JP3911251B2 - Method for producing polybutylene terephthalate resin - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、異物、ヘーズ、テトラヒドロフラン含量など低減され成形性良好なポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱可塑性ポリエステル樹脂の中で代表的なエンジニアリンブプラスチックであるポリブチレンテレフタレート樹脂は、成形加工の容易さ、機械的物性、耐熱性、耐薬品性、保香性、その他の物理的、化学的特性に優れていることから、自動車部品、電気・電子部品、精密機器部品、等に広く用いられているが、近年その優れた性質を生かしてフィルム、シート、モノフィラメント、繊維などの分野でも広く使用されるようになってきた。
【0003】
ポリブチレンテレフタレートは、一般にテレフタル酸又はそのジアルキルエステルと1,4-ブタンジオールとを主原料としてエステル化反応やエステル交換反応を経て重縮合することにより製造されるが、最終的に重縮合槽から抜き出されるポリマー中には触媒物質を起因とする固体物質が含まれており、製品の透明度の悪化や、異物欠陥(フィッシュアイ)の原因となるだけでなく、強度低下や伸度低下を招くという問題があった。
【0004】
また、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、原料がジカルボン酸の場合はエステル化反応、原料がジカルボン酸ジアルキルエステルの場合にはエステル交換反応を経て製造されるが、こういった主反応の他に1,4−ブタンジオールの分解によりテトラヒドロフラン(THF)等を発生させる副反応があり、特に連続的に原料を供給して連続的にポリブチレンテレフタレート樹脂を得るいわゆる連続重合法の場合、中でも原料としてジカルボン酸を用いる際に副反応が顕著であった。こういった副反応は、結果的に原料1,4−ブタンジオールの歩留まりを低下させたり、製品ポリブチレンテレフタレート樹脂の品質を低下させたりするため、問題である。
【0005】
これらの問題に対し、例えばポリブチレンテレフタレート樹脂中の異物の低減に関して特許文献1、2にはポリブチレンテレフタレート製造の反応槽をつなぐラインにフィルターを設置することが提案されている。ところが、フィルターによる濾過ではフィルターの目開き以下の異物は除去できないため、より完全に異物を減らすには目開きを小さくするしか方法はないが、フィルターの目開きを小さくするとラインの圧力損失が大きくなり、流量を維持するためにはポンプや配管等の設備が過大になるといった問題がある。またフィルター寿命も必然的に短くなるためフィルター切替、交換等の煩雑さが増し、生産性や安全性に多大な悪影響を及ぼす。さらに、ポリマーはフィルター目開きが小さくなればなるほど通過時に高剪断を受けるため、剪断発熱による劣化が増大するという問題がある。
【0006】
またテトラヒドロフランの副生に関しては、その低減法として触媒濃度を高くすることで抑制されることが知られており、例えば特許文献3には、高い1,4−ブタンジオールとテレフタル酸のモル比、高触媒濃度、高温、低圧力の条件下でのエステル化反応が提示されている。しかし、この方法では高い触媒濃度に基づく触媒残渣が製品中の異物の増大を招いたり、高い温度と高い触媒濃度がTHF生成以外の副反応の増大を招いたりする問題があった。また、低い圧力設定は留出液として系外に払い出される1,4−ブタンジオールの増大を招き、設備が過大になる等の問題も抱えていた。
【0007】
一方、特許文献4には1,4−ブタンジオールとテレフタル酸のモル比を規定し、有機チタン化合物の濃度を該モル比を用いて算出した値以下に抑えることによって、触媒由来の異物生成とTHFが発生する副反応を抑制しようとしているが、この技術の根幹は有機チタン化合物濃度を低く設定したがために生じる触媒活性の低下、副反応であるTHF生成の増大を有機スズ化合物添加で補おうというものであり、得られるポリブチレンテレフタレートの色調が悪く触媒残渣は本質的には減少していないという問題があった。また、特許文献3の例に比べると低い反応温度設定は、結果的にエステル化反応時間の増大を招いており、生産性の観点からも大幅な改良が求められていた。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−336162号公報
【特許文献2】
特開2001−270937号公報
【特許文献3】
特開昭62−195017号公報
【特許文献4】
特開平10−330469号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、機械的強度や色調に優れ、ヘイズや異物の低減され、フィルム、モノフィラメント、繊維等に好適に使用することができるポリブチレンテレフタレート樹脂を提供することにある。
更に射出成形サイクルが短く成形性や色調すぐれ、成形品からのガスの発生が少なく、リレー部品などの電気・電子部品に好適に使用することができるポリブチレンテレフタレート樹脂をも提供することにある。
【0010】
本発明の別の目的は、エステル化またはエステル交換化反応時のTHF生成等の副反応を抑え、生産性が改良されると同時にヘーズや異物の低減された、色調の良好なポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決すべく検討した結果、ポリブチレンテレフタレート樹脂製造反応における攪拌を特定条件にしたとき上記課題を解決できることを見出し到達したものである。
すなわち本発明の要旨は、テレフタル酸又はそのジアルキルエステルを主原料とするジカルボン酸成分と1,4−ブタンジオールを主原料とするジオール成分とを触媒の存在下に連続的にエステル化反応又はエステル交換反応させ、次いで重縮合してポリブチレンテレフタレートを製造する方法に於いて、エステル化反応工程またはエステル交換反応工程における、反応物に加える反応物の単位体積あたりの攪拌エネルギーQ(kJ/m3)が下式(1)の関係を満たし、かつ単位時間当たりにエステル化反応槽またはエステル交換反応槽に供給される原料のテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルと、1,4−ブタンジオールとのモル比が下式(2)を満たすことを特徴とするポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法。
Q ≧ 1500 kJ/m3 (1)
B/T=2.5〜4.5(mol/mol) (2)
(但し、Bは単位時間当たりにエステル化またはエステル交換反応槽に外部から供給される1,4−ブタンジオールのモル数、Tは単位時間当たりにエステル化またはエステル交換反応槽に外部から供給されるテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルのモル数を示す)
【0013】
【発明の実施の形態】
(樹脂)
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂はチタン化合物を含む。また場合によりスズ化合物を含むこともできる。
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂は、下記式
Ti/C/H/O=1.0/x/y/z
で表される組成(但し、式中xは1.0以上10.0以下、yは1.0以上10.0以下、zは1.0以上10.0以下の値をとる)を有する微小粒子状のチタン含有物質(以下有機チタン化合物と称する)を含有することが必須である。ここで、好ましくは、xは2.0以上8.0以下、yは2.0以上8.0以下、zは1.0以上5.0以下であり、より好ましくは、xは3.0以上6.0以下、yは3.0以上6.0以下、zは2.0以上4.0以下であり、特に好ましくは、xは4.0以上6.0以下、yは3.0以上5.0以下、zは2.0以上4.0以下であり、最も好ましくは、xは4.5以上5.5以下、yは3.5以上5.0以下、zは2.5以上4.0以下である。
【0014】
有機チタン化合物の組成は、後述の方法等で捕集した物質をEPMA、EDX等による元素分析、有機元素分析、TG−DTA分析、赤外スペクトル、X線回折(XRD)、熱分解GC等の分析手法を組み合わせることにより求めることができる。即ち、有機チタン化合物は、本願明細書に記載の方法で捕集、分析して本願明細書に記載の要件を満たす限り、単一化合物、混合物等、その形態は問わない。
該有機チタン化合物は、酸化チタンに比べ光線の隠蔽効果が小さく、透明性の悪化は大幅に改善される。また、結晶化核剤としての機能を持つため、ポリブチレンテレフタレートの結晶化速度を上げ、成形サイクルを短くする効果を有する。
【0015】
有機チタン化合物の含有量は、ポリブチレンテレフタレート樹脂に対し重量比で0.01以上250以下ppmであることが必要で、好ましくは0.1以上200ppm以下、より好ましくは1以上150ppm以下、特に好ましくは5以上100ppm以下である。250ppmより多いと製品中の異物や欠陥となり、0.01ppmより少ないと結晶化速度の向上が見られなくなる。
有機チタン化合物の含有量は、ポリブチレンテレフタレート樹脂をヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=1/1(体積比)に溶解させ、遠心分離を行い、最後に数回ヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=1/1(体積比)で洗浄し、回収・乾燥することによって定量することができる。濃度が薄い場合には試料量を多く取り繰り返し遠心分離することにより、より正確な定量を行うことができる。
【0016】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂が含有する有機チタン化合物のうち、粒径の大きい有機チタン化合物は、製品中の異物になりやすく成型品の商品価値や機械的物性を低下させる原因となるため、5μm以上の有機チタン化合物はポリブチレンテレフタレートに対し重量比で200ppm以下であることが好ましく、さらには100ppm以下、特には50ppm以下、中でも10ppm以下が好適である。粒径5μm以上の有機チタン化合物は、ポリブチレンテレフタレート樹脂をヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=1/1(体積比)に溶解させ、孔径5μmのポリテトラフルオロエチレン製メンブレンフィルターで濾過した後、該溶媒で十分洗浄し、最終的にフィルター上に捕集された量として求めることができる。
【0017】
尚、有機チタン化合物は、チタンアルコラートやチタンフェノラート等のチタン化合物、テレフタル酸、イソフタル酸、安息香酸、酢酸等の有機酸、エタンジオール、1,4−ブタンジオール、ペンタエリスリトール等のアルコール、等の有機化合物を原料として合成され、典型的には原料、オリゴマー等の中間体の段階で添加するいわゆる重合内添法があげられ、中でもポリブチレンテレフタレートの重合反応を進める段階で平行して重合容器の中で合成し、樹脂中に分散させることが簡便性の観点から好ましい。尚、ポリブチレンテレフタレート樹脂と混合し押出機等で混練することもできる
【0018】
本発明におけるポリブチレンテレフタレート樹脂は、チタンあるいはチタンとスズとを触媒として得られるが、ポリブチレンテレフタレート樹脂中のチタン及びスズ金属原子の合計の濃度は、20〜250ppmであることが好ましく、さらには30〜150ppm、中でも30〜120ppm、特には30〜90ppmが好ましい。これらの金属原子h量は、湿式灰化等の方法でポリマー中の金属を回収した後、原子発光、Induced Coupled Plasma(ICP)等の方法を用いて測定することができる。20ppm以下ではポリブチレンテレフタレート樹脂製造反応時の反応速度が遅い傾向となり、250ppm以上では樹脂中の好ましくない異物が多い傾向となる。
【0019】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂は、フェノール/テトラクロルエタン(重量比1/1)の混合溶媒を用いて30℃で測定した固有粘度が0.5〜1.5dL/gであることが好ましく、0.6〜1.4dL/gであることがより好ましく、0.7〜1.3dL/gであることがさらに好ましい。固有粘度が0.5dL/g未満であると、成形品の機械的強度が不十分となるおそれがある。固有粘度が1.5dL/gを超えると、溶融粘度が高くなり、流動性が悪化して、成形性が不良となる傾向となる。
【0020】
本発明において、ポリブチレンテレフタレート樹脂の末端カルボキシル基濃度に制限はないが、多すぎるとポリブチレンテレフタレート樹脂の耐加水分解性を悪化させ、少なすぎると重合性を悪化させるため、1以上40μeq/g以下であることが好ましく、さらには2以上30μeq/g以下、中でも3以上25μeq/g以下、特には5以上20μeq/g以下であることが好ましい。
ポリブチレンテレフタレート樹脂の末端カルボキシル基濃度は、樹脂を有機溶媒に溶解し、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液を用いて滴定することにより求めることができる。
【0021】
本発明において、ポリブチレンテレフタレート樹脂中のテトラヒドロフラン含有量は、200ppm(重量比)以下であることが好ましく、より好ましくは180ppm以下、特に好ましくは150ppm以下である。樹脂中のテトラヒドロフラン含有量は、樹脂ペレットを水に浸漬して耐圧密閉容器中120℃で6時間処理し、水中に溶出したテトラヒドロフラン量をガスクロマトグラフィーで定量することにより求めることができる。ポリブチレンテレフタレート中のテトラヒドロフラン量が多いと、成形品を高温で使用した際にガスの発生が多くなり、リレー部品などの電気・電子部品の電気的接点の腐食の原因となる。
【0022】
本発明におけるポリブチレンテレフタレート樹脂の降温結晶化温度は170℃以上であることが好ましく、中でも173℃以上、特には175℃以上が好適である。本発明におけるポリブチレンテレフタレート樹脂の降温結晶化温度とは、示差走査熱量計を用いて樹脂が溶融した状態から降温速度20℃/minで冷却したとき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と、射出成形に際して結晶化に時間がかかり、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となる。
【0023】
本発明におけるポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸単位及び1,4−ブタンジオール単位がエステル結合した構造を有する高分子であり、ジカルボン酸単位の50モル%以上がテレフタル酸単位からなり、ジオール成分の50モル%以上が1,4−ブタンジオール単位から成るものを言う。中でも全ジカルボン酸単位の内、70モル%以上、さらには80モル%以上、特には95モル%以上をテレフタル酸単位が占めることが好ましく、ジオール単位の内、70モル%以上、さらには80モル%以上、特には95モル%以上を1,4−ブタンジオール単位が占めることが好ましい。テレフタル酸単位または1,4−ブタンジオール単位が50モル%より少ないとポリブチレンテレフタレート樹脂の結晶化速度が低下し、成形性の悪化を招く。
【0024】
本発明において、テレフタル酸以外のジカルボン酸成分に特に制限はなく、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。
【0025】
これらジカルボン酸成分は、ジカルボン酸として、またはジカルボン酸のアルキルエステル、好ましくはジアルキルエステルとして反応に供与することができ、ジカルボン酸とジカルボン酸アルキルエステルの混合物としてもよい。ジカルボン酸アルキルエステルのアルキル基に特に制限はないが、アルキル基が長いとエステル交換反応時に生成するアルキルアルコールの沸点の上昇を招き反応液中から揮発せず、結果的に末端停止剤として働き重合を阻害するため、炭素数4以下のアルキル基が好ましく、中でもメチル基が好適である。
【0026】
本発明において、1,4−ブタンジオール以外のジオール成分に特に制限はなく、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリ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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ジブチレングリコール、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−オクタンジオールなどの脂肪族ジオール、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などの脂環式ジオール、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)スルホンなどの芳香族ジオールなどを挙げることができる。
【0027】
本発明においては、さらに、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などの三官能以上の多官能成分などを共重合成分として用いることができる。
【0028】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の慣用の製造方法に基づくが、これら公知の方法は大きく分けてジカルボン酸を主原料として用いるいわゆる直接重合法と、ジカルボン酸ジアルキルエステルを主原料として用いるエステル交換法がある。前者は初期のエステル化反応で水が生成し、後者は初期のエステル交換反応でアルコールが生成するという違いがあるが、原料の入手安定性、留出物の処理の容易さ、また本発明による改良効果という観点からは直接重合法が好ましい。これらのエステル化反応又はエステル交換反応、および引き続いて行われる重縮合反応は、生産性や製品の均一性の観点からは連続法を採用する
【0029】
連続直接重合法の一例としては、テレフタル酸を主成分とする前記ジカルボン酸成分と1,4−ブタンジオールを主成分とする前記ジオール成分とを、一段若しくは複数段のエステル化反応槽内で、エステル化反応触媒の存在下に、通常180〜260℃、好ましくは200〜240℃、特に好ましくは210〜235℃の温度、また、通常10〜300kPa、好ましくは10〜130kPa、特に好ましくは60〜90kPaの圧力下で、通常0.5〜10時間、好ましくは0.5〜5時間、さらに好ましくは1〜3時間で、連続的にエステル化反応させ、得られたエステル化反応生成物としてのオリゴマーを重縮合反応槽に移送し、単数若しくは複数の重縮合反応槽内で、重縮合反応触媒の存在下に、好ましくは連続的に、通常210〜280℃、好ましくは220〜265℃の温度、通常27kPa以下、好ましくは20kPa以下、特に好ましくは13kPa以下の減圧下で、攪拌下に2〜12時間好ましくは3〜10時間で重縮合反応させる方法が挙げられる。
【0030】
一方、エステル交換法の一例としては、テレフタル酸のジアルキルエステルを主成分とする前記ジカルボン酸エステル成分と1,4−ブタンジオールを主成分とする前記ジオール成分とを、一段若しくは複数段のエステル交換反応槽内で、エステル交換触媒の存在下に、通常110〜260℃、好ましくは140〜240℃、特に好ましくは180〜220℃の温度、また、通常10〜300kPa、好ましくは10〜130kPa、特に好ましくは60〜101kPaの圧力下で、0.5〜10時間、好ましくは0.5〜5時間で連続的にエステル交換反応させ、得られたエステル交換反応生成物としてのオリゴマーを重縮合反応槽に移送し、一段若しくは複数段の重縮合反応槽内で、重縮合反応触媒の存在下に、好ましくは連続的に、通常210〜280℃、好ましくは220〜265℃の温度、通常27kPa以下、好ましくは20kPa以下、特に好ましくは13kPa以下の減圧下で、攪拌下に2〜12時間好ましくは3〜10時間で重縮合反応させる方法が挙げられる。
【0031】
又、重縮合反応により得られた樹脂は、通常、重縮合反応槽の底部からポリマー抜出ダイに移送されてストランド状に抜き出され、水冷されながら若しくは水冷後、カッターで切断されてペレット状の粒状体とされる。
【0032】
