DE2721260A1 - Zweistufiges verfahren zur herstellung von polyestern - Google Patents

Zweistufiges verfahren zur herstellung von polyestern

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DE2721260A1
DE2721260A1 DE19772721260 DE2721260A DE2721260A1 DE 2721260 A1 DE2721260 A1 DE 2721260A1 DE 19772721260 DE19772721260 DE 19772721260 DE 2721260 A DE2721260 A DE 2721260A DE 2721260 A1 DE2721260 A1 DE 2721260A1
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polycarboxylic acid
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DE19772721260
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Joseph Lacona
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/52Polycarboxylic acids or polyhydroxy compounds in which at least one of the two components contains aliphatic unsaturation
    • C08G63/54Polycarboxylic acids or polyhydroxy compounds in which at least one of the two components contains aliphatic unsaturation the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings

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  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

  • Zweistufiges Verfahren zur Herstellung von
  • Polyestern Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Polyestern aus Isophthal- oder Terephthalsäure. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung ungesättigter Polyester aus Isophthal- oder Terephthalsäure, einem Polyol und einer ungesättigten aliphatischen Polycarbonsäure.
  • Wurden Isophthal- und Terephthalsäure bei der Herstellung von Polyestern anstelle von Phthalsäureanhydrid verwendet, dann war das mit dem Phthalsäureanhydrid verwendete, einstufige Verfahren nicht wirksam. Es wurde daher ein zweistufiges Verfahren entwickelt, durch welches Polyester aus Isophthal- oder Terephthalsäure, einem mehrwertigen Alkohol oder Polyol und einer gesättigten oder ungesättigten Polycarbonsäure hergestellt wurden.
  • Die US PS 2 904 533 beschreibt ein zweistufes Verfahren, bei welchem in der ersten Stufe die Isophthalsäure mit dem gesamten Clykol polykondensiert wird, bis eine Produktmischung mit einer Säurezahl praktisch von 0 erreicht ist. Dann wird dieser Produktmischung eine ungesättigte Säure, wie Maleinsäure oder -anhydrid, zugefügt, bis die gewünschte Säurezahl und der ungesättigte Polyester erhalten ist. Dieses zweistufige Verfahren wurde später verbessert, indem man die erste Reaktionsstufe so ditrchführte, daß der größte Teil, jedoch nicht alles Veresterungswasser, das theoretisch gebildet werden konnte, aus der ersten Stufe entfernt wurde. Eine weitere Verbesserung dieses zweistufigen Verfahrens bestand in der Verwendung von zwei zweiwertigen Alkoholen mit unterschliedlichem Kohlenstoffrngehalt.Dieses Verfahren ist in der US PS 3 196 131 beschrieben. Der höher siedende Alkohol wurde zusammen mit dem aromatischen Dicarbonsäure, wie Isophthalsäure, zur ersten Stufe geführt. Die ungesättigte Säure, der andere zwaiwertige Alkohol und der Rest des ersten Alkohols (falls vorhanden) werden zur zweiten Stufe eingeführt.
  • Die US PS 3 345 339 beschreibt ein weiteres zweistufiges Verfahren, bei welchem in der ersten Stufe ein Teil des Polyols mit Isophthal- oder Terephthalsäure in Anwesenheit eines Veresterungskatalysators, einer Zinnverbindung und praktisch in Abwesenheit einer a,B-äthylenisch ungesättigten Polycarbonsäure umgesetzt wird, In der zweiten Stufe wird eine «,-äthylenisch ungesättigte Polyol carbonsäure mit der Reaktionsproduktmischung der ersten Stufe umgesetzt.
