JP2001288260A - 交互共重合ポリエステルの製造方法 - Google Patents
交互共重合ポリエステルの製造方法Info
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Abstract
体のランダム共重合化を起こすことなく、交互共重合ポ
リエステルの一次構造を維持しつつ成型材料として十分
な重合度を有する結晶性で耐熱性の交互共重合ポリエス
テルを製造する方法を提供する。 【解決手段】 ポリマー繰り返し単位の少なくとも90
モル%が、下記式(1) で表される単位からなり、かつ極限粘度[η]が0.1
〜0.5であるポリエステルを結晶化させた後、固相重
合せしめることにより、極限粘度[η]が0.4〜2.
0に高められた結晶性の交互共重合ポリエステルを製造
する。
Description
ステルの一次構造を維持しつつ極限粘度[η]が0.4
〜2.0である高分子量の交互共重合ポリエステルを製
造する方法に関するものである。
ト)、PEN(ポリエチレン−2,6−ナフタレート)
に代表されるポリエステルは、その機械的、物理的、化
学的特性が優れているため衣料用・産業用繊維をはじめ
とするその他成型物等に広く利用されている。
PENの成型品は耐衝撃性が低く、デラミ性を有する、
また、Tgが70℃のPETは耐熱性が低いという問題
がある。
N、PETなどのポリエステルを溶融重合により共重合
する方法が知られている。しかし、一般にこの方法では
共重合体はエステル交換反応を伴った重縮合であるの
で、ポリエステル共重合体の一次構造はランダム化する
ことが知られている。したがって、PET、PEN本来
の結晶性、融点を著しく低下させ、その結果、成型体の
耐熱性、機械特性が不十分なものとなる。
互共重合体および溶液重合により該共重合体を製造する
方法を提案した(特願2000−90776号)。しか
し、溶液重合のみでは交互共重合ポリエステルの一次構
造を維持しつつ成型材料として十分な重合度を有する交
互共重合体を得ることが困難である。
テル交換反応によるポリエステル共重合体のランダム共
重合化を起こすことなく、交互共重合ポリエステルの一
次構造を維持しつつ成型材料として十分な重合度を有す
る結晶性の交互共重合ポリエステルを製造するに適した
方法を提供することにある。
題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、上記式
(1)で表されるポリエステルのプレポリマーを製造
し、これを固相重合せしめることによって、エステル交
換反応によるポリエステル共重合体のランダム共重合化
を起こすことなく、上記式(1)で表されるポリエステ
ルの一次構造を維持しつつ成型材料として十分な重合度
を有するポリエステルを製造可能であることを見出し、
本発明を完成するに至った。
位の少なくとも90モル%が、下記式(1)
ル/1,1,2,2−テトラクロロエタン混合溶媒(重量
比6/4)を用いて35℃で測定した極限粘度[η]が
0.1〜0.5であるポリエステル(プレポリマー)を
結晶化させた後、これを固相重合せしめることにより、
極限粘度[η]が0.4〜2.0に高められた交互共重
合ポリエステルを得ることを特徴とするポリエステルの
製造方法である。
から実質的になるポリエステルのプレポリマーを、不活
性ガス気流下常圧もしくは1mmHg以下の高真空下に
て加熱固相重合することを特徴とする方法、ならびに、 b)固相重合後の上記式(2)で表される繰り返し単位
から実質的になる交互共重合ポリエステルの1H−NM
R測定(23℃、重水素化クロロホルム/重水素化トリ
フルオロ酢酸=3/1(v/v)中)において、上記式
(1)で表されるポリエステルのメチレンプロトンに由
来するシグナルが4.85ppmから4.87ppmの
化学シフトに観測され、このシグナルの積分に対する
4.8ppm、4.9ppm付近の積分の比がそれぞれ
0.1以下であることを特徴とする方法、も、本発明に
包含される。
子量のポリエステル(以下、プレポリマーということが
ある)は、ポリマー繰り返し単位の少なくとも90モル
%、好ましくは95モル%以上、より好ましくは98〜
100モル%が、下記式(1)
マーシークエンスにおいてエチレン−2,6−ナフタレ
ート単位とエチレンテレフタレート単位とが交互に規則
正しく配置している線状の共重合体である。
ポリエステルは、テレフタル酸クロライドと2,6−ビ
ス(2'−ヒドロキシエチル)ナフタレートで代表され
るヒドロキシアルキル基の炭素数が2〜4の2,6−ビ
ス(2'−ヒドロキアルキル)ナフタレートとを反応さ
せるか、および/または、2,6−ナフタレンジカルボ
ニルクロライドとビス(2−ヒドロキシエチル)テレフ
タレートで代表されるヒドロキシアルキル基の炭素数が
2〜4のビス(2−ヒドロキシアルキル)テレフタレー
トとを反応させる方法により製造することができる。こ
のような反応は、例えば、N−メチル−2−ピロリドン
等の極性有機溶媒中で上記両成分を反応させる溶液重合
法により実施することができる。
は、フェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン混
合溶媒(重量比6/4)を用いて35℃で測定した極限
粘度[η]にして0.1〜0.5であり、好ましくは
[η]=0.2〜0.4である。
1より低い場合は、後述する結晶化処理を行っても固相
重合に供し得る結晶化度のポリマーが得られず、また、
