JP7029237B2 - 液晶ポリエステル組成物およびその成形品 - Google Patents
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Description
芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II):
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。
本発明による液晶ポリエステル組成物は、少なくとも、液晶ポリエステルと、フッ素樹脂と、粒状炭素系固形潤滑剤とを含んでなり、他の充填材や添加剤等をさらに含んでもよい。本発明においては、液晶ポリエステルに充填剤としてフッ素樹脂および粒状炭素系固形潤滑剤を配合した組成物を用いて成形品を作製することにより、従来の液晶ポリエステル成形品の機械強度および耐熱性を大きく損なわずに、摺動性を改良させることができる。以下、液晶ポリエステル組成物の構成成分について、詳述する。
をさらに含んでもよい。式中のAr1は、フェニルおよびビフェニルであることが好ましい。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。
をさらに含んでもよい。式中のAr2は、フェニルであることが好ましい。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
本発明に用いる液晶ポリエステルは、少なくとも構成単位(I)を与えるモノマーおよび場合により構成単位(II)~(IV)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、液晶ポリエステルは、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。
本発明による液晶ポリエステル組成物には、充填材として、少なくともフッ素樹脂と粒状炭素系固形潤滑剤とを用いる。フッ素樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、テトラフルオロエチレン-パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂(PCTFE)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体樹脂(ETFE)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体樹脂(ECTFE)、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、ポリフッ化ビニル樹脂(PVF)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル-ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂(EPE)等が挙げられる。フッ素樹脂の形状としては粒状であることが好ましく、粒状フッ素樹脂の平均粒径は10μm~50μm程度であることが好ましい。
本発明による液晶ポリエステル組成物は、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。
本発明による成形品は、上記の液晶ポリエステル組成物を含んでなるものである。成形品は、摺動性、機械強度、および耐熱性に優れるため、各種医療器具、機械部品、自動車部品、航空宇宙部品、電気電子部品の構成材料として用いることができる。例えば、各種ベアリング、各種歯車、各種ギア、各種バルブ、シャーシー、軸受け、ワッシャー、スラストワッシャー、シールリング、ガイドリング、ベーンポンプ部品、ESC部品、インペラピストンリング、シフトフォーク、FOUP、構造材等に有用である。
攪拌翼を有する重合容器にp-ヒドロキシ安息香酸(HBA)60モル%、4,4’-ジヒドロキシビフェニル(BP)20モル%、テレフタル酸(TPA)15モル%、イソフタル酸(IPA)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。
モノマー仕込みを、HBA60モル%、BP15モル%、TPA7モル%、IPA3モル%、アセトアミノフェン(AAP)5モル%、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸(CHDA)10モル%に変更し、固相重合の最終温度を300℃にした以外は液晶ポリエステルAの製造と同様にして固相重合を行って、液晶ポリエステルBを得た。続いて、液晶ポリエステルBについて、上記と同様に光学異方性の有無から液晶性を確認した。
上記で得られた液晶ポリエステルの融点を、日立ハイテクサイエンス(株)製の示差走査熱量計(DSC)により測定した。このとき、昇温速度10℃/分で室温から360~380℃まで昇温してポリマーを完全に融解させた後、速度10℃/分で30℃まで降温し、更に10℃/分の速度で380℃まで昇温するときに得られる吸熱ピークの頂点を融点(Tm2)とした。ただし、再加熱時の吸熱ピークがブロードで検出困難な場合は、1周目の吸熱ピークの頂点(Tm1)を融点(℃)とした。測定結果を表1にまとめた。
(実施例1)
上記で得られた液晶ポリエステルA60質量部に対して、フッ素樹脂(PTFE、株式会社喜多村製、KT-400M、平均粒径:33μm)15質量部、粒状炭素系固形潤滑剤(カーボンブラック、キャボット社製、REGAL 99、一次粒子径:24nm)25質量部、酸化防止剤0.1質量部の割合で予め混合して混合物を得た。その混合物をエアーオーブン中で150℃にて2時間乾燥した。この乾燥した混合物を、シリンダー最高温度370℃に設定した二軸押出機(池貝鋼鉄(株)製、PCM-30)のホッパーに供給し、15kg/hrにて、溶融混錬して、液晶ポリエステル組成物のペレットを得た。
上記で得られた液晶ポリエステルB60質量部に対して、フッ素樹脂(PTFE、株式会社喜多村製、KT-400M、平均粒径:33μm)10質量部、粒状炭素系固形潤滑剤(カーボンブラック、キャボット社製、REGAL 99、一次粒子径:24nm)15質量部、炭素繊維(東邦テナックス株式会社、HT C702 6mm)15質量部、酸化防止剤0.1質量部の割合で予め混合して混合物を得た以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリエステル組成物のペレットを得た。
