構成単位の合計の含有量が30~60モル%含む。当該合計の含有量が上記範囲内であると水素結合が適度に形成されるため、製造性を確保しつつ、高い引張弾性率を有する全芳香族ポリエステルアミドを得ることができる。当該合計の含有量は、好ましくは30~55モル%、より好ましくは35~55モル%、更に好ましくは35~50モル%、特に好ましくは40~50モル%である。 In this embodiment, the total content of structural units represented by general formulas (II) and (III) is 30 to 60 mol %. When the total content is within the above range, hydrogen bonds are appropriately formed, so that it is possible to obtain a wholly aromatic polyester amide having a high tensile modulus while ensuring manufacturability. The total content is preferably 30 to 55 mol%, more preferably 35 to 55 mol%, still more preferably 35 to 50 mol%, particularly preferably 40 to 50 mol%.
一般式(II)で表される構成単位を含む原料及び一般式(III)で表される構成単位を含む原料を用いて全芳香族ポリエステルアミドの全構成単位に対してアミノ基を含む構成単位を増加させることが好ましい。上記のようにアミノ基を含む構成単位を含む原料を2種用いることで分子凝集力が低下し、これに伴って軟化点降下が生じ、アミノ基を含む構成単位を含む原料を1種のみ同じ量用いた場合と比較して原料の増粘を抑制することができる。このため、ポリマーが固まって排出できず、全芳香族ポリエステルアミドが製造できなくなることを抑制することができる。 Structural units containing amino groups with respect to all structural units of a wholly aromatic polyesteramide using a raw material containing a structural unit represented by general formula (II) and a raw material containing a structural unit represented by general formula (III) is preferably increased. As described above, the use of two raw materials containing a structural unit containing an amino group reduces the molecular cohesive force, resulting in a softening point depression, and only one raw material containing a structural unit containing an amino group is the same. Thickening of the raw material can be suppressed as compared with the case of using a large amount. For this reason, it is possible to prevent the polymer from solidifying and being unable to be discharged, thereby making it impossible to produce the wholly aromatic polyesteramide.
本実施形態においては、一般式(III)で表される構成単位に対する一般式(II)で表される構成単位の比率が0.5~2である。当該比率が上記範囲内であると原料の増粘が抑制されるため、全芳香族ポリエステルアミドを得ることができる。当該比率は、好ましくは0.5~1.5であり、より好ましくは0.75~1.5である。 In this embodiment, the ratio of the structural unit represented by general formula (II) to the structural unit represented by general formula (III) is 0.5-2. When the ratio is within the above range, thickening of the raw material is suppressed, and a wholly aromatic polyesteramide can be obtained. The ratio is preferably 0.5-1.5, more preferably 0.75-1.5.
なお、一般式(I)、(II)、及び(III)で表される構成単位のみの3成分で重縮合することが好ましい。上記3成分のみで重縮合すると原料の均一性が保たれて融点の低下を抑制することができる。 It is preferable to carry out polycondensation using only the structural units represented by general formulas (I), (II) and (III). When polycondensation is performed using only the above three components, the homogeneity of the raw materials can be maintained, and the lowering of the melting point can be suppressed.
以上のとおり、各構成単位の重合比率を上述した範囲にすることで高い引張弾性率を有する全芳香族ポリエステルアミドを製造することができる。 As described above, a wholly aromatic polyesteramide having a high tensile modulus can be produced by setting the polymerization ratio of each structural unit within the range described above.
次いで、全芳香族ポリエステルアミドの性質について説明する。本実施形態の全芳香族ポリエステルアミドは、溶融時に光学的異方性を示す。溶融時に光学的異方性を示すことは、本実施形態の全芳香族ポリエステルアミドが液晶性ポリマーであることを意味する。 Next, properties of the wholly aromatic polyesteramide will be described. The wholly aromatic polyester amide of the present embodiment exhibits optical anisotropy when melted. Exhibiting optical anisotropy when melted means that the wholly aromatic polyesteramide of the present embodiment is a liquid crystalline polymer.
