JPS5922730B2 - ホウコウゾクポリエステルノ セイゾウホウ - Google Patents

ホウコウゾクポリエステルノ セイゾウホウ

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JPS5922730B2
JPS5922730B2 JP14625275A JP14625275A JPS5922730B2 JP S5922730 B2 JPS5922730 B2 JP S5922730B2 JP 14625275 A JP14625275 A JP 14625275A JP 14625275 A JP14625275 A JP 14625275A JP S5922730 B2 JPS5922730 B2 JP S5922730B2
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JP
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acid
mol
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aromatic
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博夫 稲田
伝 森永
昭治 川瀬
武男 島
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は芳香族ポリエステルの製造法に関する。
更に詳しくは耐熱性、透明性及び耐薬品性の優れた芳香
族ポリエステルを製造する改良方法に関する。ポリエチ
レンテレフタレートは、優れた機械的性質及び耐薬品性
を有する故に、工業的に広く用いられている。
しかし、該ポリエチレンテレフタレートは、熱変形温度
(耐熱性)が比較的低く、また結晶化速度が速いため寸
法安定性及び透明性に欠けるという欠点を有している。
従来、このような欠点を改良する方法として芳香族ジカ
ルボン酸成分と芳香族ジヒドロキシ化合物成分からなる
芳香族ポリエステルを製造する方法が試みられ、例えば
(a)芳香族ジカルボン酸塩化物と芳香族ジヒドロキシ
化合物とを溶液中で反応せしめる方法、(b)芳香族ジ
カルボン酸のジアリールエステルと芳香族ジヒドロキシ
化合物とを溶融重合せしめる方法、(c)芳香族ジカル
ボン酸と芳香族ジヒドロキシ化合物とジアリールカーボ
ネートとを反応せしめる方法等が知られている。
しかし、上記(a)の方法は、反応溶剤を用いるため溶
剤の除去、精製工程等の工程を必要とし製造工程が多く
、生産性に劣る欠点を有し、また(b)、(c)の方法
は高価な原料を用いる為に工業的方法として不利である
従つて、本発明の目的は、従来方法の難点を除去し、芳
香族ジカルボン酸成分と芳香族ジヒドロキシ化合物成分
とからなる耐熱性、透明性及び耐薬品性の優れた芳香族
ポリエステルを容易に製造することのできる実用的方法
を提供するにある。
また、本発明は芳香族ジカルボン酸及び芳香族ジヒドロ
キシ化合物を主たる出発原料とするので安価な原料を用
いる利点を有する。更に本発明の利点は、後述する内容
より容易に理解できるであろう。かかる本発明の目的は
芳香族ジカルボン酸を主とする二官能性カルボン酸(A
)と(A)成分に対しO〜80モル%の脂肪族系ジオー
ル(日と(日成分との和がA成分に対し210モル%以
上となる量の芳香族モノヒドロキシ化合物(Oとを下記
(1)及び(2)(1)酸化アルミニウム及び/又は酸
化ケイ素を含有する固体酸(2)固体状のリン酸 の群から選ばれる固体酸の存在下にエステル化反応率が
80%以上に達するまで反応せしめ、次いで得られる反
応生成物に、(4)成分に対し少なくとも20モル%と
なる量の芳香族ジヒドロキシ化合物を含むジヒドロキシ
化合物(有)を(日成分との和が(,A)成分に対し9
5〜130モル%となる量添加し、反応せしめることを
