CN100404582C - 聚酯树脂、聚酯树脂组合物以及由其制备的板、膜和中空成型容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种特别适合用于光学膜等的聚酯树脂。它是一种包含二羧酸单元和二醇单元的脂环族聚酯树脂，其特征在于：(1)二羧酸单元主要由1，4-环己二酸单元组成；(2)二醇单元主要由1，4-环己基二甲醇单元组成；(3)所述聚酯的烷基酯末端与所有末端之比为最多5摩尔%；和(4)所述聚酯树脂的2mm厚的成型板的透光率为至少87%。

Description

聚酯树脂、聚酯树脂组合物以及由其制备的板、膜和中空成型容器
技术领域
本发明涉及一种以1，4-环己二酸为主要二羧酸成分的聚酯树脂及其组合物。具体地说，本发明涉及一种无色透明的聚酯树脂。
背景技术
聚酯树脂广泛应用于例如膜、纤维和成型产品等领域。从透明性、优异的耐水解性或耐候性和小的双折射率的角度考虑，在它们中，以1，4-环己二酸(此后环己二酸有时简称为CHDA)为主要二羧酸成分的聚酯树脂可用于包括光学膜的各种用途。
可能因为生产步骤处于高温，聚酯树脂通常具有这样的缺陷，即所述树脂逐渐变黄或颜色变暗，并且已经提出了各种方案以克服这个缺陷。例如，已知为了防止着色，在聚酯的制备过程中添加磷化合物，或者为了掩盖黄色斑点，添加钴化合物或添加蓝色染料(JP-A-2000-511211)。
但是，对于以1，4-CHDA为主要二羧酸成分的聚酯，在颜色和透明性方面上述方法未必令人满意。就是说，如果在聚合时加入磷化合物，可一定程度上防止变黄，但仍不足，或者根据催化剂种类的不同，聚合程度可能不足。然而，如果掺入有机染料或钴化合物，黄色斑点得到改善，但是透光率降低，透明性将不足。
另一方面，已知有这样一种聚酯，它具有可生物降解性，并具有优异的耐热性、成型加工性、例如耐碱性等耐溶剂性和机械性能，这种聚酯包含1，4-环己二酸单元和1，4-环己基二甲醇单元(此后环己二醇有时简称为CHDM)，其中在1，4-环己二酸单元中，反-1，4-环己二酸单元和顺-1，4-环己二酸单元的摩尔比为60∶40至100∶0，在1，4-环己基二甲醇单元中，反-1，4-环己基二甲醇单元和顺-1，4-环己基二甲醇单元的摩尔比为40∶60至100∶0，但是这种聚酯没有考虑到透明性和颜色斑点(JP-A-2000-290356)。
在上述JP-A-2000-290356中，没有公开关于原料1，4-环己二酸的详细内容。1，4-环己二酸通常用作这种类型聚酯的原料，但是已经发现使用1，4-环己二酸得到的聚酯在透明性和颜色斑点上仍然存在进一步改进的余地。
发明内容
基于上述情况进行了本发明，本发明的一个目的是使以1，4-环己二酸为主要二羧酸成分的聚酯的透明性得到改进，并且优选提供一种黄色斑点进一步减少的聚酯树脂。另外，本发明的一个目的是提供一种包含所述聚酯树脂的树脂组合物和使用所述聚酯树脂或树脂组合物得到的中空容器、板和膜。
经过深入研究，本发明人发现，在以1，4-环己二酸为主要二羧酸成分的聚酯树脂中，聚酯的原料单体的透光率对树脂的透明性和变黄有影响，与使用普通的1，4-环己二酸得到的聚酯相比，使用具有特定透光率的1，4-环己二酸得到的聚酯具有优异的透明性和颜色。基于这些发现完成了本发明。
也就是说，本发明提供一种聚酯树脂，它是包含二羧酸单元和二醇单元的脂环族聚酯，其特征在于，(1)二羧酸单元主要由1，4-环己二酸单元组成；(2)二醇单元主要由1，4-环己基二甲醇单元组成；(3)所述聚酯的烷基酯末端与所有末端之比为至多5摩尔％；和(4)所述聚酯树脂的2mm厚的成型板的透光率为至少87％。
本发明还提供一种聚酯树脂，它是以1，4-环己二酸为主要成分的二羧酸成分和二醇成分反应得到的聚酯树脂，其特征在于，(1)构成聚酯的1，4-环己二酸单元包括反-1，4-环己二酸单元和/或顺-1，4-环己二酸单元，(2)反-1，4-环己二酸单元与全部1，4-环己二酸单元之比为至少85摩尔％，和(3)所述树脂的2mm厚的成型板的透光率为至少87％。
本发明的聚酯树脂优选具有至多18的黄度指数(YI)。
此外，本发明提供一种包括上述聚酯树脂和热塑树脂和/或弹性体的树脂组合物，以及使用所述聚酯树脂或树脂组合物得到的中空成型容器、板或膜。
发明效果
本发明的聚酯树脂具有优异的透光率和黄度指数，并且在光学膜等应用中是特别有用的。
此外，包含本发明的聚酯树脂和除所述聚酯树脂外的热塑树脂和/或弹性体的聚酯树脂组合物具有良好的透明性和优异的耐热性，因此作为用于板、膜、中空容器等的聚酯树脂组合物是有用的。
具体实施方式
本发明的聚酯树脂是以1，4-环己二酸为主要成分的二羧酸成分与二醇成分反应得到的聚酯树脂。换句话说，不同于使用二羧酸盐(酯)作为原料的情况，本发明的聚酯树脂是使用二羧酸成分作原料得到的，所以烷基酯末端更少。也就是说，它是这样一种聚酯树脂，其中，聚酯中的烷基酯末端与所有末端之比为至多5摩尔％，优选至多1摩尔％。
另外，构成本发明的聚酯树脂的1，4-环己二酸单元包括反-1，4-环己二酸单元和/或顺-1，4-环己二酸单元，反-1，4-环己二酸单元与全部1，4-环己二酸单元之比为至少85摩尔％，这个比值优选为至少90摩尔％，上限为100摩尔％。如果反-1，4-环己二酸单元之比低于85摩尔％，聚酯树脂的熔点(Tm)趋于变低，并且其与例如聚碳酸酯的组合物的耐热性较差。
另外，对于本发明的聚酯树脂，黄度指数(YI)优选为至多18，更优选至多15。如果YI超过18，即使肉眼观察也能观察到黄色，当将其形成光学膜等时，将会存在透射的图像将变为微黄色，原象不能被复制的麻烦。并且YI的下限通常为-5的水平。
