DE1495955A1 - Resin manufacturing process - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung linearer Polyester. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren, das ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt v/erden kann, um hochmolekulare lineare Polyester hoher Qualität herzustellen.The invention relates to an improved method for making linear polyesters. In particular, it concerns a Process that can be carried out batchwise or continuously to produce high molecular weight linear polyesters of high quality to manufacture.
Zur Zeit werden hochmolekulare lineare Polyester im technischen Maßstabe nach dem Umesterungsverfahren hergestellt, uo werden z.B. bei der Herstellung hochpolymeren linearen J'olyäthylenterephthalats die Dimethylester der Terephthalsäure mit einem Überschuß an Äthylenglykol in Gegenwart eines Urnen fcerungskatalysators bei einer Temperatur von etwa 185 bis 25O°n unter Atmosphärendruck erhitzt, bis ungefähr die theoretische Men^e Methylalkohol freigesetzt worden ist. Das über-Mohit^nige Glykol wird dann abdestilliert und das verbleibende Produkt, das den Binglykoleuter darstellt, durch Kondensations-At the moment, high molecular weight linear polyesters are produced on an industrial scale using the transesterification process, uo are e.g. in the production of high polymer linear J'olyäthylenterephthalats the dimethyl ester of terephthalic acid with an excess of ethylene glycol in the presence of an urn fermentation catalyst at a temperature of about 185 to Heated 25O ° n under atmospheric pressure until about the theoretical Men ^ e methyl alcohol has been released. The over-Mohit ^ nige Glycol is then distilled off and the remaining product, which is the Blycoleuter, by condensation
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reaktion unter Eliminierung des Glykols polymerisiert, indem man den Bisglyicolester mit einem Katalysator bei erhöhter Temperatur und unter vermindertem Druck erhitzt, biß sich ein hochmolekulares Produkt gebildet hat.reaction with elimination of the glycol polymerized by the bisglyicol ester with a catalyst at increased Temperature and heated under reduced pressure until a high molecular weight product has formed.
So kann z.B. polymeres Xthylenterephthalat hergestellt werden, indem man Terephthalsäure mit iithylenglykol unter Bildung des Mglykolesters -erhitzt, der dann durch Erhitzen in Gegenwart eines Katalysators unter vermindertem Druck unter Bildung eines hochmolekularen Produktes polymerisiert werden kann. "Dieses Verfahren hat sich jedoch im großtechnischen Maßstabe nicht erfolgreich durchführen lassen, v/eil zur Veresterung der Terephthalsäure mit /ithylenglykol langes Erhitzen bei erhöhter Temperatur und auch die Anwendung eines großen Glykolüberschusses erforderlich ist. Es ist auch versucht worden, Polyäthylenterephthalat tn der '."eise herzustellen, daß man Äthylenglykol mit Terephthalsäure unter Überdruck bei erhöhter Temperatur reagieren ließ, aber dieses Verfahren weist die Nachteile auf, daß ein großer Überschuß an Glykol angewendet werden muß und ein Teil des Glykols in Polyätherglykol und andere Produkte umgewandelt wird. Die Polyätherglykole werden dabei den Polymermolekülen einverleibt. Es ist aber bekannt, daß Ätherbindungen in der Polyesterkette den Erweichungspunkt des Polyesterharzes herabsetzen und zur Instabilität des hochmolekularen, linearen Polyäthylenterephthalats beitragen.For example, polymeric ethylene terephthalate can be prepared by heating terephthalic acid with ethylene glycol to form the magnesium glycol ester, which can then be polymerized by heating in the presence of a catalyst under reduced pressure to form a high molecular weight product. "This method, however, can not be successfully carry out on a large industrial scale, / is required with / ithylenglykol heating at elevated temperature, and also the use of a large excess glycol v eil for the esterification of terephthalic acid. It has also been attempted, polyethylene terephthalate tn '. "It can be prepared by reacting ethylene glycol with terephthalic acid under positive pressure at elevated temperature, but this process has the disadvantages that a large excess of glycol must be used and part of the glycol is converted into polyether glycol and other products. The polyether glycols are incorporated into the polymer molecules. However, it is known that ether bonds in the polyester chain lower the softening point of the polyester resin and contribute to the instability of the high molecular weight, linear polyethylene terephthalate.
