JP2002284868A - ポリブチレンテレフタレートの製造法 - Google Patents

ポリブチレンテレフタレートの製造法

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JP2002284868A
JP2002284868A JP2001091089A JP2001091089A JP2002284868A JP 2002284868 A JP2002284868 A JP 2002284868A JP 2001091089 A JP2001091089 A JP 2001091089A JP 2001091089 A JP2001091089 A JP 2001091089A JP 2002284868 A JP2002284868 A JP 2002284868A
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esterification
esterification reaction
pbt
reaction
dicarboxylic acid
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Hirokazu Oome
裕千 大目
Sadanori Kumazawa
貞紀 熊澤
Jiro Kumaki
治郎 熊木
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 THF副生が少なくかつ異物生成が少ないP
BTを効率的に製造する。 【解決手段】 テレフタル酸と、1,4−ブタンジオー
ルとから、エステル化反応し次いで重縮合反応すること
によりPBTを製造するに際し、前記エステル化反応を
2段階以上で行い、その際エステル化の第1段階を、ジ
カルボン酸成分に対するジオール成分のモル比が0.7
以上1.1未満となる範囲で連続的に行ない、次いでエ
ステル化反応の第2段階以降で残余のジオール成分を追
添加して連続的にエステル化反応することにより行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テトラヒドロフラ
ンの副生が少なくかつ異物生成が少ない品質に優れたP
BTを効率的に製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリブチレンテレフタレート(以下、P
BTと称する)は、優れた成形性、耐熱性、機械的性質
および耐薬品性などを有しているため、電気部品や自動
車部品などの成形材料としてばかりか、ソフト性やスト
レッチ性を生かした繊維用としても広く用いられてい
る。
【0003】このようなPBTの製造法の1つとして、
テレフタル酸と1,4−ブタンジオールとからPBTオ
リゴマーを製造するエステル化反応工程と、生成したP
BTオリゴマーを高重合度化する重縮合反応工程とから
なる直接重合法がある。
【0004】そして、かかるPBTの直接重合法におい
ては、特にエステル化工程で触媒の存在が不可欠であ
り、その触媒としてはチタン触媒やスズ化合物が広く用
いられている。
【0005】PBTの製造法、特に連続重合法は、品質
の安定したポリマーが得られることから有用な方法であ
り、特開昭52−51495号公報、特開昭62−19
5017号公報、特開平10−330468公報、特開
平10−330469公報および特表平11−5016
93公報などには、これらPBTの直接連続重合法につ
いて開示されている。
【0006】しかしながら、これらのPBTの直接連続
重合法においては、エステル化反応工程でのテレフタル
酸に対する1,4−ブタンジオールのモル比が高い領域
で行われているため、テトラヒドロフラン(以下、TH
Fと称する)の副生が多くなるという問題が生じる。一
方、テレフタル酸に対する1,4−ブタンジオールのモ
ル比を小さくして直接連続重合を行った場合には、エス
テル化工程において触媒(例えばチタン酸エステル)の
失活により多量の異物の生成が起こるという問題が生じ
る。このような異物の生成は、PBTの機械特性を悪化
させるため好ましくない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点の解決を課題として検討した結果
達成されたものであり、その目的とするところは、TH
F副生が少なくかつ異物生成が少ない品質に優れたPB
Tを効率的に製造する方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のPBTの製造法は、テレフタル酸を主成
分とするジカルボン酸成分と、1,4−ブタンジオール
を主成分とするジオール成分とから、エステル化反応し
次いで重縮合反応することによりPBTを製造するに際
し、前記エステル化反応を2段階以上で行い、その際エ
ステル化の第1段階を、ジカルボン酸成分に対するジオ
ール成分のモル比が0.7以上1.1未満となる範囲で
連続的に行ない、次いでエステル化反応の第2段階以降
で残余のジオール成分を追添加して連続的にエステル化
反応することにより行なうことを特徴とする。
【0009】なお、本発明のPBTの製造法において
は、前記エステル化反応の第2段階以降でのジオール成
分の追添加量がジカルボン酸成分に対するモル比で0.
