JP2001072751A

JP2001072751A - チタン触媒溶液の調製法及びそれを用いるポリエステルの製造法

Info

Publication number: JP2001072751A
Application number: JP24824999A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kitsuka; 良幸木束; Kenji Kode; 健司香出
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】長期貯留中に攪拌やポンプ循環で発生した熱
での酸化がなく、優れた触媒活性を有したチタン触媒の
アルキレングリコール溶液の調製法およびポリエステル
の製造法を提供する。【解決手段】テトラアルコキシチタンを0.1〜10重量
％、及びテトラアルコキシチタン１モルに対し、0.5〜
2.0倍モルの水を含有するアルキレングリコール溶液を
調製するに際し、テトラアルコキシチタンのアルキレン
グリコール溶液と水とを混合することを特徴とするチタ
ン触媒溶液の調製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレフタル酸とエ
チレングリコールまたは１,４-ブタンジオールからなる
ポリエステルを製造する際などに使用する貯留安定性に
優れたチタン触媒のアルキレングリコール溶液の調製法
及びそのチタン触媒溶液を用いたポリエステルの製造法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステルは、機械的強度、化学的安
定性、透明性等が優れ、また、軽量であり、比較的生産
コストが安価なため、衣料分野のみならず、各種のフィ
ルムやシート、容器等の包装材料として、各分野に幅広
く用いられている。

【０００３】例えばポリエチレンテレフタレート(以
下、PETと略す)は、テレフタル酸(以下、TPAと略す)と
エチレングリコール(以下、EGと略す)とからなるビス
(β-ヒドロキシエチル)テレフタレートまたはそのオリ
ゴマー(以下、ポリエステル低重合体と略す)を重縮合反
応することにより製造できる。その際の重縮合触媒とし
て、アンチモン、ゲルマニウム、スズ、チタン、亜鉛、
アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、マンガン、
コバルト等の金属化合物のほか、スルホサリチル酸、ｏ
-スルホ安息香酸無水物等の有機スルホン酸化合物など
も用いられている。

【０００４】また、これらの触媒を重縮合工程に供給す
るには、予め反応に用いるアルキレングリコール中に触
媒を溶解し、その溶液を供給する方法が一般的である。

【０００５】しかしながら、触媒活性が優れたチタン触
媒に関しては、これをアルキレングリコール溶液として
長期貯留したり、貯留保存中の撹拌やポンプ循環で熱が
発生すると、チタン触媒の一部が析出することがある。
チタン触媒が析出した触媒液をそのまま前記工程に供給
し重縮合反応させると、重縮合工程に長時間を要し、ポ
リエステルの品質や操業性に悪影響を及ぼすという問題
があった。したがって、チタン触媒は優れた触媒活性を
有しているにもかかわらず、その使用が制限されてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決し、貯留安定性、特に熱安定性に優れたチタ
ン触媒のアルキレングリコール溶液を調製する方法を提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、テトラアルコキシ
チタンのアルキレングリコール溶液と水とを混合したチ
タン触媒溶液が安定性に優れることを見出し、本発明に
到達した。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は次の通りであ
る。 (１)テトラアルコキシチタンを0.1〜10重量％、及びテ
トラアルコキシチタン１モルに対し、0.5〜2.0倍モルの
水を含有するアルキレングリコール溶液を調製するに際
し、テトラアルコキシチタンのアルキレングリコール溶
液と水とを混合することを特徴とするチタン触媒溶液の
調製法。 (２)上記の方法で得られるチタン触媒溶液を使用するこ
とを特徴とするポリエステルの製造法。

【０００９】

【発明の実態の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明におけるテトラアルコキシチタンは、例え
ば、テトラメチルチタネート、テトラブチルチタネー
ト、テトライソプロピルチタネートなどが挙げられる
が、中でもテトラブチルチタネートが、液体で取扱い易
く、安価であるため、好ましい。

【００１０】本発明におけるテトラアルコキシチタン
(以下、TATと略す)は、0.1〜10重量％のアルキレングリ
コール溶液とする必要がある。アルキレングリコール溶
液中のTATの濃度が0.1重量％未満であると、触媒溶液の
投入量が増加するため、重縮合反応工程の総所要時間が
長くなり、また、重縮合反応中の副生物量が増えるた
め、得られたポリエステルの物性が悪化する。逆に、10
重量％を超えると、触媒調製中に一部のTATがアルキレ
ングリコールと反応し、高分子化して析出するため、重
縮合触媒としての活性が低下する。

