JPH05178975A - Production of fire-resistant polyester - Google Patents

Production of fire-resistant polyester

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JPH05178975A
JPH05178975A JP35963891A JP35963891A JPH05178975A JP H05178975 A JPH05178975 A JP H05178975A JP 35963891 A JP35963891 A JP 35963891A JP 35963891 A JP35963891 A JP 35963891A JP H05178975 A JPH05178975 A JP H05178975A
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phosphorus compound
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豪 松岡
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Abstract

PURPOSE:To obtain a fire-resistant polyester stably at a low cost by carrying opt a specific reaction step in the presence of both a specific phosphorus compd. and an unsatd. carboxylic acid or its ester-forming deriv. in the process for producing the polyester. CONSTITUTION:A phosphorus compd. of the formula [wherein R1 and R2 are each alkyl, aryl (optionally substd. by alkyl, alkoxy, or halogen), or alkoxy provided that they may be the same or different and that they may combine with each other to form a ring] is added to an unsatd. carboxylic acid or its ester-forming deriv. at an arbitrary step when the intrinsic viscosity of a polyester formed is below 0.5 in the process for preparing a polyester by reacting at least one dicarboxylic acid or its ester-forming deriv. and at least one diol or its ester-forming deriv. and/or at least one hydroxycarboxylic acid or its ester-forming deriv.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は優れた耐炎性を有する繊
維、フィルム、ボード等の成形品を形成することのでき
る耐炎性ポリエステルの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a flame resistant polyester capable of forming molded articles such as fibers, films and boards having excellent flame resistance.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、人間尊重の立場から繊維をはじめ種
々の成形物において難燃化の必要性が叫ばれ、種々の努
力が払われている。線状ポリエステルから製造される成
形品においても耐炎性を付与するために、ポリマー製造
時に耐炎性付与物質を添加して共重合またはブレンドさ
せる方法、成形品の製造時にポリエステルに耐炎性付与
物質を練り込む方法、さらにはポリエステルからの成形
品を後加工することにより耐炎性を付与する方法などが
提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, from the standpoint of respect for human beings, various molded products such as fibers are required to be flame retardant, and various efforts have been made. In order to impart flame resistance even to molded products manufactured from linear polyester, a method of copolymerizing or blending by adding a flame resistance-imparting substance at the time of polymer production, kneading the flame resistance-imparting substance to polyester at the time of manufacturing a molded product. A method of adding flame resistance by post-processing a molded article made of polyester has been proposed.

【0003】これらの方法の中で工業的価値を考慮した
場合、最も簡便でしかも得られる成形品の諸性能を損な
わないという点で、ポリマー製造時に耐炎性付与物質を
添加して共重合する方法が有利であり、この目的のため
に従来から種々のリン系化合物、例えばリン酸トリフェ
ニル等のリン酸エステル類やベンゼンホスホン酸誘導体
のようなホスホン酸類などが使用されてきた。
Among these methods, considering the industrial value, it is the simplest method and does not impair the various performances of the obtained molded product, so that a flame resistance-imparting substance is added at the time of polymer production to carry out copolymerization. For this purpose, various phosphorus compounds, for example, phosphoric acid esters such as triphenyl phosphate and phosphonic acids such as benzenephosphonic acid derivatives have been conventionally used.

【0004】しかし、このような化合物を用いる場合に
は、ポリエステルの製造時に触媒の失活が起こり重合時
間の大幅な延長が見られたり、エーテル結合が生成して
得られるポリマーの融点が低下したり、またポリマーの
三次元化が生じる原因になっていた。さらに、ポリエス
テル製造系よりリン化合物が飛散し、ポリエステルに導
入されるリン化合物量が減少してポリエステルの耐炎性
効果が低下したり、飛散したリン化合物によって環境汚
染等の問題を生じることがあった。
However, when such a compound is used, the catalyst is deactivated during the production of the polyester, the polymerization time is significantly extended, and the melting point of the polymer obtained by forming an ether bond is lowered. It has also been a cause of three-dimensionalization of the polymer. Further, the phosphorus compound may be scattered from the polyester production system, the amount of the phosphorus compound introduced into the polyester may be reduced, and the flame resistance effect of the polyester may be reduced, or the scattered phosphorus compound may cause problems such as environmental pollution. ..

【0005】これら諸問題を解決する方法として、本出
願人は先に特定のリン化合物を共重合して耐炎性ポリエ
ステルを製造する方法を提案している(特公昭55−4
1610号公報参照)。この方法によれば、上記した問
題点は解決できるが、該方法で使用されるリン化合物は
特殊な高価なものであって、ポリエステルに充分な耐炎
性を付与し得るリン原子を導入すると、製造コストが高
くつくという欠点がある。
As a method for solving these various problems, the present applicant has previously proposed a method for producing a flame-resistant polyester by copolymerizing a specific phosphorus compound (Japanese Patent Publication No. 55-4).
1610). According to this method, the above-mentioned problems can be solved, but the phosphorus compound used in the method is a special and expensive one, and when a phosphorus atom capable of imparting sufficient flame resistance to the polyester is introduced, it is produced. It has the drawback of being expensive.

【0006】かかる欠点を解決する手段として、予め特
定の不飽和カルボン酸を共重合したポリエステルに、特
定のリン化合物を反応せしめることにより安価な耐炎性
ポリエステルを製造する方法が提案されている(特公平
3−59087号公報参照)。
As a means for solving such a drawback, there has been proposed a method for producing an inexpensive flame resistant polyester by reacting a polyester which is copolymerized with a specific unsaturated carboxylic acid with a specific phosphorus compound in advance (special feature: (See Japanese Patent Publication No. 3-59087).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、共
重合可能なリン化合物を別途製造する必要がないので、
耐炎性ポリエステルの製造コストをかなり低減させるこ
とが可能である。ところが、該方法では、活性で不安定
な不飽和カルボン酸やP−H結合を有する不安定なリン
化合物を、高温下の過酷な条件で反応させるため、得ら
れる耐炎性ポリエステルの一部に三次元架橋構造が形成
されて、繊維やフィルムへの加工操業性が低下したり、
また得られた繊維やフィルムの物性が低下する等の問題
が生じる。
According to the above method, it is not necessary to separately produce a copolymerizable phosphorus compound.
It is possible to significantly reduce the manufacturing costs of flame resistant polyesters. However, in this method, an active and unstable unsaturated carboxylic acid or an unstable phosphorus compound having a P—H bond is reacted under severe conditions under high temperature, so that a part of the obtained flame resistant polyester is tertiary The original cross-linked structure is formed, and the processing operability for fibers and films decreases,
In addition, problems such as deterioration of physical properties of the obtained fiber or film occur.

【0008】また、不飽和カルボン酸を高温下で共重合
させるので、不飽和結合が損傷することがあり、リン化
合物との反応が定量的に進行しないおそれがある。更に
は、高温下で活性なリン化合物を添加すると、製造され
たポリエステルが分解する等の問題が生じる。
Further, since the unsaturated carboxylic acid is copolymerized at a high temperature, the unsaturated bond may be damaged and the reaction with the phosphorus compound may not proceed quantitatively. Furthermore, addition of a phosphorus compound active at high temperature causes problems such as decomposition of the produced polyester.

【0009】本発明は、上記問題のない安定かつ、安価
に耐炎性ポリエステルが製造できる方法を提供すること
を目的とするものである。
It is an object of the present invention to provide a stable and inexpensive flame-resistant polyester production method which does not have the above problems.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
点を解決するために鋭意検討した結果、ポリエステルを
製造するに際し、上記不飽和カルボン酸もしくはそのエ
ステル形成性誘導体と特定の時期に特定のリン化合物と
を共存せしめて反応させる簡単な方法で、ポリエステル
中に耐炎性が付与できる十分なリン原子を導入できるこ
とを見出し本発明を完成した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when producing a polyester, the unsaturated carboxylic acid or its ester-forming derivative is added at a specific time. The present invention has been completed by finding that a sufficient phosphorus atom capable of imparting flame resistance can be introduced into a polyester by a simple method of allowing a specific phosphorus compound to coexist and react.

