CN108884215B - 聚酯树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚酯树脂。所述聚酯树脂具有优良的耐热性和透明度,并且因此可用于瓶子、片材、多层片材、拉伸膜和纤维。特别地,聚酯树脂是有利的,因为所述聚酯树脂在加工时示出较少的物理性质的劣化,例如黄化现象。
Description
【技术领域】
本发明涉及聚酯树脂。
【背景技术】
代表聚酯树脂的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)由于低成本和优良的物理/化学性质而在商业上被广泛地使用。然而,由于PET具有高结晶度,因此在加工期间需要高温,并且模制的产品的透明度被劣化。此外,由于PET具有差的耐热性,所以存在以下问题:通过使用PET模制的瓶子的形状在饮料的高温填充过程期间变形。
为了防止该问题,已经进行尝试以在瓶子模制之前和之后通过瓶颈结晶工艺和热定形(heat setting)工艺来增加瓶子的耐热性,但是瓶子的透明度降低。已经提出了一种聚酯树脂,在所述聚酯树脂中异山梨醇被共聚以获得高耐热性和低结晶度。异山梨醇具有刚性分子结构。因此,当使用异山梨醇代替乙二醇时,可以改进玻璃化转变温度。此外,当异山梨醇的含量增加时,玻璃化转变温度可以相应地增加。
异山梨醇不仅改进了耐热性,而且还降低了结晶速率。在通过使对苯二甲酸和乙二醇聚合获得的PET的情况中,由于分子的高度规则性,结晶速率很快。
然而,通过将异山梨醇引入到聚合物主链中,分子的规则性降低,并且因此结晶速率低。此外,当异山梨醇的含量增加时,结晶聚合物变为无定形聚合物。然而,其中将异山梨醇引入到聚合物主链中的聚酯树脂可能在模制期间造成物理性质的劣化,例如黄化等,并且因此,建议在尽可能低的温度下工作。因此,已经提出了通过向异山梨醇被引入到其中的聚酯树脂中添加抗氧化剂等来改进可成型性(moldability)的技术,但是需要开发能够从根本上改进异山梨醇被引入到其中的聚酯树脂的成型性的技术。
【公开内容】
【技术问题】
本发明已经致力于提供聚酯树脂,所述聚酯树脂具有在模制后很少的物理性质的劣化例如黄化等的优点。
【技术解决方案】
本发明的示例性实施方案提供了聚酯树脂,该聚酯树脂具有以下结构:在所述结构中使包括对苯二甲酸或其衍生物的二羧酸或其衍生物和包括异山梨醇的二醇聚合,使得衍生自二羧酸或其衍生物的酸部分和衍生自二醇的二醇部分被重复,
其中衍生自异山梨醇的二醇部分具有相对于衍生自二醇的总二醇部分的0.5mol%至20mol%的含量,并且
当分别通过气相色谱法分析标准溶液和树脂溶液时,在相同的保留时间确认的树脂溶液的峰与在标准溶液的分析中确认的峰的峰面积比(树脂溶液的峰面积/标准溶液的峰面积)是1.0或更小,在所述标准溶液中,将异山梨醇以150μg/mL的浓度溶解在氯仿中,所述树脂溶液通过将使用溶剂从0.5g的聚酯树脂中提取的组分溶解在5ml的氯仿中来获得,在所述溶剂中环己烷和异丙醇以2.5:97.5的体积比混合。
【有益效果】
根据本发明的实施方案的聚酯树脂由于优良的耐热性和透明度可用于瓶子、片材、多层片材、拉伸膜和纤维应用,并且特别地,聚酯树脂在加工期间具有很少的物理性质的劣化,例如黄化等。
【发明模式】
在下文中,描述了根据本发明的特定实施方案的聚酯树脂及其制造方法等。
根据本发明的示例性实施方案,提供了聚酯树脂,该聚酯树脂具有以下结构:在所述结构中使包括对苯二甲酸或其衍生物的二羧酸或其衍生物和包括异山梨醇的二醇聚合,使得衍生自二羧酸或其衍生物的酸部分和衍生自二醇的二醇部分被重复,
其中衍生自异山梨醇的二醇部分具有相对于衍生自二醇的总二醇部分的0.5mol%至20mol%的含量,并且
当分别通过气相色谱法分析标准溶液和树脂溶液时,在相同的保留时间确认的树脂溶液的峰与在标准溶液的分析中确认的峰的峰面积比(树脂溶液的峰面积/标准溶液的峰面积)是1.0或更小,在所述标准溶液中,将异山梨醇以150μg/mL的浓度溶解在氯仿中,所述树脂溶液通过将使用溶剂从0.5g的聚酯树脂中提取的组分溶解在5ml的氯仿中来获得,在所述溶剂中环己烷和异丙醇以2.5:97.5的体积比混合。
为了解决其中根据相关技术将异山梨醇引入到聚合物主链中的聚酯树脂的问题,已经尝试了适度控制模制工艺条件的方法或向聚酯树脂中添加抗氧化剂等的方法。然而,通过这些方法,不可能获得达到期望水平的一般性能的聚合物产品。
因此,本发明人发现,当提供满足如上所述的气相色谱法分析结果的特定峰面积比的聚酯树脂时(即,当残留在聚酯树脂中的异山梨醇的含量降低时),可以显著改进在模制期间物理性质的劣化,例如变色等,并且完成了本发明。
在下文中,详细地描述了聚酯树脂的制造方法。
聚酯树脂可以通过包括以下来制造:(a)对(i)包括对苯二甲酸或其衍生物的二羧酸或其衍生物和(ii)包括相对于总二醇的0.5mol%至25mol%的异山梨醇的二醇进行酯化反应或酯交换反应;以及(b)对通过酯化反应或酯交换反应获得的产物进行缩聚反应。
更具体地,聚酯树脂通过以下来获得:(a)在0至10.0kgf/cm2(0至7355.6mmHg的绝对压力)的压力和150℃至300℃的温度,对(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇进行酯化反应或酯交换反应,持续1小时至24小时的平均停留时间,以及(b)在400mmHg至0.01mmHg的减压下和在150℃至300℃的温度,对通过酯化反应或酯交换反应获得的产物进行缩聚反应持续1小时至24小时的平均停留时间。
这里,聚酯树脂的制造方法可以以分批方式、半连续方式或连续方式进行。酯化反应或酯交换反应和缩聚反应优选地在惰性气体气氛中进行,并且聚酯树脂和其他添加剂可以通过简单混合或通过挤出混合。此外,如果需要,随后进行固相反应。在(c)在110℃至210℃对通过缩聚反应(熔融聚合)制备的粒料(pellet)进行结晶之后,(d)可以在惰性气体气氛例如氮气、二氧化碳、氩气等下,或在400mmHg至0.01mmHg的减压下以及在180℃至220℃的温度进行固相反应持续1小时至150小时的平均停留时间。
如本文所用的,术语‘二羧酸或其衍生物’意指至少一种选自二羧酸和二羧酸的衍生物的化合物。此外,术语‘二羧酸的衍生物’意指二羧酸烷基酯(C1-C4低级烷基酯例如单甲基酯、单乙基酯、二甲基酯、二乙基酯、二丁基酯等)或二羧酸酸酐。因此,例如,对苯二甲酸或其衍生物通常被称为与二醇反应以形成对苯二酰基部分(terephthaloyl moiety)的化合物,例如对苯二甲酸;对苯二甲酸单烷基酯或对苯二甲酸二烷基酯;和对苯二甲酸酸酐。
对苯二甲酸或其衍生物主要被用作(i)二羧酸或其衍生物。具体地,对苯二甲酸或其衍生物可以被单独地用作(i)二羧酸或其衍生物。此外,(i)二羧酸或其衍生物可以通过将对苯二甲酸或其衍生物与作为除对苯二甲酸或其衍生物以外的二羧酸或其衍生物的选自由以下组成的组的至少一种混合被使用:C8-C14芳族二羧酸或其衍生物和C4-C12脂族二羧酸或其衍生物。C8-C14芳族二羧酸或其衍生物的实例可以包括通常用于制造聚酯树脂的芳族二羧酸或其衍生物,例如萘二羧酸例如间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸酸酐、2,6-萘二羧酸等,二烷基萘二羧酸酯例如2,6-萘二羧酸二甲酯等,二苯基二羧酸(diphenyl dicarboxylic acid)等。C4-C12脂族二羧酸或其衍生物的实例可以包括通常用于制造聚酯树脂的直链的、支链的或环状的脂族二羧酸或其衍生物,例如,环己烷二羧酸例如1,4-环己烷二羧酸和1,3-环己烷二羧酸等、环己烷二羧酸酯例如1,4-环己烷二羧酸二甲酯和1,3-环己烷二羧酸二甲酯等、癸二酸、琥珀酸、异癸基琥珀酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、己二酸、戊二酸、壬二酸等。
(i)二羧酸或其衍生物可以包括相对于总的(i)二羧酸或其衍生物的50mol%或更多、60mol%或更多、70mol%或更多、80mol%或更多或90mol%或更多的对苯二甲酸或其衍生物。此外,(i)二羧酸或其衍生物可以包括相对于总的(i)二羧酸或其衍生物的0mol%至50mol%、大于0mol%至50mol%或更少、或0.1mol%至40mol%的除对苯二甲酸或其衍生物以外的二羧酸或其衍生物。在上述含量范围内,可以制造实现适当的一般物理性质的聚酯树脂。
同时,使用异山梨醇(1,4:3,6-二脱水葡萄糖醇),使得衍生自异山梨醇的二醇部分具有相对于衍生自制造的聚酯树脂的二醇的总二醇部分的0.5mol%至20mol%的含量。更具体地,可以使用异山梨醇,使得衍生自异山梨醇的二醇部分为相对于衍生自制造的聚酯树脂的二醇的总二醇部分的1mol%至20mol%或2mol%至20mol%。在上述范围内,可以制造呈现出适当的结晶度和耐热性的聚酯树脂。
(ii)二醇可以包括通常用于制造聚酯树脂的化合物作为除异山梨醇以外的二醇,并且例如可以包括C8-C40或C8-C33芳族二醇、C2-C20或C2-C12脂族二醇、或其混合物等。