  • Alle diese zweistufigen Verfahren bemühen sich, die Wirksamkeit einer Verwendung von Isophthal- oder Terephthalsäure auf die eines einstufigen Verfahrens zu erhöhen. Das zweistufige Verfahren hat ernstliche Nachteile gegenüber dem einstufigen Verfahren, indem es die zwei- bis dreifache Anzahl an Stunden zur Beendigung einer Polyesterherstellung eines einstufigen Verfahrens erfordert. Die oben genannton Patentschriften versuchen, diesen Nachteil bei der Dauer der Verfahrenszeit zu überwinden. Diese bei bekannten zweistufigen Verfahren bewirkte Verminderung der Verfahrensdauer kann weiter verbessert werden.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Verminderung der Arbeitszeit bei der Herstellung eines Polyesters in einem zwaistuftgen Verfahren aus Isophthal- oder Terephthalsäure, einem Polyol und einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Polcarbonsäure.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung in der ersten Polykondensationsstufe eines zweistufigen Verfahrens zur Herstellung eines Polyesters aus Isophthal- oder Terephthalsäure, einem Polyol und einer gesättigten oder ungesättigten aliphati schen Polycarbonsäure. Die Isophthal- odor Terephthalsäure wird mit mindestens einer theoretischen Polyolmenge in der ersten Stufe zur Bildung einer Halbestermischung aus Isophthal- oder Terephthalsäure und Polyol umgesetzt. Diese Mischung wird mit der gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Polycarbonsäure in der zweiten Stufe unter Bildung des Polyesters umgesetzt.
  • Die theoretische, in die erste Stufe eingeführte Polyolmenge beträgt etwa ein Äquivalent Polyol pro Äquivalent der zur Polyesterbildung benötigten Säure.
  • Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht in der Verminderung des anfänglichen, mit der Isophthal- oder Terephthalsäure umgesetzten Polyolanteils und dem Erhitzen dieser Mischung auf eine Temperatur von mindestens 1900C., worauf der restliche Polyolanteil mit solcher Geschwindigkeit zu dieser erhitzten Mischung zugefügt wird, daß die Temperatur nicht unter 1900 C. sinkt.
  • Die Verbesserung in der ersten Veresterungsstufe besteht darin, daß man einen Teil der gesamten Polyolmenge mit praktisch der gesamten Isophthal- oder Terephthalsäure in Berührung bringt, der zur Bildung einer rührbaren Mischung mit der Isophthal- oder Terephthalsäure ausreicht, die rührbare Mischung unter Rühren auf eine Temperatur von mindestens 1900C. erhitzt, wo die Reaktion von Isophthal- oder Terephthalsäure mit dem Polyol unter Bildung einer Halbestermischung mit befried;gender Geschwindigkeit erfolgt, und den restlichen Anteil der gesamten Polyolmenge in solcher Weise zur erhitzten, rührbaren Mischung zufügt, daß die Temperatur der Mischung bei oder oberhalb 190°C. bleibt, wodurch man eine Halbestermischung erhält.
  • Der ersten Veasterungsstufe kannein Veresterungskatalysator oder -initiator zugefügt werden, um die Herstellungsdauer des Polyesters weiter zu verringern. Der Katalysator kann gewöhnlich jeder Zinn-, Blei oder Lithiumkatalyator oder -initiator oder jeder andere, zum Katalysieren oder Einleiten der Reaktion von Isophthal- oder Terephthalsäure mit Polyolen geeignete Katalysator oder Initiator sein. Die Reaktion des restlichen Polyolanteils mit der rührbaren Mischung kann durch kontinuierliche oder absatzweise Zugabe desselben erfolgen. Der restliche Polydanteil kann auch erhitzt und zur erhitzten rührbaren Mischung zugefügt werden.
  • Man braucht nicht die gesamte Isophthal- oder Terephthalsäure anfänglich mit dem ersten Anteil der gesamten Polyolmenge in Berührung zu bringen. Eirnwesentliche Menge der Isophthal- oder Terephthalsäure sollte am Anfang und der restliche Anteil dann eingeführt werden, bevor der restliche Anteil der gesamten Polyolmenge zur erhitzten, rührbaren Mischung zugefügt wird, die bereits eine gewisse Menge Halbester enthält.
  • Die rührbare Mischung wird bei normalem Druck auf mindestens 1900C.
  • erhitzt und mindestens auf dieser Temperatur gehalten, während der restliche Polyolanteil zugefügt wird. Die Temperatur kann Jedoch so weit über 1900C. liegen, wie dies die Veresterungsanlage zuläßt; bei zu hoher Temperatur kann das gebildete Polyesterharz jedoch unerwünschte Eigenschaften haben. Daher sollte die Temperatur nicht über 2300C. liegen. Auch bei anderen Drucken als normalem Druck sollte dennoch eine Temperatur von mindestens 1900 Co angewendet werden.