【0011】すなわち、本発明の耐炎性ポリエステルの
製造方法は、一種以上のジカルボン酸またはそのエステ
ル形成性誘導体と、1種以上のジオールもしくはそのエ
ステル形成性誘導体および/または1種以上のオキシカ
ルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体より耐炎性
ポリエステルを製造するに際し、ポリエステルの極限粘
度が0.5未満である任意の段階で、下記一般式(I)
で示されるリン化合物〔以下、リン化合物(I)とい
う〕と不飽和カルボン酸もしくはそのエステル形成性誘
導体とを共存させることを特徴とする。
That is, the method for producing a flame-resistant polyester of the present invention comprises one or more dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives and one or more diols or their ester-forming derivatives and / or one or more oxycarboxylic acids. Alternatively, in the production of a flame resistant polyester from its ester-forming derivative, at any stage where the intrinsic viscosity of the polyester is less than 0.5, the following general formula (I)
The phosphorus compound [hereinafter referred to as phosphorus compound (I)] and the unsaturated carboxylic acid or its ester-forming derivative are allowed to coexist.

【0012】[0012]

【化2】 [Chemical 2]

【0013】ただし、式中、R1 、R2 は、同一または
異なってアルキル基、アリール基(アルキル基、アルコ
キシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい)、アル
コキシ基を示し、またR1 、R2 は互いに環を形成して
いてもよい。
In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and each represents an alkyl group, an aryl group (which may be substituted with an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom) or an alkoxy group, and R 1 , R 2 may form a ring with each other.

【0014】以下、本発明をより詳細に説明する。本発
明の耐炎性ポリエステルの製造において使用するリン化
合物(I)は、ポリエステルに耐炎性を付与する効果は
有するがそれ自体単独ではエステル形成能を持たず、エ
ステル形成反応に対しては不活性である。一方、上記リ
ン化合物と共存させる不飽和カルボン酸は、それ自身で
はポリエステルに耐炎性を付与する機能はもたないが、
リン化合物をエステル形成能を持つ誘導体とするために
は不可欠の原料である。つまり、リン化合物(I)およ
び不飽和カルボン酸は、いずれもそれ自身単独の使用か
らは、所望する耐炎性ポリエステルを得ることはできな
いが、両化合物を共存させて使用することによってはじ
めて実用的価値を有する耐炎性ポリエステルの製造が可
能となるのである。
The present invention will be described in more detail below. The phosphorus compound (I) used in the production of the flame-resistant polyester of the present invention has an effect of imparting flame resistance to the polyester, but does not have an ester-forming ability by itself and is inactive to an ester-forming reaction. is there. On the other hand, the unsaturated carboxylic acid coexisting with the phosphorus compound itself does not have a function of imparting flame resistance to the polyester,
It is an indispensable raw material in order to make a phosphorus compound a derivative capable of forming an ester. In other words, the phosphorus compound (I) and the unsaturated carboxylic acid cannot obtain the desired flame-resistant polyester from their own use, but only when both compounds are used in coexistence, practical value can be obtained. It is possible to produce a flame resistant polyester having

【0015】R1 、R2 に関してアルキル基は直鎖また
は分枝鎖状の何れでもよく、たとえばメチル、エチル、
プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ペンチ
ル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル等の炭素数
1〜12、好ましくは1〜8のものが挙げられる。
The alkyl group for R 1 and R 2 may be linear or branched, and may be, for example, methyl, ethyl,
Examples include propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl and the like having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms.

【0016】R1 、R2 に関してアルコキシ基は直鎖ま
たは分枝鎖状の何れでもよく、たとえばメトキシ、エト
キシ、プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、ブチルオ
キシ、イソブチルオキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオ
キシ等の炭素数1〜10、好ましくは1〜6のものが挙
げられる。R1 、R2 に関してアリール基としては、フ
エニル、ナフチル、ジフェニル等が例示される。アリー
ル基は置換基を有していてもよく、置換基は、アルキル
基(たとえばメチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル等の炭素
数1〜12、好ましくは1〜6のアルキル基)、アルコ
キシ基(たとえばメトキシ、エトキシ、プロピルオキ
シ、イソプロピルオキシ、ブチルオキシ、イソブチルオ
キシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ等の炭素数1〜
10、好ましくは1〜6のアルコキシ基)、ハロゲン原
子(たとえば塩素、臭素、フッ素等)である。
With respect to R 1 and R 2 , the alkoxy group may be linear or branched and has, for example, 1 carbon atom such as methoxy, ethoxy, propyloxy, isopropyloxy, butyloxy, isobutyloxy, pentyloxy and hexyloxy. -10, preferably 1-6 are mentioned. Examples of the aryl group for R 1 and R 2 include phenyl, naphthyl, diphenyl and the like. The aryl group may have a substituent, and the substituent is an alkyl group (for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, hexyl or the like having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms). An alkyl group), an alkoxy group (for example, methoxy, ethoxy, propyloxy, isopropyloxy, butyloxy, isobutyloxy, pentyloxy, hexyloxy, etc., having 1 to 1 carbon atoms)
10, preferably 1 to 6 alkoxy groups) and halogen atoms (eg chlorine, bromine, fluorine, etc.).

【0017】R1 、R2 によって形成される環は、下記
構造のものが挙げられる。
The ring formed by R 1 and R 2 has the following structure.

【0018】[0018]

【化3】 [Chemical 3]

【0019】[0019]

【化4】 [Chemical 4]

【0020】[0020]

【化5】 [Chemical 5]

【0021】前記リン化合物(I)としては、ジメチル
ホスフィンオキシド、ジエチルホスフィンオキシド、ジ
プロピルホスフィンオキシド、ジブチルホスフィンオキ
シド、ジフェニルホスフィンオキシド、メチルハイドロ
ジェンメチルホスホナイト、エチルハイドロジェンメチ
ルホスホナイト、メチルハイドロジェンメチルホスホナ
イト、エチルハイドロジェンエチルホスホナイト、メチ
ルハイドロジェンプロピルホスホナイト、エチルハイド
ロジェンプロピルホスホナイト、メチルハイドロジェン
ブチルホスホナイト、エチルハイドロジェンブチルホス
ホナイト、メチルハイドロジェンベンゼンホスホナイ
ト、エチルハイドロジェンベンゼンホスホナイト、9,
10−ジヒドロ−9−ホスファ−10−オキサフェナン
スレン−9−オキシド(以後HCAと略す)等が挙げら
れるが、これらのうち特にジメチルホスフィンオキシ
ド、ジエチルホスフィンオキシド、ジプロピルホスフィ
ンオキシド、ジブチルホスフィンオキシド、ジフェニル
ホスフィンオキシドおよびHCAが好ましい。
Examples of the phosphorus compound (I) include dimethylphosphine oxide, diethylphosphine oxide, dipropylphosphine oxide, dibutylphosphine oxide, diphenylphosphine oxide, methylhydrogenmethylphosphonite, ethylhydrogenmethylphosphonite and methylhydrogen. Methyl phosphonite, ethyl hydrogen ethyl phosphonite, methyl hydrogen propyl phosphonite, ethyl hydrogen propyl phosphonite, methyl hydrogen butyl phosphonite, ethyl hydrogen butyl phosphonite, methyl hydrogen benzene phosphonite, ethyl hydrogen benzene Phosphonite, 9,
Examples thereof include 10-dihydro-9-phospha-10-oxaphenanthrene-9-oxide (hereinafter abbreviated as HCA) and the like. Of these, dimethylphosphine oxide, diethylphosphine oxide, dipropylphosphine oxide and dibutylphosphine oxide are particularly preferable. , Diphenylphosphine oxide and HCA are preferred.