本発明におけるエステル化またはエステル交換反応触媒としては、チタン化合物が好適に用いられ、チタン化合物の具体例としては、例えば、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代表的なものとして挙げられ、中でもテトラブチルチタネートが好ましい。その使用量は特に限定されないが、多すぎると異物の原因となるばかりでなくポリマーの熱滞留時の劣化反応や、ガス発生の原因となり、少なすぎると、主反応速度が低下し副反応が起こりやすくなるため、得られるポリブチレンテレフタレート樹脂に対してチタン原子として、通常1〜250ppm、好ましくは5〜200ppm、さらに好ましくは5〜150ppm、特に好ましくは20〜100ppm、中でも30〜90ppmが好適である。
【0033】
一方、異物抑制や透明性向上に重点を置いた場合には、得られるポリブチレンテレフタレート樹脂に対してチタン原子として、好ましくは1〜65ppm、さらに好ましくは10〜50ppm、特に好ましくは20〜45ppmである。
【0034】
又、エステル化またはエステル交換反応触媒として、前記チタン化合物の他に、例えば、ジブチルスズオキサイド、メチルフェニルスズオキサイド、テトラエチルスズ、ヘキサエチルジスズオキサイド、シクロヘキサヘキシルジスズオキサイド、ジドデシルスズオキサイド、トリエチルスズハイドロオキサイド、トリフェニルスズハイドロオキサイド、トリイソブチルスズアセテート、ジブチルスズジアセテート、ジフェニルスズジラウレート、モノブチルスズトリクロライド、トリブチルスズクロライド、ジブチルスズサルファイド、ブチルヒドロキシスズオキサイド、メチルスタンノン酸、エチルスタンノン酸、ブチルスタンノン酸、等の錫化合物、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、等のマグネシウム化合物、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、等のカルシウム化合物を用いることができる。
【0035】
また、重縮合反応触媒としては、エステル化またはエステル交換反応時に添加した触媒を引き続いて重縮合反応触媒として用いることとして新たな触媒の添加を行わなくてもよいし、前記触媒を更に添加してもよく、そのときの使用量に特に制限はないが、多すぎると前記のような問題が起こるため、通常得られるポリブチレンテレフタレート樹脂に対して金属原子として、300ppm以下、好ましくは150ppm以下、さらに好ましくは100ppm以下、特に好ましくは50ppm以下となる量使用し、又、エステル化反応時に添加したエステル化反応触媒とは異なる、例えば、三酸化二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等を新たに添加してもよい。
【0036】
また、異物抑制、重合性確保及び色調の観点からは、ポリブチレンテレフタレート樹脂に対してチタン原子、またはチタン原子及びスズ原子の合計の金属濃度は、20〜250ppmであることが必要で、さらには30〜150ppm、中でも30〜120ppm、特には30〜90ppmが好ましい。
一方、異物抑制に重点を置いた場合には、得られるポリブチレンテレフタレート樹脂に対してチタン原子、またはチタン原子とスズ原子の合計の金属量として、好ましくは1〜65ppm、さらに好ましくは10〜50ppm、特に好ましくは20〜45ppmである。
【0037】
同様の観点から、前述のエステル化又はエステル交換反応で得られるオリゴマーに対して、チタン原子、またはチタン原子及びスズ原子の合計の金属濃度が15〜230ppmであるのが好ましく、更に好ましくは30〜100ppmである。これらの金属量は、湿式灰化等の方法でポリマー又はオリゴマー中の金属を回収した後、原子発光、原子吸光、Induced Coupled Plasma(ICP)等を用いて測定することができる。
【0038】
上記エステル化又はエステル交換反応で得られるオリゴマーのエステル化率またはエステル交換率が90%以上の時、オリゴマーの数平均分子量は大きすぎると後重合工程での重縮合速度低下を招くため、好ましくは1000以下、さらに好ましくは700以下、特に好ましくは600以下、最適には500以下である。またオリゴマーの末端ビニル基濃度が高いとポリマーの色調の悪化や、固相重合性の低下を招くため1μeq/g以下が好ましい。
【0039】
エステル化あるいはエステル交換反応で得られたオリゴマーの数平均分子量は、蒸気浸透圧計、末端基滴定、NMRによる末端基定量等によって求めることができ、末端ビニル基濃度は1H−NMRで求めることができる。
【0040】
又、前記エステル化反応、エステル交換反応、重縮合反応において、前記触媒の他に、正燐酸、亜燐酸、次亜燐酸、ポリ燐酸、及びそれらのエステルや金属塩等の燐化合物、水酸化ナトリウム、安息香酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属化合物等の反応助剤、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等の抗酸化剤、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、シリコーンオイル等の離型剤等の他の添加剤を存在させてもよい。
【0041】
又、エステル化またはエステル交換反応槽としては、攪拌装置を有する反応槽であれば特に制限はなく、縦型攪拌完全混合槽、縦型熱対流式混合槽、塔型連続反応槽等の型式のいずれであってもよく、又、単数槽としても、同種又は異種の槽を直列させた複数槽としてもよい。
攪拌装置は公知のものが使用でき、動力部および軸受、軸、攪拌翼からなる通常のタイプの他、タービンステーター型高速回転式攪拌機、ディスクミル型攪拌機、ローターミル型攪拌機等の高速回転するタイプも用いることができる。
【0042】
攪拌の形態にも制限はなく、反応槽中の反応液を反応槽の上部、下部、横部等から直接攪拌する通常の攪拌方法の他、反応液の一部を反応器の外部に配管等で持ち出してラインミキサ−等で攪拌し、反応液を循環させる方法もとることができる。
攪拌翼の種類も公知のものが選択でき、具体的にはプロペラ翼、スクリュー翼、タービン翼、ファンタービン翼、デイスクタービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼等が挙げられる。
【0043】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂の製造法の特徴の1つはエステル化反応工程またはエステル交換反応工程において、反応物に加える、反応物単位体積あたりの攪拌エネルギーQ(kJ/m3)が、
Q ≧ 1500 kJ/m3
を満たすことである。
【0044】
ここで回分法を用いる場合には、反応物体積をV(m3)とし、与える攪拌動力をP(kw)、反応時間をt(sec)とした時、Q=P×t/Vであり、エステル化またはエステル交換反応をさせる槽においては下式の関係を満たす。
Q=P×t/V ≧ 1500 kJ/m3
Qはさらに好ましくは2000kJ/m3以上、特に好ましくは3000kJ/m3以上、最適には4000kJ/m3以上である。
ここで、攪拌動力Pは、攪拌軸にトルクメーター、動力検知器等を設置する方法で検知できる。
【0045】
又、エステル化反応工程またはエステル交換反応工程に連続的に原料を供給し連続的にポリマーを得るいわゆる連続法を用いる場合に、原料の単位時間当たりの総供給量をq(m3/sec)とし、与える攪拌動力をP(kw)とした時Q=P/qであり、エステル化またはエステル交換反応をさせる槽においては下式の関係を満たす。
Q=P/q ≧ 1500 kJ/m3
【0046】
上記において単位時間当たりの総供給量qとはテレフタル酸又はテレフタル酸ジアルキルエステルおよび必要に応じて少量のたの共重合ジカルボン酸成分と1,4−ブタンジオールおよび必要に応じて少量の他の共重合ジオール成分のエステル化反応槽に供給される体積量であり、例えば原料がテレフタル酸と1,4−ブタンジオールでスラリーとして調整され供給される場合はそのスラリーの体積であり、例えばテレフタル酸ジメチルが溶融状態で、1,4−ブタンジオールと別に反応槽に供給される場合にはそれぞれ供給されるテレフタル酸ジメチルの体積と1,4−ブタンジオールの体積との和とする。なお留出系で捕集され反応槽に戻される1,4−ブタンジオール、還流冷却器で還流される1,4−ブタンジオール等を除いたものとする。
【0047】
さらに好ましくは2000kJ/m3以上、特に好ましくは3000kJ/m3以上、最適には4000kJ/m3以上である。
Qが1500kJ/m3未満では、見かけの主反応速度が遅くなり副反応が台頭してくると同時に、触媒の失活が進み、失活触媒由来の隠蔽効果の高い粒子や、粒径の大きな異物が生成し易くなり、結果的に製品の透明性が悪化する、異物が増加する、耐加水分解性が悪化する等の不都合を生じ易い傾向になる。
【0048】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂を製造するにあたっては、連続的にエステル化またはエステル交換反応をさせる際に、単位時間当たりに外部から反応槽に供給されるテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルと、1,4−ブタンジオールとのモル比が下式を満たすことが重要である
B/T=2.5〜4.5(mol/mol)
(但し、Bは単位時間当たりにエステル化またはエステル交換反応槽に外部から供給される1,4−ブタンジオールのモル数、Tは単位時間当たりにエステル化またはエステル交換反応槽に外部から供給されるテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルのモル数を示す)
【0049】
中でも、B/T=2.5〜4.0、さらには2.6〜3.5、特には2.7〜3.3が好ましい。B/Tが2.5より小さいと触媒由来の異物が増加する傾向があり、4.5より大きいと熱効率が低下するだけでなく、テトラヒドロフラン等の副生物が増大する傾向にある
【0050】
本発明において、外部から反応槽に供給される1,4−ブタンジオールとは、原料スラリーまたは液体としてテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルとともに供給される1,4−ブタンジオールの他、これらとは独立に供給される1,4−ブタンジオール、例えば留出系で捕集され反応槽に戻される1,4−ブタンジオール、還流冷却器で還流される1,4−ブタンジオール等、反応槽外部から反応槽内に入る1,4−ブタンジオールの総和である。
【0051】
エステル化反応またはエステル交換反応をさせる槽は単数若しくは複数設置することができるが、本発明におけるエステル化反応槽またはエステル交換反応槽と重縮合反応槽との区別は、直接重合法での連続重合の場合、下式▲1▼で表されるエステル化率が反応器の入口で80%以下の場合をエステル化槽とし、80%を越える場合を重縮合反応槽とする。また、エステル交換法での連続重合の場合、同様に下式▲2▼で表されるエステル交換率が80%以下の場合をエステル化槽とし、80%を越える場合を重縮合反応槽とする。
エステル化率=(ケン化価−酸価)×100/ケン化価・・・▲1▼
(ここで酸価はオリゴマーをジメチルホルムアミドに溶解しアルカリ滴定した値であり、ケン化価はオリゴマーをアルカリ加水分解し、酸で逆滴定して得た値である。)
【0052】
エステル交換率=(テレフタル酸ユニットのモル濃度×2−メチルエステルの当量)×100/(テレフタル酸ユニットのモル濃度×2) ・・・▲2▼
(ここで、テレフタル酸ユニットのモル濃度、メチルエステルの当量は、オリゴマーをヘキサフルオロイソプロパノール/重クロロホルム=3/7(v/v)に溶解させ、1H−NMRを測定し、それぞれのシグナル強度比から求めることができる。)
【0053】
本発明に用いる重縮合反応槽の型式には特に制限はなく、例えば、縦型攪拌重合槽、横型攪拌重合槽、薄膜蒸発式重合槽などを挙げることができる。重縮合反応槽は、1基とすることができ、あるいは、同種又は異種の複数基の槽を直列させた複数槽とすることもできるが、反応液の粘度が上昇する重縮合の後期は界面更新性とプラグフロー性、セルフクリーニング性に優れた薄膜蒸発機能を有した横型攪拌重合機を選定することが好ましい。
【0054】
本発明の製造法で得られるポリブチレンテレフタレート樹脂は、フェノール/テトラクロルエタン(重量比1/1)の混合溶媒を用いて30℃で測定した固有粘度が0.5以上1.5dL/g以下であることが好ましく、中でも0.6以上1.4dL/g以下、特には、0.7以上1.3dL/g以下であることが好ましい。固有粘度が0.5dL/g未満であると、成形品の機械的強度が不十分となり、固有粘度が1.5dL/gを超えると、溶融粘度が上昇し、流動性が悪化して、成形性が不良となる。
【0055】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂には、強化充填材を配合することができる。配合する強化充填材に特に制限はなく、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を挙げることができる。これらの強化充填材は、1種を単独で用いることができ、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中で、無機充填材を好適に用いることができ、ガラス繊維を特に好適に用いることができる。強化充填材が無機繊維又は有機繊維である場合、その平均繊維径に特に制限はないが、1〜100μmであることが好ましく、2〜50μmであることがより好ましく、3〜30μmであることがさらに好ましく、5〜20μmであることが特に好ましい。また、平均繊維長にも特に制限はないが、0.1〜20mmであることが好ましく、1〜10mmであることがより好ましい。
【0056】
強化充填材は、ポリブチレンテレフタレート樹脂との界面密着性を向上させるために、収束剤又は表面処理剤で表面処理した強化充填材を用いることが好ましい。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を挙げることができる。強化充填材は、収束剤又は表面処理剤によりあらかじめ表面処理しておくことができ、あるいは、ポリブチレンテレフタレート樹脂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、ポリブチレンテレフタレート樹脂100重量部に対して、0〜150重量部であることが好ましく、5〜100重量部であることがより好ましい。
【0057】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂には、強化充填材ととも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などを挙げることができる。板状無機充填材を配合することにより、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、金属箔どを挙げることができる。これらの中で、ガラスフレークを特に好適に用いることができる。
【0058】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂には、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。配合する難燃剤に特に制限はなく、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、無機難燃剤などを挙げることができる。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、ペンタブロモベンジルポリアクリレートなどを挙げることができる。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などを挙げることができる。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、赤リンなどを挙げることができる。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を挙げることができる。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、ホウ素化合物などを挙げることができる。
【0059】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂には、必要に応じて、慣用の添加剤などを配合することができる。配合する添加剤に特に制限はなく、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤などの安定剤、滑剤、離型剤、触媒失活剤、結晶核剤、結晶化促進剤などの添加剤は、重合途中あるいは重合後に添加することができる。さらに、ポリブチレンテレフタレート樹脂に、所望の性能を付与するために、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。
【0060】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂には、必要に応じて、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、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樹脂、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリエステル樹脂、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイドなどの熱可塑性樹脂や、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して成形品とすることができる。これらの熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂は、1種を単独で用いることができ、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
【0061】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂に前記の種々の添加剤を配合する方法に特に制限はないが、溶融混練により配合することが好ましく、熱可塑性樹脂について通常使用される混練方法を適用することができる。混練方法としては、例えば、各成分を、必要により、付加的成分である物質とともに、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、V型ブレンダーなどにより均一に混合したのち、一軸混練押出機、多軸混練押出機、ロール、バンバリーミキサー、ラボプラストミル、ブラベンダーなどを用いて混練することができる。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種以上の成分をあらかじめ混合しておくこともできる。
【0062】
本発明のポリブチレンテレフタレート成形品の成形加工方法に特に制限はなく、熱可塑性樹脂について一般に用いられている成形法、すなわち、射出成形、中空成形、押し出し成形、プレス成形などの成形法を適用することができる。
【0063】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において、ポリブチレンテレフタレートオリゴマー及びポリブチレンテレフタレート樹脂の評価は下記の方法により行った。
(1)連続反応時の反応時間(平均滞留時間)
実質反応物容積を時間あたり原料供給量qで除した値を採用した。
【0064】
(2)末端カルボキシル基濃度
ポリブチレンテレフタレート樹脂またはオリゴマー0.5gをベンジルアルコール25mLに溶解し、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用いて滴定した。ポリブチレンテレフタレート樹脂における末端カルボキシル基濃度が小さいほど、耐加水分解性が良好なことを示す。
【0065】
(3)末端ビニル基濃度
ポリブチレンテレフタレート樹脂またはオリゴマーをヘキサフルオロイソプロパノール/重クロロホルム=3/7(v/v)に溶解させ、共鳴周波数400MHzの1H−NMRを測定し求めた。ビニル基濃度が低い方が、ポリブチレンテレフタレート樹脂製造中の副反応が少なかったことを示すと同時に固相重合性に優れることを表す。
【0066】
(4)末端グリコール基濃度
ポリブチレンテレフタレート樹脂またはオリゴマーをヘキサフルオロイソプロパノール/重クロロホルム=3/7(v/v)に溶解させ、共鳴周波数400MHzの1H−NMRを測定し求めた。
(5)オリゴマーの数平均分子量
数平均分子量=2/(総末端基濃度)から求めた。
