JP2023551121A - ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの高純度化精製方法およびそれを含むポリエステル樹脂 - Google Patents
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Abstract
Description
1)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートおよび水を混合する段階;
2)前記段階1の混合物に活性炭を添加する段階;および
3)前記段階2の混合物からビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを回収する段階。
本発明の段階1は、ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートおよび水を混合する段階であって、ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート水溶液を製造する段階である。
本発明の段階2は、前記段階1で製造したビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート水溶液に活性炭を添加して精製する段階である。これによりビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート水溶液内の不純物が活性炭に吸着して不純物を除去することができる。
本発明の段階3は、前記段階2の混合物からビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを回収する段階である。
上述した精製方法で精製されたビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートは、不純物などが除去されて純度が高いので、これをポリエステル共重合体の製造に使用することができる。
上述した本発明による精製方法で精製されたビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを含む水溶液、ジカルボン酸またはその誘導体、およびエチレングリコールおよび共単量体を含むジオールを、エステル化反応させてオリゴマーを製造する段階(段階1);および
2)前記オリゴマーを縮重合してポリエステル共重合体を製造する段階(段階2)を含み、
前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを含む水溶液の濃度は25~99wt%である、
ポリエステル共重合体の製造方法。
製造例1:蒸留水と活性炭を用いたBHETの精製
20L Vesselに蒸留水1250gを投入した後70℃に攪拌しながら加熱した。温度が70℃に到達すると、BHET250gを投入して完全に溶解させた。BHETが完全に溶けると投入されたBHETの0.5重量%の粉末活性炭を投入した後1時間の間攪拌しながら不純物を吸着させた。その後、加熱したフィルタを介して溶解しない不純物と活性炭を除去した。フィルタを通過したBHET水溶液を常温(23℃)に冷却させて結晶状態のBHETを得て、フィルタを介して混合溶液と分離した後減圧乾燥を経て最終的に精製されたBHETを得た。
3L Vesselに蒸留水300gを投入した後85℃に攪拌しながら加熱した。温度が85℃に到達すると、BHET2000gをゆっくり投入して完全に溶解させた。BHETが完全に溶けると投入されたBHETの0.5重量%の粉末活性炭を投入した後1時間の間攪拌しながら不純物を吸着させた。その後、加熱したフィルタを介して溶解しない不純物と活性炭を除去した。
製造例1で活性炭による吸着精製を実施しなかったことを除いては製造例1と同様の方法でBHETを得た。
別途の精製を経ず、製造例2と同じ組成で溶解させたBHET水溶液を準備した。
別途の精製をせず、蒸留水と混合しなかったBHET結晶を準備した。
実施例1
3L Vesselに蒸留水200gを投入した後85℃に攪拌しながら加熱した。温度が85℃に到達すると、BHET1269.7gをゆっくり投入して完全に溶解させた。BHETが完全に溶けると投入されたBHETの0.5重量%の粉末活性炭を投入した後1時間の間攪拌しながら不純物を吸着させた。その後、加熱したフィルタを介して溶解しない不純物と活性炭を除去して、BHET溶液(濃度:86.4%)を製造した。
製造例1で製造したr-BHET(3461.1g)と水(200g)を70℃で溶解してr-BHET水溶液を製造した。
3L Vesselに蒸留水200gを投入した後85℃に攪拌しながら加熱した。温度が85℃に到達すると、BHET3461.1gをゆっくり投入して完全に溶解させた。BHETが完全に溶けると投入されたBHETの0.5重量%の粉末活性炭を投入した後1時間の間攪拌しながら不純物を吸着させた。その後、加熱したフィルタを介して溶解しない不純物と活性炭を除去して、BHET溶液(濃度:94.5%)を製造した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、製造例1で製造したr-BHET(795.8g)、TPA(3814.0g)、EG(1554.0g)、CHDM(188.0g)を投入して、触媒としてTiO2/SiO2 copolymer(0.5g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、1.1g)を投入した。