【0022】また、不飽和カルボン酸もしくはそのエス
テル形成性誘導体としては、アクリル酸、アクリル酸メ
チル、アクリル酸エチル、クロトン酸、クロトン酸メチ
ル、クロトン酸エチル、メタアクリル酸、メタアクリル
酸メチル、メタアクリル酸エチル、マレイン酸、マレイ
ン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、無水マレイン酸、
フマル酸、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、メサ
コン酸、メサコン酸ジメチル、メサコン酸ジエチル、シ
トラコン酸、シトラコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエ
チル、無水シトラコン酸、イタコン酸、イタコン酸ジメ
チル、イタコン酸ジエチル、無水イタコン酸等の酸もし
くはそのエステル形成性誘導体等が挙げられるが、これ
らのうち特にマレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジ
カルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体の使用が
好ましい。
Further, as the unsaturated carboxylic acid or its ester-forming derivative, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, crotonic acid, methyl crotonic acid, ethyl crotonic acid, methacrylic acid, methyl methacrylate, meta Ethyl acrylate, maleic acid, dimethyl maleate, diethyl maleate, maleic anhydride,
Fumaric acid, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, mesaconic acid, dimethyl mesaconate, diethyl mesaconate, citraconic acid, dimethyl citraconic acid, diethyl citraconic acid, citraconic anhydride, itaconic acid, dimethyl itaconate, diethyl itaconate, itaconic anhydride Examples thereof include acids such as acids and ester-forming derivatives thereof, and of these, dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, or ester-forming derivatives thereof are particularly preferable.

【0023】本発明においては、リン化合物(I)と不
飽和カルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体は実
質的に当モルで使用するのが望ましいが、どちらか一方
が20モル%の範囲内で過不足があっても差し支えな
い。しかしながら、リン化合物と不飽和カルボン酸の過
不足の範囲が20モル%を超えると、耐炎性ポリエステ
ルの製造が困難となるだけでなく、得られる繊維やフィ
ルムの物性が低下するなどの問題が生じるので好ましく
ない。
In the present invention, it is desirable that the phosphorus compound (I) and the unsaturated carboxylic acid or its ester-forming derivative are used in substantially equimolar amounts, but one of them is in excess of 20 mol%. It does not matter if there is a shortage. However, when the range of excess and deficiency of the phosphorus compound and the unsaturated carboxylic acid exceeds 20 mol%, not only the production of the flame resistant polyester becomes difficult but also the physical properties of the obtained fiber or film are deteriorated. It is not preferable.

【0024】本発明の耐炎性ポリエステルは、得られる
繊維およびフィルムの耐炎性能や物性を考慮してポリエ
ステル中にリン原子含有量が500〜50,000pp
m、特に1,000〜10,000ppmの範囲となる
ように導入するのが好ましい。耐炎性ポリエステルのリ
ン原子含有量が500ppmより少ない場合、ポリエス
テルに所望の耐炎性を付与することが困難となり、一
方、50,000ppmより多くなるとポリエステルを
製造する際の操業性が低下するだけでなく、得られる繊
維やフィルムの物性低下をきたし、また製造費が高価に
なるなどの問題が生じて好ましくない。
The flame-resistant polyester of the present invention has a phosphorus atom content of 500 to 50,000 pp in the polyester in consideration of flame resistance and physical properties of the obtained fibers and films.
m, particularly preferably in the range of 1,000 to 10,000 ppm. If the phosphorus atom content of the flame-resistant polyester is less than 500 ppm, it becomes difficult to impart the desired flame resistance to the polyester, while if it exceeds 50,000 ppm, not only the operability at the time of producing the polyester decreases but also However, the physical properties of the obtained fiber or film are deteriorated, and the manufacturing cost becomes high, which is not preferable.

【0025】本発明の耐炎性ポリエステルの製造方法で
は、ポリエステル中にリン原子を導入するため、リン化
合物(I)と不飽和カルボン酸もしくはそのエステル形
成性誘導体とを、ポリエステルの製造工程における極限
粘度が0.5未満の任意の時点で添加し存在せしめるこ
とが必須である。
In the method for producing a flame-resistant polyester of the present invention, since the phosphorus atom is introduced into the polyester, the phosphorus compound (I) and the unsaturated carboxylic acid or the ester-forming derivative thereof are mixed with each other in the intrinsic viscosity in the production process of the polyester. Is required to be added and present at any time of less than 0.5.

【0026】一般に高分子物質は、反応による重合度の
増加とともに溶融粘度が著しく増大する傾向があり、ポ
リエステルもこの例外ではない。かかる高粘度条件下で
リン化合物(I)および不飽和カルボン酸を添加すれ
ば、均一に混合されるまでに時間を要し、反応が不均一
となるだけでなく、不安定な化合物が長時間高温下にさ
らされるので、ポリエステルが分解される等の問題が生
じる。
In general, polymeric substances tend to have a marked increase in melt viscosity with an increase in the degree of polymerization due to the reaction, and polyesters are no exception. If the phosphorus compound (I) and the unsaturated carboxylic acid are added under such a high viscosity condition, it takes time until they are uniformly mixed, and the reaction becomes non-uniform, and the unstable compound remains for a long time. Since it is exposed to high temperatures, problems such as the decomposition of polyester occur.

【0027】したがって、リン化合物(I)および不飽
和カルボン酸の添加は、反応系の粘度ができるだけ低い
時期を選ぶ必要があり、本発明ではポリエステルの極限
粘度にして0.5未満、好ましくは0.3以下、更に好
ましくはポリエステルの製造工程で公知のエステル化反
応あるいはエステル交換反応の時期に行うものである。
Therefore, it is necessary to add the phosphorus compound (I) and the unsaturated carboxylic acid at a time when the viscosity of the reaction system is as low as possible. In the present invention, the intrinsic viscosity of the polyester is less than 0.5, preferably 0. 0.3 or less, more preferably at a known esterification reaction or transesterification reaction time in the polyester production process.

【0028】また、リン化合物(I)および不飽和カル
ボン酸の添加は、ポリエステルの製造時に適用される反
応温度であれば任意の温度で添加できるが、その添加時
の温度が高すぎると、高温度に対し不安定なリン化合物
や不飽和カルボン酸を使用するので、ポリエステルの分
解や部分的三次元化等が誘起され、この結果ポリエステ
ルの製造時および成形加工時の操業性に悪影響を及ぼし
たり、得られる繊維やフィルムの物性低下の原因とな
る。
The phosphorus compound (I) and the unsaturated carboxylic acid can be added at any temperature as long as the reaction temperature is applied during the production of polyester. Since phosphorus compounds and unsaturated carboxylic acids that are unstable with respect to temperature are used, decomposition and partial three-dimensionalization of the polyester are induced, which adversely affects the operability during the production and molding of the polyester. It will cause deterioration of the physical properties of the obtained fiber or film.

【0029】したがって、本発明ではリン化合物および
不飽和カルボン酸のポリエステル重合系への添加は、反
応系の温度が、通常260℃以下、好ましくは200℃
以下で行われる。
Therefore, in the present invention, when the phosphorus compound and the unsaturated carboxylic acid are added to the polyester polymerization system, the temperature of the reaction system is usually 260 ° C. or lower, preferably 200 ° C.
Will be done below.

【0030】本発明を具体的に説明するため、リン化合
物(I)としてHCAを、また不飽和カルボン酸として
イタコン酸をそれぞれ選び、これらをテレフタル酸およ
びエチレングリコールとに共存させて、製造されるポリ
エチレンテレフタレート中にリン原子を導入する製造方
法について説明する。なお、上記原料から本発明の耐炎
性ポリエステルが生成する過程は以下に示す反応式の通
りである。
In order to specifically explain the present invention, HCA is selected as the phosphorus compound (I) and itaconic acid is selected as the unsaturated carboxylic acid, and they are coexisted with terephthalic acid and ethylene glycol. A production method of introducing a phosphorus atom into polyethylene terephthalate will be described. The process of forming the flame resistant polyester of the present invention from the above raw materials is as shown in the reaction formula below.