本実施形態において、全芳香族ポリエステルアミドが液晶性ポリマーであることは、全芳香族ポリエステルアミドが熱安定性と易加工性を併せ持つ上で不可欠な要素である。上記一般式(I)、(II)、及び(III)で表される構成単位から構成される全芳香族ポリエステルアミドは、構成成分及びポリマー中のシーケンス分布によっては、異方性溶融相を形成しないものも存在するが、本実施形態のポリマーは溶融時に光学的異方性を示す全芳香族ポリエステルアミドに限られる。 In the present embodiment, the fact that the wholly aromatic polyester amide is a liquid crystalline polymer is an essential factor for the wholly aromatic polyester amide to have both thermal stability and easy processability. Wholly aromatic polyester amides composed of structural units represented by the general formulas (I), (II), and (III) form an anisotropic melt phase depending on the constituent components and the sequence distribution in the polymer. The polymer of this embodiment is limited to a wholly aromatic polyester amide that exhibits optical anisotropy when melted, although there are some that do not.
溶融異方性の性質は直交偏光子を利用した慣用の偏光検査方法により確認することができる。より具体的には溶融異方性の確認は、オリンパス社製偏光顕微鏡を使用しリンカム社製ホットステージにのせた試料を溶融し、窒素雰囲気下で150倍の倍率で観察することにより実施できる。液晶性ポリマーは光学的に異方性であり、直交偏光子間に挿入したとき光を透過させる。試料が光学的に異方性であると、例えば溶融静止液状態であっても偏光は透過する。 The properties of melt anisotropy can be confirmed by a conventional polarization inspection method using crossed polarizers. More specifically, melting anisotropy can be confirmed by using an Olympus polarizing microscope, melting a sample placed on a Linkcom hot stage, and observing it under a nitrogen atmosphere at a magnification of 150 times. Liquid crystalline polymers are optically anisotropic and transmit light when interposed between crossed polarizers. If the sample is optically anisotropic, polarized light will be transmitted even in the quiescent molten state, for example.
ネマチックな液晶性ポリマーは融点以上で著しく粘性低下を生じるので、一般的に融点又はそれ以上の温度で液晶性を示すことが加工性の指標となる。融点は、でき得る限り高い方が耐熱性の観点からは好ましいが、ポリマーの溶融加工時の熱劣化や成形機の加熱能力等を考慮すると、380℃以下であることが好ましい目安となる。なお、融点は好ましくは260~370℃であり、より好ましくは270~370℃であり、更に好ましくは280~370℃である。 Since a nematic liquid crystalline polymer significantly lowers in viscosity above its melting point, exhibiting liquid crystallinity at a temperature equal to or above the melting point is generally an index of workability. From the viewpoint of heat resistance, the melting point is preferably as high as possible, but considering the thermal deterioration of the polymer during melt processing, the heating capacity of the molding machine, etc., 380° C. or less is a preferable standard. The melting point is preferably 260 to 370°C, more preferably 270 to 370°C, still more preferably 280 to 370°C.
次いで、本実施形態の全芳香族ポリエステルアミドの製造方法について説明する。本実施形態の全芳香族ポリエステルアミドは、直接重合法やエステル交換法等を用いて重合される。重合に際しては、溶融重合法、溶液重合法、スラリー重合法、固相重合法等、又はこれらの2種以上の組み合わせが用いられ、溶融重合法、又は溶融重合法と固相重合法との組み合わせが好ましく用いられる。 Next, a method for producing the wholly aromatic polyesteramide of the present embodiment will be described. The wholly aromatic polyesteramide of the present embodiment is polymerized using a direct polymerization method, a transesterification method, or the like. In the polymerization, a melt polymerization method, a solution polymerization method, a slurry polymerization method, a solid phase polymerization method, or a combination of two or more thereof is used. is preferably used.
