JP2000086751A - Catalyst for polymerizing polyester - Google Patents

Catalyst for polymerizing polyester

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JP2000086751A
JP2000086751A JP25396398A JP25396398A JP2000086751A JP 2000086751 A JP2000086751 A JP 2000086751A JP 25396398 A JP25396398 A JP 25396398A JP 25396398 A JP25396398 A JP 25396398A JP 2000086751 A JP2000086751 A JP 2000086751A
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Japan
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polyester
complex compound
metal complex
catalyst
central metal
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JP25396398A
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Japanese (ja)
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Isamu Shigemoto
勇 茂本
Hiroshi Otsuzumi
大皷  寛
Isazumi Ueha
功純 上羽
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject catalyst excellent in catalytic actions on a condensation polymerization at the time of synthesizing a polyester such as polyethylene terephthalate and having actions of suppressing a thermal decomposing reaction occurring as a side reaction by composing the catalyst of a specific organic ligand-containing metal complex compound. SOLUTION: This catalyst contains a central metal which is one or more kinds selected from preferably Bi, Fe, Cu, etc. of an organic ligand-containing metal complex compound π-coordinated with the ester plane of a polyester. The shape of the lowest unoccupied molecular orbital obtained by calculating the molecular orbital of the metal complex compound is preferably the p-type or d-type. The metal complex compound preferably has the organic ligand coordinating with the central metal and containing oxygen atoms. Furthermore, >=2 of the oxygen atoms are preferably bound to the central metal. When producing the polyester, the catalyst is preferably added in an amount of 0.2-500 ppm expressed in terms of the central metal based on the resultant polyester.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はポリエステル合成時
の縮合重合に触媒作用する金属錯化合物、およびポリエ
ステルの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal complex compound which catalyzes condensation polymerization during polyester synthesis, and a method for producing polyester.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリエステルは、その優れた性質ゆえに
繊維用・フィルム用・ボトル用をはじめ種々の分野で広
く用いられている。中でもポリエチレンテレフタレート
は機械的強度・化学特性・寸法安定性などに優れている
ため好適に用いられている。
2. Description of the Related Art Polyesters are widely used in various fields such as fibers, films and bottles because of their excellent properties. Among them, polyethylene terephthalate is preferably used because of its excellent mechanical strength, chemical properties, dimensional stability and the like.

【0003】一般にポリエチレンテレフタレートは、テ
レフタル酸またはそのエステル形成性誘導体とエチレン
グリコールから製造されるが、高分子量のポリマーを製
造する商業的なプロセスでは、ポリエステル合成時の縮
合重合時に添加する触媒としてテトラブチルチタネート
等のチタン化合物が広く用いられている。しかしなが
ら、チタン化合物を含むポリマーは、以下に述べるよう
ないくつかの不都合な点が存在する。
[0003] Generally, polyethylene terephthalate is produced from terephthalic acid or an ester-forming derivative thereof and ethylene glycol. In a commercial process for producing a polymer having a high molecular weight, tetraethylene is used as a catalyst to be added at the time of condensation polymerization during polyester synthesis. Titanium compounds such as butyl titanate are widely used. However, polymers containing titanium compounds have some disadvantages as described below.

【0004】チタン化合物は、重合反応に対する触媒活
性が極めて高い反面、熱分解の促進効果も非常に大き
い。そのため、得られるポリマーの色調が悪くなるほ
か、製糸・製膜等の成形工程において、ポリマーを再溶
融する際の分子量低下が大きく、成形体の品質ばらつき
や強度低下を起こしやすい。
[0004] The titanium compound has an extremely high catalytic activity for the polymerization reaction, but also has a very large effect of promoting thermal decomposition. For this reason, the color tone of the obtained polymer is deteriorated, and the molecular weight of the polymer is greatly reduced when the polymer is re-melted in a molding process such as a yarn-forming process or a film-forming process.

【0005】色調に関する欠点に対しては、チタン化合
物とリン酸を併用する、チタン化合物とコバルト化合物
を併用する、さらにチタン化合物とコバルト化合物とア
ルカリ金属化合物を併用するといった提案がなされてい
るが、上記の欠点を十分改良するには至っていない。し
かも、これらの方法は再溶融時の熱分解を防ぐことはで
きない。
[0005] With respect to the drawback relating to the color tone, proposals have been made to use a titanium compound and phosphoric acid together, to use a titanium compound and a cobalt compound together, and to use a titanium compound, a cobalt compound and an alkali metal compound together. The above drawbacks have not been sufficiently improved. Moreover, these methods cannot prevent thermal decomposition during remelting.