  • Die Bezeichnung "Polyester" bezieht sich auf ein polymeres Diesterprodukt, in welchem beide Carbonsäuregruppen der Disäure von Isophthal- oder Terephthalsäure unter Bildung eines Polymerisates reagiert haben.
  • Die Bezeichnung "Halbestermischung" bedeutet die aus der Reaktion zwischen der Isophthal- oder Terephthalsäure und dem Polyol erhaltene Mischung. Diese besteht im wesentlichen aus dem Monoester, in welchem nur eine der Carbonsäuregruppen der Disäure von Isophthal- oder Terephthalsäure mit dem Polyol reagiert hat.
  • Die Mischung kann auch eine Spurenmenge des Disäureproduktes zwischen Isopthal- oder Terephthalsäure und Polyol enthalten, d. h. Poly-diester, und andere, weiter umgesetzte Verbindungen.
  • Die Bezeichnung "gesamte Polyolmenge" umfaßt eine Polyolmenge zwischen mindestens der theoretischen Menge, nämlich ein Äquivalent Polyol pro Äquivalent Säure zur Bildung des Polyestors, bis zu einer Menge, die gewöhnlich nicht über 125 % der theoretischem Menge liegt. Es kann mehr als ein Überschuß verwendet werden, wodurch jedoch die Effektivität des Verfahrens verringert wird.
  • Die Bezeichnung "rührbare Mischung" bedeutet eine Mischung aus praktisch der gesamten Isophthal- oder Terephthalsäure und dem ersten Polyolanteil in einer Menge, der ein Mischen in üblichen, zur Herstellung von Polyestern aus Isophthal- oder Terephthalsäure verwendeten Mischanlagen zuläßt. Die rührbare Mischung aus Isophthal- oder Terephthalsäure und dem ersten Anteil der gesamten Polyolmenge muß gemischt werden, damit in der gesamten Mischung gleichmäßige Temperaturen vorliegen.
  • Die hier verwendete Bezeichnung "Säure" umfaßt auch die entsprechenden Anhydride, wo diese existieren.
  • In der folgenden Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt die Bezeichnung "Isophthalsäure" aus die Terephthalsäure (falls nicht anders angegeben).
  • Ein Problem bei der Verminderung der Verfahrenszeit in einem zweistufigen Verfahren zur Herstellung eines Polyesters aus fsphthalsäure, mindestens einer theoretischen Polyolmenge und einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Polycarbonsäure oder -anhydrid ist die Reaktionsgeschwindigkeit der ersten Stufe.
  • Diese Verosterungsgeschwindigkeit ist sehr langsam, bis eine ausreichende Reaktionstemperatur erreicht ist. Gewöhnlich sollte die Reaktion bei einer Temperatur von mindestens 1900C,, vorzugsweise 1950C. durchgeführt werden. Die gewünschte Reaktionstemperatur zwischen 190-2300C., vorzugsweise 195-2100C., wird durch den Siedepunkt der Reaktionsmischung begrenzt, wenn die gesamte Polyolmenge auf einmal mit der gesamten Isophthalsäure in Berührung gebracht wird. Oine Reaktionsmischung aus einem Teil der gesamten Polyolmenge und Isophthalsäure erreicht die gewünschte Reaktionstemperatur schneller.
  • Die gesamte Polyolmenge liegt gewöhnlich zwischen etwa 105-110 % der benötigten theoretischen Menge. Der erste Anteil der gesamten Polyolmenge ist mindestens eine solche Menge, die eine wesentliche Menge der Isophthalsäure mit dem flüssigen Polyol misch- oder rührbar macht. Die Polyolmenge im ersten Anteil sollte eine Menge leicht unter der theoretischen Polyolmenge nicht überschreiten, die zur Reaktion mit der Isophthalsäure und einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Polycarbonsäure unter Bildung des Polyesters notwendig ist. Je näher der erste Anteil dieser theoretischen Menge kommt, umso geringer ist die Verminderung der Verfahrenszeit. Die Polyolmenge im ersten Polyolanteil liegt zwischen 0,5-1,7 Mol pro Mol Isophthalsäure, vorzugsweise zwischen 0,8-1,4 Mol pro Mol Isophthalsäure. Man kann auch ein Losungsmittel verwenden, um die Isophthalsäure im Polyol löslicher zu machen; das Lösungsmittel ist vorzugsweise ein nicht reaktionsfähiges Lösungsmittel, das mit Wasser ein Azeotrop bildet, wie z.B. Xylol.
