JP2024002938A - Polybutylene terephthalate and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリブチレンテレフタレート(以下「PBT」と略記することがある。)に関し、詳しくは、ポリマーの色調が好ましくかつ加熱時の酢酸の発生の少ないPBTとその製造方法に関する。
本発明はまた、このPBTを用いた、電気電子部品、自動車部品などに好適に使用することができるPBT組成物及びその製造方法と、成形品及びその製造方法に関する。
The present invention relates to polybutylene terephthalate (hereinafter sometimes abbreviated as "PBT"), and specifically relates to PBT which has a preferable polymer color tone and generates less acetic acid when heated, and a method for producing the same.
The present invention also relates to a PBT composition using this PBT that can be suitably used for electrical and electronic parts, automobile parts, etc., a method for producing the same, and a molded article and a method for producing the same.
ジカルボン酸成分の主成分としてテレフタル酸(以下「TPA」と略記することがある。)を用い、ジオール成分の主成分として1,4-ブタンジオール(以下「BDO」と略記することがある。)を用いたPBTは、優れた機械特性、耐熱性、成形性及びリサイクル性を有し、機械強度も高く耐薬品性にも優れていることから、自動車や電気・電子機器のコネクター、リレー及びスイッチなどの工業用成形品の材料として広く使用されている。更には、フィルム、シート、繊維(フィラメント)などにも広く利用されており、これに伴い、高品質なPBTとその製造方法が求められている。 Terephthalic acid (hereinafter sometimes abbreviated as "TPA") is used as the main component of the dicarboxylic acid component, and 1,4-butanediol (hereinafter sometimes abbreviated as "BDO") is used as the main component of the diol component. PBT using PBT has excellent mechanical properties, heat resistance, moldability, and recyclability, and has high mechanical strength and excellent chemical resistance, so it is used in connectors, relays, and switches for automobiles and electrical/electronic equipment. It is widely used as a material for industrial molded products such as. Furthermore, it is widely used in films, sheets, fibers (filaments), etc., and as a result, high-quality PBT and its manufacturing method are required.
PBTの原料である1,4-ブタンジオールの製造方法として、ブタジエンを原料とするブタジエン法、アセチレンとホルムアルデヒドとを反応させるレッペ法などがある。
しかし、いずれの方法によるBDOも、それぞれの方法に特有の不純物が含まれ、含有される不純物に起因して得られるPBTの色調悪化、装置の腐食等の問題がある。
Methods for producing 1,4-butanediol, which is a raw material for PBT, include the butadiene method using butadiene as a raw material, and the Reppe method in which acetylene and formaldehyde are reacted.
However, BDO produced by either method contains impurities specific to each method, and these impurities cause problems such as deterioration of the color tone of the obtained PBT and corrosion of the equipment.
特にブタジエン法で製造したBDOを用いたPBTには末端アセチル基が残存し、この末端アセチル基に起因して、混練や成形時の熱により、酢酸が生成するという問題がある。また、PBTの製造時に副生するテトラヒドロフラン(以下「THF」と略記することがある。)の回収処理においても酢酸による不具合が生じる。ここで、酢酸による不具合とは、後述のテレフタル酸中に混入している酢酸に起因する末端アセチル基による不具合と同様であり、例えば、蒸留設備に酢酸に耐える高級材質が必要であったり、THF回収後の排水中の酢酸を中和するため中和設備が必要となったりすることなどにある。 In particular, PBT using BDO produced by the butadiene method has a problem in that terminal acetyl groups remain, and acetic acid is generated due to the heat during kneading and molding due to the terminal acetyl groups. In addition, acetic acid causes problems in the recovery process of tetrahydrofuran (hereinafter sometimes abbreviated as "THF"), which is a by-product during the production of PBT. Here, the problem caused by acetic acid is the same as the problem caused by the terminal acetyl group caused by acetic acid mixed in terephthalic acid, which will be described later. Neutralization equipment may be required to neutralize acetic acid in wastewater after collection.
レッペ法によるBDOでは、このような問題はないものの、やはり特有の不純物に起因して得られるPBTの色調悪化の問題がある。
例えば、特許文献1には、2-(4’-ヒドロキシブトキシ)テトラヒドロフランを含有する1,4-ブチレングリコール(=BDO)を主成分とするグリコールと、酢酸を含有するテレフタル酸(=TPA)を主成分とするジカルボン酸をエステル化し、重縮合するポリブチレンテレフタレートの製造方法が開示されているが、本発明の特徴及び課題について何ら開示するものではない。
Although BDO by the Reppe method does not have this problem, it still has the problem of deterioration in the color tone of the PBT obtained due to specific impurities.
For example, Patent Document 1 describes that glycol whose main component is 1,4-butylene glycol (=BDO) containing 2-(4'-hydroxybutoxy)tetrahydrofuran and terephthalic acid (=TPA) containing acetic acid. Although a method for producing polybutylene terephthalate in which a dicarboxylic acid as a main component is esterified and polycondensed is disclosed, it does not disclose any characteristics or problems of the present invention.
また、テレフタル酸とBDOとのエステル化反応で製造されたPBTには、テレフタル酸中に混入している酢酸に起因して、末端アセチル基が形成される。この末端基は、例えば、混練や成形時の熱により加水分解し、酢酸を発生させる。発生した酢酸は金属製の重合装置や成形機器、真空関連機器などを劣化させる原因となる。
PBTの末端アセチル基は更に成形品とした場合も同様に、熱分解、加水分解によって、酢酸を発生させる。発生した酢酸は、例えば、電気電子部品向けに使用した場合、金属接点部分を腐食させ、動作不良の原因となる。
Further, in PBT produced by the esterification reaction of terephthalic acid and BDO, a terminal acetyl group is formed due to acetic acid mixed in the terephthalic acid. This terminal group is hydrolyzed by heat during kneading or molding, for example, and generates acetic acid. The acetic acid generated causes deterioration of metal polymerization equipment, molding equipment, vacuum-related equipment, etc.
Similarly, when the terminal acetyl group of PBT is made into a molded product, acetic acid is generated by thermal decomposition and hydrolysis. For example, when used in electrical and electronic components, the generated acetic acid corrodes metal contact parts and causes malfunction.
このようなことから、色調に優れると共に、酢酸の発生が抑制されたPBTが望まれる。 For these reasons, a PBT with excellent color tone and suppressed generation of acetic acid is desired.
本発明の目的は、ポリマーの色調が好ましく、即ち黄色味や青色みが少なく、かつ加熱時に酢酸の発生の少ないPBT及びその製造方法、このPBTを含むPBT組成物及びその製造方法、このPBT組成物を用いた成形品及びその製造方法の提供に存する。 The objects of the present invention are PBT which has a preferable color tone of the polymer, that is, has less yellowish or bluish tinge, and which generates less acetic acid upon heating, a method for producing the same, a PBT composition containing this PBT, a method for producing the same, and a PBT composition containing the PBT. The purpose of this invention is to provide a molded product using a molded product and a method for manufacturing the same.
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、末端アセチル基及び末端ブチルアルデヒド基、2-メチル-1,4-ブタンジオール(以下、「2Me1,4-BDO」と略記することがある。)に由来する構造単位をそれぞれ特定量有するPBTを用いることで、これらの課題を解決することができることを知見し、本発明を完成するに至った。このことは同時に特定量の末端ベンズアルデヒド基及び末端メチルフェニル基を有するPBTを用いることでより高度に達成できる。そして、このことはPBTのジオール原料として、特定量の2Me1,4-BDOと2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフラン(以下、「BGTF」と略記することがある。)を含む1,4-ブタンジオールを用いることにより達成することができること、更には、ジカルボン酸原料としてそれぞれ特定量の4-カルボキシベンズアルデヒド(以下「4CBA」と略記することがある。)及びp-トルイル酸(以下「p-TA」と略記することがある)を含むテレフタル酸を用いることにより、より高度に達成できることを知見した。
本発明はこれらの知見に基づき完成されたもので、その要旨は次の通りである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors found that terminal acetyl group and terminal butyraldehyde group, 2-methyl-1,4-butanediol (hereinafter abbreviated as "2Me1,4-BDO") The present inventors have discovered that these problems can be solved by using PBT having specific amounts of structural units derived from the following.), and have completed the present invention. This can be achieved to a higher degree by simultaneously using PBT having specific amounts of terminal benzaldehyde groups and terminal methylphenyl groups. This means that the diol raw materials for PBT include specific amounts of 2Me1,4-BDO and 1,4- 2-(4-hydroxybutyloxy)tetrahydrofuran (hereinafter sometimes abbreviated as "BGTF"). What can be achieved by using butanediol, and furthermore, specific amounts of 4-carboxybenzaldehyde (hereinafter sometimes abbreviated as "4CBA") and p-toluic acid (hereinafter "p-toluic acid") as dicarboxylic acid raw materials. It has been found that a higher degree of performance can be achieved by using terephthalic acid containing TA (sometimes abbreviated as "TA").
The present invention was completed based on these findings, and the gist thereof is as follows.
[1] 末端アセチル基濃度が0.1当量/トン未満であり、末端ブチルアルデヒド基濃度が0.05~0.13当量/トンであり、
ジオール成分に由来する全構造単位中の2-メチル-1,4-ブタンジオールに由来する構造単位の割合(以下、「2-メチル-1,4-ブタンジオール」と称す場合がある。)が0.020~0.080モル%であることを特徴とするポリブチレンテレフタレート。
[1] The terminal acetyl group concentration is less than 0.1 equivalent/ton, the terminal butyraldehyde group concentration is 0.05 to 0.13 equivalent/ton,
The proportion of structural units derived from 2-methyl-1,4-butanediol in all structural units derived from diol components (hereinafter sometimes referred to as "2-methyl-1,4-butanediol") is Polybutylene terephthalate, characterized in that the content is 0.020 to 0.080 mol%.
[2] 末端ベンズアルデヒド基濃度が0.03~0.07当量/トンであり、末端メチルフェニル基濃度が0.3~0.8当量/トンであることを特徴とする[1]に記載のポリブチレンテレフタレート。 [2] The method according to [1], characterized in that the terminal benzaldehyde group concentration is 0.03 to 0.07 equivalent/ton and the terminal methylphenyl group concentration is 0.3 to 0.8 equivalent/ton. Polybutylene terephthalate.
[3] テレフタル酸成分と1,4-ブタンジオールとを反応させてポリブチレンテレフタレートを製造する方法において、該1,4-ブタンジオールとして、2-メチル-1,4-ブタンジオールを250~1000質量ppm、2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフランを10~1500質量ppm含有する1,4-ブタンジオールを用いることを特徴とする[1]又は[2]に記載のポリブチレンテレフタレートの製造方法。 [3] In a method for producing polybutylene terephthalate by reacting a terephthalic acid component and 1,4-butanediol, as the 1,4-butanediol, 2-methyl-1,4-butanediol is used in an amount of 250 to 1000 The method for producing polybutylene terephthalate according to [1] or [2], characterized in that 1,4-butanediol containing 10 to 1500 ppm by weight of 2-(4-hydroxybutyloxy)tetrahydrofuran is used. .
[4] 1,4-ブタンジオールとテレフタル酸成分の消費モル比率を1.15以上、2.00未満とし、Tiを35~90ppm含有するポリブチレンテレフタレートを製造することを特徴とする[3]に記載のポリブチレンテレフタレートの製造方法。 [4] Producing polybutylene terephthalate with a consumption molar ratio of 1,4-butanediol and terephthalic acid components of 1.15 or more and less than 2.00 and containing 35 to 90 ppm of Ti [3] The method for producing polybutylene terephthalate described in .
[5] 前記テレフタル酸成分として、4-カルボキシベンズアルデヒド含有量が5~25ppmで、p-トルイル酸含有量が85~185ppmのテレフタル酸を用いることを特徴とする[3]又は[4]に記載のポリブチレンテレフタレートの製造方法。 [5] The method described in [3] or [4], characterized in that, as the terephthalic acid component, terephthalic acid having a 4-carboxybenzaldehyde content of 5 to 25 ppm and a p-toluic acid content of 85 to 185 ppm is used. A method for producing polybutylene terephthalate.
[6] [1]又は[2]に記載のポリブチレンテレフタレートと添加剤とを含むことを特徴とするポリブチレンテレフタレート組成物。 [6] A polybutylene terephthalate composition comprising the polybutylene terephthalate according to [1] or [2] and an additive.
[7] 前記ポリブチレンテレフタレートと添加剤とを押出機を用いて混練樹脂温度320℃以下で混練することを特徴とする[6]に記載のポリブチレンテレフタレート組成物の製造方法。 [7] The method for producing a polybutylene terephthalate composition according to [6], characterized in that the polybutylene terephthalate and additives are kneaded using an extruder at a kneading resin temperature of 320° C. or lower.
[8] [6]に記載のポリブチレンテレフタレート組成物からなる成形品。 [8] A molded article made of the polybutylene terephthalate composition according to [6].
[9] 前記ポリブチレンテレフタレート組成物を成形機を使用して溶融樹脂温度280℃以下で成形することを特徴とする[8]に記載の成形品の製造方法。 [9] The method for producing a molded article according to [8], characterized in that the polybutylene terephthalate composition is molded using a molding machine at a molten resin temperature of 280° C. or lower.
本発明のPBTは、ポリマーの色調が好ましく、即ち黄色味、青色みが少なく、かつ加熱時に酢酸の発生が少ないので、そのコンパウンド及びそれを用いて得られる成形品は、色調が良好で商品価値が高いと共に、金属を腐食させる酢酸の発生が少ない。従って得られる成形品は各種の用途、例えば電気電子部品、自動車部品、フィルム、シート、フィラメントなどとして好ましく使用できる。 The PBT of the present invention has a preferable color tone of the polymer, that is, it has less yellowish and blueish tinges, and generates less acetic acid when heated. Therefore, the compound and molded products obtained using the same have good color tone and commercial value. It has high corrosion resistance and generates less acetic acid, which corrodes metals. Therefore, the molded product obtained can be preferably used in various applications, such as electrical and electronic parts, automobile parts, films, sheets, and filaments.
以下、本発明を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表例であり、これらの内容に本発明は限定されるものではない。
なお、本発明において、ジカルボン酸成分における「主成分」とは、当該成分中に50モル%以上含まれる成分をいう。また、ジオール成分における「主成分」についても同様である。
また、2-メチル-1,4-ブタンジオールに由来する構造単位とは、PBTの製造原料として用いた2-メチル-1,4-ブタンジオールに由来してPBT中に取り込まれた構造単位をさす。以下において、「2-メチル-1,4-ブタンジオールに由来する構造単位」を単に「2-メチル-1,4-ブタンジオール単位」と称す場合がある。
また、「ppm」とは「質量ppm」をさす。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the explanation of the constituent elements described below is a representative example of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents.