Polymeres ethylenterephthalat kann auoh hergestelltPolymeric ethylene terephthalate can also be produced
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werden, indem man Terephthalsäure mit Äthylenglykol in Gegenwart eines niedermolekularen PolyäthylenterephthalatpolyeeterB bei Atmosphärendruck erhitzt. In diesem Verfahren kann nur eine begrenzte Konzentration an Äthylenglykol benutzt werden. Wenn demzufolge die in diesem Verfahren angewandte Äthylenglykolkonzentration zu hoch ist, ist die in dem Reaktionsgemisch erreichbare Höchsttemperatur zu niedrig, um die Reaktion schnell genug fortschreiten zu lassen, weil sich der Abkühlungseffekt des verdampfenden Glykols auswirkt. Die-Konzentration des Glykols ist begrenzt, sodaß die in dem Gemisch erreichbare Temperatur genügend hoch sein kann, um die Reaktion aufrecht zu erhalten. Bei einer solchen Temperatur jedoch verdampft das Glykol aus dem Gemisch. Wenn es Rus der Rektifikationskolonne zurückgeführt wird und in das Gemisch tropft, destilliert es schnei] weg, kühlt und gefriert plötzlich einr-n Teil des Gemisches, wodurch das Rühren erschwert wird und die Reaktionsgeschwindigkeit absinkt. Die Herstellung eines hochmolekularen linearen Polyesters aus freier ;sä\ire und Glykol unter Verwendung des vorstehenden atmosphärischfri Verfahrens ist bisher nicht reizvoll gewesen, weil die Umsetzung, der freien Säure mit dem Glykol langsam verläuft und Vei der Durchführung des Verfahrens die oben aufgezeigten Schwierigkeiten auftreten«by heating terephthalic acid with ethylene glycol in the presence of a low molecular weight polyethylene terephthalate polymer B at atmospheric pressure. Only a limited concentration of ethylene glycol can be used in this process. Accordingly, if the ethylene glycol concentration used in this process is too high, the maximum temperature attainable in the reaction mixture is too low to allow the reaction to proceed quickly enough because of the cooling effect of the evaporating glycol. The concentration of the glycol is limited so that the temperature that can be achieved in the mixture can be high enough to maintain the reaction. At such a temperature, however, the glycol will evaporate from the mixture. When it is returned to the rectification column and drips into the mixture, it distills away, suddenly cools and freezes part of the mixture, making stirring difficult and slowing the reaction rate. The production of a high molecular weight linear polyester from free acids and glycol using the above atmospheric-free process has not been attractive up to now, because the reaction of the free acid with the glycol is slow and the difficulties outlined above arise when the process is carried out «
Kin Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung linearer Polyester. Ein weiteres Ziel ist ein Verfahren zur Herstellung linearer Polyester, beiThe object of the present invention is to provide an improved one Process for the production of linear polyesters. Another goal is a process for making linear polyesters
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dem von freien Dicarbonsäuren und freiem Glykol als Reaktionsteilnehmern ausgegangen wird. Ein weiteres Ziel ist ein praktisches Verfahren zur technischen Herstellung von hochpolymeren, linearen Polyestern,, Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem nur eine Mindestmenge an Katalysator benutzt wird und das entstehende hochmolekulare, lineare Polyesterharz nur eine kleine Menge an Katalysatorresten enthält. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem die Eeaktionstexlnehmer nur eine Mindestzeit den Katalysatoren ausgesetzt werden, sodaß unerwünschte Nebenreaktionen auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden« Weitere Ziele gehen aus der folgenden Beschreibung der Erfindung hervor.that of free dicarboxylic acids and free glycol as reactants is assumed. Another goal is a practical process for the technical production of high polymer, linear polyesters ,, Another object of the invention is a process in which only a minimum amount of catalyst is used and the resulting high molecular weight, linear polyester resin contains only a small amount of catalyst residues. Another object of the invention is a method in which the Eeaktionstexlnehmer are exposed to the catalysts for a minimum time, so that undesirable Side reactions are reduced to a minimum. Further objects will emerge from the following description of the invention emerged.
Erfindungsgemäß werden lineare Polyester hergestellt, indem man eine freie !!!carbonsäure mit einem Glykol in einem Lösungsmittel, das ein niedermolekularer, linearer Polyester ist, bei einem Druck von etwa 1,4 bis 70 atü unter Bildung eines niedermolekularen, linearen Polyesterproduktes umsetzt, das einen mittleren Polymerisationsgrad vcn etwa 1,4 bis 10 aufweist. Dieses niedermolekulare Polymerisat kann dann durch Kondensationsreaktion polymerisiert werden.According to the invention, linear polyesters are produced, by making a free !!! carboxylic acid with a glycol in a solvent that is a low molecular weight, linear polyester is reacted at a pressure of about 1.4 to 70 atmospheres to form a low molecular weight, linear polyester product, which has an average degree of polymerization of about 1.4 to 10. This low molecular weight polymer can then through Condensation reaction are polymerized.