  • Ber Isophthalsäureanteil, mit dem der erste Polyolanteil in Berührung gebracht wird, braucht nicht die gesamte umzusetzende Isophthalsäure zu sein; er muß nur eine wesentliche enge der insgesamt umzusetzenden Isophthalsäuremenge sein. Eine wesentliche Menge ist diejenige, die eine rührbare Mischung aus Isophthal säure und Polyol unter Verwendung von weniger als der theoretischen Polyolmenge bildet. Diese Menge liegt zwischen 50-90 Cew.-% der gesamten, zu verwendenden Isophthalsäuremenge, was von der Formulierung des besonderen gewünschten Polyesters abhängt.
  • Die rührbare Mischung aus Isophthalsäure und dem ersten Polyolanteil wird unter Rühren mindestens auf 1900C., vorzugsweise zwischen 195-2100C., erhitzt. Bei dieser Temperatur wird der restliche Polyolanteil der Mischung in solcher Weise zugefügt, daß die Temperatur nicht unter 1900C., vorzugsweise 1950C., gesenkt wird. Das heißt, der restliche Polyolanteil wird mit solcher Geschwindigkeit zugefügt, daß die Temperatur nicht sinkt.
  • Die Zugabegeschwindigkeit kann durch Erhitzen des restlichen Polyol olanteils vor seiner Zugabe zur erhitzten rührbaren Mischung auf eine Temperatur oberhalb Zimmertemperatur, jedoch unterhalb der Siedetemperatur des Polyols, beschleunigt werden. Diese rührbare, die gesamte Polyolmenge enthaltende Reaktionsmischung reagiert dann weiter unter Bildung einer Halbestermischung. Die Veresterung erfolgte, da der erste Polyolanteil mit der Isophthalsäure in Berührung gebracht wurde, und die erhaltene rührbare Mischung auf die angemessene Reaktionstemperatur von mindestens 19O0C. erk*F wude. Die Veresterung erfolgt bis zur Beendigung der Reaktion, was durch die Säurezahl der Halbestermischung angezeigt wird. Wird die gewünschte endgültigo Säurezahl der Halbestermischung erreicht, bevor der ganze, restliche Polyolanteil zugefügt wist, dann kann das verbleibende überschüssige Polyol als Kühlmittel verwendet werden. Dieses unterstützt die Kühlung der Halbestermischung vor der Zugabe der aliphatischen Polycarbonsäure. Die erhaltene Halbestermischung besteht aus Isophthalsäure und Polyol und hat eine Säurezahl unter 90 mg Kaliumhydroxid zum Neutralisieren von 1 g Halbestermis chung.
  • Diese Halbestermischung wird in der zweiten Stufe mit einer aliphatischen Polycarbonsäure umgesetzt, die gesättigt oder ungesättigt, Jedoch vorzugsweise ungesättigt, sein kann. Die zweite Reaktionsstufe erfolgt in der für zweistufige Polyesterproduktionsverfahren üblichen Weise. Das Produkt aus der zweiten Stufe ist der Polyester mit einer gewünschten Säurezahl.