【0031】[0031]

【化6】 [Chemical 6]

【0032】この反応式からも理解できるように、本発
明の製造方法では、それ自体エステル形成能を持たない
リン化合物と不飽和カルボン酸との反応によるエステル
形成性リン化合物誘導体を生成する反応と、従来公知の
ポリエステルを生成する反応との2つの反応から構成さ
れる。ここで示した反応式は耐炎性ポリエステルの製造
における一例であり、HCAおよび不飽和カルボン酸の
添加時期あるいは原料の仕込み順序等の製造条件によっ
ては別の反応経路をとるが、いずれの製造条件を選択し
ても前記した2つの反応が基本である点で変わりがな
い。このように、リン化合物(I)も不飽和カルボン酸
も共に単独では不安定な物質であるが、この両化合物が
反応して新しいリン化合物誘導体とすれば熱的に非常に
安定となり、ポリエステルの製造時に分解や副反応等を
喚起することなく良好な耐炎性ポリエステルが製造でき
るようになる。
As can be understood from this reaction formula, in the production method of the present invention, a reaction for producing an ester-forming phosphorus compound derivative by reacting a phosphorus compound which does not itself have an ester-forming ability with an unsaturated carboxylic acid is used. , A reaction known in the art to form a polyester. The reaction formula shown here is an example in the production of flame-resistant polyester, and a different reaction route may be adopted depending on the production conditions such as the addition timing of HCA and unsaturated carboxylic acid or the order of raw material charging. Even if selected, there is no difference in that the above-mentioned two reactions are basic. Thus, both the phosphorus compound (I) and the unsaturated carboxylic acid are unstable substances by themselves, but when these two compounds react to form a new phosphorus compound derivative, they become very stable thermally, and A good flame resistant polyester can be produced without causing decomposition or side reaction during production.

【0033】上記リン化合物(I)と不飽和カルボン酸
との反応は、通常加熱するだけで進行するが、反応を促
進するためにナトリウムアルコラートやカリウムアリコ
ラート、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の金属塩
を触媒として使用することも可能である。要するに、本
発明の耐炎性ポリエステルの製造方法は、従来公知のポ
リエステル製造工程で、それ自体エステル形成能を持た
ないがポリエステルに耐炎性を付与するためには不可欠
のリン化合物(I)と不飽和カルボン酸を反応させるこ
とにより、エステル形成性のリン化合物誘導体として、
耐炎性ポリエステルを製造しようとするもので、別途製
造された耐炎性付与前剤をポリエステル製造工程で加え
耐炎性ポリエステルを製造する前記公知例等で採用され
ている方法とは大きく異なるものである。このように、
本発明方法によれば、耐炎性付与剤を別途製造する必要
がなく、それだけ安価に耐炎性ポリエステルを製造する
ことが可能となる。
The reaction of the phosphorus compound (I) with the unsaturated carboxylic acid usually proceeds only by heating, but in order to accelerate the reaction, sodium alcoholate, potassium alicholate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like is used. It is also possible to use metal salts as catalysts. In short, the method for producing a flame-resistant polyester of the present invention is a conventionally known polyester production process, which does not have an ester forming ability by itself but is essential for imparting flame resistance to the polyester, and the phosphorus compound (I) and the unsaturated compound. By reacting with a carboxylic acid, as a phosphorus compound derivative of ester forming,
It is intended to produce a flame resistant polyester, which is significantly different from the method adopted in the above-mentioned known examples of producing a flame resistant polyester by adding a separately produced flame resistance imparting agent in the polyester production process. in this way,
According to the method of the present invention, it is not necessary to separately manufacture the flame resistance-imparting agent, and it becomes possible to manufacture the flame resistance polyester at such a low cost.

【0034】本発明の耐炎性ポリエステルを製造するた
めに使用されるジカルボン酸成分としては、テレフタル
酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、
1,5−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニ
ルカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、
2,5−ジブロムテレフタル酸などの芳香族ジカルボン
酸、アジピン酸、アゼライン酸、セパシン酸、ヘキサヒ
ドロテレフタル酸等の脂肪族、脂環族ジカルボン酸ある
いはこれらの混合物が挙げられる。
The dicarboxylic acid component used to produce the flame resistant polyester of the present invention includes terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid,
1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylcarboxylic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid,
Examples thereof include aromatic dicarboxylic acids such as 2,5-dibromoterephthalic acid, aliphatic and alicyclic dicarboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, sepacic acid and hexahydroterephthalic acid, or a mixture thereof.

【0035】一方、ジオール成分としてはエチレングリ
コール、1,2−プロピレングリコール,1,3−プロ
ピレングリコール,1,4−ブチレングリコール、ネオ
ペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノ
ール等が挙げられる。
On the other hand, examples of the diol component include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butylene glycol, neopentyl glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol.

【0036】また、オキシカルボン酸成分としては、4
−オキシ安息香酸、4−ヒドロキシエトキシ安息香酸、
オキシピバリン酸等が挙げられる。
As the oxycarboxylic acid component, 4
-Oxybenzoic acid, 4-hydroxyethoxybenzoic acid,
Examples thereof include oxypivalic acid.

【0037】本発明の耐炎性ポリエステルは、前記ジカ
ルボン酸成分、ジオール成分またはオキシカルボン酸成
分、リン化合物(I)および不飽和カルボン酸成分より
製造される。このポリエステルの製造は、たとえばエス
テル交換反応、エステル化反応、重縮合反応等によって
行われ、その反応条件としては従来公知の条件を踏襲す
ることができる。
The flame-resistant polyester of the present invention is produced from the above-mentioned dicarboxylic acid component, diol component or oxycarboxylic acid component, phosphorus compound (I) and unsaturated carboxylic acid component. The production of this polyester is carried out, for example, by a transesterification reaction, an esterification reaction, a polycondensation reaction and the like, and the reaction conditions can follow the conventionally known conditions.

【0038】上記エステル交換反応で耐炎性ポリエステ
ルを製造する場合、従来公知の金属化合物、たとえば酢
酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸マグ
ネシウム、酢酸カルシウム、酢酸ストロンチウム、酢酸
バリウム、酢酸亜鉛、酢酸マンガン、酢酸コバルト、チ
タニウムテトラブトキシド、シュウ酸チタニルカリウム
などを触媒として用い、100〜240℃の温度でエス
テル交換反応を行った後、必要に応じてさらに酸化ゲル
マニウム、三酸化アンチモン、タングステン酸等の金属
化合物を触媒として用い、1mmHg以下の高真空下に2
40〜320℃の温度で重縮合することにより目的とす
る耐炎性ポリエステルを得ることができる。
When the flame-resistant polyester is produced by the above transesterification reaction, conventionally known metal compounds such as lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, magnesium acetate, calcium acetate, strontium acetate, barium acetate, zinc acetate, manganese acetate, Cobalt acetate, titanium tetrabutoxide, potassium titanyl oxalate or the like is used as a catalyst, and after transesterification at a temperature of 100 to 240 ° C., a metal compound such as germanium oxide, antimony trioxide or tungstic acid is further added if necessary. 2 as a catalyst under high vacuum of 1 mmHg or less
The target flame resistant polyester can be obtained by polycondensation at a temperature of 40 to 320 ° C.

【0039】一方、上記エステル化反応を経由して耐炎
性ポリエステルを製造する場合は、触媒として有機アミ
ン化合物、酢酸ナトリウム等のアルカリ金属塩、酢酸カ
ルシウム等のアルカリ土類金属塩、酢酸スズ、チタニウ
ムテトラブトキシド等の金属塩の存在下に常圧〜5kg/
cm2 の圧力下で、200〜280℃の温度でエステル化
反応を行って所定の反応生成物とし、引き続き前記エス
テル交換法で示した方法に準じて重縮合を行い、所望す
る耐炎性ポリエステルを得ることができる。
On the other hand, when a flame resistant polyester is produced through the above esterification reaction, an organic amine compound, an alkali metal salt such as sodium acetate, an alkaline earth metal salt such as calcium acetate, tin acetate, titanium is used as a catalyst. Atmospheric pressure ~ 5kg / in the presence of metal salts such as tetrabutoxide
Under a pressure of cm 2 , an esterification reaction is performed at a temperature of 200 to 280 ° C. to obtain a predetermined reaction product, and then polycondensation is performed according to the method described in the above transesterification method to obtain a desired flame-resistant polyester. Obtainable.