上記で得られた液晶ポリエステルB70質量部に対して、フッ素樹脂(PTFE、株式会社喜多村製、KT-400M、平均粒径:33μm)10質量部、粒状炭素系固形潤滑剤(カーボンブラック、キャボット社製、REGAL 99、一次粒子径:24nm)10質量部、炭素繊維(東邦テナックス株式会社、HT C702 6mm)10質量部、酸化防止剤0.1質量部の割合で予め混合して混合物を得た以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリエステル組成物のペレットを得た。
上記で得られた液晶ポリエステルB70質量部に対して、フッ素樹脂(PTFE、株式会社喜多村製、KT-400M、平均粒径:33μm)10質量部、粒状炭素系固形潤滑剤(カーボンブラック、キャボット社製、REGAL 99、一次粒子径:24nm)15質量部、炭素繊維(東邦テナックス株式会社、HT C702 6mm)5質量部、酸化防止剤0.1質量部の割合で予め混合して混合物を得た以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリエステル組成物のペレットを得た。
上記で得られた液晶ポリエステルB75質量部に対して、フッ素樹脂(PTFE、株式会社喜多村製、KT-400M、平均粒径:33μm)15質量部、粒状炭素系固形潤滑剤(カーボンブラック、キャボット社製、REGAL 99、一次粒子径:24nm)5質量部、炭素繊維(東邦テナックス株式会社、HT C702 6mm)5質量部、酸化防止剤0.1質量部の割合で予め混合して混合物を得た以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリエステル組成物のペレットを得た。
上記で得られた液晶ポリエステルA70質量部に対して、炭素繊維(東邦テナックス株式会社、HT C702 6mm)30質量部、酸化防止剤0.1質量部の割合で予め混合して混合物を得た以外は、実施例1と同様にして、液晶ポリエステル組成物のペレットを得た。
(試験片の成形)
実施例および比較例で得られた液晶ポリエステル組成物のペレットを、射出成形機(住友重機械工業(株)製、SG-25)を用いて、シリンダー最高温度360℃、射出速度100mm/sec、金型温度80℃で射出成形して、ASTM D638に準じた引張試験片を作製した。また、上記と同様の条件で射出成形を行って、ASTM D790に準じた曲げ試験片を作製した。また、上記と同様の条件で射出成形を行って、60mm×60mm×厚さ1mmの平板を作製した。
上記で作製した平板を用い、鈴木式摩擦摩耗試験機により、ドライ条件、加圧0.75MPa、滑り速度0.5m/s、試験時間60minの条件で、摩耗量(mg)および動摩擦係数を測定した。
上記で作製した平板を用い、鈴木式摩擦摩耗試験機により、ドライ条件、滑り速度0.5m/s、初期加圧0.25MPa、0.5MPa/10minでステップ状に加圧を加えて、試験片が破断した段階で終了し、破断直前の限界PV値(kPa・m/s)を測定した。
上記で作製した曲げ試験片を用い、ASTM D256に準拠して、アイゾット衝撃強度(kJ/m2)の測定を行った。
上記で作製した引張試験片を用い、ASTM D638に準拠して、引張強度(MPa)、引張弾性率(GPa)、および引張伸び(%)の測定を行った。
上記で作製した曲げ試験の試験片を用い、ASTM D790に準拠して、曲げ強度(MPa)および曲げ弾性率(GPa)の測定を行った。
上記で作製した曲げ試験の試験片を用い、ASTM D648に準拠して、荷重たわみ温度(℃)の測定を行った。
上記で作製した曲げ試験の試験片を用い、比重測定装置により比重(g/cm3)の測定を行った。
Claims (7)
- 液晶ポリエステルと、フッ素樹脂と、粒状炭素系固形潤滑剤とを含んでなる、液晶ポリエステル組成物であって、
前記液晶ポリエステルの融点が290℃以上360℃以下であり、
前記液晶ポリエステル、前記フッ素樹脂、および前記粒状炭素系固形潤滑剤の合計100質量部に対して、前記液晶ポリエステルを55質量部以上80質量部以下、前記フッ素樹脂を1質量部以上30質量部以下、前記炭素系固形潤滑剤を1質量部以上30質量部以下含む、液晶ポリエステル組成物。 - 前記液晶ポリエステル、前記フッ素樹脂、および前記粒状炭素系固形潤滑剤の合計100質量部に対して、前記液晶ポリエステルを60質量部以上75質量部以下、前記フッ素樹脂を5質量部以上15質量部以下、前記炭素系固形潤滑剤を5質量部以上25質量部以下含む、請求項1に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 炭素繊維をさらに含む、請求項1または2に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 前記液晶ポリエステルが、
4,4-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、およびメチルハイドロキノンからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族ジオール化合物に由来する構成単位(II)、および
テレフタル酸、イソフタル酸、および2,6-ナフタレンジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種の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に記載の液晶ポリエステル組成物。 - 前記液晶ポリエステル中において、構成単位(I)の組成比が50モル%以上80モル%以下であり、構成単位(II)の組成比が5モル%以上25モル%以下であり、構成単位(III)の組成比が5モル%以上25モル%以下である、請求項5に記載の液晶ポリエステル組成物。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を含んでなる、成形品。
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