JP2000302854A - ポリエステル重合触媒、これを用いて製造されたポリエステルおよびポリエステルの製造方法 - Google Patents
ポリエステル重合触媒、これを用いて製造されたポリエステルおよびポリエステルの製造方法Info
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Abstract
よびこれを用いて製造されたポリエステルを提供する。 【解決手段】ポリエステルを製造するに際し、重縮合触
媒として、アルミニウム化合物とそれ以外の金属化合物
とからなる新規の触媒を使用する。
Description
媒、これを用いて製造されたポリエステルおよびポリエ
ステルの製造方法に関するものであり、さらに詳しく
は、アンチモン化合物を用いない新規のポリエステル重
合触媒、これを用いて製造されたポリエステルおよびポ
リエステルの製造方法に関するものである。
タレート(以下、PET と略す)は、機械的特性および化
学的特性に優れており、多用途への応用、例えば、衣料
用や産業資材用の繊維、包装用や磁気テープ用などの各
種フィルムやシート、ボトルやエンジニアリングプラス
チックなどの成形物への応用がなされている。
テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールとのエステ
ル化もしくはエステル交換によってビス(2-ヒドロキシ
エチル)テレフタレートを製造し、これを高温、真空下
で触媒を用いて重縮合することで得られる。重縮合時に
用いられる触媒としては、三酸化アンチモンが広く用い
られている。三酸化アンチモンは、安価で、かつ優れた
触媒活性をもつ触媒であるが、重縮合時に金属アンチモ
ンが析出するため、PET に黒ずみや異物が発生するとい
う問題点を有している。また、最近環境面からアンチモ
ンの安全性に対する問題が指摘されている。このような
経緯で、アンチモンを含まないポリエステルが望まれて
いる。
いて、かつ PETの黒ずみや異物の発生を抑制する試みが
行われている。例えば、特許第2666502号においては、
重縮合触媒として三酸化アンチモンとビスマスおよびセ
レンの化合物を用いることで、PET 中の黒色異物の生成
を抑制している。また、特開平9-291141号においては、
重縮合触媒としてナトリウムおよび鉄の酸化物を含有す
る三酸化アンチモンを用いると、金属アンチモンの析出
が抑制されることを述べている。ところが、これらの重
縮合触媒では、結局アンチモンを含まないポリエステル
という目的は達成できない。
媒の検討も行われている。特に、テトラアルコキシチタ
ネートがすでに提案されているが、これを用いて製造さ
れたPETは著しく着色すること、ならびに熱分解を容易
に起こすという問題がある。
を重縮合触媒として用いたときの問題点を克服する試み
として、例えば、特開昭55-116722号では、テトラアル
コキシチタネートをコバルト塩およびカルシウム塩と同
時に用いる方法が提案されている。また、特開平8-7358
1号によると、重縮合触媒としてテトラアルコキシチタ
ネートをコバルト化合物と同時に用い、かつ蛍光増白剤
を用いる方法が提案されている。ところが、これらの提
案では、テトラアルコキシチタネートを重縮合触媒とし
て用いたときの PETの着色は低減されるものの、一方 P
ETの熱分解を効果的に抑制することは達成されていな
い。
媒でかつ、テトラアルコキシチタネートを用いたときの
ような問題点を克服する重縮合触媒としては、ゲルマニ
ウム化合物が実用化されているが、この触媒は非常に高
価であるという問題点や、重合中に反応系から外へ留出
しやすいため反応系の触媒濃度が変化し重合の制御が困
難になるという問題点を有している。
それらの触媒活性を足し合わせた以上の触媒活性を持た
せることはできていなかった。
化合物以外の新規の重縮合触媒、およびこれを用いて製
造されたポリエステルを提供するものである。
課題の解決を目指して鋭意検討を重ねた結果、特定の金
属化合物を組み合わせることによって、それらの触媒活
性を足し合わせた以上の触媒活性を持たせることができ
るようになることを見いだした。本発明の重縮合触媒を
用いると、アンチモン化合物を用いない品質に優れたポ
リエステルを得ることができる。
て、アルミニウム化合物とそれ以外の金属化合物とから
なるポリエステル重合触媒、これを用いて製造されたポ
リエステルおよびポリエステルの製造方法を提供する。
の新規の重縮合触媒、およびこれを用いて製造されたポ
リエステルを提供するものである。本発明の重縮合触媒
は、アルミニウム化合物とそれ以外の金属化合物とから
なるポリエステル重合触媒である。
チウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウ
ム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウム、インジウム、タリウム、ゲルマニウム、錫、
