JP2010265352A - Method and apparatus for producing polyester - Google Patents

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Takeyuki Kondo
健之 近藤
Toshiaki Matsuo
俊明 松尾
Kenichiro Oka
憲一郎 岡
Masayuki Kamikawa
将行 上川
Hiroyuki Ito
博之 伊藤
Shigeyasu Okamoto
成恭 岡本
Yasunari Sase
康成 佐世
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology that can produce a polyester of high quality excellent in heat resistance and homogeneity by controlling condensation-polymerization and radical polymerization properly. <P>SOLUTION: The method for producing polyester involves using an aliphatic glycol and an aliphatic dicarboxylic acid as main components, adding thereto at least one of an unsaturated glycol, whose straight chain carbon number is equal to the aliphatic glycol and the total carbon number is ≤1, and an unsaturated dicarboxylic acid, whose straight chain carbon number is equal to the aliphatic glycol and the total carbon number is ≤1, and synthesizing a straight chain polymer having weight average molecular weight of at least 20,000 by condensation polymerization followed by esterification reaction under environment of reduced pressure, and then forming crosslinking between unsaturated carbons in the polymer by performing radical polymerization reaction by addition of a radical polymerization initiator and by mixing using a biaxial stirrer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はポリブチレンサクシネート等のポリエステル系高分子の製造方法および製造装置に関するものである。   The present invention relates to a method and an apparatus for producing a polyester polymer such as polybutylene succinate.

近年、脱石油の観点から、バイオマス由来のポリエステルが注目されている。そのうち、ポリエチレンテレフタレートのようなグリコールとジカルボン酸の縮重合により合成されるものにポリエチレンサクシネート(PES)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリブチレンサクシネート(PBS)などがある。これらは脂肪族系のグリコール(エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール)またはジカルボン酸であるコハク酸の少なくとも一方を用いて合成される。例えば、以下で説明するPBSはバイオ由来物質である1,4−ブタンジオール(1,4−BDO)とコハク酸との重合反応により合成される生分解性を有するバイオプラスチックである(図1)。PBSはポリプロピレン、ポリエチレン等の石油由来物質から製造される汎用プラスチックの代替材料として注目されているが、これらと比較して、耐熱性、耐衝撃性の向上が課題となっている。これらを向上させる手段の一つとして、樹脂の架橋度を増大させる方法がある。その一例として、多価のイソシアネートを使用してPBSの架橋度を増大する手法が特許文献1に記載されている。この手法では、1,4−ブタンジオールとコハク酸をエステル化した後に、触媒を添加して減圧下で縮重合反応を行った後、多価のイソシアネートを添加して混合することにより、図2に示すウレタン結合による架橋構造をポリマー内に導入して耐熱性等を向上している。しかしながら、樹脂改質剤として添加する多価のイソシアネートは、PBS骨格と大きく異なる分子構造をしているため、プラスチックの均質性や結晶化度が低下する場合がある。   In recent years, biomass-derived polyester has attracted attention from the viewpoint of oil removal. Among them, polyethylene succinate (PES), polytrimethylene terephthalate (PTT), polybutylene succinate (PBS) and the like are synthesized by condensation polymerization of glycol and dicarboxylic acid such as polyethylene terephthalate. These are synthesized using at least one of aliphatic glycols (ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol) or succinic acid which is a dicarboxylic acid. For example, PBS described below is a bioplastic having biodegradability synthesized by a polymerization reaction of 1,4-butanediol (1,4-BDO), which is a bio-derived material, and succinic acid (FIG. 1). . PBS is attracting attention as an alternative material for general-purpose plastics manufactured from petroleum-derived materials such as polypropylene and polyethylene, but compared with these, improvement in heat resistance and impact resistance is a problem. One means for improving these is a method of increasing the degree of crosslinking of the resin. As an example, Patent Document 1 describes a technique for increasing the degree of crosslinking of PBS using a polyvalent isocyanate. In this method, 1,4-butanediol and succinic acid are esterified, then a catalyst is added and a polycondensation reaction is performed under reduced pressure, and then a polyvalent isocyanate is added and mixed to obtain FIG. A heat-resistant property and the like are improved by introducing a cross-linked structure with urethane bonds into the polymer. However, since the polyvalent isocyanate added as a resin modifier has a molecular structure greatly different from that of the PBS skeleton, the homogeneity and crystallinity of the plastic may be lowered.

同様に、PBSの改質剤としてリンゴ酸を用いる技術が特許文献2に記載されている。1,4−ブタンジオールおよびコハク酸にリンゴ酸を添加してエステル化反応した後に減圧下で縮重合し、図3に示す架橋構造をポリマー中に導入することで架橋度を増大している。この方法は、PBSの原料であるコハク酸と分子構造が類似しているリンゴ酸を改質剤として用いているため、プラスチックの均質性の点で優れている。しかしながら、縮重合のみで架橋度を増大しているため、反応条件を精密に制御しない場合、側鎖の成長制御が難しく、ポリマー中のヒドロキシ基が環状に重合することにより分子量の増大が阻害される場合がある。   Similarly, Patent Document 2 discloses a technique using malic acid as a modifying agent for PBS. The degree of crosslinking is increased by adding malic acid to 1,4-butanediol and succinic acid and conducting an esterification reaction, followed by condensation polymerization under reduced pressure and introducing the crosslinked structure shown in FIG. 3 into the polymer. This method is superior in terms of plastic homogeneity because malic acid having a molecular structure similar to that of succinic acid, which is a raw material for PBS, is used as a modifier. However, since the degree of crosslinking is increased only by condensation polymerization, if the reaction conditions are not precisely controlled, it is difficult to control the growth of side chains, and the increase in molecular weight is hindered by the cyclic polymerization of hydroxy groups in the polymer. There is a case.

一方、不飽和のジカルボン酸を用いてPBSの架橋度を増大する技術が、特許文献3および非特許文献1で報告されている。この文献によると、1,4−ブタンジオール、コハク酸、およびコハク酸と同じ直鎖の炭素数を有する不飽和ジカルボン酸であるイタコン酸やフマル酸をフラスコ内で混合してエステル化した後、縮重合反応により分子量を増加させる。これに、過酸化ベンゾイル等のラジカル重合開始剤を加え混合することで、ポリマー中のイタコン酸骨格部分に存在する炭素の二重結合を開裂し、ラジカル重合することで、材料中に図4に示す架橋構造を導入している。この方法は、コハク酸と炭素数、分子構造が類似した酸を改質剤として使用しているため、均質性の点で優れている。また、縮重合で分子量を増大した後、ラジカル重合を行うため、縮重合反応時に問題となるゲル化の問題を回避することができる。しかしながら、フラスコ内で縮重合により粘度が上昇した高粘度ポリマーにラジカル重合開始剤を混合する操作が必要となり、両者の混合速度、混合の均一性の点で問題があり、ラジカル重合の平均重合度分布が安定しない場合がある。   On the other hand, Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 report a technique for increasing the degree of crosslinking of PBS using unsaturated dicarboxylic acid. According to this document, 1,4-butanediol, succinic acid, and itaconic acid and fumaric acid, which are unsaturated dicarboxylic acids having the same linear carbon number as succinic acid, are mixed and esterified in a flask. The molecular weight is increased by the condensation polymerization reaction. By adding and mixing a radical polymerization initiator such as benzoyl peroxide to this, the carbon double bond existing in the itaconic acid skeleton part in the polymer is cleaved, and radical polymerization is performed, so that the material shown in FIG. The cross-linked structure shown is introduced. This method is superior in terms of homogeneity because an acid having a carbon number and molecular structure similar to those of succinic acid is used as a modifier. Moreover, since radical polymerization is performed after increasing the molecular weight by condensation polymerization, the problem of gelation which becomes a problem during the condensation polymerization reaction can be avoided. However, it is necessary to mix a radical polymerization initiator with a high-viscosity polymer whose viscosity has been increased by condensation polymerization in the flask, which is problematic in terms of mixing speed and uniformity of both, and the average polymerization degree of radical polymerization. The distribution may not be stable.

特許第2825969号公報Japanese Patent No. 2825969 特開2008−94888号公報JP 2008-94888 A 特許2699802号公報Japanese Patent No. 2699802

Naozumi Teramoto et.al., Crosslinking and biodegradation of poly(butylene succinate) prepolymers containing itaconic or maleic acid units in the main chain, J. Appl Polymer Sci, 2005, 95(6), 1473-1480Naozumi Teramoto et.al., Crosslinking and biodegradation of poly (butylene succinate) prepolymers containing itaconic or maleic acid units in the main chain, J. Appl Polymer Sci, 2005, 95 (6), 1473-1480

本発明の目的は、縮重合およびラジカル重合を適正に制御することにより、耐熱性、均質性に優れた高品質ポリエステルを製造可能な技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of producing a high-quality polyester excellent in heat resistance and homogeneity by appropriately controlling condensation polymerization and radical polymerization.

本発明者らは、上記課題を解決するため検討を行った結果、脂肪族グリコール、脂肪族ジカルボン酸、ならびに不飽和グリコールおよび/または不飽和ジカルボン酸を混合してエステル化し、縮重合によりポリマーの分子量が十分に増大して粘度が増大した後、ラジカル重合開始剤を添加するとともに、高粘度の流体に関する攪拌・混合性能に優れた二軸攪拌機を設けた重合器(以下、二軸重合器と称する。)で混合することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of investigations to solve the above problems, the inventors of the present invention mixed and esterified aliphatic glycol, aliphatic dicarboxylic acid, and unsaturated glycol and / or unsaturated dicarboxylic acid, and then polymerized the polymer by condensation polymerization. After the molecular weight is sufficiently increased and the viscosity is increased, a radical polymerization initiator is added, and a polymerizer equipped with a biaxial agitator (hereinafter referred to as a biaxial polymerizer) having excellent stirring and mixing performance with respect to a high-viscosity fluid. The above-mentioned problems can be solved by mixing in the above method, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下を包含する。   That is, the present invention includes the following.