本发明聚酯树脂的2mm厚的成型板的透光率为至少87％，优选至少87.5％，更优选至少88％。如果透光率低于87％，例如在光学膜的情况中，将会存在不能透射足够的光和画面趋于变黑的麻烦。
另外，本发明的聚酯树脂的末端酸值不特别地限定，通常优选至多70当量/吨，特别是当它用作装配在用在高温高湿条件下使用的车辆上的液晶显示设备中的光学膜时，优选至多40当量/吨，特别优选至多30当量/吨，进一步优选至多10当量/吨。如果树脂的末端酸值较大，则耐水解性趋于变差。在下述生产中，例如通过控制原料1，4-CHDA和1，4-CHDM的比例，或者通过结合使用亚烃基二醇特别是C2-10的亚烃基二醇作为二醇原料来控制末端酸值。
根据常规方法，在有或没有催化剂的情况下，将以1，4-CHDA为主要成分的二羧酸成分和二醇成分进行酯化反应，以及在催化剂的存在下进行缩聚反应，从而得到本发明的聚酯树脂。
作为本发明聚酯树脂的原料的二羧酸成分以1，4-环己二酸作为主要成分。这里，“以1，4-环己二酸作为主要成分”是指二羧酸单元的至少60摩尔％为1，4-环己二酸，优选二羧酸单元的至少80摩尔％，更优选至少90摩尔％为1，4-环己二酸。
原料1，4-环己二酸包括反-1，4-环己二酸和/或顺-1，4-环己二酸。在本发明中，优选它的至少90摩尔％为反式，更优选至少95摩尔％为反式。如上所述，本发明的聚酯树脂是构成聚酯的1，4-环己二酸单元含有一定比例的反式异构体的树脂，通过在聚酯的制备阶段的异构化可以影响树脂中反式和顺式的比例。但是，使用含有至少90％反式的原料，通常可以使所得到的聚酯的反式异构体的比例落在本发明的范围内。
从可获得的聚酯树脂的透光率的角度看，优选本发明的原料1，4-CHDA在波长340nm处具有大的透光率。具体地，由下列步骤(1)～(3)的方法测定的透光率(此后有时简称为T-340)优选为至少85％，更优选至少87％。
(1)使用分光光电光度计，将2N氢氧化钾溶液倒入具有10mm光路的石英池中，进行零位补偿，然后
(2)将5.0g CHDA溶解在50ml的2N氢氧化钾溶液中，将得到的液体倒入具有10mm光路的石英池中，和
(3)测得该液体在340nm波长处的透光率。
如果T-340低于85％，则得到的聚酯树脂的黄色即YI值趋于增加，或者聚酯树脂的透光率也趋于变低。
另外，作为生产含有至少90摩尔％反式异构体的原料1，4-CHDA的方法，可以使用本发明人以前提出的1，4-环己二酸的顺式异构体或顺式异构体和反式异构体的混合物的热异构化方法，后面将详细地描述该方法。对于由利用反式异构体和顺式异构体在例如水中的溶解度差的常规沉淀方法得到的1，4-环己二酸，其T-340低，得到的聚酯树脂的透光率不足。因此，从优先使用含至少90摩尔％反式异构体和具有至少85％的T-340的1，4-CHDA的角度看，优选该热异构化方法。
在惰性气氛中，在至少180℃并低于反-1，4-CHDA熔点的温度范围内，对顺-1，4-CHDA和反-1，4-CHDA的混合物或顺-1，4-CHDA进行热处理，从而进行上述热异构化。在本发明中，反-1，4-CHDA的熔点是指在实际异构化反应条件下反-1，4-CHDA的熔点。
热异构化反应的压力可以是减压、常压或加压。但是，从操作方便的角度来看，通常为1.3kPa～950kPa。
另外，为了使1，4-CHDA的T-340达到至多85％的水平，优选调整顺/反-1，4-CHDA的混合物或顺-1，4-CHDA进行热处理时的惰性气氛，使得反应体系的气相中氧浓度为至多4000ppm，优选至多2000ppm，更优选至多1000ppm。如果体系中氧浓度高于4000ppm，T-340将低于85％。
为了有效地得到通过热异构化产生的反-1，4-CHDA，可以使用在将温度维持在上述范围内的同时在熔融顺-1，4-CHDA中沉淀反-1，4-CHDA的方法。
另外，获得作为热异构化方法的原料的顺式和反式1，4-CHDA的混合物的方法可以是例如以下方法：在溶剂、氢气和加氢催化剂存在下，在液相中将对苯二甲酸进行核加氢而得到上述原料的方法；或者在水、氢气和加氢催化剂存在下，在液相中将对苯二甲酸钠进行核加氢，然后用酸沉淀而得到上述原料的方法。
作为除1，4-CHDA外的二羧酸成分，可以使用下述物质中的一种或多种作为共聚物成分：芳香族二羧酸，例如对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-苯二氧基二甲酸、1，3-苯二氧基二乙酸、4，4′-联苯二甲酸、4，4′-二苯醚二甲酸、4，4′-二苯酮二甲酸、4，4′-二苯氧基乙烷二甲酸、4，4′-二苯砜二甲酸和2，6-萘二甲酸；脂环族二羧酸，例如六氢间苯二甲酸；和脂肪族二羧酸，例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一碳二羧酸和十二碳二羧酸。
构成本发明聚酯树脂的二醇成分优选包含1，4-环己基二甲醇作主要成分。这里，“主要成分”是指至少60摩尔％的二醇成分，优选二醇成分的至少80摩尔％，进一步优选至少90摩尔％为1，4-环己基二甲醇。从易得性的角度看，1，4-CHDM通常是反式异构体和顺式异构体的混合物。但是，例如根据用途所需的耐热性的不同，反式异构体与顺式异构体之比通常选自100∶0至60∶40。
另外，作为除1，4-CHDM外的二醇成分，可以使用下述物质中的一种或多种作为共聚物成分：脂肪族二醇，例如乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，10-癸二醇、新戊二醇、二乙二醇、聚乙二醇和聚四亚甲基醚二醇；脂环族二醇，例如1，2-环己二醇、1，4-环己二醇和1，1-环己二甲醇；以及芳香族二醇，例如苯二甲醇、4，4′-二羟基联苯、2，2-二(4′-羟基苯基)丙烷、2，2-二(4′-(β-羟基乙氧基)苯基)丙烷、二(4-羟基苯基)砜和二(4-β-羟基乙氧基苯基)磺酸。