1以上0.8未満の範囲であること、前記エステル化反
応をチタン化合物および/またはスズ化合物の存在下で
行うこと、前記エステル化反応の第1段階をジカルボン
酸成分の反応率が92%以下となるまで行うこと、およ
び前記エステル化反応を6〜101kPaの減圧下で行
なうことが、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。
【0011】本発明において製造されるPBTとは、テ
レフタル酸を酸成分に、1,4−ブタンジオールをジオ
ール成分に用いた、主鎖にエステル結合を有する高分子
量の熱可塑性ポリエステルであるが、その他の酸成分と
して、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカ
ルボン酸、シュウ酸、アジピン酸および1,4−シクロ
ヘキサンジカルボン酸などを、その他のジオール成分と
して、エチレングリコール、プロピレングリコ−ル、
1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジ
メタノ−ル、ビスフェノ−ルA、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレ
ングリコールなどを一部用いることもできる。
【0012】これらの共重合成分は、それぞれテレフタ
ル酸または1,4−ブタンジオールに対して40モル%
以下であることが好ましい。
【0013】本発明においては、通常公知の触媒を用い
ることができる。具体的には、アンチモン化合物、マン
ガン化合物、チタン化合物、スズ化合物、亜鉛化合物、
アルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物など
を用いることができ、その中でもチタン化合物およびス
ズ化合物を特に好ましく用いることができる。
【0014】本発明に用いられるチタン化合物は、特に
限定されるものではなく、通常公知のものを用いること
ができる。具体的には、チタン酸のメチルエステル、テ
トラ−n−プロピルエステル、テトラ−n−ブチルエス
テル、テトライソプロピルエステル、テトライソブチル
エステル、テトラ−tert−ブチルエステル、シクロヘキ
シルエステル、フェニルエステル、ベンジルエステル、
トリルエステルあるいはこれらの混合エステル、フッ化
チタン酸塩、シュウ酸チタンおよび微粒子酸化チタンな
どが挙げられる。
【0015】これらのうちでも、特にテトラ−n−プロ
ピルエステル、テトラ−n−ブチルエステルおよびテト
ライソプロピルエステルが好ましい。これらの有機チタ
ン化合物は1種もしくは2種以上を併用することができ
る。
【0016】本発明におけるチタン化合物の添加量は、
生成するPBT100重量部に対して0.01〜0.2
重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは0.02〜
0.1重量部の範囲である。
【0017】本発明で用いることができるスズ化合物
は、特に限定されるものではなく、通常公知のものを用
いることができる。具体的には、ジブチルスズオキサイ
ド、メチルフェニルスズオキサイド、テトラエチルス
ズ、ヘキサエチルジスズオキサイド、シクロヘキサヘキ
シルジスズオキサイド、ジドデシルスズオキサイド、ト
リエチルスズハイドロオキサイド、トリフェニルスズハ
イドロオキサイド、トリイソブチルスズアセテート、ジ
ブチルスズジアセテート、ジフェニルスズジラウレー
ト、モノブチルスズトリクロライド、ジブチルスズジク
ロライド、トリブチルスズクロライド、ジブチルスズサ
ルファイド、ブチルヒドロキシスズオキサイド、メチル
スタンノン酸、エチルスタンノン酸、ブチルスタンノン
酸およびオクチル酸スズなどを挙げることができる。
【0018】これらのうちでも、特にブチルヒドロキシ
オキサイドなどのモノアルキルスズ化合物が好ましい。
これらの有機スズ化合物は1種または2種以上併用する
ことができる。
【0019】本発明におけるスズ化合物の添加量は、生
成するPBT100重量部に対して0.005〜0.2
重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは0.01〜
0.1重量部の範囲である。
【0020】本発明の実施に用いる連続エステル化装置
としては、特に限定されるものではないが、完全混合槽
型エステル化反応器や棚段型エステル化反応器であるこ
とが好ましい。
【0021】本発明において、エステル化反応は2段階
以上の段階を持って連続的に行うことが必須の要件であ
る。
【0022】そして、エステル化反応の第1段階は、ジ
カルボン酸成分に対するジオール成分のモル比が0.7
以上1.1未満となるように、ジカルボン酸成分とジオ
ール成分の量を調整して行なうが、特にモル比が0.8
以上1以下であることが好ましい。この時の反応温度と
しては、180〜260℃が好ましく、190℃〜25
0℃がさらに好ましい。この時の反応圧力としては、6