Das vorliegende Verfahren kann vorteilhaft kontinuierlich durchgeführt werden, indem man kontinuierlich freie Dicarbonsäure und Glykol zu geschmolzenem, niedermolekularem, linearem Polyesterharz gibt, sie sich umsetzen läßt und kontinuierlich eine Menge niedermolekularen Polyesterharzes ab-The present process can advantageously be carried out continuously by continuously free Dicarboxylic acid and glycol are added to molten, low molecular weight, linear polyester resin, they can be converted and continuously a lot of low molecular weight polyester resin
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zieht, die etwa der Menge zugesetzter Säure und zugesetzten Glykole entspricht. Höhermolekulare, lineare Polyester können kontinuierlich erzeugt werden, indem man kontinuierlich freie Dicarbonsäure und Glykol zu geschmolzenem, niedermolekularem, linearem Polyesterharz gibt und sie umsetzen läßt, während kontinuierlich niedermolekulares Harz abgezogen und das abgezogene Harz in eine Polymerisationsvorrichtung gegeben, dort kontinuierlich zu hochmolekularem Harz polymerisiert und das hochmolekular^ lineare Polyesterharz dann aus der Polymerisationavorrichtung abgezogen wird.draws, which corresponds approximately to the amount of acid and glycols added. Higher molecular weight, linear polyesters can be produced continuously by continuously adding free dicarboxylic acid and glycol to molten, low molecular weight, linear polyester resin there and lets them react while continuously stripping low molecular weight resin and the withdrawn resin is placed in a polymerizer, where it is continuously polymerized into high molecular weight resin and the high molecular weight linear polyester resin is then withdrawn from the polymerizer.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erläutert.The process according to the invention is illustrated by the following examples.
387,35 kg Terephthalsäure, 44,45 kg Isophthalsäure und 23b,45 Liter Äthylenglykol wurden in ein Umsetzungsgefäß gegeben, das 861,82 kg geschmolzenen niedermolekularen Äthylenterephthalat-Xthylenisophthalat-Mischpolyester (im Verhältnis 90/10) mit einem mittleren Polymerisationsgrad von etwa 1,7 enthielt. Das Gefäß wurde verschlossen und mit Stickstoffgas unter einem Brück von 3,5 atü gesetzt. Die Temperatur des Gemisches wurde auf 2600C gesteigert. Der sich bildende v/asserdampf wurde aus dem System mit solcher Geschwindigkeit abdestilliert, daß der Druck in dem System wie oben auf etwa 3,5 atü verblieb. Nach zweistündiger Umsetzungszeit wurde das Gemisch klar, woraus hervorging, daß sich alle Phthalsäuren umgesetzt hatten.387.35 kg of terephthalic acid, 44.45 kg of isophthalic acid and 23b, 45 liters of ethylene glycol were placed in a reaction vessel containing 861.82 kg of molten low molecular weight ethylene terephthalate / ethylene isophthalate mixed polyester (in a ratio of 90/10) with an average degree of polymerization of about 1, 7 contained. The vessel was sealed and placed under a bridge of 3.5 atmospheres with nitrogen gas. The temperature of the mixture was raised to 260 0 C. The water vapor which formed was distilled from the system at such a rate that the pressure in the system remained at about 3.5 atmospheres as above. After a reaction time of two hours, the mixture became clear, from which it emerged that all of the phthalic acids had reacted.
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Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem man die Reaktionsteilnehmer - statt in Anteilen - kontinuierlich hinzugibt und niedermolekulares Polymerisat kontinuierlich entfernt. Dieses Verfahren kann man mit einer Polymerisation kombinieren und auf diese Weise zu einem wirksamen, wirtschaftlichen, kontinuierlichen Verfahren zur Herstellung von hochmolekularem Polyester gelangen, der zur Herstellung von Pasern und Filmen geeignet ist. Dies wird weiter unten erläutert.The process described in Example 1 can be carried out continuously by turning the reactants - instead of in fractions - is added continuously and low molecular weight polymer is continuously removed. This Processes can be combined with a polymerization and in this way an efficient, economical, continuous one Process for the production of high molecular weight polyester, which is used for the production of fibers and films suitable is. This is explained below.