極限粘度が[η]が0.5を超えるものは、溶液重合で
は良好な生産性で製造するのが難しい。
たプレポリマーを平均粒径5mm以下に粉砕し、これを
例えば120℃、真空下にて一晩乾燥後、不活性ガス気
流下常圧または1mmHg以下の高真空状態でポリマー
の結晶化温度(Tc)以上かつ融点(Tm)以下の温度
にて0.5〜1.0時間かけて加熱することにより結晶
化して固相重合用プレポリマーとする。プレポリマーの
結晶化手段としては上記の加熱結晶化が好ましいが、必
要に応じ、溶媒で処理する方法も採用することができ
る。
を固相重合槽に供給し、該固相重合槽内で、不活性ガス
気流下常圧または1mmHg以下の高真空状態でポリマ
ーのガラス転移温度(Tg)以上でかつ融点(Tm)よ
り5〜40℃低い温度、好適には150〜200℃に加
熱して、固相重合せしめることによりポリマーの重合度
を高め、最終的には極限粘度[η]が0.4〜2.0、
好ましくは0.5〜1.8の高分子量交互共重合ポリエ
ステルとする。この固相重合においては連続的または段
階的に温度を上昇させながら加熱するのが好ましい。
返し単位らなる交互共重合ポリエステルの一次構造は、
23℃、重水素化クロロホルム/重水素化トリフルオロ
酢酸=3/1(v/v)中での1H−NMR測定により
明らかにすることができる。例えば、J.Poly.S
ci(Part A),34,2841(1996)に
は、PETとPENのランダム共重合及びブレンドの1
H−NMR測定による知見が示されており、PETとP
ENのランダム共重合ではメチレンプロトンに由来する
シグナルが3種存在し、それぞれ低磁場側より、2つの
テレフタル酸残基とエステル結合したエチレン、一方が
テレフタル酸で他方がナフタレンジカルボン酸残基とエ
ステル結合したエチレン、2つのナフタレンジカルボン
酸残基とエステル結合したエチレンと帰属されることが
報告されている。本発明方法により製造される交互共重
合ポリエステルでは、一方がテレフタル酸残基で他方が
ナフタレンジカルボン酸残基とエステル結合したエチレ
ンのシグナルが主に観測され、固相重合前後においても
この主なシグナルとランダム共重合に由来する他の2種
のシグナルとの面積比が0.1以下、好ましくは0.0
5以下、より好ましくは0.03以下であり、これによ
って、上記手法を用いた固相重合により交互共重合ポリ
エステルの一次構造を維持しつつ上記式(1)で表され
るポリエステルを高重合度化できる。
テル交換反応によるランダム共重合化を抑制し、かつ、
ポリエステルの一次構造を維持しつつ該ポリエステルの
プレポリマーより高重合度の交互共重合ポリエステルを
安定的に製造することが可能となる。
重合ポリエステルは、PETとPENの利点を併せ持
ち、結晶性でかつTm200℃以上、Tg90℃以上の
優れた耐熱性を有する素材であり、溶融成型により、機
械的性質の良好な繊維・フィルム・成型品などとするこ
とができ、特にボトル用として好適である。そして、こ
れらの成型品においてはPENの成型品に見られるよう
なデラミなどの問題は発生しない。
剤、紫外線吸収剤、離型剤などの各種添加剤、ガラス繊
維などの強化材、さらには無機粒子、有機粒子などの充
填材などを添加し樹脂組成物として使用することもでき
る。
定剤、着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、難燃剤などの各
種添加剤、ガラス繊維や炭素繊維などの強化材、さらに
は無機微粒子、有機微粒子、他の熱可塑性重合体などの
充填材などを添加して樹脂組成物としても有効に使用す
ることができる。
実施例は説明のためのものであって、本発明はこれに限
定されるものではない。なお、例中「部」は特にことわ
らない限り「重量部」を意味するものとする。
のようにして求めた。 (1)極限粘度[η]の測定 極限粘度[η]はフェノール/1,1,2,2−テトラク
ロロエタン混合溶液(重量比6/4)中、35℃にて測
定した。 (2)融点、ガラス転移温度の測定 ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tc)および融
点(Tm)の測定は、セイコーDSC220示差走査熱
量計を用い、窒素ガス気流下、10℃/minの速度で
昇温して測定を行った。 (3)1H−NMR測定1 H−NMR測定は日本電子JNR−EX270を用
い、重水素化クロロホルム/重水素化トリフルオロ酢酸
=3/1(v/v)混合溶媒中23℃にて測定を行っ
た。
(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート5.01部を
乾燥ピリジン3.4mlと乾燥N−メチル−2−ピロリ
ドン50mlとの混合物に溶解し、これに2,6−ナフ
タレンジカルボニルクロライド4.99部の乾燥N−メ
チル−2−ピロリドン60mlに溶解した溶液を滴下
し、室温で0.5時間攪拌した。40℃で0.5時間、
80℃で1.5時間、100℃で1.5時間加熱攪拌し
たのちに反応溶液を室温まで冷却し、これを水3Lに注
いで析出した白色固体を濾別した。これを水500m
l、アセトン300mlで洗浄したのちに120℃で真
空乾燥してポリマー8.0部(収率94%)を得た。こ
のポリマーは[η]=0.21、Tg=104℃、Tc
=150℃、Tm=221℃であり、X線回折および1
H−NMR測定により上記式(2)の繰り返し単位から
なるポリエステルであることを確認した。った。
−ビス(2'−ヒドロキシエチル)ナフタレート35.
