DE1520079C - Process for the preparation of high polymer polymethylene terephthalates - Google Patents
Process for the preparation of high polymer polymethylene terephthalatesInfo
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Description
in der η größer als 1, jedoch nicht größer als 10 ist, in Gegenwart einer Erdalkaliverbindung, wobei nach Beendigung des Esteraustausches das Erdalkalimetall der Erdalkalimetallverbindung durch Zugabe einer Phosphorverbindung ganz oder teilweise in ein Salz einer Säure des Phosphors umgewandelt wird und das Produkt darauf in Gegenwart eines Polykondensationskatalysators polykondensiert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Phosphorverbindung der allgemeinen Formelin which η is greater than 1, but not greater than 10, in the presence of an alkaline earth compound, with the alkaline earth metal of the alkaline earth metal compound being converted in whole or in part into a salt of an acid of phosphorus by adding a phosphorus compound and the product then in the presence a polycondensation catalyst is polycondensed, which is characterized in that a phosphorus compound of the general formula
verwendet, in der A einen organischen Rest, R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, χ und n' — 1 oder 2 und m — 3 — n' bedeutet.used in which A is an organic radical, R is a hydrogen atom or an alkyl group, χ and n '- 1 or 2 and m - 3 - n' .
Aus der britischen Patentschrift 742 811 ist die Verwendung löslicher Salze von Erdalkalimetallen als Esteraustauschkatalysatoren bei der Herstellung von hochpolymeren Polymethylenterephthalaten bekannt. Obgleich sich diese Erdalkaliverbindungen als wirksame Katalysatoren erwiesen haben, die Polyester von sehr guter Farbe und einer geringen Neigung zur thermischen Zersetzung geben, haben sie den Nachteil, daß während der Polykondensationsreaktion eine Ausfällung der Metalle, beispielsweise in Form ihrer Terephthalate, erfolgen kann. Das bewirkt eine unerwünschte Trübung des Polyesters und die Abscheidung unlöslicher Salze in den Reaktionsgefäßen. Die Abscheidungen können sich unter Umständen in Flocken ablösen, welche den anschließend hergestellten Polyester verunreinigen und die Produktion behindern. Diese Nachteile können nach der britischen Patentschrift 802 921 durch Umwandlung des Erdalkalimetall in ein Salz einer Phosphorsäure vor der Polykondensation überwunden werden. Aber auch diese Maßnahme ist nicht so wirkungsvoll wie erwünscht. From British patent specification 742 811 is the use soluble salts of alkaline earth metals as ester interchange catalysts in the manufacture of known high polymer polymethylene terephthalates. Although these alkaline earth compounds are found to be effective Catalysts have been shown to have very good color and a low tendency towards polyesters Give thermal decomposition, they have the disadvantage that a during the polycondensation reaction Precipitation of the metals, for example in the form of their terephthalates, can take place. That causes an undesirable one Cloudiness of the polyester and the deposition of insoluble salts in the reaction vessels. the Deposits can, under certain circumstances, peel off in flakes, which are then subsequently produced Contaminate polyester and hinder production. These disadvantages may, according to the UK Patent 802 921 by converting the alkaline earth metal into a salt of a phosphoric acid before Polycondensation can be overcome. But even this measure is not as effective as desired.
Erfindungsgemäß erhält man eine wirksame Auflösung von Erdalkalimetallen in den Polymethylenterephthalaten. Das Verfahren der Erfindung ermöglicht es, bei der Esteraustauschkatalyse hohe Konzentrationen an Erdalkalimetallverbindungen zu verwenden und sie anschließend im Polyester in Lösung zu halten. Auf diese Weise können hohe Esteraustauschgeschwindigkeiten erzielt werden.According to the invention, an effective dissolution of alkaline earth metals in the polymethylene terephthalates is obtained. The process of the invention enables high concentrations in ester interchange catalysis to use on alkaline earth metal compounds and then in the polyester in solution to keep. In this way, high ester exchange rates can be achieved.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der verbesserten Farbstoffaufnahmefähigkeit von Gegenständen, insbesondere Fasern, die aus den so gewonnenen Polyestern hergestellt werden. Diese Aufnahmefähigkeit, welche der nach der britischen Patentschrift 826 248 durch Einführung vonAnother advantage of the process according to the invention is the improved dye uptake capacity of objects, in particular fibers, which are made from the polyesters obtained in this way. This absorption capacity, which according to British patent specification 826 248 by the introduction of
verwendet, in der A einen organischen Rest, R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, χ und ri = 1 oder 2 und m = 3 — n' bedeutet.used in which A is an organic radical, R is a hydrogen atom or an alkyl group, χ and ri = 1 or 2 and m = 3 - n ' .