但し、総末端基濃度=末端カルボキシル濃度+末端グリコール濃度+末端ビニル濃度 とした。
【0067】
(6)ポリブチレンテレフタレート樹脂中のチタン、スズの分析
ポリブチレンテレフタレート樹脂を電子工業用高純度硫酸および硝酸で湿式分解し、高分解能ICP(Induced Coupled Plasma)−MS(Mass Spectrometer )(サーモクエスト社製)を用いて測定した。
【0068】
(7)有機チタン化合物の定量
ポリブチレンテレフタレート樹脂をヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=2/3(体積比)に20wt%の濃度で溶解させ、遠心分離を行い有機チタン化合物を沈殿回収した後、最後に数回ヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=2/3(体積比)で洗浄、回収し、80℃の真空乾燥機で12hr乾燥させ、重量を求めポリマーに対する重量比として求めた。
【0069】
(8)有機チタン化合物の有機元素分析
上記(5)で取得した有機チタン化合物につき、炭素、水素、窒素は、ファイソンズ(株)製EA1110型有機元素分析装置を用いて測定した。酸素については、理学電機(株)製TG8101Dを用いてTG−DTAを測定し、有機元素分析から求めた炭素、水素、窒素との重量差として求めた。
【0070】
(9)粒径5μm以上の有機チタン化合物の定量
ポリブチレンテレフタレート樹脂をヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=2/3(体積比)に20wt%の濃度で溶解させ、あらかじめ重量を測定した孔径5μmのポリテトラフルオロエチレン製メンブレンフィルターで濾過した後、該溶媒で十分洗浄し、該フィルターのまま、80℃の真空乾燥機で12hr乾燥させ、重量を測定した。この重量からあらかじめ測定したフィルター分の重量を差し引いた値をオリゴマーに対する重量比として求めた。
【0071】
(10)X線マイクロアナライザー
上記(7)で取得した有機チタン化合物につき、島津製作所(株)製EPMA−1600を用いて測定した。
(11)有機チタン化合物のX線回折
上記(7)で取得した有機チタン化合物につき、理学電機(株)製RINT1500型を用い、Cu管球、出力40kV、250mA、測定範囲5〜90゜、スキャンスピード4゜/minで測定した。
【0072】
(12)留出液中のTHF濃度
ガスクロマトグラフィーにより定量した。
(13)固有粘度
ウベローデ型粘度計とフェノール/テトラクロロエタン(重量比1/1)の混合溶媒を用い、30℃において、濃度1.0g/dLのポリマー溶液、および溶媒のみの落下秒数を測定し、下式より求めた。
[η]=((1+4KHηsp)0.5−1)/(2KHC)
(但し、 ηsp=η/η0−1 であり、ηはポリマー溶液落下秒数、η0は溶媒の落下秒数、Cはポリマー溶液濃度(g/dL)、KHはハギンズの定数である。KHは0.33を採用した。
【0073】
(14)ヘーズ
ポリブチレンテレフタレート樹脂2.7gを、フェノール/テトラクロロエタン混合溶媒(重量比3/2)20mLに溶解させ、孔径5μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、その濾液のヘーズを日本電色(株)製濁度計(NDH−300A)で測定した。
【0074】
(15)ポリブチレンテレフタレート樹脂の色調 b値
日本電色(株)製色差計(Z−300A型)を用い、イエローインデックスb値を算出し評価した。値が低いほど黄ばみが少なく色調が良好であることを示す。
【0075】
(16)ポリブチレンテレフタレート樹脂中の5μm以上の異物数
ポリブチレンテレフタレート樹脂10gを、ヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=2/3(体積比)に20wt%の濃度で溶解させ、孔径5μmのポリテトラフルオロエチレン製メンブレンフィルターで濾過した後、該溶媒で十分洗浄し、該フィルター上に残った異物量を光学顕微鏡で観察し、その数を数えた。
【0076】
(17)樹脂中のテトラヒドロフラン(THF)量
樹脂ペレット5gを水10gに浸漬し、加圧下に120℃で6時間処理し、冷却後、水中に溶出したテトラヒドロフランをガスクロマトグラフィーにより定量した。THF量が少ないほど、成型品からのガス発生が少ないことを示す。
【0077】
(18)降温結晶化温度(Tc)
示差走査熱量計[パーキンエルマー社、型式DSC7]を用い、昇温速度20℃/minで室温から300℃まで昇温したのち、降温速度20℃/minで80℃まで降温し、発熱ピークの温度を降温結晶化温度とした。Tcが高いほど結晶化速度が速く、成形サイクルが短くなる。
【0078】
(19)オリゴマーのエステル化率
以下のようにして求めた酸価とケン化価を用いて算出した。
[酸価]
オリゴマーをジメチルホルムアミドに溶解させ、0.1NのKOH/メタノール溶液を用いて滴定し求めた。
[ケン化価]
0.5NのKOH/エタノール溶液でオリゴマーを加水分解し、0.5Nの塩酸で滴定し求めた。
エステル化率=(ケン化価−酸価)/ケン化価)×100
【0079】
(20)オリゴマーのエステル交換率
共鳴周波数400MHzの1H NMRを用いて残存しているメチルエステルを定量し、ケン化価で求めたジカルボン酸ユニットのモル濃度とを用いて下式で算出した。
エステル交換率=(ジカルボン酸ユニットのモル濃度×2−メチルエステルの当量)/ジカルボン酸ユニットのモル濃度×2)×100
【0080】
[参考例1]
還流冷却管の上部から液トラップを介して窒素ラインに接続し、実液0.30Lの位置にオーバーフロー管および、外径50mmのスクリュー型攪拌翼を具備したガラス製反応容器に、あらかじめエステル化率93%のポリブチレンテレフタレートオリゴマーを充填しておき、続いてテレフタル酸1.0モルに対して1,4−ブタンジオール1.8モルの割合で調製したスラリーを0.15L/hで供給し、該容器の別の供給口から、テトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり100ppmになるよう添加しながら、内温230℃、攪拌回転数150rpm、窒素下大気圧で、生成する水とテトラヒドロフラン、及び1,4−ブタンジオール連続的に還流冷却管の上部から抜き出しエステル化反応を行った。
【0081】
系が安定した8時間後、攪拌機に装備したトルクメーターの指示値を読み、回転攪拌動力Pおよび反応液単位体積あたりのエネルギーQを下式より算出した。
P=T×ω, Q=P/q
(P:攪拌動力、T:トルク(kg・m)、ω:角速度(1/sec)、q:単位時間あたり原料供給量(m3/sec))
【0082】
この時、単位時間当たりに留出してくるTHF量は、0.15(mol/仕込TPA−mol)であり、オーバーフローしてきたオリゴマーを窒素雰囲気下にある受器に取り分析したところ、エステル化率は96%、数平均分子量は580、末端ビニル基濃度は0.5μeq/gであり、THFの副生を抑制しながら、エステル化率が高く、末端ビニル濃度の低いオリゴマーが得られた。
【0083】
次に得られたオリゴマーをベント管およびイカリ型攪拌翼を有する別のガラス製反応器に150g仕込み窒素置換した後、10分かけて内温245℃、圧力2.7kPaとした。この状態で生成する水、テトラヒドロフラン、1,4−ブタンジオールを系外に抜き出しながら初期重縮合反応を行った。2時間後、10分かけて圧力を133Paとし1時間後反応を終了した。ポリマーは容器を窒素で復圧した後、容器下部からストランド状に抜き出し、カッターで切断しペレット状にした。得られたポリマーの極限粘度は、0.75、末端カルボキシル基は12μeq/g、b値は0.4、ペレット中のチタン濃度は100ppmであった。表1に示した通り、透明性、色調に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂が得られた。
【0084】
[参考例2]
参考例1で用いたガラス製反応容器に、あらかじめエステル交換率93%のブチレンテレフタレートオリゴマーを充填しておき、テレフタル酸ジメチル1.0モルに対して1,4−ブタンジオール1.5モルの割合で調製した原料を0.15L/hで供給し、該容器の別の供給口からに、テトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり100ppmになるよう添加しながら、内温230℃、攪拌回転数150rpm、窒素下大気圧で、生成するメタノールと1,4−ブタンジオール、テトラヒドロフランを連続的に還流冷却管の上部から抜き出し、参考例1と同様の方法でエステル交換反応を行った。
【0085】
8時間後、オーバーフローしてきたオリゴマーを窒素雰囲気下にある受器に取り分析したところ、エステル交換率は96%、数平均分子量は600、末端ビニル基濃度は0.5μeq/gであり、THFの副生を抑制しながら、エステル交換率が高く、末端ビニル濃度の低いオリゴマーが得られた。
【0086】
次に得られたオリゴマーをベント管およびイカリ型攪拌翼を有する別のガラス製反応器に150g仕込み窒素置換した後、、10分かけて内温245℃、圧力2.7kPaとした。この状態で生成するテトラヒドロフラン、1,4−ブタンジオールを系外に抜き出しながら初期重縮合反応を行った。2時間後、10分かけて圧力を133Paとし1時間後反応を終了した。ポリマーは容器下部からストランド状に抜き出し、カッターで切断しペレット状にした。得られたポリマーの極限粘度は、0.75、末端カルボキシル基は15μeq/gであった。分析結果をまとめて表1に示した。表1に示した通り、透明性、色調に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂が得られた。
【0087】
[参考比較例1]
攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表1の値となるようにした他は参考例1と同様に行った。条件及び結果を表1に示した。オリゴマーのエステル化率が低く、オリゴマー化反応の際の副生THF量も多かった。
【0088】
[参考比較例2]
攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表1の値となるようにした他は参考例2と同様に行った。条件及び結果を表1に示した。オリゴマーのエステル交換率が低かった。
【0089】
[実施例]
図1に本実施例のフローチャートを示す。図1において、1はスラリー調製槽、1a及び1bはそれぞれ、スラリー調製槽1の上部に設けられたジカルボン酸成分及びジオール成分の各原料供給口、2はエステル化反応槽、2aはエステル化反応槽2の上部に設けられたベント用口、2bはエステル化反応槽2の上部に設けられた触媒供給口、2cはエステル化反応槽のサンプリング口、2dは精留塔、2eは留出液中の低沸点成分の出口、2fは余剰1,4−ブタンジオールの抜出口、2gは還流1,4−ブタンジオールの供給口、3は第一重縮合反応槽、3aは第一重縮合反応槽3の上部に設けられたベント用口、4は第二重縮合反応槽、4aは第二重縮合反応槽4の上部に設けられたベント用口、4bは第二重縮合反応槽4の上部に設けられた触媒供給口、5は第三重縮合反応槽、5aは第三重縮合反応槽5の上部に設けられたベント用口、6はポリマー抜き出しダイ、7は回転式カッター、M1、M2、M3、M4、M5は攪拌装置、G1、G2、G3、G4、G5はギヤポンプ、P1、P2、P3、P4、P5は配管である。
【0090】
エステル化反応槽2にあらかじめエステル化率93%のポリブチレンテレフタレートオリゴマーを充填しておき、テレフタル酸1.0モルに対して、1,4−ブタンジオール1.8モルの割合で調製したスラリーをスラリー調製槽1から、ギヤポンプG1により配管P1内を通過せられてスクリュー型攪拌機を有するエステル化反応槽2に、50L/h(1.4×10−5/sec)となるように連続的に供給すると同時に触媒供給口2bからテトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり100ppmとなるように連続的に供給した。エステル化反応槽2は、垂直回転軸を有する翼径160mmのスクリュー型攪拌翼を取り付けた攪拌装置M2を備えた縦型反応槽であり、攪拌装置M2には攪拌動力を検知するトルクメーターが具備されている。エステル化反応槽2の内温は230℃、圧力は78kPaとし、生成する水とテトラヒドロフラン、及び未反応の1,4−ブタンジオールは、減圧機(図示せず)に接続されたベント用口2aから抜き出され、精留塔(2d)を経て、未反応の1,4−ブタンジオールの一部は第一エステル化反応槽2に2gを通じて還流させ、残りの1,4−ブタンジオールは2fを通じて系外に抜き出し、水、テトラヒドロフランを主とする低沸点成分は2eより系外に抜き出しながらエステル化反応を行った。この時、2gからエステル化反応槽に戻る1,4−ブタンジオールの量を調節し、P1から供給されるテレフタル酸と、P1から供給される1,4−ブタンジオールおよび2gから供給される1,4−ブタンジオールおよび2bから供給される1,4−ブタンジオールの合計の1,4−ブタンジオールのモル比(B/T)が2.5になるように制御すると同時に、エステル化槽2の実液が100Lとなるように液面制御をかけながら反応液を抜き出し、第一重縮合反応槽3に連続的に供給した。系が安定した12時間後、サンプリング口2cから採取したオリゴマーのエステル化率は98%、数平均分子量は560、末端ビニル基濃度は0.5μeq/gであった。また単位時間当たりに留出する留出液中のTHF量を分析したところ、0.15(mol/仕込TPA−mol)であった。
【0091】
第一重縮合反応槽3も、垂直回転軸を有する攪拌装置M3を備えた縦型反応槽であり、該反応槽3の内温は245℃、圧力2.7kPaとし、実液が100Lになるように液面制御をかけ、生成する水とテトラヒドロフラン、1,4−ブタンジオールを、減圧機(図示せず)に接続されたベント用口3aから抜き出しながら、初期重縮合反応を行い、抜き出した反応液は第二重縮合反応槽4に連続的に供給した。
【0092】
第二重縮合反応槽4も、垂直回転軸を有する攪拌装置M4を備えた縦型反応槽であり、該反応槽3の内温は240℃、圧力200Paとし、実液が100Lになるように液面制御をかけ、生成する水とテトラヒドロフラン、及び1,4−ブタンジオールを、減圧機(図示せず)に接続されたベント用口4aから抜き出しながら、さらに重縮合反応を行い、抜き出した反応液は第三重縮合反応槽5に連続的に供給した。
【0093】
第三重縮合反応槽5は、2本のセルフクリーニング性を有する水平回転軸を具備した攪拌装置M5持つ横型反応槽であり、該反応槽5の内温は240℃、圧力200Paとし、実液が40Lになるように液面制御をかけ、生成する水とテトラヒドロフラン、及び1,4−ブタンジオールを、減圧機(図示せず)に接続されたベント用口5aから抜き出しながら、重縮合反応を進めた。得られたポリマーはギヤポンプG5により配管P5内を経由しポリマー抜き出しダイ6からストランド状に連続的に抜き出し、回転式カッター7でカッティングした。得られたポリマーの固有粘度は、0.85、末端カルボキシル基は12μeq/gであった。ペレットの分析値をまとめて表2に示した。ペレットから分離した有機チタン化合物中のチタン以外の金属元素は無視できるレベルであった。ここで取得した有機チタン化合物のX線回折パターンは図2にしめす。
【0094】
[実施例]
第二重縮合反応槽4と第三重縮合反応槽5の圧力を67Paとした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表2に示した。
【0095】
[実施例]
テトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり75ppmとなるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表2に示した。
【0096】
[実施例]
攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表2の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表2に示した。
【0097】
[実施例]
攪拌回転数を変えP/q(=Q)を表2の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表2に示した。
【0098】
[実施例]
攪拌回転数を変え、原料を70L/h(1.9×10−5 m3/sec)で連続的に供給し、P/q(=Q)を表2の値となるようにした他は実施例と同様に行った。
【0099】
[実施例]
攪拌回転数を変え、原料を25L/h(6.9×10−6 m3/sec)で連続的に供給し、P/q(=Q)を表2の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表2に示した。
【0100】
[実施例
触媒としてテトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり85ppm、ブチルヒドロキシスズオキサイドをスズ量として125ppm添加し、反応圧力40kPaでエステル化反応を行った以外は実施例と同様に行った。条件及び結果を表3に示した。
【0101】
[実施例]
反応温度を235℃、反応圧力を100kPaでエステル化反応を行った以外は実施例と同様に行った。条件及び結果を表3に示した。
【0102】
[実施例10]
テトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり35ppmとなるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表3に示した。特に透明性が良好で異物の少ないポリブチレンテレフタレート樹脂が得られた。
【0103】
[実施例11]
テトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり50ppmとなるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表3に示した。特に透明性が良好で異物の少ないポリブチレンテレフタレート樹脂が得られた。
【0104】
[実施例12]
B/Tを3.0となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表3に示した。特に異物の少ないポリブチレンテレフタレート樹脂が得られた。
【0105】
[実施例13]
攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表3の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表3に示した。
[比較例]
攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表4の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表4に示した。オリゴマーのエステル化率が低く、オリゴマー化反応の際の副生THF量も多かった。
またポリブチレンテレフタレート樹脂中の異物量も多かった。
【0106】
[比較例]
攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表4の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表4に示した。オリゴマーのエステル化率が低く、オリゴマー化反応の際の副生THF量も多かった。またポリブチレンテレフタレート樹脂中の異物量も多かった。
【0107】
[比較例]
触媒としてテトラブチルチタネートをチタン量として理論収量ポリマー当たり55ppm、ブチルヒドロキシスズオキサイドをスズ量として285ppm添加し、攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表4の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表4に示した。本比較例は、特開平10−330469号の方法に準じ、有機チタン量を抑え、有機スズ化合物を比較的多量に補った例であるが、b値が高く、ポリブチレンテレフタレート樹脂中の異物量も多かった。
【0108】
[比較例]
テトラブチルチタネートの添加量をチタン量として320ppmとし、反応温度240℃、圧力44kPa、攪拌回転数およびP/q(=Q)を表4の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表4に示した。オリゴマーおよびポリマーのビニル基濃度が高く、ヘイズ、異物量ともに高かった。
