JP3108481B2 - 飽和ポリエステルエラストマーの製造法 - Google Patents

飽和ポリエステルエラストマーの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリエステルエラスト
マーの新規な製造法に関する。更に詳しくは、芳香族ジ
カルボン酸、脂肪族グリコール及び脂肪族ポリエーテル
の反応において、特殊な撹拌翼を用いて高分子量の飽和
ポリエステルエラストマーを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】芳香族ジカルボン酸と脂肪族グリコール
のポリエステルをハードセグメントとし、ポリ(アルキ
レンオキシド)グリコールをソフトセグメントとするポ
リエステル−ポリエーテル型のブロック共重合体は耐寒
性、耐熱性、耐油性、耐屈曲疲労性、機械的強度に優れ
た飽和ポリエステルエラストマーとして自動車用部品、
工業用部品、電気、電子部品等に使用されている。この
飽和ポリエステルエラストマーは、芳香族ジカルボン酸
又はその低級アルキルエステルと脂肪族グリコールをエ
ステル化してハードセグメントであるポリエステルを作
り、次に該ポリエステルとソフトセグメントである、ポ
リ(アルキレンオキシド)グリコールとを反応させなが
重縮合させてポリエステル−ポリエーテルブロック共
重合体とする方法又は、一括仕込みで製造され、この重
縮合に用いる重合缶には、ヘリカルリボン翼、シャフト
レスリボン翼、二重らせん翼等の高粘度樹脂の撹拌に適
した形状の撹拌機が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高粘度樹脂用
撹拌機として、前記のようなリボン形状翼を用いる場
合、ポリエステルエラストマー系のような高温、高真空
度、高粘度条件を要する反応系では必ずしも撹拌効率が
充分であるとは言えず、そのため所定の縮合度に達する
までに長時間を要し、その結果樹脂に着色がおこった
り、異臭が発生して樹脂の劣化を招く恐れがあり、優れ
た物性のエラストマーを得るためには厳しい反応条件下
でいかに撹拌効率を上げて重縮合を促進するかが、ポイ
ントとなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は前
記課題を解決すべく鋭意研究した結果、本発明に到達し
た。即ち、本発明は芳香族ジカルボン酸又はその低級ア
ルキルエステル、アルキレングリコール及びポリ(アル
キレンオキシド)グリコールをねじり格子翼型の撹拌機
を具備してなる反応器で反応させることを特徴とする飽
和ポリエステルエラストマーの製造方法を提供すること
である。以下に本発明を詳細に説明する。
【0005】本発明で使用する芳香族ジカルボン酸とし
ては、主としてテレフタル酸及びその低級アルキルエス
テルが用いられ、その他としてはイソフタル酸、フタル
酸、2,5−ノルボナンジカルボン酸、1,4−ナフタル
酸、1,5−ナフタル酸、4,4−オキシ安息香酸及びそ
れらの低級アルキルエステル等が挙げられるが中でもジ
メチルフタレートが原料の入手し易さ、ポリエステル化
速度の速いこと、ポリエーテルに対する影響(酸分解し
ない)の面から特に好ましい。本発明で使用するアルキ
レングリコールとしては、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−
ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げら
れるが中でも1,4−ブタンジオールが良好な弾性特性
を示し特に好ましい。本発明に使用するポリ(アルキレ
ンオキシド)グリコールとしては、ポリテトラメチレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール等で分子量1000〜4000の物が挙げら
れるが中でも分子量1000〜2000のポリテトラメ
チレングリコールが良好な弾性特性を示し特に好まし
い。
【0006】本発明を実施するに当たって、要は、芳香
族ジカルボン酸、アルキレングリコール及びポリ(アル
キレンオキシド)グリコールを反応させるのであるが、
反応機構としてはまず、芳香族ジカルボン酸とアルキレ
ングリコールのエステル化反応がおこり、そのエステル
生成物にポリ(アルキレンオキシド)グリコールが反応
しながら重縮合して、飽和ポリエステルエラストマーを
生成する2工程反応と考えられる。
【0007】本発明のエステル化反応工程及び重縮合反
応工程には必要に応じて触媒を用いることがあり、その
触媒としてはリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネ
シウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム、
チタン、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、アンモン、
カドミウム、マンガンなどの化合物が挙げられ、特に好
ましくはテトライソプロピルチタネート、テトラ−n−