芳族二醇的具体实例可以包括环氧乙烷和/或环氧丙烷被加成到的双酚A衍生物(聚氧乙烯-(n)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯-(n)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、或环聚氧丙烯-(n)-聚氧乙烯-(n)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷,其中n是聚氧乙烯或聚氧丙烯单元的数目),例如聚氧乙烯-(2.0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯-(2.0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯-(2.2)-聚氧乙烯-(2.0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧乙烯-(2.3)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯-(6)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯-(2.3)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯-(2.4)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧丙烯-(3.3)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧乙烯-(3.0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、聚氧乙烯-(6)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷等。脂族二醇的具体实例可以包括直链的、支链的或环状的脂族二醇,例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇、1,3-丙二醇等)、1,4-丁二醇、戊二醇、己二醇(1,6-己二醇等)、新戊二醇(2,2-二甲基-1,3-丙二醇)、1,2-环己二醇、1,4-环己二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、四甲基环丁二醇等。除异山梨醇外,(ii)二醇还可以包括单独的或以其两种或更多种的组合的上文列出的二醇。例如,除异山梨醇外,二醇还可以包括单独的或以其两种或更多种的组合的乙二醇、1,4-环己烷二甲醇、聚氧乙烯-(2.0)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷等。在(ii)二醇中,除异山梨醇外的其余二醇的主要组分优选地为乙二醇。除乙二醇之外的用于改进物理性质的其他二醇的含量可以例如被调节成相对于总的(ii)二醇的0mol%至50mol%或0.1mol%至30mol%。
为了制造根据本发明示例性实施方案的聚酯树脂,在开始反应之前,需要调节(ii)二醇与(i)二羧酸或其衍生物的摩尔比。如上所述,通过调节(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇被添加的初始含量,即反应开始前添加的含量,可以提供满足上述特定峰面积比的聚酯树脂。
具体地,当二羧酸被用作(i)二羧酸或其衍生物时,可以将(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇的初始混合摩尔比调节到1:1.01至1.04,并且当二羧酸烷基酯或二羧酸酸酐被用作(i)二羧酸或其衍生物时,可以将(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇的初始混合摩尔比调节到1:2.0至1:2.1。
通过如上所述调节(i)二羧酸或其衍生物的含量和(ii)二醇的含量,可以提供聚酯树脂,其中上述特定峰面积比被满足,树脂中残留的二羧酸或其衍生物和异山梨醇的含量被显著降低,从而在模制时具有优良的透明度以及很少的物理性质的劣化例如黄化等。这里,可以在反应开始时满足(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇的特定摩尔比,并且如果需要,可以在反应期间添加(i)二羧酸或其衍生物和/或(ii)二醇。即使由于在反应期间添加的(i)二羧酸或其衍生物和/或(ii)二醇而导致总的使用的含量在上述特定摩尔比范围之外,当(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇的摩尔比在反应开始时满足上述范围时,也可以提供期望的聚酯树脂,即满足特定峰面积比的聚酯树脂。
在(a)酯化反应或酯交换反应中,可以使用催化剂。催化剂的实例可以包括甲醇钠、甲醇镁;Zn、Cd、Mn、Co、Ca和Ba等的乙酸盐、硼酸盐、脂肪酸盐和碳酸盐;金属Mg、Pb、Zn、Sb、Ge等的氧化物。
(a)酯化反应或酯交换反应可以以分批方式、半连续方式或连续方式来进行。每种原材料可以被分开地添加,但优选地以浆料形式添加,其中二羧酸或其衍生物被混合在二醇中。
缩聚催化剂、稳定剂、着色剂、结晶剂(crystallizer)、抗氧化剂、支化剂等可以在(a)酯化反应或酯交换反应开始前被添加至浆料中,或者在(a)酯化反应或酯交换反应完成后被添加至产物中。
然而,添加添加剂的时间不限于此,并且可以在制造聚酯树脂期间的任何时间被施加。作为缩聚催化剂,可以适当地选择和使用一般的钛、锗、锑、铝、锡化合物等中的一种或更多种。有用的基于钛的催化剂的实例可以包括钛酸四乙酯、钛酸乙酰三丙酯(acetyltripropyl titanate)、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、聚钛酸丁酯(polybutyltitanate)、钛酸2-乙基己酯、钛酸辛二醇酯、钛酸乳酸酯(lactate titanate)、三乙醇胺钛酸酯、钛酸乙酰丙酮酯(acetylacetonate titanate)、乙基乙酰乙酸酯钛酸酯(ethylacetoacetic ester titanate)、钛酸异硬脂酯(isostearyl titanate)、二氧化钛、二氧化钛/二氧化硅共聚物和二氧化钛/二氧化锆共聚物等。此外,有用的基于锗的催化剂的实例可以包括二氧化锗及其共聚物等。作为稳定剂,通常可以使用基于磷的化合物例如磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯等。其添加的含量为相对于最终聚合物(聚酯树脂)的重量的基于磷元素的量的10ppm至200ppm。当稳定剂的添加的含量小于10ppm时,稳定效果不充分,并且聚合物的颜色可能会变黄。当稳定剂的添加的含量大于200ppm时,可能不能获得具有期望的高聚合度的聚合物。此外,为了改进聚合物的颜色而添加的着色剂的实例可以包括一般的着色剂,例如乙酸钴和丙酸钴等。着色剂的添加的含量为相对于最终聚合物(聚酯树脂)的重量的基于钴元素的量的10ppm至200ppm。如有必要,可以使用基于蒽醌的化合物、基于紫环酮(perinone)的化合物、基于偶氮的化合物、基于次甲基(methine)的化合物等作为用于有机化合物的着色剂。可商购的产品的实例可以包括调色剂,例如来自Clarient公司的Polysynthren Blue RLS、来自Clarient公司的Solvaperm Red BB等。用于有机化合物的着色剂的添加的含量可以被调节至相对于最终聚合物的重量的0ppm至50ppm。当着色剂以超过上述范围的含量被使用时,聚酯树脂的黄色颜色可能不能被充分地阻止,或者物理性质可能被劣化。
结晶剂的实例可以包括晶体成核剂、紫外线吸收剂、基于聚烯烃的树脂、聚酰胺树脂等。抗氧化剂的实例可以包括基于受阻酚的抗氧化剂、基于磷酸盐的抗氧化剂、基于硫醚的抗氧化剂、或其混合物等。支化剂是具有三个或更多个官能团的一般支化剂,并且例如可以包括偏苯三酸酐、三羟甲基丙烷、偏苯三酸、或其混合物等。
(a)酯化反应可以在200℃至300℃或230℃至280℃的温度和0kgf/cm2至10.0kgf/cm2(0mmHg至7355.6mmHg)、0kgf/cm2至5.0kgf/cm2(0mmHg至3677.8mmHg)或0.1kgf/cm2至3.0kgf/cm2(73.6mmHg至2206.7mmHg)的压力下进行。此外,(a)酯交换反应可以在150℃至270℃或180℃至260℃的温度和0kgf/cm2至5.0kgf/cm2(0mmHg至3677.8mmHg)或0.1kgf/cm2至3.0kgf/cm2(73.6mmHg至2206.7mmHg)的压力下进行。这里,括号外的压力意指表压(以kgf/cm2表示),并且括号内的压力表示绝对压力(以mmHg表示)。
当反应温度和压力在上述范围之外时,聚酯树脂的物理性质可能被劣化。反应时间(平均停留时间)通常为1小时至24小时或2小时至8小时,并且可以根据反应温度、压力和待使用的二醇与二羧酸或其衍生物的摩尔比而变化。