(1)脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸を主原料とし、これに添加物として、脂肪族グリコールと直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下の不飽和グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸と直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下の不飽和ジカルボン酸の少なくとも一つを添加して混合し、エステル化反応およびこれに続く減圧環境下における縮重合反応により重量平均分子量20,000以上の直鎖状ポリマーを合成し、ラジカル重合開始剤の添加と二軸攪拌機を用いた混合によりラジカル重合反応を行いポリマー中の不飽和炭素間に架橋を形成することを特徴とする、ポリエステルの製造方法。 (1) Unsaturated glycols and aliphatic dicarboxylic acids having aliphatic glycols and aliphatic dicarboxylic acids as main raw materials, and having the same number of straight chain carbon atoms as aliphatic glycols and a total carbon number difference of 1 or less. Is added to and mixed with at least one unsaturated dicarboxylic acid having the same number of straight-chain carbon atoms and a total carbon number difference of 1 or less, followed by esterification and subsequent polycondensation reaction under reduced pressure. A linear polymer of 20,000 or more is synthesized, a radical polymerization reaction is performed by adding a radical polymerization initiator and mixing using a biaxial stirrer to form a bridge between unsaturated carbons in the polymer. , Production method of polyester.

(2)脂肪族グリコールが1,4−ブタンジオールであり、脂肪族ジカルボン酸がコハク酸であり、添加物がイタコン酸またはフマル酸であることを特徴とする、(1)記載のポリエステルの製造方法。 (2) Production of polyester according to (1), characterized in that the aliphatic glycol is 1,4-butanediol, the aliphatic dicarboxylic acid is succinic acid, and the additive is itaconic acid or fumaric acid. Method.

(3)少なくとも、主原料である脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸、ならびに添加物である不飽和グリコールおよび不飽和ジカルボン酸の少なくとも一つを混合する原料調整槽、前記の混合物をエステル化してオリゴマーを生成するエステル化槽、前記のオリゴマーへ触媒を添加する触媒添加装置、およびオリゴマーを縮重合してポリマーを生成する縮重合槽を有するポリエステルの製造装置であって、縮重合槽の後段にラジカル重合開始剤の添加装置および二軸重合器を備えるか、または縮重合槽としてラジカル重合開始剤の添加装置を備えた二軸重合器を少なくとも一つ備えることを特徴とするポリエステルの製造装置。 (3) A raw material adjusting tank for mixing at least one of aliphatic glycol and aliphatic dicarboxylic acid as main raw materials and unsaturated glycol and unsaturated dicarboxylic acid as additives, and oligomer by esterifying the mixture An esterification tank for producing a polyester, a catalyst addition apparatus for adding a catalyst to the oligomer, and a polyester production apparatus having a condensation polymerization tank for condensation-polymerizing the oligomer to produce a polymer, wherein a radical is provided after the condensation polymerization tank. A polyester production apparatus comprising: a polymerization initiator addition apparatus and a biaxial polymerization apparatus, or at least one biaxial polymerization apparatus equipped with a radical polymerization initiator addition apparatus as a condensation polymerization tank.

(4)二軸重合器に設けられた二軸撹拌機が、実質的に溶融重合物の流れに対して鉛直方向の面を有する攪拌翼が2つの攪拌軸に設けられている二軸撹拌機であって、攪拌軸の回転方向が同じであること、攪拌の回転中心に軸を持たないこと、または攪拌軸の各々に設けられた攪拌翼が互いに90度の位相差を付けて逆方向に回転することの少なくとも一つの条件を満足することを特徴とする、(3)記載のポリエステルの製造装置。 (4) A twin-screw stirrer provided in the twin-screw polymerization vessel is provided with two stirring shafts having a stirring blade having a surface substantially perpendicular to the flow of the molten polymer. The rotation direction of the agitation shaft is the same, the rotation axis of the agitation does not have an axis, or the agitation blades provided on each of the agitation shafts are in opposite directions with a phase difference of 90 degrees from each other. The polyester production apparatus according to (3), wherein at least one condition for rotation is satisfied.

(5)二軸重合器に設けられた二軸撹拌機が、攪拌の回転中心に現実の軸を持たない二軸攪拌機である、(3)に記載のポリエステル製造装置。 (5) The polyester production apparatus according to (3), wherein the biaxial agitator provided in the biaxial polymerization apparatus is a biaxial agitator that does not have an actual axis at the rotation center of agitation.

本発明によれば均一性、熱安定性、高温強度、低着色性において優れたポリマーが得られる。また、縮重合を行った後に、ラジカル重合を行っているため、縮重合反応時に問題となる側鎖環状重合によるポリマーの分子量増大阻害を抑制することができる。   According to the present invention, a polymer excellent in uniformity, thermal stability, high temperature strength, and low colorability can be obtained. Moreover, since radical polymerization is performed after performing condensation polymerization, inhibition of increase in the molecular weight of the polymer due to side chain cyclic polymerization, which is a problem during the condensation polymerization reaction, can be suppressed.

PBSの分子構造を示す。The molecular structure of PBS is shown. 多価のイソシアネートによりPBSに導入された架橋構造を示す。The cross-linked structure introduced into PBS by polyvalent isocyanate is shown. リンゴ酸によりPBSに導入された架橋構造を示す。The cross-linked structure introduced into PBS by malic acid is shown. イタコン酸によりPBSに導入された架橋構造を示す。The cross-linked structure introduced into PBS by itaconic acid is shown. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown. 本発明のポリエステル製造装置に使用される中間縮重合槽(車輪翼重合器)の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of an intermediate condensation polymerization tank (wheel blade polymerizer) used in the polyester production apparatus of the present invention. 本発明のポリエステル製造装置に使用される二軸撹拌機(メガネ翼重合器)の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of a twin-screw stirrer (glasses blade polymerizer) used in the polyester production apparatus of the present invention. 本発明のポリエステル製造装置に使用される二軸撹拌機(高剪断翼重合器)の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of a twin-screw stirrer (high shear blade polymerizer) used in the polyester production apparatus of the present invention. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown. 本発明のポリエステル製造装置に使用される二軸撹拌機(格子翼重合器)の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of a twin-screw stirrer (lattice blade polymerizer) used in the polyester production apparatus of the present invention. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown. 本発明のポリエステル製造装置の一実施形態を示す。An embodiment of the polyester manufacturing apparatus of the present invention is shown.

一実施形態において本発明は、脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸を主原料とし、これに添加物として、脂肪族グリコールと直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下の不飽和グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸と直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下の不飽和ジカルボン酸の少なくとも一つを添加して混合し、エステル化反応およびこれに続く減圧環境下における縮重合反応により重量平均分子量20,000以上の直鎖状ポリマーを合成し、ラジカル重合開始剤の添加と二軸攪拌機を用いた混合によりラジカル重合反応を行いポリマー中の不飽和炭素間に架橋を形成することを特徴とする、ポリエステルの製造方法に関する。   In one embodiment, the present invention relates to an unsaturated glycol having an aliphatic glycol and an aliphatic dicarboxylic acid as a main raw material, and an aliphatic glycol and an aliphatic glycol having the same straight chain carbon number and a total carbon number difference of 1 or less as an additive. And at least one unsaturated dicarboxylic acid having the same straight chain carbon number as that of the aliphatic dicarboxylic acid and a total carbon number difference of 1 or less, and mixing, esterification reaction and subsequent polycondensation under reduced pressure environment A linear polymer having a weight average molecular weight of 20,000 or more is synthesized by a reaction, and a radical polymerization reaction is performed by adding a radical polymerization initiator and mixing using a biaxial stirrer to form a bridge between unsaturated carbons in the polymer. It is related with the manufacturing method of polyester characterized by the above-mentioned.

本発明のポリエステル製造方法は、脂肪族グリコール、脂肪族ジカルボン酸、ならびに不飽和グリコールおよび/または不飽和グリコールを混合してエステル化し、縮重合によりポリマーの分子量が十分に増大して粘度が増大した後、ラジカル重合開始剤を添加するとともに、高粘度の流体に関する攪拌・混合性能に優れた二軸攪拌機を設けた重合器で混合することに特徴がある。本発明のポリエステル製造方法は、ポリエステルを連続的に製造する方法である。   In the polyester production method of the present invention, aliphatic glycol, aliphatic dicarboxylic acid, and unsaturated glycol and / or unsaturated glycol are mixed and esterified, and the molecular weight of the polymer is sufficiently increased by condensation polymerization to increase the viscosity. Thereafter, a radical polymerization initiator is added, and mixing is performed in a polymerization apparatus provided with a biaxial stirrer having excellent stirring / mixing performance for a high-viscosity fluid. The polyester production method of the present invention is a method for continuously producing polyester.

本発明のポリエステル製造方法では、ラジカル重合工程における攪拌・混合性が向上しているため、縮重合工程でポリマーの分子量、およびこれに伴う溶融粘度を予め増大させておくことが可能となる。また、二軸攪拌機を用いた混合により、ラジカル重合開始剤を均一に分散させることができるので、ラジカル重合を均一に促進させることができ、ポリマーの架橋度の分布も均一化する。これらの効果により、ポリマーの均一性、熱安定性、高温強度、低着色性を効率よく向上させることができる。また、混合性、均一性の向上により、ラジカル重合開始剤の濃度にむらが発生して局所的に触媒が不足するような事象を回避できるので、添加量を必要最低限の量まで低減することができる。その際、縮重合とラジカル重合で工程を分けているため、直鎖の重合と側鎖の重合が同時に起こることに伴うポリマーの環化、分子量増大の阻害を抑制することができる。   In the polyester production method of the present invention, since the stirring and mixing properties in the radical polymerization step are improved, it is possible to increase the molecular weight of the polymer and the melt viscosity associated therewith in the condensation polymerization step. Further, since the radical polymerization initiator can be uniformly dispersed by mixing using a biaxial stirrer, radical polymerization can be promoted uniformly, and the distribution of the degree of crosslinking of the polymer is also made uniform. With these effects, the uniformity, thermal stability, high temperature strength, and low colorability of the polymer can be improved efficiently. In addition, by improving the mixing property and uniformity, it is possible to avoid an event in which the concentration of the radical polymerization initiator is uneven and the catalyst is locally insufficient, so the amount added must be reduced to the minimum required amount. Can do. At that time, since the steps are divided into condensation polymerization and radical polymerization, inhibition of polymer cyclization and increase in molecular weight due to simultaneous occurrence of linear polymerization and side chain polymerization can be suppressed.

