DE1720647C2 - Process for the production of fiber and film-forming polyesters - Google Patents

Process for the production of fiber and film-forming polyesters

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DE1720647C2
DE1720647C2 DE19671720647 DE1720647A DE1720647C2 DE 1720647 C2 DE1720647 C2 DE 1720647C2 DE 19671720647 DE19671720647 DE 19671720647 DE 1720647 A DE1720647 A DE 1720647A DE 1720647 C2 DE1720647 C2 DE 1720647C2
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Description

OHOH

Es ist bekannt, lineare faser- und fiimbildencJe Polyester oder Mischpolyester, die ganz oder teilweise «us aromatischen Dicarbonsäuren und Diolen aufgebaut lind, durch Umesterung niederer Alkylester entsprechender Dicarbonsäuren mit Diolen und Polykondensation des so erhaltenen »Vorkondensats« durch Erhitzen im Vakuum herzustellen. Beide Reaktionsstufen, sowohl die Umesterung als auch die Polykondensation, werden durch Zugabe von Katalysatoren stark beschleunigt. Man bevorzugt kurze Reaktionszeiten, um zu verhindern, daß — insbesondere bedingt durch die hohen Polykondensationstemperaturen — Ketten-Abbruch-Mnd Spaltungsreaktionen wirksam werden, als deren Folge dann Polyester mit nur geringem Polykondensaiionsgrad und unbefriedigender Farbe entstehen.It is known to have linear fiber and film structures Polyesters or mixed polyesters which are wholly or partly built up from aromatic dicarboxylic acids and diols lind, more corresponding by transesterification of lower alkyl esters Dicarboxylic acids with diols and polycondensation of the "precondensate" obtained in this way by heating to be produced in a vacuum. Both reaction stages, both the transesterification and the polycondensation, are greatly accelerated by the addition of catalysts. Short reaction times are preferred to prevent that - in particular due to the high polycondensation temperatures - chain termination Mnd Cleavage reactions become effective, as a result of which polyester with only a low degree of polycondensation and unsatisfactory color arise.

Für die Herstellung von linearen, faser- und filmbildenden Polyestern ist bereits eine große Zahl von Katalysatoren bekannt, die entweder die Umesterung oder die Polykondensation oder auch beide Reaktionsstufen katalysieren (vergleiche z. B. die zusammenfastende Übersicht von R. E. WiIföng, Journal of Polymer Science, 54,385 [1961]).A large number of Known catalysts that catalyze either the transesterification or the polycondensation or both reaction stages (compare e.g. Review by R. E. WiIföng, Journal of Polymer Science, 54,385 [1961]).

Diese Katalysatoren genügen jedoch in der Regel nicht allen Anforderungen. Ein Katalysator für die Herstellung linearer, faser- und filmbildender Polyester soll aktiv sein und keine Nebenreaktionen, wie z. B. Dehydratisierungsreaktionen oder den thermischen Abbau oder den Abbau der Polyester bei der Einwirkung von Licht katalysieren. Außerdem sollen die Polyester einen möglichst hohen Weißgrad aufweisen.However, these catalysts generally do not meet all requirements. A catalyst for that Production of linear, fiber and film-forming polyesters should be active and no side reactions such. B. Dehydration reactions or the thermal degradation or the degradation of the polyester in the Catalyze exposure to light. In addition, the polyesters should have the highest possible degree of whiteness.

Es wurde nun gefunden, daß lineare, faser- und filmbildende Polyester durch Polykondensation von Bis-hydroxyalkyl-dicarbonsäureestem in Gegenwart von Siliciumverbindungen als Katalysatoren vorteilhaft hergestellt werden können, wenn man als Katalysatoren Ester und/oder Salze von Verbindungen der allgemeinen FormelIt has now been found that linear, fiber and film-forming polyesters by polycondensation of Bis-hydroxyalkyl-dicarboxylic acid esters in the presence of silicon compounds as catalysts can advantageously be prepared when used as catalysts Esters and / or salts of compounds of the general formula

HO-P-CH1-CH,-Si —OH—.VH1OHO-P-CH 1 -CH, -Si -OH-.VH 1 O

I " " II "" I

OH OHOH OH

in der χ 1,5 oder eine Zahl unterhalb von 1,5 oder auch den Wert O bedeutet, verwendet, wobei die Estergruppen die Reste von niederen aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und die Salzgruppen die Ionen von Alkalimetallen darstellen. in which χ 1.5 or a number below 1.5 or also the value O is used, the ester groups representing the radicals of lower aliphatic alcohols with 1 to 4 carbon atoms and the salt groups representing the ions of alkali metals.

OHOH

HO-P-CH2-CH2-Si-OH-XH2O
OH OH
HO-P-CH 2 -CH 2 -Si-OH-XH 2 O
OH OH

wobei χ 1,5 oder eine Zahl unterhalb von !,5 oder auch den Wert O bedeutet, verwendet, wobei die Estergruppen die Reste von niederen aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen und die Salzgruppen die Ionen von Alkalimetallen darstellen.where χ 1.5 or a number below!, 5 or also the value O is used, the ester groups representing the radicals of lower aliphatic alcohols with 1 to 4 carbon atoms and the salt groups representing the ions of alkali metals.