通过酯化反应或酯交换反应获得的产物可以通过缩聚反应被制造成具有较高聚合度的聚酯树脂。通常,缩聚反应可以在150℃至300℃、200℃至290℃、或260℃至290℃的温度和在400mmHg至0.01mmHg、100mmHg至0.05mmHg或10mmHg至0.1mmHg的减压下进行。这里,压力意指绝对压力的范围。400mmHg至0.01mmHg的减压是为了除去作为缩聚反应的副产物的乙二醇等以及作为未反应的材料的异山梨醇等。因此,当减压条件在上述范围之外时,副产物和未反应的材料可能不能被充分地除去。此外,当用于缩聚反应的反应温度在上述范围之外时,聚酯树脂的物理性质可能被劣化。缩聚反应进行持续必要的时间,直到达到期望的特性粘度,例如持续1小时至24小时的平均停留时间。
为了降低残留在聚酯树脂中的未反应的材料例如异山梨醇等的含量,可以通过在酯化反应或酯交换反应结束时或在缩聚反应开始时有意地长时间保持真空反应,即在其中树脂的粘度不够高的状态下,将未反应的原材料排出系统。当树脂的粘度增加时,残留在反应器中的原材料很难从系统中逸出。例如,在缩聚反应前通过酯化反应或酯交换反应获得的反应产物可以允许在约400mmHg至1mmHg或约200mmHg至3mmHg的减压下静置持续0.2小时至3小时,从而有效地除去残留在聚酯树脂中的未反应的材料例如异山梨醇等。这里,产物的温度可以被控制为等于酯化反应或酯交换反应的温度或缩聚反应的温度或在它们之间的温度。
缩聚反应后的聚合物优选地具有0.30dl/g至1.0dl/g的特性粘度。当特性粘度小于0.30dl/g时,固相反应中的反应速率显著降低。当特性粘度大于1.0dl/g时,随着在熔融聚合期间熔融的材料的粘度增加,通过搅拌器和反应器之间的剪切应力增加了聚合物变色的可能性,并且副反应材料例如乙醛增加。
如上所述,根据示例性实施方案的聚酯树脂可以通过步骤(a)和步骤(b)来制造。此外,如果需要,可以在缩聚反应之后进一步进行固相反应,以提供具有较高聚合度的聚酯树脂。
具体地,将通过(b)缩聚反应获得的聚合物排出反应器以进行造粒。进行造粒的方法可以是其中将聚合物挤出成线状、在冷却液中固化、并用切割机切割的线切割方法(strand cutting method),或者其中将模具孔浸没在冷却液中,将聚合物直接挤出到冷却液中并用切割机切割的水下切割方法(underwater cutting method)。通常,在线切割方法中,需要的是,通过将冷却液的温度保持为低的来良好地固化线,以便不会在切割中造成问题。在水下切割方法中,优选的是保持冷却液的温度以满足聚合物,使得聚合物的形状是均匀的。然而,在结晶聚合物的情况下,冷却液的温度可能被有意地保持为高的,从而在排出期间引起结晶。
同时,通过另外地水洗粒状聚合物(granulated polymer),即使在(a)酯化反应或酯交换反应之前没有调节(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇被添加的初始含量,也可以提供满足上述特定峰面积比的聚酯树脂。在水洗期间水的温度优选地等于聚合物的玻璃化转变温度或比聚合物的玻璃化转变温度低约5℃至20℃,并且当水的温度高于上述范围时,由于可能发生融合(fusion),因此不是优选的。在其中在排出期间引起结晶的聚合物的颗粒的情况下,即使在高于玻璃化转变温度的温度,融合也不可能发生,并且水的温度可以根据结晶的程度来确定。通过水洗粒状聚合物,可以除去未反应的原材料中的溶解在水中的原材料例如异山梨醇等。有利的是,粒度是小的,因为粒度越小,相对于颗粒的重量的表面积越宽。为了实现该目的,可以将颗粒制成具有约15mg或更小的平均重量。例如,可以通过允许聚合物在等于聚合物的玻璃化转变温度或比聚合物的玻璃化转变温度低约5℃至20℃的温度在水中静置持续5分钟至10小时来水洗粒状聚合物。
使粒状聚合物经受结晶步骤以防止在固相反应期间的融合。结晶步骤可以在大气、惰性气体、水蒸气、含水蒸气的惰性气体气氛中或在溶液中进行,并且可以在110℃至210℃或120℃至210℃进行。当温度低时,颗粒的晶体被形成的速率非常慢。当温度高时,颗粒的表面熔融的速率比晶体形成的速率快,并且颗粒彼此粘附以造成融合。由于随着颗粒结晶,颗粒的耐热性增加,因此也可以通过将结晶分成若干个步骤并逐步升高温度来使颗粒结晶。
固相反应可以在惰性气体气氛例如氮气、二氧化碳、氩气等下,或在400mmHg至0.01mmHg的减压下以及在180℃至220℃的温度进行持续1小时至150小时的平均停留时间。通过进行固相反应,分子量可以被另外地增加,并且在熔融反应中没有反应但残留的原材料和在反应期间产生的环状低聚物、乙醛等可以被除去。
这里,当使结晶的聚合物经受固相聚合以具有预定水平或更高的特性粘度值时,即使调整(i)二羧酸或其衍生物和(ii)二醇被添加的初始含量或省略水洗过程,也可以提供满足上述特定峰面积比的聚酯树脂。具体地,通过对聚合物进行固相聚合使得在35℃测量的特性粘度达到0.80dl/g或更高、优选地0.85dl/g或更高、并且更优选地0.90dl/g或更高,可以提供满足上述特定峰面积比的聚酯树脂,所述聚合物通过在150℃以1.2g/dl的浓度溶解在邻氯苯酚中持续15分钟来结晶。
此外,如果在(b)缩聚反应之后没有进行(c)结晶反应和(d)固相反应,则在(a)酯化反应或酯交换反应之后获得的产物可以通过在150℃以1.2g/dl的浓度溶解在邻氯苯酚中被缩聚持续15分钟,使得在35℃测量的特性粘度达到0.80dl/g或更高,从而提供满足上述特定峰面积比的聚酯树脂。
根据上述方法制造的聚酯树脂具有其中衍生自二羧酸或其衍生物的酸部分和衍生自二醇的二醇部分被重复的结构。如本文所用的,酸部分和二醇部分指的是通过使二羧酸或其衍生物和二醇聚合并从其中除去氢、羟基基团或烷氧基基团而获得的残基(residue)。
特别地,聚酯树脂可以根据上述方法来制造,其中衍生自异山梨醇的二醇部分具有相对于衍生自二醇的总二醇部分的0.5mol%至20mol%、1mol%至20mol%或2mol%至20mol%的含量,并且可以满足上述峰面积的比率范围。
大多数聚酯树脂具有其中衍生自二羧酸或其衍生物的酸部分和衍生自二醇的二醇部分被重复的结构,但是由于副反应,可以包括其中二醇与其他二醇反应以将衍生自二醇的二醇部分彼此连接的结构。然而,根据上述方法,副反应可以被显著地减少。例如,聚酯树脂可以包括以相对于聚酯树脂中的衍生自二醇的总二醇的约6mol%或更少或约4mol%或更少的含量的衍生自二乙二醇的残基。通过包括在上述范围内的衍生自二乙二醇的残基,聚酯树脂可以呈现出足够的玻璃化转变温度。由于聚酯树脂可以不包括衍生自二乙二醇的残基,因此衍生自二乙二醇的残基的含量的下限为0mol%。
聚酯树脂可以具有约15,000g/mol至50,000g/mol或约20,000g/mol至40,000g/mol的数均分子量。当分子量小于上述范围时,机械性质可能被劣化,并且当聚酯树脂被开发用于瓶子、片材、多层片材、拉伸膜或纤维时,聚酯树脂可以不被充分地拉伸,并且因此,难以确保期望的机械性质。另一方面,当分子量大于上述范围时,可以发生模制加工性(molding processability)劣化的问题。
由于高的聚合度,在以1.2g/dl的浓度溶解在邻氯苯酚中后聚酯树脂可以具有如在35℃测量的约0.7dl/g至1.4dl/g或约0.8dl/g至1.2dl/g的特性粘度。当特性粘度低时,当它被开发用于瓶子、片材、多层片材、拉伸膜或纤维时由于拉伸率不足,因此可能难以获得期望的机械性质。另一方面,当特性粘度高时,在模制期间生产率可能会降低,并且存在形成凝胶的高可能性。聚酯树脂具有适当的特性粘度,从而易于被模制,并且可以被开发用于各种应用。
聚酯树脂可以具有约80℃至105℃或约81℃至100℃的玻璃化转变温度(Tg)。在上述范围内,聚酯树脂的一般物理性质可以被良好地呈现而没有黄化。
取决于玻璃化转变温度(Tg)和DSC测量条件,聚酯树脂可以具有或可以不具有结晶温度(Tc)和熔点(Tm)。其玻璃化转变温度(Tg)具有80℃至85℃的范围的聚酯树脂可以具有120℃至190℃或130℃至190℃的结晶温度(Tc)。在其玻璃化转变温度(Tg)具有85℃至105℃的范围的聚酯树脂中,结晶温度(Tc)不可以被测量,或者可以是130℃至190℃或140℃至180℃。在上述范围内,聚酯树脂可以具有适当的结晶速率以进行固相聚合,从而在模制后呈现出高透明度。
其玻璃化转变温度(Tg)具有80℃至85℃的范围的聚酯树脂可以具有约210℃至260℃或约220℃至250℃的熔点(Tm)。在其玻璃化转变温度(Tg)具有85℃至105℃的范围的聚酯树脂中,熔点(Tm)不可以被测量,或者可以是200℃至250℃或190℃至240℃。在上述范围内,聚酯树脂可以具有适当的结晶度以呈现出良好的耐热性和机械性质,并且可以在适当的温度被加工,并且因此可以不发生黄化。
此外,聚酯树脂可以具有非常小量的残留的异山梨醇。通过气相色谱法,异山梨醇作为具有与在特定保留时间(停留时间)范围内的含量成比例的面积的峰被观察到。因此,当通过气相色谱法分析聚酯树脂时,可以在特定保留时间(停留时间)观察到具有非常窄的面积的峰。具体地,当分别通过气相色谱法分析标准溶液和树脂溶液时,通过在相同的保留时间确认的树脂溶液的峰与在标准溶液的分析中确认的峰的峰面积比可以确定残留在聚酯树脂中的异山梨醇的含量,在所述标准溶液中,将异山梨醇以150μg/mL的浓度溶解在氯仿中,所述树脂溶液通过将使用溶剂从0.5g的聚酯树脂中提取的组分溶解在5ml的氯仿中来获得,在所述溶剂中环己烷和异丙醇以2.5:97.5的体积比混合。例如,在聚酯树脂中,树脂溶液的峰面积与标准溶液的峰面积的峰面积比可以是1.0或更小、0.80或更小、0.60或更小、0.40或更小、或0.35或更小。在上述范围内,可以确保残留在聚酯树脂中的异山梨醇的低含量。
