JP2527504B2 - Method for producing unsaturated polyester - Google Patents

Method for producing unsaturated polyester

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JP2527504B2
JP2527504B2 JP3106006A JP10600691A JP2527504B2 JP 2527504 B2 JP2527504 B2 JP 2527504B2 JP 3106006 A JP3106006 A JP 3106006A JP 10600691 A JP10600691 A JP 10600691A JP 2527504 B2 JP2527504 B2 JP 2527504B2
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unsaturated polyester
reaction
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acid
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栄一郎 滝山
善孝 波田野
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分子量(数平均分子
量、以下同様)が5000以上である、高分子量不飽和
ポリエステルの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a high molecular weight unsaturated polyester having a molecular weight (number average molecular weight, the same applies hereinafter) of 5000 or more.

【0002】[0002]

【従来の技術および課題】ポリエステル樹脂(不飽和ポ
リエステルをこれと共重合可能なモノマーに溶解したも
のをこう呼ぶことにする)は、汎用FRPのマトリック
ス樹脂として、浴槽、浄化槽、洗面化粧台等の住設機
器、ならびに漁船、レジャー関係の器具、設備、例えば
ボート、ヨット等の舟艇、さらには耐食性の機器、自動
車部品などに多量に用いられている他、樹脂自体の用途
として塗料、化粧板、注形関係、などにも活用されてい
る。例えば、ポリエステル樹脂にフィラー、ガラス繊
維、硬化剤、増粘剤を混合、熟成して、シートモールデ
ィングコンパウンド Sheet Molding Compaund(SM
C)とし、浴槽等の住設機器、または自動車の外板など
に用いられている。しかしながら、用途の拡大につれて
樹脂の物性がより高度のものが求められるようになって
おり、例えば耐煮沸性、あるいは強度、弾性度などをよ
り一層レベルアップする必要に迫られてもいる。このよ
うな要求を充たすために、樹脂改良の方法は種々試みら
れてはいるが、その分子量を高めることもその一つであ
る。すなわちポリエステル樹脂を構成する不飽和ポリエ
ステルの分子量を高めることにより、傾向として熱変形
温度、強度のレベルアップがみられるようになる。しか
し、現在の不飽和ポリエステルの分子量は2000〜2
500程度のいわばプレポリマー的なものであって、エ
ステル化法に依存する限り、分子量をこれ以上高めるこ
とは、ゲル化の危険性の点から、甚だしく困難なものと
なる。すなわち、エステル化に続く脱グリコール反応に
おいて、数平均分子量はほゞ一定値に達した段階から大
きく変化することがないのに反して、重量平均分子量は
反応時間と共に増加を続け、遂にはゲル化するに至る。
この点が熱可塑性ポリエステル(飽和ポリエステル)と
は根本的に異なる点である。
2. Description of the Related Art Polyester resin (unsaturated polyester dissolved in a copolymerizable monomer is referred to as below) is used as a general-purpose FRP matrix resin in baths, septic tanks, vanities, etc. Residential equipment, fishing boats, leisure-related equipment and facilities, such as boats, yachts and other boats, as well as corrosion-resistant equipment, automobile parts, etc. It is also used for cast relations. For example, polyester resin is mixed with filler, glass fiber, curing agent, thickener and aged, and then sheet molding compound Sheet Molding Compaund (SM
C), it is used for housing equipment such as bathtubs, or outer panels of automobiles. However, as the applications are expanded, the physical properties of the resin are required to be higher, and it is necessary to further improve the boiling resistance, the strength, the elasticity, etc., for example. In order to meet such requirements, various methods for improving resins have been tried, but one of them is to increase the molecular weight. That is, by increasing the molecular weight of the unsaturated polyester that constitutes the polyester resin, the heat distortion temperature and the strength tend to increase. However, the current molecular weight of unsaturated polyester is 2000-2.
It is a so-called prepolymer of about 500, and as long as it depends on the esterification method, it is extremely difficult to further increase the molecular weight from the viewpoint of gelation risk. That is, in the deglycolization reaction following the esterification, the number average molecular weight does not change much from the stage where it reached a substantially constant value, while the weight average molecular weight continues to increase with the reaction time and finally gels. To reach.
This point is fundamentally different from the thermoplastic polyester (saturated polyester).