Als Bis-hydroxyalkyl-dicarbonsäureester können alle diejenigen Bis-hydroxyalkyl-dicarbonsäureester verwendet werden, deren Polykondensationen faser- und filmbildende Polyester liefern. Bevorzugte Säurekomponenten dieser Bis-hydroxyalkyl-dicarbonsäureester sind z. B. Terephthalsäure, Isophthalsäure, 4,4-Diphenyldicarbonsäure, 2,5-Dimethylterephthalsäure, 5-Sulfoisophthalsäure, Bis-p-cnrboxyphenoxyäthan, Naphthalindicarbonsäure (-1,3, -1,4, -1,5, -2,6), Hexahydroterephthalsäure und Sebacinsäure.As bis-hydroxyalkyl-dicarboxylic acid esters, all those bis-hydroxyalkyl-dicarboxylic acid esters used whose polycondensations produce fiber- and film-forming polyesters. Preferred acid components this bis-hydroxyalkyl-dicarboxylic acid ester are, for. B. terephthalic acid, isophthalic acid, 4,4-diphenyldicarboxylic acid, 2,5-dimethylterephthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid, Bis-p-cnrboxyphenoxyethane, naphthalenedicarboxylic acid (-1.3, -1.4, -1.5, -2.6), hexahydroterephthalic acid and sebacic acid.

Die Alkoholkomponenten der Bis-hydroxyalkyldicarbonsäureester sind Glykole mit vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, z. B. Äthylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,4 und 2,2-DimethyI-propandiol und cycloaliphatische Diole, wie Cyclobutandiol-1,2 und -1,3, und 1,4-Dimethylolcyclohexan. Die Polykondensation der Bis-hydroxy-alkyl-dicarbonsäureester wird in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur und unter vermindertem Druck durchgeführt. The alcohol components of the bis-hydroxyalkyldicarboxylic acid esters are glycols with preferably 2 to 10 carbon atoms, e.g. B. ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and 2,2-dimethyl propanediol and cycloaliphatic diols such as 1,2-cyclobutanediol and -1,3, and 1,4-dimethylolcyclohexane. The polycondensation the bis-hydroxy-alkyl-dicarboxylic acid ester is increased in a manner known per se Temperature and carried out under reduced pressure.

Bevorzugt werden solche Polyester hergestellt, deren Dicarbonsäureeinheiten zu mehr als 75% aus Terephthalsäureeinheiten bestehen.Those polyesters are preferably produced in which more than 75% of their dicarboxylic acid units are made up of terephthalic acid units exist.

Die Darstellung der erfindungsgemäß verwendeten Ester und/oder Salze der Silantriol-äthanphosphonsäure und ihrer Kondensationsprodukte erfolgt nach bekannten Methoden; so können beispielsweise die Pentaalkylester nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 31 22 581 aus einem Dialkylphosphit und einem Vinyl-trialkoxysilan hergestellt werden. Beim Versuch der Darstellung solcher Ester und Salze der Silantrioläthan-phosphonsäure, welche am Siliciumatom freie Hydroxylgruppen tragen, tritt unter Wasseraustritt Kondensation von zwei oder mehr Molekülen zu höhermolekularen Produkten unter Ausbildung vonThe representation of the esters and / or salts of silanetriol-ethanephosphonic acid used according to the invention and their condensation products are carried out according to known methods; for example, the Pentaalkyl ester according to the process of US Pat. No. 31 22 581 from a dialkyl phosphite and a Vinyl trialkoxysilane can be produced. When trying the representation of such esters and salts of silanetriolethane-phosphonic acid, which are free on the silicon atom Carrying hydroxyl groups, condensation of two or more molecules occurs with the escape of water higher molecular weight products with the formation of

— Si —O — Si-Bindunucn- Si - O - Si bonds

ein, da bekanntlich freie Silanole kaum beständig sind.because, as is well known, free silanols are hardly stable.

Es ist auch möglich, daß in ein und demselben MolekülIt is also possible that in one and the same molecule

verschiedene Ester- und Salzgruppen, sowohl Ester- als auch Salzgruppen und sogar Ester-, Salzgruppen und eine oder zwei freie OH-Gruppen am Phosphoratom vorhanden sind, z. B.various ester and salt groups, both ester and also salt groups and even ester, salt groups and one or two free OH groups on the phosphorus atom are present, e.g. B.

O OCH,O OCH,

HO P CH:, CH2 Si OCH,HO P CH:, CH 2 OCH Si,

ONa OCH,ONa OCH,

CH3O-CH 3 O-

ΐ
-P-
ΐ
-P-

OC2H5
CH,- CH,- Si—OCH5
OC 2 H 5
CH, - CH, - Si - OCH 5

OCH,OCH,

OC2H5 OC 2 H 5

OCH3 OCH 3

Na-O-P-CH2-CH2-Si-OCH3
ONa OCH3
Na-OP-CH 2 -CH 2 -Si-OCH 3
ONa OCH 3

O OKO OK

τ ιτ ι

CH3O-P-CH2-CH2-Si-OKCH 3 OP-CH 2 -CH 2 -Si-OK

OCH3 OCH 3

OKOK

O OCH, OCH, OO OCH, OCH, O

ΐ I ' I ' Tΐ I 'I' T

NaO-P-CH1-CH7-Si-O-Si-CH1-CH,-P-ONaNaO-P-CH 1 -CH 7 -Si-O-Si-CH 1 -CH, -P-ONa

I *" I 1 ~ — ιI * "I 1 ~ - ι

OCH3 OCH 3

OCH3 OCH3 OCH 3 OCH 3

OCH3 OCH 3

Geeignete Katalysatoren sind ζ. B. Trimethoxysilanäthanphosphonsäurediäthylester, Triäthoxysilanäthanphosphonsäurediäthylester, Trimethoxysilanäthanphosphonsäuredimethylester, Tri-n-butoxysilanäthanphosphonsäure-di-n-butylester, die Kondensationsprodukte von Silantriol-äthan-mononatriumphosphonat und von Silantriol-äthan-dinatriumphosphonat.Suitable catalysts are ζ. B. Trimethoxysilanäthanphosphonsäurediethylester, Triäthoxysilanäthanphosphonsäurediethylester, Trimethoxysilanäthanphosphonsäuredimethylester, Tri-n-butoxysilanethane phosphonic acid di-n-butyl ester, the condensation products of silanetriol ethane monosodium phosphonate and of Silanetriol ethane disodium phosphonate.

