JPH03275716A - 液晶性ポリエステルの製造方法 - Google Patents

液晶性ポリエステルの製造方法

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JPH03275716A
JPH03275716A JP2077635A JP7763590A JPH03275716A JP H03275716 A JPH03275716 A JP H03275716A JP 2077635 A JP2077635 A JP 2077635A JP 7763590 A JP7763590 A JP 7763590A JP H03275716 A JPH03275716 A JP H03275716A
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aromatic
acid
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JP2077635A
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Toru Yamanaka
亨 山中
Shunei Inoue
井上 俊英
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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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〉 本発明は溶融重合のみで高重合度ポリマが得られ、通常
の成形機で成形可能な光学異方性、耐熱性および剛性、
耐衝撃性に代表される機械的性質の優れた液晶性ポリエ
ステルの製造方法に関するものである。
〈従来の技術〉 近年プラスチックの高性能化に対する要求がますます高
まり、種々の新規性能を有するポリマが数多く開発され
ており、なかでも光学異方性の液晶ポリマが優れた機械
的性質を有する点で注目されている〈特開昭51−83
95号公報、特開昭49−72393号公報〉。
〈発明が解決しようとする課題〉 上記液晶ポリマとしては例えばp−ヒドロキシ安息香酸
にポリエチレンテレフタレートを共重合した液晶ポリマ
が知られている(特開昭49−72393号公報)。し
かしながらこのポリマの射出成形品は耐熱性が十分でな
かったり、機械物性が不良であるという欠点を有し、こ
のポリマからは両者の特性を満足する射出成形品が得ら
れないことがわかった。しかも耐熱性を向上させるには
p−ヒドロキシ安息香酸の量を80モル%以上必要とす
るが、この際重合時に固化が起こり、固相重合が必要で
あることもわかった。
一方、このようなポリマの流動性を向上させて、溶融成
形性を改良し、さらに機械的性質を向上させる手段とし
ては、例えば特開昭518395号公報に記載されてい
るように、ポリエチレンテレフタレートにp−アシルオ
キシ安息香酸とジカルボン酸および芳香族ジオールを共
重合する方法が提案されているが、この方法においても
得られる射出成形品の機械的性質は向上するが耐熱性が
不十分であることがわかった。一方、特公昭47−47
870号公報に記載されているようにρ−ヒドロキシ安
息香酸に4.4−一ジヒドロキシビフェニルとテレフタ
ル酸を共重合せしめた全芳香族ポリエステルの射出成形
品は耐熱性は良好であるが軟化温度が400℃以上であ
るため溶融重合が困難となり、その機械的性質として十
分満足できるものではないことがわかった。
また 特開昭49−72393号公報、特開昭51−8
395号公報および特開昭62−267323号公報に
おいては原料化合物中のヒドロキシ基をあらかじめ別工
程でアセチル化する必要があり、重合反応性が低いとい
う問題のあることがわかった。また、アセチル化してな
い原料を用いる合成法は特開昭62−41220号公報
および特開昭62−277427号公報および特開昭6
2−285916号公報に提案されているが、これらは
いずれも実質的に芳香族ジカルボン酸や芳香族ジオール
を加えていないため、いずれも耐熱性が低いポリマしか
得られていない。これに対して特開昭63−11832
5号公報はアセチル化されていないモノマを原料とし、
耐熱性の優れた共重合ポリエステルを製造する方法を開
示しているが、ポリマ色調が必ずしも良好でないという
問題のあることがわかった。そこで本発明は耐熱性が良