本発明のポリエステル製造方法では、まず、脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸、ならびに添加物である不飽和グリコールおよび/または不飽和ジカルボン酸を混合し、エステル化反応を行う。エステル化反応は、気圧程度の圧力、窒素雰囲気の下で185〜240℃の温度で1〜5時間、好ましくは200〜230℃の温度で2〜3時間実施する。   In the method for producing a polyester of the present invention, first, an aliphatic glycol and an aliphatic dicarboxylic acid and an additive, an unsaturated glycol and / or an unsaturated dicarboxylic acid, are mixed to perform an esterification reaction. The esterification reaction is carried out under a pressure of about atmospheric pressure and a nitrogen atmosphere at a temperature of 185 to 240 ° C. for 1 to 5 hours, preferably at a temperature of 200 to 230 ° C. for 2 to 3 hours.

次いで、エステル化反応により得られたオリゴマーに縮重合触媒を添加して減圧環境化で縮重合反応を実施する。縮重合触媒の添加量は脂肪族ジカルボン酸に対して通常100〜5,000ppm、好ましくは500〜2,000ppmである。オリゴマー末端のエステル交換反応により縮重合反応が進行しポリマーが生成する。縮重合触媒としては、エステル交換反応に用いられる広範な触媒を使用できる。例えば、該触媒として、Li、Mg、Ca、Ba、La、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Mn、Fe、Co、Ir、Ni、Zn、Zr、Ge、Snなどの金属を含む金属化合物、例えば、有機酸塩、金属アルコキシドおよび金属錯体(アセチルアセトナートなど)等の有機金属化合物、金属酸化物、金属水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩および塩化物などの無機金属化合物が例示される。これらの金属化合物触媒の中でも、チタン化合物、特に、チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシドなどのチタンアルコキシド等の有機チタン化合物が好ましい。触媒は単独でまたは2種以上組み合わせて使用できる。   Next, a condensation polymerization catalyst is added to the oligomer obtained by the esterification reaction, and the condensation polymerization reaction is carried out under reduced pressure. The addition amount of the condensation polymerization catalyst is usually 100 to 5,000 ppm, preferably 500 to 2,000 ppm based on the aliphatic dicarboxylic acid. A polycondensation reaction proceeds by transesterification at the end of the oligomer to produce a polymer. As the condensation polymerization catalyst, a wide range of catalysts used for transesterification can be used. For example, as the catalyst, a metal compound containing a metal such as Li, Mg, Ca, Ba, La, Ce, Ti, Zr, Hf, V, Mn, Fe, Co, Ir, Ni, Zn, Zr, Ge, and Sn , For example, organic metal compounds such as organic acid salts, metal alkoxides and metal complexes (such as acetylacetonate), inorganic materials such as metal oxides, metal hydroxides, carbonates, phosphates, sulfates, nitrates and chlorides Metal compounds are exemplified. Among these metal compound catalysts, titanium compounds, particularly organic titanium compounds such as titanium alkoxides such as titanium tetraethoxide, titanium tetraisopropoxide, and titanium tetrabutoxide are preferable. A catalyst can be used individually or in combination of 2 or more types.

縮重合反応により重量平均分子量20,000以上、好ましくは20,000〜50,000、より好ましくは20,000〜30,000の直鎖状ポリマーを合成し、ラジカル重合開始剤の添加と二軸攪拌機を用いた混合によりラジカル重合反応を行いポリマー中の不飽和炭素間に架橋を形成する。ラジカル重合反応は、大気圧程度の圧力、窒素雰囲気の下で、130〜240℃、好ましくは130〜160℃、0.5〜2時間重合を行い、分子量を重量平均で2〜3倍程度まで増大させる。   A linear polymer having a weight average molecular weight of 20,000 or more, preferably 20,000 to 50,000, more preferably 20,000 to 30,000 is synthesized by a condensation polymerization reaction. A radical polymerization reaction is performed by mixing using a stirrer to form a bridge between unsaturated carbons in the polymer. The radical polymerization reaction is performed at 130 to 240 ° C., preferably 130 to 160 ° C. for 0.5 to 2 hours under a pressure of about atmospheric pressure and a nitrogen atmosphere, and the molecular weight is about 2 to 3 times in terms of weight average. Increase.

ラジカル重合開始剤の添加量は不飽和ジカルボン酸に対して通常1〜10wt%、好ましくは2〜5wt%である。ラジカル重合開始剤は特に制限されないが、ジ−α−クミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート等の超酸化物が望ましい。   The addition amount of the radical polymerization initiator is usually 1 to 10 wt%, preferably 2 to 5 wt% with respect to the unsaturated dicarboxylic acid. The radical polymerization initiator is not particularly limited, but superoxides such as di-α-cumyl peroxide, cumene hydroperoxide, and t-butyl peroxybenzoate are preferable.

本発明において二軸攪拌機は、2つの攪拌軸を中心とする回転により攪拌を行うものであればよく、回転中心に現実の軸を有しない場合も包含する。二軸攪拌機としては、実質的に溶融重合物の流れに対して鉛直方向の面を有する攪拌翼が2つの攪拌軸に設けられた二軸攪拌機であって、攪拌軸の回転方向が同じであること、または攪拌軸の各々に設けられた攪拌翼が互いに90度の位相差を付けて逆方向に回転することの少なくとも一つの条件を満足するもの、あるいは攪拌の回転中心に現実の軸を持たないものを用いるのが好ましい。これらの二軸攪拌機を設けている二軸重合器を用いることにより、ラジカル重合開始剤の混合およびラジカル重合を、より均一に、効率よく実施することができる。二軸重合器は、好ましくは攪拌機の攪拌軸が実質的に水平である横型重合器である。   In the present invention, the biaxial stirrer is not limited as long as it stirs by rotation about two stirring shafts, and includes a case where an actual shaft is not provided at the rotation center. The biaxial stirrer is a biaxial stirrer in which stirring blades having a plane perpendicular to the flow of the molten polymer are provided on two stirring shafts, and the rotation directions of the stirring shafts are the same. Or at least one condition that the stirring blades provided on each of the stirring shafts rotate in the opposite direction with a phase difference of 90 degrees from each other, or have an actual shaft at the rotation center of the stirring It is preferable to use those not present. By using a biaxial polymerization apparatus provided with these biaxial stirrers, the mixing of radical polymerization initiators and radical polymerization can be carried out more uniformly and efficiently. The biaxial polymerization vessel is preferably a horizontal polymerization vessel in which the stirring axis of the stirrer is substantially horizontal.

そのような二軸重合器には日立プラントテクノロジー製の高剪断翼重合器(特開平8−252822号公報)、格子翼重合器(特許1899479号公報)、メガネ翼重合器(特許第4112908号公報)がある。   Such a biaxial polymerization apparatus includes a high shear blade polymerization apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 8-252822), a lattice blade polymerization apparatus (Japanese Patent No. 1899479), and a spectacle blade polymerization apparatus (Japanese Patent No. 4112908) manufactured by Hitachi Plant Technology. )

高剪断翼重合器には、実質的に溶融重合物の流れに対して鉛直方向の面を有する攪拌翼が2つの攪拌軸に設けられており、攪拌軸の回転方向が同じとなっている二軸攪拌機が設けられている。その際隣り合う攪拌翼間のギャップ幅は通常1cm以下と小さくなっている。これにより、通常10rpm以上の高速で回転する攪拌翼間のギャップにある溶融物は翼により上下逆方向に引き伸ばされることで、大きな剪断応力が得られる。引き伸ばされた溶融物はその後重合器内の溶融物液面に到達し合一する。この引き伸ばしとその後の合一、すなわち折りたたみにより、高粘度の溶融物中にラジカル重合開始剤等の添加剤を極めて短時間で混和することが可能となる。このことはラジカル重合工程におけるポリマーの重合器内滞留時間を最小限にすることを可能とし、熱劣化に伴うポリマー着色低減に寄与する。   The high shear blade polymerizer is provided with two stirring shafts substantially having a vertical surface with respect to the flow of the molten polymer, and the rotation directions of the stirring shafts are the same. A shaft stirrer is provided. At that time, the gap width between adjacent stirring blades is usually as small as 1 cm or less. As a result, the melt in the gap between the stirring blades that normally rotate at a high speed of 10 rpm or more is stretched in the upside down direction by the blades, thereby obtaining a large shear stress. The stretched melt then reaches the melt liquid level in the polymerization vessel and coalesces. By this stretching and subsequent coalescence, that is, folding, an additive such as a radical polymerization initiator can be mixed in the melt with high viscosity in a very short time. This makes it possible to minimize the residence time of the polymer in the polymerization vessel in the radical polymerization step, and contributes to the reduction of the polymer coloring associated with thermal degradation.