Natürlich können auch Gemische der genannten Verbindungen verwendet werden.Mixtures of the compounds mentioned can of course also be used.

Die Menge der Katalysatoren in dem Polykondensationsansatz soll vorzugsweise so bemessen sein, daß O1Ol bis 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf Bis-hydroxyalkyldicarbonsäureester, Silicium vorhanden ist Dio flüssigen oder pulverisierten festen Katalysatoren werden entweder als solche oder in Lösung oder Dispersion vorzugsweise mit dem Diol, welches auch die Alkoholkomponente der zu kondensierenden Bis-hydroxyalkyldicarbonsäureester ausmacht, dem Polykondensationsansatz zugegeben.The amount of catalysts in the polycondensation batch should preferably be such that O 1 Ol to 0.1 percent by weight, based on bis-hydroxyalkyldicarboxylic acid ester, silicon is present.Dio liquid or pulverized solid catalysts are either as such or in solution or dispersion, preferably with the Diol, which also makes up the alcohol component of the bis-hydroxyalkyldicarboxylic acid ester to be condensed, is added to the polycondensation batch.

Erfindungsgemäß erhält man in kurzer Zeit Polyester mit hohen Polykondensationsgraden, die sich durch hohe Schmelzpunkte, hohen Weißgrad und gute Wärme- und Lichtstabilität auszeichnen. Es wird ferner eine beträchtliche Erhöhung der Schmelzviskosität der Polykondensate und eine starke Herabsetzung der Biegebeständigkeit der aus den Polykondensaten hergestellten Fäden erreicht. Diese beiden Effekte zusammen machen es möglich, Fasern herzustellen, die sich zu nicht pillenden Geweben verarbeiten lassen, d. h. Geweben, die beim Gebrauch nicht zur Bildung von Knötchen an der Oberfläche neigen.According to the invention, polyesters with high degrees of polycondensation are obtained in a short time are characterized by high melting points, a high degree of whiteness and good heat and light stability. It will furthermore a considerable increase in the melt viscosity of the polycondensates and a strong reduction in the Bending resistance of the threads produced from the polycondensates is achieved. These two effects together make it possible to produce fibers which can be processed into non-pilling tissues, i. H. Tissues that do not tend to form pebbles on the surface during use.

Gegenüber der Verwendung der aus der belgischen Patentschrift fi 67 089 als Polykondensations-Katalysatoren bekannten Benzylsilantriol-p-Sulfonsäure- Derivate erbringt die Verwendung der Polykondensationskatalysatoren gemäß der Erfindung einen noch stärkeren Effekt hinsichtlich der Erhöhung der Schmelzviskosität, der Herabsetzung der Pillneigung der Faser und insbesondere der Verbesserung der Anfärbbarkeit der Fäden und Fasern. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ohne die üblichen Zusätze von Verbindungen des dreiwertigen Phosphors Polyester mit hohem Weißgrad und guter thermischer Stabilität erhalten werden. Zudem sind die Katalysatoren, die gemäß der Erfindung verwendet werden, leicht und technisch vorteilhaft herzustellen.Compared to the use of the Belgian patent fi 67 089 as polycondensation catalysts known benzylsilanetriol-p-sulfonic acid derivatives the use of the polycondensation catalysts according to the invention produces an even stronger one Effect in terms of increasing the melt viscosity, reducing the pill tendency of the fiber and in particular to improve the dyeability of the threads and fibers. Another advantage of the invention consists in the fact that without the usual additions of compounds of trivalent phosphorus polyester can be obtained with a high degree of whiteness and good thermal stability. In addition, the catalysts are that are used according to the invention, easily and technically advantageous to manufacture.