  • Der nach dem erfindungsgemäßen verbesserten Verfahren hergestellte Polyester kann aus üblichen Polyolen oder deren Mischungen erhalten werden Diese Polyole umfassen: Äthylanglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Triathylenglykol, Neopentylglykol, Trimethylenglykol, Polyäthylenglykol, Polypropylenglykol, 1,6-Hexandiol 1,5-Pentandiol, Trimethyloläthan, Trimethylolpropan, Clycerin, 1,2,6-Hexantriol, Pentaerythrit, Sorbit, Mannit, Methylglycosid usw. Andere Polyole einschließlich der ungesättigten können allein oder neben den oben genannten Polyolen verwendet werden, wobei die obige Liste selbstverståndlich nicht vollständig ist. Gewöhnlich beträgt die gesamte te Polyolmenge bis zu 125 % der theoretischen Menge, gegebenenfalls können jedoch noch größere Überschüsse verwendet werden. Bei der Polyesterhorstellung nach dem erfindungsgemäßen verbesserten Verfahren kann jede übliche Polycarbonsäure verwendet werde9, wie z.B. Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Clutaconsäure, Mosaconsäuro. Andere Polycarbonsäuren, einschlie0l lich der gesättigten, können zusammen mit den obigen Säuren verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß können die Polyester mit noch stärker verkürzter Verfahrenszeit hergestellt werden, wenn in der ersten Stufe ein Veresterungskatalysator oder eine Mischung aus diesen verwendet wird. Die für die erste Veresterungsstufe wirksamen Katalysatoren umfassen anorganische Salze und organische Verbindungen von Zinn, Blei oder Lithium; anorganische Zinnsalze sind z.B. die Stannosalze, wie Stannohalogenide, z.B. Stannobromid, Stannochlorid, Stannofluorid, Stanno-Jodid, Stannooxychlorid, und andere Stannosalze, wie Stannohydroxid, Stannosulfat, Stannooxid, Stannoacetat; und Stannisalze, wie Stannichlorid, Stannibromid, Stannifluorid und Stannioxychlorid, sowie Stannoacylate und Stannoalkoxide, Organische Zinnverbindungen sind u.a. Dialkylzinnsalze der Carbonsäure, die Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat und Dibutylzinnmaleat, und Dialkylzinnchloride, wie Dibutylzinnchlorid, sowie Dialkylzinnoxide, wie Dibutylzinnoxid und Dilaurylzinnoxid, und Trialkylzinnhydroxide, wie Tributylzinnhydroxid und Trimethylzinnhydroxid. Diese Katalysatoren sind in Mengen von etwa 0,01-2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschickung zur ersten Stufe, wirksam. Cegebenenfalls können höhere Katalysatormengen verwendet werden. Andere, übliche, erfindung8-gemäß verwendbare Katalysatoren sind Tetrabutylzirkonium und Zirkoniumnaphthenat.
  • In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als aromatische, zu veresternde Polycarbonsäure Isophthalsäure und nicht Terephthalsäure verwendet. Weiter wird Propylenglykol als Polyol bevorzugt. Die gesamte Propylenglykolmenge ist eine theoretische Menge um 2 Mol Propylenglykol pro Mol Isophthal-und Maleinsäure. Der bevorzugte Katalysator ist Dibutylzinnoxid in einer Menge von etwa 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschickung zur ersten Stufe. Die Polyssterherstellung erfolgt in Anwesenheit eines inerten Gases bei atmosphärischem Druck.
  • Die gesamte Isophthalsäure wird in ein für Kondensationsreaktionen geeignetes Reaktionsgefäß gegeben. Dieses kann aus rostfreiem Stahl bestehen oder ein mit Glas ausgekleideter Kessel sein, der zur Verhütung von Wärmeverlusten isoliert ist. Das Gefäß sollte mit einem Rührer, Heiz- und Kühlschlangen, Thermometer, Dampfabzugsanlage zur kontinuierlichen Entfernung des Veresterungswassers versehen sein und kann Dampfkolonnen umfassen, um einen Verlust an niedrig siedenden Polyolen auf einem Minimum zu halten.
  • Weiter kann das Gefäß einen Einlaß für ein inertes Gas enthalten, um die Reaktion in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff, durchzuführen. Der erste Anteil der gesamten Propylenglykolmenge wird diesem Gefäß zugefügt, das die gesamte umzusetzende Isophthalsäure enthält. Die Propylenglykolmenge in diesem ersten Anteil liegt zwischen 0,8-1,4 Mol, vorzugsweise zwischen 0,9-1,0 Mol, pro Mol Isophthalsäure. Die erhaltene Mischung ist recht dick, kann Jedoch gerührt werden und wird bei erhöhter Temperatur stärker fließbar.