In the present invention, the "main component" in the dicarboxylic acid component refers to a component contained in the component in an amount of 50 mol% or more. The same applies to the "main component" in the diol component.
In addition, the structural unit derived from 2-methyl-1,4-butanediol refers to the structural unit incorporated into PBT derived from 2-methyl-1,4-butanediol used as a raw material for producing PBT. As expected. Hereinafter, the "structural unit derived from 2-methyl-1,4-butanediol" may be simply referred to as "2-methyl-1,4-butanediol unit."
Moreover, "ppm" refers to "mass ppm".
<PBT>
(ジカルボン酸成分・ジオール成分・共重合成分)
本発明において、PBTとは、テレフタル酸成分及び1,4-ブタンジオール(BDO)成分がエステル結合した構造を有し、ジカルボン酸成分の50モル%以上がテレフタル酸成分から成り、ジオール成分の50モル%以上がBDOから成るポリマーを言う。全ジカルボン酸成分中のテレフタル酸成分の割合は、好ましくは70モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、特に好ましくは95モル%以上であり、全ジオール成分中のBDOの割合は、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは95モル%以上である。テレフタル酸成分又はBDOが50モル%より少ない場合は、PBTの結晶化速度が低下し、成形性の悪化を招いてしまう。
<PBT>
(Dicarboxylic acid component, diol component, copolymerization component)
In the present invention, PBT has a structure in which a terephthalic acid component and a 1,4-butanediol (BDO) component are ester bonded, in which 50 mol% or more of the dicarboxylic acid component is composed of the terephthalic acid component, and 50 mol% of the dicarboxylic acid component is composed of the terephthalic acid component. Refers to a polymer in which mol% or more consists of BDO. The proportion of terephthalic acid component in all dicarboxylic acid components is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, particularly preferably 95 mol% or more, and the proportion of BDO in all diol components is preferably It is 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, even more preferably 95 mol% or more. When the terephthalic acid component or BDO is less than 50 mol%, the crystallization rate of PBT decreases, resulting in deterioration of moldability.
本発明のPBTは、このようなPBTに対して、更に2-メチル-1,4-ブタンジオールが共重合成分として取り込まれ、所定の割合で2-メチル-1,4-ブタンジオール単位を含むものである。 The PBT of the present invention further incorporates 2-methyl-1,4-butanediol as a copolymerization component with respect to such PBT, and contains 2-methyl-1,4-butanediol units in a predetermined ratio. It is something that
本発明において、テレフタル酸以外のジカルボン酸には特に制限はなく、例えば、フタル酸、イソフタル酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’-ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’-ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルスルホンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸などを挙げることができる。これらのテレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 In the present invention, the dicarboxylic acids other than terephthalic acid are not particularly limited, and examples thereof include phthalic acid, isophthalic acid, 4,4'-diphenyldicarboxylic acid, 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, and 4,4'-benzophenone dicarboxylic acid. Aromatic dicarboxylic acids such as 4,4'-diphenoxyethanedicarboxylic acid, 4,4'-diphenylsulfonedicarboxylic acid, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexane Dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, etc. be able to. These dicarboxylic acid components other than the terephthalic acid component may be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、BDO以外のジオール成分には特に制限はなく、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、ジブチレングリコール等の脂肪族ジオール、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,1-シクロヘキサンジメチロール、1,4-シクロヘキサンジメチロール等の脂環式ジオール、キシリレングリコール、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン等の芳香族ジオール等を挙げることができる。
これらのBDO以外のジオール成分についても、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
In the present invention, there are no particular limitations on diol components other than BDO, such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6 -Aliphatic diols such as hexanediol, 1,8-octanediol, dibutylene glycol, 1,2-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,1-cyclohexanedimethylol, 1,4-cyclohexanedimethylol, etc. Examples include aromatic diols such as alicyclic diols, xylylene glycol, 4,4'-dihydroxybiphenyl, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, and bis(4-hydroxyphenyl)sulfone. .
Regarding these diol components other than BDO, only one type may be used, or two or more types may be mixed and used.
本発明においては、更に、乳酸、グリコール酸、m-ヒドロキシ安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフタレンカルボン酸、p-β-ヒドロキシエトキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸、アルコキシカルボン酸、ステアリルアルコール、ベンジルアルコール、ステアリン酸、安息香酸、t-ブチル安息香酸、ベンゾイル安息香酸などの単官能成分、トリカルバリル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、没食子酸、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール等の三官能以上の多官能成分などの1種又は2種以上を共重合成分として使用することができる。 In the present invention, hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, glycolic acid, m-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthalenecarboxylic acid, p-β-hydroxyethoxybenzoic acid, alkoxycarboxylic acids, etc. Acid, stearyl alcohol, benzyl alcohol, stearic acid, benzoic acid, t-butylbenzoic acid, monofunctional components such as benzoylbenzoic acid, tricarballylic acid, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, gallic acid, trimethylolethane , trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, and other trifunctional or higher functional components can be used as a copolymerization component.
(共重合成分の共重合量)
本発明のPBTは、ジオール成分に由来する全構造単位に対する2-メチル-1,4-ブタンジオール単位の割合である2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量が0.020~0.080モル%であることを特徴とする。
2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量が上記範囲の上限を超える場合は、PBTの物性、例えば融点、色調、溶液ヘイズ、得られる成形品のフィッシュアイが好ましくなく、本発明の目的を達成することができない。
2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量を0.020モル%未満にするためには、ブタジエン法で製造したBDOを使用せざるを得ず、得られるPBTには末端アセチル基が残存し、前述の通り、酢酸が生成することによる問題が起こる。
(Amount of copolymerization of copolymerization components)
The PBT of the present invention has a copolymerized amount of 2-methyl-1,4-butanediol, which is a ratio of 2-methyl-1,4-butanediol units to all structural units derived from the diol component, of 0.020 to 0. 080 mol%.
If the amount of 2-methyl-1,4-butanediol copolymerized exceeds the upper limit of the above range, the physical properties of PBT, such as melting point, color tone, solution haze, and fish eyes of the resulting molded product, are unfavorable, and the object of the present invention is adversely affected. cannot be achieved.
In order to reduce the amount of 2-methyl-1,4-butanediol copolymerized to less than 0.020 mol%, it is necessary to use BDO produced by the butadiene method, and the resulting PBT has residual terminal acetyl groups. However, as mentioned above, problems arise due to the production of acetic acid.
本発明の共重合PBTの2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量は0.020モル%以上で、好ましくは0.030モル%以上である。2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量の上限は、0.080モル%以下で、好ましくは0.070モル%以下、より好ましくは0.060モル%以下、さらに好ましくは0.050モル%以下である。 The copolymerized amount of 2-methyl-1,4-butanediol in the copolymerized PBT of the present invention is 0.020 mol% or more, preferably 0.030 mol% or more. The upper limit of the amount of 2-methyl-1,4-butanediol copolymerized is 0.080 mol% or less, preferably 0.070 mol% or less, more preferably 0.060 mol% or less, and even more preferably 0.050 mol% or less. It is less than mol%.
なお、PBTの2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量は、後掲の実施例の項に記載の方法で求めることができる。 The amount of 2-methyl-1,4-butanediol copolymerized with PBT can be determined by the method described in the Examples section below.
(PBTの末端基)
本発明のPBTの末端アセチル基濃度は、0.1当量/トン未満である。末端アセチル基濃度が0.1当量/トン未満であれば、加熱時の酢酸発生を抑制して、電気電子部品などの接点不良を防止することができる。
(Terminal group of PBT)
The terminal acetyl group concentration of the PBT of the present invention is less than 0.1 equivalent/ton. If the terminal acetyl group concentration is less than 0.1 equivalent/ton, it is possible to suppress the generation of acetic acid during heating and prevent contact failures in electrical and electronic parts and the like.
本発明のPBTの末端ブチルアルデヒド基濃度は、0.13当量/トン以下である。末端ブチルアルデヒド基濃度が0.13当量/トン以下であれば、PBTの色調が良好となる。末端ブチルアルデヒド基濃度の下限は原料BDOの製法上その生成を回避し得ない不純物であることから、通常0.05当量/トンである。従って、本発明のPBTの末端ブチルアルデヒド基濃度は0.05~0.13当量/トンであり、好ましくは0.07~0.12当量/トン、より好ましくは0.08~0.11当量/トンである。 The terminal butyraldehyde group concentration of PBT of the present invention is 0.13 equivalent/ton or less. If the terminal butyraldehyde group concentration is 0.13 equivalent/ton or less, the color tone of PBT will be good. The lower limit of the terminal butyraldehyde group concentration is usually 0.05 equivalent/ton, since it is an impurity that cannot be avoided due to the production method of the raw material BDO. Therefore, the terminal butyraldehyde group concentration of PBT of the present invention is 0.05 to 0.13 equivalent/ton, preferably 0.07 to 0.12 equivalent/ton, more preferably 0.08 to 0.11 equivalent/ton. /ton.
なお、本発明のPBTの末端アセチル基は、その製法から、PBT原料中の1-アセトキシ-4-ヒドロキシブタン(以下、「1,4-HAB」と略記することがある。)由来の末端アセチル基と称することもあるが、後述する測定方法により特定したものであり、1,4-HAB由来に限定されるものではない。
また、本発明のPBTの末端ブチルアルデヒド基は、その製法から、PBT原料中の4-ヒドロキシブタナール由来の末端アルデヒド基と称することもあるが、後述する測定方法により特定したものであり、4-ヒドロキシブタナール由来に限定されるものではない。
Note that the terminal acetyl group of PBT of the present invention is derived from 1-acetoxy-4-hydroxybutane (hereinafter sometimes abbreviated as "1,4-HAB") in the PBT raw material due to its manufacturing method. Although it is sometimes referred to as a group, it is specified by the measurement method described below, and is not limited to 1,4-HAB origin.
Further, the terminal butyraldehyde group of PBT of the present invention is sometimes referred to as the terminal aldehyde group derived from 4-hydroxybutanal in the PBT raw material due to its manufacturing method, but it was identified by the measurement method described below, and - Not limited to those derived from hydroxybutanal.
末端ベンズアルデヒド基、例えば比較的安価なテレフタル酸に起因する4CBA由来の末端ベンズアルデヒド基がPBTに存在すると、このPBTの色調が悪化する、即ち黄色味や青色味が強くなる傾向があるが、末端メチルフェニル基、例えばp-トルイル酸由来の末端メチル基が特定量存在すると、この理由は定かではないが、このような色調の欠点が軽減される傾向がある。PBTに末端ベンズアルデヒド基及び末端メチルフェニル基の特定量が存在することで、このような黄色味や青色味の発現が抑制される効果は、従来知見されていない効果である。 If a terminal benzaldehyde group, for example, a terminal benzaldehyde group derived from 4CBA derived from relatively inexpensive terephthalic acid, exists in PBT, the color tone of this PBT tends to worsen, that is, it tends to become more yellowish or blueish. The presence of a certain amount of phenyl groups, such as terminal methyl groups derived from p-toluic acid, tends to alleviate such color defects, although the reason for this is unclear. The presence of specific amounts of terminal benzaldehyde groups and terminal methylphenyl groups in PBT suppresses the development of yellowish and blueish colors, an effect that has not been previously known.
本発明のPBTの末端ベンズアルデヒド基濃度は、0.03~0.07当量/トンが好ましく、0.04~0.07当量/トンがより好ましく、0.05~0.06当量/トンが更に好ましい。また、本発明のPBTの末端メチルフェニル基濃度は、0.3~0.8当量/トンが好ましく、0.4~0.7当量/トンがより好ましく、0.5~0.6当量/トンが更に好ましい。 The terminal benzaldehyde group concentration of PBT of the present invention is preferably 0.03 to 0.07 equivalent/ton, more preferably 0.04 to 0.07 equivalent/ton, and still more preferably 0.05 to 0.06 equivalent/ton. preferable. Furthermore, the terminal methylphenyl group concentration of PBT of the present invention is preferably 0.3 to 0.8 equivalent/ton, more preferably 0.4 to 0.7 equivalent/ton, and 0.5 to 0.6 equivalent/ton. Tons are more preferred.
なお、本発明のPBTの末端ベンズアルデヒド基は、その製法から、PBT原料中の4CBA由来の末端アルデヒド基と称することもあるが、後述する測定方法により特定したものであり、4CBA由来に限定されるものではない。同様に、本発明のPBTの末端メチルフェニル基は、その製法から、PBT原料中のp-トルイル酸由来の末端メチル基と称することもあるが、後述する測定方法により特定したものであり、p-トルイル酸由来に限定されるものではない。 Note that the terminal benzaldehyde group of PBT of the present invention is sometimes referred to as the terminal aldehyde group derived from 4CBA in the PBT raw material due to its manufacturing method, but it is specified by the measurement method described below and is limited to that derived from 4CBA. It's not a thing. Similarly, the terminal methylphenyl group of PBT of the present invention is sometimes referred to as the terminal methyl group derived from p-toluic acid in the PBT raw material due to its manufacturing method, but it is identified by the measurement method described below, and is p-toluic acid. - Not limited to those derived from toluic acid.
本発明のPBTの末端カルボキシル基濃度は、通常0.1~50当量/トン、好ましくは1~40当量/トン、より好ましくは5~30当量/トン、特に好ましくは7~25当量/トンであり、最も好ましくは10~19当量/トンである。末端カルボキシル基濃度が高すぎる場合は耐加水分解性が悪化することがある。この値を0.1当量/トン未満とするためには、例えば極めて少量の製造規模とするなど、経済的に不利な条件を採用せざるを得ず現実的ではない。 The terminal carboxyl group concentration of PBT of the present invention is usually 0.1 to 50 equivalents/ton, preferably 1 to 40 equivalents/ton, more preferably 5 to 30 equivalents/ton, particularly preferably 7 to 25 equivalents/ton. most preferably from 10 to 19 equivalents/ton. If the terminal carboxyl group concentration is too high, hydrolysis resistance may deteriorate. In order to make this value less than 0.1 equivalent/ton, economically disadvantageous conditions such as, for example, a very small production scale must be adopted, which is not realistic.
