JP2002293907A - ポリエステル樹脂の製造方法 - Google Patents

ポリエステル樹脂の製造方法

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JP2002293907A
JP2002293907A JP2001092423A JP2001092423A JP2002293907A JP 2002293907 A JP2002293907 A JP 2002293907A JP 2001092423 A JP2001092423 A JP 2001092423A JP 2001092423 A JP2001092423 A JP 2001092423A JP 2002293907 A JP2002293907 A JP 2002293907A
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acid
transition metal
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polyester resin
dicarboxylic acid
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Kaori Yugawa
かおり 湯川
Hitoshi Futamura
均 二村
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の触媒に起因する問題点を解消し、優れ
た特性のポリエステル樹脂の製造方法を提供する。 【解決手段】 芳香族ジカルボン酸を主成分とするジカ
ルボン酸成分と、ジオール成分とを、エステル化反応を
経て重縮合させることによりポリエステル樹脂を製造す
るに際し、下記一般式(1)で表される遷移金属化合物
を触媒として使用することを特徴とするポリエステルの
製造方法。 (Cp)MX3 …(1) (上記式(1)中、Cpは置換基を有していてもよいシ
クロペンタジエニル基、Mは周期律表第4の遷移金
属、XはMに結合する同一かまたは異なる置換基を意味
する)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエステルの製
造方法に関する。詳しくは、本発明は、特定の有機金属
化合物を触媒として用いることにより、重合性に優れる
とともに物性に優れたポリエステル樹脂を製造する方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートに代表され
るポリエステル樹脂は、優れた機械的特性、化学特性、
耐熱性を有するため、繊維、フィルム、ボトル用をはじ
め広く種々の分野で用いられている。これらポリエステ
ルの工業的製造においては、従来、主としてアンチモン
化合物が重縮合触媒として用いられている。しかしなが
らアンチモン触媒を使用して得られたポリマーは以下に
述べるようないくつかの好ましくない特性を有してい
る。例えば、ポリマー中のアンチモン触媒残査は、比較
的大きな粒子状となりやすく、異物となって、成形加工
時の濾圧上昇、紡糸の際の糸切れ、製膜時のフィルム破
れ、あるいはボトルの透明性や色調悪化の原因になる。
また、食品用成形品においては、高温下での使用時に、
樹脂中に残存したアンチモンが内容飲食品にわずかなが
ら移行する等の問題が懸念されている。上記のような背
景からアンチモン含有量がきわめて少ないか、あるいは
含有しないポリエステルが求められている。アンチモン
化合物を含有しないポリエステル樹脂の製造方法として
は、ゲルマニウム化合物が実用化されており、容器やシ
ート用に透明性が優れるポリエステルを製造することが
できるが、この化合物は極めて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。このような、ゲルマニウム化合物を
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、特開平9−12697号公報には、ゲル
マニウム化合物の留出を低減する方法が提案されている
が、実用上十分な効果を挙げるところまでには至ってお
らず、触媒代替のための努力が継続して行われている状
況にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであって、その課題は、従来の触媒に
起因する問題点を解消し、優れた特性のポリエステル樹
脂の製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために検討を行った結果、特定の構造を有
する遷移金属化合物を触媒として用いてポリエステルを
製造することにより、触媒活性が高い重合体が得られる
ことを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0005】すなわち、本発明の要旨は、芳香族ジカル