【0040】なお、本発明の耐炎性ポリエステルの製造
方法においては、通常ポリエステルの製造時に用いられ
る添加剤、たとえば酸化チタン、カーボンブラック等の
顔料、熱分解や紫外線吸収剤等の安定剤、更には可塑剤
等を用いることができる。
In the method for producing a flame-resistant polyester of the present invention, additives usually used in the production of polyester, for example, pigments such as titanium oxide and carbon black, stabilizers such as thermal decomposition and ultraviolet absorbers, and A plasticizer or the like can be used.

【0041】[0041]

【作用】以上詳述したように、本発明方法によれば特殊
なリン化合物を不要にし、ポリエステル製造時にリン化
合物と不飽和カルボン酸とを共存させてポリエステルに
反応させるという簡単な方法でポリエステル中にリン原
子を導入することができ、安定した物性を有する耐炎性
ポリエステルがえられる。
As described in detail above, according to the method of the present invention, a special phosphorus compound is not required and a simple method of reacting the polyester in the presence of the phosphorus compound and the unsaturated carboxylic acid during polyester production A phosphorus atom can be introduced into the resin to obtain a flame resistant polyester having stable physical properties.

【0042】[0042]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。実施例中、極限粘度は、フェノール/1,
1,2,2−テトラクロルエタン混合溶媒(重量比3:
2)中、30℃で測定して求めた値である。また、耐炎
性試験は、ポリエステル重合体を常法により紡糸・延伸
して得た糸をメリヤス編みとして、その1gを長さ10
cmにまるめて径10mmの針金コイル中に挿入して、45
°の角度に保持し、下端から点火し、火源を遠ざけて消
火した場合は再び点火を繰り返し、全試料を燃焼しつく
すのに要する点火回数を求めた。この耐炎性試験の評価
は、5個の試料についての点火回数を平均値で表したも
ので、その数値の大きいものほど耐炎性に優れているこ
とを示す。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. In the examples, the intrinsic viscosity is phenol / 1,
1,2,2-tetrachloroethane mixed solvent (weight ratio 3:
It is a value obtained by measuring at 30 ° C. in 2). In the flame resistance test, a yarn obtained by spinning and drawing a polyester polymer by an ordinary method is used as a knitting knit, and 1 g of the yarn has a length of 10
Round it into cm and insert it into a wire coil with a diameter of 10 mm,
The sample was held at an angle of °, ignited from the lower end, and when the fire source was moved away to extinguish the fire, the ignition was repeated again, and the number of ignitions required to burn all samples was obtained. In the evaluation of the flame resistance test, the number of ignitions of five samples is represented by an average value, and the larger the value, the better the flame resistance.

【0043】実施例1 テレフタル酸1203g、エチレングリコール1030
g、HCA62.8g、イタコン酸39.7gおよびト
リエチルアミン3.8gからなる混合物をオートクレー
ブ中2.51g/cm2 の加圧下に238℃で2時間加熱
してエステル化反応を行った。続いて、三酸化アンチモ
ン0.88gを触媒として加え、70分で系の温度を2
75℃まで昇温して、この間に系の圧力を徐々に減じて
0.15mmHgとし、この条件下で重縮合を3時間行っ
た。得られたポリマーは極限粘度0.63、融点250
℃、リン原子残存率は97.6%であった。また、耐炎
性は5.2回であった。
Example 1 1203 g of terephthalic acid, 1030 ethylene glycol
g, HCA 62.8 g, itaconic acid 39.7 g and triethylamine 3.8 g were heated in an autoclave under a pressure of 2.51 g / cm 2 at 238 ° C. for 2 hours to carry out an esterification reaction. Subsequently, 0.88 g of antimony trioxide was added as a catalyst, and the system temperature was adjusted to 2 in 70 minutes.
The temperature was raised to 75 ° C., and the system pressure was gradually reduced to 0.15 mmHg during this period, and polycondensation was carried out for 3 hours under these conditions. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.63 and a melting point of 250.
C., the phosphorus atom residual rate was 97.6%. The flame resistance was 5.2 times.

【0044】実施例2 実施例1で使用した三酸化アンチモンの代わりに二酸化
ゲルマニウム0.63gを用いた以外は実施例1と同様
にして2時間重合を行った。得られたポリマーは極限粘
度0.64、融点251℃、リン原子残存率は98.7
%であった。また、耐炎回数は5.1回であった。
Example 2 Polymerization was carried out for 2 hours in the same manner as in Example 1 except that 0.63 g of germanium dioxide was used instead of the antimony trioxide used in Example 1. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.64, a melting point of 251 ° C., and a phosphorus atom residual ratio of 98.7.
%Met. Moreover, the number of times of flame resistance was 5.1 times.

【0045】実施例3 テレフタル酸1219g、エチレングリコール1030
g、イタコン酸33.1gおよびトリエチルアミン3.
8gからなる混合物をオートクレーヴ中2.5kg/cm2
の加圧下、235〜241℃で2時間加熱してエステル
化を行った後系の圧力を常圧に戻し、HCA52.4g
を反応系に加え、235℃で1時間反応させた後、二酸
化ゲルマニウム0.40gを加え実施例1と同様にして
115分重合を行った。HCAを加えた時の極限粘度は
0.08であった。得られたポリマーは極限粘度0.6
0、融点253℃、リン原子残存率は98.6%であっ
た。また、耐炎回数は4.8回であった。
Example 3 1219 g of terephthalic acid, 1030 of ethylene glycol
g, itaconic acid 33.1 g and triethylamine 3.
2.5 kg / cm 2 of a mixture consisting of 8 g in an autoclave
After heating at 235 to 241 ° C. for 2 hours under esterification, the system pressure is returned to normal pressure, and HCA is 52.4 g.
Was added to the reaction system and reacted at 235 ° C. for 1 hour, 0.40 g of germanium dioxide was added, and polymerization was carried out for 115 minutes in the same manner as in Example 1. The intrinsic viscosity when HCA was added was 0.08. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.6.
The melting point was 0, the melting point was 253 ° C., and the phosphorus atom residual ratio was 98.6%. In addition, the number of times of flame resistance was 4.8 times.

【0046】実施例4 テレフタル酸1219g、エチレングリコール1030
g、HCA52.4g、イタコン酸33.1gおよびト
リエチルアミン3.8gからなる混合物をオートクレー
ヴ中2.5kg/cm2 の加圧下、194℃で3時間加熱
し、次いで235℃まで昇温し同温度で2時間加熱して
エステル化を行った。三酸化アンチモン0.55gを加
え実施例1と同様にして150分重合を行った。得られ
たポリマーは極限粘度の0.61、融点254℃、リン
原子残存率は98.9%であった。また、耐炎回数は
4.9回であった。
Example 4 1219 g of terephthalic acid, 1030 of ethylene glycol
g, HCA 52.4 g, itaconic acid 33.1 g and triethylamine 3.8 g in an autoclave under pressure of 2.5 kg / cm 2 and heated at 194 ° C. for 3 hours, then heated to 235 ° C. and heated to the same temperature. The esterification was carried out by heating for 2 hours. 0.55 g of antimony trioxide was added and polymerization was carried out for 150 minutes in the same manner as in Example 1. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.61, a melting point of 254 ° C., and a phosphorus atom residual ratio of 98.9%. In addition, the number of times of flame resistance was 4.9 times.

【0047】実施例5 エチレングリコール1030g、HCA41.9gおよ
びイタコン酸25.2gからなる混合物をオートクレー
ヴ中で窒素気流下で1時間をかけて196℃まで昇温し
た。後同温度で1時間保持した。次いでテレフタル酸1
234gおよびトリエチルアミン3.8gを加え、2.
5kg/cm2 の加圧下で反応系の温度を235℃まで昇温
し、同温度で2時間エステル化を行った。次いで三酸化
アンチモン0.56gを加え、実施例1と同様にして1
00分重合を行った。得られたポリマーは極限粘度0.
60、融点256℃、リン原子残存率は99.4%であ
った。また、耐炎回数は4.8回であった。
Example 5 A mixture of 1030 g of ethylene glycol, 41.9 g of HCA and 25.2 g of itaconic acid was heated to 196 ° C. in an autoclave for 1 hour under a nitrogen stream. Thereafter, the same temperature was maintained for 1 hour. Then terephthalic acid 1
234 g and triethylamine 3.8 g were added, 2.
The temperature of the reaction system was raised to 235 ° C. under a pressure of 5 kg / cm 2 , and esterification was carried out at the same temperature for 2 hours. Then, 0.56 g of antimony trioxide was added, and 1 was added in the same manner as in Example 1.
Polymerization was carried out for 00 minutes. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.
The melting point was 60, the melting point was 256 ° C., and the phosphorus atom residual ratio was 99.4%. In addition, the number of times of flame resistance was 4.8 times.