另外，除上述二醇成分和二羧酸成分外，少量的共聚物成分为：例如羟基羧酸或烷氧基羧酸，例如羟基乙酸、对羟基苯甲酸或对β-羟基乙氧基苯甲酸；单官能成分，例如十八烷醇、苯甲醇、硬脂酸、山嵛酸、苯甲酸、叔丁基苯甲酸或苯甲酰基苯甲酸；或至少三官能的多官能成分，例如丙三羧酸、偏苯三酸、均苯三酸、均苯四酸、萘四羧酸、没食子酸、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇或糖酯。
将以1，4-CHDA为主要成分的二羧酸成分和二醇成分在有或没有催化剂的存在下进行酯化反应，和在催化剂的存在下进行缩聚反应得到本发明的聚酯树脂。
酯化反应催化剂和缩聚催化剂为，例如通常用于聚酯合成的钛化合物、锗化合物、锑化合物或锡化合物。
其中，由于钛化合物在酯化反应和缩聚反应中都具有高的活性，因此在优选使用钛化合物。钛化合物为例如钛酸四正丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯或这类有机钛酸酯的水解产物。这些钛酸酯可以单独使用或组合使用。
基于所形成的聚酯，酯化反应催化剂的量通常为50ppm～2000ppm，优选100ppm～1000ppm。
此外，在聚酯的生产中，为了控制催化活性或聚合度，可以和催化剂一起使用镁化合物、磷化合物等成分。
所述二羧酸成分和二醇成分的酯化反应按如下方式进行：将二羧酸和二醇加到配有搅拌器和蒸馏管的酯化反应器中，所述二羧酸含有至少90摩尔％反式异构体的1，4-环己二酸为主要成分，加入该反应的催化剂，在惰性气氛中搅拌该混合物，同时蒸出反应产生的水。二醇成分和二羧酸成分的比例通常为，相对于每摩尔二羧酸成分，二醇成分为1～2摩尔。但是，在本发明的一个优选方案，在二醇成分包含至少80摩尔％的1，4-CHDM的聚酯树脂的情况中，二醇成分与二羧酸成分的摩尔比优选为1～1.2，更优选1～1.1，最优选1～1.05。
另外，例如在使用其中至少90摩尔％为1，4-CHDA的二羧酸和其中至少90摩尔％为1，4-CHDM的二醇的情况中，为了将聚酯树脂的末端酸值调整到40当量/吨，使二醇成分和二羧酸成分的摩尔比优选为1.02～1.2，更优选1.02～1.1。此外，例如在使用其中至少90摩尔％为1，4-CHDA的二羧酸和其中80摩尔％～99.5摩尔％为1，4-CHDM和0.5摩尔％～20摩尔％为C2-10亚烃基二醇的二醇的情况中，二醇成分和二羧酸成分的摩尔比优选为1.02～1.2，更优选1.02～1.1。
酯化反应通常在150～230℃，优选180～220℃的温度下进行10分钟至10小时，优选30分钟至5小时。
酯化反应后，通常将反应溶液转移到配有搅拌器、蒸馏管和抽真空装置的缩聚反应器中。但是，也可以使酯化反应器配备抽真空装置，以便使酯化反应和缩聚反应能够在一个反应器中进行。
完成酯化反应后，根据情况需要，向反应溶液中添加缩聚催化剂等，在逐渐降低反应器中压力的同时，进行缩聚反应。在加入聚合催化剂的情况中，相对于待形成的聚酯的总量，作为酯化反应或酯交换反应的催化剂的总量，聚合催化剂的量通常为50ppm～2000ppm，优选100ppm～1000ppm。
缩聚反应通常在酯化反应完成时的温度至300℃的温度下，优选至多265℃的温度下进行10分钟至10小时，优选30分钟至5小时。如果温度太高，聚合反应几乎不进行，这可能是因为在聚合反应期间发生热分解。反应器内的压力为常压至最终的至多1kPa，优选至多0.5kPa的压力。
反应完成后，通常将得到的聚酯从反应器的底部以线材状抽出，用水冷却的同时切断得到颗粒。
另外，所述反应可以以间歇方法或连续方法进行。
这样得到的聚酯的特性粘数优选为0.6dl/g～1.5dl/g(分升/克)，进一步优选为0.7dl/g～1.4dl/g。如果特性粘数低于0.6dl/g，机械强度将不足，如果超过1.5dl/g，流动性将变低，成型性将变差。
根据情况要求，将所得到的颗粒状聚酯树脂再进行固相聚合，以得到具有更高特性粘数的树脂。
从聚酯树脂的耐热性角度考虑，本发明的聚酯树脂优选至少80摩尔％的二醇单元为1，4-环己基二甲醇。另外，从树脂的耐水解性角度考虑，优选其中至少80摩尔％且至多99.5摩尔％的二醇单元为1，4-环己基二甲醇和至少0.5摩尔％且至多20摩尔％为C2-10亚烃基二醇的聚酯树脂，特别优选其中1，4-环己基二甲醇单元为至少90摩尔％且至多99.5摩尔％和C2-10亚烃基二醇单元为至少0.5摩尔％且至多10摩尔％的聚酯树脂。
本发明的聚酯树脂可以用作一种组合物，该组合物包含本发明聚酯树脂和至少一种其它热塑树脂和/或热塑弹性体。所述其它热塑树脂为例如聚碳酸酯；聚酰胺，例如尼龙6或尼龙66；聚酯树脂，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸1，4-环己二甲醇酯；苯乙烯树脂，例如等规聚苯乙烯、间规苯乙烯或丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂(ABS)；丙烯酸树脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯醚、改性的聚乙烯醚、聚甲醛、聚醚锍、聚砜、聚醚酰亚胺和它们的混合物。优选聚碳酸酯、聚酯树脂和它们的混合物，所述聚酯树脂为例如多芳基化合物(polyarylate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。更优选聚碳酸酯。
热塑弹性体为例如加氢的苯乙烯/异戊二烯弹性体、加氢的苯乙烯/丁二烯弹性体、聚醚酯弹性体、例如乙烯/丙烯弹性体等聚烯烃弹性体、聚醚酰胺弹性体和聚氨酯弹性体。