メガネ翼重合器に設けられた二軸攪拌機は、実質的に溶融重合物の流れに対して鉛直方向の面を有する攪拌翼が2つの攪拌軸に設けられている二軸撹拌機であって、攪拌軸の各々に設けられたメガネ状の攪拌翼が互いに90度の位相差を付けて逆方向に回転する攪拌機である。換言すれば、メガネ翼重合器に設けられた二軸攪拌機は、2つの攪拌軸に対して鉛直にメガネ状の攪拌翼を縦横交互に設置したものである。攪拌軸は互いに噛み合う向き(逆方向)に回転運動し、これに伴い、隣り合う攪拌翼により溶融物は持ち上げられながら左右に引き伸ばされ、その後重合器内の溶融物液面に到達し合一する。この引き伸ばしとその後の合一、すなわち折りたたみにより、混和することが可能となる。向かい側の攪拌軸に設置される隣り合う攪拌翼は設置の方向について位相が90度ずれている。これにより、向かい側の攪拌軸に付着する溶融物を攪拌翼により掻き取ることが可能となる(セルフクリーニング機能)。メガネ翼重合器で取り扱う溶融物の粘度は100〜3,000Pa・s程度が望ましい。よって、メガネ翼重合器は、縮重合槽において縮重合反応が完全に終了せず、縮重合反応とラジカル重合反応が同時進行する場合に有利に使用される。   The twin-screw stirrer provided in the spectacle blade polymerizer is a twin-screw stirrer in which two stirring shafts are provided with stirring blades having a surface substantially perpendicular to the flow of the molten polymer, A stirrer in which eyeglass-like stirring blades provided on each of the stirring shafts rotate in opposite directions with a phase difference of 90 degrees from each other. In other words, the biaxial stirrer provided in the spectacle blade polymerizer is one in which spectacle-shaped stir blades are installed alternately vertically and horizontally with respect to two stirring shafts. The stirring shaft rotates in the direction of meshing with each other (reverse direction). Along with this, the melt is stretched left and right by the adjacent stirring blades, and then reaches the melt liquid level in the polymerization vessel and unites. . This stretching and subsequent coalescence, i.e. folding, makes it possible to mix. Adjacent stirring blades installed on the opposite stirring shaft are 90 degrees out of phase with respect to the installation direction. This makes it possible to scrape off the melt adhering to the opposite stirring shaft with the stirring blade (self-cleaning function). The viscosity of the melt handled by the spectacle blade polymerizer is preferably about 100 to 3,000 Pa · s. Therefore, the spectacle blade polymerizer is advantageously used when the condensation polymerization reaction is not completely completed in the condensation polymerization tank and the condensation polymerization reaction and the radical polymerization reaction proceed simultaneously.

格子翼重合器に設けられた二軸攪拌機は、攪拌軸の回転方向は逆向きではあるが、攪拌の回転中心に軸を持たない攪拌機である。格子翼重合器は、粘度の高いポリマー、例えば粘度が500〜5000Pa・sのポリマーの混合に好適に用いられる。格子翼重合器の攪拌機は回転中心に軸を有しないため、ポリマーの一部が軸に付着して混合不可能となってしまうことがない。また、メガネ翼重合器と同様、互いに噛み合う向き(逆方向)に回転運動する隣り合う攪拌翼により溶融物は持ち上げられながら左右に引き伸ばされ、その後重合器内の溶融物液面に到達し合一する。この引き伸ばしとその後の合一、すなわち折りたたみにより、高粘度の溶融物中にラジカル重合開始剤等の添加剤を混和することが可能となる。剪断応力による混和効果は高剪断翼重合器と比べやや劣るものの、現実の攪拌軸を持つ二軸重合器と比べて攪拌軸上へのポリマー付着、およびこれに伴う共廻り現象(攪拌速度が大きくかつ溶融物の粘度が著しく上昇する場合に、粘性力と比べて翼で持ち上げられたポリマーに作用する重力の効果が小さくなることで、攪拌翼の周方向に対する溶融物の混合が行われない現象)やポリマーの熱分解・着色の抑制性能がさらに向上する。   The biaxial stirrer provided in the lattice blade polymerizer is a stirrer that does not have an axis at the rotation center of stirring although the rotation direction of the stirring shaft is opposite. The lattice blade polymerizer is suitably used for mixing a polymer having a high viscosity, for example, a polymer having a viscosity of 500 to 5000 Pa · s. Since the stirrer of the lattice blade polymerizer does not have a shaft at the center of rotation, a part of the polymer does not adhere to the shaft and cannot be mixed. Similarly to the spectacle blade polymerizer, the melt is stretched left and right by the adjacent stirring blades that rotate in the meshing direction (reverse direction), and then reaches the melt level in the polymerizer. To do. By this stretching and subsequent coalescence, that is, folding, it becomes possible to mix an additive such as a radical polymerization initiator in the high-viscosity melt. Although the mixing effect due to the shear stress is slightly inferior to that of the high shear blade polymerizer, the adhesion of the polymer on the stirring shaft and the accompanying co-rotation phenomenon (the stirring speed is larger) In addition, when the viscosity of the melt rises significantly, the effect of gravity acting on the polymer lifted by the blade is smaller than the viscosity force, so that the melt is not mixed in the circumferential direction of the stirring blade ) And polymer thermal decomposition / coloring suppression performance is further improved.

本発明の方法では、脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸に、不飽和グリコールおよび/または不飽和ジカルボン酸を添加して縮重合した後にラジカル重合しているため、縮重合可能な末端基を3つ以上もつポリマーを縮重合のみで分子量を増大させる時に問題となる末端基の環状重合によるポリマーのゲル化と分子量増大阻害を抑制することができるため、ポリマーの架橋度と分子量を増大させ、耐熱性を向上し高温強度を向上することが可能である。不飽和グリコールと不飽和ジカルボン酸は、片方のみを添加してもよいし、両方を添加してもよい。   In the method of the present invention, since an unsaturated glycol and / or an unsaturated dicarboxylic acid is added to an aliphatic glycol and an aliphatic dicarboxylic acid and then subjected to radical polymerization, radical polymerization is performed. It is possible to suppress polymer gelation and molecular weight increase inhibition due to cyclic polymerization of end groups, which is a problem when increasing the molecular weight only by condensation polymerization of the above polymers, increasing the degree of crosslinking and molecular weight of the polymer, and heat resistance It is possible to improve high temperature strength. Only one or both of unsaturated glycol and unsaturated dicarboxylic acid may be added.

不飽和グリコールの添加量は、脂肪族グリコールに対して通常1〜30mol%、好ましくは5〜10mol%であり、不飽和ジカルボン酸の添加量は、脂肪族ジカルボン酸に対して通常1〜30mol%、好ましくは5〜10mol%である。   The addition amount of the unsaturated glycol is usually 1 to 30 mol%, preferably 5 to 10 mol% with respect to the aliphatic glycol, and the addition amount of the unsaturated dicarboxylic acid is usually 1 to 30 mol% with respect to the aliphatic dicarboxylic acid. , Preferably 5 to 10 mol%.

添加剤として不飽和グリコールを添加する場合、主原料である脂肪族グリコールと直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下のものを添加する。また、添加剤として不飽和ジカルボン酸を添加する場合も、主原料である脂肪族ジカルボン酸と直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下のものを添加する。ここで直鎖の炭素数とは、脂肪族グリコールの2つの水酸基をつなぐ最短の鎖に含まれる炭素原子の数、ならびに脂肪族ジカルボン酸の2つのカルボキシル基をつなぐ最短の鎖に含まれる炭素原子の数をさす。また、総炭素数差が1以下とは、脂肪族グリコールに含まれる全炭素原子の数と不飽和グリコールにに含まれる全炭素原子の数の差が1または0であること、ならびに脂肪族ジカルボン酸に含まれる全炭素原子の数と不飽和ジカルボン酸に含まれる全炭素原子の数の差が1または0であることをさす。添加剤として上記のような不飽和ジカルボン酸および/または不飽和ジオールを添加することにより、ポリマー骨格を歪めることなくラジカル重合で架橋度および分子量を増大できるため、ポリマーの均一性を向上させることができる。   When an unsaturated glycol is added as an additive, an aliphatic glycol that is a main raw material is equal to a straight chain carbon number and the total carbon number difference is 1 or less. Also, when an unsaturated dicarboxylic acid is added as an additive, an aliphatic dicarboxylic acid that is a main raw material is equal to the straight chain carbon number and the total carbon number difference is 1 or less. Here, the straight carbon number means the number of carbon atoms contained in the shortest chain connecting two hydroxyl groups of aliphatic glycol, and the carbon atom contained in the shortest chain connecting two carboxyl groups of aliphatic dicarboxylic acid. The number of The difference in total carbon number of 1 or less means that the difference between the number of all carbon atoms contained in the aliphatic glycol and the number of all carbon atoms contained in the unsaturated glycol is 1 or 0, and that the aliphatic dicarboxylic acid The difference between the number of all carbon atoms contained in the acid and the number of all carbon atoms contained in the unsaturated dicarboxylic acid is 1 or 0. By adding the unsaturated dicarboxylic acid and / or unsaturated diol as described above as an additive, the degree of crosslinking and molecular weight can be increased by radical polymerization without distorting the polymer skeleton, thereby improving the uniformity of the polymer. it can.

脂肪族グリコールとしては、炭素数3〜6、好ましくは4〜5の脂肪族グリコールが挙げられる。具体的には、1,4−ブタンジオールおよび1,5−ペンタンジオールが挙げられる。脂肪族ジカルボン酸としては、炭素数3〜6、好ましくは4〜5の脂肪族グリコールが挙げられる。具体的には、コハク酸およびグルタル酸が挙げられる。脂肪族グリコールと不飽和グリコールの組み合わせ、ならびに脂肪族ジカルボン酸と不飽和ジカルボン酸の組み合わせの具体例を、以下の表に記載する。   Examples of the aliphatic glycol include aliphatic glycols having 3 to 6 carbon atoms, preferably 4 to 5 carbon atoms. Specific examples include 1,4-butanediol and 1,5-pentanediol. Examples of the aliphatic dicarboxylic acid include aliphatic glycols having 3 to 6 carbon atoms, preferably 4 to 5 carbon atoms. Specific examples include succinic acid and glutaric acid. Specific examples of combinations of aliphatic glycols and unsaturated glycols, and combinations of aliphatic dicarboxylic acids and unsaturated dicarboxylic acids are listed in the following table.