【0109】
[比較例]
攪拌回転数を変え、P/q(=Q)を表4の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表4に示した。得られたポリマー中には有機チタン含有量が多く、ヘイズが高いだけでなく副反応で生成するTHF量が多かった。
【0110】
[比較例]
原料を140L/hで連続的に供給し、P/q(=Q)を表4の値となるようにした他は実施例と同様に行った。条件及び結果を表4に示した。得られたポリマー中には有機チタン含有量が多く、ヘイズが高いだけでなく副反応で生成するTHF量が多かった。
【0111】
[参考例3]
テレフタル酸(TPA)1.78モル、1,4−ブタンジオール3.21モル(B/T=1.8)、テトラブチルチタネート8.2×10-4モル(チタン量として理論収量ポリマー当たり100ppm)を、外径50mmのスクリュー型攪拌翼を具備したガラス製反応容器に仕込み十分窒素置換させた。続いて系を昇温し、実液量を測定したところ500mLであった。攪拌回転数を180rpmとし、60分後に温度210℃、圧力80kPaに到達させ、生成する水およびTHF、余剰の1,4−ブタンジオールを系外に留出させながら、2.0時間エステル化反応させた(反応開始時間は、所定温度、所定圧力に達した時点とした)。この時点で一部試料を採取しエステル化率を測定したところ、99%であった。回転攪拌動力Pおよび単位体積あたりの攪拌エネルギーQは攪拌機に装備したトルクメーターの指示値からそれぞれ下式で換算した。
P=T×ω,Q=P×t/V
(P:攪拌動力、T:トルク、ω:角速度、t:反応時間、V:反応物体積)
【0112】
このようにして得られたオリゴマーを、ベント管およびイカリ型攪拌翼を有する別のガラス製反応器に150g仕込み窒素置換した後、温度245℃、圧力133Paまで60分かけて到達させ、その状態のまま1.5時間重縮合反応を行った。反応終了後、ポリマーをストランド状に抜き出し、ペレット状に切断し分析に供与した。得られたポリマーの極限粘度は、0.75、末端カルボキシル基は8μeq/gであった。ペレットから前記の方法で有機チタン化合物を分離、定量した。X線マイクロアナライザーで分析したところ、チタン以外の金属元素によるスペクトルは無視できるレベルであった。この化合物のX線回折を実施したところ図2に示すピークパターンを示し、特定の結晶構造を有していることが判った。一方、X線マイクロアナライザー、元素分析、およびTG−DTAの結果からこの有機チタン化合物の組成は、Ti/C/H/O=1.0/5.0/4.0/3.3であった。このポリブチレンテレフタレート樹脂の前記方法で求めたヘーズ値は1.2であり、透明性に優れたポリブチレンテレフタレート樹脂が得られた。これらの分析値をまとめて表5に示した。
【0113】
[参考例4]
テレフタル酸ジメチル(DMT)1.64モル、1,4−ブタンジオール1.97モル(B/T=1.2)、テトラブチルチタネート7.6×10-4モル(チタン量として理論収量ポリマー当たり100ppm)を、外径50mmのスクリュー型攪拌翼を具備したガラス製反応容器に仕込み十分窒素置換させた。続いて系をオイルバスに漬け昇温し、攪拌回転数を180rpmとし、60分後に温度210℃、窒素下大気圧で、生成するメタノール、1,4−ブタンジオール、THFを系外に留出させながら、2時間エステル交換反応させた(反応開始時間は、所定温度、所定圧力に達した時点とした)。この時点で一部試料を採取しエステル化交換率を測定したところ、90%であった。
【0114】
このようにして得られたオリゴマーを、ベント管およびイカリ型攪拌翼を有する別のガラス製反応器に150g仕込み窒素置換した後、温度245℃、圧力133Paまで60分かけて到達させ、その状態のまま1.5時間重縮合反応を行った。反応終了後、ポリマーをストランド状に抜き出し、ペレット状に切断し分析に供与した。分析値をまとめて表1に示した。ペレットから前記の方法で有機チタン化合物を分離、定量した。X線マイクロアナライザーで分析したところ、チタン以外の金属元素によるスペクトルは無視できるレベルであった。この化合物のX線回折を実施したところ図2と同様のピークパターンを示した。X線マイクロアナライザー、元素分析、およびTG−DTAの結果からこの有機チタン化合物の組成は、Ti/C/H/O=1.0/5.0/4.0/3.5であった。これらの分析値をまとめて表5に示した。
【0115】
[参考比較例3]
攪拌回転数を変え、Qを表5の値となるようにした他は参考例3と同様に行った。分析値をまとめて表5に示した。得られたポリマー中には有機チタン含有量が多く、ヘイズが高かった。
【0116】
【表1】
【0117】
【表2】
【0118】
【表3】
【0119】
【表4】
【0120】
【表5】
【0121】
【発明の効果】
本発明のポリブチレンテレフタレート樹脂組成物は、機械的強度や色調に優れ、ヘイズや異物が低減されているだけでなく、射出成形サイクルが短く生産性に優れ、加水分解に対する安定性が高く、製品からのガスの発生が少なくため、フィルム、モノフィラメント、繊維、射出成形部品等に好適に用いることができるため産業上の利用価値が大きい。また本発明のポリブチレンテレフタレートの製造法では、副反応が抑制され、触媒の失活や触媒失活成分由来の物質による品質低下を抑えられることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂の製造方法に用いる製造装置の一実施例を示すフローチャートである。
【図2】実施例16で取得された有機チタン化合物のX線回折パターンを示すチャートである。
【符号の説明】
1 スラリー調製槽
1a、1b 原料供給口
2 エステル化反応槽
2a ベント用口
2b 触媒供給口
2c サンプリング口
2d 精留塔
2e 留出液中の低沸点成分出口
2f 余剰1,4−ブタンジオール抜出口
2g 還流1,4−ブタンジオール供給口
3 第一重縮合反応槽
3a ベント用口
4 第二重縮合反応槽
4a ベント用口
5 第三重縮合反応槽
5a ベント用口
6 ポリマー抜き出しダイ
7 ペレタイザー
M1、M2、M3、M4、M5 撹拌装置
G1、G2、G3、G4、G5 ギヤボンプ
P1、P2、P3、P4、P5 配管
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polybutylene terephthalate resin.Manufacturing methodAbout. More specifically, the present invention relates to foreign matter, haze, tetrahydrofuran content, etc.ButPolybutylene terephthalate tree with reduced moldability and good formabilityGreasyIt relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Polybutylene terephthalate resin, a typical engineering plastic among thermoplastic polyester resins, is easy to mold, mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, aroma retention, other physical and chemical properties Due to its excellent properties, it is widely used in automobile parts, electrical / electronic parts, precision equipment parts, etc., but in recent years, it has been widely used in the fields of films, sheets, monofilaments, fibers, etc. by taking advantage of its superior properties. It has come to be.
[0003]
Polybutylene terephthalate is generally produced by polycondensation using terephthalic acid or its dialkyl ester and 1,4-butanediol as main raw materials through an esterification reaction or a transesterification reaction. The extracted polymer contains a solid substance due to the catalytic substance, which not only deteriorates the transparency of the product and causes foreign matter defects (fish eyes), but also causes a decrease in strength and elongation. There was a problem.
[0004]
Polybutylene terephthalate resin is produced through an esterification reaction when the raw material is a dicarboxylic acid, and through a transesterification reaction when the raw material is a dialkyl ester of a dicarboxylic acid. -There is a side reaction that generates tetrahydrofuran (THF) or the like by decomposition of butanediol, and particularly in the case of a so-called continuous polymerization method in which a raw material is continuously supplied to continuously obtain a polybutylene terephthalate resin, a dicarboxylic acid is used as the raw material. Side reactions were prominent when used. Such side reactions are problematic because they result in a decrease in the yield of the raw material 1,4-butanediol and the quality of the product polybutylene terephthalate resin.
[0005]
With respect to these problems, for example, Patent Documents 1 and 2 propose to install a filter in a line connecting reaction vessels for producing polybutylene terephthalate with respect to the reduction of foreign matters in the polybutylene terephthalate resin. However, since filtration cannot remove foreign matters below the filter openings, the only way to reduce foreign matters is to reduce the openings, but if the filter openings are reduced, the line pressure loss increases. Therefore, in order to maintain the flow rate, there is a problem that facilities such as a pump and piping become excessive. In addition, since the filter life is inevitably shortened, the complexity of switching and replacing the filter increases, which has a great adverse effect on productivity and safety. Furthermore, since the polymer is subjected to high shear when passing as the filter opening becomes smaller, there is a problem that deterioration due to shear heat generation increases.
[0006]
Moreover, it is known that the by-product of tetrahydrofuran is suppressed by increasing the catalyst concentration as a reduction method thereof. For example, Patent Document 3 discloses a high molar ratio of 1,4-butanediol and terephthalic acid, Esterification reactions under conditions of high catalyst concentration, high temperature and low pressure have been proposed. However, this method has a problem that catalyst residues based on a high catalyst concentration cause an increase in foreign matters in the product, and a high temperature and a high catalyst concentration cause an increase in side reactions other than the generation of THF. Moreover, the low pressure setting causes an increase in 1,4-butanediol discharged out of the system as a distillate, and has problems such as excessive facilities.
[0007]
On the other hand, Patent Document 4 defines the molar ratio of 1,4-butanediol and terephthalic acid, and suppresses the concentration of the organic titanium compound to a value calculated using the molar ratio, thereby reducing the generation of catalyst-derived foreign matter. We are trying to suppress side reactions that generate THF, but the basis of this technology is that the concentration of organotitanium compounds is set low, so that the catalyst activity that occurs and the increase in THF production, which is a side reaction, are compensated by the addition of organotin compounds. There was a problem that the polybutylene terephthalate obtained had a poor color tone and the catalyst residue was not essentially reduced. Moreover, compared with the example of patent document 3, the low reaction temperature setting has resulted in the increase in esterification reaction time, and the significant improvement was calculated | required also from a viewpoint of productivity.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-336162 A
[Patent Document 2]
JP 2001-270937 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 62-195017
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-330469
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a polybutylene terephthalate resin which is excellent in mechanical strength and color tone, has reduced haze and foreign matter, and can be suitably used for films, monofilaments, fibers and the like.
It is another object of the present invention to provide a polybutylene terephthalate resin which has a short injection molding cycle, has excellent moldability and color tone, generates little gas from a molded product, and can be suitably used for electric / electronic parts such as relay parts.
[0010]
Another object of the present invention is to suppress side reactions such as the formation of THF during esterification or transesterification reaction, improve productivity, and at the same time reduce haze and foreign matter, and have good color tone, polybutylene terephthalate resin It is in providing the manufacturing method of.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  As a result of studies to solve the above-mentioned problems, the present invention has found that the above-mentioned problems can be solved when stirring in the polybutylene terephthalate resin production reaction is performed under specific conditions.