本実施形態では、重合に際し、重合モノマーに対するアシル化剤や、酸塩化物誘導体として末端を活性化したモノマーを使用できる。アシル化剤としては、無水酢酸等の脂肪酸無水物等が挙げられる。 In this embodiment, in the polymerization, an acylating agent for the polymerization monomer or a terminal-activated monomer as an acid chloride derivative can be used. Acylating agents include fatty acid anhydrides such as acetic anhydride.
これらの重合に際しては種々の触媒の使用が可能であり、代表的なものとしては、酢酸カリウム、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、三酸化アンチモン、トリス(2,4-ペンタンジオナト)コバルト(III)等の金属塩系触媒、N-メチルイミダゾール、4-ジメチルアミノピリジン等の有機化合物系触媒を挙げることができる。触媒の使用量は一般にはモノマーの全質量に基づいて約0.001~1質量%、特に約0.003~0.2質量%が好ましい。 Various catalysts can be used in these polymerizations, and representative ones include potassium acetate, magnesium acetate, stannous acetate, tetrabutyl titanate, lead acetate, sodium acetate, antimony trioxide, tris ,4-pentanedionato)cobalt (III), and organic compound catalysts such as N-methylimidazole and 4-dimethylaminopyridine. The amount of catalyst used is generally about 0.001 to 1% by weight, preferably about 0.003 to 0.2% by weight, based on the total weight of the monomers.
[ポリエステルアミド樹脂組成物]
本実施形態の全芳香族ポリエステルアミドには、使用目的に応じて各種の繊維状、粉粒状、板状の無機及び有機の充填剤を配合してポリエステルアミド樹脂組成物とすることができる。
[Polyesteramide resin composition]
The wholly aromatic polyester amide of the present embodiment can be blended with various fibrous, powdery, plate-like inorganic and organic fillers depending on the purpose of use to form a polyester amide resin composition.
本実施形態のポリエステルアミド樹脂組成物に配合される無機充填剤としては、繊維状、粒状、板状のものが挙げられる。 Examples of inorganic fillers to be blended in the polyesteramide resin composition of the present embodiment include fibrous, granular, and plate-like fillers.
繊維状無機充填剤としてはガラス繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維、ウォラストナイトの如き珪酸塩の繊維、硫酸マグネシウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、更にステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属の繊維状物等の無機質繊維状物質が挙げられる。特に代表的な繊維状充填剤はガラス繊維である。 Examples of fibrous inorganic fillers include glass fiber, silica fiber, silica/alumina fiber, alumina fiber, zirconia fiber, boron nitride fiber, silicon nitride fiber, boron fiber, potassium titanate fiber, silicate fiber such as wollastonite, Inorganic fibrous materials such as magnesium sulfate fibers, aluminum borate fibers, and fibrous materials of metals such as stainless steel, aluminum, titanium, copper, and brass can also be used. A particularly representative fibrous filler is glass fiber.
また、粉粒状無機充填剤としてはカーボンブラック、黒鉛、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ミルドガラスファイバー、ガラスバルーン、ガラス粉、硅酸カルシウム、硅酸アルミニウム、カオリン、クレー、硅藻土、ウォラストナイトの如き硅酸塩、酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、アルミナの如き金属の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫酸塩、その他フェライト、炭化硅素、窒化硅素、窒化硼素、各種金属粉末等が挙げられる。 Examples of powdery inorganic fillers include carbon black, graphite, silica, quartz powder, glass beads, milled glass fiber, glass balloons, glass powder, calcium silicate, aluminum silicate, kaolin, clay, diatomaceous earth, and wollastonite. silicates such as night, iron oxide, titanium oxide, zinc oxide, antimony trioxide, metal oxides such as alumina, metal carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate, metal sulfates such as calcium sulfate and barium sulfate Salt, other ferrite, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, various metal powders, and the like.