ボン酸を主成分とするジカルボン酸成分と、ジオール成
分とを、エステル化反応を経て重縮合させることにより
ポリエステル樹脂を製造するに際し、下記一般式(1)
で表される遷移金属化合物を触媒として使用することを
特徴とするポリエステルの製造方法に存する。 (Cp)MX3 …(1) (上記式(1)中、Cpは置換基を有していてもよいシ
クロペンタジエニル基、Mは周期律表第4周期の遷移金
属、XはMに結合する同一かまたは異なる置換基を意味
する)
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の触媒として用いられる触媒成分中の遷移金属化
合物は、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子と周
期律表第4周期の遷移金属からなる有機金属化合物であ
り、下記一般式(1)で表される。 (Cp)MX3 …(1) 上記式(1)中のCpは、置換基を有していてもよいシ
クロペンタジエニル基であり、置換基としては、例え
ば、水素、炭素原子数1〜20の炭化水素基またはハロ
ゲン含有炭化水素基、ハロゲン、ケイ素含有基、アルコ
キシ基、アリールオキシ基、アミノ基からなる群から選
ばれる、Cp環に結合した原子または置換基が挙げら
れ、5つの置換基はそれぞれすべてが同一である必要は
ない。また、ここで2個の置換基がCp環上の隣接する
2個の炭素原子に結合している場合は、そのω末端で互
いに結合して環を形成してもよい。
【0007】上記式(1)中のMは、周期律表第4周期
の遷移金属を示す。上記式(1)中のXは、Mに結合す
る同一かまたは異なる置換基を意味し、例えば、ハロゲ
ン、水素、炭素原子数1〜20の炭化水素基、アルコキ
シ基、アリールオキシ基、アミド基、トリフルオロメタ
ンスルホン酸基からなる群から選ばれる原子または置換
基をその例として挙げることができる。
【0008】本発明で用いられる遷移金属化合物の具体
例としては、例えば、(シクロペンタジエニル)ジルコ
ニウムトリクロリド、シクロペンタジエニルジルコニウ
ムトリメトキサイド、シクロペンタジエニルジルコニウ
ムトリブトキサイド、シクロペンタジエニルジルコニウ
ムトリメチル、シクロペンタジエニルジルコニウムトリ
フェニル、シクロペンタジエニルジルコニウムトリベン
ジル、(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムト
リクロリド、(ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコ
ニウムトリクロリド、(トリメチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムトリクロリド、(n−ブチルシクロペ
ンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、インデニル
ジルコニウムトリクロリド、ペンタメチルシクロペンタ
ジエニルジルコニウムトリクロリドなどが挙げられ、さ
らにはこれらにおいて、ジルコニウムをチタンまたはハ
フニウムに置換した化合物が挙げられる。
【0009】これらの中では、シクロペンタジエニルジ
ルコニウムトリクロリド、シクロペンタジエニルチタニ
ウムトリクロリド、シクロペンタジエニルジルコニウム
トリメトキサイド、シクロペンタジエニルチタニウムト
リメトキサイドが好ましい。本発明のポリエステルの製
造方法は、芳香族ジカルボン酸を主成分とするジカルボ
ン酸成分とジオール成分とを、エステル化反応を経て重
縮合させることによりポリエステル樹脂を製造する方法
である。
【0010】ここで、芳香族ジカルボン酸を主成分とす
るとは、全ジカルボン酸成分の50モル%を占めるもの
であり、80モル%を以上を占めるのが好ましく、90
%以上占めるのがさらに好ましく、95%以上占めるの
が特に好ましい。また、アルキレングリコールが全ジオ
ール成分の50モル%を占めるものを通常用いるが、8
0モル%、さらには90%以上、95%以上占めるもの
が特に好ましい。本発明において、芳香族ジカルボン酸
としては、具体的にはテレフタル酸、フタル酸、イソフ
タル酸、4,4‘−ジフェニルカルボン酸、2,6−ナ
フタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン
酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸等が挙げられ、こ
れらのうち2種以上を成分としてもよい。これらの中で
テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカ
ルボン酸が好ましく、特にテレフタル酸が好ましい。
【0011】なお、前記芳香族ジカルボン酸以外のジカ
