JPH045047B2 - - Google Patents

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JPH045047B2
JPH045047B2 JP59104980A JP10498084A JPH045047B2 JP H045047 B2 JPH045047 B2 JP H045047B2 JP 59104980 A JP59104980 A JP 59104980A JP 10498084 A JP10498084 A JP 10498084A JP H045047 B2 JPH045047 B2 JP H045047B2
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polyester
formula
polyethylene terephthalate
acid
compound
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、耐炎性ポリエステルの製造法に関す
るものである。 (従来技術) 一般に、ポリエステル、特にポリエチレンテレ
フタレートはその優れた機械的特性及び化学的特
性のため、広く衣料用、産業用等の繊維のほか、
磁気テープ用、写真用,コンデンサー用等のフイ
ルムあるいはボトル等の成形品用として広く用い
られている。このポリエチレンテレフタレートは
工業的にはテレフタル酸又はジメチルテレフタレ
ートとエチレングリコールとから直接エステル化
法又はエステル交換法によりビス(β−ヒドロキ
シエチル)テレフタレート(その低重合体を含
む)を得、これを触媒存在下に高温、高減圧下に
重縮合して高重合体となす方法により製造されて
いる。 ところで、近年、火災予防の観点から合成繊維
や各種プラスチツク製品の耐炎性への要請が強ま
つている。特にポリエチレンテレフタレートは衣
類やカーペツト、カーテン、車輌用座席シート等
に多量に使用されているので、対応策の確立が急
がれている。 従来、ポリエステルに耐炎性を付与する方法は
種々提案されており、ポリエステルにリン化合物
を含有させる方法が有効であるとされている(例
えば特公昭56−9178号、特開昭54−116052号)。 しかし、ポリエステルにリン化合物を含有させ
る場合、一般に、(1)ポリエステルのゲル化が生じ
る、(2)ジエチレングリコール副生によりポリエス
テルの融点が低下する、(3)リン残存率が低い、(4)
ポリエステルの色調が悪化する、(5)紡糸、延伸、
成形等の各工程で有毒なガスを発生しやすいとい
つた問題があつた。 (発明の目的) 本発明は、優れた耐炎性を示すとともに、色
調、成形性、物性等の良好なポリエステルの製造
法を提供することを目的とするものである。 (発明の構成) 本発明は、上記目的を達成するもので、その構
成は次のとおりである。 ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体と
するポリエステルを製造するに際し、下記構造式
〔〕で表されるホスフイン酸誘導体を添加し、
反応させることを特徴とする耐炎性ポリエステル
の製造法。 (式〔〕において、X1,X2はエステル形成
性官能基である。また、ベンゼン環は低級アルキ
ル基又はハロゲンで置換されていてもよい。) 式〔〕におけるX1,X2のエステル形成性官
能基の具体例としては、
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing flame-resistant polyester. (Prior art) Generally, polyester, especially polyethylene terephthalate, has excellent mechanical and chemical properties, so it is widely used as a textile for clothing, industrial use, etc.
It is widely used for films for magnetic tapes, photographs, condensers, etc., and for molded products such as bottles. Industrially, this polyethylene terephthalate is obtained by directly esterifying or transesterifying terephthalic acid or dimethyl terephthalate and ethylene glycol to obtain bis(β-hydroxyethyl) terephthalate (including its low polymer) in the presence of a catalyst. It is produced by polycondensation at high temperature and high reduced pressure to form a high polymer. Incidentally, in recent years, there has been an increasing demand for synthetic fibers and various plastic products to be flame resistant from the viewpoint of fire prevention. In particular, since polyethylene terephthalate is used in large quantities in clothing, carpets, curtains, vehicle seats, etc., there is an urgent need to establish countermeasures. In the past, various methods have been proposed for imparting flame resistance to polyester, and a method of incorporating a phosphorus compound into polyester is said to be effective (for example, Japanese Patent Publication No. 56-9178, Japanese Patent Application Laid-open No. 116052-1982). . However, when a phosphorus compound is contained in polyester, generally (1) gelation of the polyester occurs, (2) the melting point of the polyester decreases due to diethylene glycol by-product, (3) the residual rate of phosphorus is low, (4)
(5) Spinning, stretching,
There was a problem that toxic gas was easily generated during various processes such as molding. (Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a method for producing a polyester that exhibits excellent flame resistance and has good color tone, moldability, physical properties, etc. (Structure of the Invention) The present invention achieves the above object and has the following structure. When producing polyethylene terephthalate or polyester mainly composed of polyethylene terephthalate, a phosphinic acid derivative represented by the following structural formula [] is added,
A method for producing flame-resistant polyester, which is characterized by a reaction. (In formula [], X 1 and X 2 are ester-forming functional groups. Also, the benzene ring may be substituted with a lower alkyl group or halogen.) Ester of X 1 and X 2 in formula [] Specific examples of forming functional groups include:

【式】−(R2O)nH 及び[Formula]-(R 2 O) n H and

【式】(R1は水素原子 又は低級アルキル基、R2は低級アルキレン基、
mは1〜20、nは0〜20の整数。)があげられる。 より具体的には、R1としてはH,−CH3,−
CH2,CH3,R2としては−CH2CH2 -
[Formula] (R 1 is a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 2 is a lower alkylene group,
m is an integer from 1 to 20, and n is an integer from 0 to 20. ) can be given. More specifically, R 1 is H, -CH 3 , -
CH 2 , CH 3 , R 2 are -CH 2 CH 2 - ,

【式】があげられ、最も好ましいホスフ イン酸誘導体はX1,X2がアセチル基
[Formula] is mentioned, and the most preferable phosphinic acid derivative is that X 1 and X 2 are acetyl groups.

【式】の化合物である。 本発明におけるホスフイン酸誘導体は、9,10
−ジヒドロ−9−オキサ−10−フオスフアフエナ
ントレン−10−オキサイドとp−ベンゾキノン又
はo−ベンゾキノンとをエチルセロソルブなどの
溶媒中で加熱反応させることにより、式〔〕に
おけるX1,X2の部分がHとなつた化合物(以下、
p−ベンゾキノンを用いたものをPBQ・HCA,
o−ベンゾキノンを用いたものをOBQ・HCAと
いう。)を得、この部分にエステル形成性官能基
を導入することにより得られる。 例えば、PBQ・HCA又はOBQ・HCAに相当
するカルボン酸無水物を加熱反応させることによ
It is a compound of [Formula]. The phosphinic acid derivative in the present invention is 9,10
X 1 , Compounds in which the part is H (hereinafter referred to as
PBQ/HCA using p-benzoquinone,
The product using o-benzoquinone is called OBQ/HCA. ) and introducing an ester-forming functional group into this part. For example, by heating and reacting carboxylic acid anhydrides corresponding to PBQ/HCA or OBQ/HCA.

【式】基を導入することができ、また、 PBQ・HCA又はOBQ・HCAあるいはそれらの
アルカリ金属塩にアルキレンオキシド、ポリアル
キレンオキシドのモノ又はジグリシジルエーテル
やエピハロヒドリンを反応させることにより、−
(R2O)nH又は
[Formula] group can be introduced, and -
(R 2 O) n H or