Figure 2010265352
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脂肪族ジオールとしての1,4−ブタンジオールおよび脂肪族ジカルボン酸としてのコハク酸を主原料としてPBSを製造する場合、不飽和ジカルボン酸としてコハク酸と同じ炭素骨格を有するイタコン酸および/またはフマル酸を用いるとPBS本体骨格を歪めることなくラジカル重合で架橋度、分子量を増大できるため、ポリマーの均一性を向上することができる。   When PBS is produced using 1,4-butanediol as an aliphatic diol and succinic acid as an aliphatic dicarboxylic acid as main raw materials, itaconic acid and / or fumaric acid having the same carbon skeleton as succinic acid as an unsaturated dicarboxylic acid Since the crosslinking degree and molecular weight can be increased by radical polymerization without distorting the PBS main body skeleton, the uniformity of the polymer can be improved.

また、本発明の方法では、縮重合段階で直鎖状ポリマーの重量平均分子量を20,000以上まで増加しているため、ポリマーの耐熱性、高温強度を向上することができるとともに、ラジカル重合開始剤の添加量を低減することができるためポリマーの劣化、分解を抑制することができる。一方、縮重合段階で分子量を増大しているので、ポリマーの粘度が上昇しているが、二軸攪拌機を用いて混合することにより、高粘度のポリマーとラジカル重合開始剤を速やかに混合することができる。これによりポリマー内における架橋度分布を均一にすることができるため、耐熱性、均質性に優れた高品質ポリマーを重合することが可能な技術を提供することができる。   In the method of the present invention, since the weight average molecular weight of the linear polymer is increased to 20,000 or more in the condensation polymerization stage, the heat resistance and high temperature strength of the polymer can be improved, and radical polymerization is started. Since the addition amount of the agent can be reduced, deterioration and decomposition of the polymer can be suppressed. On the other hand, since the molecular weight is increased at the condensation polymerization stage, the viscosity of the polymer is increased, but the high viscosity polymer and the radical polymerization initiator can be rapidly mixed by mixing using a biaxial stirrer. Can do. As a result, the distribution of the degree of crosslinking in the polymer can be made uniform, so that a technique capable of polymerizing a high-quality polymer excellent in heat resistance and homogeneity can be provided.

本発明はまた、上記のポリエステル製造方法を実施するためのポリエステル製造装置に関する。本発明のポリエステル製造装置は、少なくとも、主原料である脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸、ならびに添加物である不飽和グリコールおよび不飽和ジカルボン酸の少なくとも一つを混合する原料調整槽、前記の混合物をエステル化してオリゴマーを生成するエステル化槽、前記のオリゴマーへ触媒を添加する触媒添加装置、およびオリゴマーを縮重合してポリマーを生成する縮重合槽を有し、縮重合槽の後段にラジカル重合開始剤の添加装置および二軸重合器を備えるか、または縮重合槽としてラジカル重合開始剤の添加装置を備えた二軸重合器を少なくとも一つ備える。   The present invention also relates to a polyester production apparatus for carrying out the above polyester production method. The polyester production apparatus of the present invention comprises at least a raw material adjusting tank for mixing at least one of an aliphatic glycol and an aliphatic dicarboxylic acid as main raw materials, and an unsaturated glycol and an unsaturated dicarboxylic acid as additives, and the mixture described above. Esterification tank for esterifying the oligomer to form an oligomer, a catalyst addition device for adding a catalyst to the oligomer, and a condensation polymerization tank for condensation polymerization of the oligomer to produce a polymer, and radical polymerization at the latter stage of the condensation polymerization tank An initiator addition device and a biaxial polymerization vessel are provided, or at least one biaxial polymerization vessel provided with a radical polymerization initiator addition device as a condensation polymerization tank is provided.

主原料である脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸、添加物である不飽和グリコールおよび不飽和ジカルボン酸、二軸重合器、触媒および反応条件等については、ポリエステル製造方法について記載したとおりである。本発明のポリエステル製造装置は、ポリエステルを連続的に製造する装置である。   The aliphatic glycol and aliphatic dicarboxylic acid as the main raw material, the unsaturated glycol and unsaturated dicarboxylic acid as the additive, the biaxial polymerizer, the catalyst and the reaction conditions are as described for the polyester production method. The polyester production apparatus of the present invention is an apparatus for continuously producing polyester.

原料調整槽では、原料である脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸、添加物である不飽和グリコールおよび/または不飽和ジカルボン酸を所定の割合で混合、攪拌する。こうして得られた原料スラリーは、エステル化槽に供給され、エステル化反応がなされる。エステル化槽外周部は、通常、反応液を反応温度に保つために、ジャケット構造になっており、ジャケットには熱媒を流通することができる。   In the raw material adjusting tank, aliphatic glycol and aliphatic dicarboxylic acid as raw materials and unsaturated glycol and / or unsaturated dicarboxylic acid as additives are mixed and stirred at a predetermined ratio. The raw material slurry obtained in this way is supplied to an esterification tank, and esterification reaction is performed. The outer periphery of the esterification tank usually has a jacket structure in order to keep the reaction solution at the reaction temperature, and a heat medium can be circulated through the jacket.

エステル化反応により得られたオリゴマーは縮重合槽に送液される。この際、触媒点火装置により縮重合触媒が添加される。エステル化反応槽の後段で縮重合触媒を添加することが好ましい。それにより、エステル化反応で発生する水分による触媒の失活を抑制することができる。さらに、縮重合触媒をライン混合することにより、滞留時間の制御厳密制御ができる。縮重合槽では、オリゴマー末端のエステル交換反応により縮重合反応が進行しポリマーが生成する。   The oligomer obtained by the esterification reaction is sent to a condensation polymerization tank. At this time, the condensation polymerization catalyst is added by the catalyst ignition device. It is preferable to add a condensation polymerization catalyst after the esterification reaction tank. Thereby, deactivation of the catalyst due to moisture generated in the esterification reaction can be suppressed. Further, the residence time can be strictly controlled by line-mixing the condensation polymerization catalyst. In the polycondensation tank, the polycondensation reaction proceeds by a transesterification reaction at the end of the oligomer to produce a polymer.

縮重合槽は、複数設けることが好ましい。例えば、初期縮重合槽、中間縮重合槽、最終縮重合槽の三段階、もしくは初期重合槽、最終重合槽の二段階で設けることができる。縮重合槽としては、特に制限されないが、例えば、格子翼重合器、高剪断力重合器、メガネ翼重合器、および車輪翼重合器を使用できる。車輪翼重合器は攪拌軸に対して鉛直に複数の車輪状の攪拌翼が取り付けられたもので、車輪翼とその周に対して鉛直に設置されている複数の掻き取り板により溶融物は持ち上げられ、重力により落下して液面と合一することを繰り返し、攪拌が進められる。車輪翼の周に鉛直に設置されている掻き取り板は重合器内壁面に付着した溶融物を剥がし落とす機能も有する。車輪翼重合器で取り扱う溶融物は通常1〜300Pa・s程度のあまり高くない粘度領域のものであり、プラグフロー性確保の観点から、重合器内に複数段の堰を設置するのが望ましい。縮重合槽では、重量平均分子量20,000以上の直鎖状ポリマーが合成されるまで縮重合反応を実施する。   It is preferable to provide a plurality of condensation polymerization tanks. For example, it can be provided in three stages of an initial condensation polymerization tank, an intermediate condensation polymerization tank, and a final condensation polymerization tank, or in two stages of an initial polymerization tank and a final polymerization tank. The condensation polymerization tank is not particularly limited, and for example, a lattice blade polymerization device, a high shear force polymerization device, a spectacle blade polymerization device, and a wheel blade polymerization device can be used. The wheel blade polymerizer is equipped with a plurality of wheel-shaped stirrer blades perpendicular to the stirring shaft, and the melt is lifted by a plurality of scraping plates installed perpendicularly to the wheel blades and their circumferences. Then, it is repeatedly dropped by gravity and united with the liquid surface, and stirring is advanced. The scraper plate installed vertically around the wheel blades also has a function of peeling off the melt adhering to the inner wall surface of the polymerization vessel. The melt handled in the wheel-blade polymerizer is usually in a viscosity region of about 1 to 300 Pa · s, which is not so high, and it is desirable to install a multistage weir in the polymerizer from the viewpoint of securing plug flow properties. In the condensation polymerization tank, the condensation polymerization reaction is carried out until a linear polymer having a weight average molecular weight of 20,000 or more is synthesized.

本発明のポリエステル製造装置は、縮重合槽の後段にラジカル重合開始剤の添加装置および二軸重合器を備えるか、または縮重合槽としてラジカル重合開始剤の添加装置を備えた二軸重合器を少なくとも一つ備えることを特徴とする。   The polyester production apparatus of the present invention includes a radical polymerization initiator addition apparatus and a biaxial polymerization apparatus in the subsequent stage of the condensation polymerization tank, or a biaxial polymerization apparatus equipped with a radical polymerization initiator addition apparatus as the condensation polymerization tank. At least one is provided.

縮重合槽の後段にラジカル重合開始剤の添加装置および二軸重合器を備える場合、最終縮重合が終了した反応液は、ラジカル重合槽としての二軸重合器に送液される。その際、ラジカル重合開始剤の添加装置によりラジカル重合開始剤が添加される。ラジカル重合開始剤は、ラジカル重合槽の直前の供給ラインから添加してもよく、あるいは、ラジカル重合槽上部から、溶融物の液面に向けて添加してもよい。ラジカル重合開始剤の添加直後にラジカル重合反応が瞬時に開始することを考慮すると、反応開始と混合を同時に開始する後者の方式が望ましい。ラジカル重合槽としての二軸重合器は、好ましくは、前述の格子翼重合器、高剪断力重合器、またはメガネ翼重合器である。   When the radical polymerization initiator addition device and the biaxial polymerization vessel are provided in the subsequent stage of the condensation polymerization tank, the reaction solution after the final condensation polymerization is sent to the biaxial polymerization vessel as the radical polymerization vessel. In that case, a radical polymerization initiator is added with the addition apparatus of a radical polymerization initiator. The radical polymerization initiator may be added from a supply line immediately before the radical polymerization tank, or may be added from the upper part of the radical polymerization tank toward the melt surface. Considering that the radical polymerization reaction starts instantaneously immediately after the addition of the radical polymerization initiator, the latter method of starting the reaction and mixing simultaneously is desirable. The biaxial polymerization vessel as the radical polymerization vessel is preferably the above-mentioned lattice blade polymerization device, high shear force polymerization device, or spectacle blade polymerization device.

