DE10114696A1 - Verfahren zur Herstellung von optisch aufgehelltem Polyester - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von optisch aufgehelltem Polyester

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Abstract

Bei der Herstellung von Polyester aus einem Polyol, bevorzugt Di-Alkohol, und einer Polycarbonsäure, bevorzugt Dicarbonsäure, wird im Veresterungsprozeß ein optischer Aufheller zugegeben, dessen Struktur frei ist von offenkettigen ethylenischen Doppelbindungen und dadurch chemisch stabil gegenüber der eingesetzten freien Säure ist.

Description

Zur Herstellung von Polyester sind mehrere Verfahren bekannt, wie z. B. die Synthese ausgehend von Dimethylterephthalat (DMT) und Ethylenglykol. Hierbei wird zunächst in einer Umesterungsreaktion mit einem Überschuss an Ethylenglykol Methanol abdestilliert und anschließend im Vakuum der Glykolüberschuss reduziert und kondensiert. In einem weiteren, bedeutendem Verfahren läßt sich das Polymer durch Umsetzung aus freier Terephthalsäure (TPA) und Ethylenglykol herstellen. Hierbei wird zunächst unter Druck bei ca. 260°C die Terephthalsäure mit einem Überschuss an Ethylenglykol verestert und dieser Überschuss anschließend im Vakuum entfernt und die Reaktionsmasse kondensiert. Auch sind Recyclatverfahren zur Herstellung von Polyestermaterial bekannt. Volumenmäßig große Anwendungsgebiete für Polyester sind die Herstellung von Polyesterfasern und die Anwendung als Nahrungsmittelbehältnis, z. B. in Flaschenform und in Form von Folien aller Art.
Optische Aufheller werden je nach deren chemischer Beständigkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten zur Herstellung von aufgehelltem Polyester dem Polymer zugesetzt. Der überwiegende Teil der Faserhersteller setzt daher den Optischen Aufheller als Wirksubstanz in die Polykondensationsstufe oder als Masterbatch zur Polyestermasse hinzu. Auch ist die Zugabe von Optischen Aufhellern in die Umesterungsphase bekannt. Generell unbekannt ist die Verwendung von Optischen Aufhellern, die bereits in der Veresterungsphase ohne Zersetzung eingesetzt werden können. Diese thermisch- und säurestabilen Optischen Aufheller erhöhen einerseits die Reproduzierbarkeit und Planbarkeit der Produkteigenschaften und andererseits sind diese technisch erheblich einfacher zu applizieren, da aufwendige Schleusensysteme zum nachträglichen Applizieren des Wirkstoffes entfallen. Insbesondere profitieren Recyclatverfahren von thermo- und säurestabilen Optischen Aufhellern.
Technisch bedeutsame Optische Aufheller für Polyester basieren auf der Grundstruktur 2,2'-(1,2-Ethylendiyl-4,1-phenylen)-bisbenzoxazol, das unterschiedlich substituiert sein kann. So ist es möglich diese Optischen Aufheller in Form einer Dispersion in Glykol bei der Polyesterherstellung auf der Stufe der Umesterung von DMT mit Glykol einzusetzen. Bei der direkten Veresterung von TPA mit Glykol dagegen ist es nicht möglich, diese Produktklasse zu verwenden, da in Gegenwart von Säuren infolge chemischer Zersetzung deren Wirkung erheblich eingeschränkt wird. Diese Aufhellerklasse kann damit nur nach nahezu vollendeter oder vollendeter Veresterung appliziert werden. Es wurde nun überraschend gefunden, dass sich dieses Problem durch die Verwendung solcher Optischen Aufheller lösen läßt, deren Struktur frei ist von einer oder mehreren offenkettigen ethylenischen Doppelbindungen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von optisch aufgehelltem Polyester durch Veresterung einer aliphatischen und/oder aromatischen Polycarbonsäure, bevorzugt Dicarbonsäure, und einem Polyol, bevorzugt Diol, dadurch gekennzeichnet, dass man die Veresterung in Gegenwart eines Optischen Aufhellers durchführt, dessen Struktur frei ist von einer oder mehreren offenkettigen ethylenischen Doppelbindung.