3L Vesselに蒸留水300gを投入した後85℃に攪拌しながら加熱した。温度が85℃に到達すると、BHET2439.2gをゆっくり投入して完全に溶解させた。BHETが完全に溶けると投入されたBHETの0.5重量%の粉末活性炭を投入した後1時間の間攪拌しながら不純物を吸着させた。その後、加熱したフィルタを介して溶解しない不純物と活性炭を除去して、BHET溶液(濃度:89.0%)を製造した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、製造例1で製造したr-BHET(40.9g)、TPA(2643.1g)、EG(329.1g)、CHDM(1158.0g)、ISB(587.0g)を投入して、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社、0.020g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.008g)を投入した。
3L Vesselに蒸留水100gを投入した後85℃に攪拌しながら加熱した。温度が85℃に到達すると、BHET3418.5gをゆっくり投入して完全に溶解させた。BHETが完全に溶けると投入されたBHETの0.5重量%の粉末活性炭を投入した後1時間の間攪拌しながら不純物を吸着させた。その後、加熱したフィルタを介して溶解しない不純物と活性炭を除去して、BHET溶液(濃度:97.2%)を製造した。
製造例1で製造したr-BHET(3461.1g)と水(1500g)を95℃で溶解してr-BHET水溶液を製造した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、比較製造例3のr-BHET(1291.0g)、TPA(2401.4g)、EG(721.2g)、CHDM(140.8g)、ISB(99.9g)を投入して、触媒としてGe2O(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)を投入した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、比較製造例1のr-BHET(304.1g)、TPA(2640.8g)、EG(583.3g)、CHDM(1231.6g)、ISB(25.0g)を投入して、触媒としてGe2O(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社、0.012g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.004g)を投入した。
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を280℃まで1時間かけて上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜調節することができる。前記重縮合反応は反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.75dl/gになるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後に平均重量が12~14mg程度になるように粒子化してポリエステル共重合体を製造した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、製造例1で製造したr-BHET(3898.7g)、TPA(162.6g)、EG(81.0g)、ISB(95.4g)を投入して、触媒としてGe2O(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社、0.010g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.003g)を投入した。
3L Vesselに蒸留水2300gを投入した後85℃に攪拌しながら加熱した。温度が85℃に到達すると、BHET735.6gをゆっくり投入して完全に溶解させて、BHET溶液(濃度:24.2%)を製造した。
3L Vesselに蒸留水3000gを投入した後85℃に攪拌しながら加熱した。温度が85℃に到達すると、BHET615.7gをゆっくり投入して完全に溶解させた。BHETが完全に溶けると投入されたBHETの0.5重量%の粉末活性炭を投入した後1時間の間攪拌しながら不純物を吸着させた。その後、加熱したフィルタを介して溶解しない不純物と活性炭を除去して、BHET溶液(濃度:17.0%)を製造した。
前記実施例および比較例で製造した共重合体について、以下のように物性を評価した。
ポリエステル樹脂内の酸およびジオール由来の残基組成(mol%)は試料をCDCl3溶媒に3mg/mLの濃度で溶解した後核磁気共鳴装置(JEOL、600MHz FT-NMR)を用いて25℃で得た1H-NMRスペクトルにより確認した。また、TMA残基はEthanolysisによりエタノールがTMAと反応して生成されたベンゼン-1,2,4-トリエチルカルボキシレートの含有量をガスクロマトグラフィー(Agilent Technologies、7890B)を用いて250℃で測定したスペクトルにより定量分析して確認し、全体ポリエステル樹脂重量に対して含有量(wt%)で確認した。
150℃オルソクロロフェノール(OCP)に0.12%濃度でポリエステル共重合体を溶解させた後、35℃の恒温槽でウベローデ型粘度計を用いて固有粘度を測定した。具体的には、粘度管の温度を35℃に維持して、粘度管の特定の内部区間の間を溶媒(solvent)が通過するのにかかる時間(efflux time)t0と、溶液(solution)が通過するのにかかる時間tを求めた。その後、t0値とt値を式1に代入して比粘度(specific viscosity)を算出して、算出された比粘度値を式2に代入して固有粘度を算出した。
サンプルの色度および明度を拡散反射付属品を取り付けたバリアンケアリー(Cary)5UV/Vis/NIR分光光度計を用いて測定した。厚さ6mmのポリエステル樹脂試験片を準備し、観測者の角度2°でイルミナント(Illuminant)D65で透過データを得て、これをグラムズ/32(Grams/32)ソフトウェア内の色分析装置を用いて処理してハンター(Hunter)L*a*b*値を計算し、以下の表ではL値からb値を引いた結果(L-b)を記載した。