S Beispiel 1S example 1

12 kg Terephthalsäuredimethylester, 9 kg Äthylenglykol und 2,4 g Zinkacetat werden unter Rühren in einer V2A-Apparatur 2'/2 Stunden unter Stickstoff erhitzt, wobei die Temperatur von 1600C auf 215°C gesteigert wird. Dabei bildet sich unter Abspaltung von Methanol ein im wesentlichen aus Bis-/?-hydroxyäthylterephthalat bestehendes Umesterungsprodukt. Dieses so erhaltene Vorkondensat wird nach Zugabe von 48 g Trimethoxysilanäthanphosphonsäurediäthylester und 288 g einer 17gewichtsprozentigen Suspension von Titanoxid in Äthylenglykol polykondensiert. Zu diesem Zweck wird unter Rühren die Temperatur innerhalb von 2 Stunden von 245 auf 275° C gesteigert und der Druck gleichzeitig auf 1 Torr gesenkt. Nach weiterem Erhitzen bei 275° C und 0,6 Torr während 15 Minuten wird das zähflüssige Polykondensat durch eine Einlochdüse gedrückt, der erhaltene Draht mit Wasser augeschreckt und zu Schnitzel von etwa 5 mm Länge geschnitten. Die erhaltenen Schnitzel haben einen Erweichungspunkt von 260,2°C und eine relative Viskosität von 1,695, gemessen an einer 1 gewichtsprozentigen Lösung in Phenol-Tetrachloräthan 3:2 (Volumverhältnis) bei 250C. Das bei 40 Torr 4 Stunden bei 8O0C und 2'/2 Stunden bei 16O0C getrocknete Polykondensat zeigte bei 285°C eine Schmelzviskosität von 1405 Poise, bei einer relativen Viskosität des Schmelzkuchens von 1,660. Dagegen ergab ein unter Verwendung von Antimontrioxid als Polykondensationskatalysator hergestelltes Polyethylenterephthalat der gleichen relativen Viskosität eine Schmelzviskosität von nur 1045 Poise.12 kg dimethyl terephthalate, 9 kg of ethylene glycol and 2.4 g of zinc acetate are heated with stirring in a V2A apparatus 2 '/ 2 hours under nitrogen, whereby the temperature of 160 0 C to 215 ° C is increased. A transesterification product consisting essentially of bis - /? - hydroxyethyl terephthalate is formed with elimination of methanol. This precondensate obtained in this way is polycondensed after adding 48 g of trimethoxysilanethane phosphonic acid diethyl ester and 288 g of a 17 weight percent suspension of titanium oxide in ethylene glycol. For this purpose, the temperature is increased from 245 to 275 ° C. over the course of 2 hours, while stirring, and the pressure is simultaneously lowered to 1 Torr. After further heating at 275 ° C. and 0.6 Torr for 15 minutes, the viscous polycondensate is pressed through a single-hole nozzle, the wire obtained is quenched with water and cut into chips about 5 mm in length. The chips obtained have a softening point of 260.2 ° C and a relative viscosity of 1.695, measured on a 1 weight percent solution in phenol-tetrachloroethane 3: 2 (volume ratio) at 25 0 C. at 8O 0 C at 40 Torr The four hours and 2 '/ 2 hours at 16O 0 C dried polycondensate showed a melt viscosity of 1405 poise, at a relative viscosity of the melt cake of 1,660 at 285 ° C. In contrast, a polyethylene terephthalate prepared using antimony trioxide as the polycondensation catalyst and having the same relative viscosity gave a melt viscosity of only 1045 poise.

Die unter Verwendung des Trimethoxysilanäthanphosphonsäurediäthylester-Katalysators hergestellten und getrockneten Polyäthylenterephthalat-Schnitzel werden wieder aufgeschmolzen und mittels eines Extruders durch eine 24-Loch-Düse, Lochdurchmesser 0,25 mm, mit einer Förderung von 19.2 g/Minute und einem Spinnabzug von 500 m/Minute bei 2800C versponnen.The polyethylene terephthalate chips prepared and dried using the trimethoxysilanethanephosphonic acid diethyl ester catalyst are melted again and passed through an extruder through a 24-hole nozzle, hole diameter 0.25 mm, with a rate of 19.2 g / minute and a take-off of 500 m / minute spun at 280 ° C.

Die Fäden von 100 Spinnspulen werden zu einem Kabel mit einem Titer von etwa 2000 vereinigt. Das Kabel wird dann im Verhältnis 1 :4 verstreckt, wobei es mit einer Einlaufgeschwindigkeit von 13,5 m eine 2 mThe threads from 100 bobbins are combined to form a tow with a titer of about 2000. The Cable is then stretched in a ratio of 1: 4, with an infeed speed of 13.5 m a 2 m

lange Wasserdampfzone passiert. Nach Überleiten über zwei 2,40 m lange Bügeleisen mit Temperaturen von 100 und 118°C wird das Kabel über eine Präparationswalze geleitet und zur Trocknung über ein 2,40 m langes 1400C warmes Bügeleisen geführt. Das Band wird dannlong steam zone happened. After passing through two 2.40 m long iron with temperatures of 100 and 118 ° C is passed over the cable to a preparation roll and led to the drying on a 2.40 m long 140 0 C hot iron. The tape will then

5<i nach dem Stauchkammerverfahren gekräuselt und auf die Längen 65,80 und 140 mm geschnitten. Die so erhaltene Faser hat eine Reißfestigkeit von 3,2 g/den und eine Bruchdehnung von 60,7%. Die Remissionswerte der Faser gemessen nach dem Normvalentsystem DIN 5033 mit dem Zeiß-ELREFO-Gerät und den Farbmeßfiltern FMX-C, FMY-C, FMZ-C betrugen:5 <i crimped and up according to the stuffer box method cut the lengths 65, 80 and 140 mm. The fiber thus obtained has a tensile strength of 3.2 g / den and an elongation at break of 60.7%. The remission values of the fiber measured according to the standard valent system DIN 5033 with the Zeiß-ELREFO device and the color measurement filters FMX-C, FMY-C, FMZ-C were:

Rx 76,8, Ry 75,6, Rz 72,6. Rx 76.8, Ry 75.6, Rz 72.6.