Zur Herstellung des Polyesters eignen sich alle Dicarbonsäuren und zwei- oder mehrwertigen Alkohole, wie sie üblicherweise bei der Herstellung von Polyestern eingesetzt werden, wie zum Beispiel Terephthalsäure, Isophthalsäure, 5-Sulfoisophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure und Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol-1,2, Butylenglykol-1,4, Glycerin, Pentaerythrit. Bevorzugter Polyester ist Polyethylenterephthalat (PET).
Als optische Aufheller kommen solche Produkte in Frage, deren Struktur frei ist von einer oder mehreren offenkettigen ethylenischen Doppelbindungen. Bevorzugte Optische Aufheller sind Verbindungen der Formeln 1 bis 4
worin
R1 bis R8 unabhängig voneinander für Wasserstoff, C1-C20-Alkyl oder Gruppen der Formel -COOR9 stehen, wobei R9 Wasserstoff, C1-C20-Alkyl oder Phenyl bedeutet, oder
R1 bis R8 für eine Gruppe der Formel -SO2R10 stehen, wobei R10 Wasserstoff, C1- C10-Alkyl oder C1-C10-Hydroxyalkyl bedeutet, und
A Naphthylen, Phenylen, Thiophenylen oder Biphenylen bedeutet.
Die Optischen Aufheller werden vor der Veresterung der Synthese zugeführt. Anschließend erfolgt die Veresterung und die Kondensation nach den bei der Herstellung von Polyester üblichen und bekannten Verfahren: In gleicher Weise lassen sich diese Optischen Aufheller auch bei Recyclatverfahren zur Wiederverwertung von PET einsetzen, wobei bevorzugt der Optische Aufheller dem Glykol zugegeben wird.
Beispiele
In 450 g Glykol und 50 g Terephthalsäure wurden 0,25 g (500 ppm) des Optischen Aufhellers unter Inertgasatmosphäre 1 Stunde bzw. 5 Stunden auf 260°C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten. Nach Probennahme wurde durch HPLC-(Additiv) und UV-(einkondensierbarer Aufheller) Messungen der chem. Abbau der Strukturen bestimmt. Beide Methoden sind gegen Standards geeicht.
Beispiele für optische Aufheller ohne olefinische Doppelbindungen (erfindungsgemäß)
Beispiele für olefinische Doppelbindungen enthaltende Optische Aufheller
Die erhaltenen Werte zeigen deutlich, dass Optische Aufheller ohne offenkettige ethylenische Doppelbindung stabiler sind im Vergleich zu Optischen Aufhellern, die eine solche Doppelbindung enthalten.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von optisch aufgehelltem Polyester durch Veresterung einer aliphatischen und/oder aromatischen Polycarbonsäure und einem Polyol, dadurch gekennzeichnet, dass man die Veresterung in Gegenwart eines Optischen Aufhellers durchführt, dessen Struktur frei ist von einer oder mehreren offenkettigen ethylenischen Doppelbindungen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Veresterung in Gegenwart eines Optischen Aufhellers der Formeln
durchführt, worin
R1 bis R8 unabhängig voneinander für Wasserstoff, C1-C20-Alkyl oder Gruppen der Formel -COOR9 stehen, wobei R9 Wasserstoff, C1-C20-Alkyl oder Phenyl bedeutet, oder
R1 bis R8 für eine Gruppe der Formel -SO2R10 stehen, wobei R10 Wasserstoff, C1- C10-Alkyl oder C1-C10-Hydroxyalkyl bedeutet, und
A Naphthylen, Phenylen, Thiophenylen oder Biphenylen bedeutet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man optisch aufgehelltes Polyethylenglykolterephthalat herstellt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der aliphatischen und/oder aromatischen Polycarbonsäure um eine Dicarbonsäure handelt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polyol um ein Diol handelt.
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