好でしかも色調の優れた液晶性ポリエステルを得ること
を課題とする。
〈課題を解決するための手段〉 そこで本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した
結果、出発原料として(B)芳香族ジヒドロキシ化合物
と(C)芳香族ジアセトキシ化合物を特定のモル比で併
用使用することにより上記課題が解決されることを見出
し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、 (A)p−ヒドロキシ安息香酸、 (B)4.4−−ジヒドロキシビフェニル、4゜4′−
ジヒドロキシジフェニルエーテル、ハイドロキノン、t
−ブチルハイドロキノン、3.3−.5.5−−テトラ
メチル−4,4−ジヒドロキシビフェニル、フェニルハ
イドロキノンから選ばれた1種以上の芳香族ジヒドロキ
シ化合物、 (C)(B)の芳香族ジヒドロキシ化合物のジアセチル
化物および2.6−ジアセトキシナフタレンから選ばれ
た1種以上の芳香族ジアセトキシ化合物、 (D)テレフタル酸、イソフタル酸、4.4゛−ジカル
ボキシビフェニル、4.4−一ジフェニルエーテルジカ
ルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、1.2
−ビス(フェノキシ)エタン−4,4゛−ジカルボン酸
、1.2−ビス(2−クロルフェノキシ〉エタン−4,
4′−ジカルボン酸から選ばれた1種以上の芳香族ジカ
ルボン酸および (E)(D>から選ばれた1種以上の芳香族ジカルボン
酸とエチレングリコールとの縮合により得られるオリゴ
マ、ポリマまたはビス(β−ヒドロキシエチル)エステ
ルから選ばれた1種以上の化合物 と無水酢酸を(B)/(C)のモル比が9/1〜0/1
0で反応させ、アセチル化した後に脱酢酸重合せしめる
ことを特徴とする、下記構造位(1)〜(1v)からな
り、構造単位[(I)+(II>]が[(II + (
II> + (III) ]の77〜95モル%、構造
単位(III)が[(I)+(II) + (III)
 ]の23〜5モル%であり、構造単位(I>/(II
)のモル比が75/25〜9515である液晶性ポリエ
ステルの製造方法に関するものである。
+0C−R2−CO+− ・・・(IV) CH。
+O−R,−0−)− +OCH,CH,O+ ・・・(II) ・・・(III) れた1種以上の基を示し、Xは水素原子または塩素原子
を示す。) 以下、本発明を具体的に説明する。
上記構造単位(I)は(A)p−ヒドロキシ安息香酸か
ら生成したポリエステルの構造単位であり、構造単位(
I[>は(B)4.4−−ジヒドロキシビフェニル、4
.4゛−ジヒドロキシジフェニルエーテル、ハイドロキ
ノン、1−ブチルハイドロキノン、3.3−.5.5=
テトラメチル−4,4−一ジヒドロキシビフェニルおよ
びフェニルハイドロキノンから選ばれた1種以上の芳香
族ジし下口キシ化合物および/または(C)4.4−−
ジアセトキシビフェニル、4.4°−ジアセトキシジフ
ェニルエーテル、ハイドロキノンジアセテート、t−ブ
チルハイドロキノンジアセテート、3.3−.5゜5゛
−テトラメチル−4,4−一ジアセトキシビフェニル、
フェニルハイドロキノンジアセテートおよび2.6−ジ
アセトキシナフタレンから選ばれた1種以上の芳香族ジ
アセトキシ化合物から生成した構造単位を示す。構造単
位(III>はエチレングリコールから生成した構造単
位を、また、構造単位(IV)はテレフタル酸、イソフ
タル酸、4.4−一ジフエニルジカルボン酸、4.4゛
−ジフエニエーテルルジカルボン酸、ナフタレン−2,
6−ジカルボン酸、1.2ビス(フェノキシ)エタン−
4,4′−ジカルボン酸、1.2−ビス(2−クロロフ
ェノキシ)エタン−4,4−−ジカルボン酸から選ばれ
た1種以上のジカルボン酸から生成した構造単位を各々
示す。
量併用することが好ましい。
一方、上記構造単位において構造単位[(I)+(II
)]は構造単位[(I)+ (II)+ (III)]
の77〜95モル%であり、好ましくは83〜92モル
%である。また、構造単位(III)は[(I> + 
(II) + (III) ]の23〜5モル%であり
、好ましくは17〜8モル%である。構造単位[(I>
+(If)]が[(II+ (II>+(III)]の
95モル%より大きいと溶融流動性が低下して重合時に
固化し、77モル%より小さいと耐熱性が不良となり好
ましくない。また構造単位(I)/(II)のモル比は