【0003】[0003]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、以前から
試みられたことのない、少なくとも公表されたことのな
い方法として、不飽和ポリエステルの製造に、ポリエチ
レンテレフタレートの製造にみられる脱グリコール反応
を適用し、ほゞ次の条件が満足されるならば、分子量5
000以上の高分子量ポリエステルが合成可能なことを
明らかにした(特願平1-292354)。すなわち、(i)
エステル化後の酸価は15以下、望ましくは10以下と
し、(ii) 5mmHg以下の減圧、望ましくは1mmHg以下
の減圧状態で、(iii) 脱グリコール反応の触媒とし
て、テトラアルキルチタン化合物を使用する。本発明
は、前記のテトラアルキルチタンに代わる脱グリコール
反応の触媒に関するものである。すなわち本発明は、
α,β-不飽和多塩基酸(またはその酸無水物)を、任意
の飽和または不飽和の多塩基酸(またはその酸無水物)
で変性しまたはせずに、多価アルコールでエステル化
し、次いで脱グリコール反応を行って、不飽和ポリエス
テルを製造する方法において、生成不飽和ポリエステル
100重量部に対して0.01〜5重量部の、チタン、
コバルト、ジルコニウム、亜鉛、マンガン、鉄、バナジ
ウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属のア
セチルアセトネート型キレート化合物を、該エステル化
または脱グリコール反応の段階で添加することを特徴と
する、不飽和ポリエステルの製造方法を提供するもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have proposed, as a previously untried, at least unpublished method, the deglycolization found in the production of unsaturated polyesters and in the production of polyethylene terephthalate. A molecular weight of 5 is applied if the reaction is applied and the following conditions are met:
It was clarified that a high molecular weight polyester of 000 or more can be synthesized (Japanese Patent Application No. 1-292354). That is, (i)
The acid value after esterification is 15 or less, preferably 10 or less, and (ii) a reduced pressure of 5 mmHg or less, preferably 1 mmHg or less, (iii) using a tetraalkyl titanium compound as a catalyst for the deglycolization reaction. . The present invention relates to a catalyst for a deglycolization reaction which replaces the above tetraalkyl titanium. That is, the present invention
α, β-unsaturated polybasic acid (or its acid anhydride), any saturated or unsaturated polybasic acid (or its acid anhydride)
In a method for producing an unsaturated polyester by esterifying with a polyhydric alcohol and then performing a deglycolization reaction with or without modification with 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the resulting unsaturated polyester. ,Titanium,
An acetylacetonate type chelate compound of at least one metal selected from the group consisting of cobalt, zirconium, zinc, manganese, iron and vanadium is added at the stage of the esterification or deglycolization reaction. A method for producing a saturated polyester is provided.

【0004】以下に、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明において前記金属のアセチルアセトネート型キレ
ート化合物を用いる理由は、生成する不飽和ポリエステ
ルの数平均分子量を増大させながら、重量平均分子量の
増加を極力抑制し、合成反応をゲル化させることなく、
安全に行うことにある。本発明は、上述の金属のアセチ
ルアセトネート型キレート化合物が、数平均分子量の上
昇には有効に作用しながら、一般の有機金属化合物を用
いた場合よりも重量平均分子量を増大させる傾向は少な
いことを見出した点に基づいている。これらキレート化
合物の使用量は、生成不飽和ポリエステル100重量部
に対して0.01〜5重量部、好ましくは0.05〜1重
量部である。
The present invention will be described in more detail below.
The reason for using the metal acetylacetonate type chelate compound in the present invention is to increase the number average molecular weight of the unsaturated polyester to be produced, to suppress the increase of the weight average molecular weight as much as possible, without gelling the synthetic reaction,
To do it safely. In the present invention, the metal acetylacetonate type chelate compound described above effectively acts to increase the number average molecular weight, but has less tendency to increase the weight average molecular weight as compared with the case of using a general organometallic compound. It is based on the point of finding. The amount of these chelate compounds used is 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.05 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester produced.