In der beiliegenden Zeichnung wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens gezeigt. Beim Ingangsetzen des kontinuierlichen Verfahrens wird das erhitzte Umsetzungsgefäß 1 zu etwa einem Drittel mit niedermolekularem Polyäbhylenterephthalat gefüllt.In the accompanying drawing an apparatus for the continuous implementation of the method is shown. When the continuous process is started, about one third of the heated reaction vessel 1 is low molecular weight Polyethylene terephthalate filled.
Das Umsetzungsgofäß wird mit Stickstoffgas unter einem Druck von 2,1 bis 70 atü gebracht. Dann wird das niedermolekulare Polymerisat auf 250 bis 26O0G erhitzt und mittels eines an der Welle 3 befestigten Rührers 2 - die V'elle wird durch den Motor 4 angetrieben - gerührt. Zur Vorrathaltung von Terephthalsäure dient das Lagergefäß 5. Aus diesem Lagerrefäß 5 wird die Terephthalsäure mit PIiIfe einer Förderschnecke 6 durch Leitung 7 in das erhitzte Umsetzungsgefäß 1 gebracht. Ein Lagergefäß 8 dient zur Vorrathaltung von Äthylenglykol. Dieses Äthylenglykol wird aus dem Lagergefäß durch das Regelventil 9 und Leitung 10 in das erhitzte Umsetzunrsg-efäß 1 eingebracht. Terephthalsäure und Äthylenglykol werden konti-The reaction vessel is pressurized from 2.1 to 70 atmospheres with nitrogen gas. Then, the low molecular weight polymer is heated to 250 to 26O 0 G by means of a fixed to the shaft 3 the stirrer 2 - V'elle is driven by the motor 4 - stirred. The storage vessel 5 is used to store terephthalic acid. From this storage vessel 5 the terephthalic acid is brought into the heated conversion vessel 1 by means of a screw conveyor 6 through line 7. A storage vessel 8 is used to store ethylene glycol. This ethylene glycol is introduced from the storage vessel through the control valve 9 and line 10 into the heated conversion vessel 1. Terephthalic acid and ethylene glycol are continuously
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nuierlich und gleichzeitig in ungefähr stöchiometrischen Anteilen eingebracht, um niedermolekulares Polymerisat mit dem erwünschten Polymerisationsgrad zu erzeugen. Das in der Veresterungsreaktion freigesetzte Wasser wird verdampft. Der Wasserdampf gelangt zusammen mit dem Äthylenglykoldampf in die Rückflußkondensationsvorrichitung 11, wo das Äthylenglykol kondensiert und in das Reaktionsgefäß 1 zurückgeführt wird. Der Wasserdampf wird durch Leitung 12 am Kopf des Kondensators 11 in solcher Menge abgezogen, daß der Druck in dem System aufrecht erhalten Kfeibt. Es entsteht niedermolekularer Polyester, der aus dem erhitzten Umsetzungsgefäß 1 mit etwa derselben Geschwindigkeit, mit der die Reaktionsteilnehmer in das erhitzte Umsetzungsgefäß 1 eingebracht werden, mittels des Re^elventils 13 durch Leitung 14 abgezogen und zu dem Polymerisationskessel 15 geleitet wird, in den daa niedermolekulare Polyesterharz an dem einen Ende eingeleitet, während des " rchpanges durch das Reaktionagefäß polymerisiert und das entstandene hochmolekulare Harz vom anderen Ende abgezogen 'wir;. In dem Vorratsgefäß 16 gelagerter Polymerisationskatalysator, wird kontinuierlich durch das Regelventil 17 über Leitung 18 in den Polymerisationskessel 15 eingeführt. In der Polyme^isationsreaktion frei gewordenes Glykol und frei gewordener Wasserdampf werden aus dem Polymerisationskessel durch den Kondensator 19 abgezogen und in die Glykolwiedergewinnungaanlage 20 geleitet, aus der das Glykol wieder-Nuierlich and at the same time introduced in approximately stoichiometric proportions to low molecular weight polymer with the to produce the desired degree of polymerization. The water released in the esterification reaction is evaporated. Of the Water vapor passes together with the ethylene glycol vapor in the reflux condensation device 11, where the ethylene glycol is condensed and returned to the reaction vessel 1. The water vapor is passed through line 12 at the top of the condenser 11 withdrawn in such an amount that the pressure in the system is maintained. It arises with a lower molecular weight Polyester exiting the heated reaction vessel 1 at about the same rate as the reactants be introduced into the heated reaction vessel 1, withdrawn by means of the Re ^ elventils 13 through line 