厚さ6mmのポリエステル樹脂試験片を準備して、ASTM D1003-97測定法でMinolta社のCM-3600A測定機を用いて前記試験片のHazeを測定した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、比較製造例3のr-BHET(1291.0g)、TPA(2401.4g)、EG(721.2g)、CHDM(140.8g)、ISB(99.9g)を投入して、触媒としてGeO 2 (1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)を投入した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、比較製造例1のr-BHET(304.1g)、TPA(2640.8g)、EG(583.3g)、CHDM(1231.6g)、ISB(25.0g)を投入して、触媒としてGeO 2 (1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社、0.012g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.004g)を投入した。
カラムと、水により冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、製造例1で製造したr-BHET(3898.7g)、TPA(162.6g)、EG(81.0g)、ISB(95.4g)を投入して、触媒としてGeO 2 (1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社、0.010g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.003g)を投入した。
Claims (18)
- 1)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートおよび水を混合する段階;
2)前記段階1の混合物に活性炭を添加する段階;および
3)前記段階2の混合物からビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを回収する段階を含む、
ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの精製方法。 - 前記段階1で、ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートおよび水の重量比が1:100~99:100になるように混合する、請求項1に記載の方法。
- 前記段階1で、水の温度が50~90℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記段階2で、前記段階1の混合物重量に対して前記活性炭を0.1~5.0重量%で添加する、請求項1に記載の方法。
- 前記段階3は、前記段階2の混合物を濾過してろ過液を回収する、請求項1に記載の方法。
- 前記ろ過液を10~40℃に冷却して、ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶を回収する、請求項5に記載の方法。
- 1)請求項1~6のいずれか一項に記載の精製方法により精製されたビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを含む水溶液、ジカルボン酸またはその誘導体、およびエチレングリコールおよび共単量体を含むジオールを、エステル化反応させてオリゴマーを製造する段階(段階1);および
2)前記オリゴマーを縮重合してポリエステル共重合体を製造する段階(段階2)を含み、
前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを含む水溶液の濃度は25~99wt%である、
ポリエステル共重合体の製造方法。 - 前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを含む水溶液の温度は25~100℃である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記ジカルボン酸またはその誘導体は、テレフタル酸、ジメチルテレフタル酸、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、4,4’-スチルベンジカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、または2,5-チオフェンジカルボン酸である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記共単量体はシクロヘキサンジメタノール、イソソルビド、またはジエチレングリコールである、請求項7に記載の製造方法。
- 前記段階1は、0.1~3.0kg/cm2の圧力および200~300℃の温度で行う、請求項7に記載の製造方法。
- 前記段階1は、2時間~10時間の間行う、請求項7に記載の製造方法。
- 請求項7に記載の製造方法により製造される、ポリエステル共重合体。
- 前記ポリエステル共重合体は、前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの残基を1~90重量%を含む、請求項13に記載のポリエステル共重合体。
- 前記ポリエステル共重合体の固有粘度が0.50~1.0dl/gである、請求項13に記載のポリエステル共重合体。
- 前記ポリエステル共重合体の厚さ6mm試験片に対する(ハンターL色価)-(ハンターb色価)が87以上である、請求項13に記載のポリエステル共重合体。
- 前記ポリエステル共重合体の厚さ6mm試験片に対するHazeが3以下である、請求項13に記載のポリエステル共重合体。
- 請求項13によるポリエステル共重合体を含む、物品。
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