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液晶ポリマーの開発技術―高性能・高機能化―

(2004年『液晶ポリマーの新展開』普及版)

商品コード: B0902

  • 監修: 小出直之
  • 発行日: 2009年12月
  • 価格(税込): 4,320 円
  • 体裁: A5判、286ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0157-0

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刊行にあたって

 液晶ポリマーはその高配向性を成形時に利用することによって、優れた機械強度、寸法安定性、耐熱性などを有する製品が得られる新しいエンジニアリングプラスチックとして、1980年代の中頃に注目を浴び、メーカーによる上市が相次いだ。
 1987年、液晶ポリマーへの期待が大きく膨らみ始めた年に、前書『液晶ポリマー―合成・成型・応用』が刊行された。当時はこの新しい材料についての基礎から応用までを総合的に扱った技術書が少なく、同書は多くの読者からご好評をいただいた。
 それから十数年が経過したが、液晶ポリマーの研究は合成面、応用面から精力的に進められている。それらの成果は多くの単行本や、国際会議での発表論文数、特許や、多くの上市されているポリマー繊維やプラスチックからも理解することができる。
 しかも、この十年間、液晶ポリマーの発展は高性能材料だけでなく高機能材料への研究から工業化への挑戦はますます活発になっており、エレクトロニクス分野への利用では一定の位置を占めるようになった。特に最近のIT革命の進展により、パソコンや携帯通信機器の小型・薄型精密部品への利用で需要が大きく拡大している。それら成形材料に使われているポリマーはコポリエステル系の主鎖型ポリマーである。一方、ディスコチックなメソゲン基を側鎖に付与した側鎖型液晶ポリマーやキラル化合物を含むポリエステル系はLCDの視野角改善フィルムとして使われている。さらに、LCDの応答性の改善や配向性の向上に側鎖型液晶ポリマーが有望視されている。
 本書では、液晶ポリマーの高性能材料としての進歩と、高機能材料としての開発の現状、および最近の様々なトピックス的な研究動向について解説していただき、液晶ポリマーの今後の発展の一助となるように企画した。
 この分野の研究・開発の発展に本書が貢献できれば編者としてこれ以上の喜びはない。
(「刊行にあたって」より)

2004年7月 小出直之

<普及版の刊行にあたって>
 本書は2004年に『液晶ポリマーの新展開』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2009年12月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

小出直之   東京理科大学 理学部 化学科 教授
三原隆志   東京理科大学 理学部 化学科 助手
井上俊英   東レ(株) 理事 化成品研究所長
真壁芳樹   東レ(株) 研究・開発企画部 主任部員
中川潤洋   (株)クラレ 機能材料事業部 開発部 開発主管
馬場文明   三菱電機(株) 住環境研究開発センター センター長
         (現)三菱電機(株) 開発本部 役員技監(先端材料研究所駐在)
福武素直   (現)ジャパンゴアテックス(株) ポリマーサイエンスセンター
吉川淳夫   (株)クラレ 機能材料事業部 電材事業推進部 材料開発グループ グループリーダー
竹澤由高   (株)日立製作所 日立研究所 電子材料研究部 主任研究員
         (現)日立化成工業(株) 先端材料開発研究所 主管研究員
真崎仁詩   (現)新日本石油(株) 研究開発本部 中央技術研究所 化学研究所 情報化学材料グループ グループマネージャー
豊岡武裕   (現)新日本石油(株) 研究開発本部 中央技術研究所 化学研究所長付
佐々木健夫   (現)東京理科大学 理学部 第二部 化学科 准教授
平岡一幸   (現)東京工芸大学 工学部 生命環境化学科 教授
舟橋正浩   東京工業大学 大学院理工学研究科 像情報工学研究施設 助手
         (現)東京大学 大学院工学系研究科 化学生命工学専攻 准教授
半那純一   (現)東京工業大学 大学院理工学研究科 像情報工学研究施設 教授
赤木和夫   (現)京都大学 大学院工学研究科 高分子化学専攻 教授
原田陽雄   (現)富士ゼロックス(株) オプト&amp;エレクトロニクス要素技術研究所 副主任研究員
高津晴義   (現)DIC(株) 液晶材料事業部 高津研究室 フェロー:室長