【００１１】本発明において、触媒溶液を構成するアル
キレングリコールとしては、本発明のチタン触媒溶液を
用いて製造されるポリエステルの原料であるアルキレン
グリコールが用いられる。たとえば、ポリエチレンテレ
フタレートを製造する場合は、エチレングリコールが触
媒溶液に用いられる。

【００１２】本発明における触媒溶液中の水の含有量
は、TAT１モルに対し、0.5〜2.0倍モルとする必要があ
る。含有する水の量が2.0倍モルを超えると、触媒溶液
調製時に同溶液には白色不溶物が析出し、この析出物が
循環貯留中に調製設備や循環配管中に堆積したり、配管
中に設けた濾材で捕集され循環不良を起こす可能性があ
る。逆に0.5倍モル未満でも、時間を経るごとに溶液中
にTATの酸化物が白色の析出物として発生する。

【００１３】本発明におけるTAT触媒溶液の調製は、ア
ルキレングリコールとTATを混合した後に水を混合する
必要がある。始めに水を投入し、次いでアルキレングリ
コールおよび／またはTATを投入すると、TATが拡散する
までに水によるTATの酸化反応が急激に進行し、TATの酸
化物が発生するため好ましくない。

【００１４】本発明におけるチタン触媒溶液の調製方法
は、重縮合反応に使用するアルキレングリコールに濃度
が0.1〜10重量％となるようにTATを投入し、20〜40℃で
撹拌しながら混合させる。次いで、TAT１モルに対し0.5
〜2.0倍モルの水を加え撹拌混合し、均一な触媒液を調
製する。

【００１５】次に、本発明で得られる触媒液を用いたポ
リエステルの製造法を説明する。ポリエステル低重合体
が存在する重縮合反応缶に、本発明で得られるチタン触
媒溶液を、ポリエステルの全酸成分１モルに対し、TAT
が0.1×10^-4〜10×10^-4モルになるように添加し、反応
缶内を徐々に減圧して、重合温度200〜300℃、重合圧力
0.1〜20hPaで目標の重合度のものが得られるまで反応を
行う。この際、本発明の目的を損なわない範囲であれ
ば、共重合成分の添加や本発明で得られるチタン触媒以
外の触媒との併用、添加剤等の添加を行ってもよい。

【００１６】本発明で調製された触媒溶液の貯留温度は
特に限定されるものではないが、好ましくは20〜100
℃、より好ましくは50〜80℃であり、本触媒溶液は、１
〜３ヶ月安定に貯留できる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例において、ポリエステルの特性値は次
のようにして測定した。（１）極限粘度[η] ポリマーをフェノールと四塩化エタンとの等重量混合物
を溶媒とし、20℃で測定した溶液粘度から求めた値であ
る。（２）触媒溶液の安定性評価触媒溶液の状態を目視で確認した。(○が合格である。) ○…無色透明で析出物がない。 ×…析出物あり。（３）重合性の評価チタン触媒を用いて反応時間３時間でポリエステルを重
合して、その時の極限粘度[η]で判断した。([η]=0.70
以上が合格である。) ○…[η]=0.70以上 ×…[η]=0.70未満

【００１８】実施例１ (１)触媒溶液の調製溶解タンクにEG960gを仕込み、次にテトラブチルチタネ
ートを40g加えた。これを撹拌しながら、蒸留水を２g
(テトラブチルチタネートの1.0倍モル)を加えて触媒溶
液を得た。得られた触媒溶液を70℃に加熱し30日間撹拌
貯留したが、触媒溶液にはテトラブチルチタネートの析
出は認められず、溶液は無色透明であった。 (２)ポリエステルの製造ポリエステル低重合体の存在するエステル化反応缶にTP
AとEGのスラリー（TPA/EGのモル比＝1/1.6）を連続的に
供給し、温度250℃、圧力0.2MPaGの条件で反応させ、滞
留時間を８時間としてエステル化反応率が95％のポリエ
ステル低重合体を連続的に得た。このポリエステル低重
合体60kgを別の反応缶へ移し、重縮合触媒としてポリエ
ステルの全酸成分１モルに対してテトラブチルチタネー
トが4×10^-4モルとなる量の触媒溶液を添加した後、反
応缶内を徐々に減圧にして、最終的に圧力0.9hPa、重合
温度265℃で３時間重縮合反応を行った。得られたポリ
エステルの物性は、[η]=0.75であった。