由于聚酯树脂具有小残余含量的异山梨醇,因此在热成型期间几乎不会发生物理性质的劣化,并且因此可以提供高质量的聚合物产品。
例如,通过在290℃注射模制聚酯树脂获得的具有30mm×30mm×3mm(宽度×长度×厚度)的尺寸的试样(specimen)的颜色b值可以是如通过色差计测量的-2.0至3.0、-1.5至2.0、-1.2至1.5或-1.0至0.5。
如上所述,根据示例性实施方案的聚酯树脂具有非常低含量的残留的异山梨醇,并且因此,在加工期间物理性质的劣化例如黄化等很少。因此,聚酯树脂可以被用于各种领域,并且特别地,由于优良的耐热性和透明度,预期聚酯树脂可用于注射模制的物品、瓶子、片材、多层片材、拉伸膜和纤维应用。
在下文中,通过本发明的具体实施例更详细地描述本发明的作用和效果。同时,这些实施例通过实例的方式来提供,并且因此不应当被解释为限制本发明的范围。
根据以下方法来评估以下物理性质或进行以下分析。
(1)特性粘度(IV):在150℃,将0.36±0.0002g的样品溶解在30mL的邻氯苯酚中持续15分钟,并且在35℃使用Ubbelodhe粘度计在恒温室中测量样品的特性粘度。
(2)在将样品以3mg/mL的浓度溶解在CDCl3溶剂中后,通过使用核磁共振仪(JEOL,600MHz FT-NMR)在25℃获得的1H-NMR光谱来确认聚酯树脂中衍生自酸和二醇的残基的组成。
(3)耐热性:将约6mg至10mg的聚酯树脂填充到铝锅中,并且以10℃/min的速率(初次扫描)将聚酯树脂从室温加热至高达280℃,并通过使用差示扫描量热计(METTLERTOLEDO,DSC 1)在280℃退火持续3分钟。然后,将聚酯树脂快速冷却至室温,并且然后以10℃/min的速率(二次扫描)再次从室温加热至高达280℃,以获得DSC曲线。
当聚合物造成玻璃化转变时,无定形材料的比热增加,并且DSC曲线示出向吸热方向的特征性移动。因此,在其中在加热过程期间DSC曲线第一次逐步变化的点处出现曲线的最大斜率(slope)的温度被定义为聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg),并且在加热过程中获得的吸热曲线的峰的温度被定义为聚酯树脂的熔化温度(Tm)。
(4)基片(chip)的颜色:作为实施例和比较实施例中缩聚反应的结果或作为固相聚合反应的结果产生的颗粒的颜色被示出为由R.S.Hunter在1948年设计的Hunter Lab颜色空间值。将26g的样品填充到单元(cell)(KONICA MINOLTA,CM-A99)中,并且然后使用色差计(KONICA MINOLTA,CM-3600A)测量颜色坐标值。测量重复三次,并且通过对由重复测量三次获得的三个颜色坐标值求平均值来确定颜色坐标值。在颜色坐标值中,颜色L值意指亮度。因为L值越大,意味着颜色越接近白色。具体地,当L是0时,它是黑色的,并且当L是100时,它是白色的。颜色a代表绿色和红色,并且其意味着当其值为负时,它更接近绿色,并且当其值为正时,它更接近红色。类似地,颜色b代表蓝色和黄色,并且其意味着当其值为负时它更接近蓝色,并且当其值为正时它更接近黄色。
(5)注射模制的试样的颜色:将聚酯树脂放置在除湿干燥机(MORETTO,Mini DryerX DRY AIR T)中,并在80℃储存持续24小时以干燥聚酯树脂,使得聚酯树脂中的水含量为300ppm或更少。这里,聚酯树脂中的水含量在230℃经由Karl Fischer Moisture Meter(Mitsubishi,VA-100)测量,并且定量极限(LOQ)为0.01%。关于该含量或低于该含量,数据相对标准偏差(RSD)为10%或更多,并且定量可靠性低。
然后,将干燥的聚酯树脂放入设定在290℃的螺杆温度和20℃的模具温度的模制机(BOY,12M)中,以形成具有30mm×30mm×3mm(宽度×长度×厚度)的尺寸的试样。
如上所述注射模制的试样的颜色被示出为由R.S.Hunter在1948年设计的HunterLab颜色空间值。具体地,使用色差计(KONICAMINOLTA,CM-3600A)来测量制备的试样的颜色坐标值。测量重复三次,并且通过对由重复测量三次获得的三个颜色坐标值求平均值来确定颜色坐标值。
(6)残留的异山梨醇(ISB)的面积比(残留的ISB含量)的测量
<标准溶液的制备>
将1.5g的异山梨醇添加至100mL的氯仿中,并且通过搅拌持续1小时来溶解。稀释溶解的溶液以制备以150μg/mL的浓度的标准溶液。
<样品预处理>
将30g至40g的待分析的聚酯树脂冷冻并粉碎。称量0.5g的冷冻且粉碎的样品并放入ASE单元中。在下文描述的ASE工艺条件下,从样品中提取含有残留在样品中的异山梨醇的组分。通过ASE工艺提取的溶液在室温在减压下蒸馏以除去溶剂。此外,将获得的溶质溶解在5ml的氯仿中,并且通过0.45μm尺寸的过滤器过滤以除去不溶性材料,从而获得预处理的样品。
<ASE工艺条件>
Dionex(ASE 200)模型被用于加速溶剂提取(ASE)工艺。使用溶剂从0.5g的冷冻且粉碎的样品中提取含有残留在样品中的异山梨醇的组分,在所述溶剂中环己烷和异丙醇以2.5:97.5的体积比混合。在此过程中,将烘箱温度调节至150℃,并且将烘箱压力调节至1500psi。作为气体,使用氮气。将预热时间、加热时间和提取时间分别设定为1分钟、7分钟和10分钟。
<测量>
Agilent 7890B(GC-FID)被用于气相色谱法,并且DB-5MS(60m*0.32μm*1.0μm)模型被用于柱。在将烘箱稳定在40℃持续5分钟后,将温度以10℃/min的速率升高至高达100℃,保持在100℃持续5分钟,以30℃/min的速率升高至高达210℃,以5℃/min的速率升高至高达260℃,以60℃/min的速率升高至高达320℃,并保持在320℃持续10分钟。注射器的温度为280℃,检测器的温度为320℃,流量为1mL/min,分流(split)为1/10,注射体积为1μL,并且载气为氮气。对同一样品重复该工艺三次。
<分析>
作为异山梨醇标准溶液的分析的结果,异山梨醇作为在20.1分钟的保留时间(RT)处的峰被观察到。然后,为了与聚酯树脂样品的分析结果比较,获得作为标准溶液的分析的结果而获得的峰的面积。然后,通过上述方法来分析预处理的聚酯树脂样品,并且确定在标准溶液的分析中确认异山梨醇的RT处的峰面积。将残留在聚酯树脂中的异山梨醇的含量引入到以下等式中,该等式通过将由对同一样品三次重复测量确定的平均峰面积除以标准溶液的峰面积来获得,即,(聚酯树脂样品的平均峰面积)/(标准溶液的峰面积),并且将其结果示于下表1中。
(7)数均分子量:在150℃,将0.3g的样品溶解在15mL的邻氯苯酚中持续15分钟,并且然后在室温向其中添加9mL的氯仿。GPC系统由Tosoh公司制造,并且使用RI检测器测量样品的分子量。
实施例1:聚酯树脂的制造
将3277.4g(19.7mol)的对苯二甲酸、1246.1g(20.1mol)的乙二醇和63.4g(0.4mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.04)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.46g的磷酸被用作稳定剂,并且0.7g的乙酸钴被用作着色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高1.0kgf/cm2(绝对压力:1495.6mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达260℃。接下来,将反应器的温度保持在260℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。在此过程中,将650g的副产物通过柱和冷凝器溢出。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并且将反应器的压力保持至1托(绝对压力:1mmHg)或更小,使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,当随着缩聚反应进行,由于反应产物的粘度的增加,搅拌力被减弱,或者反应产物的温度被升高至设定温度或更高,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.60dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物从反应器中排出并滞留(strand)。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在140℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,使氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合反应,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.90dl/g。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为2mol%,以及衍生自乙二醇的残基为95mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为3mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.13。