  That is, the gist of the present invention is as follows.In the presence of a catalyst, a dicarboxylic acid component mainly composed of terephthalic acid or a dialkyl ester thereof and a diol component mainly composed of 1,4-butanediol.ContinuouslyIn the method of producing polybutylene terephthalate by carrying out esterification or transesterification and then polycondensation, the stirring energy Q per unit volume of the reactant added to the reactant in the esterification or transesterification step (KJ / mThree)(1)Meet the relationshipIn addition, the molar ratio of the raw material terephthalic acid or terephthalic acid dialkyl ester supplied to the esterification reactor or transesterification reactor per unit time and 1,4-butanediol satisfies the following formula (2):A process for producing a polybutylene terephthalate resin, characterized in that:
  Q ≧ 1500 kJ / mThree                (1)
B / T = 2.5-4.5 (mol / mol) (2)
(However, B is the number of moles of 1,4-butanediol supplied from the outside to the esterification or transesterification reaction tank per unit time, and T is supplied from the outside to the esterification or transesterification reaction tank per unit time. The number of moles of terephthalic acid or terephthalic acid dialkyl ester)
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(resin)
The polybutylene terephthalate resin of the present invention contains a titanium compound. In some cases, a tin compound may be included.
The polybutylene terephthalate resin of the present invention has the following formula:
Ti / C / H / O = 1.0 / x / y / z
(Wherein x takes a value from 1.0 to 10.0, y takes a value from 1.0 to 10.0, and z takes a value from 1.0 to 10.0) It is essential to contain a particulate titanium-containing substance (hereinafter referred to as an organic titanium compound). Here, preferably, x is 2.0 or more and 8.0 or less, y is 2.0 or more and 8.0 or less, z is 1.0 or more and 5.0 or less, more preferably x is 3.0. The above is 6.0 or less, y is 3.0 or more and 6.0 or less, z is 2.0 or more and 4.0 or less, and particularly preferably, x is 4.0 or more and 6.0 or less, and y is 3.0. 5.0 or more, z is 2.0 or more and 4.0 or less, and most preferably, x is 4.5 or more and 5.5 or less, y is 3.5 or more and 5.0 or less, and z is 2.5. It is 4.0 or less.
[0014]
The composition of the organotitanium compound is based on the elements collected by the methods described below, such as elemental analysis by EPMA, EDX, organic elemental analysis, TG-DTA analysis, infrared spectrum, X-ray diffraction (XRD), pyrolysis GC, etc. It can be obtained by combining analysis methods. That is, the form of the organic titanium compound is not limited as long as it is collected and analyzed by the method described in the present specification and satisfies the requirements described in the present specification.
The organotitanium compound has a smaller light shielding effect than titanium oxide, and the deterioration of transparency is greatly improved. Moreover, since it has a function as a crystallization nucleating agent, it has the effect of increasing the crystallization speed of polybutylene terephthalate and shortening the molding cycle.
[0015]
The content of the organic titanium compound needs to be 0.01 to 250 ppm by weight with respect to the polybutylene terephthalate resin, preferably 0.1 to 200 ppm, more preferably 1 to 150 ppm, particularly preferably. Is 5 or more and 100 ppm or less. If it exceeds 250 ppm, foreign matter and defects in the product are formed, and if it is less than 0.01 ppm, improvement in the crystallization rate cannot be seen.
The content of the organic titanium compound is such that polybutylene terephthalate resin is dissolved in hexafluoroisopropanol / chloroform = 1/1 (volume ratio), centrifuged, and finally several times hexafluoroisopropanol / chloroform = 1/1 (volume). The ratio can be quantified by washing at a specific ratio), collecting and drying. When the concentration is low, more accurate quantification can be performed by taking a large amount of sample and repeatedly centrifuging.
[0016]
Among the organic titanium compounds contained in the polybutylene terephthalate resin of the present invention, an organic titanium compound having a large particle size tends to be a foreign substance in the product and causes a reduction in the commercial value and mechanical properties of the molded product. The above organic titanium compound is preferably not more than 200 ppm by weight with respect to polybutylene terephthalate, more preferably not more than 100 ppm, particularly not more than 50 ppm, and particularly preferably not more than 10 ppm. An organic titanium compound having a particle size of 5 μm or more is prepared by dissolving a polybutylene terephthalate resin in hexafluoroisopropanol / chloroform = 1/1 (volume ratio), and filtering with a polytetrafluoroethylene membrane filter having a pore size of 5 μm. It can be determined as the amount washed thoroughly and finally collected on the filter.
[0017]
The organic titanium compound includes titanium compounds such as titanium alcoholate and titanium phenolate, organic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, benzoic acid and acetic acid, alcohols such as ethanediol, 1,4-butanediol and pentaerythritol, etc. A so-called polymerization internal addition method is typically used in which an organic compound is synthesized at a stage of intermediates such as raw materials and oligomers. In particular, a polymerization vessel is used in parallel at the stage of proceeding the polymerization reaction of polybutylene terephthalate. It is preferable from the viewpoint of simplicity to synthesize and disperse in the resin. In addition, it can be mixed with polybutylene terephthalate resin and kneaded with an extruder or the like.
[0018]
The polybutylene terephthalate resin in the present invention is obtained by using titanium or titanium and tin as a catalyst. The total concentration of titanium and tin metal atoms in the polybutylene terephthalate resin is preferably 20 to 250 ppm, 30 to 150 ppm, particularly 30 to 120 ppm, particularly 30 to 90 ppm is preferable. These metal atom h amounts can be measured using a method such as atomic emission or Induced Coupled Plasma (ICP) after recovering the metal in the polymer by a method such as wet ashing. If it is 20 ppm or less, the reaction rate during the production reaction of the polybutylene terephthalate resin tends to be slow, and if it is 250 ppm or more, there is a tendency that there are many undesirable foreign substances in the resin.
[0019]
The polybutylene terephthalate resin of the present invention preferably has an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.5 dL / g measured at 30 ° C. using a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 1/1). It is more preferably 0.6 to 1.4 dL / g, and still more preferably 0.7 to 1.3 dL / g. If the intrinsic viscosity is less than 0.5 dL / g, the mechanical strength of the molded product may be insufficient. When the intrinsic viscosity exceeds 1.5 dL / g, the melt viscosity becomes high, the fluidity is deteriorated, and the moldability tends to be poor.
[0020]
In the present invention, the terminal carboxyl group concentration of the polybutylene terephthalate resin is not limited, but if it is too much, the hydrolysis resistance of the polybutylene terephthalate resin is deteriorated, and if it is too small, the polymerizability is deteriorated, so that it is 1 or more and 40 μeq / g. Or less, more preferably 2 to 30 μeq / g, particularly 3 to 25 μeq / g, and particularly preferably 5 to 20 μeq / g.
The terminal carboxyl group concentration of the polybutylene terephthalate resin can be determined by dissolving the resin in an organic solvent and titrating with an alkali solution such as a sodium hydroxide solution.
[0021]
In the present invention, the tetrahydrofuran content in the polybutylene terephthalate resin is preferably 200 ppm (weight ratio) or less, more preferably 180 ppm or less, and particularly preferably 150 ppm or less. The tetrahydrofuran content in the resin can be determined by immersing the resin pellets in water, treating the pellets in a pressure-resistant airtight container at 120 ° C. for 6 hours, and quantifying the amount of tetrahydrofuran eluted in the water by gas chromatography. When the amount of tetrahydrofuran in the polybutylene terephthalate is large, gas is generated when the molded product is used at a high temperature, which causes corrosion of electrical contacts of electrical and electronic parts such as relay parts.
[0022]
The temperature-falling crystallization temperature of the polybutylene terephthalate resin in the present invention is preferably 170 ° C. or higher, and particularly preferably 173 ° C. or higher, particularly 175 ° C. or higher. The temperature-falling crystallization temperature of the polybutylene terephthalate resin in the present invention is the temperature of an exothermic peak due to crystallization that appears when the resin is melted by using a differential scanning calorimeter and cooled at a temperature-falling rate of 20 ° C./min. The temperature-falling crystallization temperature corresponds to the crystallization speed, and the higher the temperature-falling crystallization temperature, the faster the crystallization speed. Therefore, the cooling time can be shortened during the injection molding, and the productivity can be increased. When the temperature-falling crystallization temperature is low, crystallization takes time during injection molding, and the cooling time after injection molding must be lengthened, and the molding cycle tends to be extended and productivity tends to be lowered.
[0023]
The polybutylene terephthalate resin in the present invention is a polymer having a structure in which a terephthalic acid unit and a 1,4-butanediol unit are ester-bonded, and 50 mol% or more of the dicarboxylic acid unit is composed of a terephthalic acid unit. 50 mol% or more consists of 1,4-butanediol units. Among them, terephthalic acid units preferably occupy 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, particularly 95 mol% or more of all dicarboxylic acid units, and 70 mol% or more, more preferably 80 mol of diol units. It is preferable that 1,4-butanediol units occupy% or more, particularly 95 mol% or more. If the amount of terephthalic acid units or 1,4-butanediol units is less than 50 mol%, the crystallization rate of the polybutylene terephthalate resin is lowered, and the moldability is deteriorated.
[0024]
In the present invention, the dicarboxylic acid component other than terephthalic acid is 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. Acid, 4,4'-diphenoxyethanedicarboxylic acid, 4,4'-diphenylsulfonedicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexane Examples include alicyclic dicarboxylic acids such as dicarboxylic acid and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, and sebacic acid. be able to.
[0025]
These dicarboxylic acid components can be donated to the reaction as a dicarboxylic acid or as an alkyl ester of a dicarboxylic acid, preferably a dialkyl ester, and may be a mixture of a dicarboxylic acid and a dicarboxylic acid alkyl ester. There are no particular restrictions on the alkyl group of the dicarboxylic acid alkyl ester, but if the alkyl group is long, the boiling point of the alkyl alcohol produced during the transesterification reaction will increase, and the reaction solution will not volatilize, resulting in polymerization as a terminator. In view of this, an alkyl group having 4 or less carbon atoms is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
[0026]
In the present invention, the diol component other than 1,4-butanediol is not particularly limited. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, polypropylene glycol, polytetramethylene Glycol, dibutylene glycol, 1,5-pentanediol, neopentylglycol, 1,6-hexanediol, aliphatic diols such as 1,8-octanediol, 1,2-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,1-cyclohexanedimethylol, alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanedimethylol, xylylene glycol, 4,4′-dihydroxybiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, bis (4 -Hydroxyfe Etc. and aromatic diols such as Le) sulfone.
[0027]
In the present invention, a hydroxycarboxylic acid such as lactic acid, glycolic acid, m-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthalenecarboxylic acid, p-β-hydroxyethoxybenzoic acid, alkoxycarboxylic acid, etc. Monofunctional components such as acid, stearyl alcohol, benzyl alcohol, stearic acid, benzoic acid, t-butylbenzoic acid, benzoylbenzoic acid, tricarbaric acid, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, gallic acid, trimethylolethane Trifunctional or higher polyfunctional components such as trimethylolpropane, glycerol and pentaerythritol can be used as the copolymerization component.
[0028]
  The production method of the polybutylene terephthalate resin of the present invention is based on a conventional production method of a polybutylene terephthalate resin. These known methods are roughly divided into a so-called direct polymerization method using a dicarboxylic acid as a main raw material, and a dicarboxylic acid dialkyl ester. There is a transesterification method using as a main raw material. The former has the difference that water is produced in the initial esterification reaction, and the latter produces alcohol in the initial transesterification reaction. However, the availability of raw materials, the ease of processing of the distillate, and the present invention are different. The direct polymerization method is preferable from the viewpoint of the improvement effect. These esterification reactions or transesterification reactions, and subsequent polycondensation reactionsIsContinuous method from the viewpoint of productivity and product uniformityAdopt.
[0029]
As an example of the continuous direct polymerization method, the dicarboxylic acid component containing terephthalic acid as a main component and the diol component containing 1,4-butanediol as a main component in a single-stage or multi-stage esterification reaction tank, In the presence of an esterification reaction catalyst, the temperature is usually from 180 to 260 ° C, preferably from 200 to 240 ° C, particularly preferably from 210 to 235 ° C, and usually from 10 to 300 kPa, preferably from 10 to 130 kPa, particularly preferably from 60 to Under the pressure of 90 kPa, the esterification reaction is carried out continuously usually for 0.5 to 10 hours, preferably 0.5 to 5 hours, more preferably 1 to 3 hours. The oligomer is transferred to a polycondensation reaction tank and is preferably continuously, usually in the presence of a polycondensation reaction catalyst in one or more polycondensation reaction tanks. A method of subjecting the polycondensation reaction to a temperature of 280 ° C., preferably 220 to 265 ° C., usually 27 kPa or less, preferably 20 kPa or less, particularly preferably 13 kPa or less, with stirring for 2 to 12 hours, preferably 3 to 10 hours. Is mentioned.
[0030]
On the other hand, as an example of the transesterification method, the dicarboxylic acid ester component mainly composed of a dialkyl ester of terephthalic acid and the diol component mainly composed of 1,4-butanediol are transesterified in one or more stages. In the reaction vessel, in the presence of a transesterification catalyst, the temperature is usually 110 to 260 ° C, preferably 140 to 240 ° C, particularly preferably 180 to 220 ° C, and usually 10 to 300 kPa, preferably 10 to 130 kPa, particularly Preferably, the transesterification reaction is carried out continuously under a pressure of 60 to 101 kPa for 0.5 to 10 hours, preferably 0.5 to 5 hours, and the resulting oligomer as a transesterification reaction product is a polycondensation reaction tank. In a single-stage or multiple-stage polycondensation reaction tank, preferably continuously in the presence of a polycondensation reaction catalyst. 210-280 ° C, preferably 220-265 ° C, usually 27 kPa or less, preferably 20 kPa or less, particularly preferably 13 kPa or less, and a polycondensation reaction under stirring for 2-12 hours, preferably 3-10 hours The method of letting it be mentioned.
[0031]
In addition, the resin obtained by the polycondensation reaction is usually transferred from the bottom of the polycondensation reaction tank to a polymer extraction die and extracted into a strand shape, and while being cooled with water or after being cooled with water, it is cut with a cutter and pelletized. It is made of granular material.
[0032]
As the esterification or transesterification reaction catalyst in the present invention, a titanium compound is suitably used. Specific examples of the titanium compound include titanium alcoholates such as tetramethyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, and tetraphenyl titanate. Typical examples include titanium phenolate such as tetrabutyl titanate. The amount used is not particularly limited, but if it is too much, not only will it cause foreign substances, but it will also cause deterioration reaction and heat generation of the polymer, and if it is too little, the main reaction rate will decrease and side reactions will occur. Therefore, the titanium atom is usually 1 to 250 ppm, preferably 5 to 200 ppm, more preferably 5 to 150 ppm, particularly preferably 20 to 100 ppm, and more preferably 30 to 90 ppm as a titanium atom with respect to the obtained polybutylene terephthalate resin. .
[0033]
On the other hand, when emphasis is placed on foreign matter suppression and transparency improvement, titanium atoms are preferably 1 to 65 ppm, more preferably 10 to 50 ppm, and particularly preferably 20 to 45 ppm with respect to the obtained polybutylene terephthalate resin. is there.
[0034]
Further, as an esterification or transesterification reaction catalyst, in addition to the titanium compound, for example, dibutyltin oxide, methylphenyltin oxide, tetraethyltin, hexaethylditin oxide, cyclohexahexylditin oxide, didodecyltin oxide, triethyl Tin hydroxide, triphenyltin hydroxide, triisobutyltin acetate, dibutyltin diacetate, diphenyltin dilaurate, monobutyltin trichloride, tributyltin chloride, dibutyltin sulfide, butylhydroxytin oxide, methylstannic acid, ethylstannic acid, butylstann Non-acid, tin compounds, magnesium acetate, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium oxide, mug Nitrosium alkoxide, magnesium hydrogen phosphate, magnesium etc. compounds, calcium acetate, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium oxide, calcium alkoxide, can be used calcium hydrogen phosphate, calcium etc. compounds.