また、板状無機充填剤としてはマイカ、ガラスフレーク、タルク、各種の金属箔等が挙げられる。 Examples of plate-like inorganic fillers include mica, glass flakes, talc, and various metal foils.
本実施形態のポリエステルアミド樹脂組成物に配合される、有機充填剤の例を示せば、芳香族ポリエステル繊維、液晶性ポリマー繊維、芳香族ポリアミド、ポリイミド繊維等の耐熱性高強度合成繊維等である。 Examples of organic fillers blended in the polyesteramide resin composition of the present embodiment include heat-resistant and high-strength synthetic fibers such as aromatic polyester fibers, liquid crystalline polymer fibers, aromatic polyamide fibers, and polyimide fibers. .
これらの無機及び有機充填剤は一種又は二種以上を併用することができる。繊維状無機充填剤と粒状又は板状無機充填剤との併用は、機械的強度と寸法精度、電気的性質等を兼備する上で好ましい組み合わせである。特に好ましくは、繊維状充填剤としてガラス繊維、板状充填剤としてマイカ及びタルクであり、その配合量は、全芳香族ポリエステルアミド100質量部に対して120質量部以下、好ましくは20~80質量部である。ガラス繊維をマイカ又はタルクと組み合わせることで、ポリエステルアミド樹脂組成物は、熱変形温度、機械的物性等の向上が特に顕著である。 These inorganic and organic fillers can be used alone or in combination of two or more. Combined use of a fibrous inorganic filler and a granular or plate-like inorganic filler is a preferable combination for achieving mechanical strength, dimensional accuracy, electrical properties, and the like. Particularly preferably, glass fiber is used as the fibrous filler, and mica and talc are used as the plate-like filler. Department. By combining the glass fiber with mica or talc, the polyesteramide resin composition has a particularly remarkable improvement in heat distortion temperature, mechanical properties, and the like.
これらの充填剤の使用にあたっては必要ならば収束剤又は表面処理剤を使用することができる。 When using these fillers, a sizing agent or a surface treatment agent can be used if necessary.
本実施形態のポリエステルアミド樹脂組成物は、上述の通り、必須成分として、本実施形態の全芳香族ポリエステルアミド、及び必要に応じて無機又は有機充填剤を含むが、本実施形態の効果を害さない範囲であれば、その他の成分が含まれていてもよい。ここで、その他の成分とは、どのような成分であってもよく、例えば、その他の樹脂、酸化防止剤、安定剤、顔料、結晶核剤等の添加剤を挙げることができる。 As described above, the polyesteramide resin composition of the present embodiment contains, as essential components, the wholly aromatic polyesteramide of the present embodiment and, if necessary, an inorganic or organic filler. Other components may be included as long as they are not included. Here, the other component may be any component, and examples thereof include additives such as other resins, antioxidants, stabilizers, pigments, and crystal nucleating agents.
また、本実施形態のポリエステルアミド樹脂組成物の製造方法は特に限定されず、従来公知の方法で、ポリエステルアミド樹脂組成物を調製することができる。 Moreover, the method for producing the polyesteramide resin composition of the present embodiment is not particularly limited, and the polyesteramide resin composition can be prepared by a conventionally known method.
[ポリエステルアミド成形品]
本実施形態のポリエステルアミド成形品は、本実施形態の全芳香族ポリエステルアミド又はポリエステルアミド樹脂組成物を成形してなる。成形方法としては、特に限定されず一般的な成形方法を採用することができる。一般的な成形方法としては、射出成形、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、真空成形、発泡成形、回転成形、ガスインジェクション成形、インフレーション成形等の方法を例示することができる。
[Polyesteramide molding]
The polyesteramide molded article of the present embodiment is obtained by molding the wholly aromatic polyesteramide or polyesteramide resin composition of the present embodiment. The molding method is not particularly limited, and a general molding method can be adopted. Examples of general molding methods include injection molding, extrusion molding, compression molding, blow molding, vacuum molding, foam molding, rotational molding, gas injection molding, and inflation molding.