本発明のPBTの末端ヒドロキシル基濃度は、通常43~120当量/トン、好ましくは50~110当量/トン、より好ましくは55~100当量/トン、特に好ましくは60~90当量/トンである。末端ヒドロキシル基濃度が高すぎる場合は成形などの溶融時に末端ヒドロキシル基の分解によるTHFの発生量が多くなる。例えば、成形時にTHFが発生し、成形品にシルバー等の、THFに由来する外観不良が発生し、好ましくない。末端ヒドロキシル基濃度が上記下限以上であれば、PBTの製造が容易である。 The terminal hydroxyl group concentration of PBT of the present invention is usually 43 to 120 equivalents/ton, preferably 50 to 110 equivalents/ton, more preferably 55 to 100 equivalents/ton, particularly preferably 60 to 90 equivalents/ton. If the terminal hydroxyl group concentration is too high, a large amount of THF will be generated due to decomposition of the terminal hydroxyl groups during melting during molding or the like. For example, THF is generated during molding, and the molded product has appearance defects such as silver due to THF, which is undesirable. If the terminal hydroxyl group concentration is at least the above lower limit, PBT can be easily manufactured.
本発明のPBTの末端ビニル基濃度は、通常0.1~13当量/トン、好ましくは0.5~12当量/トン、より好ましくは1~11当量/トンである。末端ビニル基濃度が高すぎると、色調悪化の原因となる。成形時の熱履歴により、末端ビニル基濃度は更に上昇する傾向にあるため、成形温度が高い場合や、リサイクル工程を有する製造方法の場合には、更に色調悪化が顕著となる。末端ビニル基濃度が上記下限以上であれば、PBTの製造が容易である。 The terminal vinyl group concentration of PBT of the present invention is usually 0.1 to 13 equivalents/ton, preferably 0.5 to 12 equivalents/ton, and more preferably 1 to 11 equivalents/ton. If the terminal vinyl group concentration is too high, it causes deterioration in color tone. Since the terminal vinyl group concentration tends to further increase depending on the thermal history during molding, the deterioration in color tone becomes even more pronounced when the molding temperature is high or when the manufacturing method includes a recycling process. If the terminal vinyl group concentration is at least the above lower limit, PBT can be easily manufactured.
なお、PBTの末端アセチル基濃度、末端ブチルアルデヒド基濃度、末端ベンズアルデヒド基濃度、末端メチルフェニル基濃度、末端カルボキシル基濃度、末端ヒドロキシル基濃度、末端ビニル基濃度は、後掲の実施例の項に記載の方法で求めることができる。 The terminal acetyl group concentration, terminal butyraldehyde group concentration, terminal benzaldehyde group concentration, terminal methylphenyl group concentration, terminal carboxyl group concentration, terminal hydroxyl group concentration, and terminal vinyl group concentration of PBT are described in the Examples section below. It can be determined using the method described.
(コバルト・マンガン含有量)
本発明のPBTにはテレフタル酸の製造時の触媒に由来するコバルトやマンガンが含まれている場合がある。本発明のPBT中のコバルト及びマンガンの量は色調や熱安定性の観点からそれぞれ0.20ppm以下であることが好ましく、0.15ppm以下であることがより好ましい。この値はそれぞれ0.10ppm以下が更に好ましく、0.07ppm以下が特に好ましく、0.05ppm以下が最も好ましい。なお、コバルト及びマンガンはそれぞれ0.01ppm存在しても実質的に障害にはならない。
(Cobalt/manganese content)
The PBT of the present invention may contain cobalt and manganese derived from the catalyst used in the production of terephthalic acid. The amounts of cobalt and manganese in the PBT of the present invention are each preferably at most 0.20 ppm, more preferably at most 0.15 ppm, from the viewpoint of color tone and thermal stability. This value is more preferably 0.10 ppm or less, particularly preferably 0.07 ppm or less, and most preferably 0.05 ppm or less. Note that even if cobalt and manganese are present at 0.01 ppm each, they do not substantially pose a problem.
<PBTの製造方法>
本発明のPBTの製造方法は、以下に記載する1,4-ブタンジオール(BDO)をジオール成分として用いることが、本発明のPBTの得やすさの点で好ましい。例えば、PBTは、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、BDOを主成分とするジオール成分とを、所定割合で撹拌下に混合して原料スラリーとする工程、次いで、該原料スラリーを常圧又は減圧下で加熱して、エステル化反応させPBT低重合体(オリゴマー)とする工程、次いで、得られたオリゴマーを漸次減圧するとともに、加熱して、溶融重縮合反応させPBTを得る溶融重縮合工程を経て製造される。
<Production method of PBT>
In the method for producing PBT of the present invention, it is preferable to use 1,4-butanediol (BDO) described below as a diol component from the viewpoint of ease of obtaining the PBT of the present invention. For example, PBT is produced by mixing a dicarboxylic acid component whose main component is terephthalic acid and a diol component whose main component is BDO at a predetermined ratio with stirring to form a raw material slurry; A step of heating under pressure or reduced pressure to undergo an esterification reaction to obtain a PBT low polymer (oligomer), followed by a step of gradually reducing the pressure of the obtained oligomer and heating to perform a melt polycondensation reaction to obtain a PBT low polymer. Manufactured through a condensation process.
オリゴマーとする工程の例としては、単一のエステル化反応槽、又は複数のエステル化反応槽を直列に接続した多段反応装置を用いて、該反応で生成する水と余剰のジオール成分を系外に除去しながら、エステル化反応率(原料ジカルボン酸成分の全カルボキシル基のうちジオール成分と反応してエステル化したものの割合)が、通常90%以上に達するまで行い、触媒を用いて又は用いずに、常圧又は減圧下、エステル化反応を行って、オリゴマーを得る方法が挙げられる。 As an example of the process of forming oligomers, a single esterification reaction tank or a multi-stage reaction apparatus in which multiple esterification reaction tanks are connected in series is used to remove water and excess diol components produced in the reaction from the system. While removing the dicarboxylic acid component, the esterification reaction rate (proportion of esterification by reacting with the diol component) is carried out until the esterification reaction rate (the proportion of the carboxyl groups reacted with the diol component and esterified) of the raw dicarboxylic acid component reaches 90% or more, with or without using a catalyst. Another example is a method of performing an esterification reaction under normal pressure or reduced pressure to obtain an oligomer.
通常、エステル化反応の温度は212~233℃が好ましく、220~230℃がより好ましく、223~228℃が更に好ましい。エステル化反応温度が低いとエステル化反応が遅延する傾向にあり、エステル化反応温度が高いとTHFが増加し、原料の消費モル比が増大する傾向にある。
エステル化反応の圧力は10~133kPa程度、滞留時間は1~4時間程度が好ましい。
Generally, the temperature of the esterification reaction is preferably 212 to 233°C, more preferably 220 to 230°C, and even more preferably 223 to 228°C. If the esterification reaction temperature is low, the esterification reaction tends to be delayed, and if the esterification reaction temperature is high, THF tends to increase and the molar ratio of raw materials consumed tends to increase.
The pressure of the esterification reaction is preferably about 10 to 133 kPa, and the residence time is preferably about 1 to 4 hours.
溶融重縮合工程の例としては、単一の溶融重縮合槽、又は複数の溶融重縮合槽を直列に接続し、例えば、第1段目が撹拌翼を備えた完全混合型の反応器、第2段及び第3段目が撹拌翼を備えた横型プラグフロー型の反応器からなる多段反応装置を用いて、触媒の存在下、減圧下で加温しながら生成するジオールを系外に留出させる方法が挙げられる。 As an example of the melt polycondensation process, a single melt polycondensation tank or a plurality of melt polycondensation tanks are connected in series, for example, the first stage is a complete mixing type reactor equipped with a stirring blade, and the Using a multi-stage reactor consisting of horizontal plug-flow type reactors with stirring blades in the second and third stages, the diol produced is distilled out of the system while heating under reduced pressure in the presence of a catalyst. One example is how to do it.
通常、重縮合反応の温度は210~280℃、好ましくは220~250℃程度、圧力は27kPa以下、好ましくは13kPa以下の減圧状態で行う。反応槽は単独でも多段でもよいが、着色や劣化を抑え、ビニル基などの末端基の増加を抑制するため、少なくとも1つの反応槽において、通常1.3kPa以下、好ましくは0.3kPa以下の高真空下で行うのがよい。反応速度を高めるには、例えば減圧度を高める、昇温速度を速める、反応液面の更新速度を上げるなどの条件を採るとよい。 Usually, the temperature of the polycondensation reaction is 210 to 280°C, preferably about 220 to 250°C, and the pressure is 27 kPa or less, preferably 13 kPa or less. The reaction tank may be used alone or in multiple stages, but in order to suppress discoloration and deterioration, and to suppress the increase in end groups such as vinyl groups, at least one reaction tank has a high pressure of usually 1.3 kPa or less, preferably 0.3 kPa or less. It is best to do this under vacuum. In order to increase the reaction rate, conditions such as increasing the degree of pressure reduction, increasing the rate of temperature increase, and increasing the rate of renewal of the reaction liquid level may be adopted.
重縮合反応で得られたPBTは、通常、重縮合反応槽の底部に設けられた抜き出し口からストランド状又はシート状で抜き出した後、水冷しながら又は水冷後、カッターで切断してペレット状又はチップ状などの粒状体(例えば長さ3~10mm程度)とする。 PBT obtained by the polycondensation reaction is usually extracted in the form of a strand or sheet from an outlet provided at the bottom of the polycondensation reaction tank, and then cut with a cutter while or after cooling with water to form pellets or sheets. It is made into a granular body such as a chip (for example, about 3 to 10 mm in length).
(原料1,4-ブタンジオール(BDO))
本発明のPBTを製造するためのジオール成分の主成分であるBDOとしては、以下のレッペ法で得られるBDOが好ましく用いられる。
アセチレンとホルムアルデヒドとを反応させて1,4-ブチンジオールを製造し、続いて1,4-ブチンジオールを水添し、1,4-ブテンジオールを製造する。更に得られた1,4-ブテンジオールを水素添加してBDO(BDO組成物)を得る。このBDO組成物は、精製工程において、BDO製品の要求品質に対応して更に精密蒸留を行って高純度化することができる。
(Raw material 1,4-butanediol (BDO))
As BDO which is the main component of the diol component for producing PBT of the present invention, BDO obtained by the following Reppe method is preferably used.
Acetylene and formaldehyde are reacted to produce 1,4-butynediol, and then 1,4-butynediol is hydrogenated to produce 1,4-butenediol. Furthermore, the obtained 1,4-butenediol is hydrogenated to obtain BDO (BDO composition). This BDO composition can be purified to a high degree by further performing precision distillation in accordance with the required quality of BDO products in the purification process.
本発明のPBTの原料として用いるBDOに関しては、精密蒸留を強化又はブレンドを行う等により、2-メチル-1,4-ブタンジオール、2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフラン含有量を調整する。 Regarding BDO used as a raw material for PBT of the present invention, the content of 2-methyl-1,4-butanediol and 2-(4-hydroxybutyloxy)tetrahydrofuran is adjusted by intensifying precision distillation or blending.
本発明のPBTの製造に用いる原料BDO中の2-メチル-1,4-ブタンジオール含有量は、通常250~1000質量ppmであり、300~800質量ppmが好ましく、350~700質量ppmがより好ましい。
2Me1,4-BDOは、エステル化反応で、一部は、反応してオリゴマーに取り込まれ、一部はエステル化反応中に脱水環化して3-メチルテトラヒドロフラン(以下、「3MTHF」と略記することがある。)としてエステル化留出液となって系外に留出される。
原料BDOの2Me1,4-BDO含有量が上記上限を超えると、共重合される量が多くなり、得られるPBTの融点の低下、色調b値の悪化、溶液ヘイズの悪化、得られる成形品のフィッシュアイの増加を起こし、好ましくない。更に、2Me1,4-BDOが脱水環化して、エステル化反応で留出する3MTHFが多くなり、THFとの蒸留分離が困難になり、THFを精製回収する上で好ましくない。
一方、2Me1,4-BDO含有量が上記下限未満のBDOは、ブタジエン法で製造したBDOであり、得られるPBTには末端アセチル基が残存し、前述の通り、酢酸が生成することによる問題が起こる。
The content of 2-methyl-1,4-butanediol in the raw material BDO used for producing PBT of the present invention is usually 250 to 1000 mass ppm, preferably 300 to 800 mass ppm, and more preferably 350 to 700 mass ppm. preferable.
2Me1,4-BDO is partially reacted and incorporated into oligomers during the esterification reaction, and part is dehydrated and cyclized during the esterification reaction to form 3-methyltetrahydrofuran (hereinafter abbreviated as "3MTHF"). ) is distilled out of the system as an esterified distillate.
If the content of 2Me1,4-BDO in the raw material BDO exceeds the above upper limit, the amount copolymerized will increase, resulting in a decrease in the melting point of the resulting PBT, deterioration in the color tone b value, deterioration in solution haze, and deterioration of the resulting molded product. This is undesirable as it causes an increase in fish eyes. Furthermore, 2Me1,4-BDO is dehydrated and cyclized, resulting in an increase in 3MTHF distilled out in the esterification reaction, making it difficult to separate it from THF by distillation, which is not preferable for purifying and recovering THF.
On the other hand, BDO with a 2Me1,4-BDO content below the above lower limit is BDO produced by the butadiene method, and the resulting PBT has residual terminal acetyl groups, and as mentioned above, there is a problem due to the production of acetic acid. happen.
また、原料BDO中の2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフラン(以下、「BGTF」と略記することがある。)は加水分解により2-ヒドロキシテトラヒドロフランが生じ、エステル反応中にアセタール反応を通じて4-ヒドロキシブタナールとなりPBTに取り込まれる。原料BDOのBGTF含有量が多過ぎると得られるPBTの末端ブチルアルデヒドが多くなり、色調が好ましくない。原料BDO中のBGTF含有量の上限は、1500質量ppm以下、好ましくは1200質量ppm以下、より好ましくは950質量ppm以下であり、下限は、10質量ppm以上、好ましくは100質量ppm以上、より好ましくは150質量ppm以上、更に好ましくは500質量ppm以上である。 In addition, 2-(4-hydroxybutyloxy)tetrahydrofuran (hereinafter sometimes abbreviated as "BGTF") in the raw material BDO is hydrolyzed to produce 2-hydroxytetrahydrofuran, which undergoes an acetal reaction during the ester reaction to produce 4- It becomes hydroxybutanal and is incorporated into PBT. If the BGTF content of the raw material BDO is too high, the amount of terminal butyraldehyde in the resulting PBT will increase, resulting in an unfavorable color tone. The upper limit of the BGTF content in the raw material BDO is 1500 mass ppm or less, preferably 1200 mass ppm or less, more preferably 950 mass ppm or less, and the lower limit is 10 mass ppm or more, preferably 100 mass ppm or more, more preferably is 150 mass ppm or more, more preferably 500 mass ppm or more.