所述的其它热塑性树脂和/或热塑弹性体的总量在整个组合物中的比例通常为1重量％～99重量％，优选1重量％～90重量％。
根据情况需要，在不妨害本发明目的的范围内，本发明的树脂组合物可以包含各种添加剂。例如所掺入的各种添加剂包括例如玻璃珠、玻璃粉末、玻璃气球、云母、滑石或碳酸钙等无机填料、抗氧剂、热稳定剂、紫外吸收剂、中和剂、润滑剂、相容性试剂、防雾剂、抗粘结剂、例如石蜡油等增塑剂、氟化树脂粉末、增滑剂、分散剂、着色剂、杀菌剂和荧光增白剂。
本发明的树脂组合物可以用生产热塑性树脂组合物的常规方法制备。例如用以下方法生产：将本发明的聚酯树脂、聚碳酸酯树脂和根据情况需要添加的添加剂成分初步混合，然后例如用班伯里(Banbury)混炼机、开炼机、布雷本登(Brabender)炼胶机、单螺杆混炼挤出机、双螺杆混炼挤出机或捏和机熔融捏和。
可以采用聚酯树脂常用的熔融成型方法将本发明的聚酯树脂成型为容器、板、膜等。
关于真空成型容器的生产，将本发明的聚酯树脂形成的预成型坯进行拉伸吹塑，并且可以使用聚酯吹塑使用的常规设备。具体地，首先例如用注射成型或挤压成型制备预成型坯，将该预成型坯原样再次加热，或者在加工嘴部分或底部分之后再次加热，采用例如热型坯方法或冷型坯方法进行双轴拉伸吹塑。在这样的情况中，成型温度，具体地说成型机器的缸体的喷嘴和各部分的温度通常在200℃～260℃的范围内，拉伸温度通常为70℃～120℃，优选80℃～110℃，拉伸比通常在纵向方向上为1.5～3.5倍和在圆周方向上为2～4倍。
得到的中空成型容器可以照原样使用，但是在需要容纳热填充物的情况中，在使用前通常将容器在吹塑模具内热定型，对其进一步赋予耐热性。该热定型通常是在例如空气压力等张力下，在100℃～200℃，优选120℃～180℃的温度下进行几秒钟至几小时，优选几秒钟至几分钟。
对于板或膜的生产，例如可以使用浇铸法、单轴拉伸法、双轴拉伸法或组合使用拉幅炉(tenter oven)和线性电动机的同步双轴拉伸法。在所述浇铸法中，使用与螺杆式挤出机连接的单层或多层T型口模或I型口模，将熔融树脂挤压成板或膜形式。在所述单轴拉伸法中，利用一组轧辊的圆周速度差将这类浇铸膜纵向拉伸。在所述双轴拉伸法中，使用拉幅炉将所述单轴拉伸的膜再横向地拉伸。可以用T型口模或I型口模开口的厚度控制板或膜的厚度为例如0.1mm～10mm。拉伸板或膜的拉伸温度通常为70℃～120℃，优选80℃～110℃，在单轴拉伸中的拉伸比通常为1.1～10倍，优选1.5～8倍，在双轴拉伸中，在纵向和横向上的拉伸比通常各自在1.1～6倍的范围内，优选1.5～4倍。
得到的拉伸膜可以进一步热定型以改进耐热性和机械强度。该热定型通常在张力下，在120℃～200℃，优选120℃～180℃的温度下进行几秒钟至几小时，优选几秒钟至几分钟。
实施例
现在参照实施例更加详细地解释本发明，但是不应该理解为本发明局限于下列实施例。
测定方法
黄度指数
根据JIS K7103，使用光电比色计(ND-300，日本电色工业社生产)测定样品颗粒的三色激励值X、Y和Z，用下列公式计算得到黄度指数YI：
YI＝100(1.28X-1.06Z)/Y
聚合物的透光率
使用真空干燥器将颗粒在100℃下干燥5小时，用15吨电动注射成型机(TU-15，东洋金属机械社生产)，在240℃的成型温度和60℃的模温下成型为90mm×25mm×2mm(厚度)的板。用日本分光社(JASCO)生产的紫外/可见光分光光度计V-570，测定此板在400～800nm波长处每2nm的透光率。取平均值作为聚合物的透光率。
在340nm波长处测定透光率(T-340)
使用分光光电光度计(U-1100，日立制作所生产)，将2N氢氧化钾溶液倒入具有10mm光路的石英池中，并进行零位补偿。将5.0g CHDA溶解在50ml的2N氢氧化钾溶液中得到的液体倒入具有10mm光路的石英池中，测定透射率。
单体CHDA中反式异构体的定量分析
在50ml的量瓶中，将0.2g的CHDA溶解在1.2ml的4N氢氧化钠溶液中。加入40ml的纯水，加入200μl的磷酸将pH值调节为5，然后加入纯水至50ml。在下述条件下用液相色谱测定该样品。
仪器：LC-10AD，岛津制作所生产
色谱柱：J’sphere ODS-H804.6mm×250
温度：50℃
移动相：AcN/H2O/H2PO4＝200/800/4
流速：0.6ml/min(毫升/分钟)
检测器：UV(紫外)(210nm)
注射量：20μl
从各个峰面积得到反式异构体和顺式异构体的比例。
聚合物中CHDA和CHDM的反式异构体和顺式异构体的定量分析，及聚合物中末端烷基酯的定量分析
使用氘化的氯仿作为溶剂，溶解该聚合物，使用1H-NMR(GSX-400，日本电子社生产)，进行聚合物中CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分的反式异构体和顺式异构体的定量分析。
特性粘数
将该聚合物溶解在苯酚/四氯乙烷(重量比：1/1)的混合液体溶剂中，使用乌氏粘度计在30℃下测得特性粘数。
聚合物中二羧酸单元和二醇单元的定量分析
按照上述聚合物中CHDA和CHDM的反式异构体和顺式异构体的定量分析的相同方式，使用1H-NMR进行定量分析。
参考例1(制备CHDA-A)
将CHDA的顺/反式异构体混合产品(Eastman化学公司生产，顺式异构体/反式异构体＝73.7/26.3)加入到玻璃烧瓶中，抽真空并用氮气置换后，在含2ppm氧浓度的氮气气流下搅拌，将其维持在250℃下1小时进行热异构化。分析结果为，反式异构体含量为95.9摩尔％，T-340为88.9％。
参考例2(制备CHDA-B)
