JP2608910B2 - ポリエステルの製造法 - Google Patents

ポリエステルの製造法

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JP2608910B2 JP2135088A JP2135088A JP2608910B2 JP 2608910 B2 JP2608910 B2 JP 2608910B2 JP 2135088 A JP2135088 A JP 2135088A JP 2135088 A JP2135088 A JP 2135088A JP 2608910 B2 JP2608910 B2 JP 2608910B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はポリエステルの製造法、更に詳しくは色調、
成形性共に優れたポリエステルを製造する方法に関す
る。
<従来技術> ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートは多
くの優れた特性を有しているため種々の用途、特に繊
維,フイルム,その他の成形品等に広く利用されてい
る。
かかるポリエステルは、通常テレフタル酸とエチレン
グリコールとをエステル化反応せしめるか、テレフタル
酸ジアルキルとエチレングリコールとをエステル交換反
応せしめるか又はテレフタル酸とエチレンオキサイドと
を反応せしめるかしてテレフタル酸のグリコールエステ
ル及び/又はその低重合体を生成せしめ、次いでこの生
成物を減圧下加熱して所定の重合度になるまで重縮合反
応せしめることによって製造されている。
このようにして得られたポリエステルは、一般には溶
融状態で微細な孔(紡糸孔)又はスリットから繊維状又
はフイルム状に押出し、次いで延伸するか又は射出成形
等の溶融成形によってプラスチック部品、ボトル容器等
の中空成形体として実用化されている。
上記ポリエステルの反応は、触媒を使用することによ
って円滑に進行させることができるが、それでも反応は
高温を要し、更に、成形時に溶融保持されるため反応中
及び成形中に分解し、着色する傾向が強い。
この分解,着色を防止するため一般には種々のリン化
合物、例えばリン酸,亜リン酸,これらのアルキルエス
テル,アリールエステル等が安定剤として使用されてい
る。しかしながら、かかるリン化合物を用いても着色を
充分に防止することができず、通常は整色剤が使用され
ている。整色剤としては酢酸コバルト,塩化コバルト,
安息香酸コバルトの如きコバルト化合物が広く使用さ
れ、場合によってはニッケル化合物,銅化合物等も使用
されている。
かかる整色剤を使用することによってポリエステルの
色調を良化することはできるものの、他方において重大
な欠点を生じる。即ち、整色剤として用いた金属が、安
定剤として用いたリン化合物と反応したり、又は触媒と
も反応したりしてポリエステル中に不溶性の異物を生成
し、これが成形工程で種々のトラブル、特に押出時にパ
ック圧を異常に上昇せしめる原因となっている。
<発明が解決しようとする問題点> 本発明者は、整色剤による上記欠点を解消し、しかも
得られるポリエステルの色調を良好にするべく鋭意検討
した結果、本発明に到達したものである。
<発明の構成> 即ち、本発明はテレフタル酸を主とする二官能性カル
ボン酸又はそのエステル形成性誘導体及び少なくとも一
種のアルキレングリコールを加熱反応せしめてポリエス
テルを製造するに際し、該反応が終了する以前の任意の
段階で該二官能性カルボン酸成分に対して0.005〜0.495
モル%となる量の下記一般式(I) (式中、Z1は芳香族基又は脂肪族基,A1はエステル形成
性官能基、A2はA1と同一若しくは異なるエステル形成性
官能基又は水素原子、Mは金属、mは正の整数を示
す。)で表わされるスルホン酸金属塩化合物及び該二官
能性カルボン酸成分に対して0.005〜0.495モル%となる
量の下記一般式(II) (式中、Z1は芳香族基又は脂肪族基、A1はエステル形成
性官能基、A2はA1と同一若しくは異なるエステル形成性
官能基又は水素原子、R1,R2,R3及びR4はアルキル基及び
アリール基よりなる群から選ばれた同一又は異なる基、
nは正の整数を示す。) で表わされるスルホン酸4級ホスホニウム塩化合物を、
該スルホン酸金属塩と該スルホン酸4級ホスホニウム塩
との合計量が該二官能性カルボン酸成分に対して0.01〜
0.5モル%となる量添加することを特徴とするポリエス
テルの製造法である。
本発明でいうポリエステルは、テレフタル酸を主たる
酸成分とし、少なくとも1種のグリコール、好ましくは
エチレングリコール,トリメチレングリコール,テトラ
メチレングリコールから選ばれた少なくとも1種のアル
キレングリコールを主たるグリコール成分とするポリエ
ステルを主たる対象とする。
また、テレフタル酸成分の一部を他の二官能性カルボ
ン酸成分で置換えたポリエステルであってもよく、及び
/又はグリコール成分の一部を主成分以外の上記グリコ
