JP2006182847A - 全芳香族ポリエステル膜およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 全芳香族ポリエステルの成形体およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 下記式（１）で示される繰り返し構造単位からなる全芳香族ポリエステル膜。自己縮合性の原料モノマーを真空中で蒸発させ、蒸着重合法によって基板表面上に下記式（１）で示される繰り返し構造単位からなる全芳香族ポリエステルの膜を形成することを特徴とする全芳香族ポリエステル膜の製造方法。該製造方法により得られることを特徴とする全芳香族ポリエステル膜。

（式中、Ａｒは、

を表す。）
【選択図】なし

Description

本発明は全芳香族ポリエステル膜および蒸着重合法によって形成する全芳香族ポリエステル膜の製造方法に関するものである。

全芳香族ポリエステルである４−ヒドロキシ安息香酸のホモポリマーは、非常に優れた耐熱性、耐磨耗性、耐圧縮クリープ性、電気絶縁性、耐溶剤性を有しており、結晶構造が黒鉛や二硫化モリブデンなどの固体潤滑油に似た板状結晶を有している為、自己潤滑性において非常に優れたポリマーである。しかしながら、４００℃以下の温度域ではほとんど流動しないため、一般的な成形法では成形できず、主にポリテトラフルオロエチレンの充填材として用いられている。
このように全芳香族ポリエステルの原料として使用される４−ヒドロキシ安息香酸や２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸などの自己縮合性の原料モノマーからなる芳香族ポリエステルは、優れた特性を有するものの不溶・不融であり、非常に取扱が困難であることが知られている。

例えば、自動車のラジエータの部材には耐熱性や耐溶剤性が求められる。上記のような優れた性質を持つ全芳香族ポリエステルをそのような部材へ適用する方法につき、本発明者らは鋭意検討してきた。本発明の目的は、かかる用途へ適用し得る全芳香族ポリエステルの成形体およびその製造方法を提供することにある。

本発明は、下記式（１）で示される繰り返し構造単位からなることを特徴とする全芳香族ポリエステル膜にかかるものであり、自己縮合性の原料モノマーを真空中で蒸発させ、蒸着重合法によって基板表面上に下記式（１）で示される繰り返し構造単位からなる全芳香族ポリエステルの膜を形成することを特徴とする全芳香族ポリエステル膜の製造方法にかかるものであり、該製造方法により得られることを特徴とする全芳香族ポリエステル膜にかかるものである。

（式中、Ａｒは、

を表す。）

本発明の全芳香族ポリエステル膜は、上記の式（１）で示される繰り返し構造単位からなり、非常に優れた耐熱性、耐溶剤性を示す膜である。例えば、かかる膜で部材を被覆することにより、自動車のラジエータの部材に耐熱性や耐溶剤性を付与することができる。

かかる本発明の全芳香族ポリエステル膜は、自己縮合性の原料モノマーを真空中で蒸発させ、蒸着重合法によって基板表面上に上記式（１）で示される繰り返し構造単位からなる全芳香族ポリエステルの膜を形成する方法により得られる。

自己縮合性の原料モノマーは分子内に二つ以上の官能基を持ち、それぞれの官能基が互いに反応することができる。上記式（１）で示される繰り返し構造単位からなる全芳香族ポリエステルの原料としては、４−ヒドロキシ安息香酸、２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸または４−ヒドロキシ−４’−カルボキシビフェニル、あるいはそれらにおけるフェノール性水酸基および／またはカルボキシル基がエステル交換反応性の高い基で修飾された化合物が挙げられる。かかるエステル交換反応性の高い基としては、アシル基が好ましい例として挙げられる。本発明で用いられる自己縮合性の原料モノマーとしては、下記式（２）で示される化合物が好ましく、中でも４−アセトキシ安息香酸の反応性が比較的高く、欠陥のない膜が作成できる点から好適に用いることができる。

（式中、Ｒはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基またはイソプロピル基を表し、Ａｒは、

を表す。）
自己縮合性の原料モノマーとして一種のみを用いることにより、組成の均一な膜が得られ、好ましい。

反応系内の初期の圧力は低く真空度が高い程、系内の不純物が少なく好ましい。なお、本発明においては初期の系内の圧力が０．００５Ｔｏｒｒ以下であることが好ましく、より好ましくは０．００２Ｔｏｒｒ以下である。該圧力が高いと水分等の不純物が多くなり、重合反応進行が遅くなる可能性がある。

高分子の重合反応を進行させる基板表面の温度は２８０℃以上３４０℃以下が好ましく、３００℃以上３２０℃以下がより好ましい。該温度が低いと反応速度が遅くなり、また高すぎると、蒸着によって得られたポリマーが熱分解する可能性がある。

