JP6445610B2 - 触媒、その製造方法、それを含むポリエステル製造用の組成物及びそれを用いるポリエステルの製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献3には、多段分離で不純物及び残留反応物(グリコール及びSb2O3)を除去する工程を備えるポリエステルの製造方法が記載されているが、該製造方法により製造されたポリエステルも色相が悪く、改善の余地がある。
また、本発明は、上記の触媒を製造する方法であって、アンチモン(III)化合物と、二塩基性酸のビスグリコールエステル(bisglycol ester of dibasic acid)と、を含む混合物を加熱する工程を備えることを特徴とする触媒の製造方法を提供する。
また、本発明は、上記の触媒と、多塩基性酸(polybasic organic acid)、該多塩基性酸の無水物または該多塩基性酸のエステルと、ジオール(diol)と、を備えることを特徴とするポリエステル製造用の組成物を提供する。
また、本発明は、上記の触媒の製造方法により、上記の触媒を製造する工程と、多塩基性酸、該多塩基性酸の無水物または該多塩基性酸のエステルと、ジオールと、を前記触媒に接触する状態で、重縮合反応を行う工程と、を備えることを特徴とするポリエステルの製造方法を提供する。
また、下記一般式(2)で示すように−Ar−を更に有して、Arは二価の芳香族基(divalent aromatic group)であることが好ましく、Arは1,4−フェニレン基であり且つRは−C2H4−であることがより好ましい。
二塩基性酸のビスグリコールエステルとして、芳香族二塩基性酸のビスグリコールエステルを使用することが好ましい。
前記混合物において、前記二塩基性酸のビスグリコールエステルのモル数と前記アンチモン(III)化合物のモル数との比の値を、1.5〜3.2の範囲内にすることが好ましく、2.2〜3.2の範囲内にすることがより好ましい。
本発明の触媒の製造方法における混合物を加熱する工程は、120℃〜170℃の範囲内に加熱して反応することが好ましく、120℃〜140℃の範囲内に加熱して反応することがより好ましく、且つ、グリコールを含有しない雰囲気で行うことが好ましい。
前記多塩基性酸は、芳香族二塩基性酸(例えば、テレフタル酸、イソフタル酸(isophthalic acid))、脂肪族二塩基性酸(例えば、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(1,4−cyclohexanedicarboxylic acid)、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸(1,3−cyclohexanedicarboxylic acid)、コハク酸(succinic acid)、アジピン酸(adipic acid)、セバシン酸(sebacic acid))、脂肪族三塩基性酸または四塩基性酸(例えば、1,1,2−エタントリカルボン酸(1,1,2−ethanetricarboxylic acid)、1,2,3−プロパントリカルボン酸(1,2,3−propanetricarboxylic acid)、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸(1,2,3,4−butane tetracarboxylic acid))、芳香族三塩基性酸または四塩基性酸(例えば、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸(1,2,4,5−benzenetetracarboxylic acid)、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(1,2,4−benzenetricarboxylic acid)、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸(1,3,5−benzenetricarboxylic acid)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸(3,3′,4,4′−biphenyltetracarboxylic acid))からなる群より少なくとも1つ選ばれたものである。後記の実施例において、該多塩基性酸はテレフタル酸を使用する。
本発明のポリエステルの製造方法は、上記の触媒の製造方法により、上記の触媒を製造する工程と、多塩基性酸、該多塩基性酸の無水物または該多塩基性酸のエステルと、ジオールとを前記触媒に接触する状態で、重縮合反応を行う工程と、を備える。
BHETモノマーで触媒を合成する実施例として実施例CE1〜CE3を挙げる。
250mLのガラス瓶に、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHETモノマー)106.22g(0.42mol)を添加した後120℃まで加熱する。そして、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)のモル数と酢酸アンチモン(III)のモル数との比の値が2.5になるように、酢酸アンチモン(III)50g(0.17mol)を添加し、130℃まで加熱して4時間反応させる。反応させた後、減圧蒸留して白い粉状の実施例CE1を得る。該実施例CE1のHMBC(heteronuclear multiple−bond correlation)のスペクトルを解析した結果により、該実施例CE1は、下記化学式(2)で示すように、BHETモノマーと酢酸アンチモン(III)との反応により、H−6(δ=4.37)、C−4(δ=164.8)、C−7(δ=171.5)の遠隔カップリング(long−range coupling)を有するものであるので、
