JP5818185B2 - ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマの製造方法 - Google Patents
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Description
次は、実施例で用いられる材料、頭字語、及び選ばれた供給源の一覧である。
ADA:アジピン酸(インビスタ社)
BDO:1,4−ブタンジオール(BASF社、99.5重量パーセントの純度仕様)
DMI:イソフタル酸ジメチル
DSC:示差走査熱量測定
EI:エステル交換
ヘキサメチレンジイソシアネート(Acros社、等級/純度99%)
リン酸:リン酸(Acros社、等級/純度98%)
TPT:テトライソプロピルチタネート(デュポン社、市販Tyzor等級)
PBAT:ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)
再生DMT:使用済みPETのメタノリシスから得られたテレフタル酸ジメチル
使用済みPET:Futura社から入手されたポリエチレンテレフタレート
報告されるL*、a*、b*値は、拡散反射法によって得られ、グレタグマクベス社製カラーアイ7000AによってD65照明を用いて取得された。用語「白色」は、本願において用いられる場合、白色だと記載される物質が、少なくとも75、又は少なくとも80、又は少なくとも85のL*値を呈し、実質的に0に近い(CIE表色系において5単位未満である)対応する「a」値と「b」値とのセットを有することを意味する。「a」は、CIELAB表色系における前記白色物質の赤色及び緑色を示し、「b」は、青色及び黄色を示す。L*値は75、又は80、又は85〜100の範囲であってよい。この「L*、a、b」表色法は周知であり、CIE(国際照明委員会)によって開発された。CIEは測色に関する勧告を出しており、表色のための値を導出するのに用いられる光源、観測器、及び方法を定めることによっている。この系においては3つの座標が用いられて、所与の色を、L*、a*、及びb*で表される色空間中に位置づける。所与の色がCIELABによって表される場合には、L*が明度を定義し、値が0に近いほど全吸収(或は当該色がどれくらい暗いか)を意味する。L*値が100に近いほど、全反射(或は当該色がどれくらい明るいか)を意味する。a*値は、所与の色がどれくらい緑色(又は赤色)かを示し、b*値は、所与の色がどれくらい青色(又は黄色)かを表す。
実施例1の目的は、再生DMTとアジピン酸(ADA)と1,4−ブタンジオール(BDO)とを反応させ、リン酸を触媒クエンチャとして、ヘキサメチレンジイソシアネートを鎖延長剤として用いることによって、共重合ポリエステルPBATを調製することであった。材料、量、及び反応条件は表1に示されている。
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、使用済みPETのメタノリシスから得られた48.6グラムの再生DMTと50グラムのBDOとが、反応器に導入され、その間には220℃で撹拌した。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。所望の固有粘度を達成した後に反応は止められた。
表2は、実施例1のガラス転移温度(Tg)、融解温度(Tm)(DSCから得られた)、分子量データ(ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)からポリスチレン標準を用いて得られた)、固有粘度(I.V.)、及び視覚的観察から得られた色を示している。
新規の手法が用いられて、使用済みPETのメタノリシスによって得られた再生DMTからPBAT共重合ポリエステルを調製した。この手法は、先ず、ADA、BDO、及び再生DMTのリン酸触媒クエンチャ存在下における溶融縮合によって作られた、PBATのオリゴマの調製を含む。得られたオリゴマは、より低い反応温度と触媒の上首尾なクエンチとゆえに白色を呈した。次に、オリゴマは、ヘキサメチレンジイソシアネートを用い、同じ温度、大気圧下で鎖延長された。急激な粘度の上昇が15分以内に観察され、ヘキサメチレンジイソシアネートによる鎖延長が迅速で定量的であることを示唆した。
実施例2〜5の目的は、イソシアネートによる鎖延長によって調製されたPBATの最終的な融解温度に、エチレングリコール(EG)及びイソフタル酸の不純物が及ぼす影響を明らかにすることであった。材料、量、及び反応条件は表4に示されている。
(実施例2)
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、48.5グラムのDMT及び65グラムのBDOが反応器に導入され、その間には220℃で撹拌した。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを、時間(30分)を指標として達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。所望の固有粘度を達成した後に反応は止められた。
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、48グラムの使用済みPET及び50グラムのBDOが反応器に導入され、その間は220℃で撹拌した。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを、時間(30分)を指標として達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。所望の固有粘度を達成した後に反応は止められた。
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、48グラムの使用済みPET及び135グラムのBDOが反応器に導入され、その間は220℃で撹拌した。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを、時間(30分)を指標として達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。撹拌子のトルクを指標として所望の固有粘度を達成した後に、反応は止められた。
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、48グラムの使用済みPET及び270グラムのBDOが反応器に導入され、その間は220℃で撹拌した。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。所望の固有粘度を達成した後に反応は止められた。
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、48.1グラムのDMT、0.39グラムのDMI、及び65グラムのBDOが反応器に導入され、その間は220℃で撹拌した。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。所望の固有粘度を達成した後に反応は止められた。
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、47.53グラムのDMT、0.℃。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。所望の固有粘度を達成した後に反応は止められた。
先ず、50グラムのBDO及び36.5グラムのADAが、三ツ口丸底フラスコ中に導入された。反応器は油浴中に置かれ、その温度は175℃に調節された。次に、250ppmのTPTが反応器に不活性雰囲気下で添加された。エステル交換温度は220℃まで速度2℃/分で上げ、その間には260rpmで窒素下において撹拌した。水の発生が止まった後に、過剰のブタンジオールが減圧下で留去された。次に、46.56グラムのDMT、1.94グラムのDMI、及び65グラムのBDOが反応器に導入され、その間は220℃で撹拌した。混合物は2時間連続して加熱された。次に、0.5mlのリン酸水溶液(0.1g/ml)が添加された。反応混合物の温度は240℃まで上げられた。減圧が1トル未満まで下げられた。所望のオリゴマを達成した後、減圧が止められ、0.7mlのヘキサメチレンジイソシアネートが反応器に添加された。メルトは、ヘキサメチレンジイソシアネートと15分間窒素雰囲気下で混合された。所望の固有粘度を達成した後に反応は止められた。
表6は、実施例2〜5の融解温度(Tm)(DSCから得られた)及び化学組成を示している。