【0006】上記のような背景から、ポリエステル合成
時の縮合重合において、チタン化合物に代替しうる触媒
作用を持つ化合物が要求されている。
[0006] From the background described above, a compound having a catalytic action that can be substituted for a titanium compound in condensation polymerization at the time of polyester synthesis is required.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のチタン化合物を触媒として製造されたポリエステルの
欠点を解消し、同時にこれらの化合物と同程度以上の触
媒作用を有する金属錯化合物から成る縮合重合用触媒を
提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of polyesters produced by using a titanium compound as a catalyst, and at the same time, to comprise a metal complex compound having a catalytic activity at least as high as these compounds. A catalyst for condensation polymerization is provided.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題に対して、本
発明は以下の構成を有する。 1.「金属錯化合物であって、該化合物の中心金属がポ
リエステルのエステル面にπ配位することを特徴とする
ポリエステル重合用触媒。」 2.「金属錯化合物であって、分子軌道計算より得られ
る最低非占有分子軌道の形状がp型またはd型であるこ
とを特徴とする前記のポリエステル重合用触媒。」 3.「金属錯化合物中の中心金属が、In、Tl、A
s、Bi、Se、Te、FeおよびCuのうちから選ば
れる少なくとも1種であることを特徴とする前記いずれ
かのポリエステル重合用触媒。」 4.「金属錯化合物であって、中心金属に配位する有機
配位子を持つことを特徴とする前記いずれかのポリエス
テル重合用触媒。」 5.「金属錯化合物であって、中心金属に配位する有機
配位子が酸素原子を含有し、構成3または4記載の中心
金属に対して1中心あたり少なくとも2つ以上の該酸素
原子が結合していることを特徴とする前記いずれかのポ
リエステル重合用触媒。」 6.「ポリエステルの原料に対して前記いずれかのポリ
エステル重合用触媒を添加して重合反応を行うことを特
徴とするポリエステルの製造方法。」 7.「ポリエステルが芳香族ジカルボン酸由来の構造単
位を有するものである前記ポリエステルの製造方法。」 8.「ポリエステルがポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレートまたはポリプロピレン
ナフタレートである前記いずれかのポリエステルの製造
方法。」 9.「ポリエステルの原料が、芳香族ジカルボン酸もし
くは、そのエステル形成誘導体及びジオール、またはこ
れらの低分子量ポリエステルオリゴマーである前記いず
れかのポリエステルの製造方法。」 10.「重合用触媒の添加量が、中心金属換算で得られ
るポリエステルに対して0.2〜500ppmであるこ
とを特徴とする前記いずれかのポリエステルの製造方
法。」である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following arrangement. 1. 1. A catalyst for polyester polymerization, which is a metal complex compound, wherein the central metal of the compound is π-coordinated to the ester surface of the polyester. 2. The catalyst for polyester polymerization, which is a metal complex compound, wherein the shape of the lowest unoccupied molecular orbital obtained by molecular orbital calculation is p-type or d-type. "The central metal in the metal complex compound is In, Tl, A
Any of the foregoing polyester polymerization catalysts, which is at least one selected from s, Bi, Se, Te, Fe and Cu. 4. 4. The catalyst for polyester polymerization according to any one of the above, which is a metal complex compound and has an organic ligand coordinated to a central metal. "A metal complex compound, wherein the organic ligand coordinated to the central metal contains an oxygen atom, and at least two or more of the oxygen atoms are bonded to the central metal according to the constitution 3 or 4 per center. 5. The polyester polymerization catalyst according to any one of the above, wherein 6. A method for producing a polyester, wherein a polymerization reaction is carried out by adding any of the above-mentioned catalysts for polyester polymerization to a raw material of the polyester. 7. "The method for producing the polyester, wherein the polyester has a structural unit derived from an aromatic dicarboxylic acid." 8. A method for producing any of the above polyesters, wherein the polyester is polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polyethylene naphthalate or polypropylene naphthalate. 9. The method for producing any of the above polyesters, wherein the raw material of the polyester is an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and a diol, or a low molecular weight polyester oligomer thereof. "A method for producing any one of the polyesters described above, wherein the amount of the polymerization catalyst to be added is 0.2 to 500 ppm with respect to the polyester obtained in terms of a central metal".