実施例CE2は、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHETモノマー)51g(0.201 mol)と、酢酸アンチモン(III)20g(0.067 mol)とを使用して、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)のモル数と酢酸アンチモン(III)のモル数との比の値が3になるよう添加する以外、上記実施例CE1と同じ製造方法で製造する。
実施例CE3は、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHETモノマー)34g(0.134 mol)と、酢酸アンチモン(III)20g(0.067 mol)とを使用して、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)のモル数と酢酸アンチモン(III)のモル数との比の値が2となるよう添加する以外、上記実施例CE1と同じ製造方法で製造する。
<BHETオリゴマーの合成>
1Lの反応器にテレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHETモノマー)345.8gとグリコール161.5gとを添加し、そして圧力2kg/cm2N2、250℃で280分間反応させて蒸留した後、平均重合度15.6のBHETオリゴマー(Mp=3016)を得る。該BHETオリゴマーは、
200mLのガラス瓶に上記BHETオリゴマー253.3g(0.084mol)を添加し、そして230℃まで加熱する。そして、BHETオリゴマーのモル数と酢酸アンチモン(III)のモル数との比の値が2.2になるように、酢酸アンチモン(III)11.4g(0.038mol)を添加し、260℃まで加熱して4時間反応させた後、減圧蒸留して、黄褐色の粉状の触媒CC1を得る。
比較例CC2は、上記BHETオリゴマー151g(0.0501mol)と、酢酸アンチモン(III)5g(0.0167mol)とを使用して、BHETオリゴマーのモル数と酢酸アンチモン(III)のモル数との比の値が3になるよう添加する以外、上記比較例CC1と同じ製造方法で製造する。
比較例CC3は、上記BHETオリゴマー101g(0.0334mol)と、酢酸アンチモン(III)5g(0.0167mol)とを使用して、BHETオリゴマーのモル数と酢酸アンチモン(III)のモル数との比の値が2になるよう添加する以外、上記比較例CC1と同じ製造方法で製造する。
色差計(製品番号NE4000、NIPPON DENSHOKU社製)で触媒CE1〜3と触媒CC1〜3それぞれのCIE L*a*b*表色系におけるCIE L*値、a*値、b*値を測定し、その結果を下記の表1に示す。
従って、本発明の触媒の製造方法により、従来の触媒より白に近く色相が良好な本発明の触媒を製造することができる。
また、本発明の実施例の触媒は、120℃〜130℃まで加熱することにより製造できる。それに対して、比較例の触媒を製造するために、230℃〜260℃まで加熱することが必要ので、本発明は、より達成しやすい環境で触媒を製造できる利点がある。
<ポリエステル製造用の組成物の準備>
5Lの反応器にテレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHETモノマー)2161.5gとグリコール1009.1gを添加して、圧力2kg/cm2N2、250℃で285分間反応させた後、リン酸のモル数とテレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)のモル数との比の値が0.00015:1になる量のリン酸、及び、製造されるポリエステル100gにつきアンチモンの含有量が0.0133gとなる量の実施例CE1の触媒を添加して、ポリエステル製造用の組成物を得る。この際、触媒とグリコールとは、互いに異なる相で存在している。
上記ポリエステル製造用の組成物で、270℃〜275℃で345分間重縮合反応を行うことによりポリエステルPETEを製造する。
比較例PETC1は、触媒として比較例CC1を用いて、350分間重縮合反応を行うこと以外、上記実施例PETEと同じ製造方法で製造する。
<比較例PETC2>
比較例PETC2は、触媒として酢酸アンチモン(III)を用いて、415分間重縮合反応を行うこと以外、上記実施例PETEと同じ製造方法で製造する。
<比較例PETC3>
比較例PETC3は、触媒として酸化アンチモン(III)を用いて、380分間重縮合反応を行うこと以外、上記実施例PETEと同じ製造方法で製造する。
<比較例PETC4>
比較例PETC4は、触媒として酸化アンチモン(III)(製造されるポリエステル100gにつきアンチモンの含有量が0.0250gとなるよう添加する)を用いて、305分間重縮合反応を行うこと以外、上記実施例PETEと同じ製造方法で製造する。
<比較例PETC5>
比較例PETC5は、触媒としてアンチモン(III)エチレングリコラートを用いて、355分間重縮合反応を行うこと以外、上記実施例PETEと同じ製造方法で製造する。