ール若しくは他のジオール成分で置換えたポリエステル
であってもよい。
ここで使用されるテレフタル酸以外の二官能性カルボ
ン酸としては、例えばイソフタル酸,ナフタリンジカル
ボン酸,ジフェニルジカルボン酸,ジフェノキシエタン
ジカルボン酸,β−ヒドロキシエトキシ安息香酸,p−オ
キシ安息香酸,アジピン酸,セバシン酸,1,4−シクロヘ
キサンジカルボン酸の如き芳香族,脂肪族,脂環族の二
官能性カルボン酸をあげることができる。
また、上記グリコール以外のジオール化合物としては
例えばシクロヘキサン−1,4−ジメタノール,ネオペン
チルグリコール,ビスフェノールA,ビスフェノールSの
如き脂肪族,脂環族,芳香族のジオール化合物及びポリ
オキシアルキレングリコール等をあげることができる。
更に、ポリエステルが実質的に線状である範囲でトリ
メリット酸,ピロメリット酸の如きポリカルボン酸,グ
リセリン,トリメチロールプロパン,ペンタエリスリト
ールの如きポリオールを使用することができる。
かかるポリエステルは任意の方法によって合成され
る。例えばポリエチレンテレフタレートについて説明す
れば、通常、テレフタル酸とエチレングリコールとを直
接エステル化反応させるか、テレフタル酸ジメチルの如
きテレフタル酸の低級アルキルエステルとエチレングリ
コールとをエステル交換反応させるか又はテレフタル酸
とエチレンオキサイドとを反応させるかしてテレフタル
酸のグリコールエステル及び/又はその低重合体を生成
させる第1段階の反応と、第1段階の反応生成物を減圧
下加熱して所望の重合度になるまで重縮合反応させる第
2段階の反応によって製造される。
これらの反応には、必要に応じて任意の触媒を使用す
ることができる。なかでもエステル交換法を採用すると
きは、エステル交換触媒としてカルシウム化合物、マン
ガン化合物,マグネシウム化合物,亜鉛化合物,コバル
ト化合物等が好ましく、これらは1種又は2種以上併用
してもよい。その使用量は、ポリエステル原料として使
用する二官能性カルボン酸成分に対し0.01〜0.1モル%
が好ましい。
また、重縮合触媒としてはアンチモン化合物,チタン
化合物,ゲルマニウム化合物が好ましく、特に有機チタ
ン化合物、就中、チタンテトラアルコキシドと無水トリ
メリット酸とをエチレングリコール中で反応せしめて得
られる反応生成物が好ましい。なお、前記チタン化合物
は特開昭53−45395号公報に記載されている方法で得る
ことができる。これらの重縮合触媒も1種又は2種以上
併用してもよく、その使用量は二官能性カルボン酸成分
に対して0.003〜0.1モル%が好ましい。
本発明にあっては、上記ポリエステルの製造反応が完
結する以前の任意の段階でスルホン酸金属塩化合物及び
スルホン酸4級ホスホニウム塩化合物を添加する。
ここで使用するスルホン酸金属化合物は下記一般式
(I)で表わされる。
式中、Z1は芳香族基又は脂肪族基を示し、なかでも芳
香族基が好ましい。A1はエステル形成性官能基を示し、
具体例として CH2 aOH, −OCH2 O(CH2 dOH, (但し、R′は低級アルキル基又はフェニル基、a及び
dは1以上の整数、bは2以上の整数である)等をあげ
ることができる。A2はA1と同一若しくは異なるエステル
形成性官能基又は水素原子を示し、なかでもエステル形
成性官能基であることが好ましい。Mは金属原子を示
し、なかでもNa,Li,K,Ti,Ca,Zn,Mg,Mnが好ましい。mは
正の整数である。
上記一般式(I)で示されるスルホン酸金属塩化合物
の好ましいものとしては、5−ナトリウムスルホイソフ
タル酸ジメチル,5−リチウムスルホイソフタル酸ジメチ
ル,5−ナトリウムスルホイソフタル酸ビス(p−ヒドロ
キシエチル)エステル,5−リチウムスルホイソフタル酸
ビス(p−ヒドロキシエチル)エステル等である。なか
でも5−ナトリウムスルホイソフタル酸ビス(p−ヒド
ロキシエチル)エステルが好ましい。
また、上記スルホン酸金属塩化合物とともに、使用す
るスルホン酸4級ホスホニウム塩化合物は下記一般式
(II)で表わされる。
式中、Z1は芳香族基又は脂肪族基を示し、なかでも芳
香族基が好ましい。A1はエステル形成性官能基を示し、
具体例として CH2 aOH, −OCH2 O(CH2 dOH, (但し、R′は低級アルキル基又はフェニル基、a及び
dは1以上の整数、bは2以上の整数である)等をあげ
ることができる。A2はA1と同一若しくは異なるエステル
形成性官能基又は水素原子を示し、なかでもエステル形
成性官能基であることが好ましい。R1,R2,R3及びR4はア
ルキル基及びアリール基より選ばれた同一又は異なる基
を示す。nは正の整数である。
かかるスルホン酸4級ホスホニウム塩化合物は、一般
に対応するスルホン酸とホスフィン類との反応又は対応
するスルホン酸金属塩と4級ホスホニウムハライド類と
の反応により容易に合成できるる 上記スルホン酸4級ホスホニウム塩化合物の好ましい