縮重合槽としてラジカル重合開始剤の添加装置を備えた二軸重合器を少なくとも一つ備える場合、縮重合槽とは別にラジカル重合槽を設ける必要はないが、縮重合槽の少なくとも一つにおいて縮重合反応とラジカル重合反応を実施することになる。この実施形態において、縮重合槽が1つしか存在しない場合は、その縮重合槽がラジカル重合開始剤の添加装置を備えた二軸重合器となり、縮重合槽が複数存在する場合は、後段、好ましくは最終段の縮重合槽がラジカル重合開始剤の添加装置を備えた二軸重合器となる。縮重合槽の内部でポリマーの重量平均分子量を20,000以上、好ましくは20,000〜50,000、より好ましくは20,000〜30,000に到達した位置からラジカル重合開始剤を添加することにより、ラジカル重合槽を省略することができる。   In the case where at least one biaxial polymerization reactor equipped with a radical polymerization initiator addition device is provided as a condensation polymerization tank, it is not necessary to provide a radical polymerization tank separately from the condensation polymerization tank. A polymerization reaction and a radical polymerization reaction are carried out. In this embodiment, when there is only one condensation polymerization tank, the condensation polymerization tank becomes a biaxial polymerization reactor equipped with a radical polymerization initiator addition device, and when there are a plurality of condensation polymerization tanks, Preferably, the final stage polycondensation tank is a biaxial polymerization apparatus equipped with a radical polymerization initiator addition device. Adding a radical polymerization initiator from the position where the weight average molecular weight of the polymer reaches 20,000 or more, preferably 20,000 to 50,000, more preferably 20,000 to 30,000 inside the condensation polymerization tank. Thus, the radical polymerization tank can be omitted.

以下、脂肪族ジオールとしての1,4−ブタンジオールおよび脂肪族ジカルボン酸としてのコハク酸を主原料とし、不飽和ジカルボン酸としてコハク酸と同じ炭素骨格を有するイタコン酸を用いてPBSを製造する場合の具体例について図を参照して説明する。他の主原料および添加剤を用いる場合も同様にポリマーを製造することができる。   Hereinafter, 1,4-butanediol as an aliphatic diol and succinic acid as an aliphatic dicarboxylic acid are used as main raw materials, and PBS is produced using itaconic acid having the same carbon skeleton as succinic acid as an unsaturated dicarboxylic acid. A specific example will be described with reference to the drawings. A polymer can be similarly produced when other main raw materials and additives are used.

図5は本発明のPBS製造装置の構成図である。(111)は、PBSの原料である1,4−ブタンジオールおよびコハク酸、添加剤(改質剤)であるイタコン酸を所定の割合で混合、攪拌する原料調整槽である。イタコン酸の添加量はコハク酸に対して1〜30mol%、好ましくは5〜10mol%が望ましい。液体である1,4−ブタンジオールは投入口(101)から、粉末であるコハク酸およびイタコン酸はホッパーを用いて投入口(102)、(103)から原料調整槽に投入される。投入されたコハク酸およびイタコン酸は、1,4−ブタンジオールに溶解しないため、原料調整槽(111)の攪拌翼(112)で攪拌しながら分散させる。コハク酸およびイタコン酸の粒径が大きく沈降速度が大きい場合は、原料調整槽(111)の下部に設置した原料スラリー循環ポンプ(121)を用いて循環ライン(104)を経由して原料スラリーを循環して沈降を防止する方法が有効である。   FIG. 5 is a block diagram of the PBS manufacturing apparatus of the present invention. (111) is a raw material adjustment tank in which 1,4-butanediol, which is a raw material of PBS, succinic acid, and itaconic acid, which is an additive (modifier), are mixed and stirred at a predetermined ratio. The amount of itaconic acid added is 1 to 30 mol%, preferably 5 to 10 mol%, based on succinic acid. 1,4-butanediol as a liquid is charged into the raw material adjusting tank from the charging port (101), and succinic acid and itaconic acid as powders are charged into the raw material adjusting tank from the charging ports (102) and (103) using a hopper. Since the succinic acid and itaconic acid that have been charged do not dissolve in 1,4-butanediol, they are dispersed while stirring with the stirring blade (112) of the raw material adjusting tank (111). When the particle size of succinic acid and itaconic acid is large and the sedimentation rate is high, the raw material slurry is passed through the circulation line (104) using the raw material slurry circulation pump (121) installed at the lower part of the raw material adjustment tank (111). A method of circulating and preventing sedimentation is effective.

所定の組成に調整された原料スラリーは、原料スラリー送液ポンプ(131)を用いてエステル化槽(211)に供給され、大気圧程度の圧力、窒素雰囲気の下で185〜240℃の温度で1〜5時間、好ましくは200〜230℃の温度で2〜3時間、エステル化反応がなされる。図示はしていないが、エステル化槽(211)外周部は、反応液を反応温度に保つために、ジャケット構造になっており、ジャケットには熱媒を流通することができる。エステル化で発生した水は蒸気の形態をしており、気化した1,4−ブタンジオール、および反応副生成物であるテトラヒドロフランとともにオーバーヘッド系(201)へ送られ凝縮される。   The raw material slurry adjusted to a predetermined composition is supplied to the esterification tank (211) using the raw material slurry feed pump (131), and at a pressure of about atmospheric pressure and a temperature of 185 to 240 ° C. under a nitrogen atmosphere. The esterification reaction is performed for 1 to 5 hours, preferably at a temperature of 200 to 230 ° C. for 2 to 3 hours. Although not shown, the outer peripheral portion of the esterification tank (211) has a jacket structure in order to keep the reaction liquid at the reaction temperature, and a heat medium can be circulated through the jacket. The water generated by the esterification is in the form of a vapor, which is sent to the overhead system (201) and condensed together with the vaporized 1,4-butanediol and the reaction by-product tetrahydrofuran.

エステル化反応が終了したプレポリマーはプレポリマー送液ポンプ(221)を用いて初期縮重合槽(311)に送液される。この際、エステル化槽後段のプレポリマー供給ライン(202)と合流する、触媒添加装置としての縮重合触媒供給ライン(203)から縮重合触媒が添加される。エステル化反応槽の後段の配管から触媒が添加される理由は2つある。第一の理由は、エステル化反応で発生する水分による触媒の失活を抑制するためであり、第二の理由は、ライン混合することにより、滞留時間の厳密制御ができるためである。触媒の添加量はコハク酸に対して100〜5,000ppm、好ましくは500〜2,000ppmが望ましい。   The prepolymer having undergone the esterification reaction is fed to the initial condensation polymerization tank (311) using a prepolymer feed pump (221). At this time, a polycondensation catalyst is added from a polycondensation catalyst supply line (203) serving as a catalyst addition device, which joins the prepolymer supply line (202) at the latter stage of the esterification tank. There are two reasons why the catalyst is added from the downstream piping of the esterification reaction tank. The first reason is to suppress the deactivation of the catalyst due to moisture generated in the esterification reaction, and the second reason is that the residence time can be strictly controlled by line mixing. The addition amount of the catalyst is 100 to 5,000 ppm, preferably 500 to 2,000 ppm with respect to succinic acid.

原料液と縮重合触媒の混合物は初期縮重合槽(311)内で、真空度650〜10,000Pa、210〜250℃で1〜5時間、好ましくは真空度1,000〜3,000Pa、220〜240℃で2〜4時間、縮重合反応させる。反応液の重合度は20〜40程度になる。重合反応の促進はオリゴマー末端のエステル交換反応によるもので、その際に生成する副生成物である1,4−ブタンジオールを脱揮する必要がある。生成した1,4−ブタンジオールは、オリゴマーを中心とする低分子量のポリマーや一部末端基のエステル化反応により生成する水分とともに揮発・除去する。   The mixture of the raw material liquid and the polycondensation catalyst is stored in the initial polycondensation tank (311) at a vacuum degree of 650 to 10,000 Pa, 210 to 250 ° C. for 1 to 5 hours, preferably a vacuum degree of 1,000 to 3,000 Pa, 220. The polycondensation reaction is performed at ˜240 ° C. for 2 to 4 hours. The degree of polymerization of the reaction solution is about 20-40. The acceleration of the polymerization reaction is due to the transesterification reaction at the terminal of the oligomer, and it is necessary to devolatilize 1,4-butanediol which is a by-product generated at that time. The produced 1,4-butanediol is volatilized and removed together with the low molecular weight polymer centered on the oligomer and the water produced by the esterification reaction of some terminal groups.

初期縮重合槽(311)の下部から供給されるプレポリマーは、同じく下部にある排出口から排出されるが、連続処理で滞留時間を制御する必要があるため、供給口から排出口プレポリマーがショートカットしないように、円筒上の仕切り板が設けられている。これにより滞留時間が制御できるため分子量分布が均一である良質なポリエステルを製造することができる。初期縮重合槽(311)は、円筒状の仕切り板の内部、外部が同一の撹拌翼で均一混合できるように図6に示すような撹拌翼形状を備えるとともに、外周部がジャケット構造をしており反応温度を熱媒により最適制御することができる。なお、初期縮重合槽(311)の液面が所定の高さで維持できるように、原料送液ポンプ(221)の回転数制御により初期縮重合槽(311)への送液を制御する。縮重合反応により発生した1,4−ブタンジオール、副生成物であるテトラヒドロフラン、揮発したオリゴマーおよび低分子モノマーは、オーバーヘッド系(301)へ真空排気される。図示していないが、オーバーヘッド系はキャッチポット、コンデンサ、コールドトラップ、エジェクターまたは真空ポンプから構成される真空系により処理される。真空をエジェクターにより維持する場合、原料である1,4−ブタンジオールにより駆動するものが望ましい。これにより、エジェクターで使用したものを重合原料に戻し、原料収率を向上することができる。   The prepolymer supplied from the lower part of the initial condensation polymerization tank (311) is also discharged from the outlet at the lower part, but it is necessary to control the residence time in the continuous processing, so the prepolymer is discharged from the supply port. A cylindrical partition plate is provided so as not to perform a shortcut. As a result, the residence time can be controlled, so that a high-quality polyester having a uniform molecular weight distribution can be produced. The initial condensation polymerization tank (311) has a stirring blade shape as shown in FIG. 6 so that the inside and the outside of the cylindrical partition plate can be uniformly mixed with the same stirring blade, and the outer peripheral portion has a jacket structure. The reaction temperature can be optimally controlled by a heating medium. The liquid feed to the initial condensation polymerization tank (311) is controlled by controlling the number of revolutions of the raw material feed pump (221) so that the liquid level of the initial condensation polymerization tank (311) can be maintained at a predetermined height. 1,4-Butanediol generated by the condensation polymerization reaction, tetrahydrofuran as a by-product, volatilized oligomer and low-molecular monomer are evacuated to the overhead system (301). Although not shown, the overhead system is processed by a vacuum system including a catch pot, a condenser, a cold trap, an ejector, or a vacuum pump. When maintaining a vacuum with an ejector, what is driven by 1,4-butanediol as a raw material is desirable. Thereby, what was used with the ejector can be returned to a polymerization raw material, and a raw material yield can be improved.