特徴とする芳香族ポリエステルの製造法によつて達成さ
れる。
本発明において(A)成分として用いられる芳香族ジカ
ルボン酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸
、2−メチルテレフタル町4−メチルテレフタル酸、ナ
フタリンジカルボン酸、ジフエニルジカルボン酸、ジフ
エニルエーテルジカルボン酸、ジフエニルスルホンジカ
ルボン酸、ジフエノキシエタンジカルボン酸等を挙げる
ことができる0これらは単独で用いることもできるが、
2種以上を併用することもできる。
これらのうち特にテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタ
リンジカルボン酸が好ましく用いられる。また、(4)
成分としては上記芳香族ジカルボン酸の他に少量の割合
(通常全酸成分の40モル%以下、好ましくは20モル
%以下)で他の二官能性カルボン酸、例えばコハク酸、
アジピン酸、セバチン酸等の如き脂肪族ジカルボン酸;
ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸
等の如き脂環族ジカルボン酸;ε−オキシカプロン酸(
ε一カプロラクトン)、ヒドロキシ安息香酸等の如きオ
キシカルボン酸等を用いてもよい。本発明において(B
)成分として用いられる脂肪族系ジオールとしては、例
えばエチレングリコール、プロピレングリコール トリ
メチレングリコールテトラメチレングリコール、ネオペ
ンチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等の如
き脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメチロール、トリ
シクロデカンジメチロール等の如き脂環族含有脂肪族系
ジオール;ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ジフエニル
スルホン、4,4′−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)
ジフエニルエーテル、2,2′−ビス(4−β−ヒドロ
キシエトキシフエニノ(ハ)エタン、2,2−ビス(4
−β−ヒドロキシエトキシフエニノ(ハ)プロパン、1
,1−ビス(4−β−ヒドロキシエトキシフエニル)シ
クロヘキサン、p−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベ
ンゼン等の如き芳香環を分子内に有する脂肪族系ジオー
ル等を挙げることができる0これらのうちエチレングリ
コール、ネオペンチレングリコiル、シクロヘキサンジ
メチロールが特に好ましく用いられる〇本発明において
(C)成分として用いられる芳香族モノヒドロキシ化合
物は、芳香環に直接ヒドロキシ基が1個結合している化
合物であり、例えばフエノール、クレゾール、ナフトー
ル等を挙げることができる0これらのうち特にフエノー
ルが好ましく用いられる〇本発明において(自)成分と
して用いられるジヒドロキシ化合物は芳香族ジヒドロキ
シ化合物を含むものである〇該芳香族ジヒドロキシ化合
物は芳香環に直接ヒドロキシ基が2個結合している化合
物であり、例えば2,2−ビス(4−ヒドロキシフエニ
ル)プロパン〔ビスフエノールA〕、1,1−ビス(4
ーヒドロキシフエニル)シクロヘキサン〔ビスフエノー
ルZ〕、1,1−ビス(4−ヒドロキシフエニル)エタ
ン、ビス(4−ヒドロキシフエニル)メタン、1,2−
ビス(4−ヒドロキシフエニル)エタン、ビス(4−ヒ
ドロキシフエニル)シクロヘキシルメタン、3,3−ビ
ス(4−ヒドロキシフエニノ(へ)ペンタン、ビス(4
−ヒドロキシフエニル)エーテル、1,4−ジヒドロキ
シベンゼン等が挙げられる0これらのうち特にビスフエ
ノールA1ビスフエノールZが好ましい。
上記芳香族ジヒドロキシ化合物以外のジヒドロキシ化合