 執筆者の所属表記は、注記以外は2004年当時のものを使用しております。

目次

【第I編 液晶ポリマーの発展】
序章 液晶ポリマーの最近の動向
1. はじめに

1.1 液晶の種類
1.2 液晶ポリマーの分子構築
2. 主鎖型サーモトロピックなポリマー
2.1 全芳香族ポリエステルの合成
2.2 全芳香族サーモトロピックポリエステルのキャラクテリゼーション
2.2.1 溶液粘度と分子量
2.2.2 DSC
2.2.3 偏光顕微鏡(PLM)観察
2.2.4 広角X線回析(WAXD)
3. 全芳香族サーモトロピックポリエステルの構造と性質の関係
3.1 メソゲンモノマーの共重合
3.2 メソゲン部分に大きさの異なる置換基を導入

4. 側鎖型液晶ポリマー
4.1 フォトクロミック液晶ポリマー
4.1.1 フォトクロミズムと光誘起反応
4.1.2 低分子誘起光発色化合物
4.2 コレステリック液晶ポリマー
4.3 ブロック共重合体
5. 主鎖型液晶ポリマー
5.1 ポリエステルフィルム
5.2 共役系高分子
6. 液晶ネットワーク
6.1 液晶エラストマー
6.2 液晶熱硬化性樹脂
7. 液晶デンドリマー
8. ディスプレイのペーパーライク化
8.1 コレステリック(キラルネマチック)液晶
8.2 ゲスト-ホスト型高分子分散型液晶
8.3 ゲスト-ホスト液晶ポリマー
8.4 強誘電性液晶を用いたフィルム液晶素子
8.5 ポリマーネットワーク型液晶
9. おわりに

【第II編 高性能材料としての液晶ポリマー】
第1章 樹脂成形材料
1. 概要
2. 分子構造
2.1 I型液晶ポリマー
2.2 II型液晶ポリマー
2.3 III型液晶ポリマー
2.4 I.5型液晶ポリマー
3. グレード設計
3.1 ガラス繊維強化グレード
(1) 高強度・高弾性率
(2) 高耐熱性(はんだ耐熱性)
(3) 寸法安定性(低線膨張率、低成形収縮率)
(4) 良流動性(低溶融粘度)
(5) 低バリ性
3.2 炭素繊維強化グレード
3.3 低反りグレード
3.4 特殊グレード
4. 射出成形
4.1 予備乾燥
4.2 射出成形機
4.3 成形条件
4.4 金型設計
5. 用途
(1) 電気・電子部品
(2) OA・AV機器
(3) その他
6. アロイ設計
6.1 流動性向上
6.2 高剛性化
6.3 その他特性向上

第2章 繊維
1. 高分子液晶の繊維への展開
2. リオトロピック液晶ポリマーの繊維化
2.1 PPTA繊維
2.2 PBO繊維
3. サーモトロピック液晶とその繊維化
3.1 柔軟基導入型繊維
3.2 剛直分子の共重合型繊維
3.3 核置換型液晶繊維
4. サーモトロピック液晶繊維(ポリアリレート繊維)
4.1 原料ポリマーの重合
4.2 溶融紡糸と分子配向
4.3 紡出糸の性能と熱処理の効果
5. 高弾性率タイプ
6. ポリアリレート繊維の性能と用途
6.1 一般繊維性能
6.2 用途展開
7. サーモトロピックな液晶ポリマーの複合紡糸による新展開
7.1 ハイブリッド型複合紡糸繊維
7.2 スクリーン紗用モノフィラメントの性能比較
7.3 VECRYスクリーン紗の特徴と用途展開

第3章 成形品
1. 液晶ポリマーの特徴
2. 液晶ポリマーの射出成形
3. 液晶ポリマーの成形品特性
3.1 薄板の多層構造と物性
3.2 液晶ポリマー成形品の機械的特性
3.3 ポリマーアロイ品の構造と物性
4. 液晶ポリマーの成形品への適用
4.1 コネクタ
4.2 MID部品(チップキャリア、アンテナ他)
4.3 導波管
4.4 キャリッジ
4.5 スピーカー振動板
4.5.1 振動板の要求特性
4.5.2 液晶ポリマー振動板
4.5.3 LCP/LCP振動板
4.5.4 LCP/PP振動板
5. 成形品適用に際しての注意点
5.1 異方性
5.2 計量(食い込み)性、ゲートカット性
5.3 インサート密着性
5.4 フィラーとのぬれ性、着色性
5.5 接着性
5.6 耐熱水性
6. おわりに