将5重量份水加到100重量份的CHDA的顺式异构体/反式异构体混合产品(Eastman化学公司生产，顺式异构体/反式异构体＝73.7/26.3)中，将所得到的混合物倒入玻璃烧瓶中，在抽真空并置换后，在含2ppm氧浓度的氮气气流下搅拌，将其维持在250℃下1小时进行热异构化。分析结果为，反式异构体含量为96.1摩尔％，T-340为96.2％。
参考例3(制备CHDA-C)
按照参考例1的相同方式进行热异构化，不同的是使用含8500ppm氧浓度的氮气。分析结果为，反式异构体含量为94.9摩尔％，T-340为79.6％。
参考例4(制备CHDA-D)
将10重量份的对苯二甲酸、90重量份的水和2重量份的Pd/C催化剂(50％的水合产品)倒入由SUS316制成的130L的高压釜中，在150℃、5MPa和搅拌下进行加氢反应约1小时，直到观察不到氢气的消耗为止。将得到的反应溶液冷却至110℃，然后过滤分离出催化剂。滤出液再冷却至25℃，放置过夜以沉淀出CHDA。使用离心分离器进行过滤，将得到的滤饼在110℃和5mmHg下干燥2小时，以得到顺式异构体/反式异构体混合CHDA(顺式异构体/反式异构体＝31.6/68.4)。使用该混合CHDA，按照参考例1的相同方式进行热异构化。分析结果为，反式异构体含量为94.1摩尔％，T-340为93.2％。
参考例5(制备CHDA-E)
将顺式异构体/反式异构体混合产品(Eastman化学公司生产，顺式异构体/反式异构体＝73.7/26.3)制成30重量％的水浆，加热至90℃，混合，在减压下过滤进行固液分离。干燥所得到的滤饼并分析，反式异构体含量为98.2摩尔％，T-340为82.1％。
上述各种类型的CHDA的物理性质和制备方法归纳在下表中。
参考例6
1，4-环己二酸二甲酯(DMCD)
搅拌下将顺式异构体/反式异构体混合产品(顺式异构体/反式异构体的摩尔比＝71.5/28.5)的1，4-环己二酸二甲酯和水冷却至5℃的水温，使反式异构体DMCD沉淀。然后进行过滤，得到固体。在得到的DMCD中反式异构体的比例为83.0％。
另外，在下面中，使用新日本理化社生产的Rikabinol DM(顺式异构体/反式异构体的摩尔比＝30.5/69.5)作为1，4-环己基二甲醇(CHDM)。
  反式异构体(％)   T-340   原料   处理方法
  CHDA-A   95.9   88.9   EC   在含有2ppm O<sub>2</sub>的N<sub>2</sub>气流中，热异构化
  CHDA-B   96.1   96.2   EC   在含有2ppm O<sub>2</sub>的N<sub>2</sub>气流中，5重量％水合，热异构化
  CHDA-C   94.9   79.6   EC   在含有8500ppm O<sub>2</sub>的N<sub>2</sub>气流中，热异构化
  CHDA-D   94.1   93.2   直接加氢   在含有2ppm O<sub>2</sub>的N<sub>2</sub>气流中，热异构化
  CHDA-E   98.2   82.1   EC   结晶
EC：顺/反-CHDA，由Eastman化学公司生产。
实施例1
在配有搅拌器、蒸馏管和抽真空设备的反应器中，在氮气气流中将184.2g的CHDA-A、158.1g的1，4-环己基二甲醇和0.87ml的6％的钛酸四正丁酯的丁醇溶液加热至150℃，然后用1小时的时间加热至200℃(CHDA/CHDM的加入摩尔比为100/102.5，CHDA-A：100重量份，CHDM：85.8重量份，6％的钛酸四正丁酯的丁醇溶液：0.005重量份)。将该混合物在200℃维持1小时进行酯化反应。然后用45分钟的时间从200℃加热至250℃的同时，逐渐降低反应器内压力，以进行缩聚反应。在反应器内压力为0.1kPa和反应温度为250℃下进行聚合反应2.2小时之后，将得到的聚合物以线材状抽取到水中，然后制成颗粒。在真空干燥器中在80℃将所得到的颗粒干燥5小时。干燥后聚合物的特性粘数为0.97dl/g。
另外，聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为92％和8％，72％和28％。
聚合物的末端酸值(AV)为58.8当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.1。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和耐水解性。
实施例2
按照实施例1的相同方式得到特性粘数为0.99dl/g的聚合物，不同的是使用CHDA-B，且聚合时间改为1.9小时。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为92％和8％，71％和29％。
聚合物的末端酸值(AV)为68.0当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.1。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和耐水解性。
实施例3
按照实施例1的相同方式得到特性粘数为0.99dl/g的聚合物，不同的是使用CHDA-D，且聚合时间改为2.3小时。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为91％和9％，71％和29％。
聚合物的末端酸值(AV)为65.4当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.1。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和耐水解性。