鉛、ビスマス、スカンジウム、イットリウム、ジルコニ
ウム、ハフニウム、バナジウム、クロム、マンガン、
鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジ
ウム、パラジウム、テルル、銀などの金属化合物からな
る群より選ばれる一種以上の金属化合物が挙げられる。
トリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウ
ム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、タリ
ウム、鉛、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜
鉛の金属化合物からなる群より選ばれる一種以上の金属
化合物が好ましい。
ム、鉛、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛の金属化合
物からなる群より選ばれる一種以上の金属化合物がとく
に好ましい。
れないが、例えば、これらの金属のギ酸、酢酸、プロピ
オン酸、酪酸、蓚酸などの飽和脂肪族カルボン酸塩、ア
クリル酸、メタクリル酸などの不飽和脂肪族カルボン酸
塩、安息香酸などの芳香族カルボン塩、トリクロロ酢酸
などのハロゲン含有カルボン酸塩、乳酸、クエン酸、サ
リチル酸などのヒドロキシカルボン酸塩、炭酸、硫酸、
硝酸、リン酸、ホスホン酸、炭酸水素、リン酸水素、硫
酸水素、亜硫酸、チオ硫酸、塩酸、臭化水素酸、塩素
酸、臭素酸などの無機酸塩、1-プロパンスルホン酸、1-
ペンタンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などの有機
スルホン酸塩、ラウリル硫酸などの有機硫酸塩、メトキ
シ、エトキシ、n-プロポキシ、iso-プロポキシ、n-ブト
キシ、t−ブトキシなどアルコキサイド、アセチルアセ
トネートなどのキレート化合物、酸化物、水酸化物、金
属などが挙げられ、これらのうち飽和脂肪族カルボン酸
塩が好ましく、さらに酢酸塩がとくに好ましい。
られるポリエステルのジカルボン酸や多価カルボン酸な
どのカルボン酸成分の全構成ユニットのモル数に対して
1×10-6〜0.1モルが好ましく、更に好ましくは5×10-6
〜0.05モルである。
限定はされないが、例えば、ギ酸アルミニウム、酢酸ア
ルミニウム、プロピオン酸アルミニウム、蓚酸アルミニ
ウム、アクリル酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウ
ム、ステアリン酸アルミニウム、安息香酸アルミニウ
ム、トリクロロ酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、
クエン酸アルミニウム、サリチル酸アルミニウムなどの
カルボン酸塩、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウ
ム、水酸化塩化アルミニウム、炭酸アルミニウム、リン
酸アルミニウム、ホスホン酸アルミニウムなどの無機酸
塩、アルミニウムメトキサイド、アルミニウムエトキサ
イド、アルミニウムn-プロポキサイド、アルミニウムis
o-プロポキサイド、アルミニウムn-ブトキサイド、アル
ミニウムt−ブトキサイドなどアルミニウムアルコキサ
イド、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウ
ムアセチルアセテート、アルミニウムエチルアセトアセ
テート、アルミニウムエチルアセトアセテートジiso-プ
ロポキサイドなどのアルミニウムキレート化合物、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムなどの有
機アルミニウム化合物およびこれらの部分加水分解物、
酸化アルミニウム、金属アルミニウムなどが挙げられ
る。これらのうちカルボン酸塩および無機酸塩が好まし
く、これらの中でもさらに酢酸アルミニウム、塩化アル
ミニウム、水酸化アルミニウムがとくに好ましい。
られるポリエステルのジカルボン酸や多価カルボン酸な
どのカルボン酸成分の全構成ユニットのモル数に対して
5×10-7〜0.01モルが好ましく、更に好ましくは1×10-6
〜0.005モルである。
公知の方法で行うことができる。例えば、テレフタル酸
とエチレングリコールとのエステル化後、重縮合する方
法、もしくは、テレフタル酸ジメチルなどのテレフタル
酸のアルキルエステルとエチレングリコールとのエステ
ル交換反応を行った後、重縮合する方法のいずれの方法
でも行うことができる。また、重合の装置は、回分式で
あっても、連続式であってもよい。
ステル化反応およびエステル交換反応にも触媒活性を有
する。テレフタル酸ジメチルなどのジカルボン酸のアル
キルエステルとエチレングリコールなどのグリコールと
のエステル交換反応は、通常亜鉛などのエステル交換触
媒の存在下で行われるが、これらの触媒の代わりに本発
明の触媒を用いることもできる。また、本発明の触媒