実施例2〜8は、鎖延長プロセスによって調製されたPBATの最終的な融解温度に、不純物が及ぼす影響を示している。PBATの融解温度は、主鎖中の各コモノマ不純物の含量が増大するにつれて線形的に低下する(図1、表4及び5)。再生DMTから調製されたサンプルは青線と相関する(図1)。このプロセスによって調製された、2モルパーセント未満の総不純物レベルを含むPBATは、市販のPBAT(商標エコフレックス、BASF社)と比較した場合に同様の熱的性質を示す。
Claims (10)
- ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマの製造方法であって、前記方法が、
(a)1,4−ブタンジオールと酸成分とを重合させてポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)オリゴマを生成することを含み、
前記酸成分が、酸成分の総重量に対して、
1)20〜95重量パーセントの、アジピン酸、アジピン酸のエステル形成性誘導体、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるアジピン酸成分を含み、
2)5〜80重量パーセントの、
芳香族ジカルボン酸(C1−3)アルキルエステル、芳香族ジカルボン酸、及びそれらの組み合わせ、からなる群から選択される、テレフタル酸含有ポリマに由来する芳香族ジカルボキシ化合物と、
を含み、
前記重合は、触媒存在下において行われ、
(b)リン含有化合物、窒素含有化合物、ホウ素含有化合物、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される触媒クエンチャを添加することを含み、
(c)クエンチされたポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)オリゴマと、ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)オリゴマの総重量に対して0.05〜5重量パーセントの、イソシアヌレート、ポリイソシアネート、イソシアネート、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される鎖延長剤とを反応させて、ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマを生成することを含み、
前記コポリマが、100〜125℃の融解温度、少なくとも40,000〜200,000g/モルの数平均分子量、少なくとも1.2デシリットル/分の固有粘度、及び−25〜−10℃のTgを有し、
前記ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマが、少なくとも75のL*値を示す、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマの総モルに対して0.05〜1モルパーセントの触媒クエンチャを添加することを含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1又は2に記載の方法であって、
前記触媒クエンチャが、リン酸、亜リン酸、ホウ酸、窒素含有化合物、及びそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする、方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法であって、
前記コポリマが、ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマに対して10モルパーセント未満の、エチレングリコール基とイソフタル酸基との組み合わせを含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法であって、
前記鎖延長剤が、単核イソシアネート、二核イソシアネート、三核イソシアネート、四核以上のイソシアネート、及びそれらの混合物、トリレン2,4−ジイソシアネート、トリレン2,6−ジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、及びメチレンビス(2−イソシアナートシクロヘキサン)からなる群から選択されるジイソシアネート、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする、方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法であって、
前記鎖延長剤が組み合わせであって、組み合わせの総重量に対して、
45〜80重量パーセントの、単核イソシアヌレート、前記オリゴマの末端基と反応する2つの官能基を含む鎖延長剤、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される鎖延長剤と、
13〜25重量パーセントの、二核イソシアヌレート、前記オリゴマの末端基と反応する3つの官能基を含む鎖延長剤、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される鎖延長剤と、
5〜12重量パーセントの、三核イソシアヌレート、前記オリゴマの末端基と反応する4つの官能基を含む鎖延長剤、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される鎖延長剤と、
2〜18重量パーセントの四核以上のイソシアヌレートと、
を含むことを特徴とする方法。 - ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマの製造方法であって、前記方法が、
(a)1,4−ブタンジオールと酸成分とを重合させてポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)オリゴマを生成することを含み、
前記酸成分が、酸成分の総重量に対して、
1)20〜95重量パーセントの、アジピン酸、アジピン酸のエステル形成性誘導体、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるアジピン酸成分を含み、
2)5〜80重量パーセントの、
芳香族ジカルボン酸(C1−3)アルキルエステル、芳香族ジカルボン酸、及びそれらの組み合わせ、からなる群から選択される、ポリエチレンテレフタレートに由来する芳香族ジカルボキシ化合物と、
を含み、
前記ポリエチレンテレフタレートに由来するポリエステル残基成分が存在し、
前記重合は、チタン触媒存在下において行われ、
(b)リン含有化合物、窒素含有化合物、ホウ素含有化合物、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される触媒クエンチャを添加することを含み、
(c)クエンチされたポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)オリゴマと、ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)オリゴマの総重量に対して0.05〜5重量パーセントの、イソシアヌレート、ポリイソシアネート、イソシアネート、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される鎖延長剤とを反応させて、ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマを生成することを含み、
前記コポリマが、100〜125℃の融解温度、少なくとも40,000〜200,000g/モルの数平均分子量、少なくとも1.2デシリットル/分の固有粘度、及び−25〜−10℃のTgを有し、
前記ポリ(ブチレンテレフタレート−co−アジペート)コポリマが、少なくとも75のL*値を示す、
ことを特徴とする方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記触媒クエンチャが、リン酸、または、亜リン酸から選択されることを特徴とする、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記触媒クエンチャが、ホウ酸であることを特徴とする、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記残基成分が、エチレングリコール基、ジエチレングリコール基、コバルト含有化合物、アンチモン含有化合物、ゲルマニウム含有化合物、スズ含有化合物、アルミニウム、アルミニウム塩及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする、方法。
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