具体例としては3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸
テトラブチルホスホニウム塩,3,5−ジカルボキシベンゼ
ンスルホン酸エチルトリブチルホスホニウム塩,3,5−ジ
カルボキシベンゼンスルホン酸ベンジルトリブチルホス
ホニウム塩,3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸フェ
ニルトリブチルホスホニウム塩,3,5,−ジカルボキシベ
ンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩,3,5−
ジカルボキシベンゼンスルホン酸エチルトリフェニルホ
スホニウム塩,3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ブ
チルトリフェニルホスホニウム塩,3,5−ジカルボキシベ
ンゼンスルホン酸ベンジルトリフェニルホスホニウム
塩,3,5−ジカルボキメトキシベンゼンスルホン酸テトラ
ブチルホスホニウム塩,3,5,−ジカルボメトキシベンゼ
ンスルホン酸ニチルトリブチルホスホニウム塩,3,5−ジ
カルボメトキシベンゼンスルホン酸ベンジルトリブチル
ホスホニウム塩,3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホ
ン酸フェニルトリブチルホスホニウム塩,3,5−ジカルボ
メトキシベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウ
ム塩,3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸エチル
トリフェニルホスホニウム塩,3,5,−ジカルボメトキシ
ベンゼンスルホン酸ブチルトリフェニルホスホニウム
塩,3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸ベンジル
トリフェニルホスホニウム塩,3−カルボキシベンゼンス
ルホン酸テトラブチルホスホニウム塩,3−カルボキシベ
ンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩,3−カ
ルボメトキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニ
ウム塩,3−カルボメトキシベンゼンスルホン酸テトラフ
ェニルホスホニウム塩,3,5−ジ(β−ヒドロキシエトキ
シカルボニル)ベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホ
ニウム塩,3,5−ジ(β−ヒドロキシエトキシカルボニ
ル)ベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム
塩,3−(β−ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンゼン
スルホン酸テトラブチルホスホニウム塩,3−(β−ヒド
ロキシエトキシカルボニル)ベンゼンスルホン酸テトラ
フェニルホスホニウム塩,4−ヒドロキシエトキシベンゼ
ンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩,2,6−ジカル
ボキシナフタレン−4−スルホン酸テトラブチルホスホ
ニウム塩,α−テトラブチルホスホニウムスルホコハク
酸等をあげることができる。上記スルホン酸4級ホスホ
ニウム塩は1種のみを単独で用いても2種以上併用して
もよい。
かかるスルホン酸金属塩化合物及びスルホン酸4級ホ
スホニウム塩化合物の使用量があまりに少ないと、ポリ
エステルの色相向上効果が得られず、逆に使用量が多す
ぎる場合は、かかるスルホン酸金属塩及びスルホン酸4
級ホスホニウム塩が共重合するため、かえってポリエス
テルの成形性や物性が低下するようになる。そのため、
ポリエステルの原料として使用する二官能性カルボン酸
に対して0.005〜0.495モル%のスルホン酸金属塩化合物
及び0.005〜0.495モル%のスルホン酸4級ホスホニウム
塩化合物の範囲にあり、且つスルホン酸金属塩化合物と
スルホン酸4級ホスホニウム塩化合物との合計量が0.01
〜0.5モル%となる量の範囲から選択して添加すれば良
い。
また、この添加時期はポリエステルの製造反応が完結
する以前の任意の時点で良く、ポリエステルの製造に使
用する他の添加剤、例えば触媒,安定剤と同時に添加し
ても良い。添加に際してはそのまま添加しても、グリコ
ールの如き適当な溶剤に分散又は溶解して添加しても良
い。
<発明の効果> 本発明の方法によれば、得られるポリエステル中に
は、整色剤に寄因する不溶性異物が生ぜず、従って成形
工程、殊に紡糸工程でのパック圧上昇が小さく、長時間
安定した状態で紡糸することができる。
しかも、生成ポリエステルの色調が優れており、特に
黄色味が少なく、白度が非常に高く、その上後加工時の
変色もなく、商品価値の高い製品が容易に得られる。