は、溶融重合のみならず固相重合や溶液重合においても
触媒活性を有する。
反応の開始前が望ましいが、エステル化反応もしくはエ
ステル交換反応の開始前および反応途中の任意の段階で
反応系に添加することもできる。
もしくはニート状であってもよいし、エチレングリコー
ルなどの溶媒のスラリー状もしくは溶液であってもよ
く、特に限定されない。また、アルミニウム化合物と金
属化合物とを予め混合したものを添加してもよいし、こ
れらを別々に添加してもよい。
物、チタン化合物などの他の重縮合触媒を共存させて用
いてもよい。
ン酸を含む多価カルボン酸およびこれらのエステル形成
性誘導体から選ばれる一種または二種以上とグリコール
を含む多価アルコールから選ばれる一種または二種以上
とから成るもの、またはヒドロキシカルボン酸およびこ
れらのエステル形成性誘導体から成るもの、または環状
エステルから成るものをいう。
コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベ
リン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン
酸、ドデカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン
酸、ヘキサデカンジカルボン酸、1,3ーシクロブタン
ジカルボン酸、1,3ーシクロペンタンジカルボン酸、
1,2ーシクロヘキサンジカルボン酸、1,3ーシクロヘ
キサンジカルボン酸、1,4ーシクロヘキサンジカルボン
酸、2,5ーノルボルナンジカルボン酸、ダイマー酸な
どに例示される飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらの
エステル形成性誘導体、フマル酸、マレイン酸、イタコ
ン酸などに例示される不飽和脂肪族ジカルボン酸または
これらのエステル形成性誘導体、オルソフタル酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸、5ー(アルカリ金属)スルホ
イソフタル酸、ジフェニン酸、1,3ーナフタレンジカ
ルボン酸、1,4ーナフタレンジカルボン酸、1,5ーナ
フタレンジカルボン酸、2,6ーナフタレンジカルボン
酸、2,7ーナフタレンジカルボン酸、4、4’ービフ
ェニルジカルボン酸、4、4’ービフェニルスルホンジ
カルボン酸、4、4’ービフェニルエーテルジカルボン
酸、1,2ービス(フェノキシ)エタンーp,p’ージカ
ルボン酸、パモイン酸、アントラセンジカルボン酸など
に例示される芳香族ジカルボン酸またはこれらのエステ
ル形成性誘導体が挙げられ、これらのジカルボン酸のう
ちテレフタル酸およびイソフタル酸が好ましい。
として、エタントリカルボン酸、プロパントリカルボン
酸、ブタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、トリメ
リット酸、トリメシン酸、3、4、3’、4’ービフェ
ニルテトラカルボン酸、およびこれらのエステル形成性
誘導体などが挙げられる。
1、2ープロピレングリコール、1、3ープロピレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、1、2ーブチレングリコール、1、3ーブチレン
グリコール、2、3ーブチレングリコール、1,4ーブ
チレングリコール、1、5ーペンタンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、1,6ーヘキサンジオール、1,2ー
シクロヘキサンジオール、1,3ーシクロヘキサンジオ
ール、1,4ーシクロヘキサンジオール、1,2ーシクロ
ヘキサンジメタノール、1,3ーシクロヘキサンジメタ
ノール、1,4ーシクロヘキサンジメタノール、1,4ー
シクロヘキサンジエタノール、1,10ーデカメチレン
グリコール、1、12ードデカンジオール、ポリエチレ
ングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテト
ラメチレングリコールなどに例示される脂肪族グリコー
ル、ヒドロキノン、4, 4’ージヒドロキシビスフェノ
ール、1,4ービス(βーヒドロキシエトキシ)ベンゼ
ン、1,4ービス(βーヒドロキシエトキシフェニル)
スルホン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)エーテル、
ビス(p−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(p−
ヒドロキシフェニル)メタン、1、2ービス(p−ヒド
ロキシフェニル)エタン、ビスフェノールA、ビスフェ
ノールC、2,5ーナフタレンジオール、これらのグリ
コールにエチレンオキシドが付加したグリコール、など
に例示される芳香族グリコールが挙げられ、これらのグ
リコールのうちエチレングリコールおよび1,4ーブチ
レングリコールが好ましい。