实施例2:聚酯树脂的制造
将3277.4g(19.7mol)的对苯二甲酸、1218.0g(19.6mol)的乙二醇和72.1g(0.5mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.02)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.46g的磷酸被用作稳定剂,并且0.7g的乙酸钴被用作着色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高1.0kgf/cm2(绝对压力:1495.6mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达260℃。然后,将反应器的温度保持在260℃。在此过程中,确认的是,500g的副产物通过柱和冷凝器溢出,并且然后将12.3g(0.20mol)的乙二醇进一步添加至反应器中。将反应器的温度保持在260℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并且将反应器的压力保持至1托(绝对压力:1mmHg)或更小,使得进行缩聚反应。以与实施例1中相同的方式制造聚酯树脂,除了进行缩聚反应直到反应器中混合物的特性粘度(IV)达到0.48dl/g,以及进行固相聚合反应直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.80dl/g。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为2mol%,以及衍生自乙二醇的残基为95mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为3mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.13。
实施例3:聚酯树脂的制造
将3455.5g(20.8mol)的对苯二甲酸、1251.9g(20.2mol)的乙二醇和212.7g(1.5mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.04)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.56g的磷酸被用作稳定剂,0.012g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,0.004g的Clarient公司的Solvaperm Red BB被用作红色调色剂,并且100ppm的偏苯三酸酐被用作支化剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高1.0kgf/cm2(绝对压力:1495.6mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达255℃。接下来,将反应器的温度保持在255℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并且将反应器的压力保持至1托(绝对压力:1mmHg)或更小,使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.52dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在160℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,使氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合反应,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.9dl/g。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为6mol%,以及衍生自乙二醇的残基为92mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为2mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.20。
实施例4:聚酯树脂的制造
将3455.5g(20.8mol)的对苯二甲酸、1677.8g(27.1mol)的乙二醇和303.9g(2.1mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.40)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.56g的磷酸被用作稳定剂,0.016g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,并且0.004g的Clarient公司的Solvaperm RedBB被用作红色调色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高1.0kgf/cm2(绝对压力:1495.6mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达255℃。接下来,将反应器的温度保持在255℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并且将反应器的压力保持至1托(绝对压力:1mmHg)或更小,使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.60dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。将由此获得的颗粒在70℃在水中储存持续5小时,以除去颗粒中包含的未反应的原材料。
然后,使用上述颗粒以与实施例3中相同的方式来制造聚酯树脂。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为6mol%,以及衍生自乙二醇的残基为92mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为2mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.20。
实施例5:聚酯树脂的制造
将3302.5g(19.9mol)的对苯二甲酸、1319.8g(21.3mol)的乙二醇和377.6g(2.6mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.20)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.52g的磷酸被用作稳定剂,0.02g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,并且0.004g的Clarient公司的Solvaperm RedBB被用作红色调色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.5kgf/cm2(绝对压力:1127.8mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达250℃。接下来,将反应器的温度保持在250℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并且将反应器的压力保持至1托(绝对压力:1mmHg)或更小,使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.45dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在160℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,使氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到1.00dl/g。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为10mol%,以及衍生自乙二醇的残基为88.5mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为1.5mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.27。
实施例6:聚酯树脂的制造