<比較例PETC6>
比較例PETC6は、触媒としてアンチモン(III)エチレングリコラート(製造されるポリエステル100gにつきアンチモンの含有量が0.0180gとなるように添加する)を用いて、245分間重縮合反応を行うこと以外、上記実施例PETEと同じ製造方法で製造する。
実施例PETEと比較例PETC1〜PETC6それぞれ0.1gをフェノール/テトラクロロエタン(重量比3:2)溶液25mLに溶解し、30℃にてウベローデ粘度計(Ubbelohde viscometer)で固有粘度(intrinsic viscosity、IV、[η])を測定した結果、実施例PETEと比較例PETC1〜PETC6すべてのIVの値は、0.56dL/g以上である。
色差計(製品番号NE4000、NIPPON DENSHOKU社製)で実施例PETEと比較例PETC1〜PETC6それぞれのCIE L*a*b*表色系におけるCIE L*値、a*値、b*値を測定した結果を下記の表2に示す。
Claims (14)
- 請求項1または請求項2に記載の触媒を製造する方法であって、
アンチモン(III)化合物と、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)と、を含む混合物を加熱する工程を備えることを特徴とする触媒の製造方法。 - 前記混合物における前記テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)のモル数と前記アンチモン(III)化合物のモル数との比の値を、1.5〜3.2の範囲内にすることを特徴とする請求項3に記載の触媒の製造方法。
- 前記混合物を加熱する工程は、グリコールを含有しない雰囲気で行うことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の触媒の製造方法。
- 前記アンチモン(III)化合物として、酢酸アンチモン(III)または酸化アンチモン(III)を使用することを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載の触媒の製造方法。
- 請求項2に記載の触媒を製造する方法であって、
酢酸アンチモン(III)と、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)と、を含む混合物をグリコールを含有しない雰囲気で加熱する工程を備え、
前記混合物における前記テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)のモル数と前記酢酸アンチモン(III)のモル数との比の値を、1.5〜3.2の範囲内にすることを特徴とする触媒の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の触媒と、
多塩基性酸、該多塩基性酸の無水物または該多塩基性酸のエステルと、
ジオールと、を備えることを特徴とするポリエステル製造用の組成物。 - 前記多塩基性酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4−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、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、1,1,2−エタントリカルボン酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸からなる群より少なくとも1つ選ばれたものであることを特徴とする請求項8に記載のポリエステル製造用の組成物。
- 前記ジオールは、1,2−エタンジオール、ト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、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、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、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビドからなる群より少なくとも1つ選ばれたものであることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のポリエステル製造用の組成物。
- 前記触媒と前記ジオールとは、互いに異なる相で存在することを特徴とする請求項8〜請求項10のいずれか一項に記載のポリエステル製造用の組成物。
- 請求項3または請求項7に記載の触媒の製造方法により触媒を製造する工程と、
多塩基性酸、該多塩基性酸の無水物または該多塩基性酸のエステルと、ジオールと、を前記触媒に接触する状態で、重縮合反応を行う工程と、を備えることを特徴とするポリエステルの製造方法。 - 前記多塩基性酸として、テレフタル酸を使用し、
前記ジオールとして、グリコールを使用することを特徴とする請求項12に記載のポリエステルの製造方法。 - 前記触媒の製造方法において、グリコールを含有しない雰囲気で前記混合物を加熱することにより前記触媒を製造し、次に、該製造した触媒と前記ジオールとが互いに異なる相で存在する状態でポリエステルの製造を行うことを特徴とする請求項12または請求項13に記載のポリエステルの製造方法。
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