【式】基を導 入することができる。 ホスフイン酸誘導体の添加量はポリエステルを
構成する酸成分1モルに対し、1×10-3〜3×
10-1モル、好ましくは5×10-3〜1×10-1モル、
より好ましくは5×10-3〜5×10-2モルとするの
が適当である。添加量がこの範囲に満たない場合
には耐炎性付与効果が見られず、この範囲を超え
る量添加した場合には重縮合反応速度が遅くなつ
たり、色調が悪化したり、融点の低下が大きくな
る等ポリエチレンテレフタレート本来の利点を損
なう結果となる。ただし、マスターポリマーとし
て使用する場合は、添加量が多くてもよい。 ホスフイン酸誘導体の添加時期は、ポリエステ
ルの重縮合完了以前であればよいが、ポリエステ
ルの極限粘度が0.3に達する以前に添加すること
が好ましく、最適にはエステル化又はエステル交
換反応終了後、重縮合反応開始前に添加するのが
よい。 ホスフイン酸誘導体は粉末状又はエチレングリ
コールスラリーの形で添加するのが適当である。 重縮合反応は、0.01〜10mmHg程度の減圧下で、
260〜310℃、好ましくは275〜290℃の温度で、所
定の極限粘度のものが得られるまで行えばよい。 また、重縮合反応は、触媒の存在下に行われ、
触媒としては従来一般に用いられているアンチモ
ン、チタン、ゲルマニウム、スズ、亜鉛、コバル
ト等の金属化合物のほか、スルホサリチル酸、o
−スルホ安息香酸無水物等の有機スルホン酸化合
物が好ましく用いられる。触媒の添加量はポリエ
ステルを構成する酸成分1モルに対して、1×
10-5〜1×10-2モル、好ましくは5×10-5〜5×
10-3モル、より好ましくは1×10-4〜1×10-3
ルとするのが適当である。 本発明において、ベースとなるポリエステルは
ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体とす
るポリエステルであり、共重合成分としては、イ
ソフタル酸、4,4′−ジカルボキシビフエニル、
ビス(4−カルボキシフエニル)メタン、2,
2′−ビス(4−カルボキシフエニル)プロパン、
ビス(4−カルボキシフエニル)スルホン、ビス
(4−カルボキシフエニル)エーテル、ナフタル
酸、4−ヒドロキシエトキシ安息香酸、5−ナト
リウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、トリメ
リツト酸等の酸成分や、ネオペンチルグリコー
ル、1.4−シクロヘキサンジメタノール、ペンタ
エリスリトール等のグリコール成分が挙げられ
る。 また、本発明においてヒンダードフエノール化
合物のような安定剤、コバルト化合物、螢光剤、
染料のような色調改良剤、二酸化チタンのような
顔料等の添加物を共存させてもさしつかえない。 (実施例) 次に、実施例をあげて本発明を記述するが、本
発明はこれらによつて限定されるものではない。 なお、実施例においてポリエステルの特性値は
次のようにして測定した。 (1) ポリエステルの極限粘度〔η〕は、フエノー
ルと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし
て、温度20℃で測定した。 (2) ポリエステルのガラス転移温度Tg及び融点
Tmはパーキンエルマー社製DSC−2型差動熱
量計を用いて測定した。 (3) ジエチレングリコール単位の含量はポリエス
テルをメタノール還流下で2時間アルコリシス
し、ガスクロマトグラフ法によりエチレングリ
コールとジエチレングリコールを定量し、全グ
リコールに対するジエチレングリコールのモル
%(DEG%と記す)で示したものである。 (4) ポリエステル中のリンの含有量は螢光X線法
により定量した。 (5) ポリエステルの色調は粒状に成形後、150℃
±2℃で1時間結晶化し、色差計を用いてL,
a,b値を求めることにより評価した。L値は
明度(値が大きいほど明るい)、a値は赤−緑
系の色相(+は赤味,−は緑味),b値は黄−青
系の色相(+は黄味,−は青味)を表し、ポリ
エステルの色調としてはL値が大きいほど、a
値が0に近いほど、また極端に小さくならない
限り、b値が小さいほど良好である。 (6) 難燃性はポリエステルを常法に従つて紡糸、
延伸して得た糸を筒編地にし、その1gを長さ
10cmに丸めて10mm径の針金コイル中に挿入し、
45度の角度に保持して、下端からミクロバーナ
ー(0.64mmφ)で点火し、火源を遠ざけて消火
した場合は再び点火を繰り返し、全試料が燃焼
しつくすまでに要する点火回数を求め、5個の
試料についての平均点火回数(接炎回数と記
す)で表した。(消防法の規格は最低3回以上
である。) 実施例 テレフタル酸とエチレングリコールとを常法に
よつてエステル化し、エステル化反応率95%のエ
ステル化物を得た。 このエステル化物を重縮合反応器に仕込み、第
1表に示したホスフイン酸誘導体と、酸成分1モ
ルに対して、三酸化アンチモン2×10-4モルを添
加し、減圧下、280℃で撹拌下に3時間重縮合反
応を行つた。 得られたポリエステルの特性値を第1表に示し
た。 なお、第1表において、参考例はリン化合物を
含まない通常のポリエチレンテレフタレートを示
す。
[Formula] A group can be introduced. The amount of the phosphinic acid derivative added is 1×10 -3 to 3× per mole of the acid component constituting the polyester.
10 −1 mol, preferably 5×10 −3 to 1×10 −1 mol,
More preferably, the amount is 5×10 −3 to 5×10 −2 mol. If the amount added is less than this range, no flame resistance imparting effect will be observed, and if the amount added exceeds this range, the polycondensation reaction rate will slow down, the color tone will worsen, and the melting point will drop significantly. This results in the loss of the inherent advantages of polyethylene terephthalate. However, when used as a master polymer, the amount added may be large. The phosphinic acid derivative may be added before the completion of polycondensation of the polyester, but it is preferable to add it before the intrinsic viscosity of the polyester reaches 0.3, and optimally after the completion of the esterification or transesterification reaction. It is best to add it before starting the reaction. The phosphinic acid derivative is suitably added in the form of a powder or an ethylene glycol slurry. The polycondensation reaction is carried out under reduced pressure of about 0.01 to 10 mmHg.
It may be carried out at a temperature of 260 to 310°C, preferably 275 to 290°C, until a product having a predetermined intrinsic viscosity is obtained. Moreover, the polycondensation reaction is carried out in the presence of a catalyst,
Catalysts include conventionally commonly used metal compounds such as antimony, titanium, germanium, tin, zinc, and cobalt, as well as sulfosalicylic acid, o
