JP2679161B2 - ポリエステルの製造方法 - Google Patents

ポリエステルの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ナフタレンジカルボン酸を主たるジカルボ
ン酸成分とするジカルボン酸の低級アルキルエステルと
脂肪族グリコールからエステル交換反応によりポリエス
テル(以下本明細書ではポリアルキレンナフタレートと
いう)を製造する方法に関するものである。
[従来の技術] ポリエチレン−2,6−ナフタレートを代表とするポリ
アルキレンナフタレートは優れた耐熱性、高弾性率、耐
加水分解性を持つため、ポリエチレンテレフタレートよ
りも更に広い用途(例えばフィルム,ボトル,その他の
各種成形体)への適用が期待される素材として有望視さ
れている。
芳香族ジカルボン酸とグリコールから高分子量のポリ
エステルを製造するに当たっては、主に次の様な方法が
採られる。
芳香族ジカルボン酸とグリコールをエステル化反応さ
せ、芳香族ジカルボン酸のビスグリコールエステル単量
体あるいはその低重合体を得た後更に重縮合する(直接
重合法)。
芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステルとグリコ
ールをエステル交換反応させ、芳香族ジカルボン酸のビ
スグリコールエステル単量体またはその低重合体を得た
後、更に重縮合する(エステル交換法)。
[発明が解決しようとする課題] 反応工程的に言えば前記の直接重合法の方が経済的
であるが、たとえばポリエチレン−2,6−ナフタレート
を直接重合法で製造する場合を考えると、原料の2,6−
ナフタレンジカルボン酸は高融点で且つ難溶性であるた
め精製原料が得難く、またグリコールとのエステル化に
極めて高温かつ長時間を要するため、この間にジエチレ
ングリコール等の不純物が副生混入し、得られるポリエ
チレン−2,6−ナフタレートの品質が低下してしまう
(例えば融点低下)。
そこでこの直接重合法の改良方法として特公昭49−14
877号公報に次の様な技術が開示されている。これは
「2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコール
のエステル化反応を60%以上進行させた段階で反応系に
ジカルボン酸の0.8モル倍以上のエチレングリコールを
添加し、特定のエステル交流触媒の存在下加熱保持した
後、遊離しているグリコール類を減圧下220℃以下の温
度で留去し、その後重縮合反応させる」というものであ
るが、この方法においても依然として2,6−ナフタレン
ジカルボン酸としての精製原料が得難いこと、エステル
化反応時間が長いこと等の問題を有している。
一方前記のエステル交換法の改良方法に関して特公
昭41−22957号公報には、カルシウム化合物,アンチモ
ン化合物およびトリメチル燐酸より成る触媒系を用いて
ナフタレートポリエステルとテレフタレートポリエステ
ルのブロック共重合体を製造する方法が開示されてい
る。しかしこの方法によれば、エステル交換触媒の如何
によっては(イ)ジエチレングリコール等の不純物が副
生する、(ロ)ポリエチレン−2,6−ナフタレートはポ
リエチレンテレフタレートに比べてポリマーの融点が高
く、これを得るために重合温度を高くしなくてはなら
ず、そのため重縮合時間が極めて短時間となり、反応制
御が困難となってしまう、(A)ポリエチレン−2,6−
ナフタレートは溶融粘度が高いため、重合が進みすぎる
と粘度上昇を招き、ポリマー収率が低くなってしまう、
等の問題があった。
上記状況に鑑み本発明においては、 (a)ジエチレングリコール等の不純物の副生を少なく
することができる、 (b)重縮合時間を適正にして反応制御を容易ならし
め、ポリマー特にポリアルキレンナフタレートの収率を
高くすることができる、 という様なポリエステルの製造方法を確立すべく種々検
討した。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決することのできた本発明とは、ナフタ
レンジカルボン酸を主たるジカルボン酸成分とするジカ
ルボン酸の低級アルキルエステルと脂肪族グリコールと