  • Diese erhaltene rührbare Mischung aus Isophthalsäure und dem erston Propylenglykolanteil wird gerührt und auf rnindestens 190°C., vorzugsweise 195-2100C,, bei normalem Druck erhitzt. Diese Temperatur wird schnell und leicht erreicht. Bei einer Temperatur von etwa 1980C. wird der restliche Propylenglykolanteil zur Mischung aus Isophthalsäure und dem ersten Propylenglykolanteil zugefügt.
  • Diese Zugabe erfolgt mit der schnellsten möglichen Geschwindigkeit unter Aufrechterhaltung einer Mindesttemperatur von 1900C., vorzugsweise 1950C. Nach beendeter Zugabe des restlichen Propylenglykolanteils wird die Reaktion der ersten Stufe bis zur Beendigung geführt, was durch die Säurezahl des Produktes angezeigt wird. Das Produkt aus der ersten Stufe ist eine Halbestermischung aus Isobhthalsäure und Propylenglykol mit einer Säurezahl unter 90 mg, vorzugsweise zwischen 20-90 mg, Kaliumhydroxid zum Neutralisieren von 1 g Halbestermischung.
  • Das die Halbestermischung enthaltende Gefäß wird auf etwa 1500C, abgekühlt und das Maleinsäureanhydrid zugefübt; dieses ist die bevorzugte aliphatische Polycarbonsäure. Das Gefäß wird auf etwa 2000C. erhitzt und für die Dauer der Polyveresterung auf dieser Temperatur gehalten. Die Dauer hängt von der gewünschten Säurezahl im Endprodukt ab. Nach Erreichen der gewünschten Säurezahl wird der Reaktor abgekühlt; das Produkt aus der zweiten Stufe ist der ungesättigte Polyester.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen verbesserten Verfahren hergestellten ungesättigten Polyester können in bekannter Weise in einem geeigneten reaktionsfähigen Monomeren verdünnt werden.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken. Die Bezeichung "Isophthalsäure" umfaßt dabei die Terephthalsäure nicht.
  • VergleichsbeispiRi 1 Für Vergleichszwecke wurde ein ungesättigter Polyester aus Isopthalsäure, Propylenglykol und Maleinsäureanhydrid nach einem üblichen zweistufigen Verfahren hergestellt. Das gesamte Propylenglykol in einer theoretischen Menge von 2 Mol Propylenglykol pro Mol Isophthalsäure unter Berücksichtigung, daß 1 Mol Maleinsäureanhydrid zur polyesterbildung zugefügt werden muß, wurde zur Isophthalsäure zugefügt. Eine Menge von 36,5 Gew.- Propylenglykol wurde zu 39,9 Gew.- Isophthalsäure, bezogen auf das uesamtgewicht der Komponenten für den endgültigen ungesättigten Polyester, zugegeben. Diese Mischung wurde auf 2000C. erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten, bis die Säurezahl der gebildeten Halbestermischung auf 25-30 mg gesunken war. Die Mischung wurde abgekühlt, und es wurden 23,6 Gew.-% Maleinsäureanhydrid zur Bildung das ungesättigten Polyesters zugefügt. Die Ausbeute betrug 96,7 % d.Th. In der ersten Stufe betrug die Verfahrenszeit 11 1/4 Stunden0 e5i5ii 2 Ein erster Anteil aus 7 310 kg Propylenglykol wurde zu 11 402 kg isophthalsäure zugefügt, was eine Mischung mit einem molaren Verhältnis von Propylenglykol zu Isophthalsäure von 1,4/1,0 ergab.
  • Diese Mischung wurde unter Rühren auf 1980C. erhitzt, dann wurden die restlichen 3 132 kg Propylenglykol entsprechend 0,6 Mol pro Mol Isophthalsäure in 2 3/4 Stunden zur erhitzten rührbaren Mischung zugefügt, wobei die Temperatur auf 198 0C. gehalten wurde.
