JP7161987B2 - 射出部品を製造するための熱可塑性ポリエステルの使用 - Google Patents
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Description
するため、それらの製造は、これまで複雑であると考えられていた。したがって、Yoonら(Synthesis and Characteristics of a Biobased High-Tg Terpolyester of Isosorbide,Ethylene Glycol,and 1,4-Cyclohexane Dimethanol:Effect of Ethylene Glycol as a Chain Linker on Polymerization,Macromolecules,2013,46,7219-7231)は、PCITの合成が、PECITの合成よりも達成が難しいことを示した。この論文は、PECIT製造動力学に及ぼすエチレングリコール含有量の影響の研究を記載している。
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含み、(A)/[(A)+(B)]比は、少なくとも0.05及び最大で0.75であ
り、前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又はポリエステルの全てのモノマー単位に対して5%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きい、使用である。
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含み、(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.05及び最大で0.75であり、及び還元溶液粘度は、50mL/gより大きい、使用に関する。
れる熱可塑性ポリエステルが驚くべきことに得られる。いずれかの1つの理論によって拘束されないが、これは、エチレングリコールの反応動力学が1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールのものよりもはるかに速いという事実によって説明されるであろう。これは、ポリエステルへの後者の集積を非常に制限する。したがって、得られるポリエステルは、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの低い集積度、したがって比較的低いガラス転移温度を有する。
・2.5~14モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む。
・2.5~14モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む。
・16~54モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・5~30モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む。
0mL/gより大きく、好ましくは150mL/g未満であり、この粘度は、導入されたポリマーの濃度が5g/Lである条件において、撹拌しながら130℃でポリマーを溶解した後、フェノール及びオルト-ジクロロベンゼンの機器質量混合物中で25℃においてUbbelohde毛細管粘度計を使用して測定することが可能である。
。
れたガラス転移温度及び/又は改善された衝撃強さを有し、したがって高品質製品を提供しながら、同時に前記射出成形部品の使用分野を広げることを可能にする。
a)上記で定義される熱可塑性ポリエステルを提供するステップ、
b)先行するステップで得られた熱可塑性ポリエステルから前記射出成形部品を調製するステップ
を含む方法に関する。
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B)、及び少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)を含むモノマーを反応器中に導入するステップであって、モル比((A)+(B))/(C)は、1.05~1.5の範囲であり、前記モノマーは、いかなる脂肪族非環式ジオールも含有しないか、又は導入された全てのモノマーに対して5%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含む、ステップ;
・反応器中に触媒系を導入するステップ;
・前記モノマーを重合してポリエステルを形成するステップであって、
・オリゴマー化の第1段階であって、その間に、反応媒体が265~280℃、有利には270~280℃の範囲の温度、例えば275℃で不活性雰囲気下において撹拌される、オリゴマー化の第1段階;
・オリゴマーの縮合の第2段階であって、その間に、形成されたオリゴマーが、ポリエステルを形成するように278~300℃、有利には280~290℃の範囲の温度、例えば285℃で減圧下において撹拌される、オリゴマーの縮合の第2段階
からなるステップ;
・熱可塑性ポリエステルを回収するステップ
を含む合成方法によって調製され得る。
鉄、マンガン、カルシウム、ストロンチウム、ナトリウム、カリウム、アルミニウムもしくはリチウムの誘導体、又はこれらの触媒の混合物から選択される。このような化合物の例は、例えば、特許欧州特許第1882712B1号明細書のパラグラフ[0090]~[0094]に記載されるものであり得る。
くは、後者は、10J/gより高い、好ましくは20J/gより高い融解熱を有する。この融解熱の測定は、より低い還元溶液粘度のこのポリマーの試料に16時間にわたって170℃の加熱処理を受けさせ、次いで試料を10K/分で加熱することにより、DSCによって融解熱を評価することを含む。
・押出成形機中にポリマーを導入して、前記ポリマーを溶融させること;
・次いで、溶融ポリマーに連鎖延長剤を導入すること;
・次いで、押出成形機中でポリマーを連鎖延長剤と反応させること;
・次いで、押出成形ステップで得られた半結晶質熱可塑性ポリエステルを回収すること
によって実行され得る。
還元溶液粘度は、導入されたポリマーの濃度が5g/Lである条件において、撹拌しながら130℃でポリマーを溶解した後、フェノール及びオルト-ジクロロベンゼンの機器質量混合物中、25℃においてUbbelohde毛細管粘度計を使用して評価する。
ポリエステルの熱的特性は、示差走査型熱量測定(DSC)によって測定した。試料を最初に開放るつぼ中、窒素雰囲気下において10℃から320℃まで加熱し(10℃.分-1)、10℃まで冷却し(10℃.分-1)、次いで第1段階と同一条件下で320℃まで再加熱する。ガラス転移温度は、第2の加熱の中点において計られた。いずれの融点も、第1の加熱において吸熱ピーク(ピーク開始)上で決定される。
1,4-シクロヘキサンジメタノール(純度99%、シス及びトランス異性体の混合物)Roquette Freresからのイソソルビド(純度>99.5%)Polysorb(登録商標)P
Acrosからのテレフタル酸(純度99+%)
BASF AGからのIrganox(登録商標)1010
Sigma-Aldrichからのジブチルスズオキシド(純度98%)
A:重合
859g(6モル)の1,4-シクロヘキサンジメタノール、871g(6モル)のイソソルビド、1800g(10.8モル)のテレフタル酸、1.5gのIrganox1010(酸化防止剤)及び1.23gのジブチルスズオキシド(触媒)を7.5L反応器に添加する。イソソルビド結晶から残留酸素を抽出するために、反応媒体の温度が60℃~80℃になったら4回の減圧-窒素サイクルを実行する。
300ppm未満の残留湿分含有量を達成するために、上記のステップで得られた熱可塑性ポリエステルの顆粒を110℃において減圧乾燥させる。本実施例に関して、顆粒の水分含有量は、210ppmである。
A:重合
1432g(9.9モル)の1,4-シクロヘキサンジメタノール、484g(3.3モル)のイソソルビド、2000g(12.0モル)のテレフタル酸、1.65gのIrganox 1010(酸化防止剤)及び1.39gのジブチルスズオキシド(触媒)を7.5L反応器に添加する。イソソルビド結晶から残留酸素を抽出するために、反応媒体の温度が60℃になったら4回の減圧-窒素サイクルを実行する。次いで、87%のエステル化度が得られるまで、6.6バールの圧力下において、常に撹拌しながら(150rpm)反応混合物を275℃(4℃/分)まで加熱する(回収された蒸留物の質量から推測)。次いで、対数的勾配に従って圧力を90分かけて0.7ミリバールまで減少させ、かつ温度を285℃にする。
300ppm未満の残留湿分含有量を達成するために、上記の重合ステップで得られたポリエステルの顆粒を150℃において減圧乾燥させる。本実施例に関して、顆粒の水分含有量は、127ppmである。
Claims (18)
- 射出成形部品を製造するための熱可塑性ポリエステルの使用であって、前記ポリエステルは、
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含み、
(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.17及び最大で0.44であり;前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又は前記ポリエステルの全てのモノマー単位に対して1%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):(オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きく、