75/25〜9515であり、好ましくは78/22〜
92/8である。75/25未満であったり、9515
より大きい場合には耐熱性が不良となったり、流動性が
不良となったりして実用的でない。
また、構造単位(IV)は実質的に構造単位[(II)
+(III)]と等モルである。
これら出発原料の仕込み量は、得られるポリマの構造式
が前記構造単位(I)、(II)、(III)、(IV
)になり、かつ、前記した共重合割合になる量が必要で
ある。そのため、昇華性の大きい原料モノマは理論量の
1.0〜1.1倍モル量の範囲で仕込量を調節すること
が好ましい。
構造単位(II)を形成する(B)1種以上の芳香族ジ
ヒドロキシ化合物と(C)1種以上の芳香族ジアセトキ
シ化合物の仕込みモル比(B)/(C〉は9/1〜0/
10である必要があり8/2〜0/10が好ましい。(
B)/(C)のモル比が9/1より大きい場合、得られ
る液晶性ポリエステルの着色がやや大きいため好ましく
ない。
構造単位(Ill)はエチレングリコールから生戒した
構造単位を示すが、本発明の製造方法においては、上記
(D>に示した芳香族ジカルボン酸とエチレングリコー
ルの縮合により得られるオリゴマ又はポリマあるいは上
記(D)の芳香族ジカルボン酸にエチレンオキシドを付
加することなどにより得られるビス〈β−ヒドロキシエ
チル〉エステル化合物を原料として使用することにより
ポリマ中に構造単位(I[I)を生成させるものである
無水酢酸の添加量は出発原料中のヒドロキシル基に対し
て1.0〜1.5倍モル量であることが好ましく、特に
1.05〜1,2倍モル量であることが好ましい。
これらの出発原料を反応系に仕込み、通常室温から34
0℃、好ましくは330℃以下の温度で常圧下でアセチ
ル化反応および初期重合反応を行った後、250〜34
0℃、好ましくは260〜330℃でさらに減圧下で脱
酢酸重合を行うことによって本発明の液晶性ポリエステ
ルを得ることができる。またこの常圧下での反応は酸化
分解反応を抑制するため窒素などの不活性ガス雰囲気下
で行うのが好ましい。
これらの重縮合反応は無触媒でも進行するが、酢酸第一
錫、テトラブチルチタネート、酢酸ナトリウムおよび酢
酸カリウム、三酸化アンチモン、金属マグネシウム等の
金属化合物を添加した方が好ましいときもある。
本発明の液晶性ポリエステルの製造方法に使用する重合
装置には特に制限はなく、縦型、横型、多段型、−段壁
、連続型など種々の装置を使用することができる。
また、本発明で製造する液晶性ポリエステルの溶融粘度
は10〜15,000ポイズが好ましく、特に20〜5
.000ボイズがより好ましい。
なお、この溶融粘度はく融点(Tm)+10℃〉ですり
速度1.000 (1/秒)の条件下で高化式フローテ
スターによって測定した値である。ここで、融点(Tm
)とは示査定差熱量計により、昇温速度20℃/分で測
定した際に観察される吸熱ピーク温度、後述のTm2を
指す。
すなわち、重合を完了したポリマを室温から融点以上の
温度まで20℃/分の昇温条件で測定した際に観測され
る吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後Tm□+20℃の
温度で5分間保持したf&−20℃/分の降温条件で室
温まで一旦冷却した後、再度20℃/分の昇温条件で測
定した際に観測される吸熱ピーク温度(T m 2 >
を示す。
一方、この液晶性ポリエステルの対数粘度は0.1 g
/dj 濃度、60℃のペンタフルオロフェノール中で
測定可能であり、0.5〜5dj / gが好ましく、
1.0〜3.0617gが特に好ましい。
なお、本発明で製造する液晶性ポリエステルを重縮合す
る際には上記構造単位(I)〜(IV)を構成する成分
以外に3.3−一ジフエニルジカルボン酸、2,2−−
ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、ア
ジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン
酸などの脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル
酸などの脂環式ジカルボン酸、クロルハイドロキノン、
メチルハイドロキノン、4.4−ジヒドロキシジフェニ
ルスルホン、4.4−一ジヒドロキシジフェニルプロパ
ン、4,4−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4.