14 and is passed to the polymerization kettle 15, into which daa low molecular weight polyester resin introduced at one end, polymerized during the change through the reaction vessel and the resulting high molecular weight resin peeled off the other end 'we ;. Polymerization catalyst stored in storage vessel 16, is continuously introduced into the polymerization kettle 15 through the control valve 17 via line 18. Glycol released in the polymerization reaction and released water vapor is released from the polymerization kettle withdrawn through the condenser 19 and sent to the glycol recovery plant 20, from which the glycol again-
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gewonnen wird. Das Polymerisationsgefäß wird unter von einem Vakuumsystem erzeugtem vermindertem Druck betrieben; dieses (nicht gezeigte) Vakuumsystem ist mit dem Kondensator 19 verbunden. Aus dem Polymerisationskessel wird dann durch Ventil 21 und Leitung 22 hochmolekulares Polyesterharz entfernt und zu einer anderen (nicht gezeigten) Anlage geleitet, in der es gelagert oder zu Pasern, Filmen oder anderen Produkten verarbeitet werden kann.is won. The polymerization vessel is operated under reduced pressure generated by a vacuum system; this vacuum system (not shown) is connected to the condenser 19. From the polymerization kettle is then through Valve 21 and line 22 high molecular weight polyester resin removed and sent to another (not shown) plant, in which it can be stored or processed into tapes, films or other products.
Die Erfindung ist insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von Terephthalsäure und Äthylenglykol als Reaktionsteilnehmer erläutert worden. Sie kann aber auch zur Herstellung von Polyestern aus anderen Säuren und anderen Glykolen benutzt werden« So können anstelle von Terephthalsäure z.B. andere Säuren benutzt werden..The invention has been illustrated particularly with regard to the use of terephthalic acid and ethylene glycol as reactants. But it can also be used for production of polyesters made from other acids and other glycols «For example, instead of terephthalic acid, other acids can be used ..
Die Erfindung ist demzufolge also auf die Herstellung von Polyestern und Mischpolyestern aus verschiedenen Dicarbonsäuren und verschiedenen Glykolen anwendbar. Beispiele für Säuren, die angewendet werden können, sind aromatische Dicarbonsäuren, wie Isophthalsäure, Orthophthalsäure, p,pf-Diphenyldicarbonsäure und 2,6-Naphthalsäure; cycloaliphatische Dicarbonsäuren, wie Hexahydroterephthalsäure; und aliphatische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure usw.. In der gleichen Weise können Polyester mit anderen Glykolen hergestellt werden. Beispiele für solche Glykole sind die Polymethylenglykole mit 2 bis 10 Methylengruppen, wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Tetramethylenglykol, Hexa-The invention is accordingly applicable to the production of polyesters and mixed polyesters from various dicarboxylic acids and various glycols. Examples of acids that can be used are aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid, orthophthalic acid, p, p f -diphenyldicarboxylic acid and 2,6-naphthalic acid; cycloaliphatic dicarboxylic acids such as hexahydroterephthalic acid; and aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc. In the same manner, polyesters can be prepared with other glycols. Examples of such glycols are the polymethylene glycols with 2 to 10 methylene groups, such as ethylene glycol, propylene glycol, tetramethylene glycol, hexa-
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methylenglykol und Dekamethylenglykol, die Cyelohexandiole, Cyclohexandimethanol, Di-ß-hydroxyäthoxybenzol und 2,2-Bie-[4-(ß-hydroxyäthoxy)-phenyl]-propan und ähnliche Arten Glykole. Die Erfindung kann zur Herstellung von Mischpolyestern durch Umsetzung einer oder mehrerer Säuren mit einem oder mehreren Glykolen benutzt werden.methylene glycol and decamethylene glycol, the cyelohexanediols, Cyclohexanedimethanol, di-ß-hydroxyethoxybenzene and 2,2-Bi- [4- (ß-hydroxyethoxy) phenyl] propane and similar types of glycols. The invention can be used to produce mixed polyesters can be used by reacting one or more acids with one or more glycols.