  • Die Reaktion wurde fortgesetzt, bis die Halbestermischung eine Säurezahl von 25-30 mg bei 200°C. ohne Verwendung eines Katalysators hatte. Die das Veresterungsprodukt aus Propylenglykol und Isophthalsäurs enthaltende Halbestermischung wurde abgekühlt, dann wurden 6 732 kg Maleinsäureanhydrid zugefügt und die Mischung auf etwa 2000C. erhitzt. Diese Temperatur wurde aufrechterhalten, bis die gewünschte Säurew hl im ungesättigten Polyester erreicht war.
  • Darauf wurde die Temperatur gesenkt und das Produkt in Form eines ungesättigten Polyesterharzes entfernt. Die erste Stufe hatte 7 1/2 Stunden gedauert. Dies ist eine Zeiteinsparung von 40 % im Vergleich zum üblichen Verfahren des Vergleichsbeispiels 1.
  • B e t s p i é 1 3 Ein erster Propylenglykolanteil von 4 614 kg wurde zu 7 279 kg Isophthalsäure zugefügt. Die erhaltene Mischung hatte ein molares Verhältnis von Propylenglykol zu Isophthalsäure von 1,4/1,0.
  • Der Mischung wurden 57 kg oder 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschickungakomponenten zur ersten Stufe, Dibutylzinnoxid zugefügt, die Mischung wurde unter Rühren auf 185°C. erhitzt und wurde bei dieser Temperatur stärker fließbar. Dann wurden weitere 3 919 kg Isophthalsäure zugefügt, was das molare Verhältnis von Propylenglykol zu Isophthalsäure auf 0,9/1,0 brachte. Die Mischung wurde unter Rühren auf 198°C. erhitzt, worauf die restlichen 6 152 kg (1,20 Mol/Mol Isophthalsäure) in 2 3/4 Stunden in solcher Geschwindigkeit zugefUgt wurden, daß die Reaktionstemperatur nicht unter 1980C. sank. Dabei wurde der restliche Propylenglykolanteil aus einem Behälter in die erhitzte Mischung unter Rühren eingetropft.
  • Nach beendeter Prw ylenglykolzugabe wurde die Mischung auf 2000C.
  • gehalten, bis die Säurezahl auf 25-30 mg fiel, worauf die Halbestermi£chung auf etwa 1500C. abgekühlt wurde. Es wurden 6 732 kg Maleinsäureanhydrid zugefügt und die Mischung auf etwa 2000C, erhitzt. Diese Temperatur wurde bis zum Erreichen der gewünschten Säurezahl im Produkt aufrechterhalten, darauf wurde das Reaktionsgefäß abgekühlt und der ungesättigte Polyester entfernt. In der ersten Stufe hatte die Verfahrensdauer 7 1/2 Stunden betragen.
  • Die folgende Tabelle I gibt die Ergebnisse verschiedenerVersuche mit erfindungsgemäßer zweistufiger Glykolzugabe und nach einem üblichen zweistufigen Verfahren für die Verfahrenszeit der ersten Stufe. Die üblichen Versuche zu Vergleichszwecken erfolgten gemäß Beispiel 1, wobei weitere übliche Versuche mit einem Dibutylzinnoxidkatalysator erfolgten. Dia erfindungsgemäßen Versucha erfolgten gemäß Beispiel 2 mit und ohne Verwendung eines Katalysators. Wie ersichtlich, verbessert das erfindungsgemäße Verfahren, selbst ohne Katalysatorverwendung, die Verfahrensdauer eines zweistufigen Verfahrens stärker als die Verwendung eines Katalysators in einem üblichen zweistufigen Verfahren.