【0005】本発明に用いられる不飽和ポリエステルの
原料には、特に制限を加える必要はないが、分子量50
00以上とするためには、使用する多価アルコールの5
0モル(%)以上は、沸点(760mmHg)300℃以下
であることが好ましい。フマル酸,無水マレイン酸で代
表されるα,β-不飽和多塩基酸またはその酸無水物の使
用は必須であり、任意の飽和あるいは不飽和の多塩基酸
またはその酸無水物を併用して、樹脂物性に多様性を持
たせることは一般に行われている。本発明による不飽和
ポリエステルの合成は、一般のエステル化に引き続い
て、脱グリコール反応を実施するが、金属のアセチルア
セトネート型キレート化合物の添加は、エステル化の最
初から加えてもよく、また脱グリコール反応の開始時期
でもよい。また、反応時のゲル化を防ぐために、重合防
止剤を加えることは有利である。本発明による不飽和ポ
リエステルは、共重合可能なモノマー類に溶解してポリ
エステル樹脂として、各種用途に活用されるが、その時
必要に応じて、補強材、フィラー、着色剤、離型剤、増
粘剤、熱可塑性ポリマー、硬化剤等を併用することので
きることは勿論である。
The raw material of the unsaturated polyester used in the present invention is not particularly limited, but has a molecular weight of 50.
In order to make it more than 00, 5 of the polyhydric alcohol used
It is preferable that the boiling point (760 mmHg) of 300 ° C. or less is 0 mol (%) or more. Use of α, β-unsaturated polybasic acid represented by fumaric acid or maleic anhydride or its acid anhydride is indispensable, and any saturated or unsaturated polybasic acid or its acid anhydride should be used in combination. Generally, it is common practice to give various resin properties. In the synthesis of the unsaturated polyester according to the present invention, general esterification is followed by a deglycolization reaction, but the addition of a metal acetylacetonate type chelate compound may be added from the beginning of the esterification. It may be the start time of the glycol reaction. Also, it is advantageous to add a polymerization inhibitor in order to prevent gelation during the reaction. The unsaturated polyester according to the present invention is dissolved in a copolymerizable monomer and used as a polyester resin for various purposes. At that time, if necessary, a reinforcing material, a filler, a colorant, a release agent, and a thickening agent. Of course, an agent, a thermoplastic polymer, a curing agent and the like can be used in combination.

【0006】次に本発明の理解を助けるために、以下に
実施例を示す。 (エステル化反応例)撹拌機、分溜コンデンサー、温度
計、ガス導入管を付した30 lステンレス製反応容器
に、プロピレングリコール8.8kg、イソフタル酸8.3
kg を仕込み、窒素ガス気流中180〜190℃でエス
テル化して酸価21.9とした後、フマル酸5.8kg を
加え、さらにエステル化温度を190〜205℃とし反
応末期10〜12mmHgの減圧を約2時間実施して、最終
酸価8.9とし、ハイドロキノン4gを加え、金属製バ
ットに流出、固化させた。軟化点約70〜75℃、分子
量2040の淡黄褐色の不飽和ポリエステル(A)が得
られた。
Next, in order to help understanding of the present invention, examples will be shown below. (Example of esterification reaction) In a 30-liter stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer, a fractionating condenser, a thermometer, and a gas introduction tube, 8.8 kg of propylene glycol and 8.3 isophthalic acid.
After charging kg, esterification in a nitrogen gas stream at 180 to 190 ° C to an acid value of 21.9, 5.8 kg of fumaric acid was added, and the esterification temperature was further set to 190 to 205 ° C and the pressure was reduced to 10 to 12 mmHg at the end of the reaction. Was carried out for about 2 hours to give a final acid value of 8.9, 4 g of hydroquinone was added, and the mixture was allowed to flow into a metal vat and solidified. A pale tan unsaturated polyester (A) having a softening point of about 70 to 75 ° C. and a molecular weight of 2040 was obtained.