4=ジヒドロキシベンゾフエノン等の芳香族ジオール、
1.4−ブタンジオール、1.6−ヘキサンジオール、
ネオペンチルグリコール、1゜4−シクロヘキサンジオ
ール、1.4−シクロヘキサンジメタツール等の脂肪族
、脂環式ジオールおよびm−ヒドロキシ安息香酸、2.
6−ヒドロキシナフトエ酸などの芳香族ヒドロキシカル
ボン酸あるいは芳香族イミド化合物などを本発明の目的
を損わない程度の少割合の範囲でさらに共重合せしめる
ことができる。
かくしてなる液晶性ポリエステルは溶融重合のみで高重
合度ポリマが得られ、改良された色調、良好な光学異方
性および溶融流動性、改善された機械特性とりわけウェ
ルド強度、衝撃強度および優れた耐熱性を有し、通常の
射出成形に供することができ、三次元成形品などに射出
成形することが可能である。
本発明で製造する共重合ポリエステルに対し、ガラス繊
維、炭素繊維、アスベスト等の強化材、充填剤、核剤、
顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤およ
び難燃剤などの添加剤や他の熱可塑性樹脂を添加して、
所望の特性を付与することができる。
なお、このようにして得られた射出成形品は、熱処理に
よって強度を増加させることができ、弾性率をも増加さ
せることができることもある。
この熱処理は、射出成形品を不活性雰囲気(例えば窒素
、アルゴン、ヘリウムまたは水蒸気〉、または酸素含有
雰囲気(例えば空気〉中でポリマの融点以下の温度で熱
処理することによって行うことができる。この熱処理は
緊張下であってもなくてもよく、数十分〜数日の間で行
うことができる。
〈実施例〉 以下に実施例により本発明をさらに説明する。
実施例1 留出管、攪拌翼を備えた反応容器にp−ヒドロキシ安息
香酸(A)994g (7,2モル)、4.4−一ジヒ
ドロキシビフェニル(B)50゜3g (0,27モル
)、4.4−−ジアセトキシビフェニル(C)109.
4g (0,405モル)、テレフタル酸(D>112
g (0,675モル)、対数粘度が0.67cNl/
gのポリエチレンテレフタレート(E)216g (1
゜125モル)および無水酢酸869g (8,51モ
ル〉を仕込み、次の条件で脱酢酸重合を行った。
まず窒素雰囲気下130〜150℃で4時間反応させた
。その後、2,5時間かけて250℃まで昇温し、さら
に250℃で2,5時間反応を続けた。さらに、2時間
かけて系内温度を320℃まで昇温させた後、1.5時
間で系内を0.3mmHgまで減圧し、さらに30分間
反応を続は重縮合を完結させたところ、淡ベージュ色の
下記理論構造式を有するポリマが得られた。
+0CH2CH20→−/ に/fI/m/n=80/7.5/12.5/0 また、このポリエステルを偏光顕微鏡の試料台にのせ、
昇温しで光学異方性の確認を行った結果、液晶開始温度
は292℃であり、良好な光学異方性を示した。
このポリマの融点をパーキンエルマー社製DSC−7型
を用いて、昇温速度20℃/分の条件で測定したところ
、T m 、のビーク温度は314℃、Tm2のピーク
温度は310℃であった。
なお、このポリマの対数粘度は1.74cH)7gであ
り、溶融粘度は320℃、すり速度1000 (1/秒
〉で780ポイズと流動性が極めて良好であった。
このポリマを住友重機械工業(株〉製住友ネスタール射
出戊形機プロマット40/25に供し、シリンダ温度3
20℃、金型温度90℃の条件で1 / 8 ”厚Xi
/2”幅×5″長のテストピース、1/4”厚×2・1
/2″長の衝撃試験片およびASTMNo、4ダンベル
型テストピース(ゲートが両端にあり、成形品中央部に
ウェルドラインの出るもの)を成形した。
1/8”Xi/2″×5″の試験片は東洋精機(株〉製
の荷重たわみ温度測定装置を用い、18、56kgf 
/cxXの荷重下での荷重たわみ温度の測定を行った。
また衝撃試験片はASTMD256規格に従いカットノ
ツチ付IZOd街撃試験を行った。さらに、ASTMN
