DE1720731A1 - Verfahren zum Herstellen eines fadenbildenden Polyaethylenterephthalat-Kunststoffes - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines fadenbildenden Polyaethylenterephthalat-KunststoffesInfo
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- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
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Description
Dipl. ing. AMTHOR
β FBAKKFUHT A. M. , 17 . lO . 19Ö7
nun. (MU) 55 20 23
9797
nrmx.wio la
B 11088
FMC Corporation, I617 Pennsylvania Boulevard, Philadelphia, Pa./USA
Verfahren zum Herstellen eines fadenbildenden Polyäthylenterephtiialat-Kunststoffes
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Herstellen
fadenbildender Polyäthylen-Terephthalat-Kunstgtoffe unter Anwenden
von Umesterungs-Katalysatoren.
Das Herstellen des fadenbildenden Polyester-Kunststoffes aus
einem Dialkylterephthalat und Glykol ist auf dem einschlägigen
Gebiet allgemein bekannt. Allgemein «»erden bei dem Herstellen
derartiger Polyester ein Dialkylterephthalat und Glykol zunächst vereinigt und einer Jäeterauatausoh-Reaktion oder Umesterung in
Gegenwart einea Umesterungekatalysatore bei erhöhter !Temperatur
und Normaldruck unterworfen. Das erhaltene Produkt oder Vorpolymer
wird sodann bei höheren Temperaturen und unter verringertem Druck Ie Gegenwert einea Polykondeassitione-IatalysatQre unter
Auebilden de* angestrebten fideabildenden Polyester-Kunststoff··
polykondensiert.
Se «tnd tieher fur da« Anwenden bei der erfindungs*·**!!· Torg·»
sehenen tf»eeteru»fsetufe viele I«telyeato»en bekawit «evordea,
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lineare Polyester-Polymere mit auereichend hohem Molekulargewicht
und geringem Carboxylgehalt innerhalb einer relativ kurzen Reaktionszeit auszubilden. Ein Polyäthylenterephthalat-Kunststoff,
der fur das Schmelzverepinnen in Fäden geeignet ist, sollte eine Carboxylzahl von etwa unter 50 Aequivalenten pro Villiongramm
(Aeq/10 g oder mAeq/kg), eine grundmolare Viskosität von nicht
weniger als etwa 0,60 (bestimmt in 60> Phenol und 40# Tetraohlor-HthanlösUQg
G/G bei 300C) und einen Doppelbreohungsschmelzpunkt
von wenigstens etwa 258 bis etwa 260°C besitzen.
Vom industriellen Standpunkt aus ist es wesentlich» daß der
Polyester-Kunststoff in der ktirzestmöglichen Zeitspanne ausgebildet
und das angestrebte Ausmaß der Polymerisation erzielt wird. Sine Möglichkeit zur Bewertung des Wirkungsgrades eines Umesterungskatalysators
besteht in dem Messen der "Halbzeit" des Katalysators.
Me "Halbzeit" ist definiert als die Zeitspanne, die für
die erste Hälfte der theoretischen Menge an Methylalkohol erforderlich ist, der während der Umesterungsreaktion ausgebildet wird,
und zwar bezüglich des Abdestillierens desselben aus dem Reaktionsgemische
Ss ist zweckmäßig, daß die Halbzeit möglichst kurz
ist. Se ist jedooh wesentlich, daß der Umesterungakatalyeator
dahingehend wirkt, daß die Ausbildung eines geeigneten Polyester-Vorpoly«er
fur dl· ÄLykonde»sation in einen hoohpolyeeren Polyester
bewirkt wird.
Sine der Srfiodung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht der^Lo
Polyäthylen-Terephthalat-Iunetstoff herfuetelleo, der für dae
8tra»fpreee«* tm dt*
ee-Teffete·»·, hmt de« i#r le%Mr«M«ft«ieii
wd ©i«ethyltere»litlwl*t iMeeUeealfK let.