实施例4
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为1.00dl/g的聚合物，不同的是6％的钛酸四正丁酯的丁醇溶液改为1.74ml(0.1重量份)，聚合时间改为1.9小时。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为91％和9％，71％和29％。
聚合物的末端酸值(AV)为66.5当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.1。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和耐水解性。
实施例5
按照实施例4的相同方式得到特性粘数为1.00dl/g的聚合物，不同的是使用CHDA-B，且1，4-环己基二甲醇改为86.3重量份，使得CHDA/CHDM的加入摩尔比为100/103。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为92％和8％，72％和28％。
聚合物的末端酸值(AV)为20.2当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.6。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
实施例6
按照实施例4的相同方式得到特性粘数为0.83dl/g的聚合物，不同的是使用CHDA-B，且1，4-环己基二甲醇改为87.1重量份，使得CHDA/CHDM的加入摩尔比为100/104。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为92％和8％，71％和29％。
聚合物的末端酸值(AV)为7.7当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/100.4。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
实施例7
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为0.96dl/g的聚合物，不同的是使用CHDA-B，且1，4-环己基二甲醇改为85.8重量份，乙二醇改为0.008重量份，使得CHDA/CHDM/EG的加入摩尔比为100/102.5/2.5。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为91％和9％，72％和28％。
聚合物的末端酸值(AV)为34.5当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分、CHDM成分和EG成分，CHDA/CHDM/EG为100/97.4/1.4。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
实施例8
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为0.87dl/g的聚合物，不同的是1，4-环己基二甲醇改为85.8重量份，乙二醇改为0.01重量份，使得CHDA/CHDM/EG的加入摩尔比为100/102.5/3.5。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为92％和8％，71％和29％。
聚合物的末端酸值(AV)为1.3当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分、CHDM成分和EG成分，CHDA/CHDM/EG为100/96.6/2.0。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
实施例9
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为0.94dl/g的聚合物，不同的是1，4-环己基二甲醇改为85.8重量份，1，4-丁二醇改为1.8重量份，使得CHDA/CHDM/BG的加入摩尔比为100/102.5/2.0。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为91％和9％，72％和28％。
聚合物的末端酸值(AV)为37.1当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分、CHDM成分和BG成分，CHDA/CHDM/BG为100/98.1/1.3。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
实施例10
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为0.88dl/g的聚合物，不同的是1，4-环己基二甲醇改为85.8重量份，1，4-丁二醇改为2.3重量份，使得CHDA/CHDM/BG的加入摩尔比为100/102.5/2.5。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为91％和9％，71％和29％。
聚合物的末端酸值(AV)为23.4当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分、CHDM成分和BG成分，CHDA/CHDM/BG为100/98.3/1.6。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