本実施形態のポリエステルアミド成形品は、上述の本実施形態の全芳香族ポリエステルアミド又はポリエステルアミド樹脂組成物を成形してなるため高い引張弾性率を有する。 The polyesteramide molded article of the present embodiment has a high tensile modulus because it is obtained by molding the above-described wholly aromatic polyesteramide or polyesteramide resin composition of the present embodiment.
また、本実施形態の全芳香族ポリエステルアミド、ポリエステルアミド樹脂組成物は、成形性に優れるため、種々の立体成形品、繊維、フィルム等に加工できる。 In addition, the wholly aromatic polyester amide and polyester amide resin composition of the present embodiment are excellent in moldability and can be processed into various three-dimensional molded articles, fibers, films, and the like.
以上のような性質を有する本実施形態のポリエステルアミド成形品の好ましい用途としては、コネクター、CPUソケット、リレースイッチ部品、ボビン、アクチュエータ、ノイズ低減フィルターケース、電子回路基板又はOA機器の加熱定着ロール、ロープ、コード、防護衣等が挙げられる。 Preferable applications of the polyesteramide molded article of the present embodiment having the properties as described above include connectors, CPU sockets, relay switch parts, bobbins, actuators, noise reduction filter cases, electronic circuit boards or heat fixing rolls for OA equipment, Examples include ropes, cords, protective clothing, and the like.
以下に、実施例により本実施形態をさらに具体的に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present embodiment will be described in more detail below with reference to examples, but the present embodiment is not limited to the following examples.
下記に記載の方法で全芳香族ポリエステルアミドを作製した。 A wholly aromatic polyesteramide was prepared by the method described below.
(実施例1)
撹拌機、還流カラム、モノマー投入口、窒素導入口、減圧/流出ラインを備えた重合容器に、以下の原料モノマー、脂肪酸金属塩触媒、アシル化剤を仕込み、窒素置換を開始した。なお、下記(I)~(III)はそれぞれ、一般式(I)~(III)の構成単位の由来となるモノマーである。
(原料)
(I)6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(HNA):97.6g(50モル%)
(II)4-アセトアミド安息香酸(pAABA):46.5g(25モル%)
(III)3-アセトアミド安息香酸(mAABA):46.5g(25モル%)
酢酸カリウム(脂肪酸金属塩触媒):11mg
無水酢酸(アシル化剤):54g(HNAの水酸基当量の1.02倍)
原料を仕込んだ後、反応系の温度を140℃に上げ、140℃で1時間反応させた。その後、更に330℃まで3.3時間かけて昇温し、そこから15分かけて10Torr(即ち1330Pa)まで減圧して、酢酸、過剰の無水酢酸、その他の低沸分を留出させながら重縮合を行った。
(Example 1)
A polymerization vessel equipped with a stirrer, a reflux column, a monomer inlet, a nitrogen inlet, and a pressure reduction/effluent line was charged with the following raw material monomers, a fatty acid metal salt catalyst, and an acylating agent to initiate nitrogen substitution. The following (I) to (III) are monomers from which the structural units of general formulas (I) to (III) are derived, respectively.
(material)
(I) 6-hydroxy-2-naphthoic acid (HNA): 97.6 g (50 mol%)
(II) 4-acetamidobenzoic acid (pAABA): 46.5 g (25 mol%)
(III) 3-acetamidobenzoic acid (mAABA): 46.5 g (25 mol%)
Potassium acetate (fatty acid metal salt catalyst): 11 mg
Acetic anhydride (acylating agent): 54 g (1.02 times the hydroxyl equivalent of HNA)
After charging the raw materials, the temperature of the reaction system was raised to 140° C., and the reaction was carried out at 140° C. for 1 hour. After that, the temperature was further raised to 330° C. over 3.3 hours, and the pressure was reduced to 10 Torr (that is, 1330 Pa) over 15 minutes to distill off acetic acid, excess acetic anhydride, and other low-boiling components. condensation was performed.