Der organische Rest A ist vorzugsweise aromatisch, beispielsweise A = Phenylen, er kann jedoch auch aliphatisch, alicyclisch oder heterocyclisch sein.The organic radical A is preferably aromatic, for example A = phenylene, but it can also be aliphatic, be alicyclic or heterocyclic.
Es ist zweckmäßig, wenn möglich Ester als Zusatzstoffe zu verwenden, da die Anwesenheit von Säure bei hohen Reaktionstemperaturen die unerwünschte Bildung von Polyglykolen durch Verätherung fördert. Aus diesem Grunde wird auch vorgezogen, die Phosphorverbindung nicht in einer größeren Menge zuzusetzen, als sie zur Umwandlung des Erdalkalimetalls in das gewünschte Salz der Phosphorsäure benötigt wird. Vorzugsweise soll χ — 2 sein, da hierbei die Phosphorverbindung in einer solchen Form vorliegt, die den Einbau des so gebildeten Salzes in die Polymerkette an irgendeinem Punkt gestattet.It is advisable to use esters as additives if possible, since the presence of acid at high reaction temperatures promotes the undesired formation of polyglycols through etherification. For this reason, it is also preferred not to add the phosphorus compound in an amount greater than that required to convert the alkaline earth metal into the desired salt of phosphoric acid. Preferably χ - 2 , since here the phosphorus compound is present in a form that allows the salt thus formed to be incorporated into the polymer chain at any point.
Um die bei diesem Verfahren möglichen hohen Esteraustauschgeschwindigkeiten zu erhalten, sollte die Menge Erdalkalimetall im Esteraustauschkatalysator vorzugsweise so sein, um eine Konzentration von wenigstens 0,1 Molprozent im Polyesterendprodukt zu ergeben. Es ist ferner erwünscht, als Esteraustauschkatalysator ein in der Esteraustauschreaktionsmischung leicht lösliches Oxyd, Hydroxyd oder Salz eines Erdalkalimetalls zu verwenden, vorzugsweise Calciumsalze von niedrigen Fettsäuren, wie Calciumacetat. Die durch Umsetzung mit den erfindungsgemäß verwendeten Phosphorverbindungen gebildeten Erdalkalisalze sind selbst keine wirksamen Esteraustauschkatalysatoren. Sie haben tatsächlich sowohl auf die Polymerbildungs- wie die Polymerzersetzungsreaktionen geringen Einfluß, und ihre Anwesenheit im Polyester ist der Farbe nicht abträglich.In order to obtain the high ester exchange rates possible with this process, the amount of alkaline earth metal in the ester interchange catalyst is preferably so as to be a concentration of to give at least 0.1 mole percent in the final polyester product. It is also desirable as an ester interchange catalyst an oxide, hydroxide, or salt readily soluble in the ester interchange reaction mixture an alkaline earth metal, preferably calcium salts of lower fatty acids such as calcium acetate. The alkaline earth metal salts formed by reaction with the phosphorus compounds used according to the invention are not themselves effective ester interchange catalysts. You actually have to both that Polymer formation and polymer decomposition reactions have little influence, and their presence in the Polyester is not detrimental to the color.
Erfindungsgemäß kann auch eine Mischung der Glykole verwendet werden.According to the invention, a mixture of the glycols can also be used.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyester können beispielsweise durch Schmelzspinnen oder Auspressen in geformte Gegenstände, wie Fasern oder Filme, verwandelt werden.The polyesters produced by the process according to the invention can, for example, by Melt spinning or extrusion into shaped objects such as fibers or films.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Teile beziehen sich auf Gewicht.The following examples illustrate the invention. Parts are by weight.