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0010】本発明においては、縮合重合時に、または
該縮合重合前に本発明の金属錯化合物を添加した際に、
添加しない場合と比較して、縮合重合で得られるポリエ
ステルの重合度が高くなる、または所定の重合度に達す
るまでの該縮合重合時間が短縮される等の触媒作用が認
められた金属錯化合物を重合用触媒と称する。また、上
記変化が認められた場合、該金属錯化合物は触媒活性を
有すると称する。さらに、該金属錯化合物は、ポリエス
テル重合反応時に触媒的に用いることが可能であるが、
該重合反応の前後で該金属錯化合物の組成が同一である
必要はない。
In the present invention, when the metal complex compound of the present invention is added during or before the condensation polymerization,
Compared with the case where no addition is made, a metal complex compound having a catalytic action such as a higher degree of polymerization of the polyester obtained by condensation polymerization or a reduction in the condensation polymerization time until a predetermined degree of polymerization is reached is observed. It is called a polymerization catalyst. When the above change is observed, the metal complex compound is said to have catalytic activity. Further, the metal complex compound can be used catalytically during the polyester polymerization reaction,
It is not necessary that the composition of the metal complex compound be the same before and after the polymerization reaction.

【0011】エステルの金属錯化合物への配位構造は、
実施例の項で後述する非経験的分子軌道計算の結果よ
り、σ配位とπ配位とが存在する。
The coordination structure of the ester to the metal complex compound is
According to the result of ab initio molecular orbital calculation described later in the section of Examples, σ configuration and π configuration exist.

【0012】本発明において、σ配位とは、該金属錯化
合物中の金属原子とポリエステルの配位構造において、
配位をなすエステル面に対してカルボニル炭素−カルボ
ニル酸素−該金属原子のなす仰角が90度未満となる配
位構造を指す。また、π配位とは該仰角が90度以上と
なる配位構造である。
In the present invention, the sigma coordination refers to the coordination structure between the metal atom in the metal complex compound and the polyester.
It refers to a coordination structure in which the elevation angle formed by carbonyl carbon-carbonyl oxygen-the metal atom with respect to the coordinating ester surface is less than 90 degrees. In addition, the π configuration is a configuration structure in which the elevation angle is 90 degrees or more.

【0013】エステルの該金属原子への配位状態がπ配
位となる金属錯化合物を縮合重合時に添加した結果得ら
れるポリエステルは、ポリマーの再溶融時に熱分解によ
って起こる分子量低下が小さくなるので好ましい。これ
に対して、配位状態がσ配位となるチタン化合物を触媒
として用いたポリエステルは、熱分解による分子量低下
が大きくなり好ましくない。すなわち、本発明の金属錯
化合物は、ポリエステルの熱分解反応を抑制する効果を
有しており、ポリエステル重合用触媒として好ましい性
質を有する。
A polyester obtained as a result of adding a metal complex compound in which the coordination state of the ester to the metal atom is in the π-coordinate during the condensation polymerization is preferable because a decrease in molecular weight caused by thermal decomposition upon re-melting of the polymer is small. . On the other hand, polyesters using a titanium compound having a coordination state of σ as a catalyst are not preferred because the molecular weight is significantly reduced by thermal decomposition. That is, the metal complex compound of the present invention has an effect of suppressing a thermal decomposition reaction of the polyester, and has a preferable property as a polyester polymerization catalyst.

【0014】本発明において、p型の最低非占有分子軌
道とは、中心金属上に局在する最低非占有分子軌道が1
つの節を持つものを指す。また、d型の最低非占有分子
軌道とは、該軌道が2つの節を持つものを指す。これら
に対して、s型とは該軌道が節を持たないものを指す。
In the present invention, the p-type lowest unoccupied molecular orbital means that the lowest unoccupied molecular orbital localized on the central metal is one.
Refers to one having three clauses. In addition, the d-type lowest unoccupied molecular orbital refers to an orbital having two nodes. On the other hand, the s-type refers to one whose trajectory has no nodes.

【0015】熱分解による分子量低下を小さくするため
には、最低非占有軌道がp型またはd型であることが好
ましい。最低非占有軌道がs型である場合には熱分解に
よる分子量低下が大きくなるので好ましくない。
In order to reduce the decrease in molecular weight due to thermal decomposition, it is preferable that the lowest unoccupied orbital is p-type or d-type. If the lowest unoccupied orbit is of the s-type, the molecular weight decrease due to thermal decomposition is undesirably large.

【0016】金属錯化合物が前記の特徴を有するために
は、該金属錯化合物の中心金属元素はIn、Tl、A
s、Bi、Se、Te、FeおよびCuのうちから選ば
れる少なくとも1種であることが好ましい。より好まし
くはBi、Fe、Cuであり、さらに好ましくはBiで
ある。
In order for the metal complex to have the above characteristics, the central metal element of the metal complex is In, Tl, A
It is preferably at least one selected from s, Bi, Se, Te, Fe and Cu. More preferably, it is Bi, Fe, and Cu, and still more preferably Bi.