(原料テレフタル酸(TPA))
本発明のPBTを得るための原料ジカルボン酸成分としては、特に限定されず、通常公知のテレフタル酸を用いることができる。好ましくは、4CBA及びp-トルイル酸をそれぞれ特定量含有するテレフタル酸を用いるとよい。即ち4CBA含有量が5~25ppm、好ましくは6~20ppmで、p-トルイル酸含有量が85~185ppm、好ましくは105~180ppm、より好ましくは142~175ppmのテレフタル酸を用いる。4CBA及びp-トルイル酸の含有量が上記範囲を外れた場合は、得られるPBTの黄色味が強くなったり、また青味が強くなったりする傾向がある。
(Raw material terephthalic acid (TPA))
The raw dicarboxylic acid component for obtaining the PBT of the present invention is not particularly limited, and commonly known terephthalic acid can be used. Preferably, terephthalic acid containing specific amounts of 4CBA and p-toluic acid is used. That is, terephthalic acid having a 4CBA content of 5 to 25 ppm, preferably 6 to 20 ppm, and a p-toluic acid content of 85 to 185 ppm, preferably 105 to 180 ppm, more preferably 142 to 175 ppm is used. When the contents of 4CBA and p-toluic acid are out of the above range, the resulting PBT tends to have a strong yellow tinge or a strong bluish tinge.
また、原料テレフタル酸は、酢酸の含有量が200ppm以下であることが望ましく、150ppm以下であることがより好ましく、130ppmであることが更に好ましい。酢酸の含有量が上記上限以下であるテレフタル酸を使用してPBTを製造した場合、製造されたPBTから発生する酢酸が少なくなり好ましい。原料テレフタル酸の酢酸含有量の下限は、通常10ppm未満程度が好ましい。
4CBA、p-トルイル酸、更には酢酸の含有量が上記範囲のテレフタル酸は、テレフタル酸の製造工程における精製条件を調整することで得ることができる。
Further, the raw material terephthalic acid preferably has an acetic acid content of 200 ppm or less, more preferably 150 ppm or less, and even more preferably 130 ppm. When PBT is produced using terephthalic acid in which the acetic acid content is below the above upper limit, less acetic acid is generated from the produced PBT, which is preferable. The lower limit of the acetic acid content of the raw material terephthalic acid is generally preferably about less than 10 ppm.
Terephthalic acid having a content of 4CBA, p-toluic acid, and further acetic acid within the above range can be obtained by adjusting the purification conditions in the terephthalic acid manufacturing process.
本発明のPBTの製造に使用する原料テレフタル酸には、テレフタル酸製造時の残存触媒であるコバルト及びマンガンがそれぞれ含まれる場合がある。原料テレフタル酸中のこのコバルト及びマンガンの量は、得られるPBTの色調や熱安定性の観点からそれぞれ0.20ppm以下であることが好ましく、0.15ppm以下であることがより好ましく、0.10ppm以下であることが更に好ましく、0.07ppm以下であることが最も好ましい。コバルト及びマンガンは、テレフタル酸中にそれぞれ0.01ppm存在しても実質的に障害にはならない。 The raw material terephthalic acid used in the production of PBT of the present invention may contain cobalt and manganese, which are residual catalysts from the production of terephthalic acid. The amounts of cobalt and manganese in the raw material terephthalic acid are each preferably 0.20 ppm or less, more preferably 0.15 ppm or less, and 0.10 ppm or less from the viewpoint of the color tone and thermal stability of the PBT obtained. It is more preferably at most 0.07 ppm, most preferably at most 0.07 ppm. Even if cobalt and manganese are present in terephthalic acid at 0.01 ppm each, they do not substantially pose a problem.
(重縮合触媒)
ジオール成分とジカルボン酸成分とのエステル化反応で得られたオリゴマーを重縮合する際には、通常、触媒としてチタン化合物と、好ましくは更に周期表2A族金属化合物が使用される。
これらの触媒成分は、エステル化反応に使用して、そのまま重縮合反応を行ってもよいし、エステル化反応では使用せずに、又は、チタン触媒のみを使用し、残りの触媒成分は重縮合段階で追加してもよい。更には、エステル化反応で、最終的に使用する触媒量の一部を使用し、重縮合反応の進行と共に適宜追加することもできる。何れにしても、本発明においては、最終的に得られるPBT中に、必然的にチタン及び好ましくは周期表2A族金属が含有されるが、その量については後述する。
(polycondensation catalyst)
When polycondensing an oligomer obtained by an esterification reaction between a diol component and a dicarboxylic acid component, a titanium compound and preferably a metal compound of group 2A of the periodic table are usually used as a catalyst.
These catalyst components may be used in the esterification reaction and the polycondensation reaction may be carried out as is, or they may not be used in the esterification reaction, or only the titanium catalyst may be used and the remaining catalyst components may be used in the polycondensation reaction. You can add it in stages. Furthermore, in the esterification reaction, a part of the amount of catalyst finally used can be used and added as appropriate as the polycondensation reaction progresses. In any case, in the present invention, the PBT finally obtained necessarily contains titanium and preferably a metal from group 2A of the periodic table, the amount of which will be described later.
チタン化合物の具体例としては、酸化チタン、四塩化チタン等の無機チタン化合物、テトラメチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタンアルコラート、テトラフェニルチタネート等のチタンフェノラート等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの中ではテトラアルキルチタネートが好ましく、その中ではテトラブチルチタネートが好ましい。
Specific examples of the titanium compound include inorganic titanium compounds such as titanium oxide and titanium tetrachloride, titanium alcoholates such as tetramethyl titanate, tetraisopropyl titanate, and tetrabutyl titanate, and titanium phenolates such as tetraphenyl titanate. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, tetraalkyl titanates are preferred, and among these, tetrabutyl titanate is preferred.
得られるPBTの末端アセチル濃度、末端ブチルアルデヒド濃度、2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量を本発明の規定範囲に調整するには、チタン(Ti)触媒の含有量は、チタン(Ti)原子としてPBTに対する質量比で35~90ppmであることが好ましい。PBTのTi含有量は、より好ましくは45~69ppm、更に好ましくは、52~68ppmである。この範囲よりもTi含有量が多い場合は、共重合される2-メチル-1,4-ブタンジオール、末端ブチルアルデヒドの量が多くなり、融点が低下したり、色調が好ましくなくなる。更にTi含有量が多過ぎる場合は、得られるPBTの耐加水分解性、溶液ヘイズの悪化、得られる成形品におけるフィッシュアイの増加が発生する。一方、上記範囲よりもTi含有量が少ない場合は、共重合される2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量、末端ブチルアルデヒド量が減少し、特に2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量の減少で、脱水環化して、エステル化反応で留出する3MTHFが多くなる。この結果、THFとの蒸留分離が困難になり、THFを精製回収する上で好ましくない。加えて、重合性が悪化する。 In order to adjust the terminal acetyl concentration, terminal butyraldehyde concentration, and 2-methyl-1,4-butanediol copolymerization amount of the obtained PBT to the specified ranges of the present invention, the content of the titanium (Ti) catalyst is The mass ratio of Ti) atoms to PBT is preferably 35 to 90 ppm. The Ti content of PBT is more preferably 45 to 69 ppm, still more preferably 52 to 68 ppm. If the Ti content is higher than this range, the amount of 2-methyl-1,4-butanediol and terminal butyraldehyde to be copolymerized will increase, resulting in a lower melting point and unfavorable color tone. Furthermore, if the Ti content is too high, the hydrolysis resistance of the obtained PBT and solution haze will deteriorate, and fish eyes will increase in the obtained molded product. On the other hand, when the Ti content is lower than the above range, the amount of copolymerized 2-methyl-1,4-butanediol and the amount of terminal butyraldehyde decrease, especially when the amount of 2-methyl-1,4-butanediol is copolymerized. As the amount of diol copolymerized decreases, the amount of 3MTHF that undergoes cyclodehydration and distillation in the esterification reaction increases. As a result, distillation separation from THF becomes difficult, which is not preferable for purifying and recovering THF. In addition, polymerizability deteriorates.
本発明における周期表2A族金属化合物の具体例としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムの各種化合物が挙げられるが、取り扱いや入手の容易さ、触媒効果の点から、マグネシウム化合物及び/又はカルシウム化合物が好ましく、特に、触媒効果に優れるマグネシウム化合物が好ましい。マグネシウム化合物の具体例としては、酢酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキサイド、燐酸水素マグネシウム等が挙げられる。カルシウム化合物の具体例としては、酢酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、カルシウムアルコキサイド、燐酸水素カルシウム等が挙げられる。これらの周期表2A族金属化合物は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの中では酢酸マグネシウムが好ましい。
Specific examples of metal compounds of group 2A of the periodic table in the present invention include various compounds of beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium. Calcium compounds are preferred, and magnesium compounds, which have excellent catalytic effects, are particularly preferred. Specific examples of the magnesium compound include magnesium acetate, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium alkoxide, magnesium hydrogen phosphate, and the like. Specific examples of calcium compounds include calcium acetate, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium oxide, calcium alkoxide, calcium hydrogen phosphate, and the like. These Group 2A metal compounds of the periodic table may be used alone or in combination of two or more.
Among these, magnesium acetate is preferred.
本発明のPBTにおける周期表2A族金属の含有量は、特に制限されないが、周期表2A族金属原子としてPBTに対する質量比で3~150ppmであることが好ましい。この量は5ppm以上がより好ましく、10ppm以上が更に好ましい。またこの量は50ppm以下がより好ましく、40ppm以下が更に好ましく、30ppm以下が特に好ましく、15ppm以下が最も好ましい。周期表2A族金属の含有量が多過ぎる場合は、色調、耐加水分解性などが悪化し、少な過ぎる場合は重合性が悪化する。周期表2A族金属の酢酸塩を使用する場合、酢酸源が反応系に入るので、PBT中の周期表2A族金属量として、15ppm以下が好ましい。 The content of the metal of group 2A of the periodic table in the PBT of the present invention is not particularly limited, but it is preferably 3 to 150 ppm in terms of mass ratio of metal atoms of group 2A of the periodic table to PBT. This amount is more preferably 5 ppm or more, and even more preferably 10 ppm or more. Moreover, this amount is more preferably 50 ppm or less, still more preferably 40 ppm or less, particularly preferably 30 ppm or less, and most preferably 15 ppm or less. If the content of the Group 2A metal in the periodic table is too high, color tone, hydrolysis resistance, etc. will deteriorate, and if it is too low, polymerizability will deteriorate. When using an acetate of a metal from Group 2A of the Periodic Table, the acetic acid source enters the reaction system, so the amount of metal from Group 2A of the Periodic Table of PBT is preferably 15 ppm or less.
本発明のPBTに含まれるチタン原子と周期表2A族金属原子のモル比(周期表2A族金属/チタン)は、通常0.01~100、好ましくは0.1~10、より好ましくは0.3~3、更に好ましくは0.3~1.5である。 The molar ratio of titanium atoms to periodic table 2A group metal atoms (periodic table 2A group metal/titanium) contained in the PBT of the present invention is usually 0.01 to 100, preferably 0.1 to 10, more preferably 0. 3 to 3, more preferably 0.3 to 1.5.
PBT中のチタン原子などの金属含有量は、湿式灰化などの方法でポリマー中の金属を回収した後、原子発光、原子吸光、Inductively Coupled Plasma(ICP)等の方法を使用して測定することができる。 The content of metals such as titanium atoms in PBT can be measured using methods such as atomic luminescence, atomic absorption, and inductively coupled plasma (ICP) after recovering the metals in the polymer using methods such as wet ashing. Can be done.
本発明のPBTの製造に際しては、前記のチタン化合物や周期表2A族金属化合物とは別に、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合物、マンガン化合物、亜鉛化合物、ジルコニウム化合物、コバルト化合物、正燐酸、亜燐酸、次亜燐酸、ポリ燐酸、それらのエステルや金属塩などの燐化合物、水酸化ナトリウム、安息香酸ナトリウム等の反応助剤を使用してもよい。 In the production of PBT of the present invention, in addition to the titanium compounds and metal compounds of group 2A of the periodic table, antimony compounds such as antimony trioxide, germanium compounds such as germanium dioxide and germanium tetroxide, manganese compounds, zinc compounds, zirconium compounds, etc. You may also use reaction aids such as phosphorus compounds, cobalt compounds, orthophosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, polyphosphoric acid, esters and metal salts thereof, sodium hydroxide, sodium benzoate, and the like.
(BDO/TPA消費モル比率)
得られるPBTの2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量、末端アセチル基濃度、末端ブチルアルデヒド濃度を本発明の規定範囲に調整するには、PBTの製造工程では、BDO中の2-メチル-1,4-ブタンジオール及び2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフランの含有量を好ましい範囲にし、1,4-ブタンジオールとテレフタル酸を消費するモル比率([消費するBDO(モル)]/[消費するTPA(モル)]、以下、「BDO/TPA消費モル比」と称す場合がある。)を1.15以上、2.00未満とすることが好ましく、このモル比率は1.18以上、1.90以下がより好ましく、1.20以上、1.80以下が更に好ましい。このモル比率が1.15より小さいと、エステル化反応性の低下や触媒の失活を招く傾向があり、2.00以上では、熱効率が低下し、テトラヒドロフラン等の副生物が増大する傾向にある。このモル比率は、エステル化反応に供するBDO/TPAモル比、Ti触媒量、エステル化反応温度によりコントロールすることができる。これら、エステル化反応に供するBDO/TPAモル比、Ti触媒量、エステル化反応温度は、消費するBDO/TPAモル比に複合的に作用する。
上記の「エステル化反応をする際の系内のBDO/TPA消費モル比」とは、原料スラリーとして、テレフタル酸と共に供給されるBDOの他、これらとは独立に供給するBDO、触媒の溶媒として使用されるBDO等、反応槽外部から反応槽内に入るBDOの総和である。なお、BDO/TPA消費モル比がエステル化反応槽に添加するBOD/TPAモル比より小さい場合は、過剰なBDOはリサイクルで使用されることになる。
(BDO/TPA consumption molar ratio)
In order to adjust the amount of 2-methyl-1,4-butanediol copolymerized, terminal acetyl group concentration, and terminal butyraldehyde concentration of the obtained PBT to the specified range of the present invention, in the PBT manufacturing process, 2-methyl-1,4-butanediol in BDO is The content of methyl-1,4-butanediol and 2-(4-hydroxybutyloxy)tetrahydrofuran is set to a preferable range, and the molar ratio of consuming 1,4-butanediol and terephthalic acid ([BDO consumed (mol)] /[Consumed TPA (mol)], hereinafter sometimes referred to as "BDO/TPA consumption molar ratio") is preferably 1.15 or more and less than 2.00, and this molar ratio is 1.18 Above, 1.90 or less is more preferable, and 1.20 or more and 1.80 or less are still more preferable. When this molar ratio is less than 1.15, there is a tendency to reduce esterification reactivity and deactivate the catalyst, and when it is more than 2.00, thermal efficiency tends to decrease and by-products such as tetrahydrofuran increase. . This molar ratio can be controlled by the BDO/TPA molar ratio used in the esterification reaction, the amount of Ti catalyst, and the esterification reaction temperature. The BDO/TPA molar ratio used in the esterification reaction, the amount of Ti catalyst, and the esterification reaction temperature act in a complex manner on the consumed BDO/TPA molar ratio.