Die Erfindung ist besonders zur Herstellung von Mischpolyestern der Terephthalsäure geeignet, wie der Äthylenterephthalat-Äthylenisophthalat-Mischpolyester mit Terephthalsäure als Hauptmenge der Säurekomponente, z.B. der 90/10-, 80/20-, 70/30- und 60/40-Mischpolyester, d.h. also jener Mischpolyester, die, auf die gesamte Säurekomponente bezogen, 90 bis 60 MoI^ Terephthalsäure und 10 bis 40 Mol# Isophthalsäure enthalten.The invention is particularly suitable for the production of mixed polyesters of terephthalic acid, such as the ethylene terephthalate-ethylene isophthalate mixed polyester with terephthalic acid as the main amount of the acid component, e.g. the 90/10, 80/20, 70/30 and 60/40 mixed polyesters, i.e. those mixed polyesters which, based on the total acid component, 90 to 60 moles of terephthalic acid and 10 to 40 moles of isophthalic acid contain.
Das Verfahren kann in einem weiten Temperaturbereich durchgeführt werden. Die Temperatur für die Veresterungsreaktion sollte mindestens so hoch wie die Schmelztemperatur des benutzten niedermolekularen Polyesterharzes, nicht aber so hoch sein, daß» eine große Abbaureaktion mit daraus folgender Herabsetzung der erwünschten Eigenschaften eintritt. Die Temperatur kann demzufolge in geeigneter Weise zwischen 150 und 3000O liegen, was von der Schmelztemperatur des eingesetzten niedermolekularen Polymerisats abhängt, und wird vorzugsweise im Bereich von 220 bis 2600O liegen. Das benutzte Verhältnis der Mole ölykol zu deif Molen Dioarboneäure liegt im Bereich von etwa 1,7:1 zu 1,05:1. Wenn Terephthalsäure alsThe process can be carried out over a wide temperature range. The temperature for the esterification reaction should be at least as high as the melting temperature of the low molecular weight polyester resin used, but not so high that a major degradation reaction occurs with a consequent reduction in the desired properties. The temperature can accordingly be in a suitable manner between 150 and 300 0 O, which depends on the melting temperature of the low molecular weight polymer used, and will preferably be in the range from 220 to 260 0 O. The ratio of moles of oil to deif moles of dioarboxylic acid used is in the range of about 1.7: 1 to 1.05: 1. When terephthalic acid as
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Reaktionsteilnehmer benutzt und das Verfahren bei etwa 2500C durchgeführt wird, kann das Verhältnis von Glykol zu Terephthalsäure Jeden der angegebenen Werte im oben genannten Bereich haben und zufriedenstellende Ergebnisse zeitigen.Reactants used and the process is carried out at about 250 0 C, the ratio of glycol to terephthalic acid can have any of the values indicated in the above range and produce satisfactory results.
Der für die Veresterungsreaktionangewandte Druck schwankt mit der angewandten Temperatur und soll im allgemeinen mindestens so hoch sein wie der Dampfdruck des flüchtigsten Glykole in dem Reaktionsgemisch bei der angewandten Temperatur. Der angewandte Druck wird geringer sein als der Dampfdruck von Wasser bei der Temperatur, bei der die Umsetzung abläuft. Demzufolge kann der Druck in geeigneter l'reise zwischen 1,4 und 70 atü liegen und wird vorzugsweise im Eereich von 2,1 bis 7 atü angewandt werden.The pressure used for the esterification reaction will vary with the temperature used and should generally be at least as high as the vapor pressure of the most volatile glycols in the reaction mixture at the temperature used. The pressure applied will be less than the vapor pressure of water at the temperature at which the reaction occurs. Accordingly, the pressure in an appropriate l 'r else may be 1.4 to 70 atmospheres, and will preferably be employed in atmospheres Eereich 2.1 to 7.
Das Verfahren kann durchgeführt werden, indem man das Umsetzungsgefäß mit dem Gemisch aus Glykol und Säure zusammen mit dem niedermolekularen Polyesterharz beschickt und das Gemisch erhitzt, bis das niedermolekulare Harz schmilzt und die Substanzen sich umsetzen. Bevorzugt wird jedoch so verfahren, daß man zunächst das niedermolekulare Harz schmilzt und dann die Säure und das Glykol einleitet und miteinander reagieren läßt. Das Verfahren kann ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Aus Gründen der Wirksamkeit und der Wirtschaftlichkeit wird die kontinuierliche Durchführung bevorzugt.The process can be carried out by placing the reaction vessel with the mixture of glycol and acid together charged with the low molecular weight polyester resin and heated the mixture until the low molecular weight resin melts and the substances react. However, the preferred procedure is to first melt the low molecular weight resin and then introducing the acid and the glycol and allowing them to react with one another. The process can be batch or continuous be performed. For reasons of effectiveness and economy, it will be carried out continuously preferred.