-Organic sulfonic acid compounds such as sulfobenzoic anhydride are preferably used. The amount of catalyst added is 1x per mole of the acid component constituting the polyester.
10 −5 to 1×10 −2 mol, preferably 5×10 −5 to 5×
A suitable amount is 10 -3 mol, more preferably 1 x 10 -4 to 1 x 10 -3 mol. In the present invention, the base polyester is polyethylene terephthalate or a polyester mainly composed of polyethylene terephthalate, and the copolymer components include isophthalic acid, 4,4'-dicarboxybiphenyl,
Bis(4-carboxyphenyl)methane, 2,
2'-bis(4-carboxyphenyl)propane,
Acid components such as bis(4-carboxyphenyl) sulfone, bis(4-carboxyphenyl) ether, naphthalic acid, 4-hydroxyethoxybenzoic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid, adipic acid, trimellitic acid, neopentyl Examples include glycol components such as glycol, 1.4-cyclohexanedimethanol, and pentaerythritol. In addition, in the present invention, stabilizers such as hindered phenol compounds, cobalt compounds, fluorescent agents,
Additives such as color improvers such as dyes and pigments such as titanium dioxide may also be present. (Example) Next, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited by these. In addition, in the examples, the characteristic values of polyester were measured as follows. (1) The intrinsic viscosity [η] of polyester was measured at a temperature of 20°C using a mixture of equal weights of phenol and tetrachloroethane as a solvent. (2) Glass transition temperature Tg and melting point of polyester
Tm was measured using a PerkinElmer DSC-2 differential calorimeter. (3) The content of diethylene glycol units is obtained by subjecting polyester to alcoholysis under refluxing methanol for 2 hours, quantifying ethylene glycol and diethylene glycol by gas chromatography, and expressing the content as mol% of diethylene glycol (denoted as DEG%) based on the total glycol. . (4) The phosphorus content in the polyester was determined by fluorescent X-ray method. (5) The color tone of polyester is determined at 150℃ after molding into granules.
Crystallize at ±2°C for 1 hour and use a colorimeter to measure L,
Evaluation was made by determining a and b values. The L value is the lightness (the larger the value, the brighter), the a value is the red-green hue (+ is reddish, - is greenish), and the b value is the yellow-blue hue (+ is yellowish, - is yellowish). As for the color tone of polyester, the larger the L value, the more a
The closer the value is to 0, and the smaller the b value is, the better, as long as it does not become extremely small. (6) Flame retardancy is determined by spinning polyester using a conventional method.
The yarn obtained by stretching is made into a tubular knitted fabric, and 1g of it is made into a length.
Roll it up to 10cm and insert it into a 10mm diameter wire coil.
Hold it at a 45 degree angle and ignite it with a micro burner (0.64mmφ) from the bottom end.If the fire is extinguished by moving away from the fire source, repeat the ignition and calculate the number of ignitions required until all the samples are completely burned. It is expressed as the average number of ignitions (denoted as the number of flame contacts) for each sample. (The Fire Service Act standard is at least 3 times or more.) Example Terephthalic acid and ethylene glycol were esterified by a conventional method to obtain an esterified product with an esterification reaction rate of 95%. This esterified product was charged into a polycondensation reactor, and the phosphinic acid derivatives shown in Table 1 and 2 x 10 -4 mol of antimony trioxide were added per 1 mol of the acid component, and the mixture was stirred at 280°C under reduced pressure. A polycondensation reaction was carried out for 3 hours. The characteristic values of the obtained polyester are shown in Table 1. In Table 1, the reference example shows ordinary polyethylene terephthalate containing no phosphorus compound.