The above "BDO/TPA consumption molar ratio in the system during the esterification reaction" refers to BDO supplied together with terephthalic acid as a raw material slurry, BDO supplied independently, and BDO supplied as a catalyst solvent. This is the total amount of BDO used, etc., that enters the reaction tank from outside the reaction tank. Note that if the BDO/TPA consumption molar ratio is smaller than the BOD/TPA molar ratio added to the esterification reaction tank, excess BDO will be recycled and used.
<PBTの物性>
(固有粘度)
本発明のPBTをコンパウンド、射出成形に使用する場合、PBTの固有粘度は通常0.6~1.3dL/gであることが好ましい。固有粘度が0.6dL/g未満の場合は成形品の機械的強度が不十分となり、1.3dL/gを超える場合は溶融粘度が高くなり、流動性が悪化して、成形性が悪化する傾向にある。本発明のPBTの固有粘度は、より好ましくは0.65~1.26dL/g、更に好ましくは0.7~1.2dL/gである。
<Physical properties of PBT>
(intrinsic viscosity)
When the PBT of the present invention is used for compounding or injection molding, it is preferable that the intrinsic viscosity of PBT is usually 0.6 to 1.3 dL/g. If the intrinsic viscosity is less than 0.6 dL/g, the mechanical strength of the molded product will be insufficient, and if it exceeds 1.3 dL/g, the melt viscosity will increase, fluidity will deteriorate, and moldability will deteriorate. There is a tendency. The intrinsic viscosity of the PBT of the present invention is more preferably 0.65 to 1.26 dL/g, and even more preferably 0.7 to 1.2 dL/g.
また、本発明のPBTペレットをフィルム、シート又はフィラメントの押出し用途に使用する場合、PBTの固有粘度は、通常1.00~1.60dL/g、好ましくは1.03~1.50dL/g、更に好ましくは1.05~1.45dL/g、特に好ましくは1.10~1.40dL/g、とりわけ好ましくは1.15~1.35dL/gである。固有粘度が1.00dL/g未満の場合は、押出成形性が悪化し、樹脂のドローダウンや成形損を招き、フィルム等の押出成形品の機械的強度が不十分となったり、溶融粘度が低くなり、流動性が高すぎて、押出成形性が悪化する。一方、固有粘度が1.60dL/gを超える場合は溶融粘度が高くなり、流動性が悪化して、押出成形性が悪化する傾向にある。 Furthermore, when the PBT pellets of the present invention are used for extrusion of films, sheets, or filaments, the intrinsic viscosity of PBT is usually 1.00 to 1.60 dL/g, preferably 1.03 to 1.50 dL/g, More preferably 1.05 to 1.45 dL/g, particularly preferably 1.10 to 1.40 dL/g, particularly preferably 1.15 to 1.35 dL/g. If the intrinsic viscosity is less than 1.00 dL/g, extrusion moldability will deteriorate, leading to resin drawdown and molding loss, resulting in insufficient mechanical strength of extruded products such as films, and melt viscosity. The fluidity becomes too high, resulting in poor extrusion moldability. On the other hand, when the intrinsic viscosity exceeds 1.60 dL/g, the melt viscosity increases, fluidity deteriorates, and extrusion moldability tends to deteriorate.
PBTの固有粘度は、後掲の実施例の項に記載の方法で求めることができる。 The intrinsic viscosity of PBT can be determined by the method described in the Examples section below.
(融点)
本発明のPBTの融点は、通常224.0~225.0℃である。この範囲よりも融点が低いと耐熱性が劣り好ましくない。融点が高いほど、耐熱性が高く好ましい。
PBTの融点は、後掲の実施例の項に記載の方法で求めることができる。
(melting point)
The melting point of PBT of the present invention is usually 224.0 to 225.0°C. If the melting point is lower than this range, the heat resistance will be poor, which is not preferable. The higher the melting point, the higher the heat resistance, which is preferable.
The melting point of PBT can be determined by the method described in the Examples section below.
(降温結晶化温度)
本発明のPBTの降温結晶化温度は、通常160~200℃、好ましくは170~195℃、より好ましくは175~190℃である。
本発明における降温結晶化温度とは、示差走査熱量計を使用して樹脂が溶融した状態から降温速度20℃/minで冷却した際に現れる結晶化による発熱ピークの温度である。降温結晶化温度は、結晶化速度と対応し、降温結晶化温度が高いほど結晶化速度が速いため、射出成形に際して冷却時間を短縮し、生産性を高めることができる。降温結晶化温度が低い場合は、射出成形に際して結晶化に時間が掛かり、射出成形後の冷却時間を長くせざるを得なくなり、成形サイクルが伸びて生産性が低下する傾向にある。
PBTの降温結晶化温度は、後掲の実施例の項に記載の方法で求めることができる。
(cooling down crystallization temperature)
The cooling crystallization temperature of PBT of the present invention is usually 160 to 200°C, preferably 170 to 195°C, more preferably 175 to 190°C.
The cooling crystallization temperature in the present invention is the temperature of the exothermic peak due to crystallization that appears when the resin is cooled from a molten state at a cooling rate of 20° C./min using a differential scanning calorimeter. The cooling-down crystallization temperature corresponds to the crystallization rate, and the higher the cooling-down crystallization temperature, the faster the crystallization rate. Therefore, during injection molding, cooling time can be shortened and productivity can be increased. When the cooling-down crystallization temperature is low, it takes time for crystallization during injection molding, and the cooling time after injection molding has to be lengthened, which tends to lengthen the molding cycle and reduce productivity.
The cooling crystallization temperature of PBT can be determined by the method described in the Examples section below.
(溶液ヘイズ)
本発明のPBTの溶液ヘイズは、特に制限されないが、通常10%以下、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下である。溶液ヘイズが高い場合は、異物も増加する傾向があるため、商品価値を著しく落とす。溶液ヘイズは、チタン触媒の失活が大きい場合に上昇する傾向がある。
PBTの溶液ヘイズは、後掲の実施例の項に記載の方法で求めることができる。
(solution haze)
The solution haze of PBT of the present invention is not particularly limited, but is usually 10% or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less, still more preferably 1% or less. When the solution haze is high, the amount of foreign matter tends to increase, which significantly reduces commercial value. Solution haze tends to increase when titanium catalyst deactivation is large.
The solution haze of PBT can be determined by the method described in the Examples section below.
<コンパウンド化>
本発明のPBTは、PBT製造段階又はPBTを製造したのち必要に応じ各種の添加剤ないしは配合材を加えてコンパウンド製品とすることができる。
<Compounding>
The PBT of the present invention can be made into a compound product by adding various additives or compounding materials as necessary at the PBT production stage or after PBT production.
例えば、抗酸化剤として、2,6-ジ-t-ブチル-4-オクチルフェノール、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3’,5’-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕等のフェノール化合物、ジラウリル-3,3’-チオジプロピオネート、ペンタエリスリチル-テトラキス(3-ラウリルチオジプロピオネート)等のチオエーテル化合物、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト等の燐化合物など、離型剤としてパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタン酸やモンタン酸エステルに代表される長鎖脂肪酸及びそのエステル、シリコーンオイルなどを添加してもよい。 For example, as an antioxidant, 2,6-di-t-butyl-4-octylphenol, pentaerythrityl-tetrakis [3-(3',5'-t-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionate], etc. Phenol compounds, thioether compounds such as dilauryl-3,3'-thiodipropionate, pentaerythrityl-tetrakis (3-laurylthiodipropionate), triphenylphosphite, tris(nonylphenyl)phosphite, tris(2 , 4-di-t-butylphenyl) phosphite, paraffin wax, microcrystalline wax, polyethylene wax as a mold release agent, long-chain fatty acids and their esters such as montanic acid and montanic acid esters, and silicone. Oil etc. may be added.
また、本発明のPBTには、強化充填材を配合することができる。強化充填材としては、特に制限されないが、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、ホウ素繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素チタン酸カリウム繊維、金属繊維などの無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、フッ素樹脂繊維などの有機繊維などが挙げられる。これらの強化充填材は、2種以上を組み合わせて使用することもできる。上記の強化充填材の中では、無機充填材、特にガラス繊維が好適に使用される。 Moreover, a reinforcing filler can be blended into the PBT of the present invention. Examples of reinforcing fillers include, but are not limited to, inorganic fibers such as glass fibers, carbon fibers, silica/alumina fibers, zirconia fibers, boron fibers, boron nitride fibers, silicon nitride potassium titanate fibers, metal fibers, and aromatic fibers. Examples include organic fibers such as polyamide fibers and fluororesin fibers. These reinforcing fillers can also be used in combination of two or more types. Among the above-mentioned reinforcing fillers, inorganic fillers, particularly glass fibers, are preferably used.
強化充填材が無機繊維又は有機繊維である場合、その平均繊維径は、特に制限されないが、通常1~100μm、好ましくは2~50μm、更に好ましくは3~30μm、特に好ましくは5~20μmである。また、平均繊維長は、特に制限されないが、通常0.1~20mm、好ましくは1~10mmである。 When the reinforcing filler is an inorganic fiber or an organic fiber, the average fiber diameter is not particularly limited, but is usually 1 to 100 μm, preferably 2 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm, particularly preferably 5 to 20 μm. . Further, the average fiber length is not particularly limited, but is usually 0.1 to 20 mm, preferably 1 to 10 mm.
強化充填材は、PBTとの界面密着性を向上させるため、収束剤又は表面処理剤で表面処理して使用することが好ましい。収束剤又は表面処理剤としては、例えば、エポキシ系化合物、アクリル系化合物、イソシアネート系化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物などの官能性化合物が挙げられる。強化充填材は、収束剤又は表面処理剤により予め表面処理しておくことができ、又は、PBT組成物の調製の際に、収束剤又は表面処理剤を添加して表面処理することもできる。強化充填材の添加量は、PBT100質量部に対し、通常150質量部以下、好ましくは5~100質量部である。 In order to improve the interfacial adhesion with PBT, the reinforcing filler is preferably used after being surface treated with a binding agent or a surface treatment agent. Examples of the sizing agent or surface treatment agent include functional compounds such as epoxy compounds, acrylic compounds, isocyanate compounds, silane compounds, and titanate compounds. The reinforcing filler can be surface-treated in advance with a sizing agent or a surface treatment agent, or can be surface-treated by adding a sizing agent or a surface treatment agent during the preparation of the PBT composition. The amount of reinforcing filler added is usually 150 parts by mass or less, preferably 5 to 100 parts by mass, per 100 parts by mass of PBT.
本発明のPBTには、強化充填材と共に他の充填材を配合することができる。配合する他の充填材としては、例えば、板状無機充填材、セラミックビーズ、アスベスト、ワラストナイト、タルク、クレー、マイカ、ゼオライト、カオリン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、2種以上を組み合わせて使用することもできる。板状無機充填材を配合することにより、得られる成形品の異方性及びソリを低減することができる。板状無機充填材としては、例えば、ガラスフレーク、雲母、金属箔などを挙げることができる。これらの中ではガラスフレークが好適に使用される。 The PBT of the present invention may contain other fillers together with the reinforcing filler. Other fillers to be mixed include, for example, plate-shaped inorganic fillers, ceramic beads, asbestos, wollastonite, talc, clay, mica, zeolite, kaolin, potassium titanate, barium sulfate, titanium oxide, silicon oxide, and oxide. Examples include aluminum and magnesium hydroxide. These can also be used in combination of two or more types. By blending the plate-like inorganic filler, it is possible to reduce the anisotropy and warpage of the resulting molded product. Examples of the plate-like inorganic filler include glass flakes, mica, and metal foil. Among these, glass flakes are preferably used.
また、本発明のPBTには、難燃性を付与するために難燃剤を配合することができる。難燃剤としては、特に制限されず、例えば、有機ハロゲン化合物、アンチモン化合物、リン化合物、その他の有機難燃剤、無機難燃剤などが挙げられる。有機ハロゲン化合物としては、例えば、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、臭素化ポリフェニレンエーテル樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化ビスフェノールA、ポリペンタブロモベンジルアクリレート等が挙げられる。アンチモン化合物としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダ等が挙げられる。リン化合物としては、例えば、リン酸エステル、ポリリン酸、ポリリン酸アンモニウム、赤リン等が挙げられる。その他の有機難燃剤としては、例えば、メラミン、シアヌール酸などの窒素化合物などが挙げられる。その他の無機難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ素化合物、ホウ素化合物などが挙げられる。これらは、2種以上を組み合わせて使用することもできる。 Furthermore, a flame retardant can be added to the PBT of the present invention in order to impart flame retardancy. The flame retardant is not particularly limited, and examples thereof include organic halogen compounds, antimony compounds, phosphorus compounds, other organic flame retardants, and inorganic flame retardants. Examples of the organic halogen compound include brominated polycarbonate, brominated epoxy resin, brominated phenoxy resin, brominated polyphenylene ether resin, brominated polystyrene resin, brominated bisphenol A, polypentabromobenzyl acrylate, and the like. Examples of the antimony compound include antimony trioxide, antimony pentoxide, and sodium antimonate. Examples of the phosphorus compound include phosphoric acid ester, polyphosphoric acid, ammonium polyphosphate, red phosphorus, and the like. Examples of other organic flame retardants include nitrogen compounds such as melamine and cyanuric acid. Examples of other inorganic flame retardants include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, silicon compounds, and boron compounds. These can also be used in combination of two or more types.