初期縮重合が終了した反応液は、送液ポンプ(321)により中間縮重合槽(411)に送液される。中間縮重合槽(411)では、真空度300〜2,000Pa、220〜250℃で1〜3時間縮重合反応する。これにより、反応液の重合度は60〜130程度になる。図6では中間縮重合槽(411)として一軸の車輪翼重合器を採用した例を記載している。中間縮重合槽(411)はジャケット構造をしており反応温度を熱媒により最適制御することができる。なお、送液ポンプ(321)の送液量は、中間縮重合槽の液面高さが一定になるように制御される。また、縮重合反応により発生した1,4−ブタンジオール、副生成物であるテトラヒドロフラン、オリゴマー、低分子モノマーは初期縮重合槽のオーバーヘッド系と同様に処理されるため、説明は省略する。   The reaction liquid after the completion of the initial condensation polymerization is sent to the intermediate condensation polymerization tank (411) by the liquid feed pump (321). In the intermediate condensation polymerization tank (411), the condensation polymerization reaction is carried out for 1 to 3 hours at a vacuum degree of 300 to 2,000 Pa and 220 to 250 ° C. Thereby, the polymerization degree of the reaction solution is about 60 to 130. FIG. 6 shows an example in which a uniaxial wheel blade polymerization vessel is employed as the intermediate condensation polymerization tank (411). The intermediate condensation polymerization tank (411) has a jacket structure, and the reaction temperature can be optimally controlled by a heating medium. In addition, the liquid feeding amount of the liquid feeding pump (321) is controlled so that the liquid level of the intermediate condensation polymerization tank is constant. Further, 1,4-butanediol generated by the condensation polymerization reaction, tetrahydrofuran as a by-product, oligomers, and low molecular weight monomers are treated in the same manner as the overhead system of the initial condensation polymerization tank, and thus description thereof is omitted.

中間重合が終了した反応液は、最終縮重合槽(511)の液面高さが所定の値を維持するように送液ポンプ(421)により送液量が調整される。最終縮重合槽(511)では真空度50〜400Pa、220〜250℃、1〜3時間縮重合を行う。これにより、反応液の重合度は100〜200程度になる。本実施形態では最終縮重合槽(511)に二軸のメガネ翼重合器(図7)を用いている。また、縮重合反応で発生する揮発成分はオーバーヘッド系(501)へと真空排気され、中間縮重合槽のオーバーヘッド系と同様に処理が行われる。   The amount of liquid fed to the reaction liquid after the completion of the intermediate polymerization is adjusted by the liquid feed pump (421) so that the liquid level of the final condensation polymerization tank (511) maintains a predetermined value. In the final condensation polymerization tank (511), condensation polymerization is carried out for 1 to 3 hours at a degree of vacuum of 50 to 400 Pa, 220 to 250 ° C. Thereby, the polymerization degree of the reaction solution becomes about 100 to 200. In this embodiment, a biaxial spectacle blade polymerizer (FIG. 7) is used for the final condensation polymerization tank (511). In addition, the volatile component generated in the condensation polymerization reaction is evacuated to the overhead system (501) and treated in the same manner as the overhead system of the intermediate condensation polymerization tank.

最終縮重合が終了した反応液は、送液ポンプ(521)を用いてラジカル重合槽(611)に送液される。その際、ラジカル重合開始剤は、ラジカル重合槽(611)の直前の最終重合ポリマーの供給ライン(502)と合流する、ラジカル重合開始剤の添加装置としてのラジカル重合開始剤供給ライン(503)から添加される。あるいは、ラジカル重合槽上部から、溶融物の液面に向けて添加される。ラジカル重合開始剤の添加量はコハク酸に対して1〜10wt%、好ましくは2〜5wt%に低減することが望ましい。図5の本実施形態は、ラジカル重合槽(611)として、高剪断力重合器(図8)を用いた例である。なお、図9のように中間縮重合槽での縮重合反応を、初期縮重合槽(311)もしくは最終重合槽(511)で実施することにより、中間縮重合槽を省略することも可能である。   The reaction solution after the final polycondensation is sent to the radical polymerization tank (611) using a feed pump (521). At that time, the radical polymerization initiator is combined with the final polymerization polymer supply line (502) immediately before the radical polymerization tank (611), from the radical polymerization initiator supply line (503) as an addition device for the radical polymerization initiator. Added. Or it adds toward the liquid level of a melt from the upper part of a radical polymerization tank. The addition amount of the radical polymerization initiator is desirably reduced to 1 to 10 wt%, preferably 2 to 5 wt% with respect to succinic acid. This embodiment of FIG. 5 is an example in which a high shear force polymerization apparatus (FIG. 8) is used as the radical polymerization tank (611). In addition, as shown in FIG. 9, it is possible to omit the intermediate condensation polymerization tank by carrying out the condensation polymerization reaction in the intermediate condensation polymerization tank in the initial condensation polymerization tank (311) or the final polymerization tank (511). .

図10は、ラジカル重合槽に図11に示す格子翼重合器を用いた本発明のポリエステル製造装置の例である。図12は図10のポリエステル製造装置の中間縮重合槽を省略した本発明のポリエステル製造装置の例である。図13は、ラジカル重合槽に図7に示すメガネ翼重合器を用いた本発明のポリエステル製造装置の例である。図14は図13のポリエステル製造装置の中間縮重合槽を省略した本発明のポリエステル製造装置の例である。図15は最終縮重合槽で分子量を耐熱性、耐衝撃性が向上する20,000以上に増大させることでラジカル重合槽を省略し、最終縮重合槽の内部でポリマーの分子量を20,000以上に到達した位置からラジカル重合開始剤を添加する本発明のポリエステル製造装置の例である。図16は図15のポリエステル製造装置の中間縮重合槽を省略した本発明のポリエステル製造装置の例である。   FIG. 10 shows an example of the polyester production apparatus of the present invention using the lattice blade polymerizer shown in FIG. 11 in the radical polymerization tank. FIG. 12 shows an example of the polyester production apparatus of the present invention in which the intermediate condensation polymerization tank of the polyester production apparatus of FIG. 10 is omitted. FIG. 13 is an example of the polyester production apparatus of the present invention using the spectacle blade polymerizer shown in FIG. 7 in the radical polymerization tank. FIG. 14 shows an example of the polyester production apparatus of the present invention in which the intermediate condensation polymerization tank of the polyester production apparatus of FIG. 13 is omitted. FIG. 15 shows that the radical polymerization tank is omitted by increasing the molecular weight in the final condensation polymerization tank to 20,000 or more, which improves heat resistance and impact resistance, and the molecular weight of the polymer in the final condensation polymerization tank is 20,000 or more. It is an example of the polyester manufacturing apparatus of this invention which adds a radical polymerization initiator from the position which reached | attained. FIG. 16 is an example of the polyester production apparatus of the present invention in which the intermediate condensation polymerization tank of the polyester production apparatus of FIG. 15 is omitted.

ラジカル重合反応においては、大気圧程度の圧力、窒素雰囲気の下で、130〜240℃、好ましくは130〜160℃、0.5〜2時間重合を行い、分子量を重量平均で2〜3倍程度まで増大させる。この場合、ラジカル重合反応に伴う反応熱の発生、反応暴走の回避を考慮して、PBSの融点以上であまり高くない温度による重合が望ましい。   In the radical polymerization reaction, polymerization is performed at a pressure of about atmospheric pressure and a nitrogen atmosphere at 130 to 240 ° C., preferably 130 to 160 ° C. for 0.5 to 2 hours, and the molecular weight is about 2 to 3 times in terms of weight average. Increase to. In this case, in consideration of generation of reaction heat accompanying radical polymerization reaction and avoidance of reaction runaway, polymerization at a temperature not higher than the melting point of PBS is desirable.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, the scope of the present invention is not limited to this.