Das anfänglich als Lösungsmittel benutzte lineare niedermolekulare Polyesterharz ist ein linearer Polyester,The linear low molecular weight polyester resin initially used as a solvent is a linear polyester,
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der einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von etwa 1,4 bis 10 aufweist. Dieser Polyester kann denselben PoIymerisationegrad wie das Endprodukt oder aber einen anderen Polymerisationsgrad aufweisen, d.h. er kann einen höheren oder niedrigeren Polymerisationsgrad aufweisen, weil der Polymerisationsgrad des Endprodukts durch die Mengen und Verhältnisse von Säure zu Glykol, die dem System zugesetzt werden, geregelt wird. Der zu Beginn als Lösungsmittel benutzte niedermolekulare, lineare Polyester besteht gewöhnlich aus Einheiten derselben Säure und desselben Glykole, die im Gemisch mit dem niedermolekularen Polyester umgesetzt werden. Gegebenenfalls kann er aber auch aus Einheiten von Säuren und/oder «lykolen bestehen, die von denen verschieden sind, mit denen er später im Gemisch umgesetzt wird.which has an average degree of polymerization of about 1.4 to 10. This polyester can have the same degree of polymerization like the end product or have a different degree of polymerization, i.e. it can have a higher or have lower degree of polymerization because of the Degree of polymerization of the end product through the quantities and proportions from acid to glycol added to the system. The one used as a solvent at the beginning Low molecular weight, linear polyester usually consists of units of the same acid and the same glycol, which in a mixture be reacted with the low molecular weight polyester. If necessary, however, it can also consist of units of acids and / or “lycoles that are different from those with which it is later reacted in a mixture.
Der durchschnittliche Polymerisationsgrad für sowohl den anfänglichen niedermolekularen Polyester als auch das erzeugte niedermolekulare produkt liegt im Pereich von 1,4 bis 10, vorzugsweise 1,6 bis 5. Die Polyestermolektile haben die allgemeine StrukturThe average degree of polymerization for both the initial low molecular weight polyester and the The low molecular weight product produced is in the range from 1.4 to 10, preferably 1.6 to 5. The polyester molectiles have the general structure
H(GA)nG-H ,H (GA) n GH,
worin H Wasserstoff, G eine Glykoleinheit bzw. ein Glykolrest, A eine Dicarbonsäureeinheit bzw. ein Mcarbonsäurerest und η eine Zahl von 1,4 bis 10 bedeuten, ^as niedermolekulare Polyesterharz hat also ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 300 bis 2000. Wenn dieses Harz entweder absatzweise oder kontinuierlich in Gegenwart eines Polymerisationskataly-where H is hydrogen, G is a glycol unit or a glycol residue, A is a dicarboxylic acid unit or a carboxylic acid residue and η is a number from 1.4 to 10, ^ as low molecular weight So polyester resin has an average molecular weight of about 300 to 2000. If this resin is either batchwise or continuously in the presence of a polymerization catalyst
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sators zu einem Hochpolymerisat polymerisiert wird, ist das Produkt ein hochpolymeres lineares Polyesterharz mit einer intrinsischen Viskosität von mindestens 0,40; im allgemeinen liegt sie im Bereich von 0,50 bis 1,20.sators is polymerized to a high polymer is the product is a high polymer linear polyester resin having an intrinsic viscosity of at least 0.40; in the generally it is in the range from 0.50 to 1.20.
Der anfängliche niedermolekulare lineare Polyester kann durch Polymerisation des Bisglykolesters oder nach irgendeinem anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.The initial low molecular weight linear polyester can be polymerized by the bisglycol ester or after any other suitable method.