[0035]
In addition, as the polycondensation reaction catalyst, a catalyst added at the time of esterification or transesterification reaction may be used as a polycondensation reaction catalyst, and a new catalyst may not be added. The amount used at that time is not particularly limited, but if it is too large, the above-mentioned problems occur. Therefore, as a metal atom with respect to the polybutylene terephthalate resin that is usually obtained, it is 300 ppm or less, preferably 150 ppm or less. The amount used is preferably 100 ppm or less, particularly preferably 50 ppm or less, and is different from the esterification reaction catalyst added during the esterification reaction, for example, antimony compounds such as antimony trioxide, germanium dioxide, germanium tetroxide, etc. A germanium compound or the like may be newly added.
[0036]
In addition, from the viewpoints of suppressing foreign matter, ensuring polymerizability, and color tone, the total metal concentration of titanium atoms or titanium atoms and tin atoms with respect to the polybutylene terephthalate resin needs to be 20 to 250 ppm, 30 to 150 ppm, particularly 30 to 120 ppm, particularly 30 to 90 ppm is preferable.
On the other hand, when emphasis is placed on foreign matter suppression, the amount of titanium atom or the total metal content of titanium atom and tin atom is preferably 1 to 65 ppm, more preferably 10 to 50 ppm, relative to the polybutylene terephthalate resin obtained. Particularly preferred is 20 to 45 ppm.
[0037]
From the same point of view, it is preferable that the metal concentration of titanium atoms or the total of titanium atoms and tin atoms is 15 to 230 ppm, more preferably 30 to 230 ppm with respect to the oligomer obtained by the above esterification or transesterification reaction. 100 ppm. The amount of these metals can be measured using atomic emission, atomic absorption, Induced Coupled Plasma (ICP), etc. after recovering the metal in the polymer or oligomer by a method such as wet ashing.
[0038]
When the esterification rate or transesterification rate of the oligomer obtained by the esterification or transesterification reaction is 90% or more, if the number average molecular weight of the oligomer is too large, the polycondensation rate is lowered in the post-polymerization step. 1000 or less, more preferably 700 or less, particularly preferably 600 or less, and most preferably 500 or less. Moreover, when the terminal vinyl group density | concentration of an oligomer is high, since the deterioration of the color tone of a polymer and the fall of solid phase polymerizability will be caused, 1 microeq / g or less is preferable.
[0039]
The number average molecular weight of the oligomer obtained by esterification or transesterification can be determined by vapor osmometer, end group titration, end group determination by NMR, etc., and the end vinyl group concentration can be determined by 1H-NMR. .
[0040]
In the esterification reaction, transesterification reaction, and polycondensation reaction, besides the catalyst, orthophosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, polyphosphoric acid, and phosphorus compounds such as esters and metal salts thereof, sodium hydroxide , Reaction aids such as alkali metal or alkaline earth metal compounds such as sodium benzoate, magnesium acetate and calcium acetate, 2,6-di-t-butyl-4-octylphenol, pentaerythrityl-tetrakis [3- (3 Phenol compounds such as', 5'-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate], dilauryl-3,3'-thiodipropionate, pentaerythrityl-tetrakis (3-laurylthiodipropionate), etc. Thioether compounds, triphenyl phosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, tris (2, -Antioxidants such as phosphorus compounds such as -di-t-butylphenyl) phosphite, paraffin wax, microcrystalline wax, polyethylene wax, long chain fatty acids represented by montanic acid and montanic acid ester, esters thereof, silicone oil, etc. Other additives such as a mold release agent may be present.
[0041]
The esterification or transesterification reaction tank is not particularly limited as long as it is a reaction tank having a stirrer, and is of a type such as a vertical stirring complete mixing tank, a vertical heat convection mixing tank, and a tower-type continuous reaction tank. Any of them may be used, or a single tank or a plurality of tanks of the same kind or different kinds in series may be used.
A well-known stirrer can be used. In addition to the usual type consisting of a power unit and bearings, shafts, and stirring blades, a high-speed rotating type such as a turbine stator type high-speed rotating stirrer, disk mill type stirrer, rotor mill type stirrer Can also be used.
[0042]
There is no limitation on the form of stirring, and in addition to the normal stirring method in which the reaction solution in the reaction tank is directly stirred from the top, bottom, side, etc. of the reaction tank, a part of the reaction solution is piped outside the reactor, etc. It is possible to take a method of circulating the reaction liquid by taking it out with a line mixer and the like.
Known types of stirring blades can be selected, and specific examples include propeller blades, screw blades, turbine blades, fan turbine blades, disk turbine blades, fouller blades, full zone blades, Max blend blades, and the like.
[0043]
One of the characteristics of the method for producing the polybutylene terephthalate resin of the present invention is that the stirring energy Q (kJ / m) per unit volume of reactant added to the reactant in the esterification reaction step or transesterification step.Three)But,
Q ≧ 1500 kJ / mThree
Is to satisfy.
[0044]
Here, when the batch method is used, the reaction volume is set to V (mThree), The stirring power to be applied is P (kw), and the reaction time is t (sec), Q = P × t / V, and the tank in which the esterification or transesterification reaction is performed satisfies the relationship of the following formula: .
Q = P × t / V ≧ 1500 kJ / mThree
Q is more preferably 2000 kJ / mThreeAbove, particularly preferably 3000 kJ / mThreeAbove, optimally 4000 kJ / mThreeThat's it.
Here, the stirring power P can be detected by a method of installing a torque meter, a power detector or the like on the stirring shaft.
[0045]
In addition, when using a so-called continuous method in which raw materials are continuously supplied to the esterification reaction step or the transesterification reaction step to obtain a polymer continuously, the total supply amount of raw materials per unit time is q (mThree/ Sec) and Q = P / q when the stirring power to be applied is P (kw), and the relationship of the following formula is satisfied in the tank for the esterification or transesterification reaction.
Q = P / q ≧ 1500 kJ / mThree
[0046]
In the above, the total supply amount q per unit time means terephthalic acid or terephthalic acid dialkyl ester and, if necessary, a small amount of a copolymerized dicarboxylic acid component, 1,4-butanediol and, if necessary, a small amount of other copolymer. The volume of the polymerization diol component supplied to the esterification reaction tank. For example, when the raw material is prepared and supplied as a slurry with terephthalic acid and 1,4-butanediol, the volume of the slurry. For example, dimethyl terephthalate Is in a molten state and is supplied to the reaction vessel separately from 1,4-butanediol, the sum of the volume of dimethyl terephthalate and the volume of 1,4-butanediol respectively supplied. It should be noted that 1,4-butanediol collected in the distillation system and returned to the reaction tank, 1,4-butanediol refluxed in the reflux condenser, and the like are excluded.
[0047]
More preferably, 2000 kJ / mThreeAbove, particularly preferably 3000 kJ / mThreeAbove, optimally 4000 kJ / mThreeThat's it.
Q is 1500kJ / mThreeBelow, the apparent main reaction rate becomes slower and the side reaction emerges. At the same time, the deactivation of the catalyst proceeds, and particles with high concealment effect derived from the deactivated catalyst and foreign matters having a large particle size are likely to be generated. As a result, there is a tendency that inconveniences such as deterioration in transparency of the product, increase in foreign matters, and deterioration in hydrolysis resistance are likely to occur.
[0048]
  In producing the polybutylene terephthalate resin of the present invention, when continuously performing esterification or transesterification reaction, terephthalic acid or terephthalic acid dialkyl ester supplied to the reaction vessel from the outside per unit time, The molar ratio with 4-butanediol satisfies the following formula:is important.
B / T =2.5~ 4.5 (mol / mol)
(However, B is the number of moles of 1,4-butanediol supplied from the outside to the esterification or transesterification reaction tank per unit time, and T is supplied from the outside to the esterification or transesterification reaction tank per unit time. The number of moles of terephthalic acid or terephthalic acid dialkyl ester)
[0049]
  Above all, B / T =2.5To 4.0, more preferably 2.6 to 3.5, and particularly preferably 2.7 to 3.3. B / T is2.5If it is smaller, the catalyst-derived foreign matter tends to increase. If it is larger than 4.5, not only the thermal efficiency decreases, but also by-products such as tetrahydrofuran tend to increase..
[0050]
In the present invention, 1,4-butanediol supplied to the reaction vessel from the outside is independent of these other than 1,4-butanediol supplied together with terephthalic acid or dialkyl terephthalate as a raw slurry or liquid. 1,4-butanediol fed to the reactor, such as 1,4-butanediol collected in the distillation system and returned to the reaction tank, 1,4-butanediol refluxed by the reflux condenser, etc. from outside the reaction tank This is the sum of 1,4-butanediol entering the reaction vessel.
[0051]
One or a plurality of tanks for performing the esterification reaction or the transesterification reaction can be installed. However, the distinction between the esterification reaction tank or the transesterification reaction tank and the polycondensation reaction tank in the present invention is continuous polymerization by a direct polymerization method. In this case, the case where the esterification rate represented by the following formula (1) is 80% or less at the inlet of the reactor is defined as an esterification tank, and the case where it exceeds 80% is defined as a polycondensation reaction tank. Similarly, in the case of continuous polymerization by the transesterification method, the case where the transesterification rate represented by the following formula (2) is 80% or less is regarded as an esterification tank, and the case where it exceeds 80% is regarded as a polycondensation reaction tank. .
Esterification rate = (saponification value−acid value) × 100 / saponification value (1)
(Here, the acid value is a value obtained by dissolving the oligomer in dimethylformamide and alkali titrating, and the saponification value is a value obtained by alkaline hydrolysis of the oligomer and back titrating with acid.)
[0052]
Transesterification rate = (molar concentration of terephthalic acid unit × 2-methyl ester equivalent) × 100 / (molar concentration of terephthalic acid unit × 2) (2)
(Here, the molar concentration of the terephthalic acid unit and the equivalent amount of methyl ester were determined by dissolving the oligomer in hexafluoroisopropanol / deuterated chloroform = 3/7 (v / v), measuring 1H-NMR, and comparing each signal intensity ratio. Can be obtained from.)
[0053]
There is no restriction | limiting in particular in the type of the polycondensation reaction tank used for this invention, For example, a vertical stirring polymerization tank, a horizontal stirring polymerization tank, a thin film evaporation type polymerization tank etc. can be mentioned. The number of polycondensation reaction tanks can be one, or a plurality of tanks of the same or different types can be connected in series. It is preferable to select a horizontal stirring polymerization machine having a thin film evaporation function excellent in renewability, plug flow property, and self-cleaning property.
[0054]
The polybutylene terephthalate resin obtained by the production method of the present invention has an intrinsic viscosity of 0.5 or more and 1.5 dL / g or less measured at 30 ° C. using a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 1/1). In particular, it is preferably 0.6 or more and 1.4 dL / g or less, and particularly preferably 0.7 or more and 1.3 dL / g or less. When the intrinsic viscosity is less than 0.5 dL / g, the mechanical strength of the molded product becomes insufficient, and when the intrinsic viscosity exceeds 1.5 dL / g, the melt viscosity increases, the fluidity deteriorates, and molding is performed. It becomes inferior.
[0055]
A reinforcement filler can be mix | blended with the polybutylene terephthalate resin of this invention. The reinforcing filler to be blended is not particularly limited. For example, glass fibers, carbon fibers, silica / alumina fibers, zirconia fibers, boron fibers, boron nitride fibers, silicon nitride potassium titanate fibers, metal fibers and other inorganic fibers, aromatics Examples thereof include organic fibers such as polyamide fibers and fluororesin fibers. These reinforcing fillers can be used alone or in combination of two or more. In these, an inorganic filler can be used suitably and a glass fiber can be used especially suitably. When the reinforcing filler is an inorganic fiber or an organic fiber, the average fiber diameter is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 2 to 50 μm, and more preferably 3 to 30 μm. More preferably, it is especially preferable that it is 5-20 micrometers. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular also in average fiber length, it is preferable that it is 0.1-20 mm, and it is more preferable that it is 1-10 mm.
[0056]
In order to improve the interfacial adhesion with the polybutylene terephthalate resin, it is preferable to use a reinforcing filler surface-treated with a sizing 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, when preparing a polybutylene terephthalate resin composition, surface treatment is performed by adding a sizing agent or a surface treatment agent. You can also. The addition amount of the reinforcing filler is preferably 0 to 150 parts by weight and more preferably 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polybutylene terephthalate resin.
[0057]
Another filler can be mix | blended with the polybutylene terephthalate resin of this invention with a reinforcing filler. Other fillers to be blended include, for example, plate-like inorganic fillers, ceramic beads, asbestos, wollastonite, talc, clay, mica, zeolite, kaolin, potassium titanate, barium sulfate, titanium oxide, silicon oxide, oxidation Examples thereof include aluminum and magnesium hydroxide. By blending the plate-like inorganic filler, the anisotropy and warpage of the molded product can be reduced. Examples of the plate-like inorganic filler include glass flakes, mica, and metal foil. Among these, glass flakes can be particularly preferably used.
[0058]
A flame retardant can be blended with the polybutylene terephthalate resin of the present invention in order to impart flame retardancy. There is no restriction | limiting in particular in the flame retardant to mix | blend, For example, an organic halogen compound, an antimony compound, a phosphorus compound, another organic flame retardant, an inorganic flame retardant etc. can be mentioned. 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, pentabromobenzyl polyacrylate and the like. Examples of the antimony compound include antimony trioxide, antimony pentoxide, and sodium antimonate. As a phosphorus compound, phosphate ester, polyphosphoric acid, ammonium polyphosphate, red phosphorus etc. can be mentioned, for example. 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 compound, boron compound and the like.
[0059]
The polybutylene terephthalate resin of the present invention can be blended with conventional additives as required. There are no particular restrictions on the additives to be added, for example, stabilizers such as antioxidants and heat stabilizers, additives such as lubricants, mold release agents, catalyst deactivators, crystal nucleating agents, and crystallization accelerators are polymerized. It can be added during or after polymerization. Furthermore, in order to impart desired performance to polybutylene terephthalate resin, stabilizers such as UV absorbers and weathering stabilizers, coloring agents such as dyes and pigments, antistatic agents, foaming agents, plasticizers, and impact resistance improvements An agent or the like can be blended.
[0060]
The polybutylene terephthalate resin of the present invention includes, as necessary, thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, acrylic resin, polycarbonate, polyamide, polyphenylene sulfide resin, polyethylene terephthalate, liquid crystal polyester resin, polyacetal, polyphenylene oxide, and phenol resin. Further, a thermosetting resin such as a melamine resin, a silicone resin, or an epoxy resin can be blended to form a molded product. These thermoplastic resins and thermosetting resins can be used alone or in combination of two or more.
[0061]
There is no particular limitation on the method of blending the above-mentioned various additives into the polybutylene terephthalate resin of the present invention, but blending by melt kneading is preferable, and kneading methods usually used for thermoplastic resins can be applied. . As a kneading method, for example, each component is mixed with a substance as an additional component, if necessary, by a Henschel mixer, a ribbon blender, a V-type blender, etc., and then a single-screw kneading extruder, a multi-screw kneading extruder, It can knead | mix using a roll, a Banbury mixer, a lab plast mill, a Brabender, etc. Each component including the additional components can be supplied to the kneader in a lump or can be supplied sequentially. In addition, two or more kinds of components selected from each component including an additional component may be mixed in advance.
[0062]
There is no particular limitation on the molding method of the polybutylene terephthalate molded product of the present invention, and molding methods generally used for thermoplastic resins, that is, molding methods such as injection molding, hollow molding, extrusion molding, and press molding are applied. be able to.
[0063]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
In Examples and Comparative Examples, polybutylene terephthalate oligomers and polybutylene terephthalate resins were evaluated by the following methods.