【0017】また、中心金属元素に配位する有機配位子
として酸素原子を含むものを用いると、ポリエステルの
原料であるエチレングリコール等のジオールに該金属錯
化合物を分散させる際、グリコラート化が速やかに進行
することによって分散性が向上するため、特に好まし
い。
Further, when an organic ligand containing an oxygen atom is used as an organic ligand which coordinates to the central metal element, when the metal complex compound is dispersed in a diol such as ethylene glycol which is a raw material of polyester, the conversion to glycolate is prompt. The dispersibility is improved by progressing to the above, which is particularly preferable.

【0018】本発明の有機配位子含有金属錯化合物は、
単独で縮合重合時に添加する事も可能であるが、2種類
以上を混合して用いる事も可能である。このとき、各金
属原子換算でその和が、ポリマーに対して0.2ppm
以上500ppm以下添加含有させる事が必要である。
より好ましくは1ppm以上200ppm以下、さらに
好ましくは1ppm以上100ppm以下である。添加
量が0.2ppmより少ないと触媒活性が不十分で、結
果として得られるポリマーの分子量が低く成形物の強度
が不十分になる。また500ppmを越える量添加する
と、異物が生成し、成形時の瀘圧上昇が顕著になった
り、ポリマー色調が悪化する。
The metal complex compound containing an organic ligand of the present invention is
It is possible to add it alone during the condensation polymerization, but it is also possible to use a mixture of two or more. At this time, the sum of each metal atom is 0.2 ppm with respect to the polymer.
It is necessary to add and contain not less than 500 ppm.
More preferably, it is 1 ppm or more and 200 ppm or less, and still more preferably 1 ppm or more and 100 ppm or less. If the amount added is less than 0.2 ppm, the catalytic activity is insufficient, and the molecular weight of the resulting polymer is low, resulting in insufficient strength of the molded product. If added in an amount exceeding 500 ppm, foreign matter is generated, and the filtration pressure during molding becomes remarkable and the color tone of the polymer deteriorates.

【0019】本発明のポリエステル合成方法では、まず
ジカルボン酸とジオール類とをエステル化するか、また
はジカルボン酸のエステル形成性誘導体とジオール類と
をエステル交換する。
In the polyester synthesis method of the present invention, first, the dicarboxylic acid and the diol are esterified, or the ester-forming derivative of the dicarboxylic acid is transesterified with the diol.

【0020】本発明で用いるジカルボン酸の具体例とし
ては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタ
レンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸などの芳香
族ジカルボン酸;デカリンジカルボン酸、ヘキサヒドロ
テレフタル酸などの脂環族ジカルボン酸;マロン酸、コ
ハク酸、アジピン酸、セバチン酸などの脂肪族ジカルボ
ン酸などが挙げられる。
Specific examples of the dicarboxylic acid used in the present invention include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid and diphenyldicarboxylic acid; alicyclic rings such as decalin dicarboxylic acid and hexahydroterephthalic acid. Aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, adipic acid and sebacic acid;

【0021】また本発明で使用するジオールの具体例と
しては、エチレングリコール、1、2−プロパンジオー
ル、1、3−プロパンジオール、1、4−ブタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1、5−ペ
ンタンジオール、1、6−ヘキサンジオール、1、8−
オクタンジオールなどが挙げられる。
Specific examples of the diol used in the present invention include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1, 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-
Octanediol and the like.

【0022】上記のジカルボン酸およびジオールを原料
とし、本発明の有機配位子含有金属錯化合物を縮合重合
時に添加して合成されるポリエステルとしては、具体的
には、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ
レンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リエチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレー
ト、ポリブチレンナフタレートおよびこれらの共重合体
および変成体が挙げられる。本発明の有機配位子含有金
属錯化合物は、ポリエチレンテレフタレートにおいて高
い効果を発揮する。
The polyester synthesized from the above-mentioned dicarboxylic acids and diols by adding the organic ligand-containing metal complex compound of the present invention at the time of condensation polymerization is, for example, polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, or the like. Examples thereof include polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene naphthalate, polybutylene naphthalate, and copolymers and modified products thereof. The metal complex compound containing an organic ligand of the present invention exhibits a high effect in polyethylene terephthalate.