本発明のPBTには、必要に応じ、上記以外の慣用の添加剤などを配合することができる。斯かる添加剤としては、特に制限されず、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤などの安定剤の他、滑剤、離型剤、触媒失活剤、結晶核剤、結晶化促進剤などが挙げられる。これらの添加剤は、重合途中又は重合後に添加することができる。更に、PBTに、所望の性能を付与するため、紫外線吸収剤、耐候安定剤などの安定剤、染顔料などの着色剤、帯電防止剤、発泡剤、可塑剤、耐衝撃性改良剤などを配合することができる。 The PBT of the present invention may contain conventional additives other than those mentioned above, if necessary. Such additives are not particularly limited, and include, for example, stabilizers such as antioxidants and heat-resistant stabilizers, as well as lubricants, mold release agents, catalyst deactivators, crystal nucleating agents, and crystallization promoters. It will be done. These additives can be added during or after polymerization. Furthermore, in order to impart desired performance to PBT, stabilizers such as ultraviolet absorbers and weathering stabilizers, colorants such as dyes and pigments, antistatic agents, foaming agents, plasticizers, impact resistance modifiers, etc. are added. can do.
本発明のPBTには、必要に応じて、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸エステル、ABS樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリエステル、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を配合することができる。これらの熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂は、2種以上を組み合わせて使用することもできる。 The PBT of the present invention may optionally include thermoplastics such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyacrylonitrile, polymethacrylic acid ester, ABS resin, polycarbonate, polyamide, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, liquid crystal polyester, polyacetal, polyphenylene oxide, etc. Thermosetting resins such as resins, phenolic resins, melamine resins, silicone resins, and epoxy resins can be blended. These thermoplastic resins and thermosetting resins can also be used in combination of two or more types.
前記の種々の添加剤や樹脂等の付加成分の配合方法は、特に制限されないが、ベント口から脱揮できる設備を有する1軸又は2軸の押出機を用いてPBTペレットに溶融混練する方法が好ましい。各成分は、付加的成分を含めて、混練機に一括して供給することができ、あるいは、順次供給することもできる。また、付加的成分を含めて、各成分から選ばれた2種以上の成分を予め混合しておくこともできる。 The method of blending the various additives and additional components such as resins is not particularly limited, but a method of melting and kneading them into PBT pellets using a single-screw or twin-screw extruder equipped with equipment that can devolatilize from a vent port is possible. preferable. Each component, including additional components, can be fed to the kneader all at once or sequentially. Furthermore, two or more components selected from each component can be mixed in advance, including additional components.
本発明のPBTを原料の少なくとも一部として用いて、上記の通り、押出機により溶融混練を行ってコンパウンド製品とする場合、押出機における混練樹脂温度を320℃以下とすることが好ましい。この混練樹脂温度が320℃以下であれば熱分解が抑制される傾向にある。この観点から、押出機における混練樹脂温度は310℃以下であることがより好ましく、300℃以下であることが更に好ましい。一方、均一な溶融性の確保の観点から、押出機における混練樹脂温度は240℃以上、特に250℃以上であることが好ましい。 When the PBT of the present invention is used as at least a part of the raw material and is melt-kneaded using an extruder as described above to produce a compound product, it is preferable that the kneading resin temperature in the extruder is 320° C. or lower. If the kneaded resin temperature is 320° C. or lower, thermal decomposition tends to be suppressed. From this point of view, the temperature of the kneaded resin in the extruder is more preferably 310°C or lower, and even more preferably 300°C or lower. On the other hand, from the viewpoint of ensuring uniform meltability, the temperature of the kneaded resin in the extruder is preferably 240°C or higher, particularly 250°C or higher.
<成形方法>
本発明のPBT及び本発明のPBTを含むコンパウンド製品の成形加工方法は、特に制限されず、熱可塑性樹脂について一般に使用されている成形法、すなわち、射出成形、中空成形、押出成形、プレス成形などの成形法を適用することができる。
いずれの成形方法においても、成形時の溶融樹脂温度は280℃以下であることが、PBTの熱分解の抑制、色調、その他の観点から好ましい。
<Molding method>
The method of molding the PBT of the present invention and the compound product containing the PBT of the present invention is not particularly limited, and may be a molding method generally used for thermoplastic resins, such as injection molding, blow molding, extrusion molding, press molding, etc. The following molding methods can be applied.
In any molding method, it is preferable that the temperature of the molten resin during molding is 280° C. or lower from the viewpoint of suppressing thermal decomposition of PBT, color tone, and other aspects.
(射出成形)
上記成形法のうち、自動車部品、電気・電子部品に使用する場合には射出成形機を使用することが好ましい。
この射出成形時の溶融樹脂温度は280℃以下であることが好ましい。この溶融樹脂温度が280℃以下であれば熱分解が抑制される点で好ましい。この観点から、射出成形時の溶融樹脂温度は275℃以下であることがより好ましく、270℃以下であることが更に好ましい。一方、均一な溶融性の確保の観点から、射出成形時の溶融樹脂温度は240℃以上、特に250℃以上であることが好ましい。
(injection molding)
Among the above molding methods, when used for automobile parts and electrical/electronic parts, it is preferable to use an injection molding machine.
The temperature of the molten resin during injection molding is preferably 280° C. or lower. It is preferable that the temperature of this molten resin is 280° C. or lower, since thermal decomposition is suppressed. From this viewpoint, the temperature of the molten resin during injection molding is more preferably 275°C or lower, and even more preferably 270°C or lower. On the other hand, from the viewpoint of ensuring uniform meltability, the temperature of the molten resin during injection molding is preferably 240°C or higher, particularly 250°C or higher.
(押出成形)
本発明のPBTは、特に、着色が少なく、薄物の場合には透明性に優れているため、押出成形によるシート、フィルム、モノフィラメント(繊維を含む)などの用途において改良効果が顕著である。
(extrusion molding)
The PBT of the present invention has particularly low coloration and excellent transparency when thin, so it has a remarkable improvement effect in applications such as extrusion molded sheets, films, and monofilaments (including fibers).
本発明のPBTを用いたフィルム、シート、フィラメントの成形温度は、特に制限されないが、成形温度即ち、溶融樹脂温度が高いと色調の悪化や、末端カルボキシル基濃度の上昇、ひいては耐加水分解性の悪化を招くため、通常280℃以下、好ましくは265℃以下、更に好ましくは260℃以下である。本発明のPBTを用いた成形品(フィルム、シート、フィラメント)は、原料PBTペレット中にフィッシュアイの原因となる高粘度物が含まれていないため、上記の様な低温で成形しても、フィッシュアイの発生が少なく、これまで困難であったフィッシュアイ低減と成形時の熱劣化防止を両立させることができる。
ただし、均一な溶融性の確保の観点から、この溶融樹脂温度は240℃以上、特に250℃以上であることが好ましい。
The molding temperature for films, sheets, and filaments using PBT of the present invention is not particularly limited, but if the molding temperature, that is, the molten resin temperature is high, the color tone will deteriorate, the terminal carboxyl group concentration will increase, and the hydrolysis resistance will deteriorate. Since this causes deterioration, the temperature is usually 280°C or lower, preferably 265°C or lower, and more preferably 260°C or lower. The molded products (films, sheets, filaments) using PBT of the present invention do not contain high viscosity substances that cause fish eyes in the raw PBT pellets, so even when molded at the low temperature mentioned above, The occurrence of fish eyes is small, and it is possible to both reduce fish eyes and prevent thermal deterioration during molding, which has been difficult until now.
However, from the viewpoint of ensuring uniform meltability, the temperature of the molten resin is preferably 240°C or higher, particularly 250°C or higher.
<リサイクル原料の使用>
本発明のPBT又は前述のコンパウンド製品の成形に際しては、廃棄物低減、コスト低減、本発明の改良効果の観点から、成形材料の少なくとも一部としてリサイクル原料を使用してもよい。この場合であっても、リサイクル原料の使用割合が所定値以下であれば物性の低下が許容範囲であり、好ましい。
<Use of recycled materials>
When molding the PBT of the present invention or the above-mentioned compound product, recycled raw materials may be used as at least a portion of the molding material from the viewpoints of waste reduction, cost reduction, and improvement effects of the present invention. Even in this case, if the proportion of recycled raw materials used is below a predetermined value, the decline in physical properties is within an acceptable range, which is preferable.
ここで、リサイクル原料としては、本発明のPBTペレットを使用して成形した際に生成する成形品以外の部分、フィルム端部またはシート端部に代表される製造時に生成した商品価値のない部分などを原料や材料が挙げられる。この際、ランナーやスプール、フィルム端部やシート端部などをそのままの形状でリサイクルしてもよいし、原料の供給器や成形機のスクリューへの食い込み性に悪影響を及ぼす等、生産に不都合が生じる場合は、造粒、切断、粉砕などの加工を施してもよい。 Here, recycled raw materials include parts other than the molded product produced when the PBT pellets of the present invention are molded, parts with no commercial value produced during manufacturing, such as film edges or sheet edges, etc. These include raw materials and materials. In this case, the runners, spools, film edges, sheet edges, etc. may be recycled in their original shape, or if there is a problem with production, such as having a negative impact on the ability to penetrate into the raw material feeder or the screw of the molding machine. If this occurs, processing such as granulation, cutting, and pulverization may be performed.
原料または材料に占めるリサイクル原料の比率は、リサイクル原料を含む全原料または全材料の質量をA、リサイクル原料の質量をCとする時、以下の式(1)を満たすことが好ましい。中でも以下の式(2)、特には以下の式(3)を満たすことが推奨される。
0.01 ≦ C/A ≦ 0.5 ・・・・・(1)
0.05 ≦ C/A ≦ 0.4 ・・・・・(2)
0.10 ≦ C/A ≦ 0.3 ・・・・・(3)
It is preferable that the proportion of recycled raw materials in raw materials or materials satisfies the following formula (1), where A is the mass of all raw materials or all materials including recycled raw materials, and C is the mass of recycled raw materials. Among these, it is recommended that the following equation (2), especially the following equation (3), be satisfied.
0.01 ≦ C/A ≦ 0.5 (1)
0.05 ≦ C/A ≦ 0.4 (2)
0.10≦C/A≦0.3 (3)
リサイクル原料の比率が高い場合は、色調の悪化や、異物の増大、末端カルボキシル基濃度の上昇を招き、リサイクル原料の比率が低い場合は、廃棄物低減、コスト低減等において十分な効果が得られない。 If the ratio of recycled raw materials is high, this will lead to deterioration in color tone, increase in foreign matter, and increase in the concentration of terminal carboxyl groups, while if the ratio of recycled raw materials is low, sufficient effects such as waste reduction and cost reduction may not be achieved. do not have.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
なお、以下の諸例で採用した物性及び評価項目の測定方法は次の通りである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist thereof is exceeded.
The methods for measuring physical properties and evaluation items adopted in the following examples are as follows.
(1)固有粘度(IV)
ウベローデ型粘度計を使用し次の要領で求めた。すなわち、フェノール/テトラクロロエタン(質量比1/1)の混合溶媒を使用し、30℃において、濃度1.0g/dLのポリマー溶液及び溶媒のみの落下秒数を測定し、以下の式より求めた。
IV=((1+4KHηsp)0.5-1)/(2KH・C)
(但し、ηsp=η0-1であり、ηはポリマー溶液の落下秒数、η0は溶媒の落下秒数、Cはポリマー溶液濃度(g/dL)、KHはハギンスの定数であり、0.33を採用した。)
(1) Intrinsic viscosity (IV)
It was determined using an Ubbelohde viscometer as follows. That is, using a mixed solvent of phenol/tetrachloroethane (mass ratio 1/1), the number of seconds for a polymer solution with a concentration of 1.0 g/dL and only the solvent to fall was measured at 30°C, and was determined from the following formula. .
IV=((1+4K H η sp ) 0.5 -1)/(2K H・C)
(However, η sp =η 0 −1, η is the number of seconds the polymer solution falls, η 0 is the number of seconds the solvent falls, C is the polymer solution concentration (g/dL), and K H is Huggins' constant. , 0.33 was adopted.)
(2)チタン濃度
電子工業用高純度硫酸及び硝酸でPBTを湿式分解し、高分解能ICP(Inductively Coupled Plasma)-MS(Mass Spectrometer)(サーモクエスト社製)を使用して測定した。
(2) Titanium concentration PBT was wet-decomposed using high-purity sulfuric acid and nitric acid for the electronic industry, and measured using a high-resolution ICP (Inductively Coupled Plasma)-MS (Mass Spectrometer) (manufactured by Thermoquest).
(3)2Me1,4-BDO共重合量、末端アセチル基濃度、末端ブチルアルデヒド基濃度、末端ビニル基濃度、末端ヒドロキシル基濃度、末端ベンズアルデヒド基濃度、末端メチルフェニル基濃度
微量のテトラメチルシランを含む重クロロホルム/重ヘキサフルオロイソプロパノール/重ピリジン(21/9/1体積比)混合溶媒でPBTを溶解し、AVANCE NEO分光計(Bruker社製)を用いて1H NMRスペクトルを測定した。化学シフトの基準は、テトラメチルシランのシグナルを0.00ppmとした。
(3) 2Me1,4-BDO copolymerization amount, terminal acetyl group concentration, terminal butyraldehyde group concentration, terminal vinyl group concentration, terminal hydroxyl group concentration, terminal benzaldehyde group concentration, terminal methylphenyl group concentration Contains a trace amount of tetramethylsilane PBT was dissolved in a mixed solvent of deuterated chloroform/deuterated hexafluoroisopropanol/deuterated pyridine (21/9/1 volume ratio), and a 1 H NMR spectrum was measured using an AVANCE NEO spectrometer (manufactured by Bruker). The standard for chemical shift was that the signal of tetramethylsilane was 0.00 ppm.
(4)末端カルボキシル基濃度
ベンジルアルコール25mLにPBT又はオリゴマー0.5gを溶解し、水酸化ナトリウムの0.01モル/Lベンジルアルコール溶液を使用して滴定して求めた。
(4) Terminal carboxyl group concentration Determined by dissolving 0.5 g of PBT or oligomer in 25 mL of benzyl alcohol and titrating the solution using a 0.01 mol/L solution of sodium hydroxide in benzyl alcohol.