(1) Reaction time during continuous reaction (average residence time)
A value obtained by dividing the substantial reactant volume by the raw material supply amount q per hour was adopted.
[0064]
(2) Terminal carboxyl group concentration
0.5 g of polybutylene terephthalate resin or oligomer was dissolved in 25 mL of benzyl alcohol and titrated with a 0.01 mol / L benzyl alcohol solution of sodium hydroxide. The smaller the terminal carboxyl group concentration in the polybutylene terephthalate resin, the better the hydrolysis resistance.
[0065]
(3) Terminal vinyl group concentration
A polybutylene terephthalate resin or oligomer was dissolved in hexafluoroisopropanol / deuterated chloroform = 3/7 (v / v), and 1H-NMR at a resonance frequency of 400 MHz was measured and determined. A lower vinyl group concentration indicates that there are few side reactions during the production of the polybutylene terephthalate resin, and at the same time, it is excellent in solid phase polymerization.
[0066]
(4) Terminal glycol group concentration
A polybutylene terephthalate resin or oligomer was dissolved in hexafluoroisopropanol / deuterated chloroform = 3/7 (v / v), and 1H-NMR at a resonance frequency of 400 MHz was measured and determined.
(5) Number average molecular weight of oligomer
Number average molecular weight = 2 / (total end group concentration).
However, total terminal group concentration = terminal carboxyl concentration + terminal glycol concentration + terminal vinyl concentration.
[0067]
(6) Analysis of titanium and tin in polybutylene terephthalate resin
The polybutylene terephthalate resin was wet-decomposed with high-purity sulfuric acid and nitric acid for electronic industry and measured using a high resolution ICP (Induced Coupled Plasma) -MS (Mass Spectrometer) (manufactured by ThermoQuest).
[0068]
(7) Determination of organotitanium compounds
The polybutylene terephthalate resin was dissolved in hexafluoroisopropanol / chloroform = 2/3 (volume ratio) at a concentration of 20 wt%, centrifuged, and the organic titanium compound was precipitated and collected. Finally, hexafluoroisopropanol / chloroform = several times It was washed and collected at 2/3 (volume ratio), dried for 12 hours with a vacuum dryer at 80 ° C., and the weight was determined as the weight ratio relative to the polymer.
[0069]
(8) Organic elemental analysis of organic titanium compounds
About the organic titanium compound acquired by said (5), carbon, hydrogen, and nitrogen were measured using the EA1110 type | mold organic element analyzer by Faisons Co., Ltd. About oxygen, TG-DTA was measured using TG8101D by Rigaku Corporation, and it calculated | required as a weight difference with carbon, hydrogen, and nitrogen calculated | required from the organic elemental analysis.
[0070]
(9) Determination of organotitanium compounds with a particle size of 5 μm or more
A polybutylene terephthalate resin was dissolved in hexafluoroisopropanol / chloroform = 2/3 (volume ratio) at a concentration of 20 wt%, filtered through a polytetrafluoroethylene membrane filter having a pore diameter of 5 μm previously measured, and then with the solvent. After thoroughly washing, the filter was dried in a vacuum dryer at 80 ° C. for 12 hours, and the weight was measured. A value obtained by subtracting the weight of the filter measured in advance from this weight was determined as a weight ratio to the oligomer.
[0071]
(10) X-ray microanalyzer
About the organic titanium compound acquired by said (7), it measured using Shimadzu Corporation EPMA-1600.
(11) X-ray diffraction of organic titanium compounds
The organotitanium compound obtained in (7) above was measured using a RINT 1500 model manufactured by Rigaku Corporation, with a Cu tube, output 40 kV, 250 mA, measurement range 5 to 90 °, and scan speed 4 ° / min.
[0072]
(12) THF concentration in the distillate
Quantified by gas chromatography.
(13) Intrinsic viscosity
Using a mixed solvent of Ubbelohde viscometer and phenol / tetrachloroethane (weight ratio 1/1), at 30 ° C., the polymer solution having a concentration of 1.0 g / dL and the number of drops of the solvent alone were measured. Asked.
[η] = ((1 + 4KHηsp)0.5-1) / (2KHC)
(However, ηsp = η / η0−1, η is the number of seconds that the polymer solution falls, η0Is the number of seconds the solvent falls, C is the polymer solution concentration (g / dL), KHIs the constant of Haggins. KHAdopted 0.33.
[0073]
(14) Haze
2.7 g of polybutylene terephthalate resin was dissolved in 20 mL of a phenol / tetrachloroethane mixed solvent (weight ratio 3/2) and filtered using a membrane filter having a pore size of 5 μm. The haze of the filtrate was manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd. It measured with the turbidimeter (NDH-300A).
[0074]
(15) Color tone b value of polybutylene terephthalate resin
A yellow index b value was calculated and evaluated using a color difference meter (Z-300A type) manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd. A lower value indicates less yellowing and a better color tone.
[0075]
(16) Number of foreign matters of 5 μm or more in polybutylene terephthalate resin
10 g of polybutylene terephthalate resin is dissolved in hexafluoroisopropanol / chloroform = 2/3 (volume ratio) at a concentration of 20 wt%, filtered through a polytetrafluoroethylene membrane filter having a pore size of 5 μm, and then thoroughly washed with the solvent. The amount of foreign matter remaining on the filter was observed with an optical microscope, and the number was counted.
[0076]
(17) Amount of tetrahydrofuran (THF) in the resin
5 g of resin pellets were immersed in 10 g of water, treated under pressure at 120 ° C. for 6 hours, and after cooling, the tetrahydrofuran eluted in water was quantified by gas chromatography. The smaller the amount of THF, the less gas is generated from the molded product.
[0077]
(18) Temperature drop crystallization temperature (Tc)
Using a differential scanning calorimeter [Perkin Elmer, Model DSC7], the temperature was raised from room temperature to 300 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min, and then the temperature was lowered to 80 ° C. at a temperature falling rate of 20 ° C./min. Was defined as the temperature drop crystallization temperature. The higher the Tc, the faster the crystallization speed and the shorter the molding cycle.
[0078]
(19) Esterification rate of oligomer
It calculated using the acid value and saponification value which were calculated | required as follows.
[Acid value]
The oligomer was dissolved in dimethylformamide and titrated with a 0.1N KOH / methanol solution.
[Saponification value]
The oligomer was hydrolyzed with a 0.5N KOH / ethanol solution and titrated with 0.5N hydrochloric acid.
Esterification rate = (saponification value−acid value) / saponification value) × 100
[0079]
(20) Transesterification rate of oligomer
The remaining methyl ester was quantified using 1H NMR at a resonance frequency of 400 MHz, and calculated using the following formula using the molar concentration of the dicarboxylic acid unit determined by the saponification value.
Transesterification rate = (molar concentration of dicarboxylic acid unit × equivalent of 2-methyl ester) / molar concentration of dicarboxylic acid unit × 2) × 100
[0080]
[Reference example1]
  Connected to the nitrogen line from the upper part of the reflux condenser through a liquid trap, in a glass reaction vessel equipped with an overflow pipe and a screw type stirring blade with an outer diameter of 50 mm in advance at the position of 0.30 L of the actual liquid. A slurry prepared by charging 93% polybutylene terephthalate oligomer and then preparing 1.8 mol of 1,4-butanediol with respect to 1.0 mol of terephthalic acid was supplied at 0.15 L / h. From another supply port of the vessel, while adding tetrabutyl titanate as a titanium amount to 100 ppm per theoretical yield polymer, water and tetrahydrofuran produced at an internal temperature of 230 ° C., a stirring rotational speed of 150 rpm, and atmospheric pressure under nitrogen, Then, 1,4-butanediol was continuously extracted from the upper part of the reflux condenser and subjected to esterification.
[0081]
After 8 hours of stabilization of the system, the indicated value of the torque meter equipped in the stirrer was read, and the rotational stirring power P and the energy Q per unit volume of the reaction liquid were calculated from the following equations.
P = T × ω, Q = P / q
(P: stirring power, T: torque (kg · m), ω: angular velocity (1 / sec), q: raw material supply per unit time (mThree/ Sec))
[0082]
At this time, the amount of THF distilled out per unit time was 0.15 (mol / charged TPA-mol), and the overflowed oligomer was analyzed in a receiver in a nitrogen atmosphere. Was 96%, the number average molecular weight was 580, the terminal vinyl group concentration was 0.5 μeq / g, and an oligomer having a high esterification rate and a low terminal vinyl concentration was obtained while suppressing the by-production of THF.
[0083]
Next, 150 g of the obtained oligomer was charged into another glass reactor having a vent pipe and a squid type stirring blade and purged with nitrogen, and then the internal temperature was 245 ° C. and the pressure was 2.7 kPa over 10 minutes. The initial polycondensation reaction was performed while extracting water, tetrahydrofuran, and 1,4-butanediol generated in this state from the system. After 2 hours, the pressure was set to 133 Pa over 10 minutes, and the reaction was terminated after 1 hour. The polymer was decompressed with nitrogen and then extracted into a strand from the bottom of the container, and cut into a pellet by cutting with a cutter. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.75, a terminal carboxyl group of 12 μeq / g, a b value of 0.4, and a titanium concentration in the pellet of 100 ppm. As shown in Table 1, a polybutylene terephthalate resin excellent in transparency and color tone was obtained.
[0084]
[Reference example2]
  Reference exampleThe butylene terephthalate oligomer having a transesterification rate of 93% was previously filled in the glass reaction vessel used in No. 1, and prepared at a ratio of 1.5 mol of 1,4-butanediol to 1.0 mol of dimethyl terephthalate. The raw material was supplied at 0.15 L / h, and while adding tetrabutyl titanate as a titanium amount to 100 ppm per theoretical yield polymer from another supply port of the container, the internal temperature was 230 ° C. and the stirring rotation speed was 150 rpm. Then, methanol and 1,4-butanediol and tetrahydrofuran are continuously extracted from the top of the reflux condenser at atmospheric pressure under nitrogen,Reference exampleTransesterification was carried out in the same manner as in 1.
[0085]
After 8 hours, the overflowed oligomer was analyzed in a receiver in a nitrogen atmosphere. The transesterification rate was 96%, the number average molecular weight was 600, and the terminal vinyl group concentration was 0.5 μeq / g. While suppressing by-products, an oligomer having a high transesterification rate and a low terminal vinyl concentration was obtained.
[0086]
Next, 150 g of the obtained oligomer was charged into another glass reactor having a vent tube and an iridic stirring blade, followed by nitrogen substitution, and then the internal temperature was 245 ° C. and the pressure was 2.7 kPa over 10 minutes. The initial polycondensation reaction was performed while extracting tetrahydrofuran and 1,4-butanediol produced in this state out of the system. After 2 hours, the pressure was set to 133 Pa over 10 minutes, and the reaction was terminated after 1 hour. The polymer was extracted in the form of a strand from the lower part of the container and cut into a pellet by cutting with a cutter. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.75 and a terminal carboxyl group of 15 μeq / g. The analysis results are summarized in Table 1. As shown in Table 1, a polybutylene terephthalate resin excellent in transparency and color tone was obtained.
[0087]
[Reference comparison example1]
  Other than changing the rotation speed of stirring and setting P / q (= Q) to the value shown in Table 1.Reference example1 was performed. The conditions and results are shown in Table 1. The esterification rate of the oligomer was low, and the amount of by-product THF during the oligomerization reaction was large.
[0088]
[Reference comparison example2]
  Other than changing the rotation speed of stirring and setting P / q (= Q) to the value shown in Table 1.Reference exampleSame as 2. The conditions and results are shown in Table 1. The transesterification rate of the oligomer was low.
[0089]
[Example1]
  FIG. 1 shows a flowchart of this embodiment. In FIG. 1, 1 is a slurry preparation tank, 1a and 1b are raw material supply ports for a dicarboxylic acid component and a diol component provided at the upper part of the slurry preparation tank 1, 2 is an esterification reaction tank, and 2a is an esterification reaction. Vent port provided in the upper part of the tank 2, 2 b is a catalyst supply port provided in the upper part of the esterification reaction tank 2, 2 c is a sampling port of the esterification reaction tank, 2 d is a rectification tower, 2 e is a distillate Outlet of low boiling point component, 2f is outlet for excess 1,4-butanediol, 2g is supply port for refluxing 1,4-butanediol, 3 is first polycondensation reaction tank, 3a is first polycondensation reaction Vent port provided at the upper part of the tank 3, 4 is a second double condensation reaction tank, 4 a is a vent port provided at the upper part of the second double condensation reaction tank 4, 4 b is the second double condensation reaction tank 4. Catalyst supply port provided at the top, 5 is the third triple condensation reaction tank 5a is a vent port provided at the top of the third triple condensation reaction tank 5, 6 is a polymer extraction die, 7 is a rotary cutter, M1, M2, M3, M4, M5 are stirring devices, G1, G2, G3, G4 and G5 are gear pumps, and P1, P2, P3, P4 and P5 are pipes.
[0090]
An esterification reaction tank 2 was previously filled with a polybutylene terephthalate oligomer having an esterification rate of 93%, and a slurry prepared at a ratio of 1.8 mol of 1,4-butanediol with respect to 1.0 mol of terephthalic acid. From the slurry preparation tank 1 to the esterification reaction tank 2 which is passed through the pipe P1 by the gear pump G1 and has a screw type stirrer, 50 L / h (1.4 × 10-5  m3/ Sec), and at the same time, tetrabutyl titanate was continuously fed from the catalyst feed port 2b as the amount of titanium to the theoretical yield of 100 ppm per polymer. The esterification reactor 2 is a vertical reactor equipped with a stirring device M2 equipped with a screw type stirring blade having a blade diameter of 160 mm having a vertical rotation axis, and the stirring device M2 has a torque meter for detecting stirring power. Has been. The internal temperature of the esterification reaction tank 2 is 230 ° C., the pressure is 78 kPa, and the generated water, tetrahydrofuran, and unreacted 1,4-butanediol are vent ports 2a connected to a decompressor (not shown). A portion of unreacted 1,4-butanediol is refluxed through 2 g to the first esterification reaction tank 2 through the rectification column (2d), and the remaining 1,4-butanediol is 2f. The low-boiling components mainly consisting of water and tetrahydrofuran were removed from the system through 2e and subjected to esterification reaction. At this time, the amount of 1,4-butanediol returning from 2 g to the esterification reaction vessel is adjusted, and terephthalic acid supplied from P1, 1,4-butanediol supplied from P1, and 1 supplied from 2g. The molar ratio (B / T) of the total 1,4-butanediol of 1,4-butanediol and 1,4-butanediol supplied from 2b is controlled to 2.5, and at the same time, the esterification tank 2 The reaction solution was withdrawn while controlling the liquid level so that the actual solution became 100 L, and continuously supplied to the first polycondensation reaction tank 3. 12 hours after the system was stabilized, the esterification rate of the oligomer collected from the sampling port 2c was 98%, the number average molecular weight was 560, and the terminal vinyl group concentration was 0.5 μeq / g. Moreover, when the amount of THF in the distillate distilled per unit time was analyzed, it was 0.15 (mol / feeding TPA-mol).
[0091]
The first polycondensation reaction tank 3 is also a vertical reaction tank provided with a stirrer M3 having a vertical rotation axis. The internal temperature of the reaction tank 3 is 245 ° C., the pressure is 2.7 kPa, and the actual liquid becomes 100 L. Thus, the initial polycondensation reaction was carried out while extracting the generated water, tetrahydrofuran and 1,4-butanediol from the vent port 3a connected to a decompressor (not shown). The reaction solution was continuously supplied to the second double condensation reaction tank 4.