Ein aus dieser Faser hergestellter Jersey (0,4 den/ 75 M Nm 40/1, 505 Z, Bindung Wevenit, Monit 16-er Teilung) pillte im Random-Tumble-Pilling-Tester der Atlas Electric Devices Co. (s. ASTM-Standard on TextilA jersey made from this fiber (0.4 denier / 75 M Nm 40/1, 505 Z, Wevenit binding, Monit 16-er Division) pills in the Random Tumble Pilling Tester from Atlas Electric Devices Co. (see ASTM Standard on Textile

Materials, 1961, S. 552, und Bulletin X 96 der DuPont Co, Wilmington/USA) nach IV2 Stunden nicht, während ein Vergleichsgewebe ?.us normalem Polyäthylenterephthalat stark pillte.Materials, 1961, p. 552, and Bulletin X 96 of DuPont Co, Wilmington / USA) not after IV2 hours, while a comparative fabric?. made of normal polyethylene terephthalate pilled heavily.

Beispiel 2Example 2

12 kg Terephthalsäuredimethylester werden nach Zugabe von 0,69 g Zinkacetat und 2,14 g Mangan(N)-acetat mit 9 kg Athylenglykol, wie im Beispiel 1 beschrieben, umgeestert Nach Zugabe von 24 g Trimethoxysilanäthanphosphonsäurediäthylester und 288 g einer 17gewichtsprozentigen Suspension von Titandioxid in Athylenglykol wird das Umesterungsprodukt polykondensiert Dazu wird die Temperatur innerhalb von 2 Stunden von 245 auf 275° C erhöht und der Druck gleichzeitig auf 1 Torr vermindert Nach weiterem I3A Stunden langem Erhitzen auf 278° C bei 0,3 Torr wird das Polykondensat wie im Beispiel 1 zu Schnitzel verarbeitet. Die Schnitzel haben einen Erweichungspunkt von 261,5°C und eine relative Viskosität von 1,718 gemessen wie im Beispiel 1. Das Polykondensat wird dann, wie im Beispiel 1 beschrieben, getrocknet, versponnen und zu Fasern verarbeitet Die Fasern haben eine Reißfestigkeit von 3,1 g/den und eine Bruchdehnung von 31,8%.12 kg of dimethyl terephthalate are after addition of 0.69 g of zinc acetate and 2.14 g of manganese (N) acetate with 9 kg of ethylene glycol, as described in Example 1, transesterified ethylene glycol is the transesterification product is polycondensed to this, the temperature is increased within 2 hours from 245 to 275 ° C and the pressure is simultaneously reduced to 1 torr After further I 3 A long hours heating at 278 ° C at 0.3 torr, the polycondensate is as in the Example 1 processed into schnitzel. The chips have a softening point of 261.5 ° C. and a relative viscosity of 1.718 measured as in Example 1. The polycondensate is then dried, spun and processed into fibers as described in Example 1. The fibers have a tensile strength of 3.1 g / den and an elongation at break of 31.8%.

Die Remissionswerte der Faser, gemessen nach dem Normvalentsystem DlN 5033, betrugen:The remission values of the fiber, measured according to the DIN 5033 standard valence system, were:

Rx 77,8, Ry 67A, Rs 73,8.Rx 77.8, Ry 67A, Rs 73.8.

Beispiel 3Example 3

Zu einem Umesterungsprodukt aus 12 kg Terephthalsäuredimethylester, 9 kg Athylenglykol und 2,4 g Zinkacetat — hergestellt nach Beispiel 1 — werden 288 g einer 17gewichtsprozentigen Suspension von Titandioxid in Athylenglykol und eine Lösung von 48 g eines durch intermolekulare Abspaltung von IV2 Molekülen Wasser entstandenen Kondensationsproduktes aus /S-Silantriol-äthan-dinatriumphosphonat in 1 I Äthylenglyko! zugegeben. Zur Herstellung dieser Lösung werden 48 g ß-Silantriol-äthan-dinatrium-phosphonat-Kondensat in 500 ml Wasser heiß gelöst, die Lösung wird in l'/2l Athylenglykol eingetragen, sodann wird unter vermindertem Druck auf 1 1 eingeengt. Dieses Löseverfahren ist nötig, da sich daj ß-Silantriol-äthandinatrium-phosphonat-Kondensat nicht direkt im Athylenglykol löst.To a transesterification product from 12 kg of dimethyl terephthalate, 9 kg of ethylene glycol and 2.4 g of zinc acetate - prepared according to Example 1 - are 288 g a 17 weight percent suspension of titanium dioxide in ethylene glycol and a solution of 48 g of an intermolecular cleavage of IV2 molecules Water resulting condensation product from / S-silanetriol-ethane-disodium phosphonate in 1 l of ethylene glycol! admitted. 48 g of ß-silanetriol ethane disodium phosphonate condensate are used to prepare this solution Dissolve in 500 ml of hot water, the solution is added to 1/2 liter of ethylene glycol, then is concentrated to 1 l under reduced pressure. This dissolution process is necessary because the ß-silanetriol-ethane-disodium-phosphonate condensate does not dissolve directly in the ethylene glycol.

Zur Polykondensation wird unter Rühren die Temperatur innerhalb von 2 Stunden von 245 auf 275°C erhöht und der Druck gleichzeitig auf 1 Torr vermindert. Dann wird noch bei 2750C und 0,3 Torr 31A Stunden lang weitererhitzt. Das Polykondensat wird dann, wie im Beispiel 1 beschrieben, zu Schnitzel verarbeitet. Die Schnitzel haben einen Erweichungspunkt von 260,7° C, eine relative Viskosität von 1,482 (Messung wie im Beispiel 1) und eine Schmelzviskosität von 810 Poise. Ein normales Polyäthylenterephthalat mit der gleichen relativen Viskosität dagegen hat eine Schmelzviskosität von 305 Poise.For the polycondensation, the temperature is increased from 245 to 275 ° C. over the course of 2 hours, while stirring, and the pressure is simultaneously reduced to 1 Torr. Then at 275 0 C and 0.3 Torr is further heated 3 1 A hours. The polycondensate is then, as described in Example 1, processed into schnitzel. The chips have a softening point of 260.7 ° C., a relative viscosity of 1.482 (measurement as in Example 1) and a melt viscosity of 810 poise. On the other hand, a normal polyethylene terephthalate with the same relative viscosity has a melt viscosity of 305 poise.