なお、本発明を実施するに当り、必要に応じて二酸化
チタンの如き艶消剤,帯電防止剤,難燃化剤,その他の
添加剤を使用しても良い。
<実施例> 以下、実施例をあげて本発明を詳述する。実施例中の
部は重量部であり、[η]はオルソクロルフェノール溶
媒中30℃で測定した値から求めた極限粘度である。ポリ
マーの色調はハンター型色差計を用いて測定したL値と
b値で示した。L値は大きいほど白度が良好であること
を示し、b値は小さいほど黄色味の弱いことを示す。
実施例1〜3及び比較例1,2 テレフタル酸ジメチル100部,及びエチレングリコー
ル70部,酢酸マンガン0.032部、第1表に示す量の5−
ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルをエステル交換
反応槽に仕込み、150℃から220℃まで昇温し、生成する
メタノールを系外に留出しながらエステル交換反応を行
った。続いて、得られた生成物に第1表に示す量の3,5
−ジカルボキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホ
ニウムを20%加熱エチレングリコール溶液にして添加
し、攪拌した後、安定剤としてリン酸トリメチル0.018
部を添加し、同時に過剰エチレングリコールの昇温追出
しを開始した。10分後重縮合触媒として、三酸化アンチ
モン0.045部を添加し、更に艶消剤として二酸化チタン
0.3部を含むエチレングリコールスラリーを添加した
後、攪拌を続け240℃に到達した時点でエチレングリコ
ールの追出しを終了した。この反応生成物を重合槽に移
し、260℃に到達するまで常圧反応させた後、1時間か
けて760mmHgから1mmHgまで減圧し、同時に内温を280℃
まで昇温した。更に1mmHgの減圧下、重合温度280℃で2
時間重合した時点で重合反応を終えた。得られたポリマ
ーの品質を第1表に示した。
実施例4 テレフタル酸ジメチル350部,エチレングリコール224
部,チタンテトラブトキサイド0.025部,5−ナトリウム
スルホイソフタル酸ジメチル0.027部(0.005モル%対テ
レフタル酸ジメチル)をエステル交換反応槽に仕込み、
170〜230℃でエステル交換反応を行った。230℃到達時
点で3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸テトラブチ
ルホスホニウム塩0.091部を(0.01モル%対テレフタル
酸ジメチル)20%加熱エチレングリコール溶液にして添
加し、20分間攪拌した後、更に240℃迄昇温を行った。
留出物が出なくなった時点で酸化ゲルマニウム0.047
部,正リン酸0.062部を添加し、重合反応槽に移した。2
60〜270℃で約10分間常圧反応せしめ、その後280℃で高
真空下(数mmHg以上の高真空)にて約3時間反応を行っ
た。得られたポリマーの[η]は0.65で色相はL値78.9
b値1.8であった。
比較例3 5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル,3,5−ジ
カルボキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウ
ム塩を添加しない以外は実施例4と同様に行った。
その結果得られたポリマーの[η]は0.64で色相はL
値78.5 b値3.5であった。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テレフタル酸を主とする二官能性カルボン
    酸又はそのエステル形成性誘導体及び少なくとも一種の
    アルキレングリコールを加熱反応せしめてポリエステル
    を製造するに際し、該反応が終了する以前の任意の段階
    で該二官能性カルボン酸成分に対して0.005〜0.495モル
    %となる量の下記一般式(I) (式中、Z1は芳香族基又は脂肪族基,A1はエステル形成
    性官能基、A2はA1と同一若しくは異なるエステル形成性
    官能基又は水素原子、Mは金属、mは正の整数を示
    す。)で表わされるスルホン酸金属塩化合物及び該二官
    能性カルボン酸成分に対して0.005〜0.495モル%となる
    量の下記一般式(II) (式中、Z1は芳香族基又は脂肪族基、A1はエステル形成
    性官能基、A2はA1と同一若しくは異なるエステル形成性
    官能基又は水素原子、R1,R2,R3及びR4はアルキル基及び
    アリール基よりなる群から選ばれた同一又は異なる基、
    nは正の整数を示す。) で表わされるスルホン酸4級ホスホニウム塩化合物を、
    該スルホン酸金属塩と該スルホン酸4級ホスホニウム塩
    との合計量が該二官能性カルボン酸成分に対して0.01〜
    0.5モル%となる量添加することを特徴とするポリエス
    テルの製造法。
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