ルボン酸成分としては、アジピン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸等の脂肪族カルボン酸、ヘキサヒドロテレフタ
ル酸等の脂環族ジカルボン酸が挙げられ、これらのうち
2種以上を成分としてもよい。また、ジオール成分とし
ては、エチレングリコール、トリメチレングリコール、
テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコー
ル、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、プロピレングリコール等の脂肪族グリコール、ネオ
ペンチルグリコール、2−ブチル−2−エチル−1,3
−プロパンジオール等の分岐型脂肪族グリコール、1,
4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキ
サンジオール等の脂環式ジオール、キシレングリコール
等の芳香族グリコール、ポリ(エチレングリコール)、
ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(テトラメチレン
グリコール)等のポリアルキレングリコール、2,2−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオ
キサイド付加物またはプロピレンオキサイド付加物等が
挙げられ、これらのうち2種以上を成分としてもよい。
これらの中でエチレングリコール、テトラメチレングリ
コールが好ましく、特にエチレングリコールが好まし
い。
【0012】さらに本発明のポリエステルの製造方法で
は、本発明の効果を逸脱しない範囲でその他のモノマー
を添加することができる。その他のモノマーとしては、
ステアリン酸、安息香酸等の単官能成分、トリメリット
酸、ピロメリット酸等のポリカルボン酸またはそれらの
エステル形成性誘導体、グリセリン、トリメチロールプ
ロパン、ペンタエリスルトール等のポリオールなどの3
官能以上の多官能成分が挙げられる。本発明のポリエス
テルの製造方法は、従来公知の方法で行うことができ、
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、重縮合すればよい。また重合装置は回分式であ
っても、連続式であってもよい。
【0013】本発明の重合触媒の添加時期は、重縮合反
応の開始前が望ましいが、原料の芳香族ジカルボン酸と
エチレングリコール、並びに必要に応じて用いられる他
のジカルボン酸成分およびジオール成分等とのスラリー
調製時、エステル化工程の任意の段階、または、重縮合
工程の初期の段階のいずれであってもよい。本発明の重
縮合触媒の添加方法は、粉末状であってもよいし、エチ
レングリコールなどの溶媒の溶液またはスラリーであっ
てもよく、特に限定されない。また、本発明の重縮合触
媒は、ポリエステル樹脂の理論収量に対しジルコニウム
として、0.1〜500ppmの範囲となるように添加
するのが好ましい。本発明の重縮合触媒は、アンチモン
化合物、ゲルマニウム化合物、コバルト化合物、錫化合
物などの他の重縮合触媒を共存させて用いてもよい。
【0014】また、本発明では、さらにポリエステルの
劣化を防止する助剤、安定剤を用いることができる。助
剤、安定剤としては、例えば、トリメチルホスフェー
ト、トリエチルホスフェート、トリ−n−ブチルホスフ
ェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホス
フェート、トリクレジルホスフェートなどのリン酸エス
テル類;メチルアシッドホスフェート、エチルアシッド
ホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブ
チルアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、モ
ノブチルホスフェート、ジオクチルホスフェートなどの
酸性リン酸エステル類;およびリン酸、ポリリン酸など
のリン化合物が挙げられる。上記助剤および安定剤は、
原料スラリー調整時やエステル化工程の任意の段階およ
び溶融工程の初期に供給することができる。助剤、安定
剤は、リンの重量として、全重合原料に対して通常1〜
1000ppmの範囲で用いられる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、
実施例および比較例で用いた固有粘度は次のようにして
測定した。
【0016】固有粘度(〔η〕) 凍結粉砕した樹脂試料0.50gを、フェノール/1,
1,2,2−テトラクロロエタン(重量比1/1)の混
合溶媒に、濃度(c)を1.0g/dlとして、110
℃で20分間で溶解させた後、ウベローデ型毛細粘度管
を用いて、30℃で、原液との相対粘度(ηrel )を測
定し、この相対粘度(ηrel )−1から求めた比粘度
(ηsp)と濃度(c)との比(ηsp/c)を求め、同じ
く濃度(c)を0.5g/dl、0.2g/dl、0.