Oben ist gezeigt worden, daß die Erfindung ein wirksames kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von hochmolekularem linearem Polyesterharz, d.h. einem Harz mit einer intrinsischen Viskosität von mindestens 0,40, im allgemeinen über 0,50, vorschlägt. Verfahrensweise und Bedingungen für die Herstellung des in d-er ersten Stufe erzeugten niedermolekularen Harzes sind oben erläutert. Die !Condensations- oder Polymerisationsreaktion bei der Herstellung des hochmolekularen Harzes aus dem niedermolekularen Harz wird bei erhöhter Temperatur unter vermindertem Druck in Gegenwart eines geeigneten Polymerisationskatalysators in an sich bekannter V'eise durchgeführt. Die Reaktion wird also vorzugsweise in Abwesenheit von Sauerstoff und im allgemeinen in einer Atmosphäre inerten Gases, wie Stickstoff oder dgl., durchgeführt. Sie wird unter vermindertem Druck, im allgemeinen unter 10 mm Hg und gewöhnlich bei oder unter 1 mm Hg, bei einer zwischen 260 und 2900CThe above has shown that the invention provides an effective continuous process for the production of high molecular weight linear polyester resin, ie a resin having an intrinsic viscosity of at least 0.40, generally above 0.50. The procedure and conditions for the production of the low molecular weight resin produced in the first stage are explained above. The condensation or polymerization reaction in the production of the high molecular weight resin from the low molecular weight resin is carried out at elevated temperature under reduced pressure in the presence of a suitable polymerization catalyst in a manner known per se. The reaction is therefore preferably carried out in the absence of oxygen and generally in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or the like. It is under reduced pressure, generally below 10 mm Hg and usually at or below 1 mm Hg, at a temperature between 260 and 290 ° C
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liegenden Temperatur durchgeführt, obwohl natürlich - wie bekannt - auch andere Temperaturen und Drucke angewandt werden können.lying temperature carried out, although of course - like known - other temperatures and pressures can also be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile, und zwar sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht. Die freien Säuren sind preiswerter als die Säuredialkylester; man spart also bei Verwendung der freien Säuren - statt wie bisher der Säuredialkylester - erhebliche Kosten ein· Dann fällt kein niederer Alkylalkohol als Nebenprodukt an; und da der Überschuß an verwendetem Glykol auf ein Mindestmaß gehalten wird, sind Rückgewinnung und Verlust an Glykol beträchtlich herabgesetzt. Die Reaktion läuft schnell ab} die vollständige Umsetzung des Rohmaterials zum Hochpolymer kann bereits in drei Stunden erreicht werden. Darüberhinaus haben die nach diesem Verfahren hergestellten Polyester intrinsische Vis-The method according to the invention offers many advantages, both technically and economically. The free acids are cheaper than the dialkyl esters; So you save when using the free acids - instead of the dialkyl ester as was previously the case - Significant costs · Then there is no lower alkyl alcohol as a by-product; and there the excess on The glycol used is kept to a minimum, the recovery and loss of glycol is considerably reduced. The reaction takes place quickly} the complete conversion of the raw material to the high polymer can already take place in three hours can be achieved. In addition, the polyesters produced by this process have intrinsic vis-
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kositäten, die um ein/es höher liegen, als die durch Umesterung normalerweise erhaltenen. Neben diesen Vorteilen enthält das Polyesterprodukt viel weniger Katalysatorreste, als das bei den nach dem Dmesterungsverfahren hergestellten Polyesterharzen der Fall ist. In der anfänglichen Veresterungsreaktion wird kein Katalysator benötigt, obwohl gegebenenfalls Katalysatoren, wie Zinkacetat, Manganoacetat und Alkalialkoholate, benutzt werden können. Der einzige tatsächlich notwendige Katalysator ist der Polymerisationa- oder Kondensationskatalysator, der am besten aus einem Mate-cosities that are one / es higher than those caused by transesterification normally received. In addition to these advantages, the polyester product contains much less catalyst residue, than that produced by the dermesterification process Polyester resins is the case. No catalyst is needed in the initial esterification reaction, though optionally catalysts such as zinc acetate, manganoacetate and alkali metal alcoholates can be used. One and only the catalyst actually required is the polymerization or condensation catalyst, which is best made of a material
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rial, vie Antimontrioxyd, Zinkborat, Bleiglätte, Bleiacetat, Magnesiumoxyd oder irgendeine* anderen Kondensationskatalysator besteht· rial, such as antimony trioxide, zinc borate, black lead, lead acetate, magnesium oxide or any other condensation catalyst
Obwohl bestimmte Auaftihrungsformen und Einzelheiten zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung dargelegt worden sind, sind für den Fachmann natürlich viele Änderungen und Modifikationen möglich, ohne vom Geist und Tönfang der Erfindung abzuweichen. While certain embodiments and details have been set forth for the purpose of illustrating the invention, it will be understood that many changes and modifications will occur to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
_ Patentansprüche -_ Patent claims -
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