将3234.2g(19.5mol)的对苯二甲酸、1377.1g(22.2mol)的乙二醇和455.1g(3.1mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.30)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.5g的磷酸被用作稳定剂,0.020g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,0.004g的Clarient公司的Solvaperm Red BB被用作红色调色剂,并且100ppm的Iganox 1076被用作抗氧化剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.5kgf/cm2(绝对压力:1127.8mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达260℃。接下来,将反应器的温度保持在260℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过10分钟从正常压力降低直到100托(绝对压力:100mmHg),并将压力状态保持持续1小时。然后,将反应器的温度经过1小时升高至高达270℃,并将反应器的压力保持至1托(绝对压力:1mmHg)或更小,使得进行缩聚反应。
在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.55dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在160℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,使氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到1.10dl/g。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为12mol%,以及衍生自乙二醇的残基为86.5mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为1.5mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.40。
实施例7:聚酯树脂的制造
将3332.1g(20.1mol)的对苯二甲酸、1057.8g(17.1mol)的乙二醇和732.7g(5.0mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.1)。
1.5g的GeO2被用作催化剂,1.6g的磷酸被用作稳定剂,0.5g的乙酸钴被用作着色剂,0.029g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,0.004g的Clarient公司的Solvaperm Red BB被用作红色调色剂,并且1ppm的聚乙烯被用作结晶剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.3kgf/cm2(绝对压力:980.7mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达255℃。接下来,将反应器的温度保持在255℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器中。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达275℃,并且将反应器的压力保持至2托(绝对压力:2mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.80dl/g。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为20mol%,以及衍生自乙二醇的残基为79mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为1mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.57。
实施例8:聚酯树脂的制造
将3824.1g(19.7mol)的对苯二甲酸二甲酯、2236.5g(36.1mol)的乙二醇和633.1g(4.3mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:2.05)。
1.5g的乙酸锰(II)四水合物和1.8g的Sb2O3被用作催化剂,1.1g的乙酸钴被用作着色剂,并且1g的磷酸被用作稳定剂。
然后,向反应器中注入氮气,但是反应器的压力没有增加(绝对压力:760mmHg)。此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达240℃。接下来,将反应器的温度保持在240℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯交换反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达285℃,并将反应器的压力保持至小于1托(绝对压力:1mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.60dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在115℃静置持续6小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达205℃,并保持在205℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.95dl/g。
衍生自对苯二甲酸的残基为相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基的100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为6mol%,以及衍生自乙二醇的残基为91mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为3mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.33。
实施例9:聚酯树脂的制造
将3351.8g(20.18mol)的对苯二甲酸、103.7g(0.62mol)的间苯二甲酸、1264.8g(20.4mol)的乙二醇和243.1g(1.7mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.06)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.56g的磷酸被用作稳定剂,0.012g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,并且0.004g的Clarient公司的Solvaperm RedBB被用作红色调色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.3kgf/cm2(绝对压力:980.7mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达255℃。接下来,将反应器的温度保持在255℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器中。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并将反应器的压力保持至小于1托(绝对压力:1mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.54dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在140℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,使氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.9dl/g。
相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基,衍生自对苯二甲酸的残基为97mol%,以及衍生自间苯二甲酸的残基为3mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为6mol%,以及衍生自乙二醇的残基为92mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为2mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.27。
实施例10:聚酯树脂的制造