(14ダンベル型テストピースを用い、ASTM  D
638規格に従い引張試験を行い、ウェルド部の強度を
調べた。これらの結果を第1表に示す。
実施例2 実施例1において使用した対数粘度が0.67cN)/
gのポリエチレンテレフタレートのかわりに対数粘度が
0.18のポリエチレンテレフタレート(オリゴマ〉を
使用した以外は実施例1と同様の方法で液晶ポリエステ
ルの重合を行った。
得られたポリマは実施例■と同じ理論構造式を有し、淡
いベージュ色であった。
また、このポリエステルを偏光顕微鏡の試料台にのせ、
昇温しで光学異方性の確認を行った結果、液晶開始温度
は294℃であり、良好な光学異方性を示した。
このポリマの融点をパーキンエルマー社1DSC−7型
を用いて、昇温速度20℃/分の条件で測定したところ
、Tm 1のピーク温度は315℃、T m 2のピー
ク温度は312℃であった。
なお、このポリマの対数粘度は1.70dρ/gであり
、溶融粘度は322℃、すり速度1000 (1/秒〉
で690ポイズと流動性が極めて良好であった。
このポリマを実施例1と同様の条件で射出成形し、実施
例1と同様の評価を行った。結果を第1表に示す。
実施例3 実施例1と同様の反応容器にビス(β−ヒドロキシエチ
ル)テレフタレート143g (0゜5625モル)と
無水酢酸137g (1,35モル)を仕込み、窒素雰
囲気下140℃で60分間反応させた。ここでp−ヒド
ロキシ安息香#994g (7,2モル)、4.4−−
ジヒドロキシビフェニル50.3g (0,27モル)
、4.4−一ジアセトキシビフェニル109.4g(0
,405モル)、テレフタル酸206g(1,24モル
)および無水酢酸869g <8゜51モル〉を添加し
、140℃でさらに60分間攪拌、反応させた。その後
、200℃まで90分かけて昇温し、この温度に90分
保った。
続いて300℃まで30分かけて昇温し、徐々に減圧に
しながら330℃まで昇温した。この温度で0.5m+
nHgの減圧下に↓50分反応させ、重縮合を完結させ
たところ、実施例1と同じ理論構造式を有する淡ベージ
ュ色のポリマが得られた。
また、このポリエステルを偏光顕微鏡の試料台にのせ、
昇温して光学異方性の確認を行った結果、液晶開始温度
は296℃であり、良好な光学異方性を示した。
このポリマの融点をパーキンエルマー社製DSC−7型
を用いて、昇温速度20℃/分の条件で測定したところ
、Tm 1のピーク温度は3■8℃、Tm、のピーク温
度は313℃であった。
なお、このポリマの対数粘度は1.89dJ7/gであ
り、溶融粘度は323℃、すり速度1000 (1/秒
〉で1050ポイズと流動性が極めて良好であった。
このポリマについても実施例1の方法に従い、成形、評
価を行った。結果は第1表に示す。
比較例1 4.4”−ジヒドロキシビフェニル(B)/4.4−一
ジアセトキシビフェニル(C)の仕込モル比を1010
とし、(E)として対数粘度0.67cH1/gのポリ
エチレンテレフタレートを用い、実施例1と同じ理論構
造式を有するポリマを重合し、実施例■の方法により射
出成形、評価を行った。結果を表1に示す。
比較例1のポリマは色調が不良であり、ウェルド部強度
も実施例より若干低いことがわかる。
比較例2 実施例1と同様の反応装置にp−アセトキシ安息香酸1
,297g (7,2モル)、4.4−一ジアセトキシ
ビフェニル182g (0,675モル〉、テレフタル
酸112g (0,675モル)および対数粘度0.6
7cH1/gのボリエチレンテレフタレート216g 
(1,125モル)を仕込み、窒素ガス雰囲気平常圧で
250〜320℃の温度で3時間反応させた後、320
℃で系内を1,5時間かけて0.31111!IHgま
で減圧し、さらに120分間反応を続は重縮合を完結さ
せたところ、実施例1と同じ理論構造式を有する淡ベー
ジュ色のポリマが得られた。 このポリマを実施例1と
同様の条件で実施例1と同様のテストピースを射出成形
し、さらに実施例1と同じ方法で評価を行った。結果を