して、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリ
セロール、ヘキサントリオールなどが挙げられる。
エン酸、リンゴ酸、酒石酸、ヒドロキシ酢酸、3ーヒド
ロキシ酪酸、p−ヒドロキシ安息香酸、pー(2ーヒド
ロキシエトキシ)安息香酸、4ーヒドロキシシクロヘキ
サンカルボン酸、またはこれらのエステル形成性誘導体
などが挙げられる。
ン、β-プロピオラクトン、β-メチル-β-プロピオラク
トン、δ-バレロラクトン、グリコリド、ラクチドなど
が挙げられる。
ン酸のエステル形成性誘導体としては、これらのアルキ
ルエステル、酸クロライド、酸無水物などが挙げられ
る。
単位がアルキレンテレフタレートからなるポリエステル
が好ましい。ここで言う主たる繰り返し単位がアルキレ
ンテレフタレートからなるポリエステルとは、主たる酸
成分がテレフタル酸またはそのエステル形成性誘導体、
主たるグリコール成分がアルキレングリコールからなる
ものである。ここで言うアルキレングリコールは、分子
鎖中に置換基や脂環構造を含んでいても良い。
グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、ア
ゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカ
ンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデ
カンジカルボン酸、1,3ーシクロブタンジカルボン
酸、1,3ーシクロペンタンジカルボン酸、1,2ーシク
ロヘキサンジカルボン酸、1,3ーシクロヘキサンジカ
ルボン酸、1,4ーシクロヘキサンジカルボン酸、2,5
ーノルボルナンジカルボン酸、ダイマー酸などに例示さ
れる飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形
成性誘導体、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などに
例示される不飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエ
ステル形成性誘導体、オルソフタル酸、イソフタル酸、
5ー(アルカリ金属)スルホイソフタル酸、ジフェニン
酸、1,3ーナフタレンジカルボン酸、1,4ーナフタレ
ンジカルボン酸、1,5ーナフタレンジカルボン酸、2,
6ーナフタレンジカルボン酸、2,7ーナフタレンジカ
ルボン酸、4、4’ービフェニルジカルボン酸、4、
4’ービフェニルスルホンジカルボン酸、4、4’ービ
フェニルエーテルジカルボン酸、1,2ービス(フェノ
キシ)エタンーp,p’ージカルボン酸、パモイン酸、
アントラセンジカルボン酸などに例示される芳香族ジカ
ルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体、エタン
トリカルボン酸、プロパントリカルボン酸、ブタンテト
ラカルボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、トリ
メシン酸、3、4、3’、4’ービフェニルテトラカル
ボン酸などに例示される多価カルボン酸およびこれらの
エステル形成性誘導体などを共重合成分として含むこと
もできる。また、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、
ヒドロキシ酢酸、3ーヒドロキシ酪酸、p−ヒドロキシ
安息香酸、pー(2ーヒドロキシエトキシ)安息香酸、
4ーヒドロキシシクロヘキサンカルボン酸などに例示さ
れるヒドロキシカルボン酸またはそのエステル形成性誘
導体を含むこともできる。また、ε-カプロラクトン、
β-プロピオラクトン、β-メチル-β-プロピオラクト
ン、δ-バレロラクトン、グリコリド、ラクチドなどに
例示される環状エステルを含むこともできる。
ールとしては、1、2ープロピレングリコール、1、3
ープロピレングリコール、1、2ーブチレングリコー
ル、1、3ーブチレングリコール、2、3ーブチレング
リコール、1,4ーブチレングリコール、1、5ーペン
タンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6ーヘキ
サンジオール、1,2ーシクロヘキサンジオール、1,3
ーシクロヘキサンジオール、1,4ーシクロヘキサンジ
オール、1,2ーシクロヘキサンジメタノール、1,3ー
シクロヘキサンジメタノール、1,4ーシクロヘキサン
ジメタノール、1,4ーシクロヘキサンジエタノール、
1,10ーデカメチレングリコール、1、12ードデカ
ンジオール等があげられる。これらは同時に2種以上を
使用しても良い。また、ジエチレングリコール、トリエ
チレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリトリ
メチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールな
どに例示される脂肪族グリコール、ヒドロキノン、4,
4’ージヒドロキシビスフェノール、1,4ービス(β
ーヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4ービス(βー
ヒドロキシエトキシフェニル)スルホン、ビス(p−ヒ
ドロキシフェニル)エーテル、ビス(p−ヒドロキシフ
ェニル)スルホン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メ
タン、1、2ービス(p−ヒドロキシフェニル)エタ
ン、ビスフェノールA、ビスフェノールC、2,5ーナフ
タレンジオール、これらのグリコールにエチレンオキシ
ドが付加したグリコール、などに例示される芳香族グリ
コール、トリメチロールメタン、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
グリセロール、ヘキサントリオールなどに例示される多
価アルコール等を含むことができる。
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(1,4ーシクロヘキサ
ンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレンナフタレ
ート、ポリブチレンナフタレート、およびこれらの共重
合体が特に好ましく、これらのうちポリエチレンテレフ
タレートがさらに好ましい。
合体や安定剤、酸化防止剤、制電剤、消泡剤、染色性改
良剤、染料、顔料、艶消剤、蛍光増白剤、その他の添加
剤が含有されていてもよい。
明はもとよりこれらの実施例に限定されるものではな
い。なお、各実施例および比較例においてポリエステル
の固有粘度(IV)は次のようにして測定した。フェノー
ル / 1,1,2,2-テトラクロロエタンの 6 / 4混合溶媒
(重量比)を用いて、温度30℃で測定した。
テレフタレート8900重量部に対し、触媒として、酢酸リ
チウムの5g/lエチレングリコール溶液をポリエステル中
の酸成分に対してリチウムとして0.05mol%となるように
加え、次いで、塩化アルミニウムの3g/lエチレングリコ
ール溶液をポリエステル中の酸成分に対してアルミニウ
ムとして0.014mol%加えて、常圧にて245℃で10分間攪拌
した。次いで50分を要して275℃まで昇温しつつ反応系
の圧力を徐々に下げて1mmHg以下としてさらに同温同圧
で3時間重縮合反応を行った。得られたポリマーの物性
値を表1に示す。
を変更したこと以外は実施例1と全く同様にしてポリエ
ステルを重合した。得られたポリマーの物性値を表1お
よび表2に示す。
の新規の重縮合触媒、およびこれを用いて製造されたポ
リエステルが提供される。本発明のポリエステルは、衣
料用繊維、産業資材用繊維、各種フィルム、シート、ボ
トルやエンジニアリングプラスチックなどの各種成形
物、および塗料や接着剤などへの応用が可能である。
Claims (6)
- 【請求項1】アルミニウム化合物とそれ以外の金属化合
物とからなるポリエステル重合触媒。 - 【請求項2】金属化合物が、リチウム、ナトリウム、カ
リウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウム、タリ
ウム、ゲルマニウム、錫、鉛、ビスマス、スカンジウ
ム、イットリウム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジ
ウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、
銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、テル
ル、銀からなる群より選ばれる一種以上の金属化合物で
ある請求項1記載のポリエステル重合触媒。 - 【請求項3】金属化合物が、リチウム、ナトリウム、カ
リウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、タリウム、鉛、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛からなる群
より選ばれる一種以上の金属化合物である請求項1記載
のポリエステル重合触媒。 - 【請求項4】金属化合物が、リチウム、マグネシウム、
タリウム、鉛、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛から
なる群より選ばれる一種以上の金属化合物である請求項
1記載のポリエステル重合触媒。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の触媒を用
いて製造されたポリエステル。 - 【請求項6】請求項1〜4のいずれかに記載の触媒を用
いることを特徴とするポリエステルの製造方法。
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