【0048】実施例6 テレフタル酸1203g、エチレングリコール1030
gおよびトリエチルアミン3.8gからなる混合物をオ
ートクレーヴ中2.5kg/cm2 の加圧下、240℃で2
時間エステル化を行った後、反応系を常圧に戻し窒素気
流下でHCA62.8gとイタコン酸41.6gを加え
240℃で1時間反応を行った。HCAとイタコン酸を
加えた時の極限粘度は0.09であった。次いで、二酸
化ゲルマニウム0.47gを加え実施例1と同様にして
160分重合を行った。得られたポリマーは極限粘度
0.59、融点251℃、リン原子残存率は98.1%
であった。また、耐炎回数は5.0回であった。
Example 6 1203 g of terephthalic acid, 1030 ethylene glycol
g of triethylamine and 3.8 g of triethylamine in an autoclave under a pressure of 2.5 kg / cm 2 at 240 ° C. for 2 hours.
After the esterification for a period of time, the reaction system was returned to normal pressure, 62.8 g of HCA and 41.6 g of itaconic acid were added under a nitrogen stream, and the reaction was carried out at 240 ° C. for 1 hour. The intrinsic viscosity when HCA and itaconic acid were added was 0.09. Then, 0.47 g of germanium dioxide was added and polymerization was carried out for 160 minutes in the same manner as in Example 1. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.59, a melting point of 251 ° C., and a phosphorus atom residual ratio of 98.1%.
Met. Moreover, the number of times of flame resistance was 5.0 times.

【0049】比較例1 テレフタル酸1297g、エチレングリコール1065
g、HCA62.8gおよびトリエチルアミン3.9g
からなる混合物をオートクレーヴ中2.5kg/cm2 の加
圧下、236℃で2時間エステル化を行った。次いで三
酸化アンチモン0.55gを加え、実施例1と同様にし
て3時間重合を行った。得られたポリマーは極限粘度が
0.16と低く、紡糸やフィルム化等の成形加工は全く
行えなかった。
Comparative Example 1 1297 g of terephthalic acid, ethylene glycol 1065
g, HCA 62.8 g and triethylamine 3.9 g
The mixture consisting of was subjected to esterification at 236 ° C. for 2 hours in an autoclave under a pressure of 2.5 kg / cm 2 . Next, 0.55 g of antimony trioxide was added, and polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 for 3 hours. The obtained polymer had an intrinsic viscosity as low as 0.16 and could not be subjected to molding processing such as spinning or film formation.

【0050】比較例2 テレフタル酸1290g、エチレングリコール1030
g、イタコン酸37.8gおよびトリエチルアミン3.
8gからなる混合物を実施例1と同様にしてエステル
化、重縮合を行った。重縮合時間45分で得られたポリ
マーは極限粘度0.59と低く、耐炎回数は1.3回で
耐炎性はなかった。
Comparative Example 2 1290 g terephthalic acid, 1030 ethylene glycol
g, itaconic acid 37.8 g and triethylamine 3.
Esterification and polycondensation were performed on the mixture of 8 g in the same manner as in Example 1. The polymer obtained after a polycondensation time of 45 minutes had an intrinsic viscosity as low as 0.59 and had a flame resistance of 1.3 times and no flame resistance.

【0051】比較例3 テレフタル酸1203g、エチレングリコール1030
gおよびトリエチルアミン3.8gからなる混合物を実
施例1と同様にしてエステル化を行った。次いで三酸化
アンチモン0.55gを加え、実施例4と同様に重縮合
を行ってポリマーの極限粘度が0.58となった時点で
窒素ガスで系内を常圧に戻し、HCA62.8gおよび
イタコン酸38.5gを加え275℃で1時間反応させ
た後、反応系を0.15mmHgの真空とし2時間重合を行
った。得られたポリマーは極限粘度が0.59でHCA
とイタコン酸の添加後の粘度上昇は殆どなかった。ま
た、得られたポリマーは黒く着色していて非常に汚くし
かもリン原子の残存率は81%と低かった。
Comparative Example 3 1203 g of terephthalic acid, 1030 ethylene glycol
A mixture of g and 3.8 g of triethylamine was esterified in the same manner as in Example 1. Then, 0.55 g of antimony trioxide was added, polycondensation was carried out in the same manner as in Example 4, and when the intrinsic viscosity of the polymer reached 0.58, the pressure in the system was returned to normal pressure with nitrogen gas, 62.8 g of HCA and itacon. After adding 38.5 g of acid and reacting at 275 ° C. for 1 hour, the reaction system was evacuated to 0.15 mmHg to carry out polymerization for 2 hours. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.59 and HCA.
There was almost no increase in viscosity after the addition of itaconic acid. The obtained polymer was colored black and was very dirty, and the residual rate of phosphorus atoms was as low as 81%.

【0052】実施例7 テレフタル酸1207g、エチレングリコール1030
g、ジフェニルホスフィンオキシド(以後DPPOと略
す)58.8g、イタコン酸37.8gおよびトリエチ
ルアミン13.8gからなる混合物をオートクレーヴ中
2.5kg/cm2 の加圧下233℃で3時間エステル化を
行った。次いで三酸化アンチモン0.55gを加え70
分間で系の温度を275℃まで昇温し、この間に系の圧
を徐々に減じて0.1mmHgの真空度とした。この条件で
重縮合を145分行った。得られたポリマーは極限粘度
0.60、融点250℃、リン原子残存率97.8%で
あった。また、耐炎回数は5.2回であった。
Example 7 1207 g of terephthalic acid and 1030 of ethylene glycol
g, 58.8 g of diphenylphosphine oxide (hereinafter abbreviated as DPPO), 37.8 g of itaconic acid and 13.8 g of triethylamine were subjected to esterification at 233 ° C. for 3 hours in an autoclave under a pressure of 2.5 kg / cm 2. It was Then add 0.55 g of antimony trioxide to 70
The temperature of the system was raised to 275 ° C. over a period of time, during which the system pressure was gradually reduced to a vacuum degree of 0.1 mmHg. Polycondensation was performed for 145 minutes under these conditions. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.60, a melting point of 250 ° C., and a phosphorus atom residual ratio of 97.8%. Moreover, the number of times of flame resistance was 5.2 times.

【0053】実施例8 テレフタル酸1222g、エチレングリコール1030
g、DPPO50g、イタコン酸33.1gおよびトリ
エチルアミン3.8gからなる混合物をオートクレーヴ
中2.5kg/cm2 の加圧下196℃で3時間保持した
後、反応系の温度を238℃まで昇温し、同温度で2時
間エステル化を行った。次いで二酸化ゲルマニウム0.
47gを加え実施例1と同様にして重縮合を2.5時間
行った。得られたポリマーは極限粘度0.63、融点2
53℃、リン原子残存率98%であった。また、耐炎回
数は4.9回であった。
Example 8 1222 g of terephthalic acid, 1030 ethylene glycol
g, 50 g of DPPO, 33.1 g of itaconic acid and 3.8 g of triethylamine were kept in an autoclave under pressure of 2.5 kg / cm 2 at 196 ° C. for 3 hours, and then the temperature of the reaction system was raised to 238 ° C. The esterification was carried out at the same temperature for 2 hours. Then germanium dioxide 0.
47 g was added and polycondensation was carried out for 2.5 hours in the same manner as in Example 1. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.63 and a melting point of 2.
The phosphorus atom residual ratio was 53% at 98%. Moreover, the number of times of flame resistance was 4.9 times.