【表】 第1表において、ホスフイン酸誘導体A〜Dは
次のものを示す。 A:PBQ・HCAと無水酢酸とをモル比1:4で
還流下に反応させて得た化合物〔X1,X2
[Table] In Table 1, phosphinic acid derivatives A to D indicate the following. A: Compound obtained by reacting PBQ/HCA and acetic anhydride at a molar ratio of 1:4 under reflux [where X 1 and X 2 are

【式】の化合物〕 B:AのPBQ・HCAの代わりにOBQ・HCAを
用いた化合物 C:PBQ・HCAのナトリウム塩とエピクロルヒ
ドリンとを反応させて得た化合物〔X1,X2
Compound of [Formula] B: Compound using OBQ/HCA instead of PBQ/HCA in A C: Compound obtained by reacting the sodium salt of PBQ/HCA with epichlorohydrin [where X 1 , X 2 are

【式】の化合物〕 D:PBQ・HCAとエチレンオキシドとを反応さ
せて得た化合物〔X1,X2が−CH2CH2OHの化
合物〕 (発明の効果) 以上のように、本発明によれば優れた耐炎性を
有するとともに、色調等の良好なポリエステルを
容易に製造することができる。 そして、本発明の方法で得られるポリエステル
はリン化合物がポリエステルと化学的に結合して
いるので、染色等の後加工時や使用時の洗濯等に
よつてリン化合物が脱落して耐炎性が低下するこ
とがなく、永続的な耐炎性を示す。
Compound of [Formula]] D: Compound obtained by reacting PBQ/HCA with ethylene oxide [Compound in which X 1 and X 2 are -CH 2 CH 2 OH] (Effects of the invention) As described above, the present invention According to this method, it is possible to easily produce a polyester having excellent flame resistance and good color tone. In the polyester obtained by the method of the present invention, the phosphorus compound is chemically bonded to the polyester, so the phosphorus compound falls off during post-processing such as dyeing or washing during use, resulting in a decrease in flame resistance. It exhibits permanent flame resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体
とするポリエステルを製造するに際し、下記構造
式〔〕で表されるホスフイン酸誘導体を添加
し、反応させることを特徴とする耐炎性ポリエス
テルの製造法。 (式〔〕において、X1,X2はエステル形成
性官能基である。また、ベンゼン環は低級アルキ
ル基又はハロゲンで置換されていてもよい。) 2 ホスフイン酸誘導体が式〔〕においてX1
X2がアセチル基の化合物である特許請求の範囲
第1項記載の方法。
[Claims] 1. A method for producing flame-resistant polyester, which comprises adding and reacting a phosphinic acid derivative represented by the following structural formula [] when producing polyethylene terephthalate or a polyester mainly composed of polyethylene terephthalate. . (In the formula [], X 1 and X 2 are ester-forming functional groups. Also, the benzene ring may be substituted with a lower alkyl group or a halogen.) 2 Phosphinic acid derivatives are X 1 in the formula [] ,
2. The method according to claim 1, wherein X 2 is a compound having an acetyl group.
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