Nach Trocknen und Verspinnen wie im Beispiel 1 bei einer Spinntemperatur von 2850C und Verstrecken auf einer Zinser-Streckmaschine im Verhältnis 1 :4 erhält man Fäden mit einer Reißfestigkeit von 2,5 g/den und einer Bruchdehnung von 27,1%. Die mittlere Knickbruchzahl, bestimmt nach K. H. Grünewald, Chemiefasern, Bd. 12, S. 853, 1962, beträgt 415, die einer normalen Polyäthylenterephthalat-Faser im Viskositätsbereich 1,780 bis 1,840 dagegen 3000 bis 3500.After drying and spinning as in Example 1 at a spinning temperature of 285 0 C and stretching on a stretching machine Zinser in the ratio 1: the and an elongation at break is obtained threads 4 having a tenacity of 2.5 g / 27.1%. The mean break fracture number, determined according to KH Grünewald, Chemiefwissenschaften, Vol. 12, p. 853, 1962, is 415, while that of a normal polyethylene terephthalate fiber in the viscosity range 1.780 to 1.840, on the other hand, is 3000 to 3500.

Die Remissionswerte der Faser, gemessen nach dem Normalvalentsystem DIN 5033, betrugen:The remission values of the fiber, measured according to the standard valence system DIN 5033, were:

Rx 90,8, Ry 90,7, Rz 85,9. Rx 90.8, Ry 90.7, Rz 85.9.

Beispiel 4Example 4

Ein Umesterungsprodukt aus 12 kg Terephthalsäuredimethylester, 9 kg Athylenglykol und 2,4 g Zinkacetat, hergestellt nach Beispiel 1, wird nach Zugabe einer Lösung von 48 g eines durch intermolekulare Abspaltung von l'/2 Molekülen Wasser entstandenen Kondensationsproduktes von 0-Silantrioläthan-di-natriumphosphonat in 11 Athylenglykol und 288 g einer 17gewichtsprozentigen Suspension von Titandioxyd in Athylenglykol polykondensiert Dazu wird unter Rühren die Temperatur innerhalb 2 Stunden von 245 auf 275° C gesteigert und der Druck während der gleichen Zeit auf 1 Torr vermindert Nach weiterem 45 Minuten langem Erhitzen bei 0,3 Torr wird das Poiykondensat, wie im Beispiel 1 beschrieben, zu Schnitzel verarbeitet. Die Schnitzel haben einen Erweichungspunkt von 260,30C und eine relative Viskosität von 1,472 (Messung wie im Beispiel 1). Die Schmelzviskosität betrug 845 Poise. Dagegen hatte ein Vergleichsprodukt derselben Lösungsviskosität eine Schmelzviskosität von 301 Poise.A transesterification product of 12 kg of terephthalic acid dimethyl ester, 9 kg of ethylene glycol and 2.4 g of zinc acetate, prepared according to Example 1, is, after adding a solution of 48 g of a condensation product of 0-silanetriolethane di- produced by intermolecular cleavage of 1/2 molecules of water, sodium phosphonate in 11 ethylene glycol and 288 g of a 17 weight percent suspension of titanium dioxide in ethylene glycol polycondensed , 3 Torr, the poly condensate, as described in Example 1, is processed into schnitzel. The chips have a softening point of 260.3 0 C and a relative viscosity of 1.472 (measured as in Example 1). The melt viscosity was 845 poise. In contrast, a comparative product of the same solution viscosity had a melt viscosity of 301 poise.

Nach Trocknen und Verspinnen nach Beispiel 1 bei einer Spinntemperatur von 285° C und Verstrecken auf einer Zinser-Streckmaschine im Verhältnis i : 4 erhält man Fäden mit einer Reißfestigkeit von 2,4 g/den und einer Bruchdehnung von 27,1%. Die mittlere Knickbruchzahl (vergleiche Beispiel 3) beträgt 245.After drying and spinning according to Example 1 at a spinning temperature of 285 ° C. and drawing a Zinser stretching machine in a ratio of i: 4 results in threads with a tensile strength of 2.4 g / denier and an elongation at break of 27.1%. The mean number of buckling fractures (compare Example 3) is 245.

Die Remissionswerte der Faser, gemessen nach dem Normvalentsystem DlN 5033, betrugen:The remission values of the fiber, measured according to the DIN 5033 standard valence system, were:

Rx 90,3, Ry 90,2, Rz 86,7. Rx 90.3, Ry 90.2, Rz 86.7.