ブチルチタネート、ジブチルチンオキサイド、酢酸亜鉛
が使用出来、またこれらの触媒は2種類以上併用しても
よい。また、本発明では上記触媒以外に酸化防止剤とし
てヒンダードフェノール系、ホスファイト系、チオエー
テル系、アミン系、紫外線吸収剤としてトリアゾール
系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等の添加物
を適宜添加することが出来る。
【0008】本発明の材料仕込み量は芳香族ジカルボン
酸又はその低級アルキルエステル、アルキレングリコー
ル及びポリ(アルキレンオキシド)グリコールのモル比
で1/0.5〜2.5/0.05〜0.6が好ましく、特に
好ましくは1/1.0〜2.0/0.1〜0.4である。仕
込み方法としてはエステル化反応前に一括に仕込んでも
良く、又はポリ(アルキレンオキシド)グリコールを重
縮合反応前(エステル反応後)に仕込んでも良い。触媒
の添加量は芳香族ジカルボン酸に対してモル比で1/
0.0001〜0.1が好ましく、特に好ましくは1/
0.001〜0.01である。触媒の添加方法は最初に一
括添加しても良いがエステル化反応時と重縮合反応時に
分けて添加した方が良好であり、その添加量の比率は1
/1〜10の範囲で行うのが好ましい。酸化防止剤、熱
安定剤はその種類により、効果が異なるため一概に限定
出来ないがヒンダードフェノール系の酸化防止剤である
Irganox1330(チバガイギー社製)を例に挙
げると仕込み原料の全量に対して0.1〜2.0重量%が
好ましく、特に好ましくは0.2〜1.0重量%である。
【0009】本発明の方法を実施するに当たっては、エ
ステル化と重縮合と同一の反応缶で行うことも出来るが
通常は2段階反応を行う。エステル化反応に用いる反応
缶は通常の重合に使用される反応缶で良く、特に限定さ
れるものではなく一例を挙げて示せば加熱、冷却用のジ
ャケットを備え減圧(真空)可能な缶で250rpm程度
までの回転能力のダブルヘリカルリボン翼をもった反応
装置である。本発明の重縮合反応に用いる反応缶は
(株)日立製作所より「ねじり格子翼」の名称で販売さ
れている図1に示されるような高粘度ポリマー混合用の
撹拌翼を備えた反応缶で容量その他の条件はエステル反
応缶と同様で特に限定されない。
【0010】本発明の飽和ポリエステルの製造反応工程
としては、まず第一のエステル化工程で原材料仕込、昇
温、撹拌開始、触媒添加、エステル化の順に行い、次に
エステル化物に酸化防止剤や触媒を添加し、それを重縮
合缶へ移送し、昇温・減圧下で重縮合を行う。得られた
エラストマーは、必要であれば更にペレット加工等の後
処理がなされる。
【0011】本発明の反応条件はエステル化工程におい
て、反応温度は150〜300℃、好ましくは180〜
230℃、反応時間は1〜7時間で5時間を越えない方
が好ましい。撹拌翼の回転数は撹拌翼形状により効率が
異なり一概に言えないがダブルヘリカル型翼では10〜
250rpm、好ましくは100〜250rpmである、なお
原材料の仕込量は、反応缶の形状にもよるが通常100
lの缶に対して40〜80kg程度である。又、反応缶内
を窒素置換しておく必要がある。更に「ねじり格子翼」
を設けた反応缶を用いる重合工程においては、反応温度
は200〜300℃、好ましくは230〜270℃で反
応時間は1〜5時間で4時間を越えない方が好ましく、
ねじり格子翼型撹拌機の回転数は10〜150rpmで好
ましくは20〜100rpmである。
【0012】反応温度は高すぎると生成物の熱劣化を招
く恐れがあり又逆に低すぎると重縮合反応が充分に進行
せず、目的とするエラストマーが得られない。反応時間
についても、同様に長すぎると生成物の熱劣化を招き、
短すぎると重縮合が充分に進まない。撹拌翼の回転数は
反応(混合)物の粘度及び量を考慮して撹拌効率を設定
したもので10rpm以下では、撹拌効率が低下してエラ
ストマーの物性が低下し、逆に150rpm以上で負荷が
かかり過ぎて実用性に乏しくなる。重縮合反応缶内の真
空度は5Torr以下、好ましくは1Torr以下である。かく
して本発明においては、メルトフローインデックス(以
下、MFIと称す)が0.5〜20g/10min(2.1
6kg,230℃)という高分子量のポリエステルエラス
トマーが短時間の反応で効率良く得られ、しかも熱によ
る着色、異臭等の劣化も起こらず品質が極めて良好なる
エラストマーが取得される。
【0013】
【作 用】本発明では、撹拌効率の高いねじり格子翼型
の撹拌機を用いた反応缶で重縮合を行うことにより、高
分子量のポリエステルエラストマーの製造が短時間で効
率良く行え、その結果変色や着色、更には異臭のない高
品質な飽和ポリエステルエラストマーが得られる。
【0014】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明する。尚、実施例中、部とあるのは重量部を意味
する。 実施例1 容量100lの反応缶に窒素ガス雰囲気下でジメチルテ
レフタレート20.3部、1,4−ブタンジオール12.