将3302.5g(19.9mol)的对苯二甲酸、1370.6g(22.1mol)的乙二醇和407.1g(2.8mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.25)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.52g的磷酸被用作稳定剂,0.028g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,并且0.004g的Clarient公司的Solvaperm RedBB被用作红色调色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.3kgf/cm2(绝对压力:980.7mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达250℃。接下来,将反应器的温度保持在250℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过10分钟从正常压力降低直到100托(绝对压力:100mmHg),并将压力状态保持持续1小时。然后,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并将反应器的压力保持至1托(绝对压力:1mmHg)或更小,使得进行缩聚反应。
在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.80dl/g。
相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基,衍生自对苯二甲酸的残基为100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为10mol%,以及衍生自乙二醇的残基为89mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为1mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为0.40。
比较实施例1:聚酯树脂的制造
将3447.9g(20.8mol)的对苯二甲酸、1918.8g(30.9mol)的乙二醇和333.6g(2.3mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.60)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.56g的磷酸被用作稳定剂,0.012g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,并且0.004g的Clarient公司的Solvaperm RedBB被用作红色调色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高1.0kgf/cm2(绝对压力:1495.6mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达255℃。接下来,将反应器的温度保持在255℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器中。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并将反应器的压力保持至小于1托(绝对压力:1mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.52dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在160℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.9dl/g。
相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基,衍生自对苯二甲酸的残基为100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为6mol%,以及衍生自乙二醇的残基为91mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为3mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为1.07。
比较实施例2:聚酯树脂的制造
将3302.5g(19.9mol)的对苯二甲酸、1319.8g(21.3mol)的乙二醇和377.6g(2.6mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.20)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.52g的磷酸被用作稳定剂,0.02g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,并且0.004g的Clarient公司的Solvaperm RedBB被用作红色调色剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.5kgf/cm2(绝对压力:1127.8mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达250℃。接下来,将反应器的温度保持在250℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并将反应器的压力保持至小于1托(绝对压力:1mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.45dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在160℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.75dl/g。
相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基,衍生自对苯二甲酸的残基为100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为10mol%,以及衍生自乙二醇的残基为88.5mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为1.5mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为1.07。
比较实施例3:聚酯树脂的制造
将3254.6g(19.6mol)的对苯二甲酸、1385.7g(22.4mol)的乙二醇和458.0g(3.1mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:30)。
1.0g的GeO2被用作催化剂,1.52g的磷酸被用作稳定剂,0.020g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,0.004g的Clarient公司的Solvaperm Red BB被用作红色调色剂,并且100ppm的Iganox 1076被用作抗氧化剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.5kgf/cm2(绝对压力:1127.8mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达260℃。接下来,视觉观察反应器中的混合物,并将反应器的温度保持在260℃,直到混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达280℃,并且反应器的压力保持至小于1托(绝对压力:1mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.55dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在160℃静置持续1小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达200℃,并保持在200℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到1.1dl/g。
相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基,衍生自对苯二甲酸的残基为100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为13mol%,以及衍生自乙二醇的残基为84.5mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为2.5mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为1.20。
比较实施例4:聚酯树脂的制造
将3824.1g(19.7mol)的对苯二甲酸二甲酯、2444.2g(39.4mol)的乙二醇和748.3g(5.1mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:2.26)。
1.5g的乙酸锰(II)四水合物和1.8g的Sb2O3被用作催化剂,1.1g的乙酸钴被用作着色剂,并且1g的磷酸被用作稳定剂。