からエステル交換をしてジカルボン酸のエチレングリコ
ールエステルを得た後、該ジカルボン酸のエチレングリ
コールエステルを重縮合してポリエステルを製造する方
法において、 前記エステル交換に際し、触媒としてマンガン化合物
を(1)式の条件を満足するように添加し、 前記エステル交換及び/又は前記重縮合に際し、触媒
としてアンチモン化合物を(2)式の条件を満足するよ
うに添加し、 前記重縮合に際し、触媒として燐化合物を(3)式の
条件を満足するように添加して反応させることを要旨と
するものである。
0.015モル%≦Mn≦0.04モル% (1) 0.01モル%≦Sb≦0.05モル% (2) 0.5≦Mn/P≦1.5 (3) [但し、式中Mn,Sb,Pはマンガン化合物、アンチモン化
合物、燐化合物におけるマンガン、アンチモン、燐の各
原子としてのナフタレンジカルボン酸低級アルキルエス
テルに対するモル%を示す。] [作用] 本発明は、ナフタレンジカルボン酸を主たるジカルボ
ン酸成分とするカルボン酸の低級アルキルエステルと脂
肪族グリコールとからエステル交換法によりポリエステ
ルを製造するものであるが、ナフタレンジカルボン酸の
低級アルキルエステルとしては2,6−ナフタレンジカル
ボン酸の低級アルキルエステル、例えばジメチルエステ
ルを主成分とし、その一部を他の脂肪族ジカルボン酸の
低級アルキルエステルや芳香族ジカルボン酸の低級アル
キルエステルと置きかえたものでも良い。この様なもの
として例えばアジピン酸ジメチル、テレフタル酸ジメチ
ル、2,7−ナフタレンジカルボン酸ジメチル等が挙げら
れる。
また脂肪族グリコールとしてはエチレングリコールを
主成分とし、その一部を他の脂肪族のグリコール、例え
ばポリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、
テトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサングリ
コール等で置きかえても良い。
本発明においてはマンガン化合物は主としてエステル
交換反応、アンチモン化合物多び燐化合物は主として重
縮合反応のための触媒成分として用いる。これらは前記
グリコールに可溶な化合物の形態として使用し、例えば
マンガンやアンチモンの酢酸塩,アセチルアセトナー
ト,ハロゲン化物あるいは酸化物等として用い、また燐
化合物としては燐酸あるいは燐酸低級アルキルエステル
(例えばトリメチルホスフェート等)等として用いるこ
ともできる。
本発明においては上記触媒を後述する様に特定量用い
るものであるが、特にマンガンについては、エステル交
換反応触媒としての作用と共に、重縮合触媒としての作
用もあるので、エステル交換反応を短時間で進行させる
べく多めに配合すると、エステル交換反応終了後の重縮
合反応時間が極端に短くなり、重縮合反応における制御
が困難となってしまいポリマーの収率低下をきたす。そ
こでエステル交換反応終了後燐化合物を添加することに
よって燐化合物の燐原子をマンガン化合物のマンガン原
子に配位せしめ、マンガンの触媒能力を抑えるといった
工夫を払うことが望まれる。
これらの作用を考慮して種々検討した結果、マンガン
化合物、アンチモン化合物、燐化合物の添加量をそれぞ
れ 0.015モル%≦Mn≦0.04モル% (1) 0.01モル%≦Sb≦0.05モル% (2) 0.5≦Mn/P≦1.5 (3) [但し、式中Mn,Sb,Pはマンガン化合物、アンチモン化
合物、燐化合物におけるマンガン、アンチモン、燐の各
原子としてのナフタレンジカルボン酸低級アルキルエス
テルに対するモル%を示す。] となる様に配合することと定めた。これにより所望のエ
ステル交換反応時間および所望の重縮合時間とすること
ができ、ジエチレングリコール等の不純物の副生が少な
く、また高収率で目的とするポリマーが得られることが
分った。即ちMn<0.015モル%ではエステル交換反応が
不十分となると共に該反応時間が長時間となる。一方Mn
>0.04モル%では重縮合反応時間が短く反応制御が困難
となると共に目的ポリマーの収率が低下する。またSb<
0.01モル%では重縮合反応が不十分となり、Sb>0.05モ
ル%では逆に重縮合反応時間が短くなってしまう。Mn/P