〜101kPaが好ましく、6〜67kPaがさらに好
ましい。エステル化反応の第1段階におけるジカルボン
酸成分の反応率が高すぎると、触媒の失活が急速に進む
ため好ましくない。したがって、エステル化反応の第1
段階におけるジカルボン酸成分の反応率は、92%以下
であることが好ましく、90%以下であることがさらに
好ましい。 エステル化反応の第1段階におけるジカル
ボン酸成分に対するジオール成分のモル比が上記の範囲
を越えると、THFの副生量が著しく増加するため好ま
しくない。
【0023】次いで、エステル化反応の第2段階以降の
反応を行うが、この時には、残余のジオール成分を追添
加してエステル化反応を行なう。追添加するジオール成
分の量は、ジカルボン酸成分に対するモル比で0.1以
上0.8未満の範囲であることが好ましく、0.1以上
0.5未満の範囲であることがさらに好ましい。この時
のジオール成分の追添加は、第2段階で一括して行って
もよく、第2段階とそれ以降の段階とに分割して行って
もよい。エステル化反応の第2段階以降の反応温度とし
ては、190℃〜260℃が好ましく、200℃〜25
0℃がさらに好ましい。この時の反応圧力としては、6
〜101kPaが好ましく、6〜67kPaがさらに好
ましい。
【0024】エステル化反応の第2段階以降の各段階に
おけるジカルボン酸成分の反応率は特に限定されるもの
ではないが、エステル化反応が終わった段階でのジカル
ボン酸成分の反応率は97%以上であることが好まし
く、98%以上であることがさらに好ましい。
【0025】本発明においては、上記の連続エステル化
反応で製造したPBTオリゴマーを、引き続き重縮合反
応するが、この重縮合反応方法は特に限定されるもので
はなく、回分法でも連続法でも通常のPBTの製造に用
いられる重合条件をそのまま適用することができ、例え
ば反応温度としては230〜260℃が好ましく、24
0〜255℃がさらに好ましい。
【0026】本発明の方法によりPBTを製造するに際
しては、本発明の目的を損なわない範囲で、通常の添加
剤、例えば紫外線吸収剤、熱安定剤、滑剤、離形剤、染
料および顔料を含む着色剤などの1種または2種以上を
添加することができる。特に本発明においては、リン
酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、リン酸トリア
ミド、リン酸モノアンモニウム、リン酸トリメチル、リ
ン酸ジメチル、リン酸ジフェニル、リン酸トリフェニ
ル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリフェニルおよび
ホスホン酸ジメチルフェニルなどのリン化合物を添加す
ると、得られるPBTの耐熱性や色調の改善に効果があ
るため有用である。
【0027】本発明の方法により製造したPBTは、通
常公知の方法で加工を行うことができ、各種成形品や繊
維、フイルムなどとして有効に用いることができる。
【0028】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0029】なお、実施例中の反応率は反応物の酸価お
よびケン化価から次式にしたがって求めた。
【0030】反応率={(ケン化価−酸価)/ケン化
価}×100(%) 酸価:反応物をo−クレゾール/クロロホルム溶媒に溶
解し、エタノール性水酸化カリウムで滴定して得た値。
【0031】ケン化価:反応物をアルカリ加水分解し、
酸で逆滴定した値。
【0032】また、副生したテトラヒドロフラン(TH
F)の量はガスクロマトグラフにより定量した。
【0033】異物となった触媒の量は、PBTポリマー
の溶液ヘイズにより比較検討を行った。すなわち、フェ
ノールと四塩化エタン(60:40重量%)の混合溶媒
40mLにポリマー5.4gを加熱溶解し、この溶液を
30mmのセルに入れて積分式ヘーズメーター(日本精
密光学製)で測定した。この値が大きいほど異物が多い
ことを示す。 [実施例1〜5]予め反応率85%のPBTオリゴマー
を充填した精留塔付き完全混合槽型第1エステル化反応
器に、テレフタル酸と1,4−ブタンジオールとを、テ
レフタル酸に対する1,4−ブタンジオールのモル比が
表1に示した値になるように、スラリーとして連続的に
供給した。また、同時にブチルヒドロキシスズオキサイ
ド(スズ触媒)を、生成するポリマーに対して表1の値
となるように、かつテトラブトキシチタネート(チタン
触媒)を、生成するポリマーに対して表1の値となるよ
うに連続的に添加した。
【0034】第1エステル化反応器は、表1に記載の反
応温度、圧力に維持した。
【0035】第1エステル化反応器のPBTオリゴマー
は連続的に取り出され、予め反応率98%のPBTオリ
ゴマーを充填した精留塔付き完全混合槽型の第2エステ
ル化反応器に供給した。
【0036】第2エステル化反応器は、表1に記載の反
応温度、圧力に維持し、同時に1,4−ブタンジオール
のテレフタル酸に対するモル比が表1の値となるよう