Beispiel 5Example 5

Zu einer 160°C warmen Schmelze von 200 g reinem trockenem Terephthalsäure-bis-j9-hydroxyäthylester wird unter Rühren eine Lösung von 0,544 g eines durch intermolekulare Abspaltung von 1 '/2 Molekülen Wasser entstandenen Kondensationsproduktes von j?-Silantriol-äthan-di-natrium-phosphonats in 25 ml Athylenglykol zugegeben. Zur Herstellung dieser Lösung wird das Salz zunächst in 50 ml Wasser heiß gelöst, dann werden 75 ml Athylenglykol zugegeben und schließlich unter vermindertem Druck auf 25 ml eingeengt.To a 160 ° C. melt of 200 g of pure dry bis-j9-hydroxyethyl terephthalate a solution of 0.544 g of a water obtained by intermolecular splitting off of 1/2 molecules is added with stirring resulting condensation product of j? -silanetriol-ethane-disodium-phosphonate added in 25 ml of ethylene glycol. To prepare this solution, the salt is first dissolved in 50 ml of hot water, then 75 ml of ethylene glycol are added and finally concentrated to 25 ml under reduced pressure.

Nach Zugabe dieser Lösung wird unter Stickstoff auf 2500C erhitzt, wobei der Druck innerhalb von 23A Stunden allmählich bis unter 1 Torr gesenkt wird. Nun erhöht man die Temperatur innerhalb von 15 Minuten auf 278° C und erhitzt noch 4 Stunden bei 0,3 Torr. Der erhaltene Polyester hat einen Erweichungspunkt von 2570C und eine relative Viskosität von 1,593 (Messung wie im Beispiel 1).After addition of this solution is heated under nitrogen to 250 0 C, the pressure gradually within 2 hours 3 A to less than 1 Torr lowered. The temperature is now increased to 278 ° C. over the course of 15 minutes and the mixture is heated at 0.3 torr for a further 4 hours. The obtained polyester has a softening point of 257 0 C and a relative viscosity of 1.593 (measured as in Example 1).

Beispiel 6Example 6

122,4 g Terephthalsäuredimethylester, 13,6 g Isophthalsäuredimethylester, 108,9 g Athylenglykol und 0,0272 g Zinkacetat werden unter Rühren in 33A Stunden bis zur Beendigung der Methanolabspaltung von 160 auf 210°C erhitzt. Das so erhaltene Umesterungsprodukt wird nach Zugabe von 0,5440 g Triäthoxysilanäthanphosphonsäurediäthylester und 3,2 g einer 1 /gewichtsprozentigen Suspension von Titandioxid in Athylenglykol polykondensiert. Dazu wird zunächst unter Stickstoff auf 2500C erhitzt, wnhpi nrr Di-nrl·122.4 g of dimethyl terephthalate, 13.6 g of dimethyl isophthalate, 108.9 g of ethylene glycol and 0.0272 g of zinc acetate are heated from 160 to 210 ° C. with stirring in 3 3 A hours until the elimination of methanol has ended. The transesterification product obtained in this way is polycondensed after the addition of 0.5440 g of triethoxysilane ethane phosphonic acid diethyl ester and 3.2 g of a 1 / percent strength by weight suspension of titanium dioxide in ethylene glycol. These C is first heated under nitrogen to 250 0, wnhpi nrr di-nrl ·

allmählich innerhalb von 23A Stunden bis unter 1 Torr vcmindert wird. Die Temperatur wird dann innerhalb kurzer Zeit auf 278°C erhöht, und schließlich wird noch 1 Stunde und 10 Minuten bei 0,5 Torr weitererhitzt. Es wird ein farbloses Polykondensat mit einem Erweichungspunkt von 249°C und einer relativen Viskosität von 1,716 (Messung wie im Beispiel 1) erhalten.is gradually reduced within 2 3 A hours to below 1 Torr. The temperature is then increased to 278 ° C. within a short time, and finally heating is continued for a further 1 hour and 10 minutes at 0.5 torr. A colorless polycondensate with a softening point of 249 ° C. and a relative viscosity of 1.716 (measurement as in Example 1) is obtained.

Beispiel 7Example 7

136,0 g Terephthalsäuredimethylester, 4,4 g Isophthalsäuredimethylester-5-sulfonsaures Natrium, 108,9 Äthylenglykol und 0,0272 g Zinkacetat werden unter Rühren in 51A Stunden bis zur Beendigung der Methanolabspaltung von 160°C auf 210°C erhitzt. Das so erhaltene Umesterungsprodukt wird nach Zugabe von 0,5440 g Triäthoxysilanäthanphosphonsäurediäthylester und 3,2 g einer 17gewichtsprozentigen Suspension von Titandioxid in Äthylenglykol, wie im Beispiel 6 beschrieben, polykondensiert. Nach Erreichen der Temperatur von 278°C wird bei 0,8 Torr V/a Stunden weitererhitzt. Das farblose Polykondensat hat einen Erweichungspunkt von 2250C und eine relative Viskosität von 1,915 (Messung wie im Beispiel 1).136.0 g of dimethyl terephthalate, 4.4 g of dimethyl isophthalate-5-sulfonic acid, 108.9 ethylene glycol and 0.0272 g of zinc acetate are heated from 160 ° C. to 210 ° C. with stirring in 5 1 hours until the elimination of methanol is complete. The transesterification product thus obtained is, after addition of 0.5440 g of triethoxysilane ethane phosphonic acid diethyl ester and 3.2 g of a 17% by weight suspension of titanium dioxide in ethylene glycol, as described in Example 6, polycondensed. After the temperature of 278 ° C. has been reached, heating is continued at 0.8 torr / a hours. The colorless polycondensate has a softening point of 225 0 C and a relative viscosity of 1.915 (measured as in Example 1).