(5)融点(Tm)及び降温結晶化温度
パーキンエルマー社製示差走査熱量計「型式DSC7」を使用し、昇温速度20℃/minで室温から300℃まで昇温した後、降温速度20℃/minで30℃まで降温し、発熱ピークの温度を降温結晶化温度とした。降温結晶化温度が高いほど結晶化速度が速く、成形サイクルが短くなる。
引き続き、再度、昇温速度20℃/minで室温から300℃まで昇温し、再昇温時の吸熱ピークの温度を融点とした。
(5) Melting point (Tm) and cooling crystallization temperature Using a PerkinElmer differential scanning calorimeter "Model DSC7", the temperature was raised from room temperature to 300°C at a heating rate of 20°C/min, and then the temperature was lowered at a rate of 20°C. The temperature was lowered to 30° C./min, and the temperature of the exothermic peak was defined as the cooling crystallization temperature. The higher the cooling crystallization temperature, the faster the crystallization rate and the shorter the molding cycle.
Subsequently, the temperature was raised again from room temperature to 300°C at a heating rate of 20°C/min, and the temperature of the endothermic peak at the time of heating again was taken as the melting point.
(6)色調
日本電色(株)製色差計「Z-300A型」を使用し、L、a、b表色系で評価した。b値が低いほど黄色味が少なく好ましい。但し、b値が-2.2よりも低くなると黄色みは少ないものの、青みが増して色調が好ましくない。
b値は、-2.2~1.5の範囲が好ましく、より好ましくは-2.1~1.3、更に好ましくは-2.0~1.2である。
(6) Color Tone Evaluation was made using the L, a, b color system using a color difference meter "Model Z-300A" manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd. The lower the b value, the less yellowish the color, which is preferable. However, when the b value is lower than -2.2, although the yellowness is less, the color tone becomes more bluish and unfavorable.
The b value is preferably in the range of -2.2 to 1.5, more preferably -2.1 to 1.3, even more preferably -2.0 to 1.2.
(7)酢酸発生量
120℃で8時間真空乾燥したPBTペレットを270℃のメルトインデクサーに充填し、10分間溶融した後、押出し、冷却後、すぐに、アルミ防湿袋に入れて、溶融時に発生した成分が揮発して抜けないように密閉した。
事前に、熱脱着管(ゲステル社製、TDU管)と、TDU用トランスポートアダプタを200℃で30分乾燥機で乾燥させたものを使用して、以下の方法で酢酸の測定を行った。
溶融熱処理した試料50(±2)mgを精秤してTDU管に挿入した。このTDU管を40℃の加熱脱着装置(ゲステル社製「TDU」)に導入した後、管内をヘリウムで置換し12℃/sec.の速度で250℃まで昇温して10分間熱抽出した。この熱抽出の間、石英ウールを充填したGC注入口(ゲステル社製「CIS4」)を-150℃に冷却することにより、試料より発生した揮発成分を捕集した。ここで、試料を挿入していない空のTDU管を同様に処理しブランクとした。GC注入口で冷却捕集した成分は、捕集部分を250℃まで急速に加熱することにより気化させてGCカラムに導入しGC/MS(アジレント社製「7890GC」/アジレント社製「5977MSD」)測定を行い、酢酸量を確認した。酢酸発生量が少ないほど、好ましいことを示す。
(7) Amount of acetic acid generated PBT pellets vacuum-dried at 120°C for 8 hours were filled into a melt indexer at 270°C, melted for 10 minutes, extruded, cooled, and immediately placed in an aluminum moisture-proof bag. The container was sealed to prevent the generated components from evaporating and escaping.
Acetic acid was measured in the following manner using a thermal desorption tube (manufactured by Gestel, TDU tube) and a transport adapter for TDU that had been dried in a dryer at 200° C. for 30 minutes in advance.
50 (±2) mg of the melt-heat treated sample was accurately weighed and inserted into the TDU tube. After introducing this TDU tube into a thermal desorption device ("TDU" manufactured by Gestel) at 40°C, the inside of the tube was replaced with helium and the temperature was increased at 12°C/sec. The temperature was raised to 250° C. at a rate of 250° C., and heat extraction was performed for 10 minutes. During this thermal extraction, volatile components generated from the sample were collected by cooling a GC inlet filled with quartz wool ("CIS4" manufactured by Gestel) to -150°C. Here, an empty TDU tube into which no sample had been inserted was treated in the same manner as a blank. The components cooled and collected at the GC injection port are vaporized by rapidly heating the collection part to 250°C and introduced into the GC column for GC/MS (Agilent's "7890GC"/Agilent's "5977MSD"). Measurement was performed to confirm the amount of acetic acid. The smaller the amount of acetic acid generated, the more preferable it is.
(8)蒸留排水中の酢酸濃度
試料1~20gを水に溶解し、0.1N KOH溶液を滴定液とした自動滴定装置にて終点まで滴定を行い、滴定開始から終点までの滴定量から測定液中の酢酸を算出した。
(8) Concentration of acetic acid in distilled waste water Dissolve 1 to 20 g of sample in water and titrate to the end point using an automatic titrator using 0.1N KOH solution as the titrant, and measure from the titration amount from the start of titration to the end point. Acetic acid in the liquid was calculated.
(9)コバルト(Co)及びマンガン(Mn)含有量
白金るつぼ中にテレフタル酸またはPBT試料1.0gを秤量し、電子工業用高純度硫酸を5mL添加後、加熱により炭化物を生成させた。この際、完全に炭化物を生成するまで硫酸の添加を繰り返した。生成した炭化物を800℃で灰化させた後、電子工業用高純度硝酸2mLで希釈した。この溶液中の金属元素をグラファイトファーネス原子吸光光度計(バリアンテクノロジーズジャパンリミテッド製「GF-AAS」)により定量し、テレフタル酸またはPBT当たりの量(ppm)に換算した。
(9) Cobalt (Co) and manganese (Mn) content 1.0 g of terephthalic acid or PBT sample was weighed in a platinum crucible, and after adding 5 mL of high-purity sulfuric acid for the electronic industry, carbide was generated by heating. At this time, addition of sulfuric acid was repeated until the carbide was completely generated. After incinerating the generated char at 800° C., it was diluted with 2 mL of high-purity nitric acid for the electronic industry. The metal elements in this solution were quantified using a graphite furnace atomic absorption spectrophotometer (“GF-AAS” manufactured by Varian Technologies Japan Limited) and converted into the amount (ppm) per terephthalic acid or PBT.
(10)テレフタル酸中の4CBA、p-TA含有量
試料を2N-アンモニア水溶液に溶解させ、超純水にて所定濃度に希釈後、ODSカラムを装着した高速液体クロマトグラフィーで測定した。
(10) Content of 4CBA and p-TA in terephthalic acid A sample was dissolved in a 2N ammonia aqueous solution, diluted to a predetermined concentration with ultrapure water, and then measured using high performance liquid chromatography equipped with an ODS column.
(11)テレフタル酸中の酢酸含有量
試料を2N-水酸化カリウム水溶液に溶解させ、リン酸水溶液で酸析後、濾紙で濾過し、濾液中に含まれる酢酸を、DB-FFAPキャピラリーカラムを装着したガスクロマトグラフィーを使用し定量した。内部標準物質としてはプロピオン酸水溶液を使用した。
(11) Acetic acid content in terephthalic acid A sample was dissolved in a 2N potassium hydroxide aqueous solution, acid-precipitated with a phosphoric acid aqueous solution, filtered through a filter paper, and the acetic acid contained in the filtrate was removed using a DB-FFAP capillary column. Quantification was performed using gas chromatography. An aqueous propionic acid solution was used as an internal standard substance.
(12)1,4-ブタンジオール中の2Me1,4-BDO、1,4HAB、BGTF含有量
ガスクロマト分析装置(島津製作所製GC-2025型)にて、極性カラム(J&W社製「DB-WAX」)を用い、有効炭素係数より算出した修正面積百分率法によりBDOに含まれる各ピークの成分の含有量を求めた。GC条件の詳細は、以下の通りである。
条件(極性カラム)
・分析カラム:J&W DB-WAX,60m×0.320mmid,df=0.5μm
・カラム流量:1mL/min
・スプリット比:1/90
・オーブン温度:70℃(15min)→10℃/min→170℃(45min)
・試料室、検出器温度:240℃
・注入量:1mL
・キャリアガス:窒素
(12) Content of 2Me1,4-BDO, 1,4HAB, and BGTF in 1,4-butanediol A polar column (“DB-WAX” manufactured by J&W Co., Ltd. ), and the content of each peak component contained in BDO was determined by the modified area percentage method calculated from the effective carbon coefficient. Details of the GC conditions are as follows.
Conditions (polar column)
・Analysis column: J&W DB-WAX, 60m x 0.320mmid, df=0.5μm
・Column flow rate: 1mL/min
・Split ratio: 1/90
・Oven temperature: 70℃ (15min) → 10℃/min → 170℃ (45min)
・Sample chamber, detector temperature: 240℃
・Injection volume: 1mL
・Carrier gas: Nitrogen
(13)エステル化留出液の3MTHF濃度
ガスクロマト分析装置(島津製作所製GC-2025型)にて、無極性カラム(J&W社製「DB-1」)を用い、有効炭素係数より算出した修正面積百分率法によりBDOに含まれる各ピークの成分の含有量を求めた。
条件(無極性カラム)
・カラム:J&WDB-1,60m×0.25mmid,df=1μm
・カラム温度:50℃(7min)→10℃/min→250℃(20min)
・スプリット比:1/100
・試料室、検出器温度:240℃
・注入量:0.8μL
・キャリアガス:窒素
また、試料に含まれる水分を下記方法で測定し、100%から水分濃度を引き、残成分をガスクロマトグラフで算出した各成分濃度として案分して算出した。
すなわち、
ガスクロマトグラフ各成分濃度+水分濃度=100質量%
とした。
3MTHF濃度は、500ppm以下であることが好ましい。
(13) 3M THF concentration of esterification distillate Correction calculated from the effective carbon coefficient using a non-polar column (“DB-1” manufactured by J&W) using a gas chromatography analyzer (GC-2025 type manufactured by Shimadzu Corporation) The content of each peak component contained in BDO was determined by the area percentage method.
Conditions (non-polar column)
・Column: J&WDB-1, 60m x 0.25mmid, df=1μm
・Column temperature: 50°C (7 min) → 10°C/min → 250°C (20 min)
・Split ratio: 1/100
・Sample chamber, detector temperature: 240℃
・Injection volume: 0.8μL
- Carrier gas: Nitrogen In addition, the moisture contained in the sample was measured by the following method, the moisture concentration was subtracted from 100%, and the remaining components were calculated by proportionally dividing them into the concentrations of each component calculated by gas chromatography.
That is,
Gas chromatograph component concentration + water concentration = 100% by mass
And so.
The 3MTHF concentration is preferably 500 ppm or less.
(14)エステル化留出液中の水分濃度
ダイアインスツルメンツ製 型式:CA-200を用いて、カールフィッシャ法で測定した。水分測定試薬にアクアミクロン脱水溶剤GEXとアクアミクロン滴定剤SS-Z3mgを使用した。エステル化留出液10μLをマイクロシリンジを用いて装置に注入し、水分濃度を測定した。
(14) Water concentration in esterification distillate It was measured by the Karl Fischer method using Dia Instruments Model CA-200. Aquamicron dehydrated solvent GEX and Aquamicron titrant SS-Z 3mg were used as moisture measurement reagents. 10 μL of the esterification distillate was injected into the device using a microsyringe, and the water concentration was measured.
(15)蒸留排水の酢酸濃度
試料1~20gを水に溶解し、0.1NKOH溶液を滴定液とした自動滴定装置にて終点まで滴定を行い、滴定開始から終点までの滴定量から測定液中の酢酸を算出した。
蒸留排水中の酢酸濃度は、中和、設備腐食性の点で300ppm以下であることが好ましい。
(15) Concentration of acetic acid in distilled waste water Dissolve 1 to 20 g of sample in water and titrate to the end point using an automatic titrator using 0.1 NKOH solution as the titrant. of acetic acid was calculated.
The acetic acid concentration in the distillation wastewater is preferably 300 ppm or less from the viewpoint of neutralization and equipment corrosion.
(16)溶液ヘイズ(HAZE)
フェノール/テトラクロロエタン=3/2(質量比)の混合溶媒20mLにPBT2.70gを110℃で30分間溶解させた後、30℃の恒温水槽で15分間冷却し、日本電色(株)製濁度計「NDH-300A」を使用し、セル長10mmで測定した。値が低いほど透明性が良好であることを示す。
(16) Solution haze (HAZE)
After dissolving 2.70 g of PBT in 20 mL of a mixed solvent of phenol/tetrachloroethane = 3/2 (mass ratio) at 110°C for 30 minutes, it was cooled in a constant temperature water bath at 30°C for 15 minutes, and then dissolved in Nippon Denshoku Co., Ltd. Measurement was performed using a thermometer "NDH-300A" with a cell length of 10 mm. The lower the value, the better the transparency.
(17)フィッシュアイ数の測定
PBTを窒素雰囲気下、140℃で4時間乾燥し、連続押出フィルム成形装置(OCS社製「ME-20/26V2&CR-7&FS-5」)により、次の条件でフィルム成形を行い、フィッシュアイ(個/m2)を測定した。フィッシュアイ数は、フィルムを製膜しつつ装置付属のCCDカメラにより、1m2の面積中に存在する長径16μm以上のサイズの個数を自動的にカウントして測定した。この値が小さいほど、成形外観に優れることを示している。フィッシュアイ数は1,000個/m2以下であることが好ましい。
・シリンダー温度(ノズルからホッパー下の間の4か所の温度):
250℃-250℃-250℃-250℃
・スクリュー回転数:100rpm
・樹脂圧:75MPa
・チルロール温度:50℃
・フィルム厚み:50μm
(17) Measurement of fish eye number PBT was dried at 140°C for 4 hours in a nitrogen atmosphere, and a film was formed using a continuous extrusion film forming device ("ME-20/26V2 & CR-7 &FS-5" manufactured by OCS) under the following conditions. Molding was performed and the number of fish eyes (pieces/m 2 ) was measured. The number of fisheyes was measured by automatically counting the number of fisheyes with a length of 16 μm or more present in an area of 1 m 2 using a CCD camera attached to the apparatus while forming a film. The smaller this value is, the better the molded appearance is. It is preferable that the number of fish eyes is 1,000 pieces/m 2 or less.