【0023】本発明におけるエステル化反応は、通常、
ジカルボン酸とジオールとを、ジカルボン酸/ジオール
のモル比で1/1〜1/2の範囲内で使用し、230℃
〜250℃の温度範囲で約40万Pa以下の加圧下に、
生成する水を系外に留出させながら、エステル化反応率
が約95%以上になるまで行う。また、エステル交換反
応は、通常、ジカルボン酸エステル形成性誘導体とジオ
ールとを、ジカルボン酸エステル形成性誘導体/ジオー
ルのモル比で1/1〜1/3の範囲内で使用し、180
℃〜240℃の温度範囲で窒素ガス等の不活性ガス雰囲
気中、常圧下に、生成するアルコール、フェノール等の
副生物を系外に留出させながら、エステル交換反応率が
約98%以上になるまで行えばよい。
The esterification reaction in the present invention is usually carried out
A dicarboxylic acid and a diol are used in a molar ratio of dicarboxylic acid / diol within a range of 1/1 to 1/2.
Under a pressure of about 400,000 Pa or less in a temperature range of ~ 250 ° C,
The distillation is performed until the esterification reaction rate becomes about 95% or more while distilling out the generated water from the system. In the transesterification, the dicarboxylic acid ester-forming derivative and the diol are usually used in a molar ratio of dicarboxylic acid ester-forming derivative / diol of 1/1 to 1/3, and
The transesterification rate is about 98% or more while distilling out by-products such as alcohol and phenol from the system under an atmospheric pressure in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas in a temperature range of from 0 ° C to 240 ° C. You just need to do it.

【0024】上記のエステル化反応またはエステル交換
反応で得られるビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタ
レート等の低重合体を含む反応混合物を、次に縮合重合
反応に供する。
The reaction mixture containing a low polymer such as bis (β-hydroxyethyl) terephthalate obtained by the above esterification reaction or transesterification reaction is then subjected to a condensation polymerization reaction.

【0025】本発明における縮合重合反応は、約130
0Pa以下の減圧下に、約230〜290℃の温度範囲
において、溶融重合法で行うことができる。さらに高重
合度のポリエステルを得る目的においては、溶融重合に
引き続いて固相重合を行うことができる。この場合、溶
融重合で得られたポリマーを固化させ、ダイス状、円筒
状などの任意の形状のチップに成形し、該チップを約1
90℃以下の温度で予備乾燥した後、流動させながら、
約1300Pa以下の減圧下または窒素ガス等の不活性
ガスの流通下で、約190℃〜240℃の温度範囲で固
相重合することが望ましい。
In the present invention, the condensation polymerization reaction is carried out at about 130
It can be carried out by a melt polymerization method under a reduced pressure of 0 Pa or less and in a temperature range of about 230 to 290 ° C. For the purpose of obtaining a polyester having a higher polymerization degree, solid-state polymerization can be performed subsequent to melt polymerization. In this case, the polymer obtained by the melt polymerization is solidified and formed into a chip having an arbitrary shape such as a dice shape or a cylindrical shape.
After pre-drying at a temperature of 90 ° C or less, while flowing,
It is desirable to carry out solid phase polymerization at a temperature in the range of about 190 ° C. to 240 ° C. under a reduced pressure of about 1300 Pa or less or under a flow of an inert gas such as nitrogen gas.

【0026】以下本発明で用いた計算方法及び物性評価
法を説明する。
The calculation method and physical property evaluation method used in the present invention will be described below.