に、ブタンジオールを連続的に追添加した。
【0037】次いで、第2エステル化反応器のPBTオ
リゴマーを連続的に取り出し、フレーク状に粉砕した。
スラリーの供給およびオリゴマーの取り出し速度は、第
1エステル化反応器の滞留時間および第2エステル化反
応器の滞留時間が、表1に記載の値になるように調整し
た。
【0038】反応が開始してから12時間後に定常状態
に達した後、3時間留出液、オリゴマーのサンプリング
を行い、反応率およびテトラヒドロフラン副生量の測定
を行った。
【0039】また、定常状態後にサンプリングしたオリ
ゴマーに、テトラブトキシチタネートを生成ポリマーに
対して0.04重量%添加し、250℃、減圧下(30
0Pa以下)で3時間回分法で重縮合反応を行うことに
より、PBTを得て、その溶液ヘイズを測定した。
【0040】これらの結果を表1に示す。 [比較例1〜4]第1エステル化反応器および第2エス
テル化反応器に供給する1,4−ブタンジオールのモル
比、触媒量、各反応槽の反応条件を表1のようにした以
外は、実施例1と同様に行った。
【0041】その結果を表1に示す。
【0042】
【表1】
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
THF副生が少なくかつ異物生成が少ない品質に優れた
PBTを効率的に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) 4J029 AA03 AB04 AC01 AC02 AE01 AE02 AE03 BA05 BB13A BD04A BF25 CA01 CA06 CB04A CB05A CB06A CC05A JA111 JB131 JB171 JC751 JF181 JF321 JF371 JF471 KB02 KB13 KB22 KC04 KD07 KE03 KE06 KE07 LA02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テレフタル酸を主成分とするジカルボン
    酸成分と、1,4−ブタンジオールを主成分とするジオ
    ール成分とから、エステル化反応し次いで重縮合反応す
    ることによりポリブチレンテレフタレートを製造するに
    際し、前記エステル化反応を2段階以上で行い、その際
    エステル化の第1段階を、ジカルボン酸成分に対するジ
    オール成分のモル比が0.7以上1.1未満となる範囲
    で連続的に行ない、次いでエステル化反応の第2段階以
    降で残余のジオール成分を追添加して連続的にエステル
    化反応することにより行なうことを特徴とするポリブチ
    レンテレフタレートの製造法。
  2. 【請求項2】 前記エステル化反応の第2段階以降での
    ジオール成分の追添加量が、ジカルボン酸成分に対する
    モル比で0.1以上0.8未満の範囲であることを特徴
    とする請求項1に記載のポリブチレンテレフタレートの
    製造法。
  3. 【請求項3】 前記エステル化反応を、チタン化合物お
    よび/またはスズ化合物の存在下で行うことを特徴とす
    る請求項1または2に記載のポリブチレンテレフタレー
    トの製造法。
  4. 【請求項4】 前記エステル化反応の第1段階を、ジカ
    ルボン酸成分の反応率が92%以下となるまで行うこと
    を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリ
    ブチレンテレフタレートの製造法。
  5. 【請求項5】 前記エステル化反応を、6〜101kP
    aの減圧下で行なうことを特徴とする請求項1〜4のい
    ずれか1項に記載のポリブチレンテレフタレートの製造
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005012391A1 (ja) * 2003-07-31 2005-02-10 Mitsubishi Chemical Corporation ポリブチレンテレフタレート
CN110612209A (zh) * 2017-12-18 2019-12-24 株式会社Huvis 耐热性及加工性优异的食品容器用复合片材及其制备方法
JP2020158675A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 東レ株式会社 ポリブチレンテレフタレート共重合体の製造方法

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JP2020158675A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 東レ株式会社 ポリブチレンテレフタレート共重合体の製造方法
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