实施例11
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为0.61dl/g的聚合物，不同的是1，4-环己基二甲醇改为85.8重量份，1，4-丁二醇改为4.5重量份，使得CHDA/CHDM/BG的加入摩尔比为100/102.5/5.0。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为91％和9％，71％和29％。
聚合物的末端酸值(AV)为2.8当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分、CHDM成分和BG成分，CHDA/CHDM/BG为100/99.9/3.1。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
对比例1
按照实施例1的相同方式得到特性粘数为0.99dl/g的聚合物，不同的是使用CHDA-C，且聚合时间改为1.9小时。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为90％和10％，70％和30％。聚合物的末端酸值(AV)为85.8当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.0。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和耐水解性。
对比例2
按照实施例1的相同方式得到特性粘数为0.99dl/g的聚合物，不同的是使用CHDA-E，聚合时间改为2.0小时。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为90％和10％，70％和30％。
聚合物的末端酸值(AV)为65.1当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.2。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和耐水解性。
对比例3
在氮气气流中将184.2g的CHDA-E、158.1g的1，4-环己基二甲醇和0.18g的乙酸锑加热至150℃，然后用1小时的时间加热至200℃(CHDA-E：100重量份，CHDM：85.8重量份，乙酸锑：0.0098重量份)。在200℃维持1小时进行酯化反应，然后加入0.5mg(0.0003重量份)的发蓝剂(Macrolex 2R，由Bayer公司生产)。然后，在用45分钟将温度从200℃升高至250℃的同时，逐渐降低反应器内的压力，以进行缩聚反应。在反应器内压力为0.1kPa和反应温度为250℃下进行聚合反应4.5小时后，将得到的聚合物以线材状抽取到水中，然后制成颗粒。在真空干燥器中80℃下将得到的颗粒干燥5小时。干燥后聚合物的特性粘数为0.84dl/g。
聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为92％和8％，72％和28％。
聚合物的末端酸值(AV)为73.1当量/吨，没有检测到末端烷基酯。用NMR分析聚合物中CHDA成分和CHDM成分，CHDA/CHDM为100/99.1。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和耐水解性。
对比例4
按照实施例2的相同方式进行操作，不同的是使用CHDA-D，且1，4-环己基二甲醇改为85.8重量份，1，4-丁二醇改为71.6重量份，使得CHDA/CHDM/BG的加入摩尔比为100/100/60，但是在聚合5小时后，聚合达到终点，并终止。分析聚合物，特性粘数为0.18dl/g。
对比例5
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为1.05dl/g的聚合物，不同的是1，4-环己二酸二甲酯改为100重量份，1，4-环己基二甲醇改为71.6重量份，使得DMCD/CHDA的加入摩尔比为100.5/100。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为82％和18％，71％和29％。聚合物的末端酸值(AV)为7.9当量/吨，末端烷基酯的比例为94％。用NMR分析聚合物中CHDA成分、CHDM成分，CHDA/CHDM为100/100。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
对比例6
按照实施例2的相同方式得到特性粘数为0.76dl/g的聚合物，不同的是1，4-环己二酸二甲酯改为100重量份，1，4-环己基二甲醇改为69.7重量份，1，4-丁二醇改为0.023重量份，使得DMCD/CHDM/BG的加入摩尔比为103/100/4.8。聚合物中1，4-CHDA成分和1，4-环己基二甲醇成分两者的反式异构体和顺式异构体的比例分别为83％和17％，72％和28％。
聚合物的末端酸值(AV)为5.8当量/吨，末端烷基酯的比例为44％。用NMR分析聚合物中CHDA成分、CHDM成分和BG成分，CHDA/CHDM/BG为103/97.1/2.9。
表1显示出了所得到的聚合物颗粒的YI、2mm厚的板的透光率和水解性。
实施例1～11和对比例1～3的结果归纳在表1中。
Figure C20038010248900241
Figure C20038010248900251
实施例12