【0027】1.分子軌道計算 (1)非経験的分子軌道計算の手法 典型元素に対しては、制限ハートリー・フォック法(R
HF法)を用いた。遷移金属元素に対しては、非制限ハ
ートリー・フォック法(UHF法)を用いた。 (2)基底関数系 基底関数系は、水素原子、炭素原子、酸素原子、窒素原
子については、ポープル等によって示された基底関数系
である6-31G**(アール・ディッチフィールド、ダブリ
ュー・ジェイ・ヘーレ、ジェイ・エイ・ポープル、ジャ
ーナル・オブ・ケミカル・フィジクス、54巻724ペ
ージ(1971) (R.Ditchfield, W.J.Hehre, J.A.Pop
le, J.Chem.Phys., vol.54, p.724 (1971) )を用い
た。その以外の原子については、藤永等によって示され
た基底関数系(ガウシアン・ベーシス・セット・フォー
・モレキュラー・カルキュレーション、藤永著、エルゼ
ビア(1984年); gaussian basis sets for molecu
lar calculations, ed. by S.Huzinaga et al., Elsevi
er (1984))を用いた。 (3)分子構造の決定 エネルギー勾配法によって、金属錯化合物の分子構造、
エステルの分子構造、金属錯化合物のエステルへの配位
構造の最適化を実行した。その際初期構造を変えて複数
の計算を実行し、得られた結果のうち最も安定なものを
分子構造として用いた。 (4)非経験的分子軌道計算の実行 計算ソフトとしては、Gaussian Inc. 社製の Gaussian9
4 を用いた。最適化のキーワードには FOpt を用いた。
SCF計算の収束条件は 0.1kcal/mol とし、構造最適
化計算の力の収束条件は 8.0×10-18N とした。その他
の計算時に必要となるパラメータは、ソフトウェアの標
準値を用いた。 (5)分子軌道の可視化 分子軌道計算の結果得られた分子軌道の可視化には、Mo
lecular SimulationsInc. 社製の Cerius2 を用いた。
1. Molecular orbital calculation (1) Method of ab initio molecular orbital calculation For typical elements, the restricted Hartree-Fock method (R
HF method). For the transition metal element, the unrestricted Hartree-Fock method (UHF method) was used. (2) Basis Set The basis set is a 6-31G ** basis set for hydrogen, carbon, oxygen and nitrogen atoms, which is indicated by Pople et al. (R. Ditchfield, W. J. Here, JA Pople, Journal of Chemical Physics, 54, 724 (1971) (R. Ditchfield, WJHehre, JAPop)
le, J. Chem. Phys., vol. 54, p. 724 (1971)). For other atoms, the basis set shown by Fujinaga et al. (Gaussian Basis Set for Molecular Calculation, Fujinaga, Elsevier (1984); gaussian basis sets for molecu
lar calculations, ed. by S. Huzinaga et al., Elsevi
er (1984)). (3) Determination of molecular structure The molecular structure of the metal complex compound is determined by the energy gradient method.
The molecular structure of the ester and the coordination structure of the metal complex compound to the ester were optimized. At that time, a plurality of calculations were performed while changing the initial structure, and the most stable one of the obtained results was used as the molecular structure. (4) Executing ab initio molecular orbital calculation As the calculation software, Gaussian9 manufactured by Gaussian Inc.
4 was used. FOpt was used as the keyword for optimization.
The convergence condition of the SCF calculation was 0.1 kcal / mol, and the convergence condition of the force of the structure optimization calculation was 8.0 × 10 −18 N. The parameters required for other calculations used the standard values of the software. (5) Visualization of molecular orbitals To visualize the molecular orbitals obtained as a result of molecular orbital calculations, use Mo
Cerius2 manufactured by Lecular Simulations Inc. was used.

【0028】(6)ハードウェア 分子軌道計算は、デジタル・イクイップメント社製のエ
ンジニアリングワークステーションで実行した。分子軌
道の可視化には、シリコングラフィックス社製のエンジ
ニアリングワークステーションを用いた。
(6) Hardware The molecular orbital calculation was performed on an engineering workstation manufactured by Digital Equipment Corporation. For visualization of molecular orbitals, an engineering workstation manufactured by Silicon Graphics was used.

【0029】2.使用した金属錯化合物 以下に示す金属の酢酸化物を使用した。2. Metal Complex Compound Used The following metal acetates were used.

【0030】Bi(化合物1)、Fe(化合物2)、T
i(化合物3)、Al(化合物4)、Zr(化合物5) 3.ポリマーの固有粘度[η](単位:dl/g) オルトクロロフェノールを溶媒として25℃で測定し
た。
Bi (compound 1), Fe (compound 2), T
2. i (compound 3), Al (compound 4), Zr (compound 5) Intrinsic viscosity [η] (unit: dl / g) of polymer was measured at 25 ° C. using orthochlorophenol as a solvent.

【0031】4.ポリマーの再溶融時の分子量低下 ペレット状にしたポリマーを150℃、1torr以下
で20時間以上乾燥した後、窒素雰囲気下、290℃で
5時間熱処理し、その時の固有粘度低下(ΔIV)を
(式1)によって求めた。
4. Reduction of molecular weight upon remelting of polymer After pelletized polymer was dried at 150 ° C. and 1 torr or less for 20 hours or more, it was heat-treated at 290 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere, and the intrinsic viscosity reduction (ΔIV) at that time was determined by the formula Determined by 1).