第1表に示す。
比較例2のポリマは色調は良好であるものの、ウェルド
強度、アイゾツト衝撃強度が実施例に比べ低いことがわ
かった。
〈発明の効果〉 本発明の製造方法により、耐熱性に優れ、色調が良好で
あり、機械的強度の高い液晶ポリエステルが製造でき、
本発明の方法により製造された液晶性ポリエステルはエ
ンジニアリングプラスチックをはじめとする種々の用途
に供することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (A)p−ヒドロキシ安息香酸、 (B)4,4′−ジヒドロキシビフェニル、4,4′−
    ジヒドロキシジフェニルエーテル、ハイドロキノン、t
    −ブチルハイドロキノン、3,3′,5,5′−テトラ
    メチル−4,4′−ジヒドロキシビフェニル、フェニル
    ハイドロキノンから選ばれた1種以上の芳香族ジヒドロ
    キシ化合物、 (C)(B)の芳香族ジヒドロキシ化合物のジアセチル
    化物および2,6−ジアセトキシナフタレンから選ばれ
    た1種以上の芳香族ジアセトキシ化合物、 (D)テレフタル酸、イソフタル酸、4,4′−ジカル
    ボキシビフェニル、4,4′−ジフェニルエーテルジカ
    ルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、1,2
    −ビス(フェノキシ)エタン−4,4′−ジカルボン酸
    、1,2−ビス(2−クロルフェノキシ)エタン−4,
    4′−ジカルボン酸から選ばれた1種以上の芳香族ジカ
    ルボン酸および (E)(D)から選ばれた1種以上の芳香族ジカルボン
    酸とエチレングリコールとの縮合により得られるオリゴ
    マ、ポリマまたはビス (β−ヒドロキシエチル)エステルから選ばれた1種以
    上の化合物 と無水酢酸を(B)/(C)のモル比が9/1〜0/1
    0で反応させ、アセチル化した後に脱酢酸重合せしめる
    ことを特徴とする、下記構造位( I )〜(IV)からな
    り、構造単位[( I )+(II)]が[( I )+(II)
    +(III)]の77〜95モル%、構造単位(III)が[
    ( I )+(II)+(III)]の23〜5モル%であり、
    構造単位( I )/(II)のモル比が75/25〜95
    /5である液晶性ポリエステルの製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(II) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(III) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(IV) (ただし式中のR_1は▲数式、化学式、表等がありま
    す▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
    、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼から選ばれた1種以
    上の基を、 R_2は▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
    化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があ
    ります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼から選ば れた1種以上の基を示し、Xは水素原子または塩素原子
    を示す。)
JP2077635A 1990-03-26 1990-03-26 液晶性ポリエステルの製造方法 Pending JPH03275716A (ja)

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