  • Tabelle I Vergleich der Verfahrenszeitg Vers. verwendetes Verfahren Gew.-% Verfahrensdauer der Dibutyl- ersten Stufe; std innoxid 1 übliches keines 12 2 n n 11 3 " " 9 4 " " 9 5 2-stufige Glykolzugabe n 7,5 6 übliches 0,1 10 7 2-stufige Glykolzugabe 0,1 6 8 übliches 0,2 10 9 2-stufige Glykolzugabe 0,2 4 10 2-stufige Glykolzugabe 0,2 4

Claims (10)

  1. Patentansprüche 1 Verbessertes zweistufiges Verfahren zur Herstellung von Polyestern, bei weiches, eine aromatische Polyaarbonsäure aus der Cruppe von Isophthalsäure und Terephthalsäure in der ersten Stufe mit einem Polyol unter Bildung einer Halbestermischung umgesetzt wird, die dann mit einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Polycarbonsäure in der zweiten Stufe unter Bildung des Polyesters umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) einen ersten Anteil des Polyols mit der aromatischen Polycarbonsäure in der ersten Stufe in mindestens ausreichender Menge zur Bildung einer rührbaren Mischung mit der aromatischen Polycarbonsäure in Berührung bringt, (b) die rührbare Mischung auf eine Temperatur von mindestens 19O0C. em itzt und (c) don restlichen Polyolanteil zur erhitzten, rührbaren Mischung in solcher Weise zufügt, daß die Temperatur dieser Mischung zur Bildung einer Halbestermischung auf mindestens 19O0C. gehalten wird.
  2. 2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Veresterungskata'ysator aus der Gruppe anorganischer Salze und organischer Verbir.aungen von Zinn, Blei oder Lithium sowie Mischungen diaser Salze und Verbindungen und Tetrabutylzirkonat und Zirkoniumnaphthenat in der ersten Stufe während der Berührung des ersten Pclyolsanteils und der aromatischen Polycarbonsäure verwendet wird,wobei die rührbare Mischung erhitzt und der restliche Polyolanteil zu dieser Mischung zugefügt wird.
  3. 3.- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Dibutylzinnoxid in einer Menge von 0,01-2,0 Cew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschickung in der ersten Stufe, verwendet wird.
  4. 4.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als ungesättigte Polycarbonsäure Maleinsäure oder ihr Anhydrid, Fumarsäure oder ihr Anhydrid, Itaconsäure oder ihr Anhydrid, Citraconsäure oder ihr Anhydrid, Glutaconsäure oder ihr Anhydrid oder Mesaconsäure oder ihr Anhydrid verwendet wird.
  5. 5.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyol Äthylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Triäthylenglyl<ol, Neopentylgkykol, Trimethylenglykol, Polyäthylenglykol oder Polypropylenglykol verwendet wird.
  6. 1-6.- Verfahren nach Anspruch/5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol in ersten Polyolanteil in einer Menge von 0,5-1,7 Mol pro Mol aromatischer Polycarbonsäure anwesend ist.
  7. 7.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rührbare Mischung auf eine Temperatur zwischen 190-2300 C.
  8. 8.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Polyanteil auf eine Temperatur zwischen Zimmertemperatur und einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes des Polyols erhitzt wird, bevor man ihn zur erhitzten rührbaren Mischung zugibt, wobei die Temperatur dieser Mischung auf mindestens 190 0C. gehalten wird.
  9. 9.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Anteil zuerst ein erster Polyolanteil mit einem ersten wesentlichen/ Polycarbonsäure in Berührung gebracht wird, worauf der restliche Anteil der aromatischen Polycarbonsäure zugefügt wird, nachdem die Mischung aus dem ersten Polyol und aroma tischen Polycarbonsäureanteil erhitzt ist.
  10. 10.- Verfahren zur Herstellung einer Halbestermischung, die hauptsächlich einen Monoester einer aromatischen Polycarbonsäure aus der Kruppe von Isophthal- und Terephthalsäure und ein Polyol zusammen mit geringen Mengen an nicht umgesetzter aromatischer Polycarbonsäure und Polyol un J Spurenmengen weiterer umgesetzter Verbindungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) einen ersten Polyolanteil mit der aroma tischen Polycarbonsäure in einer Menge zwischen 0,8-1,4 Mol Polyol pro Mol aromatischer Polycarbonsäure zur Bildung einer rührbaren Mischung in Berührung bringt, (b) die rührbare Mischung in Anwesenheit eines Veresterungskatalysators zur Reaktion der aromatischen Polycarbonsäure und des Polyols auf eine Temperatur von mindestens 1900C. erhitzt und (c) den restlichen Polyolanteil in solcher Weise zur erhitzten rührbaren Mischung zugefügt, daß die Temperatur der Mischung zur Bildung einer Halbestermischung auf mindestens 1900C. gehalten wird.
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