・Cylinder temperature (temperatures at four points between the nozzle and the bottom of the hopper):
250℃-250℃-250℃-250℃
・Screw rotation speed: 100rpm
・Resin pressure: 75MPa
・Chill roll temperature: 50℃
・Film thickness: 50μm
[テレフタル酸]
以下の実施例及び比較例でPBTの製造原料として使用したテレフタル酸(以下、「TPA」と略記する。)は、酢酸溶媒中でコバルト及びマンガンを含む触媒の存在下、p-キシレンの酸化を行い、更に水素添加により精製を行う工程を経て製造したものであるが、この過程でコバルトやマンガン、4CBA、p-TA及び酢酸がそれぞれ一定量含まれ得る。これらの含有量は製造条件によって異なるが、本発明においては表-1の数値となるよう、これらのテレフタル酸を単独で又はブレンドして用いた。
ブレンドに用いたテレフタル酸は、水素添加反応未実施のテレフタル酸も含まれる。
[Terephthalic acid]
Terephthalic acid (hereinafter abbreviated as "TPA") used as a raw material for producing PBT in the following examples and comparative examples oxidizes p-xylene in the presence of a catalyst containing cobalt and manganese in an acetic acid solvent. It is manufactured through a process of hydrogenation and further purification by hydrogenation, and during this process, certain amounts of cobalt, manganese, 4CBA, p-TA, and acetic acid may be contained. The content of these terephthalic acids varies depending on the manufacturing conditions, but in the present invention, these terephthalic acids were used alone or in a blend so as to have the values shown in Table 1.
The terephthalic acid used in the blend also includes terephthalic acid that has not undergone hydrogenation reaction.
[1,4-ブタンジオール]
以下の実施例及び比較例でPBTの製造原料として使用したBDOは、以下のようにして製造した。
(1)レッペ法
アセチレンとホルムアルデヒドとを反応させて1,4-ブチンジオールを製造し、続いて1,4-ブチンジオールを水添し、1,4-ブテンジオールを製造する。更に得られた1,4-ブテンジオールを水添し、BDOとしたものであるが、この過程で2-メチル-1,4-ブタンジオール(2Me1,4-BDO)、2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフラン(BGTF)が一定量含まれ得る。これらの含有量は製造条件によって異なるが、本発明においては、表-1の数値となるよう、追加蒸留で精製を強化したり、所定の含有量になるように、ブレンドして用いた。
[1,4-butanediol]
BDO used as a raw material for producing PBT in the following Examples and Comparative Examples was produced as follows.
(1) Reppe method Acetylene and formaldehyde are reacted to produce 1,4-butynediol, and then 1,4-butynediol is hydrogenated to produce 1,4-butenediol. The obtained 1,4-butenediol was further hydrogenated to produce BDO, but in this process, 2-methyl-1,4-butanediol (2Me1,4-BDO), 2-(4-hydroxy A certain amount of butyloxy)tetrahydrofuran (BGTF) may be included. The content of these materials varies depending on the manufacturing conditions, but in the present invention, purification was enhanced by additional distillation to achieve the values shown in Table 1, or they were blended to achieve a predetermined content.
(2)ブタジエン法
ブタジエンをアセトキシ化し1,4-ジアセトキシブテンを得、更に水添して1,4-ジアセトキシブタンを得、更に加水分解して1-アセトキシ4-ヒドロキシブタンを得、更に加水分解して得られるBDO組成物において、アセトキシ化物の加水分解工程の調整した。その後、粗BDOから高沸物の蒸留分離、軽沸物の蒸留分離を行い、更に、1-アセトキシ-4-ヒドロキシブタン(1,4-HAB)及び2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフラン(BGTF)を含有する粗BDOを、1,4-HABとBGTFを一部のBDOと共に塔頂から留出させ、1,4-HAB含有量及びBGTF含有量を調整したBDO組成物を塔底から取得した。この過程を経ても尚、1,4-HAB及びBGTFが一定量含まれ得る。1,4-HAB及びBGTFの含有量は加水分解条件、蒸留条件によって異なるが、本発明においては表-1の数値となるよう、これらのBDOを単独で又はブレンドして用いた。
(2) Butadiene method Butadiene is acetoxylated to obtain 1,4-diacetoxybutene, further hydrogenated to obtain 1,4-diacetoxybutane, further hydrolyzed to obtain 1-acetoxy-4-hydroxybutane, and further In the BDO composition obtained by hydrolysis, the hydrolysis process of acetoxy compounds was adjusted. After that, high-boiling substances and light boiling substances are separated by distillation from the crude BDO, and further, 1-acetoxy-4-hydroxybutane (1,4-HAB) and 2-(4-hydroxybutyloxy)tetrahydrofuran ( Crude BDO containing 1,4-HAB and BGTF (BGTF) is distilled from the top of the column along with some BDO, and a BDO composition with adjusted 1,4-HAB and BGTF contents is distilled from the bottom of the column. Obtained. Even after this process, a certain amount of 1,4-HAB and BGTF may still be contained. The contents of 1,4-HAB and BGTF vary depending on the hydrolysis conditions and distillation conditions, but in the present invention, these BDOs were used alone or in a blend so as to have the values shown in Table 1.
[実施例1]
次に示す要領でPBTの製造を行った。
表-1に示す4-カルボキシベンズアルデヒド(4CBA)、p-トルイル酸(p-TA)、酢酸、Co及びMn含有量のTPA 1.00モルに対して、表-1に示す1,4-HAB、BGTF、2Me1,4-BDO含有量のBDOを1.80モルの割合で混合したスラリーを、エステル化率99%のPBTオリゴマーを充填したスクリュー型撹拌機を有するエステル化反応槽(表-1中「Es」と略記する。)に連続的に供給しエステル化反応を行った。エステル化反応槽にはPBTに対しチタンが55ppmとなる量のテトラブチルチタネート触媒を含むBDO溶液を供給した。BDOとテレフタル酸のモル比は2.6になるように追加のBDOをエステル化槽に供給した。反応槽の温度は226℃、圧力は60kPa、平均滞留時間は180分であった。
[Example 1]
PBT was manufactured in the following manner.
1,4-HAB shown in Table 1 for 1.00 mol of TPA with 4-carboxybenzaldehyde (4CBA), p-toluic acid (p-TA), acetic acid, Co and Mn contents shown in Table 1. , BGTF, 2Me1,4-BDO A slurry containing 1.80 moles of BDO was mixed in an esterification reaction tank equipped with a screw type stirrer filled with PBT oligomer with an esterification rate of 99% (Table 1). (abbreviated as "Es") was continuously supplied to carry out an esterification reaction. A BDO solution containing a tetrabutyl titanate catalyst in an amount such that titanium was 55 ppm based on PBT was supplied to the esterification reaction tank. Additional BDO was supplied to the esterification tank so that the molar ratio of BDO to terephthalic acid was 2.6. The temperature of the reaction tank was 226° C., the pressure was 60 kPa, and the average residence time was 180 minutes.
次いでエステル化率96.5%となったPBTオリゴマーを第1重縮合反応槽に連続的に移送した。第1重縮合反応槽では、連続的に重縮合反応を行った。反応温度は230℃、圧力は3.9kPa、平均滞留時間は120分であった。次いでこの生成物を第2重縮合反応槽に移送し、連続的に重縮合反応を行った。反応温度は240℃、圧力は130Pa、平均滞留時間は80分であった。 Next, the PBT oligomer with an esterification rate of 96.5% was continuously transferred to the first polycondensation reaction tank. In the first polycondensation reaction tank, a polycondensation reaction was carried out continuously. The reaction temperature was 230°C, the pressure was 3.9 kPa, and the average residence time was 120 minutes. Next, this product was transferred to a second polycondensation reactor, and a polycondensation reaction was continuously performed. The reaction temperature was 240° C., the pressure was 130 Pa, and the average residence time was 80 minutes.
得られたポリマーは、抜出用ギヤポンプにより抜出ラインを経由し、フィルターを通してダイスヘッドからストランド状に連続的に抜き出し、回転式カッターでカッティングしてPBTペレット(長径約3mm、短径約2mm、長さ約4mm)を得た。 The obtained polymer is continuously extracted in the form of a strand from the die head through a filter through an extraction line by an extraction gear pump, and cut with a rotary cutter to form PBT pellets (longer diameter: about 3 mm, shorter axis: about 2 mm, A length of about 4 mm) was obtained.
得られたPBTの固有粘度(IV)は0.85dL/gであった。末端アセチル基濃度は0.1当量/トン未満、末端ブチルアルデヒド基濃度は0.06当量/トン、2-メチル-1,4-ブタンジオール共重合量は0.030モル%であった。
このPBTの融点は224.9℃であった。このPBTの色調(b値)を測定したところ、-0.8と良好で、また270℃-10分間加熱処理後の酢酸発生量は1ppm未満と少なかった。
The intrinsic viscosity (IV) of the obtained PBT was 0.85 dL/g. The terminal acetyl group concentration was less than 0.1 equivalent/ton, the terminal butyraldehyde group concentration was 0.06 equivalent/ton, and the amount of 2-methyl-1,4-butanediol copolymerized was 0.030 mol%.
The melting point of this PBT was 224.9°C. When the color tone (b value) of this PBT was measured, it was good at -0.8, and the amount of acetic acid generated after heat treatment at 270° C. for 10 minutes was small at less than 1 ppm.
なお、エステル化反応槽からの留出液からTHFを回収するため蒸留塔で蒸留操作を行った。エステル化留出液を分析したところ、3MTHFは200ppmであった。工業的な蒸留塔のサイズ、還流比、処理量の観点から、含有する不純物として、3MTHFは500ppm以下なので好ましい。
蒸留塔の低沸点側(塔頂)には主成分がTHFの組成液が得られ、高沸点側(塔底)には主成分が水の酢酸含有組成液が得られた。この混合液(この混合液を「蒸留排水」という)中の酢酸濃度は、10ppm未満であった。蒸留塔の材質の腐食及び廃液の処理コストの観点から300ppm以下であり好ましい。消費されたBDOとTPAのモル比率は1.26であった。
得られたPBTの評価結果を表-2にまとめた。
Note that a distillation operation was performed in a distillation column in order to recover THF from the distillate from the esterification reaction tank. Analysis of the esterification distillate revealed that 3MTHF was 200 ppm. From the viewpoint of the size of an industrial distillation column, reflux ratio, and throughput, 3MTHF is preferable since it is contained as an impurity of 500 ppm or less.
A composition liquid containing THF as a main component was obtained on the low boiling point side (tower top) of the distillation column, and an acetic acid-containing composition liquid containing water as a main component was obtained on the high boiling point side (bottom). The acetic acid concentration in this mixed solution (this mixed solution is referred to as "distilled wastewater") was less than 10 ppm. The content is preferably 300 ppm or less from the viewpoint of corrosion of the material of the distillation column and waste treatment cost. The molar ratio of BDO and TPA consumed was 1.26.
The evaluation results of the obtained PBT are summarized in Table-2.
[実施例2]
実施例1において、テレフタル酸と表-1に示すBDOを用い、表-1に示す条件とするほかは実施例1と同様にしてPBTを得、同様に評価を行い、結果を表-2に示した。これらは実施例1と同様に好ましかった。
[Example 2]
In Example 1, PBT was obtained in the same manner as in Example 1 except that terephthalic acid and BDO shown in Table 1 were used, and the conditions shown in Table 1 were changed. Evaluation was performed in the same manner, and the results are shown in Table 2. Indicated. These were preferred as in Example 1.
[比較例1~4]
実施例1において、テレフタル酸と表-1に示すBDOを用い、表-1に示す条件とするほかは実施例1と同様にしてPBTを得、同様に評価を行い、結果を表-2に示した。
[Comparative Examples 1 to 4]
In Example 1, PBT was obtained in the same manner as in Example 1 except that terephthalic acid and BDO shown in Table 1 were used, and the conditions shown in Table 1 were changed. Evaluation was performed in the same manner, and the results are shown in Table 2. Indicated.
表-1及び表-2に示されるように、本発明の要件を満たす、実施例1~2のPBTは、色調が良好で、酢酸発生量も少なく、高品質のPBTであった。
一方、本発明の要件を満たさない比較例1~4のPBTは、融点が低い、色調が悪い、フィシュアイが高い、溶液ヘーズが高いなど、いずれかが好ましくないPBTであった。
また、エステル留出液(粗THF)中の3MTHFの含有量が多く、THFの蒸留回収が困難となるPBTもあった。
As shown in Tables 1 and 2, the PBTs of Examples 1 and 2, which met the requirements of the present invention, had good color tone, generated a small amount of acetic acid, and were high quality PBTs.
On the other hand, the PBTs of Comparative Examples 1 to 4 that did not meet the requirements of the present invention were PBTs that were undesirable in any of the following ways, such as low melting point, poor color tone, high fisheye, and high solution haze.
In addition, some PBTs had a high content of 3M THF in the ester distillate (crude THF), making it difficult to recover THF by distillation.
Claims (9)
ジオール成分に由来する全構造単位中の2-メチル-1,4-ブタンジオールに由来する構造単位の割合が0.020~0.080モル%であることを特徴とするポリブチレンテレフタレート。 The terminal acetyl group concentration is less than 0.1 equivalent/ton, the terminal butyraldehyde group concentration is 0.05 to 0.13 equivalent/ton,
A polybutylene terephthalate characterized in that the proportion of structural units derived from 2-methyl-1,4-butanediol in all structural units derived from diol components is 0.020 to 0.080 mol%.
該1,4-ブタンジオールとして、2-メチル-1,4-ブタンジオールを250~1000質量ppm、2-(4-ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフランを10~1500質量ppm含有する1,4-ブタンジオールを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリブチレンテレフタレートの製造方法。 In a method for producing polybutylene terephthalate by reacting a terephthalic acid component and 1,4-butanediol,
As the 1,4-butanediol, 1,4-butanediol containing 250 to 1000 mass ppm of 2-methyl-1,4-butanediol and 10 to 1500 mass ppm of 2-(4-hydroxybutyloxy)tetrahydrofuran. The method for producing polybutylene terephthalate according to claim 1 or 2, characterized in that the method uses:
Tiを35~90ppm含有するポリブチレンテレフタレートを製造することを特徴とする請求項3に記載のポリブチレンテレフタレートの製造方法。 The consumption molar ratio of 1,4-butanediol and terephthalic acid component is 1.15 or more and less than 2.00,
The method for producing polybutylene terephthalate according to claim 3, characterized in that polybutylene terephthalate containing 35 to 90 ppm of Ti is produced.
9. The method for producing a molded article according to claim 8, wherein the polybutylene terephthalate composition is molded using a molding machine at a molten resin temperature of 280° C. or lower.
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