【0054】実施例9 テレフタル酸1237g、エチレングリコール1030
gおよびトリエチルアミン3.9gからなる混合物をオ
ートクレーヴ中2.5kg/cm2 の加圧下238℃で2時
間エステル化を行った。次いで、反応系の圧力を常圧と
し、DPPO39.2gおよびイタコン酸27.7gを
加え窒素雰囲気下で1時間反応させた。DPPOとイタ
コン酸を加えた時の極限粘度は0.08であった。続い
て二酸化ゲルマニウム0.5gを加え、実施例1と同様
にして重縮合を2時間行った。得られたポリマーは極限
粘度0.63、融点255℃、リン原子残存率98.5
%耐炎回数は4.8回であった。
Example 9 1237 g of terephthalic acid and 1030 of ethylene glycol
and 3.9 g of triethylamine were esterified in an autoclave under a pressure of 2.5 kg / cm 2 at 238 ° C. for 2 hours. Then, the pressure of the reaction system was set to normal pressure, 39.2 g of DPPO and 27.7 g of itaconic acid were added, and the mixture was reacted for 1 hour under a nitrogen atmosphere. The intrinsic viscosity was 0.08 when DPPO and itaconic acid were added. Subsequently, 0.5 g of germanium dioxide was added, and polycondensation was carried out for 2 hours in the same manner as in Example 1. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.63, a melting point of 255 ° C., and a phosphorus atom residual ratio of 98.5.
% The number of times of flame resistance was 4.8 times.

【0055】実施例10 DPPO58.8g、イタコン酸39.7gおよびエチ
レングリコール1030gからなる混合物を195℃で
3時間保持し、続いてテレフタル酸1207gおよびト
リエチルアミン3.8gを加え反応系を2.5kg/cm2
の加圧下にし241℃へ昇温する。同温度を2時間保持
し、エステル化を行った。次いで三酸化アンチモン0.
55gを加え実施例1と同様にして115分重縮合を行
った。得られたポリマーは極限粘度0.60、融点25
0℃、リン原子残存率99%、耐炎回数は5.3回であ
った。
Example 10 A mixture of 58.8 g of DPPO, 39.7 g of itaconic acid and 1030 g of ethylene glycol was kept at 195 ° C. for 3 hours, and subsequently 1207 g of terephthalic acid and 3.8 g of triethylamine were added to the reaction system to give 2.5 kg / cm 2
The pressure is increased to 241 ° C. The same temperature was maintained for 2 hours for esterification. Then antimony trioxide 0.
After adding 55 g, polycondensation was carried out for 115 minutes in the same manner as in Example 1. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.60 and a melting point of 25.
The residual rate of phosphorus atoms was 99% at 0 ° C., and the number of times of flame resistance was 5.3 times.

【0056】比較例4 テレフタル酸1254g、エチレングリコール1030
g、DPPO58.7gおよびトリエチルアミン4.0
gからなる混合物をオートクレーブ中2.5kg/cm2
加圧下、239℃で2時間反応させてエステル化を行っ
た。次いで三酸化アンチモン0.70gを加え実施例1
と同様にして3時間重縮合を行った。得られたポリマー
は極限粘度が0.18で、繊維やフィルムへの成形加工
は全く不可能であった。
Comparative Example 4 1254 g of terephthalic acid, 1030 ethylene glycol
g, DPPO 58.7 g and triethylamine 4.0
Esterification was carried out by reacting the mixture consisting of g in an autoclave under a pressure of 2.5 kg / cm 2 at 239 ° C. for 2 hours. Then, 0.70 g of antimony trioxide was added to Example 1
Polycondensation was carried out for 3 hours in the same manner as in. The obtained polymer had an intrinsic viscosity of 0.18 and could not be molded into fibers or films at all.

【0057】比較例5 テレフタル酸1297g、エチレングリコール1065
gおよびトリエチルアミン3.8gを加え、実施例1と
全く同様にしてエステル化し、重縮合を92分間行っ
た。得られたポリマーは極限粘度が0.65で融点は2
59℃であった。耐炎性は1.2回と非常に低かった。
Comparative Example 5 1297 g of terephthalic acid, ethylene glycol 1065
g and 3.8 g of triethylamine were added, esterification was carried out in the same manner as in Example 1, and polycondensation was carried out for 92 minutes. The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.65 and a melting point of 2
It was 59 ° C. The flame resistance was 1.2 times, which was very low.

【0058】実施例11 テレフタル酸1253g、エチレングリコール1055
g、ジエチルホスフィンオキシド(以後DEPOと略
す)20.5g、イタコン酸25.9gおよびトリエチ
ルアミン3.8gからなる混合物を実施例8と同様にし
てエステル化を行い、二酸化ゲルマニウム0.63gを
加え実施例8と同様にして115分間重縮合を行った。
得られたポリマーは極限粘度が0.62、融点が253
℃であった。リン原子残存率は96.7%であった。耐
炎性は4.8回であった。
Example 11 1253 g of terephthalic acid, ethylene glycol 1055
g, diethylphosphine oxide (hereinafter abbreviated as DEPO) 20.5 g, itaconic acid 25.9 g and triethylamine 3.8 g were esterified in the same manner as in Example 8, and 0.63 g of germanium dioxide was added. Polycondensation was carried out in the same manner as in No. 8 for 115 minutes.
The polymer obtained has an intrinsic viscosity of 0.62 and a melting point of 253.
It was ℃. The phosphorus atom residual rate was 96.7%. The flame resistance was 4.8 times.

【0059】実施例12 DEPO25.7g、イタコン酸33.1gおよびエチ
レングリコール1053gからなる混合物を194℃で
3時間保持し、続いてテレフタル酸1242gおよびト
リエチルアミン3.8gを加え2.5kg/cm2 の加圧
下、243℃×2時間エステル化を行った。続いて三酸
化アンチモン0.55gを加え実施例8と同様にして1
18分間重縮合を行った。得られたポリマーの極限粘度
は0.61で融点は252℃であった。リン原子残存率
は97.5%で耐炎性は5.0回であった。
Example 12 A mixture of 25.7 g DEPO, 33.1 g itaconic acid and 1053 g ethylene glycol was kept at 194 ° C. for 3 hours, followed by the addition of 1242 g terephthalic acid and 3.8 g triethylamine at 2.5 kg / cm 2 . Esterification was performed under pressure at 243 ° C. for 2 hours. Subsequently, 0.55 g of antimony trioxide was added, and 1 was added in the same manner as in Example 8.
Polycondensation was carried out for 18 minutes. The polymer obtained had an intrinsic viscosity of 0.61 and a melting point of 252 ° C. The phosphorus atom residual rate was 97.5%, and the flame resistance was 5.0 times.

【0060】比較例6 テレフタル酸1297g、エチレングリコール1065
g、DEPO30.8gおよびトリエチルアミン3.8
gからなる混合物を比較例1に準じてエステル化した。
次いで、二酸化ゲルマニウム0.63gを加え比較例1
と同様にして200分間重縮合を行った。得られたポリ
マーは極限粘度が0.18と低く紡糸やフィルムの成形
・加工は全く行えなかった。
Comparative Example 6 1297 g of terephthalic acid, ethylene glycol 1065
g, DEPO 30.8 g and triethylamine 3.8
The mixture consisting of g was esterified according to Comparative Example 1.
Then, 0.63 g of germanium dioxide was added and Comparative Example 1
Polycondensation was carried out for 200 minutes in the same manner as in. The obtained polymer had an intrinsic viscosity as low as 0.18 and could not be spun or formed into a film at all.