前記(A)/[(A)+(B)]モル比が0.3未満である場合、
・前記ポリエステルは、90~115℃の範囲のガラス転移温度を有し、
・前記ポリエステルは、
・2.5~14モル%の範囲のモル量の前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の前記脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含み、
前記(A)/[(A)+(B)]モル比が0.3以上である場合、
・前記ポリエステルは、116~200℃の範囲のガラス転移温度を有し、
・前記ポリエステルは、
・16~54モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・5~30モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む、使用。 - 前記脂環式ジオール(B)は、1,4-シクロヘキサンジメタノール、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又は前記ジオールの混合物から選択されるジオールであることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- 前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(A)は、イソソルビドであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の使用。
- 前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の使用。
- 前記ポリエステルの重合時に使用されたモノマー単位の(3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)+前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B))/(テレフタル酸単位(C))モル比は、1.05~1.5であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の使用。
- 前記射出成形部品は、1種以上の追加のポリマー及び/又は1種以上の添加剤を含むことを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の使用。
- 熱可塑性ポリエステルであって、
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含む熱可塑性ポリエステルを含む射出成形部品であって、
(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.17及び最大で0.44であり;前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又は前記ポリエステルの全てのモノマー単位に対して1%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きく、
前記(A)/[(A)+(B)]モル比が0.3未満である場合、
・前記ポリエステルは、90~115℃の範囲のガラス転移温度を有し、
・前記ポリエステルは、
・2.5~14モル%の範囲のモル量の前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の前記脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含み、
前記(A)/[(A)+(B)]モル比が0.3以上である場合、
・前記ポリエステルは、116~200℃の範囲のガラス転移温度を有し、
・前記ポリエステルは、
・16~54モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・5~30モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(
A)以外の脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む、射出成形部品。 - 前記脂環式ジオール(B)は、1,4-シクロヘキサンジメタノール、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又は前記ジオールの混合物から選択されるジオールであることを特徴とする、請求項7に記載の射出成形部品。
- 前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(A)は、イソソルビドであることを特徴とする、請求項7又は8に記載の射出成形部品。
- 前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないことを特徴とする、請求項7~9のいずれか一項に記載の射出成形部品。
- 前記ポリエステルの重合時に使用されたモノマー単位の(3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)+前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B))/(テレフタル酸単位(C))モル比は、1.05~1.5であることを特徴とする、請求項7~10のいずれか一項に記載の射出成形部品。
- 前記射出成形部品は、1種以上の追加のポリマー及び/又は1種以上の添加剤を含むことを特徴とする、請求項7~11のいずれか一項に記載の射出成形部品。
- 射出成形部品を製造する方法であって、
a)少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)、前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B)、少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)を含む熱可塑性ポリエステルであって、(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.17及び最大で0.44であり、前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又は前記ポリエステルの全てのモノマー単位に対して1%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きい、熱可塑性ポリエステルを提供するステップ、
b)前記先行するステップで得られた前記熱可塑性ポリエステルから前記射出成形部品を調製するステップ
を含み、
前記(A)/[(A)+(B)]モル比が0.3未満である場合、
・前記ポリエステルは、90~115℃の範囲のガラス転移温度を有し、
・前記ポリエステルは、
・2.5~14モル%の範囲のモル量の前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の前記脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含み、
前記(A)/[(A)+(B)]モル比が0.3以上である場合、
・前記ポリエステルは、116~200℃の範囲のガラス転移温度を有し、
・前記ポリエステルは、
・16~54モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・5~30モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(
A)以外の脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む方法。 - 前記脂環式ジオール(B)は、1,4-シクロヘキサンジメタノール、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又は前記ジオールの混合物から選択されるジオールであることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。
- 前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(A)は、イソソルビドであることを特徴とする、請求項13又は14に記載の製造方法。
- 前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないことを特徴とする、請求項13~15のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記ポリエステルの重合時に使用されたモノマー単位の(3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)+前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B))/(テレフタル酸単位(C))モル比は、1.05~1.5であることを特徴とする、請求項13~16のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記射出成形部品は、1種以上の追加のポリマー及び/又は1種以上の添加剤を含むことを特徴とする、請求項13~17のいずれか一項に記載の製造方法。
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