2部、平均分子量1000のポリテトラメチレングリコ
ール20.9部を仕込み昇温しながらダブルヘリカル型
撹拌翼で撹拌を開始して、その後触媒としてテトライソ
プロピルチタネート0.00327部を添加し、約22
0℃で5時間、エステル化反応を行った。その後ヒンダ
ードフェノール系の酸化防止剤Irganox1330
(チバガイギー社製)を0.16部及びテトライソプロ
ピルチタネートを0.009部添加し、ねじり格子翼型
撹拌機を具備した重縮合反応缶に移送した。そこで減圧
を行い真空度1Torr以下までもっていき、反応温度24
0〜250℃で重縮合反応を行い、撹拌速度20rpmで
トルク上昇が認められなくなるまで約3時間反応させて
ポリエステルエラストマーを得た。
【0015】実施例2 実施例1において、1,4−ブタンジオールを11.3
部、平均分子量1400のポリテトラメチレングリコー
ルを29.3部使用した他は同様の方法によりポリエス
テルエラストマーを得た。 比較例1 実施例1において、重縮合反応時の撹拌翼にダブルヘリ
カル型を用いて反応し、同様の方法でポリエステルエラ
ストマーを得た。重縮合反応には4時間を要した。 比較例2 実施例1において、重縮合反応時の撹拌翼にダブルリボ
ン型を用いて反応し、同様の方法でポリエステルエラス
トマーを得た。重縮合反応には4.5時間を要した。
【0016】実施例1〜2及び比較例1〜2で得られた
ポリエステルエラストマーの物性値及び性状を表1に示
す。
【表1】 表1 実施例1 実施例2 比較例1 比較例2 MFI 1)(g/10min) 15 18 25 28 融点 2) (℃) 145 178 147 181 引張強さ 3)(kg/cm2) 330 280 250 220 伸び率 3)(%) 780 870 700 680 色 4) 白色 白色 微黄色 微黄色臭気 5) 殆ど無し 殆ど無し 有 有 1)押出式プラストメーターにて測定、荷重:2.16k
g、温度:230℃ 2)示差走査熱量計にて測定 3)JIS(K−7113)に準拠 4)目視観察による 5)テトラヒドロフラン臭の有無を確認
【0017】
【発明の効果】本発明の方法によればポリエステルの重
縮合時に撹拌機としてねじり格子翼型のものを使用して
いるため、高粘度のポリエステルの混合撹拌効果が良
く、短時間で反応が完了する。そのためポリエステルエ
ラストマーに対する加熱時間が少なく、熱劣化(加熱酸
化)の影響がなく、弾性に優れた高分子量の均質なポリ
エステルエラストマーが得られる。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施する際に使用する重合缶に
付設されるねじり格子翼型の撹拌機である。図1の撹拌
翼の回転軸上先端部1がモーター等の駆動部と連結さ
れ、該撹拌翼が反応缶内で回転する。
【符号の説明】
1...撹拌翼の回転軸上先端部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ジカルボン酸、アルキレングリコー
    ル及びポリ(アルキレンオキシド)グリコールをねじり
    格子翼型の撹拌機を具備してなる反応器で反応させるこ
    とを特徴とする飽和ポリエステルエラストマーの製造
    法。
  2. 【請求項2】芳香族ジカルボン酸がジメチルフタレー
    ト、アルキレングリコールが1,4−ブタンジオール、
    ポリ(アルキレンオキシド)グリコールがポリテトラメ
    チレングリコールである請求項1記載の飽和ポリエステ
    ルエラストマーの製造法。
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