98部を乾燥ピリジン20.0ml、乾燥N−メチル−
2−ピロリドン80mlに溶解し、これにテレフタル酸
クロライド24.02部の乾燥N−メチル−2−ピロリ
ドン260mlに溶解した溶液を滴下し、室温で1.0
時間攪拌した。60℃で1.5時間加熱攪拌したのちに
反応溶液を室温まで冷却し、これを水5Lに注いで析出
した白色固体を濾別した。水1L、アセトン500ml
で洗浄後、120℃で真空乾燥してポリマー49.3部
(収率96%)を得た。このポリマーは[η]=0.2
4、Tg=104℃、Tc=156℃、Tm=225℃
であり、X線回折および1H−NMR測定により上記式
(2)の繰り返し単位からなるポリエステルであること
を確認した。
0.21のポリエステル(プレポリマー)を粒径5mm
以下に粉砕後、170℃で高真空下にて1時間加熱結晶
化させて、固相重合用プレポリマーとした。この結晶化
プレポリマー6.5部を固相重合釜に入れ、高真空下に
て、190℃で3時間、次いで195℃で7時間、さら
に200℃で12時間加熱して固相重合を行った。固相
重合後のポリマーは[η]=0.50、Tg=104
℃、Tm=213℃であった。この実施例1の固相重合
におけるポリマーの[η]の経時変化を図1に実線で示
す。
0.24のポリエステル(プレポリマー)を粒径5mm
以下に粉砕後、170℃で高真空下にて1時間加熱結晶
化させて、固相重合用プレポリマーとした。この結晶化
プレポリマー45.0部を固相重合釜に入れ、高真空下
にて190℃で39時間加熱して固相重合を行った。固
相重合後のポリマーは[η]=0.46、Tg=103
℃、Tc=190℃、Tm=217℃であった。この実
施例2の固相重合におけるポリマー[η]の経時変化を
図1に破線で示す。
られた各ポリマーを、重水素化クロロホルム/重水素化
トリフルオロ酢酸=3/1(v/v)混合溶媒中23℃
にて1H−NMR測定を行い、4.7〜4.9ppmに
観測されるメチレンプロトンに由来するシグナルについ
て固相重合前後の変化を追跡した。
レフタル酸残基とエステル結合したエチレン、一方がテ
レフタル酸で他方がナフタレンジカルボン酸残基とエス
テル結合したエチレン、2つのナフタレンジカルボン酸
残基とエステル結合したエチレンと3種のシグナルが帰
属されるが、それぞれの積分比をx、y、zとしてx/
y、z/yの値を算出したところ、実施例1,2ともに
固相重合後のx/y、z/yの値は0.05以下であ
り、固相重合反応においてポリエステルの一次構造が維
持されていることが明らかとなった。算出したx/y、
z/yの値を次の表1に示す。
記交互共重合ポリエステルの極限粘度[η]の経時変化
を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 ポリマー繰り返し単位の少なくとも90
モル%が、下記式(1) 【化1】 で表される単位からなり、かつ、フェノール/1,1,
2,2−テトラクロロエタン混合溶媒(重量比6/4)
を用いて35℃で測定した極限粘度[η]が0.1〜
0.5であるポリエステルを、結晶化させた後、これを
固相重合せしめることにより、極限粘度[η]が0.4
〜2.0に高められた交互共重合ポリエステルを得るこ
とを特徴とするポリエステルの製造方法。 - 【請求項2】 上記ポリエステルが、ポリマー繰り返し
単位の少なくとも90モル%が下記式(2) 【化2】 で表される単位からなるポリマーであることを特徴とす
る請求項1に記載のポリエステルの製造方法。 - 【請求項3】 上記ポリエステルを不活性ガス気流下常
圧もしくは1mmHg以下の高真空下にて加熱固相重合
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
ポリエステルの製造方法。 - 【請求項4】 固相重合後の交互共重合ポリエステルの
1H−NMR測定(23℃、重水素化クロロホルム/重
水素化トリフルオロ酢酸=3/1(v/v)中)におい
て、上記式(1)で表されるポリエステルのメチレンプ
ロトンに由来するシグナルが4.85ppmから4.8
7ppmの化学シフトに観測され、かつ、このシグナル
の積分に対する4.8ppm、4.9ppm付近の積分
の比がそれぞれ0.1以下であることを特徴とする請求
項2に記載のポリエステルの製造方法。
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2000
- 2000-04-03 JP JP2000100488A patent/JP4567139B2/ja not_active Expired - Fee Related
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