将30重量份的根据实施例2的方法得到的聚酯和70重量份的聚碳酸酯(Iupilon S3000N，由三菱工程塑料公司生产)干混，然后使用小型双螺杆捏和机(KWZ15-30MG，由TECHNOVEL公司生产)进行挤压，设定温度为270℃，转动速度为150rpm，排出量为1.5kg/hr(千克/小时)，同时进行脱气，得到颗粒。
得到的聚合物颗粒的YI为-0.5，2mm厚的板的透光率为89.0％。
对比例7
按照实施例12的相同方式进行操作，不同的是使用根据对比例2的方法得到的聚酯。得到的聚合物颗粒的YI为2.9，2mm厚的板的透光率为87.2％。
实施例13
使用根据实施例2的方法得到的聚酯树脂，使用日精树脂(株)生产的FE80S型注射成型机制成预成型坯，机筒的各部分和喷头的温度设定为250℃，螺杆旋转速度设定为100rpm，注射时间设定为10秒钟，模具冷却温度设定为10℃。使用这个预成型坯，用拉伸吹塑机进行吹塑，预热炉温度设定为90℃，吹气压力设定为20kg/cm2，成型周期设定为10秒钟，得到内容量为1.5升的瓶子，瓶体部分的平均壁厚为300μm。
将这个瓶子装满85℃的热水，塞紧，倒置15分钟，这时观察瓶子的变形，没有观察到液体漏出，没有观察到瓶口部分、瓶肩部分和瓶体部分的变形。
实施例14
使用根据实施例1的方法得到的聚酯树脂，用30mm直径的挤出机制成厚度为300μm的板，机筒的各部分和喷头的温度设定为250℃，螺杆旋转速度设定为40rpm，挤出速度设定为80g/min(克/分钟)。用长双轴拉伸机(T.M.Long公司生产)将这个板进行同步双轴拉伸3×3倍，其内部温度设定为95℃，得到厚度为30μm的拉伸膜。
这个膜具有很高的透明度，在400nm～800nm波长处透光率为88％。
本发明的透光率为至少87％、优选至少88％的聚酯树脂具有优异的膜透光率。因此，例如当它在使用许多层压光学膜的液晶显示器中用作光学膜时，从安装有该光学膜的液晶显示设备的亮度(辉度)角度考虑，与低透光率的膜相比，它具有可以降低光源强度的优点。并且，在移动终端例如笔记本式计算机的情况中，将减少电池的耗电量，从而具有长时间使用的优点。因此，据认为至少87％的透光率远优于透光率低于87％的情况(对比例的聚酯树脂)。
另外，在优选方案中，末端酸值为至多40当量/吨，这样将改善耐水解性，并具有以下优点，即当这样的膜用作交通工具的液晶显示设备的光学膜时，不易发生因膜的强度降低而发生破损或图像模糊，由此液晶设备的亮度降低，从而产生差的可视性等问题。
工业实用性
本发明的聚酯树脂具有优异的透明度、耐水解性和耐候性，具有小的双折射，能有效地用于光学膜等的生产。包括本发明的聚酯树脂、非所述聚酯树脂的热塑性树脂和/或弹性体的聚酯树脂组合物具有良好的透明度，具有优异的耐热性，可以用作板、膜、中空容器等的聚酯树脂组合物。
于2003年10月31日申请的日本专利申请第2002-317854号的整个文件，包括说明书、权利要求书和摘要，在此以参考的方式全部引入本文。

Claims (13)

1.一种聚酯树脂，该聚酯树脂是包含二羧酸单元和二醇单元的脂环族聚酯，其特征在于，(1)二羧酸单元主要由1，4-环己二酸单元组成；(2)二醇单元主要由1，4-环己基二甲醇单元组成；(3)所述聚酯的烷基酯末端与所有末端之比为至多5摩尔％；和(4)所述树脂的2mm厚的成型板的透光率为至少87％；所述聚酯树脂是使用1，4-环己二酸得到的树脂，当5.0g的1，4-环己二酸溶解在50ml的2N的氢氧化钾水溶液中形成溶液时，在340nm波长处具有至少85％的透光率。
2.如权利要求1所述的聚酯树脂，其中1，4-环己二酸单元包括反-1，4-环己二酸单元和/或顺-1，4-环己二酸单元，反-1，4-环己二酸单元与全部1，4-环己二酸单元之比为至少85摩尔％。
3.如权利要求1所述的聚酯树脂，其中1，4-环己二酸单元包括反-1，4-环己二酸单元和/或顺-1，4-环己二酸单元，所述反-1，4-环己二酸单元与全部1，4-环己二酸单元之比为至少90摩尔％。
4.如权利要求1～3中任一项所述的聚酯树脂，其中黄度指数为至多18。
5.如权利要求1～3中任一项所述的聚酯树脂，其中所述1，4-环己二酸是将反-1，4-环己二酸和顺-1，4-环己二酸的混合物或顺-1，4-环己二酸进行加热处理得到的。
6.如权利要求1～3中任一项所述的聚酯树脂，其中二醇单元的至少80摩尔％为1，4-环己基二甲醇。
7.如权利要求1～3中任一项所述的聚酯树脂，其中二醇单元的至少80摩尔％且至多99.5摩尔％为1，4-环己基二甲醇单元，至少0.5摩尔％且至多20摩尔％为C2-10亚烃基二醇单元。
8.如权利要求1～3中任一项所述的聚酯树脂，其中末端酸值为至多40当量/吨。
9.一种树脂组合物，该组合物包含如权利要求1～8中任一项所述的聚酯树脂和非所述聚酯树脂的热塑性树脂和/或弹性体。
10.如权利要求9所述的树脂组合物，其中非所述聚酯树脂的热塑性树脂和/或弹性体为聚碳酸酯。
11.一种中空成型容器，所述中空成型容器采用如权利要求1～8中任一项所述的聚酯树脂或如权利要求9或10所述的树脂组合物得到。
12.一种板或膜，所述板或膜采用如权利要求1～8中任一项所述的聚酯树脂或如权利要求9或10所述的树脂组合物得到。
13.一种制备脂环族聚酯树脂的方法，该聚酯树脂包含二羧酸单元和二醇单元，其特征在于，所述二羧酸单元主要由1，4-环己二酸单元组成；所述二醇单元主要由1，4-环己基二甲醇单元组成；所述聚酯的烷基酯末端与所有末端之比为至多5摩尔％；和所述树脂的2mm厚的成型板的透光率为至少87％；所述方法的特征在于，所述聚酯树脂是使用1，4-环己二酸得到的树脂，当5.0g的1，4-环己二酸溶解在50ml的2N的氢氧化钾水溶液中形成溶液时，在340nm波长处具有至少85％的透光率。
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