<評価>
上述の重縮合において、撹拌トルクが所定の値に達した後、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ポリマーが排出するかを評価した。評価結果を表1に示す。また、排出する場合はペレタイズして樹脂ペレットを得た。
<Evaluation>
In the above-described polycondensation, after the stirring torque reached a predetermined value, nitrogen was introduced to change from a reduced pressure state to a normal pressure state to a pressurized state, and whether the polymer was discharged from the bottom of the polymerization vessel was evaluated. Table 1 shows the evaluation results. Moreover, when discharging, it was pelletized to obtain resin pellets.
[引張弾性率]
得られた樹脂ペレットを、メルトテンション測定装置を備えたキャピログラフ(CHAPILOGRAPH 1D、(株)東洋精機製)を用いて、300℃で延伸し、45倍延伸の繊維を得た。得られた繊維を引張試験機(TENSILON RTM-100、(株)オリエンテック製)にて引張試験を行い、引張弾性率を算出した。評価結果を表1に示す。
[Tensile modulus]
The obtained resin pellets were drawn at 300° C. using a capillograph (CHAPILOGRAPH 1D, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) equipped with a melt tension measuring device to obtain fibers drawn 45 times. The obtained fiber was subjected to a tensile test using a tensile tester (TENSILON RTM-100, manufactured by Orientec Co., Ltd.) to calculate the tensile modulus. Table 1 shows the evaluation results.
(実施例2、3、比較例1~5、7~9)
原料モノマーの種類、仕込み比率(モル%)を表1に示す通りとした以外は、実施例1と同様にして重縮合を行った。そして、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Examples 2, 3, Comparative Examples 1-5, 7-9)
Polycondensation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the types of raw material monomers and the charging ratio (mol %) were as shown in Table 1. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed. Table 1 shows the evaluation results.
(比較例6)
撹拌機、還流カラム、モノマー投入口、窒素導入口、減圧/流出ラインを備えた重合容器に、以下の原料モノマー、脂肪酸金属塩触媒、アシル化剤を仕込み、窒素置換を開始した。
(原料)
(I)6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(HNA):113.1g(60モル%)
4-ヒドロキシ安息香酸(pHBA):35.9g(20モル%)
3-ヒドロキシ安息香酸(mHBA):35.9g(20モル%)
酢酸カリウム(脂肪酸金属塩触媒):11mg
無水酢酸(アシル化剤):63g(HNA、pHBA、mHBAの合計の水酸基当量の1.02倍)
原料を仕込んだ後、反応系の温度を140℃に上げ、140℃で1時間反応させた。その後、更に350℃まで3.7時間かけて昇温し、そこから15分かけて10Torr(即ち1330Pa)まで減圧して、酢酸、過剰の無水酢酸、その他の低沸分を留出させながら重縮合を行った。そして、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 6)
A polymerization vessel equipped with a stirrer, a reflux column, a monomer inlet, a nitrogen inlet, and a pressure reduction/effluent line was charged with the following raw material monomers, a fatty acid metal salt catalyst, and an acylating agent to initiate nitrogen substitution.
(material)
(I) 6-hydroxy-2-naphthoic acid (HNA): 113.1 g (60 mol%)
4-hydroxybenzoic acid (pHBA): 35.9 g (20 mol%)
3-hydroxybenzoic acid (mHBA): 35.9 g (20 mol%)
Potassium acetate (fatty acid metal salt catalyst): 11 mg
Acetic anhydride (acylating agent): 63 g (1.02 times the total hydroxyl equivalent of HNA, pHBA, and mHBA)
After charging the raw materials, the temperature of the reaction system was raised to 140° C., and the reaction was carried out at 140° C. for 1 hour. After that, the temperature was further raised to 350° C. over 3.7 hours, and the pressure was reduced to 10 Torr (that is, 1330 Pa) over 15 minutes to distill off acetic acid, excess acetic anhydride, and other low-boiling components. condensation was performed. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed. Table 1 shows the evaluation results.