物としては、(11成分として挙げた脂肪族系ジオール
が用いられる0これらは単独で用いることもできるが、
2種以上を併用することもできる〇本発明は(A)成分
の芳香族ジカルボン酸、(B)成分の脂肪族ジオール及
び(C)成分の芳香族モノヒドロキシ化合物を反応せし
める第1段階と、引き続き(D成分の芳香族ジヒドロキ
シ化合物を含むジヒドロキシ化合物を添加反応せしめる
第2段階の反応にわけられる0本発明の1つの新規な局
面は第1段階反応を固体酸の存在下に行う点にある〇こ
の固体酸は下記(1)及び(2)の群から選ばれる〇(
1)酸化アルミニウム及び/又は酸化ケイ素を含有する
固体酸(2)固体状のリン酸 上記(1)の固体酸は イ)シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マ
グネシア、シリカーポリア、シリカーチタニア、シリカ
−ジルコニア、アルミナーポリア等の如きシリカ系又は
アルミナ系酸化物又は混合酸化物ロ)酸性白土、ベント
ナイト、カオリン等の如き天然から産出される酸化アル
ミナ及び酸化ケイ素を主成分とする酸化物又は、これを
酸処理して得られるもの、たとえば活性白土、酸処理ペ
ントナー ト等ノN)Y型ゼオライト、X型ゼオライト
、L型ゼオライト、モルデナイト、等の如き天然又は合
成ゼオライトである0また上記(2)の固体状のリン酸
としてはニ)リン酸ホウ素、固体リン酸等の如き固体状
のリン酸などをあげることが出来る。
かかる固体酸の使用量は(A)成分に対し0.01〜1
00重量%程度とするのが好ましい0更に好ましくは0
.05〜50重量%、特に好ましくは0.1〜10重量
%である。前記第1段階の反応において、(B)成分は
(A)成分に対しO〜80モル%使用する。
即ち(日成分は使用しなくてもよいが、(日成分を使用
すると該第1段階の反応が速くなるので好ましい。(3
)成分の使用量は好ましくは5〜80モル%、更に好ま
しくは10〜75モル%、特に好ましくは20〜70モ
ル%である0(B)成分の使用量が80モル%を超える
場合は、得られるポリマーの耐熱性が低下するので好ま
しくない。また、(C)成分の芳香族モノヒドロキシ化
合物の使用割合は(.A)成分である二官能性カルボン
酸に対し(B)成分との和が210モル%以上となる割
合である。
この割合が210モル%に満たない場合には反応速童が
遅くなり、好ましくない0好ましい範囲は230モル%
以上、更に好ましい範囲は250モル%以上であり、上
限は1000モル%程度が好ましい〇前記第1段階の反
応は、エステル化反応率が80%以上となる迄行う。
該反応を行なうための好ましい条件は、温度200〜3
50℃、更に好ましくは230〜320℃であり、圧力
は絶対圧で1〜151<g/dである0更に該反応を効
果的に行なうには、反応によつて生成する水を反応系外
に留去せしめる方が良く、また水の蒸発を容易にするた
めに反応時の(B)及び(C)成分と水の蒸気圧の関係
より系内の圧を調節する方が好ましい。具体的操作の例
としては実施例で明らかとなるであろう。第1段階のエ
ステル化反応率が80%に満たない場合には、次に添加
する(自)成分との反応が充分に進まず、目的とする性
質を有したポリエステルを得ることが出来ない。エステ
ル化反応率は好ましくは85%以上、更に好ましくは9
0%以上とする。本発明に於ては、第1段階にひきつづ
いて第1段階の反応物に(9)成分を添加し、重縮合反
応せしめる0重縮合反応の好ましい温度は200〜35
0℃、圧力は760〜0.00i111!H9である〇
反応は通常溶融状態で行なうが、得られるポリマーの融
点が高い場合には固相重合が好ましく採用される〇(0
成分の添加量は、第1段階で使用した(B)成分との和
が(.A)成分に対して95〜130モル%となる量で
あり、好ましくは98〜120モル%、更に好ましくは
100〜115モル%となる量である0(l成分の添加
量が95モル%に満たない場合、及び130モル%を超