基板の材質としてはガラス、ＳＵＳ、銅、シリコンウェハ、アルミニウム、鉄が用いられ、アルミニウムまたはガラスが好ましい。

蒸着膜の厚みは０．２μｍ以上あることが好ましく、より好ましくは０．８μｍ以上である。該厚みが薄いと十分な膜強度が得られず、白色の脆いフィルムとなってしまうことがある。
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。

図１の蒸着重合装置は真空槽３を有しており、該真空槽３には排気口２と蒸発用容器６を設けている。排気口２には図示しない真空ポンプを接続し、真空槽３内を真空排気できるように構成し、また、蒸発用容器６は原料モノマーａを納められるように構成され、蒸発用容器６を加熱する為の図示しないヒーターが用意されている。
一方、原料導入管７及び排気口２には原料モノマーの供給量及び排出量を調整する為のバルブｂ、ｃが設けられる。

また、真空層３内には基板４を加熱する為のホットプレート５が設けられている。従って、原料モノマーａの蒸気が真空槽３内に拡散し、基体４表面に付着した場合に、該基体４上でマイグレーションしている原料モノマーに熱エネルギーが供給される。他方、原料モノマーａの蒸気のうち、排気口２から排出されたものは、モノマートラップ１で捕獲される。

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
バルブｂ、バルブｃを閉じた状態で、ホットプレート５上に支持体としてアルミ板とガラス板をそれぞれ取り付け、真空槽３内にセットし、蒸発用容器６に原料モノマーａ（４−アセトキシ安息香酸）を仕込んだ。蒸発用容器６、真空槽３、及びホットプレート５をそれぞれ２６０℃、２８０℃、３００℃に設定し、設定温度に到達した後、バルブｃを開けて系内を排気した（圧力は０．００２Ｔｏｒｒ）。その後、バルブｃを閉じ、バルブｂを開いた。しばらくした後、再びバルブｂを閉じてバルブｃを開け、真空槽内を排気した（圧力は０．００２Ｔｏｒｒ）。この操作を３回繰り返した後、バルブｃを閉じ、バルブｂを開けてから６０分後に系を開放し、ホットプレート上の支持体を取り出した所、ガラス板とアルミ板それぞれの上に４−アセトキシ安息香酸を原料とする全芳香族ポリエステルの薄膜が形成されたことを確認した。

得られた全芳香族ポリエステルの高分子膜のＩＲスペクトル測定結果を図２に示す。この図において、１７３０ｃｍ^-1の吸収はエステル結合の Ｃ＝Ｏ 伸縮振動に起因し、１０５０−１２７５ｃｍ^-1の吸収はエステル結合の Ｃ−Ｏ−Ｃ 伸縮振動に起因する。これらの吸収によってポリエステルの構造を確認した。

また、得られた膜をｎ＆ｋ Ｔｅｃｎｏｌｏｇｙ社製ｎ＆ｋアナライザー１５１２ＲＴにより膜厚みを測定したところ、平均１．０μｍの厚みの蒸着膜であることを確認した。

図１は、実施例で用いた蒸着重合装置の側面図である。 図２は、実施例１で得られた全芳香族ポリエステル膜のＩＲスペクトル測定結果である。

符号の説明

１・・・モノマートラップ
２・・・排気口
３・・・真空槽
４・・・基板
５・・・ホットプレート
６・・・蒸発用容器
７・・・原料導入管
ａ・・・原料モノマー
ｂ・・・バルブ
ｃ・・・バルブ

Claims (5)

1. 下記式（１）で示される繰り返し構造単位からなることを特徴とする全芳香族ポリエステル膜。
   

   

   （式中、Ａｒは、
   

   

   を表す。）
2. 自己縮合性の原料モノマーを真空中で蒸発させ、蒸着重合法によって基板表面上に下記式（１）で示される繰り返し構造単位からなる全芳香族ポリエステルの膜を形成することを特徴とする全芳香族ポリエステル膜の製造方法。
   

   

   （式中、Ａｒは、
   

   

   を表す。）
3. 基板表面温度を原料蒸発源よりも高温にして行うことを特徴とする請求項２記載の全芳香族ポリエステル膜の製造方法。
4. 自己縮合性の原料モノマーが下記式（２）で示される化合物であることを特徴とする請求項２または３記載の全芳香族ポリエステル膜の製造方法。
   

   

   （式中、Ｒはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基またはイソプロピル基を表し、Ａｒは、
   

   

   を表す。）
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の製造方法により得られることを特徴とする全芳香族ポリエステル膜。
   

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