【0032】 ΔIV =(熱処理前の固有粘度)−(熱処理後の固有粘度) (式1)ΔIV = (intrinsic viscosity before heat treatment) − (intrinsic viscosity after heat treatment) (Formula 1)

【0033】[0033]

【実施例】以下本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。なお、後述の比較例1〜3は公知の触媒の例で
ある。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. In addition, Comparative Examples 1 to 3 described below are examples of known catalysts.

【0034】金属錯化合物の中心金属元素としてBiお
よびFe、比較例としてTi、Al、Zrを選択し、非
経験的分子軌道計算を実行した。金属錯化合物中の中心
金属元素がBi、Feである金属錯化合物ではエステル
への配位構造はσ配位が最安定となったが、該金属元素
がTi、Al、Zrである金属錯化合物ではπ配位が最
安定構造となった。これらの配位状態および最低非占有
分子軌道の形状を表1に示す。
Bi and Fe were selected as the central metal elements of the metal complex compound, and Ti, Al, and Zr were selected as comparative examples, and ab initio molecular orbital calculations were performed. In the metal complex compound in which the central metal element in the metal complex compound is Bi or Fe, the coordination structure to the ester has the most stable σ coordination structure, but the metal complex compound in which the metal element is Ti, Al, or Zr In this case, the π configuration became the most stable structure. Table 1 shows the coordination state and the shape of the lowest unoccupied molecular orbital.

【0035】また、該金属錯化合物を縮合重合用触媒と
してポリエステルを合成し、熱処理を行った。高純度テ
レフタル酸とエチレングリコールから常法に従って製造
した、触媒を含まないビス(β−ヒドロキシエチル)テ
レフタレート等の低重合体を250℃で溶融し、該溶融
物に(化合物1)〜(化合物5)をエチレングリコール
に分散させて加えた。各有機配位子含有金属錯化合物の
添加量は、最終的に得られるポリマー中の中心金属元素
の含有量として表1に示す量とした。その後、低重合体
を30rpmで撹拌しながら、反応系を250℃から2
85℃まで徐々に昇温するとともに、最終圧力を40P
aまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はす
べて60分とした。所定の撹拌トルクとなった時点で反
応系を窒素パージし常圧に戻し重縮合反応を停止し、冷
水にストランド状に吐出、直ちにカッティングしてポリ
エステルのペレットを得た。
Further, a polyester was synthesized using the metal complex compound as a catalyst for condensation polymerization and heat-treated. A low-polymer such as bis (β-hydroxyethyl) terephthalate, which does not contain a catalyst, produced from high-purity terephthalic acid and ethylene glycol according to a conventional method is melted at 250 ° C., and (Molecule 1) to (Molecule 5) are added to the melt. ) Was added dispersed in ethylene glycol. The amount of each organic ligand-containing metal complex compound added was as shown in Table 1 as the content of the central metal element in the polymer finally obtained. Then, while stirring the low polymer at 30 rpm, the reaction system was heated from 250 ° C to 2 ° C.
Gradually raise the temperature to 85 ° C and reduce the final pressure to 40P
a. The time to reach the final temperature and the final pressure was all 60 minutes. When the stirring torque reached a predetermined value, the reaction system was purged with nitrogen and returned to normal pressure to stop the polycondensation reaction. The polycondensation reaction was discharged in cold water in a strand form and immediately cut to obtain polyester pellets.

【0036】このペレットに対して、乾燥、熱処理を行
い、固有粘度低下を測定した。
The pellets were dried and heat-treated, and the decrease in intrinsic viscosity was measured.

【0037】表1に結果を示す。Table 1 shows the results.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】実施例1および2の、分子軌道計算におい
てπ配位が最安定構造となる金属錯化合物では、σ配位
が最安定となる比較例の金属錯化合物と比較して、熱処
理による固有粘度低下が小さくなる傾向が得られた。こ
の結果より、上記π配位状態を有する金属錯化合物は、
ポリエステル縮合重合反応の副反応である熱分解反応を
抑制していると推測されるものである。
In the metal complex compounds of Examples 1 and 2 in which the π-coordinate has the most stable structure in the molecular orbital calculation, the metal complex compound of the comparative example in which the σ-coordination is the most stable is different from the metal complex compound of the comparative example in which the σ coordination is the most stable. The tendency that the decrease in viscosity was small was obtained. From this result, the metal complex compound having the π-coordinate state is
It is presumed that the thermal decomposition reaction which is a side reaction of the polyester condensation polymerization reaction is suppressed.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明の金属錯化合物は、ポリエステル
合成時の縮合重合への触媒作用に優れ、しかも副反応と
して起こる熱分解反応を抑制する作用を有する。そのた
め、該触媒を用いて重合したポリマーは再溶融時に熱分
解に起因するポリエステルの耐熱性低下が起こりにく
く、成形体の品質ばらつきや強度低下も小さいため、繊
維・フィルム等に好適に用いることができる。
Industrial Applicability The metal complex compound of the present invention has an excellent catalytic action on condensation polymerization in the synthesis of polyester, and also has an action of suppressing a thermal decomposition reaction occurring as a side reaction. Therefore, a polymer polymerized by using the catalyst hardly causes a decrease in the heat resistance of the polyester due to thermal decomposition at the time of re-melting, and a small variation in the quality and a decrease in the strength of the molded product. it can.