【第III編 高機能性材料としての液晶ポリマー】
第1章 電気・電子機能
1. フィルム(1)
1.1 はじめに
1.2 なぜ電子回路基板に液晶ポリマーフィルムが注目されているのか
1.3 電気・電子材料に適合した液晶ポリマーフィルムとは
1.4 液晶ポリマーフィルムの均一な分子配向制御技術
1.5 液晶ポリマーフィルムの特性
1.5.1 寸法安定性
1.5.2 吸水特性
1.5.3 電気特性
(1) 電気絶縁性
(2) 高周波特性
 〈1〉 周波数特性
 〈2〉 温度依存性
 〈3〉 吸湿環境下での比誘電率、誘電正接の変化
1.5.4 熱特性
1.5.5 機械特性
1.6 液晶ポリマーフィルムの回路基板材料への応用
1.6.1 サブトラクト法を用いた高密度配線基板
1.6.2 セミアディティブ法・ケミカルエッチング技術を用いた高密度配線基板
1.7 まとめ

2. フィルム(2)
2.1 はじめに
2.2 フィルム化要素技術
2.2.1 耐熱性の設定
2.2.2 溶融成形温度の設定
2.2.3 成形方法の選択
2.2.4 冷却過程の動的粘弾性挙動
2.2.5 インフレーション成形の動力学的解析
2.3 「ベクスター」の特長と適用例
2.3.1 ラインナップ
2.3.2 熱膨張係数
2.3.3 耐熱性
2.3.4 力学物性
2.3.5 吸湿性
2.3.6 電気特性
2.3.7 ガスバリア性
2.3.8 アウトガス
2.3.9 放射線耐性
2.3.10 耐薬品性
2.3.11 リサイクル性
2.4 配線板用途
2.4.1 銅張積層板
2.4.2 多層フレキシブル配線板
2.5 おわりに

3. 高熱伝導性材料
3.1 はじめに
3.2 高熱伝導性付与の考え方
3.3 モノメソゲン(ビフェニル基)型樹脂の諸特性
3.4 ツインメソゲン型樹脂の諸特性
3.5 おわりに

第2章 光学素子(光学用高分子液晶フィルム)
1. 棒状高分子液晶
1.1 光学用高分子液晶フィルム
1.2 光学用高分子液晶フィルムの製造法
1.3 光学用高分子液晶フィルムの液晶ディスプレイ用部材への応用
1.4 ねじれネマチックフィルム
1.4.1 透過型STN-LCD
1.4.2 反射型STN-LCD(偏光板2枚型)
1.4.3 反射型STN-LCD(偏光板1枚型)
1.5 ハイブリッドネマチックフィルム
1.5.1 透過型TFT-LCD
1.5.2 半透過型TFT-LCD

2. ハイブリッドフィルム
2.1 はじめに
2.2 ハイブリッドフィルムの構成
2.2.1 WVフィルムの構成
2.2.2 WVフィルムの作製方法
2.2.3 ディスコチック液晶分子の配向
2.3 ハイブリッドフィルムの光学特性
2.3.1 ハイブリッドフィルムの光学測定方法
2.3.2 WVフィルムの光学物性
2.4 ハイブリッドフィルムによる液晶ディスプレイ(LCD)の光学補償
2.4.1 LCDの視野角拡大効果
2.4.2 さらなる高性能を実現しているWVフィルム
2.4.3 現在のWVフィルム付偏光板の構造
2.4.4 OCB(Optically Compensated Bend)モード用WVフィルム
2.5 今後の展開