【0061】比較例7 テレフタル酸1203g、エチレングリコール1030
g、イタコン酸39.7gおよびトリエチルアミン3.
8gからなる混合物を2.5kg/cm2 の加圧下に242
℃で2時間エステル化反応を行った。次いで三酸化アン
チモン0.55gを加え実施例1に準じて重縮合を行
い、ポリマーの極限粘度が0.61となった時点で反応
系を窒素ガスで常圧にし、HCA62.8gを加え30
分間攪拌した。続いて反応系の圧力を徐々に減じ、60
分間で0.1mmHgとして、60分間重縮合を行った。得
られたポリマーは灰黒色に着色していた。ポリマーの極
限粘度は0.63でほとんど粘度上昇はなかった。ま
た、融点は248℃でリン原子残存率は76%と低かっ
た。なお、耐炎性は4.7回であった。
Comparative Example 7 1203 g of terephthalic acid, 1030 ethylene glycol
g, itaconic acid 39.7 g and triethylamine 3.
242 a mixture consisting of 8 g under a pressure of 2.5 kg / cm 2.
The esterification reaction was carried out at 0 ° C for 2 hours. Then, 0.55 g of antimony trioxide was added and polycondensation was carried out according to Example 1. At the time when the intrinsic viscosity of the polymer reached 0.61, the reaction system was brought to normal pressure with nitrogen gas, and 62.8 g of HCA was added thereto.
Stir for minutes. Then, the pressure of the reaction system is gradually reduced to 60
Polycondensation was carried out for 60 minutes at 0.1 mmHg per minute. The obtained polymer was colored in blackish gray. The intrinsic viscosity of the polymer was 0.63, and there was almost no increase in viscosity. Further, the melting point was 248 ° C., and the phosphorus atom residual ratio was as low as 76%. The flame resistance was 4.7 times.

【0062】〔ポリマーの構造解析〕本発明の耐炎性ポ
リエステルの製造方法における特徴は、ポリエステルの
製造工程でエステル形成能を持たないリン化合物(I)
を不飽和カルボン酸と反応させてエステル形成性リン化
合物誘導体として反応させ、リン原子をポリエステル中
に導入する点にある。この本発明の意図するところを確
認するために、前記実施例で得られたポリエステルの構
造解析を行った。
[Structural Analysis of Polymer] A feature of the method for producing a flame-resistant polyester of the present invention is that the phosphorus compound (I) having no ester forming ability in the polyester production process is used.
Is reacted with an unsaturated carboxylic acid to react as an ester-forming phosphorus compound derivative to introduce a phosphorus atom into the polyester. In order to confirm this intention of the present invention, structural analysis of the polyesters obtained in the above-mentioned Examples was conducted.

【0063】(標準試料の作成) 下記化学式で示されるHCA65gとイタコン酸ジメ
チル50gの混合物を窒素雰囲気下170℃で6時間反
応させた。得られたやや淡黄色に着色した粘稠な液体を
エチレングリコール中で再結晶させて白色の結晶を得
た。この白色結晶をIR、H1NMRおよび元素分析した
結果から、その構造確認を行ったところ表1の通りであ
った。
(Preparation of Standard Sample) A mixture of 65 g of HCA represented by the following chemical formula and 50 g of dimethyl itaconate was reacted at 170 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. The obtained slightly pale yellow viscous liquid was recrystallized in ethylene glycol to obtain white crystals. The structure of the white crystal was confirmed from the results of IR, H 1 NMR and elemental analysis.

【0064】[0064]

【化7】 [Chemical 7]

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】下記化学式で示されるジフェニルホスフ
ィンオキシド61gとイタコン酸ジメチル50gの混合
物を、前記標準試料に準じて合成した。得られた淡褐
色に着色した粘稠な液体をメタノールで再結晶させて白
色の結晶を得た。この白色結晶をIR、H1NMRおよび
元素分析した結果から、その構造確認を行ったところ表
2の通りであった。
A mixture of 61 g of diphenylphosphine oxide represented by the following chemical formula and 50 g of dimethyl itaconate was synthesized according to the standard sample. The obtained light brown colored viscous liquid was recrystallized from methanol to obtain white crystals. The structure of the white crystal was confirmed from the results of IR, H 1 NMR and elemental analysis, and the results are shown in Table 2.

【0067】[0067]

【化8】 [Chemical 8]

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】下記化学式で示されるジエチルホスフィ
ンオキシド53gとイタコン酸ジメチル80gの混合物
を窒素雰囲気下110℃で1時間、ついで170℃に昇
温して2時間反応を行った。得られた黄色に着色した粘
稠な液体を減圧蒸留によって精製した。精製物は沸点1
75〜177℃/0.3mmHgの無色透明の粘稠な液体
であった。この液体をIR、H1NMRおよび元素分析し
た結果から、その構造確認を行ったところ表3の通りで
あった。
A mixture of 53 g of diethylphosphine oxide represented by the following chemical formula and 80 g of dimethyl itaconate was reacted under a nitrogen atmosphere at 110 ° C. for 1 hour and then at 170 ° C. for 2 hours. The resulting yellow colored viscous liquid was purified by vacuum distillation. Boiling point of purified product is 1
It was a colorless and transparent viscous liquid of 75 to 177 ° C./0.3 mmHg. The structure of the liquid was confirmed from the results of IR, H 1 NMR and elemental analysis.

【0070】[0070]

【化9】 [Chemical 9]

【0071】[0071]

【表3】 [Table 3]

【0072】〔ポリマーの解析〕実施例1〜3で得られ
たポリマーを各々封管中で250℃で8時間加熱してメ
タノール分解をおこなった。ガスクロマトグラフィーで
このメタノール分解物を分取してリン化合物(I)を単
離した。この単離したリン化合物をIR、H1NMRおよ
び元素分析で解析し、前記標準試料結果と対照して構造
を確認したところ、表4〜6の通りであった。
[Analysis of Polymer] Each of the polymers obtained in Examples 1 to 3 was heated in a sealed tube at 250 ° C. for 8 hours to decompose methanol. This methanol decomposition product was separated by gas chromatography to isolate phosphorus compound (I). The isolated phosphorus compound was analyzed by IR, H 1 NMR and elemental analysis, and its structure was confirmed by comparing with the result of the standard sample.

【0073】[0073]

【表4】 [Table 4]

【0074】[0074]

【表5】 [Table 5]

【0075】[0075]

【表6】 [Table 6]

【0076】以上の構造解析結果が示すように、本発明
の耐炎性ポリエステルの製造方法において、リン化合物
(I)は不飽和カルボン酸と反応してポリエステル中に
導入されていることが確認された。
As shown by the above structural analysis results, it was confirmed that the phosphorus compound (I) was introduced into the polyester by reacting with the unsaturated carboxylic acid in the method for producing a flame-resistant polyester of the present invention. ..

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明の方法によれば、耐炎性能および
諸物性に優れた繊維、フィルム、ボードなどの成形品を
提供し得る耐炎性ポリエステルが、安定かつ安価に製造
できる。したがって、防火およびそれに基づく人間尊重
に由来する社会環境並びに産業界に寄与すること大であ
る。
According to the method of the present invention, a flame resistant polyester capable of providing molded articles such as fibers, films and boards having excellent flame resistance and various physical properties can be produced stably and at low cost. Therefore, it is important to contribute to the social environment and industry that are derived from fire prevention and respect for people.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一種以上のジカルボン酸またはそのエス
テル形成性誘導体と、1種以上のジオールもしくはその
エステル形成性誘導体および/または1種以上のオキシ
カルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体よりポリ
エステルを製造するに際し、ポリエステルの極限粘度が
0.5未満である任意の段階で、下記一般式(I)で示
されるリン化合物と不飽和カルボン酸もしくはそのエス
テル形成性誘導体とを共存させることを特徴とする耐炎
性ポリエステルの製造方法。 【化1】 〔式中、R1 、R2 は、同一または異なってアルキル
基、アリール基、アルコキシ基を示し(アリール基は、
アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子で置換されて
いてもよい)、またR1 、R2 は互いに環を形成してい
てもよい〕
1. A polyester is produced from one or more dicarboxylic acids or ester-forming derivatives thereof and one or more diols or ester-forming derivatives thereof and / or one or more oxycarboxylic acids or ester-forming derivatives thereof. In this case, the flame resistance is characterized in that the phosphorus compound represented by the following general formula (I) and an unsaturated carboxylic acid or an ester-forming derivative thereof coexist at an arbitrary stage where the intrinsic viscosity of the polyester is less than 0.5. For producing water-soluble polyester. [Chemical 1] [In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and each represents an alkyl group, an aryl group or an alkoxy group (the aryl group is
An alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom may be substituted), and R 1 and R 2 may form a ring with each other.]
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WO2013140947A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 東洋紡株式会社 Method for producing flame-retardant polyester, and flame-retardant master batch

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