える場合には、重合速度が遅くなり、好ましくない0ま
た、上記(1)成分には、前記した通り、(.A)成分
に対して少なくとも20モル%、好ましくは少なくとも
25モル%、更に好ましくは少なくとも30モル%とな
る量の芳香族ジヒドロキシ化合物を含むジヒドロキシ化
合物である0芳香族ジヒドロキシ化合物の量が(4)成
分に対して20モル%に満たない場合には得られるポリ
マーの耐熱性が劣り、好ましくない〇本発明において、
第1段階の反応触媒として用いられた固体酸触媒は、反
応系に実質的に不溶であり、殊にポリマーに実質的に不
溶であるので、第1段階の反応終了後任意の段階、好ま
しくは第1段階の反応終了後第2段階の反応でポリマー
の還元比粘度が0.5以下、好ましくは0.3以下、更
に好ましくは0.2以下の段階で系外に除くことが好ま
しい〇分離方法は、通常の固一液分離法が用いられるo
ヌ、第2段階の反応に於ては触媒を用いることが好まし
く、該触媒としては例えば、ナトリウム、カリウム、リ
チウム、カルシウム、バリウム、錫、ストロンチウム、
亜鉛、鉄、アルミニウム、コバルト、鉛、ニツケル、チ
タン、マンガン アンチモン、硼素等の単体及び/又は
その化合物、例えば酸化物、水素化物、水酸化物、ハロ
ゲン化物、無機酸塩、錯塩、複塩、アルコラード、フエ
ノーラート等を挙げることができる0特にチタニウムテ
トラブトキシド、蓚酸チタン酸化チタン等の如きチタニ
ウム化合物、ジブチルチッオキシドの如きスズ化合物、
三酸化アンチモンの如きアンチモン化合物、酸化鉛等の
鉛化合物は効果が大きく、好ましく用いられる0触媒の
使用量は通常囚成分に対し0.001〜5モル%である
〇尚上記触媒は第1段階の反応にも効果があるので第1
段階の反応で添加しておいてもよい〇本発明においては
、ポリエステル製造の際に一般に用いられる安定剤、着
色剤等の如き添加剤が何ら支障なく用い得る〇本発明に
よれば、耐熱性が高く、寸法安定性、透明性、耐薬品性
の優れた高重合度ポリエステルを、芳香族ジカルボン酸
を出発原料とし、容易に且つ安価に製造することができ
る。
以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
尚、実施例中の「部」は「重量部」を意味し、固有粘度
〔η〕はフエノール/テトラクロルエタン=60/40
(重量比)の混合溶媒を用い、35℃で測定した値であ
る。また、熱変形温度はASTMD−648の方法で測
定した〇実施例 1 精留塔及び攪拌機付きオートクレーブにテレフタル酸1
66部、ネオペンチルグリコール57.2部、フエノー
ル282部及びシリカ−アルミナ1.7部を仕込み、窒
素置換した後反応系内の絶対圧が8.0kg/Cdとな
る様に窒素圧を調節しながら285℃に加熱したところ
15分後水の留出が始まつた。
更に絶対圧を5.0kg/Cdまで徐々に下げながら2
20分間反応せしめた0この間約34部(エステル化反
応率約941f1))の水が留去した。次ぎに反応物を
熱時淵過し、不溶のシリカ−アルミナを除いたのち、三
酸化アンチモン0.09部及びビスフエノールAll4
部を添加し、常圧下280℃で60分、次いで系内を徐
々に減圧とし30分後に絶対圧約0.5UHf!とし、
更に180分間反応せしめた。得られたポリマーは〔η
〕0.63で透明であり、又このポリマーを乾燥後26
0℃にて射出成形し 熱変形温度を測定したところ11
9℃であつた〇実施例 2 実施例1と同様のオートクレープにテレフタル酸132
.8部、イソフタル酸33.2部、フエノール376部
及びY型ゼオライト2.0部を仕込み、窒素置換をした
後系内の絶対圧力を8.0kg/Cdに保ちながら29
0℃に加熱し攪拌した。
反応によつて生ずる水を系外に留去せしめつつ、絶対圧
を4.5kg/CTILに徐々に下げる様に窒素圧で調
節しながら280分反応を続けたところ約35部(エス
テル化反応率約97%)の水が留去した〇次に反応物を