第3章 光記録材料―フォトリフラクティブ液晶材料
1. はじめに
2. フォトリフラクティブ効果のメカニズム
3. フォトリフラクティブ効果の評価方法
4. 有機アモルファス高分子でのフォトリフラクティブ効果
5. 液晶性高分子のフォトリフラクティブ効果
5.1 液晶性高分子の等方相のフォトリフラクティブ効果
5.2 フォトリフラクティブ効果のメモリー性
6. 低分子ネマチック液晶および低分子ネマチック液晶/高分子コンポジット
7. 強誘電性液晶のフォトリフラクティブ効果
7.1 強誘電性液晶の自発分極ベクトル転向型フォトリフラクティブ効果
7.2 強誘電性液晶/光導電性高分子混合物でのフォトリフラクティブ効果
8. 何に使えるか
9. おわりに

【第IV編 トピックス】
第1章 液晶エラストマー
1. はじめに
2. 液晶→高分子液晶→液晶エラストマー
3. ネマチックエラストマーにおける可逆変形
4. 1次元結晶・2次元液体としてのスメクチックA(SmA)エラストマー
5. キラルなメソゲン基からなるスメクチックC(SmC*)エラストマー
5.1 液晶エラストマーのSmA-SmC*相転移
5.2 モノドメインSmC*エラストマー(単結晶SmC*エラストマー)の作製
5.3 SmC*エラストマーの物性研究
5.3.1 強誘電性を利用した光バルブの研究
5.3.2 圧電性と焦電性の研究
5.3.3 第2次高調波発生素子としての検討
6. その他の興味ある液晶エラストマーの研究
6.1 クロスリンカー(架橋剤)の影響
6.2 ディスコチック液晶エラストマー
6.3 リオトロピック液晶エラストマー
6.4 フォトニクス材料としての液晶エラストマー
6.5 光応答性液晶エラストマー
7. おわりに

第2章 液晶性有機半導体での電荷輸送
1. はじめに
2. 有機半導体の凝集状態と特徴
3. 有機半導体中での電荷輸送と構造化による移動度の向上
4. 低分子系での液晶性の導入と電荷輸送
4.1 discotic columnar相での電荷輸送
4.2 スメクチック相での電荷輸送―2-phenylnaphthalene誘導体の電荷輸送特性
4.3 液晶相温度領域の拡大と電荷輸送機構の検討
4.4 液晶性導入による新機能―偏光発光可能な電界発光素子
5. 液晶性有機半導体の高分子化
5.1 棒状液晶系
5.2 円盤状液晶系
5.3 共役高分子
6. おわりに

第3章 液晶性共役系高分子
1. はじめに
2. 液晶性共役系高分子
2.1 合成
2.2 磁場配向
2.3 偏光顕微鏡観察
2.4 X線回折測定
2.5 偏光吸収スペクトル測定
2.6 発光性
2.7 偏光蛍光スペクトル測定
2.8 分子配向性
2.9 電気的異方性
3. らせん状液晶性共役系高分子
3.1 液晶性ポリパラフェニレン誘導体とキラルドーパント
3.2 側鎖にキラル置換基をもつポリパラフェニレン誘導体
4. コポリマー型らせん状液晶性共役高分子
5. おわりに

第4章 デジタルペーパー
1. コレステリック液晶を用いた光アドレスカラー電子ペーパー
1.1 はじめに
1.2 基本アイデア
1.2.1 構成の概要
1.2.2 光アドレスの原理
1.2.3 ChLCの電気光学応答
1.2.4 カラースイッチングの原理
1.3 実験検証(4色表示サンプルの試作結果)
1.3.1 構造の概要
1.3.2 OPC層について
1.3.3 表示層について
1.3.4 書き込み特性
1.3.5 表示特性
1.3.6 サンプルスペックおよび表示例
1.4 おわりに

2. 高分子分散型液晶
2.1 はじめに
2.2 作製法
2.2.1 カプセル化法、Encapsulation
2.2.2 重合相分離法、PIPS(Polymerization Induced Phase Separation)
2.2.3 熱相分離法、TIPS(Thermally Induced Phase Separation)
2.2.4 溶媒蒸発相分離法、SIPS(Solvent Induced Phase Separation)
2.3 構造
2.4 PNLCD
2.4.1 作製と原理
2.4.2 電気光学特性
2.5 高分子安定化(Polymer Stabilized:PS)LCD
2.5.1 高分子安定化FLCD
2.6 今後の可能性
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