【００１９】実施例２〜４テトラブチルチタネート、水の量を表１の通り変更した
以外は実施例１と同様に実施した。結果は表１に示す。

【００２０】実施例５貯留時の加熱温度を100℃とした以外は、実施例１と同
様に実施した。結果は表１に示す。

【００２１】実施例６貯留期間を90日とした以外は、実施例１と同様に実施し
た。結果は表１に示す。

【００２２】実施例７ (１)触媒溶液の調製 EGを1,4-ブタンジオールに変えた以外は、実施例１と同
様に実施した。 (２)ポリエステルの製造テレフタル酸ジメチル58kg、1,4-ブタンジオール32kg、
重縮合触媒としてポリエステル全酸成分１モルに対して
テトラブチルチタネートが4×10^-4モルとなる量の触媒
溶液を添加し、反応缶を徐々に昇温してメタノールを系
外へ溜出させながら最終的に反応温度230℃、反応時間
３時間でポリエステル低重合体を得た。得られたポリエ
ステル低重合体60kgを別の反応缶へ移し、反応缶内を徐
々に昇温、減圧しながら、最終的に重合温度240℃、重
合圧力0.8hPaで３時間重合してポリエステルを得た。得
られたポリエステルの物性は、[η]=0.74であった。

【００２３】比較例１〜４テトラブチルチタネート、水の添加量を表１の通り変更
した以外は、実施例１と同様に実施した。結果は表１に
示す。

【００２４】比較例５触媒溶液の調製時、水を先に投入し、次いでテトラブチ
ルチタネート、EGを投入した以外は、実施例１と同様に
実施したが、調製時に析出物が発生した。結果は表１に
示す。

【００２５】実施例では、触媒溶液は、調製時と貯留時
に析出物が発生する事はなく、またこの触媒溶液を用い
てポリエステルを製造した場合、ポリエステルの重合性
は良好であった。

【００２６】一方、比較例１では、触媒溶液に水を添加
しなかったため、調製時に触媒溶液は無色透明であった
が、加熱貯留４日目に析出物が発生した。この触媒液を
用いて重合した結果、ポリエステルの物性は、[η]=0.6
3であった。

【００２７】比較例２では、触媒溶液中の水の添加量を
0.05倍モルとしたため、調製時は触媒溶液は無色透明で
あったが、加熱貯留７日目に析出物が発生した。この触
媒液を用いて重合した結果、ポリエステルの物性は、
[η]=0.65であった。

【００２８】比較例３では、触媒溶液中の水の添加量を
5.0倍モルとしたため、調製時に析出物が発生した。こ
の触媒液を用いて重合した結果、ポリエステルの物性
は、[η]=0.60であった。

【００２９】比較例４では、触媒溶液調製時に、テトラ
ブチルチタネートの濃度を15.0重量％とする量のEGを添
加したため、調製時に析出物が発生した。この触媒液を
用いて重合した結果、ポリエステルの物性は、[η]=0.5
8であった。

【００３０】比較例５では、触媒溶液調製時に、始めに
水を投入し次いでテトラブチルチタネート、EGを投入し
たため、調製時に析出物が発生した。この触媒液を用い
て重合した結果、ポリエステルの物性は、[η]=0.66で
あった。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、重縮合反応触媒として
優れた性能を有しつつも、調製時や貯留時、特に加熱時
の取扱い性不良により使用範囲に制限があったチタン触
媒溶液を容易にかつ安価に調製する方法が提供される。
また、その触媒溶液を用いて重合反応を行うと、高重合
度のポリエステルを製造することができる。

フロントページの続きＦターム(参考） 4G069 AA06 AA08 AA09 BA21A BA21B BB01A BB01B BC50A BC50B BD01A BD01B BD02A BD02B BE06A BE06B CB25 CB75 DA02 ED05 FA01 FB05 FC08 FC10 4J029 AA03 AB04 AB07 AC01 AE03 AE18 BA03 BA05 CB06A HA01 HB01 JA091 JB121 JF321 KA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テトラアルコキシチタンを0.1〜10重量
％、及びテトラアルコキシチタン１モルに対し、0.5〜
2.0倍モルの水を含有するアルキレングリコール溶液を
調製するに際し、テトラアルコキシチタンのアルキレン
グリコール溶液と水とを混合することを特徴とするチタ
ン触媒溶液の調製法。
【請求項２】請求項１記載の方法により調製したチタ
ン触媒溶液を使用することを特徴とするポリエステルの
製造法。