【0007】実施例 1〜17 撹拌機、濃縮コンデンサー(減圧可能タイプ)、温度
計、ガス導入管を付した1lセパラブルフラスコに、反
応例で製造した不飽和ポリエステル(A)を各500
g、表1に要約されている各反応触媒を各1.5g(0.
3phr)仕込み、いずれも温度195〜200℃で最終
的に約2時間0.7〜0.8mmHgの減圧下で合計6時間
(反応温度に達してから)脱グリコール反応を行った。
脱グリコール反応触媒の種類による相違を、実施例1〜
17として表1に要約する。この結果からも判るよう
に、本発明の金属のアセチルチセトネート型キレート化
合物を用いた例は、数平均分子量に比較、重量平均分子
量は余り上昇していないが、一般の脱グリコール反応で
使用される種類の有機金属塩を使用した場合は、重量平
均分子量の増大が著しく、反応に安定性を欠いているこ
とが明らかである。
Examples 1 to 17 Into a 1 liter separable flask equipped with a stirrer, a condensing condenser ( reducible pressure type), a thermometer, and a gas introduction tube, 500 of each unsaturated polyester (A) produced in the reaction example
g, each of the reaction catalysts summarized in Table 1 was 1.5 g (0.
3 phr), and the deglycolization reaction was finally carried out for a total of 6 hours (after reaching the reaction temperature) under a reduced pressure of 0.7 to 0.8 mmHg for about 2 hours at a temperature of 195 to 200 ° C.
Differences depending on the type of deglycolization reaction catalyst are shown in Examples 1 to 1.
17 is summarized in Table 1. As can be seen from these results, the example using the metal acetylthitonate chelate compound of the present invention was used in a general deglycolization reaction although the weight average molecular weight did not increase so much compared to the number average molecular weight. It is apparent that the use of the above-mentioned types of organic metal salts markedly increases the weight average molecular weight and lacks stability in the reaction.

【0008】[0008]

【表1】 [Table 1]

【0009】[0009]

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、ゲ
ル化を起こすことなく脱グリコール反応を進めることが
でき、従来得られなかった高分子量の不飽和ポリエステ
ルを製造することができ、家電、自動車、住宅設備等の
広範な分野に応用することのできる、高性能のポリエス
テル樹脂を提供する。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention is constructed as described above, the deglycolization reaction can proceed without causing gelation, and it is possible to produce a high molecular weight unsaturated polyester which has not been obtained in the past. Provide high-performance polyester resin that can be applied to a wide range of fields such as automobiles and housing equipment.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 α,β-不飽和多塩基酸(またはその酸無
水物)を、任意の飽和または不飽和の多塩基酸(または
その酸無水物)で変性しまたはせずに、多価アルコール
でエステル化し、次いで脱グリコール反応を行って、不
飽和ポリエステルを製造する方法において、生成不飽和
ポリエステル100重量部に対して0.01〜5重量部
の、チタン、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、マンガ
ン、鉄、バナジウムからなる群より選ばれた少なくとも
一種の金属のアセチルアセトネート型キレート化合物
を、該エステル化または脱グリコール反応の段階で添加
することを特徴とする、不飽和ポリエステルの製造方
法。
1. An α, β-unsaturated polybasic acid (or its acid anhydride) is modified with or without any saturated or unsaturated polybasic acid (or its acid anhydride) to give a polyvalent polyhydric acid. In a method for producing an unsaturated polyester by esterifying with an alcohol and then performing a deglycol reaction, 0.01 to 5 parts by weight of titanium, cobalt, zirconium, zinc and manganese are added to 100 parts by weight of the resulting unsaturated polyester. A method for producing an unsaturated polyester, characterized in that an acetylacetonate type chelate compound of at least one metal selected from the group consisting of, iron and vanadium is added at the stage of the esterification or deglycolization reaction.
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