(比較例10)
撹拌機、還流カラム、モノマー投入口、窒素導入口、減圧/流出ラインを備えた重合容器に、以下の原料モノマー、脂肪酸金属塩触媒、アシル化剤を仕込み、窒素置換を開始した。
(原料)
(I)6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(HNA):53.4g(25モル%)
(II)4-アセトアミド安息香酸(pAABA):101.7g(50モル%)
4-ヒドロキシ安息香酸(pHBA):39.2g(25モル%)
酢酸カリウム(脂肪酸金属塩触媒):11mg
無水酢酸(アシル化剤):59g(HNA、pHBAの合計の水酸基当量の1.02倍)
原料を仕込んだ後、反応系の温度を140℃に上げ、140℃で1時間反応させた。その後、更に350℃まで43.7時間かけて昇温し、そこから15分かけて10Torr(即ち1330Pa)まで減圧して、酢酸、過剰の無水酢酸、その他の低沸分を留出させながら重縮合を行った。そして、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 10)
A polymerization vessel equipped with a stirrer, a reflux column, a monomer inlet, a nitrogen inlet, and a pressure reduction/effluent line was charged with the following raw material monomers, a fatty acid metal salt catalyst, and an acylating agent to initiate nitrogen substitution.
(material)
(I) 6-hydroxy-2-naphthoic acid (HNA): 53.4 g (25 mol%)
(II) 4-acetamidobenzoic acid (pAABA): 101.7 g (50 mol%)
4-hydroxybenzoic acid (pHBA): 39.2 g (25 mol%)
Potassium acetate (fatty acid metal salt catalyst): 11 mg
Acetic anhydride (acylating agent): 59 g (1.02 times the total hydroxyl equivalent of HNA and pHBA)
After charging the raw materials, the temperature of the reaction system was raised to 140° C., and the reaction was carried out at 140° C. for 1 hour. After that, the temperature was further raised to 350° C. over 43.7 hours, and the pressure was reduced to 10 Torr (that is, 1330 Pa) over 15 minutes to distill off acetic acid, excess acetic anhydride, and other low-boiling components. condensation was performed. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed. Table 1 shows the evaluation results.
なお、表中の「排出性」とは重合容器からポリマーが排出するか否かを○(排出可)又は×(排出不可)で表す。 In the table, "dischargeability" indicates whether or not the polymer is discharged from the polymerization vessel by ◯ (dischargeable) or x (dischargeable).
表1より、実施例1、2、3及び比較例6はいずれもポリマーが排出するが、他の比較例はいずれもポリマーが固まってしまい、排出しないことが分かる。また、pAABA及びmAABAを含む原料モノマーを仕込んだ実施例1、2及び3は、ポリマーの引張弾性率が大きく、優れた引張弾性率を有することが分かる。また、比較例6は、原料モノマーがアミノ基を含まないため、水素結合による引張弾性率の向上は確認できなかったと考えられる。 From Table 1, it can be seen that the polymer is discharged in all of Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 6, but is not discharged in all of the other Comparative Examples because the polymer is solidified. In addition, it can be seen that Examples 1, 2 and 3, in which raw material monomers containing pAABA and mAABA are charged, have high tensile elastic modulus of the polymer and excellent tensile elastic modulus. Moreover, in Comparative Example 6, since the raw material monomer does not contain an amino group, it is considered that an improvement in the tensile elastic modulus due to hydrogen bonding could not be confirmed.
アミド量の割合が大きくなるほど引張弾性率は大きくなる傾向がある。また、アミド量には適切な範囲があり、当該範囲でないとポリマーを製造することができないことが分かる。
The tensile modulus tends to increase as the proportion of the amide content increases. In addition, it can be seen that there is an appropriate range for the amount of amide, and that the polymer cannot be produced without this range.
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