然后,向反应器中注入氮气,但是反应器的压力没有增加(绝对压力:760mmHg)。此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达240℃。接下来,将反应器的温度保持在240℃,直到反应器中的混合物通过视觉观察混合物变得透明。当酯交换反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达285℃,并且将反应器的压力保持至小于1托(绝对压力:1mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.40dl/g。当反应器中混合物的特性粘度达到期望的水平时,将混合物排出反应器并滞留。将混合物用冷却液固化并造粒至具有约12mg至14mg的平均重量。
颗粒被允许在115℃静置持续6小时以结晶,并且然后放入20L体积固相聚合反应器中。然后,氮气以50L/min的速率流入反应器中。此时,将反应器的温度以40℃/小时的速率从室温升高至高达140℃,保持在140℃持续3小时,并且然后以40℃/小时的速率升高至高达205℃,并保持在205℃。进行固相聚合,直到反应器中颗粒的特性粘度(IV)达到0.7dl/g。
相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基,衍生自对苯二甲酸的残基为100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为6mol%,以及衍生自乙二醇的残基为91mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为3mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为1.20。
比较实施例5:聚酯树脂的制造
将3142.8g(18.9mol)的对苯二甲酸、845.1g(13.6mol)的乙二醇和1050.4g(7.2mol)的异山梨醇放入10L体积反应器中,柱和能够通过水冷却的冷凝器被连接至该反应器(二羧酸或其衍生物与二醇的摩尔比为1:1.10)。
1.5g的GeO2被用作催化剂,1.6g的磷酸被用作稳定剂,0.021g的Clarient公司的Polysynthren Blue RLS被用作蓝色调色剂,0.004g的Clarient公司的Solvaperm Red BB被用作红色调色剂,并且1ppm的聚乙烯被用作结晶剂。
然后,向反应器中注入氮气以形成加压状态,其中反应器的压力比正常压力高0.2kgf/cm2(绝对压力:907.1mmHg)。
此外,将反应器的温度经过90分钟从室温升高至高达220℃,保持在220℃持续2小时,并且然后经过2小时升高至高达260℃。接下来,视觉观察反应器中的混合物,并将反应器的温度保持在260℃,直到混合物变得透明。当酯化反应完成时,将处于加压状态的反应器中的氮气吹扫至外部,从而将反应器中的压力降低至正常压力。然后,将反应器中的混合物转移至其中能够进行真空反应的7L体积反应器。
然后,将反应器的压力经过30分钟从正常压力降低直到5托(绝对压力:5mmHg),并且同时,将反应器的温度经过1小时升高至高达270℃,并且将反应器的压力保持至小于1托(绝对压力:1mmHg),使得进行缩聚反应。在缩聚反应的早期阶段,将搅拌速度设定在高速。然而,由于缩聚反应,当搅拌力被减弱时,或者当将混合产物的温度升高至设定温度或更高时,可以适当地调节搅拌速度。进行缩聚反应,直到反应器中混合物(熔融材料)的特性粘度(IV)达到0.60dl/g。
相对于由此制造的聚酯树脂中包含的衍生自总酸的残基,衍生自对苯二甲酸的残基为100mol%,并且相对于衍生自总二醇的残基,衍生自异山梨醇的残基为35mol%,以及衍生自乙二醇的残基为64mol%,以及衍生自二乙二醇的残基为1mol%。
通过气相色谱法(GC)分析的聚酯树脂溶液与异山梨醇标准溶液的峰面积比为1.67。
实验实施例:聚酯树脂的评价
根据上文描述的方法来评价实施例1至实施例10和比较实施例1至比较实施例5中制造的聚酯树脂的物理性质,并且其结果示于下表1中。
【表1】
参照上文的表1,可以确认的是,根据实施例制造的聚酯树脂在注射模制后具有小于1.2的颜色b值,使得呈现出优良的透明度。然而,根据比较实施例制造的聚酯树脂在注射模制后具有1.2或更高的颜色b值,使得发生黄化。因此,预期根据本发明的示例性实施方案的聚酯树脂可以被模制以提供没有变色或着色问题的高质量聚合物产品。
Claims (16)
1.一种聚酯树脂,所述聚酯树脂具有以下结构:在所述结构中使包括对苯二甲酸或其衍生物的二羧酸或其衍生物和包括异山梨醇的二醇聚合,使得衍生自所述二羧酸或其衍生物的酸部分和衍生自所述二醇的二醇部分被重复,
其中衍生自所述异山梨醇的所述二醇部分具有相对于衍生自所述二醇的总二醇部分的0.5mol%至20mol%的含量,
所述聚酯树脂具有15,000g/mol至50,000g/mol的数均分子量,
所述聚酯树脂具有按照在以1.2g/dl的浓度被溶解在邻氯苯酚中后在35℃测量的0.7dl/g至1.4dl/g的特性粘度,并且
当分别通过气相色谱法分析标准溶液和树脂溶液时,在相同的保留时间确认的所述树脂溶液的峰与在所述标准溶液的分析中确认的峰的峰面积比(所述树脂溶液的峰面积/所述标准溶液的峰面积)是1.0或更小,在所述标准溶液中,将异山梨醇以150μg/mL的浓度溶解在氯仿中,所述树脂溶液通过将使用溶剂从0.5g的所述聚酯树脂中提取的组分溶解在5ml的氯仿中来获得,在所述溶剂中环己烷和异丙醇以2.5:97.5的体积比混合,
其中所述聚酯树脂通过一制造方法来制备,所述制造方法包括:
(a)对(i)包括对苯二甲酸或其衍生物的二羧酸或其衍生物和(ii)包括相对于总二醇的0.5mol%至25mol%的异山梨醇的二醇进行酯化反应或酯交换反应;以及
(b)对通过所述酯化反应或所述酯交换反应获得的产物进行缩聚反应,其中
当所述二羧酸或其衍生物是二羧酸时,所述二羧酸或其衍生物与所述二醇的初始混合摩尔比为1:1.01至1:1.04,并且
当所述二羧酸或其衍生物是二羧酸烷基酯或二羧酸酸酐时,所述二羧酸或其衍生物与所述二醇的初始混合摩尔比为1:2.0至1:2.1。
2.如权利要求1所述的聚酯树脂,其中:
相对于总的二羧酸或其衍生物,所述二羧酸或其衍生物包括0mol%至50mol%的选自由C8-C14芳族二羧酸或其衍生物和C4-C12脂族二羧酸或其衍生物组成的组的至少一种作为除所述对苯二甲酸或其衍生物以外的二羧酸或其衍生物。
3.如权利要求1所述的聚酯树脂,其中:
衍生自异山梨醇的所述二醇部分具有相对于衍生自所述二醇的所述总二醇部分的1mol%至20mol%的含量。
4.如权利要求1所述的聚酯树脂,其中:
所述聚酯树脂包括以相对于衍生自所述二醇的所述总二醇部分的6mol%或更少的含量的衍生自二乙二醇的残基。
5.如权利要求1所述的聚酯树脂,其中:
所述聚酯树脂具有80℃至105℃的玻璃化转变温度。
6.如权利要求1所述的聚酯树脂,其中:
通过在290℃注射模制所述聚酯树脂获得的具有30mm宽度×30mm长度×3mm厚度的尺寸的试样的颜色b值为如由色差计测量的-2.0至3.0。
7.如权利要求1所述的聚酯树脂,其中:
所述聚酯树脂被用作注射模制的物品。
8.如权利要求1所述的聚酯树脂,其中:
所述聚酯树脂被用作瓶子、片材、拉伸膜或纤维。
9.如权利要求8所述的聚酯树脂,其中:
所述片材是多层片材。
10.一种如权利要求1所述的聚酯树脂的制造方法,包括:
(a)对(i)包括对苯二甲酸或其衍生物的二羧酸或其衍生物和(ii)包括相对于总二醇的0.5mol%至25mol%的异山梨醇的二醇进行酯化反应或酯交换反应;以及
(b)对通过所述酯化反应或所述酯交换反应获得的产物进行缩聚反应,其中
当所述二羧酸或其衍生物是二羧酸时,所述二羧酸或其衍生物与所述二醇的初始混合摩尔比为1:1.01至1:1.04,并且
当所述二羧酸或其衍生物是二羧酸烷基酯或二羧酸酸酐时,所述二羧酸或其衍生物与所述二醇的初始混合摩尔比为1:2.0至1:2.1。
11.如权利要求10所述的制造方法,其中:
缩聚催化剂、稳定剂、着色剂、结晶剂、抗氧化剂或支化剂在(a)所述酯化反应或所述酯交换反应开始之前被添加至浆料中,或者在(a)所述酯化反应或所述酯交换反应完成之后被添加至所述产物中。
12.如权利要求10所述的制造方法,还包括:
在(b)所述缩聚反应之前,允许通过所述酯化反应或所述酯交换反应获得的所述产物在400mmHg至1mmHg的减压下静置持续0.2小时至3小时。
13.如权利要求10所述的制造方法,其中:
使(b)所述缩聚反应在400mmHg至0.01mmHg的压力下进行。
14.如权利要求10所述的制造方法,还包括:
在(b)所述缩聚反应之后,(c)对通过所述缩聚反应制备的聚合物进行结晶,以及(d)对所结晶的聚合物进行固相聚合。
15.如权利要求14所述的制造方法,其中:
将在(c)所述结晶之后获得的所述结晶的聚合物用水洗涤以除去未反应的原材料。
16.如权利要求14所述的制造方法,其中:
(d)对所述结晶的聚合物进行所述固相聚合,使得在150℃以1.2g/dl的浓度被溶解在邻氯苯酚中持续15分钟后在35℃测量的特性粘度达到0.80dl/g或更高。
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