(実施例)
図5、6、7、8の装置を用いて主原料としてコハク酸と1,4−ブタンジオールを用い、添加剤としてイタコン酸を用いて、PBSを製造した。コハク酸と1,4−ブタンジオールは同重量、イタコン酸の添加量はコハク酸に対して10mol%とした。これらの混合物を、1気圧窒素雰囲気の下、210℃の温度で5時間、エステル化を行った。エステル化終了後、得られたオリゴマーに触媒としてチタンテトラブトキシドをコハク酸に対する量で1,000ppm添加した後、真空度2,000Pa、230℃で3時間、初期縮重合を行った。得られたプレポリマーを車輪翼重合器に供給し、真空度400Pa、240℃で2時間中間縮重合を行った。得られたプレポリマーをメガネ翼重合器に供給し、100Pa、240℃、2時間最終縮重合を行った。その結果、重量平均分子量が30,000で溶融粘度1,000Pa・s程度のポリマーが得られた。得られたポリマーを高剪断翼重合器に供給するとともに、重合器のポリマー供給口位置において、液面よりも上部からラジカル重合開始剤として過酸化ベンゾイル10wt%を添加して混合するとともに、1気圧窒素雰囲気の下で、140℃、1時間ラジカル重合を行った。その結果、分子量は重量平均で2倍となり、耐熱性、耐衝撃性に優れたPBSを合成することができた。
(Example)
PBS was manufactured using the apparatus of FIGS. 5, 6, 7, and 8 using succinic acid and 1,4-butanediol as main raw materials and itaconic acid as an additive. Succinic acid and 1,4-butanediol were the same weight, and the amount of itaconic acid added was 10 mol% with respect to succinic acid. These mixtures were esterified at a temperature of 210 ° C. for 5 hours under a 1 atm nitrogen atmosphere. After completion of esterification, 1,000 ppm of titanium tetrabutoxide as an amount with respect to succinic acid was added to the obtained oligomer as a catalyst, and initial polycondensation was performed at a vacuum degree of 2,000 Pa and 230 ° C. for 3 hours. The obtained prepolymer was supplied to a wheel blade polymerizer, and subjected to intermediate condensation polymerization at a vacuum degree of 400 Pa and 240 ° C. for 2 hours. The obtained prepolymer was supplied to a spectacle blade polymerizer, and final condensation polymerization was performed at 100 Pa, 240 ° C. for 2 hours. As a result, a polymer having a weight average molecular weight of 30,000 and a melt viscosity of about 1,000 Pa · s was obtained. While supplying the obtained polymer to a high shear blade polymerizer, at the polymer supply port position of the polymerizer, 10 wt% of benzoyl peroxide was added and mixed as a radical polymerization initiator from above the liquid level and mixed at 1 atm. Under a nitrogen atmosphere, radical polymerization was performed at 140 ° C. for 1 hour. As a result, the molecular weight was doubled by weight average, and PBS excellent in heat resistance and impact resistance could be synthesized.

(比較例)
実施例で用いた装置のうち、最終縮重合槽であるメガネ翼重合器を削除するとともに、ラジカル重合器である高剪断翼重合器の代わりに中間縮重合で用いているものとは別の車輪翼重合器を用いて、同様の重合条件においてPBSを重合した。その結果、中間縮重合終了時に重量平均分子量が5,000のプレポリマーが得られるとともに、ラジカル重合後の分子量は重量平均で2倍となった。得られたポリマーは実施例と比べて分子量が小さく耐熱性、耐衝撃性に劣るものとなった。
(Comparative example)
Of the devices used in the examples, the spectacle blade polymerizer, which is the final condensation polymerization tank, is deleted, and a wheel different from that used in intermediate condensation polymerization instead of the high shear blade polymerizer, which is a radical polymerizer, is used. PBS was polymerized under the same polymerization conditions using a blade polymerization apparatus. As a result, a prepolymer having a weight average molecular weight of 5,000 was obtained at the end of the intermediate condensation polymerization, and the molecular weight after radical polymerization was doubled on a weight average basis. The obtained polymer had a smaller molecular weight than the examples, and was inferior in heat resistance and impact resistance.

101 … 1,4−ブタンジオールの供給ライン
102 … イタコン酸の供給ライン
103 … コハク酸の供給ライン
104 … 原料スラリーの循環ライン
105 … 原料スラリーの供給ライン
111 … 原料調整槽
112 … 撹拌翼
121 … 原料スラリー循環ポンプ
131 … 原料スラリー供給ポンプ
201 … エステル化槽のオーバーヘッド系
202 … プレポリマー供給ライン
203 … 縮重合触媒供給ライン
211 … エステル化槽
221 … プレポリマー送液ポンプ
301 … 初期縮重合槽のオーバーヘッド系
302 … 初期縮重合ポリマーの供給ライン
311 … 初期縮重合槽
321 … 初期縮重合ポリマーの送液ポンプ
401 … 中間縮重合槽のオーバーヘッド系
402 … 中間縮重合ポリマーの供給ライン
411 … 中間縮重合槽
421 … 中間縮重合ポリマーの送液ポンプ
501 … 最終縮重合槽のオーバーヘッド系
502 … 最終縮重合ポリマーの供給ライン
503 … ラジカル重合開始剤供給ライン
511 … 最終縮重合槽
521 … 最終縮重合ポリマーの送液ポンプ
601 … ラジカル重合槽のオーバーヘッド系
602 … ラジカル重合ポリマーの排出ライン
611 … ラジカル重合槽
101… 1,4-butanediol supply line
102… Itaconic acid supply line
103… Succinic acid supply line
104… Raw material slurry circulation line
105… Raw material slurry supply line
111… Raw material adjustment tank
112… stirring blade
121… Raw material slurry circulation pump
131… Raw material slurry supply pump
201… Overhead system of esterification tank
202… Prepolymer supply line
203… Condensation polymerization catalyst supply line
211… Esterification tank
221… Prepolymer pump
301… Initial condensation polymerization tank overhead system
302… Initial polycondensation polymer supply line
311… Initial condensation polymerization tank
321… Liquid pump for initial condensation polymer
401… Intermediate condensation polymerization tank overhead system
402… Supply line for intermediate condensation polymer
411… Intermediate condensation polymerization tank
421… Intermediate condensation polymerization polymer feed pump
501… Overhead system of final condensation polymerization tank
502… Final condensation polymer supply line
503… Radical polymerization initiator supply line
511… Final condensation polymerization tank
521… Final polycondensation polymer feed pump
601… Radical polymerization tank overhead system
602… Radical polymerization polymer discharge line
611… Radical polymerization tank

Claims (5)

脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸を主原料とし、これに添加物として、脂肪族グリコールと直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下の不飽和グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸と直鎖の炭素数が等しくかつ総炭素数差が1以下の不飽和ジカルボン酸の少なくとも一つを添加して混合し、エステル化反応およびこれに続く減圧環境下における縮重合反応により重量平均分子量20,000以上の直鎖状ポリマーを合成し、ラジカル重合開始剤の添加と二軸攪拌機を用いた混合によりラジカル重合反応を行いポリマー中の不飽和炭素間に架橋を形成することを特徴とする、ポリエステルの製造方法。   An aliphatic glycol and an aliphatic dicarboxylic acid are used as main raw materials, and as an additive, an aliphatic glycol and an aliphatic glycol and an aliphatic dicarboxylic acid having a total carbon number difference equal to or less than 1 At least one unsaturated dicarboxylic acid having the same carbon number and a total carbon number difference of 1 or less is added and mixed, and an esterification reaction and a subsequent polycondensation reaction in a reduced pressure environment result in a weight average molecular weight of 20,000. The above-mentioned linear polymer is synthesized, a radical polymerization reaction is performed by adding a radical polymerization initiator and mixing using a biaxial stirrer to form a bridge between unsaturated carbons in the polymer. Production method. 脂肪族グリコールが1,4−ブタンジオールであり、脂肪族ジカルボン酸がコハク酸であり、添加物がイタコン酸またはフマル酸であることを特徴とする、請求項1記載のポリエステルの製造方法。   The method for producing a polyester according to claim 1, wherein the aliphatic glycol is 1,4-butanediol, the aliphatic dicarboxylic acid is succinic acid, and the additive is itaconic acid or fumaric acid. 少なくとも、主原料である脂肪族グリコールおよび脂肪族ジカルボン酸、ならびに添加物である不飽和グリコールおよび不飽和ジカルボン酸の少なくとも一つを混合する原料調整槽、前記の混合物をエステル化してオリゴマーを生成するエステル化槽、前記のオリゴマーへ触媒を添加する触媒添加装置、およびオリゴマーを縮重合してポリマーを生成する縮重合槽を有するポリエステルの製造装置であって、縮重合槽の後段にラジカル重合開始剤の添加装置および二軸重合器を備えるか、または縮重合槽としてラジカル重合開始剤の添加装置を備えた二軸重合器を少なくとも一つ備えることを特徴とするポリエステルの製造装置。   A raw material adjusting tank for mixing at least one of aliphatic glycol and aliphatic dicarboxylic acid as main raw materials and unsaturated glycol and unsaturated dicarboxylic acid as additives, and esterifying the mixture to produce oligomers An esterification tank, a catalyst addition apparatus for adding a catalyst to the oligomer, and a polyester production apparatus having a condensation polymerization tank for producing a polymer by condensation polymerization of the oligomer, wherein a radical polymerization initiator is provided downstream of the condensation polymerization tank. An apparatus for producing polyester, comprising: an addition device and a biaxial polymerization device, or at least one biaxial polymerization device equipped with a radical polymerization initiator addition device as a condensation polymerization tank. 二軸重合器に設けられた二軸撹拌機が、実質的に溶融重合物の流れに対して鉛直方向の面を有する攪拌翼が2つの攪拌軸に設けられている二軸撹拌機であって、攪拌軸の回転方向が同じであること、または攪拌軸の各々に設けられた攪拌翼が互いに90度の位相差を付けて逆方向に回転することの少なくとも一つの条件を満足することを特徴とする、請求項3記載のポリエステルの製造装置。   The biaxial stirrer provided in the biaxial polymerizer is a biaxial stirrer in which stirring blades having a surface perpendicular to the flow of the molten polymer are provided on two stirring shafts. The rotating direction of the stirring shafts is the same, or at least one condition that the stirring blades provided on each of the stirring shafts rotate in the opposite direction with a phase difference of 90 degrees is satisfied. The polyester manufacturing apparatus according to claim 3. 二軸重合器に設けられた二軸撹拌機が、攪拌の回転中心に現実の軸を持たない二軸攪拌機である、請求項3に記載のポリエステル製造装置。   The polyester manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the biaxial agitator provided in the biaxial polymerization apparatus is a biaxial agitator having no actual axis at the rotation center of agitation.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109776772A (en) * 2017-11-14 2019-05-21 北京化工大学 A kind of polyester, preparation method and thermoplastic sulfurized rubber

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