<0.5(モル%比)ではP量が多過ぎてジエチレングリ
コール等の副生成物が多くなる。Mn/P>1.5(モル%
比)ではPの量が不足しMnの作用が大きくなり重縮合反
応時間が短くなり過ぎて反応制御が難しくなる。
[実施例] 実施例1 撹拌装置及び精留塔付反応器(内容積が2)に2,6
−ジメチルナフタレート505部、エチレングリコール282
部、酢酸マンガン四水和物0.15部および三酸化アンチモ
ン0.12部を入れ、150〜220℃でメタノールが流出しなく
なるまで加熱撹拌しエステル交換を行った。さらに、ト
リメチルホスフェート0.13部を加えたのち、285℃に昇
温しながら1mmHg以下に減圧して重縮合反応を行った。
得られたポリマーの品質およびエステル交換所要時間,
重縮合所要時間について第1表に示す。
実施例2〜6および比較例1〜10 第1表に示す様に触媒配合を変える他は実施例1と同
様に処理した。結果を第1表に示す。
尚実施例中、極限粘度はパラクロルフェノールとテト
ラクロルエタンの混合溶媒(3:1)を用い、30℃で測定
した。ジエチレングリコール含量はポリエステルを加メ
タノール分解し、ガスクロ法により求めた。又エステル
交換時間はメタノールの留出がなくなるまでの時間であ
り、重縮合時間は減圧下(1mmHg以下)で、所定溶融粘
度に達するまでの時間である。また実施例中、『部』と
あるのは重量部を示す。
第1表より明らかな様に実施例においては、エステル
交換反応時間および重縮合反応時間共に反応に適した時
間となっており、良好な性質のポリマーが得られた。
比較例1および2においてはトリメチルホスフェート
が添加されておらず、ポリマー中のジエチレングリコー
ル含量は著しく少なくなっているが、比較例1では重縮
合時間が18分と著しく短時間で反応制御が困難であるこ
とがわかる。また比較例2はマンガン触媒量が少なくて
エステル交換反応に長時間を要した。さらに比較例3で
はトリメチルホスフェートの配合量が多過ぎポリマー中
のジエチレングリコール量が多くなっている。比較例4
ではトリメチルホスフェートの配合量が少なく、また比
較例5はアンチモンの量が多過ぎて重縮合反応時間が短
く反応制御が困難となっていることが分かる。他の比較
例においても反応時間あるいはポリマーの性質に難を有
していた。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されているのでエステル交換
反応時間および重縮合反応時間を制御することができ
て、しかも不純物の副生が少なく、高収率で目的とする
ポリマーを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−37889(JP,A) 特開 昭47−34694(JP,A) 特公 昭49−14877(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ナフタレンジカルボン酸を主たるジカルボ
    ン酸成分とするジカルボン酸の低級アルキルエステルと
    脂肪族グリコールとからエステル交換をしてジカルボン
    酸のエチレングリコールエステルを得た後、該ジカルボ
    ン酸のエチレングリコールエステルを重縮合してポリエ
    ステルを製造する方法において、 前記エステル交換に際し、触媒としてマンガン化合物を
    (1)式の条件を満足するように添加し、 前記エステル交換及び/又は前記重縮合に際し、触媒と
    してアンチモン化合物を(2)式の条件を満足するよう
    に添加し、 前記重縮合に際し、触媒として燐化合物を(3)式の条
    件を満足するように添加して反応させることを特徴とす
    るポリエステルの製造方法。 0.015モル%≦Mn≦0.04モル% (1) 0.01モル%≦Sb≦0.05モル% (2) 0.5≦Mn/P≦1.5 (3) [但し、式中Mn、Sb、Pはマンガン化合物、アンチモン
    化合物、燐化合物におけるマンガン、アンチモン、燐の
    各原子としてのナフタレンジカルボン酸低級アルキルエ
    ステルに対するモル%を示す。]
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