1g/dlとしたときについてもそれぞれの比(ηsp
c)を求め、これらの値より、濃度(c)を0に外挿し
たときの比(ηsp/c)を固有粘度〔η〕(dl/g)
として求めた。
【0017】実施例1 テレフタル酸とエチレングリコールを原料として、直接
エステル化法により製造したエチレンテレフタレート低
重合体104gを260℃で溶解させた反応器内に、触
媒として、シクロペンタジエニルジルコニウムトリクロ
リドのジルコニウム原子が0.40重量%のエチレング
リコール溶液を1.1ml添加した。次いで融解液を攪
拌翼により攪拌しながら、80分間で280℃まで段階
的に昇温するとともに、反応系の圧力を60分間で常圧
から1.3×102Paまで段階的に下げ、温度280
℃,圧力1.3×102Paに到達した後は、温度、圧
力を一定に保った。減圧開始164分後、攪拌を止め、
系内に窒素ガスを導入することにより重合を停止した。
その後ポリマーを反応容器より抜き出し、水冷却するこ
とにより、ストランド状のポリマーを得た。これをカッ
トすることによりペレット状にした。減圧開始から重合
停止までの時間(重合時間)と得られたポリマーの固有
粘度を下記表1に示す。
【0018】比較例1 シクロペンタジエニルジルコニウムトリクロリドの代わ
りに四塩化ジルコニウムを用い、減圧開始220分後に
重合を停止した以外は実施例1と同様に行った。得られ
た結果を表1に示す。
【0019】比較例2 シクロペンタジエニルジルコニウムトリクロリドの代わ
りにジルコニウムアセテートハイドロオキサイドを用
い、減圧開始220分後に重合を停止した以外は実施例
1と同様に行った。得られた結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、優れた特性を有するポ
リエステル樹脂を容易に製造することができ、本発明の
工業的価値は高い。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年4月27日(2001.4.2
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】すなわち、本発明の要旨は、芳香族ジカル
ボン酸を主成分とするジカルボン酸成分と、ジオール成
分とを、エステル化反応を経て重縮合させることにより
ポリエステル樹脂を製造するに際し、下記一般式(1)
で表される遷移金属化合物を触媒として使用することを
特徴とするポリエステルの製造方法に存する。 (Cp)MX3 …(1) (上記式(1)中、Cpは置換基を有していてもよいシ
クロペンタジエニル基、Mは周期律表第4の遷移金
属、XはMに結合する同一かまたは異なる置換基を意味
する)
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の触媒として用いられる触媒成分中の遷移金属化
合物は、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子と周
期律表第4の遷移金属からなる有機金属化合物であ
り、下記一般式(1)で表される。 (Cp)MX3 …(1) 上記式(1)中のCpは、置換基を有していてもよいシ
クロペンタジエニル基であり、置換基としては、例え
ば、水素、炭素原子数1〜20の炭化水素基またはハロ
ゲン含有炭化水素基、ハロゲン、ケイ素含有基、アルコ
キシ基、アリールオキシ基、アミノ基からなる群から選
ばれる、Cp環に結合した原子または置換基が挙げら
れ、5つの置換基はそれぞれすべてが同一である必要は
ない。また、ここで2個の置換基がCp環上の隣接する
2個の炭素原子に結合している場合は、そのω末端で互
いに結合して環を形成してもよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】上記式(1)中のMは、周期律表第4
遷移金属を示す。上記式(1)中のXは、Mに結合する
同一かまたは異なる置換基を意味し、例えば、ハロゲ
ン、水素、炭素原子数1〜20の炭化水素基、アルコキ
シ基、アリールオキシ基、アミド基、トリフルオロメタ
ンスルホン酸基からなる群から選ばれる原子または置換
基をその例として挙げることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J029 AA03 AB05 AC01 AE01 AE02 AE03 BA01 BA07 BB01 BB03A BB03B BF01 BF08 CA02 CA06 CB05A CB06A CB09A CC05A CC06A FC03 FC05 FC08 FC12 FC14 HA01 HB01 JA011 JF331 KE05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芳香族ジカルボン酸を主成分とするジカ
    ルボン酸成分と、ジオール成分とを、エステル化反応を
    経て重縮合させることによりポリエステル樹脂を製造す
    るに際し、下記一般式(1)で表される遷移金属化合物
    を触媒として使用することを特徴とするポリエステルの
    製造方法。 (Cp)MX3 …(1) (上記式(1)中、Cpは置換基を有していてもよいシ
    クロペンタジエニル基、Mは周期律表第4周期の遷移金
    属、XはMに結合する同一かまたは異なる置換基を意味
    する)
  2. 【請求項2】 一般式(1)中のMがジルコニウム原子
    である請求項1記載のポリエステルの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102059143A (zh) * 2010-12-14 2011-05-18 华东理工大学 茂金属化合物及其副产物催化酯化反应应用
WO2012121202A1 (ja) 2011-03-04 2012-09-13 株式会社クレハ 錠剤型の経口投与用組成物及びその製造方法

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