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OPJGWNAL
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen von fadenbildendem
Polyäthylen-Xereph.th.alat geschaffen, bei dem Dimethylterephthalat
und Aethylenglykol umgeestert werden und das erhaltene umgeesterte Produkt in Gegenwart eines Kondensations-Katalysators
polykondensiert wird und ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Umesterungereaktion in Gegenwart einer katalytischen Menge
an Lithiumamid durchgeführt wird.
Allgemein gesehen,werden Konzentrationen des erfindungsgemäßen
Umesterungskatalysators in einem Bereich von etwa ü,Oi>
bis etwa 0,2054» bezogen auf das Gewicht des Dimethylterephthalates in dem
Dimethylterephtihalat-Aethylenglykol enthaltenden ßeaktionsgemisch
angewandt. Gewöhnlich wurde gefunden, daß etwa 0,02 bis etwa Ο,Ι^ο Lithiumamid bezogen auf das Gewicht des Dimethylterephthalates
in dem Reaktionsgeiiisch für das Ausbilden der linearen
Polyester-Kunststoffe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt ist. JSs können ebenfalls höhere oder niedrigere Konzentrationen
des erfindungsgemäßen Katalysators angewandt werden. Wenn die Konzentrationen jedoch geringer als die oben angegebenen sind,
wird deren katalytische Wirksamkeit im allgemeinen verringert, während dann, wenn dieselben höher sind, keine weitere Verschlechterung
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren oder dem angestrebten Produkt erzielt wird.
Im allgemeinen wird das Herstellen der erfindungsgemäßen fadenbildenden
Polyester über die Esteraustausoh-Redction mit einem
Molverhältnis von Aethylenglykol zu Dimethylterephthalat von etwa 1:1 tie etwa 15:1, vorzugsweise jedoch von 1,2:1 bis etwa 2,6:1
durchgeführt. Die Ester-Austausohreaktion wird allgemein bei
Normaldruck in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff, und
zwar zunächst bei einem Temperaturbereich von etwa 125 bis 2500C
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vorzugsweise jedoch bei etwa 150 bis 20O0C in Gegenwart eines
Esteraustausch-Katalysators ausgeführt. Während der ersten Stufe
wird Methylakohol entwickelt und kontinuierlich vermittels
Destillation entfernt. Nach einer Reaktionszeit von etwa 1 Stunde wird die Temperatur des Eeaktionsgemisches von 200 huf etwa 3000C
etwa 3 bis 5 Stunden lang erhöht, um so die Reaktion zum Abschluß zu bringen und überschüssiges Glykol abzudestillieren, das gebildet
«irden ist, um die Polykondensation zu bewirken. Das Hauptprodukt der Esteraustausch-Reaktion besteht im wesentlichen aus
bis(2-Hydroxyäthyljterephthalat. Die zweite Stufe der Polykondensation
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird allgemein unter verringertem Druck innerhalb eines Temperaturbereiches von etwa
225 bis 3250C eine Zeitspanne von 3 bis 5 Stunden lang ausgeführt.
Die Polykondensationsstufe des erfindungegemäßen Verfahrens wird
allgemein vermittele Zusatz eines geeigneten Katalysators» wie z.B. Antimontrioxid oder dgl. durchgeführt. Dar Polykondensate η s-Katalysator
kann dem erfindungsgemäßen Reaktionsgemisch vor Ingangsetzen der Jästeraustauschreaktion des Aethylenglykols und
Dimethylterephthalate oder nach Ausbilden dee Produktes zugesettz
werden. Die Polykondeneations-Katalysatoren werden allgemein in
Mengen von etwa 0,005 bis etwa 0,5# bezogen auf das Gesamtgewicht
der ReaVfcionsteilnehmer angewandt.
Die Erfindung wird im folgenden beispieleweise erläutert, wobei
sich alle !Teile auf der Gewichtsgrundlage verstehen, soweit es nicht anderweitig vermerkt iat.