Beispiel 8Example 8

Ein Umesterungsprodukt aus 12 kg Terephthalsäuredimethylester, 9 kg Äthylenglykol und 2,4 g Zinkacetat nach Beispiel 1, wird nach Zugabe von 48 g eines durch intermolekulare Abspaltung von 1 Ui Molekülen Wasser entstandenen Kondensationsproduktes aus /3-SiIantrioläthanmono-natriumphosphat in 1 1 Äthylenglykol gelöst und polykondensiert. Dazu wird zunächst die Temperatur innerhalb von 2 Stunden von 245 auf 275° C erhöht und der Druck gleichzeitig auf 1 Torr vermindert. Schließlich wird noch 45 Minuten bei 275°C und 0,5 Torr weitererhitzt. Das Polykondensat wird wie im Beispiel 1 zu Schnitzel verarbeitet. Die Schnitzel haben einen Erweichungspunkt von 260,70C und eine relative Viskosität von l,559(Messung wie im Beispiel 1).A transesterification product of 12 kg of dimethyl terephthalate, 9 kg of ethylene glycol and 2.4 g of zinc acetate according to Example 1 is dissolved in 1 liter of ethylene glycol after adding 48 g of a condensation product of / 3-SiIantrioläthanmono-sodium phosphate formed by intermolecular elimination of 1 Ui molecules of water polycondensed. For this purpose, the temperature is first increased from 245 to 275 ° C. over the course of 2 hours and the pressure is simultaneously reduced to 1 Torr. Finally, heating is continued for 45 minutes at 275 ° C. and 0.5 torr. The polycondensate is processed into chips as in Example 1. The chips have a softening point of 260.7 0 C and a relative viscosity of l, 559 (measured as in Example 1).

Beispiel 9Example 9

593 g Terephthalsäuredimethylester, 475 g Äthylenglykol und 0,1168 g Zinkacetat werden unter Rühren 5Ά Stunden bis zur Beendigung der Methanolabspaltung von 160 auf 2100C erhitzt. Das so erhaltene Umesterungsprodukt wird nach Zugabe von 4,744 g eines Gemisches aus etwa gleichen Gewichtsteilen Mono- und Di-Natriumsalz eines durch intermolekulare Abspaltung von l'/2 Molekülen Wasser entstandenen Kondensationsproduktes der Silantrioläthanphosphonsäure als l,5%ige Lösung in Äthylenglykol und 13,95 g einer 17gewichtsprozentigen Suspension von Titandioxid in Äthylenglykol, wie im Beispiel 6 beschrieben polykondensiert. Nach Erreichen der Temperatur von 278°C wird bei 0,5 Torr noch 1 Stunde und 50 Minuten weitererhitzt. Es wird ein farbloses Polykondensat mit einem Erweichungspunkt von 258°C und einer relativen Viskosität von 1,509 (Messung wie im Beispiel 1 erhalten.593 g of dimethyl terephthalate, 475 g ethylene glycol and 0.1168 g of zinc acetate are heated with stirring 5Ά hours to complete the elimination of methanol from 160 to 210 0 C. The transesterification product obtained in this way is after addition of 4.744 g of a mixture of approximately equal parts by weight of mono- and di-sodium salt of a condensation product of silanetriolethane phosphonic acid formed by intermolecular splitting off of l '/ 2 molecules of water as a 1.5% solution in ethylene glycol and 13.95 g of a 17 weight percent suspension of titanium dioxide in ethylene glycol, as described in Example 6, polycondensed. After the temperature of 278 ° C. has been reached, heating is continued for a further 1 hour and 50 minutes at 0.5 torr. A colorless polycondensate with a softening point of 258 ° C. and a relative viscosity of 1.509 (measurement as in Example 1) is obtained.

Nach Zerkleinern des Polykondensates mit einer Schlagkreuzmühle wird das Granulat mit einer Korn größe von etwa 2 mm nach 5stündigem Trocknen be 150° C und 1 Torr mittels eines Extruders bei 2900C durch eine 24-Loch-Düse, Lochdurchmesser 0,25 mm mit einer Förderung von 18,3 g und einem Spinnabzuj von 1000 m/Minute versponnen. Die so erhaltener Fäden haben nach dem Verstrecken auf der Zinser Streckmaschine im Verhältnis 1 -.3,65 eine Reißfestig keit von 2,4 g/den und eine Bruchdehnung von 30,8%.After crushing the polycondensate with a cross beater mill, the granules with a grain size of about 2 mm after 5 hours of drying at 150 ° C and 1 Torr using an extruder at 290 0 C through a 24-hole nozzle, hole diameter 0.25 mm with a Conveyance of 18.3 g and a spinnabzuj of 1000 m / minute spun. The threads obtained in this way have, after stretching on the Zinser stretching machine in a ratio of 1 -.3.65, a tensile strength of 2.4 g / den and an elongation at break of 30.8%.

Knickbruchbeständigkeit 148 Hübe.Buckling rupture resistance 148 strokes.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von faser- und filmbildenden Polyestern durch Polykondensation von Bis-hydroxyaikyl-dicarbonsäureestern in Gegenwart von Siliciumverbindungen als Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Ester und/oder Salze von Verbindungen der allgemeinen FormelProcess for the production of fiber- and film-forming polyesters by polycondensation of bis-hydroxyaikyl-dicarboxylic acid esters in the presence of silicon compounds as catalysts, characterized in that the catalysts used are esters and / or salts of compounds the general formula
DE19671720647 1967-04-19 1967-04-19 Process for the production of fiber and film-forming polyesters Expired DE1720647C2 (en)

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