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Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】有機配位子含有金属錯化合物であって、該
化合物の中心金属がポリエステルのエステル面にπ配位
することを特徴とするポリエステル重合用触媒。
1. A polyester polymerization catalyst, which is a metal complex compound containing an organic ligand, wherein a central metal of the compound is π-coordinated to an ester surface of the polyester.
【請求項2】金属錯化合物であって、分子軌道計算より
得られる最低非占有分子軌道の形状がp型またはd型で
あることを特徴とする請求項1記載のポリエステル重合
用触媒。
2. The polyester polymerization catalyst according to claim 1, which is a metal complex compound, wherein the shape of the lowest unoccupied molecular orbital obtained by molecular orbital calculation is p-type or d-type.
【請求項3】金属錯化合物中の中心金属が、In、T
l、As、Bi、Se、Te、FeおよびCuのうちか
ら選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求
項1または2記載のポリエステル重合用触媒。
3. The method according to claim 1, wherein the central metal in the metal complex compound is In, T
3. The polyester polymerization catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is at least one selected from the group consisting of 1, As, Bi, Se, Te, Fe and Cu.
【請求項4】金属錯化合物であって、中心金属に配位す
る有機配位子を持つことを特徴とする請求項1〜3いず
れかに記載のポリエステル重合用触媒。
4. The catalyst for polyester polymerization according to claim 1, which is a metal complex compound and has an organic ligand which coordinates to a central metal.
【請求項5】金属錯化合物であって、中心金属に配位す
る有機配位子が酸素原子を含有し、請求項3または4記
載の中心金属に対して少なくとも2つ以上の該酸素原子
が結合していることを特徴とする請求項1〜4いずれか
に記載のポリエステル重合用触媒。
5. A metal complex compound, wherein the organic ligand coordinated to the central metal contains an oxygen atom, and at least two or more oxygen atoms are present relative to the central metal according to claim 3 or 4. The polyester polymerization catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the catalyst is bonded.
【請求項6】ポリエステルの原料に対して請求項1〜5
いずれかのポリエステル重合用触媒を添加して重合反応
を行うことを特徴とするポリエステルの製造方法。
6. The polyester raw material according to claim 1, wherein
A method for producing a polyester, comprising performing a polymerization reaction by adding any one of the polyester polymerization catalysts.
【請求項7】ポリエステルが芳香族ジカルボン酸由来の
構造単位を有するものである請求項6記載のポリエステ
ルの製造方法。
7. The method for producing a polyester according to claim 6, wherein the polyester has a structural unit derived from an aromatic dicarboxylic acid.
【請求項8】ポリエステルがポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレ
フタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリプロ
ピレンナフタレートである請求項7記載のポリエステル
の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the polyester is polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polyethylene naphthalate or polypropylene naphthalate.
【請求項9】ポリエステルの原料が、芳香族ジカルボン
酸もしくは、そのエステル形成誘導体及びジオール、ま
たはこれらの低分子量ポリエステルオリゴマーである請
求項6〜8いずれかに記載のポリエステルの製造方法。
9. The method for producing a polyester according to claim 6, wherein the raw material of the polyester is an aromatic dicarboxylic acid, an ester-forming derivative thereof and a diol, or a low molecular weight polyester oligomer thereof.
【請求項10】重合用触媒の添加量が、得られるポリエ
ステルに対して中心金属換算で0.2〜500ppmで
あることを特徴とする請求項6〜9いずれかに記載のポ
リエステルの製造方法。
10. The process for producing a polyester according to claim 6, wherein the amount of the polymerization catalyst added is 0.2 to 500 ppm in terms of the central metal relative to the obtained polyester.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006125824A1 (en) * 2005-05-26 2006-11-30 M & G Polimeri Italia S.P.A. Polyester organo iron compositions

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WO2006125824A1 (en) * 2005-05-26 2006-11-30 M & G Polimeri Italia S.P.A. Polyester organo iron compositions

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