Baiaoiel
Eb wird ein Gemisch aus 600 g Dimethylterephthalat, 396 ml
Aethylenglykol und 0,24 g Lithiurnemid (LiHH,) in «in Reaktion«-
gefäß eingeführt, das mit Stickstoffeinlaß, Deatillationaarm,
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— D —
Erhitzungsvorrichtung und Rührvorrichtung ausgerüstet ist. Das Reaktionsgemisch wird gerührt und bei Normaldruck auf etwa 1970C
etwa 30 Minuten lang unter einer Stickstoffdecke erhitzt, wobei
als Nebenprodukt Methylalkohol abdestilliert wird. Das Reaktionsgemisch wird etwa 2 Stunden lang bei 1970O gehalten. Sodann läßt
man die Temperatur des Reaktionsgemisches ansteigen, um so jedes verbleibende Nebenprodukt aus Methylalkohol und überschüssigem
Aethylenglykol abzudestiilieren und das angestrebte Polyester-Vorpolymer-
Produkt auszubilden. Nach etwa 50 Minuten ist die i'emperatur auf 23O0O angestiegen, und zu diesem Zeitpunkt wird
das ausgebildete Vorpolymer unter Stickstoff abgekühlt.
Das gebildete Vorpolymer weist einen Carboxy!gehalt von 1,0 (mÄeq/
kg) auf. Die "Halbzeit" des Lithiumamid-Umesterungskatalysators
beläuft sich auf 14 Minuten.
Es werden 50 g des obigen Vorpolymer mit 0,02 g Antimontrioxid
in einem Reaktionsgefäß zusammengegeben, das mit Stickstoffeinlaß,
Vakuumquelle, Destillationsarm, Rührvorrichtung und Erhitzungsvorrichtung
ausgerüstet ist. Der Druck im Inneren des Reaktionsgefäßes wird auf etwa 0,1 mm Hg bei 2850C unter einer
St-ickstoffdecke verringert und das ReaJttionsgemisch unter diesen
Bedingungen etwa 3 Stunden lang unter Rühren gehalten, um so die Polykondensation dea Vorpolymer und Ausbilden des Polyester-Kunststoffes zu bewirken.
•a· erhaltene Polyester-Produkt «eist eine grundmolare Viskosität
von 0,82 (bestimmt in 6O^ Phenol und 40^4 Tetrachloräthanlöaung
G/G bei 300O), einen Schmelzpunkt von etwa 2630C und einen Carboxy Ig ehalt von 12,7 auf.
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Verfahrene im allgemeinen das Herstellen des Polyes^er-Vorpolymer
uod somit des erhaltenen Polyester-Produktes erleichtert. Aufgrund des Anwendenβ des erfindungsgemäßen Uraesterungs-Katalysators wird die Umesterungs-Reaktion nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren beschleunigt und ein umgestertes Produkt erhalten,
das für die Kondensation in einen höherpolymeren Polyester geeignet ist. Das erfindungsgemäße Polyester-Produkt besitzt ein
hohes Molekulargewicht, wie es durch die grundmolare ViskosLtat
angezeigt wird, sowie einen zweckmäßigen hohen Scnmelzpunkt und
geringen Carboxy!gehalt.
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Claims (2)
- Patentansprüche(l) Verfahren zum Herstellen eines fadenbildenden Polyäthylenter$b.tJialat-Kunststoffes, bei dem Bimethylterephthalat und Aethylenglykol umgeestert werden und das erhaltene umgeesterte Produkt in Gegenwart eines Kondensations-Katalysators polykondensiert wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Umesterungsreaktion in Gegenwart einer katalytischen Menge an Lithiumamid durchgeführt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Lithiumamid in einer Menge von etwa 0,01# bia etwa 0,209«» bezogen auf das Gewicht des Dimethylterephthalates in dem Reaktionsgemisch angewandt wird.109828/1830
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Also Published As
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