[0092]
The second double condensation reaction tank 4 is also a vertical reaction tank provided with a stirrer M4 having a vertical rotation axis. The internal temperature of the reaction tank 3 is 240 ° C., the pressure is 200 Pa, and the actual liquid is 100 L. The liquid level is controlled, and the resulting water, tetrahydrofuran, and 1,4-butanediol are further extracted from the vent port 4a connected to a decompressor (not shown), and a polycondensation reaction is further performed. The liquid was continuously supplied to the third triple condensation reaction tank 5.
[0093]
The third triple condensation reaction tank 5 is a horizontal reaction tank having a stirrer M5 having a horizontal rotating shaft having two self-cleaning properties. The internal temperature of the reaction tank 5 is 240 ° C. and the pressure is 200 Pa. The liquid level is controlled so as to be 40 L, and the polycondensation reaction is carried out while extracting the generated water, tetrahydrofuran, and 1,4-butanediol from the vent port 5a connected to a decompressor (not shown). Proceeded. The obtained polymer was continuously extracted in a strand form from the polymer extraction die 6 via the inside of the pipe P5 by the gear pump G5, and was cut by the rotary cutter 7. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.85 and a terminal carboxyl group of 12 μeq / g. The analysis values of the pellets are summarized in Table 2. Metal elements other than titanium in the organic titanium compound separated from the pellets were negligible. The X-ray diffraction pattern of the organic titanium compound obtained here is shown in FIG.
[0094]
[Example2]
  Example except that the pressure in the second double condensation reaction tank 4 and the third triple condensation reaction tank 5 was 67 Pa1As well as. The conditions and results are shown in Table 2.
[0095]
[Example3]
  Examples except that tetrabutyl titanate was used as the amount of titanium to give a theoretical yield of 75 ppm per polymer.1As well as. The conditions and results are shown in Table 2.
[0096]
[Example4]
  Example except that the rotation speed of stirring was changed and P / q (= Q) was set to the value shown in Table 2.1As well as. The conditions and results are shown in Table 2.
[0097]
[Example5]
  Example except that the rotation speed of stirring was changed and P / q (= Q) was set to the value shown in Table 2.1As well as. The conditions and results are shown in Table 2.
[0098]
[Example6]
  Other than changing the rotation speed of stirring and continuously supplying the raw material at 70 L / h (1.9 × 10 −5 m 3 / sec) and setting P / q (= Q) to the value shown in Table 2. Example1As well as.
[0099]
[Example7]
  Other than changing the rotation speed of stirring and continuously supplying the raw material at 25 L / h (6.9 × 10 −6 m 3 / sec) and setting P / q (= Q) to the value shown in Table 2. Example1As well as. The conditions and results are shown in Table 2.
[0100]
[Example8]
  Example except that tetrabutyl titanate was used as a catalyst as a titanium amount and theoretical yield was 85 ppm per polymer and butylhydroxytin oxide was added as a tin amount at 125 ppm and an esterification reaction was carried out at a reaction pressure of 40 kPa.7As well as. The conditions and results are shown in Table 3.
[0101]
[Example9]
  Example except that the esterification reaction was performed at a reaction temperature of 235 ° C. and a reaction pressure of 100 kPa.1As well as. The conditions and results are shown in Table 3.
[0102]
[Example10]
  Example except that tetrabutyl titanate was used as the amount of titanium and the theoretical yield was 35 ppm per polymer.1As well as. The conditions and results are shown in Table 3. In particular, a polybutylene terephthalate resin having good transparency and few foreign matters was obtained.
[0103]
[Example11]
  Examples except that tetrabutyl titanate was used as the amount of titanium to give a theoretical yield of 50 ppm per polymer.1As well as. The conditions and results are shown in Table 3. In particular, a polybutylene terephthalate resin having good transparency and few foreign matters was obtained.
[0104]
[Example12]
  Example except that B / T was set to 3.01As well as. The conditions and results are shown in Table 3. In particular, a polybutylene terephthalate resin with little foreign matter was obtained.
[0105]
[Example13]
  Example except that the rotation speed of stirring was changed and P / q (= Q) became the value shown in Table 31As well as. The conditions and results are shown in Table 3.
[Comparative example1]
  Example except that the rotation speed of stirring was changed and P / q (= Q) was set to the value shown in Table 41As well as. The conditions and results are shown in Table 4. The esterification rate of the oligomer was low, and the amount of by-product THF during the oligomerization reaction was large.
Also, the amount of foreign matter in the polybutylene terephthalate resin was large.
[0106]
[Comparative example2]
  Example except that the rotation speed of stirring was changed and P / q (= Q) was set to the value shown in Table 46As well as. The conditions and results are shown in Table 4. The esterification rate of the oligomer was low, and the amount of by-product THF during the oligomerization reaction was large. Also, the amount of foreign matter in the polybutylene terephthalate resin was large.
[0107]
[Comparative example3]
  As a catalyst, tetrabutyl titanate was added as titanium, and the theoretical yield was 55 ppm per polymer, and butylhydroxytin oxide was added as 285 ppm as tin. The stirring speed was changed, and P / q (= Q) was adjusted to the value shown in Table 4. Other examples8As well as. The conditions and results are shown in Table 4. This comparative example is an example in which the amount of organic titanium is suppressed and the organic tin compound is supplemented in a relatively large amount according to the method of JP-A-10-330469, but the b value is high and the amount of foreign matter in the polybutylene terephthalate resin. There were also many.
[0108]
[Comparative example4]
  Examples except that the amount of tetrabutyl titanate added was 320 ppm as the amount of titanium, the reaction temperature was 240 ° C., the pressure was 44 kPa, the rotation speed of stirring and the P / q (= Q) were the values shown in Table 4.6As well as. The conditions and results are shown in Table 4. The vinyl group concentrations of the oligomer and polymer were high, and both haze and foreign matter amount were high.
[0109]
[Comparative example5]
  Example except that the rotation speed of stirring was changed and P / q (= Q) was set to the value shown in Table 41As well as. The conditions and results are shown in Table 4. In the obtained polymer, the content of organic titanium was high, and not only the haze was high, but also the amount of THF produced by the side reaction was large.
[0110]
[Comparative example6]
  Example except that raw material was continuously supplied at 140 L / h and P / q (= Q) was set to the value shown in Table 41As well as. The conditions and results are shown in Table 4. In the obtained polymer, the content of organic titanium was high, and not only the haze was high, but also the amount of THF produced by the side reaction was large.
[0111]
[Reference example 3]
  1.78 mol of terephthalic acid (TPA), 3.21 mol of 1,4-butanediol (B / T = 1.8), 8.2 × 10 -4 mol of tetrabutyl titanate (theoretical yield of 100 ppm per polymer as titanium content) Was charged into a glass reaction vessel equipped with a screw type stirring blade having an outer diameter of 50 mm and sufficiently substituted with nitrogen. Subsequently, the temperature of the system was raised and the actual liquid amount was measured and found to be 500 mL. The stirring speed was 180 rpm, and after 60 minutes, the temperature reached 210 ° C. and the pressure reached 80 kPa, and the generated water, THF, and excess 1,4-butanediol were distilled out of the system for 2.0 hours. (The reaction start time is the time when a predetermined temperature and a predetermined pressure are reached). At this point, a part of the sample was taken and the esterification rate was measured and found to be 99%. The rotational stirring power P and the stirring energy Q per unit volume were converted from the indicated values of a torque meter equipped in the stirrer by the following formulas.
  P = T × ω, Q = P × t / V
  (P: stirring power, T: torque, ω: angular velocity, t: reaction time, V: reactant volume)
[0112]
150 g of the oligomer thus obtained was charged into another glass reactor having a vent pipe and a squid type stirring blade and purged with nitrogen, and then reached to a temperature of 245 ° C. and a pressure of 133 Pa over 60 minutes. The polycondensation reaction was carried out for 1.5 hours. After completion of the reaction, the polymer was extracted in the form of a strand, cut into a pellet, and provided for analysis. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.75 and a terminal carboxyl group of 8 μeq / g. The organotitanium compound was separated and quantified from the pellet by the method described above. Analysis with an X-ray microanalyzer revealed that the spectrum of metal elements other than titanium was negligible. When X-ray diffraction of this compound was performed, the peak pattern shown in FIG. 2 was shown, and it was found that the compound had a specific crystal structure. On the other hand, the composition of this organotitanium compound was Ti / C / H / O = 1.0 / 5.0 / 4.0 / 3.3 from the results of X-ray microanalyzer, elemental analysis, and TG-DTA. It was. The haze value of the polybutylene terephthalate resin determined by the above method was 1.2, and a polybutylene terephthalate resin excellent in transparency was obtained. These analytical values are summarized in Table 5.
[0113]
[Reference example 4]
  1.64 mol of dimethyl terephthalate (DMT), 1.97 mol of 1,4-butanediol (B / T = 1.2), 7.6 × 10 −4 mol of tetrabutyl titanate (theoretical yield per polymer as the amount of titanium) 100 ppm) was charged into a glass reaction vessel equipped with a screw type stirring blade having an outer diameter of 50 mm and sufficiently substituted with nitrogen. Subsequently, the system is immersed in an oil bath, the temperature is raised, the rotation speed of stirring is 180 rpm, and after 60 minutes, the generated methanol, 1,4-butanediol, and THF are distilled out of the system at a temperature of 210 ° C. and atmospheric pressure under nitrogen. The reaction was carried out for 2 hours (the reaction start time was the time when a predetermined temperature and a predetermined pressure were reached). At this point, a part of the sample was taken and the transesterification rate was measured and found to be 90%.
[0114]
150 g of the oligomer thus obtained was charged into another glass reactor having a vent pipe and a squid type stirring blade and purged with nitrogen, and then reached to a temperature of 245 ° C. and a pressure of 133 Pa over 60 minutes. The polycondensation reaction was carried out for 1.5 hours. After completion of the reaction, the polymer was extracted in the form of a strand, cut into a pellet, and provided for analysis. The analysis values are summarized in Table 1. The organotitanium compound was separated and quantified from the pellet by the method described above. Analysis with an X-ray microanalyzer revealed that the spectrum of metal elements other than titanium was negligible. When the X-ray diffraction of this compound was implemented, the same peak pattern as FIG. 2 was shown. From the results of X-ray microanalyzer, elemental analysis, and TG-DTA, the composition of the organotitanium compound was Ti / C / H / O = 1.0 / 5.0 / 4.0 / 3.5. These analytical values are summarized in Table 5.
[0115]
[Reference Comparative Example 3]
  Other than changing the rotation speed of stirring and setting Q to the value shown in Table 5.Reference example 3As well as. The analysis values are summarized in Table 5. The obtained polymer had a high organic titanium content and a high haze.
[0116]
[Table 1]
[0117]
[Table 2]
[0118]
[Table 3]
[0119]
[Table 4]
[0120]
[Table 5]
[0121]
【The invention's effect】
The polybutylene terephthalate resin composition of the present invention is excellent in mechanical strength and color tone, has not only reduced haze and foreign matter, but also has a short injection molding cycle, excellent productivity, and high stability to hydrolysis. Since there is little generation | occurrence | production of gas from, since it can use suitably for a film, a monofilament, a fiber, an injection molded part etc., industrial utility value is large. Moreover, in the manufacturing method of the polybutylene terephthalate of this invention, a side reaction is suppressed and the quality fall by the substance derived from a catalyst deactivation or a catalyst deactivation component can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a production apparatus used in the production method of a polybutylene terephthalate resin of the present invention.
2 is a chart showing an X-ray diffraction pattern of an organic titanium compound obtained in Example 16. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Slurry preparation tank
1a, 1b Raw material supply port
2 Esterification reaction tank
2a Vent port
2b Catalyst supply port
2c Sampling port
2d rectifying tower
2e Low boiling point component outlet in distillate
2f Excess 1,4-butanediol outlet
2 g reflux 1,4-butanediol supply port
3 First polycondensation reactor
3a Vent port
4 Second double condensation reactor
4a Vent port
5 Triple condensation reactor
5a Vent port
6 Polymer extraction die
7 Pelletizer
M1, M2, M3, M4, M5 Stirrer
G1, G2, G3, G4, G5 Gear Bump
P1, P2, P3, P4, P5 piping

Claims (6)

テレフタル酸又はそのジアルキルエステルを主原料とするジカルボン酸成分と1,4−ブタンジオールを主原料とするジオール成分とを触媒の存在下に連続的にエステル化反応又はエステル交換反応させ、次いで重縮合してポリブチレンテレフタレートを製造する方法に於いて、エステル化反応工程またはエステル交換反応工程における、反応物に加える反応物の単位体積あたりの攪拌エネルギーQ(kJ/m3)が下式(1)の関係を満たし、かつ単位時間当たりにエステル化反応槽またはエステル交換反応槽に供給される原料のテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルと、1,4−ブタンジオールとのモル比が下式(2)を満たすことを特徴とするポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法。
Q ≧ 1500 kJ/m3 (1)
B/T=2.5〜4.5(mol/mol) (2)
(但し、Bは単位時間当たりにエステル化またはエステル交換反応槽に外部から供給される1,4−ブタンジオールのモル数、Tは単位時間当たりにエステル化またはエステル交換反応槽に外部から供給されるテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルのモル数を示す)
A dicarboxylic acid component mainly composed of terephthalic acid or a dialkyl ester thereof and a diol component mainly composed of 1,4-butanediol are continuously esterified or transesterified in the presence of a catalyst, and then polycondensed. In the method for producing polybutylene terephthalate, the stirring energy Q (kJ / m 3 ) per unit volume of the reactant added to the reactant in the esterification reaction step or transesterification reaction step is expressed by the following formula (1): meet the relationship, and terephthalic acid or dialkyl terephthalate of raw material supplied to the esterification reaction vessel or the transesterification reaction vessel per unit time, the molar ratio of the formula and 1,4-butanediol (2 method for producing a polybutylene terephthalate resin), characterized in Succoth meet.
Q ≧ 1500 kJ / m 3 (1)
B / T = 2.5-4.5 (mol / mol) (2)
(However, B is the number of moles of 1,4-butanediol supplied from the outside to the esterification or transesterification reaction tank per unit time, and T is supplied from the outside to the esterification or transesterification reaction tank per unit time. The number of moles of terephthalic acid or terephthalic acid dialkyl ester)
エステル化反応又はエステル交換反応の触媒が、少なくともチタン化合物を含有する請求項に記載のポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法。The method for producing a polybutylene terephthalate resin according to claim 1 , wherein the catalyst for the esterification reaction or the transesterification reaction contains at least a titanium compound. 触媒としてチタン化合物を、得られるポリブチレンテレフタレート樹脂に対してチタン原子として1〜150ppmとなる量使用す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樹脂の製造方法。The method for producing a polybutylene terephthalate resin according to claim 1 or 2 , wherein a titanium compound is used as a catalyst in an amount of 1 to 150 ppm as a titanium atom with respect to the obtained polybutylene terephthalate resin. エステル化反応またはエステル交換反応温度が200〜240℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法。Esterification reaction or transesterification reaction temperature is 200-240 degreeC, The manufacturing method of the polybutylene terephthalate resin in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. エステル化反応またはエステル交換反応工程の圧力が絶対圧力で10kPa〜130kPaであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法。The method for producing a polybutylene terephthalate resin according to any one of claims 1 to 4 , wherein the pressure in the esterification reaction or transesterification reaction step is 10 kPa to 130 kPa in absolute pressure. エステル化反応またはエステル交換反応工程の平均滞留時間が0.5〜5時間であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリブチレンテレフタレート樹脂の製造方法。The method for producing a polybutylene terephthalate resin according to any one of claims 1 to 5 , wherein an average residence time in the esterification reaction or transesterification reaction step is 0.5 to 5 hours.
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