熱時淵過し、不溶のY型ゼオライトを除いた後ビスフエ
ノールA237.l部及び酢酸第1スズ0.12部を添
加し、280℃に加熱し常圧下30分、次いで系内を徐
々に減圧とし30分後に絶対圧約0.511H9とし、
更にこの真空下で30分間反応せしめた0この間に反応
物は固化したので反応物を取り出し、約10〜20メツ
シユに粉砕し、絶対圧約0.51罵H9の減圧下、26
0℃で60分、次いで280℃で4時間固相重合せしめ
た。
得られたポリマーの固有粘度は0.80であり、このポ
リマ一を射出温度350℃、金型温度80℃で射出成形
すると透明な成型品が得られた0この成型品の熱変形温
度は168℃であつた。実施例 3〜9Y型ゼオライト
2.0部の代りに第1表に示す固体酸触媒を用いる以外
は、実施例2と全く同様に行つた。
得られたポリマーの還元比粘度及び該ポリマーの成形品
の熱変形温度を第1表に示す。
更に第1段階の反応終了時のエステル化反応率も第1表
に示す。実施例 10 実施例1と同様の反応器にテレフタル酸83.0部、イ
ソフタル酸83.0部、1,4−シクロヘキサンジメチ
ロール43.2部、フエノール329部及びモルデナイ
ト8.3部を仕込み、絶対圧8.0〜4.5k9/CT
il,285℃で180分反応せしめた。
約35部(エステル化反応率約97%)の水が留出した
。次いで反応物を熱時済過した後ビスフエノールAl6
6.4部及び酸化鉛0.07部を添加し、280℃で常
圧下60分、次いで系内を徐々に減圧とし30分後絶対
圧約0.5′1t1LH9とし、更に約0.5mmH9
の真空下で150分間反応せしめた0得られたポリマー
は透明であり、固有粘度は0.60であつた。
このポリマーを実施例1と同様の条件で射出成形し、熱
変形温度を測定したところ136℃であつた。実施例
11 テレフタル酸166部、フエノール376部及びシリカ
アルミナ8.3部を実施例1と同様のオートクレーブに
仕込み、290℃絶対圧8.0〜5.0k9/dで、反
応によつて生成する水を系外に留去しめながら200分
反応せした0その間に約34部(エステル化反応率94
%)の水が留出した。
次いで反応物を熱時淵過しビスフエノールAl25.4
部、エチレングリコール31.0部及びチタニウムテト
ラグトキシド0.10部を添加し、実施例10と同じ様
にして重合せしめた。得られたポリマーの固有粘度は0
.67で透明であり、又熱変形温度は121度Cであつ
た〇比較例 1 実施例2におけるY型ゼオライト2.0部の代りに水酸
化アルミニウム2.0部を用いる以外は実施例2と同じ
エステル化反応を行つたところ、エステル化反応率約5
8%の反応生成物が得られた〇そこで更に同じ条件で2
80分間エステル化反応を続けたがエステル化反応率は
約69%にとどまつた0また得られた反応生成物は黄褐
色であり、著しく着色していた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 芳香族ジカルボン酸を主とする二官能性カルボン酸
    (A)と(A)成分に対し0〜80モル%の脂肪族系ジ
    オール(B)と(B)成分との和が(A)成分に対し2
    10モル%以上となる量の芳香族モノヒドロキシ化合物
    (C)とを下記(1)及び(2)の群から選ばれる固体
    酸触媒の存在下にエステル化反応率が80%以上に達す
    るまで反応せしめ、次いで得られる反応生成物に、(A
    )成分に対し少なくとも20モル%となる量の芳香族ジ
    ヒドロキシ化合物を含むジヒドロキシ化合物(D)を(
    B)成分との和が(A)成分に対し95〜130モル%
    となる量添加し、反応せしめることを特徴とする芳香族
    ポリエステルの製造法。 (1)酸化アルミニウム及び/又は酸化ケイ素を含有す
    る固体酸(2)固体状のリン酸
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