Beispiele 1 bis 3Examples 1 to 3
Es wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, wobei 120 Teile Dimethylterephthalat und 97 Teile Äthylenglykol über einen Temperaturbereich von 150 bis 2100C in Gegenwart einer Erdalkaliverbindung umgesetzt wurden. Nach Beendigung des Esteraustausches, d. h., nachdem die Methanolentwicklung vollständig war, wurden die in der Tabelle A genannten Phosphorverbindungen zugesetzt und die Polykondensation unter vermindertem Druck (unterhalb 0,2 mm Hg) im Temperaturbereich 210 bis 285° C durchgeführt, bis ein Polyester mit einer grundmolaren 'Viskosität größer als 0,5 (l%ige Lösung in o-Chlorphenol bei 25° C) erhalten wurde.There was conducted a series of experiments, wherein 120 parts of dimethyl terephthalate and 97 parts of ethylene glycol were reacted over the temperature range 150-210 0 C in the presence of an alkaline earth compound. After completion of the ester exchange, ie after the evolution of methanol was complete, the phosphorus compounds listed in Table A were added and the polycondensation was carried out under reduced pressure (below 0.2 mm Hg) in the temperature range 210 to 285 ° C until a polyester with a Base molar viscosity greater than 0.5 (1% solution in o-chlorophenol at 25 ° C) was obtained.
Die folgende Tabelle A führt die Einzelheiten der Versuche auf.The following Table A lists the details of the experiments.
Bei den Beispielen 1 bis 3 und den folgenden Vergleichsversuchen wurden 0,025 Teile Antimontrioxyd unmittelbar vor der Polykondensation zugesetzt. Es wurden auch andere Polykondensationskatalysatoren, von denen Germanium-, Lanthan- und Bleiverbindun- · gen erwähnt seien, mit Erfolg verwendet.In Examples 1 to 3 and the following comparative experiments 0.025 parts of antimony trioxide were added immediately before the polycondensation. It Other polycondensation catalysts, of which germanium, lanthanum and lead compounds genes mentioned have been used with success.
Esteraustausches
MinutenTime of
Ester exchange
Minutes
AussehenPolyethylene tereph
Look
Erweichungs
punkt "Calat
Softening
point "C
1,12TeUe........Calcium acetate -IH 2 O
1.12 TeU ........
phosphonsäure
1,1 Teilep-carboxylbenzene
phosphonic acid
1.1 parts
phenylphosphinsäure
7,7 TeileDi- (p-carbomethoxy-
phenylphosphinic acid
7.7 parts
oxyphenyl)-
phosphinat
4,0 TeileMethyl-di (carbometh-
oxyphenyl) -
phosphinate
4.0 parts
Vergleichsversuche A bis DComparative experiments A to D
Diese Versuche, bei denen nach demselben Grundverfahren wie bei den Beispielen 1 bis 3 verfahren wurde, ermöglichen einen Vergleich der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens mit denjenigen Verfahren, bei welchen Säuren des Phosphors verwendet werden, die keine funktioneilen Gruppen aufweisen, um eine Umsetzung mit dem Polymer zu gestatten. Insbesondere stellt der Vergleichsversuch D die Polyesterherstellung nach einem in der britischen Patentschrift 802 921 beschriebenen Verfahren dar, welches bei der technischen Herstellung von Polyäthylenterephthalat verwendet wurde.These experiments, in which the same basic procedure as in Examples 1 to 3 is used enable a comparison of the effectiveness of the method according to the invention with those Processes in which acids of phosphorus are used which have no functional groups, to allow reaction with the polymer. In particular, the comparison test D represents the Polyester production according to a process described in British Patent 802 921, which was used in the industrial production of polyethylene terephthalate.
In den Vergleichsversuchen wurden die Säuren des Phosphors in Form konzentrierter wäßriger Lösungen zugefügt.In the comparative experiments, the acids of phosphorus were in the form of concentrated aqueous solutions added.
Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle B aufgeführt.The test results are shown in Table B.
EsterTime of
Ester
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