TW491866B - Process of producing polytrimethylene terephthalate (PTT) - Google Patents

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Thiele Ulrich
Mackensen Klaus
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Description

491866 修正 —案號 89103961 五、發明說明(1) 本發明係關於一種製造具有特性黏度至少0 · 75分升/克 之對酞酸聚三亞曱酯(p TT )之方法,該方法係經由於觸媒 鈦化合物存在下使用三亞曱基二醇(TMG)酯化對酞酸(TPA) 獲得酯化產物,預縮合酯化產物獲得預縮合產物,以及縮 聚合預縮合產物獲得PTT。 PTT之製法為已知(美國專利第2, 456, 319 ;4, 611,049 ; 5,340,909 ; 5,459,229 ; 5,599,900 號)。 例如美國專利第4,611,049號說明使用普冬酸(protonic a c i d )作為輔觸媒來加速縮聚合反應,此處添加5 0毫莫耳% 濃度的對曱苯磺酸可提高使用5 0毫莫耳%酞酸四丁酯催化 的批次式方法中最大可達成特性黏度0 · 7 5分升/克提高至 〇· 90分升/克。 美國專利弟5,340,909號提議經由使用稀觸媒可達成縮 聚合容量以及對献酸聚三亞曱酯色彩的改良,稀觸媒連同 鈦可原來已經存在於酯化反應。有關縮聚合反應期間所得 蒸氣冷凝產物循環對反應溶體之縮聚合容量的影響陳述未 見於美國專利第5, 340 ,909號。 美國專利第5, 459, 229號提議經由於三亞曱基二醇與對 酞酸酯化期間添加強驗類至產生的冷凝物可降低蒸氣的丙 稀搭濃度。美國專利第5,4 5 9,2 2 9號未含任何有關g旨化及 縮聚合的細節。 美國專利第5,5 9 9,9 0 0號說明一種製造聚三亞曱基對 酸醋之方法,此處於惰性汽提氣體存在下,於轉移g旨化後 或於酯化後可合成聚合度為64之對酞酸聚三亞甲醋。此 外,也希望調整較高分子量但未經實驗證實。
O:\62\62424.ptc 第6頁 491866 __案號 89103961 ^ >1-§-___^ 五、發明說明(2) WO 97/ 2 3 543A說明一種製造對酞酸聚三亞甲酯之方法,‘ 此處利用轉移酯化反應首先製造具有特性黏度0 · 1 6分升/ 克之預產物。此種預產物利用滴落轉成圓錠,圓錠於至多 1 3 0 °C的結晶溫度直接結晶。真正聚合物隨後藉固相縮合 製造。缺點為大量三亞曱基二醇及募聚物進入製程氣體而 須以昂貴的方式回收或燃燒。
美國專利第5, 7 98, 43 3號說明一種製造PTT之方法,係經 由使用1,3 -丙二醇直接酯化對酞酸及隨後預縮合及縮聚 合。製成的PTT含有不多於5 ppm丙烯醛及3 PPm烯丙醇。 其獲得方式係經由於3 0至2 0 0 p pm鈦存在下酯化,鈦係呈 至少含有5 0莫耳%二氧化鈦作為沈澱的無機酯化觸媒形 式,酯化後藉添加10至1〇〇 ppm磷(呈含氧磷化合物)封阻 酯化觸媒,以及隨後於1〇〇至3〇〇 ppm銻(呈尋常銻縮聚合 觸媒形式)以及選擇性添加尋常著色劑存在下進行預縮合 反應及縮聚合反應。觸媒的需要量極高,造成產物品質上 的嚴重缺點,特別為熱產物穩定性問題。 由美國專利第4,0 1 1,20 2號已知使用二醇喷射幫浦。但 未曾說明使用TMG噴射。 本發明之目的係形成一種PTT之熔體相製法,該PTT具有 特性黏度為〇 · 7 5至1 · 1 5分升/克及良好熱安定性,以及當 聚合物溶體於處理形成終產物之前經過過濾時,可同時達 成過慮器之有效長期使用壽命。方法可為批次式或連續式 方法。此外PTT方法也允許回收利用TMG及寡聚物副產物。 前述目的可根據本發明利用申請專利範圍定義之方法達 成0
O:\62\62424.ptc 第7頁 491500 ___案號 89103961_Θ口车lL 月 五、發明說明(3) 本方法之特徵特點包含使用TMG催化自 化產物,以及縮聚合預縮合產物,其特tPA .預鈿。西 酯化係以至少二階段進行,一初階段“ \ ·上 階段連結至製程管柱。 h奴及至少一第2隨後 用於酯化及縮聚合觸媒為穩定液體配 係由觸媒欽化合物、有機二酸及TMG作為之广化“勿,體、 觸媒進料含有低於5重量%鈦。 M 備液 於第一初步階段用於醋化觸媒另外可 含鈦液巧反應產物,具有顆化度至少9?%,于可由稍後反應 階段循環且連同原料一起進給至初步酯化階段。 心
所述液體觸媒進料之界定數量被導入第一初步酯化階 段’以及另外弟一界定夏之液體觸媒進料添加至至少一隨 後酯化階段。 ^ 於第一初步醋化階段,τ M G / Τ Ρ Α之調整總莫耳比為1 · 2 5 至2.5 ’鈦數量為〇至40 ppm,至多占觸媒總量之35%,溫 度為245至2 6 0 °C及絕對壓力為1至3· 5巴,如此反應持續至‘ 90至95% TPA被酯化為止。 於至少一隨後酯化階段,調整額外量之鈦3 5至1 1 0 ppm · (占觸媒總量之6 5至1 0 0 % ),溫度2 4 5至2 6 0 °C及絕對壓力 0· 7至1· 2巴,如此反應繼續至97至99%TPA被酯化為止。 縮聚合反應係於2至1 50毫巴之減壓下於245至2 6 0 °C之溫 度進行。 縮聚合反應係於熔體相於縮聚合反應器入口至出口溫度 的升高為2 5 2至2 6 7 °C以及絕對壓力〇. 2至2毫巴進行。 為了產生預縮合及縮聚合反應之真空,使用蒸氣噴射幫
O:\62\62424.ptc 第8頁 491866 __案號89103961 今17年丨^月 日 修正_ 五、發明說明(4) 浦,以TMG蒸氣操作,蒸氣被抽掉,TMG蒸氣藉蒸氣噴射幫 浦壓縮以及藉喷灑主要由TMG組成的液體冷凝,冷凝液體 例如為噴灑冷凝器的冷凝產物以及選擇性新鮮補充TMG。 第一初步酯化階段之鈦進給量較佳於5至2 5 ppm範圍。 至於製備觸媒液體之觸媒鈦化合物,較佳使用四丁酸鈦或 四異丙酸鈦。至於較佳觸媒鈦化合物,例如也可使用任一 種觸媒鈦化合物例如鈦烷醇酸鹽及其衍生物例如四—(2-乙 基己基)-鈦酸酯,四硬脂基鈦酸醋,二異丙氧-篆-(乙醯 基-丙酮酸基)_鈦,二-正-丁氧-貳〜(三乙醇胺酸基)—鈦, 三丁基一乙醯基鈦酸酯,三異丙基一乙醯基鈦酸酯或四苯 曱酸鈦酸酯,鈦錯合鹽,例如鹼性鈦草酸鹽及丙二酸鹽, 六氟鈦酸鉀,或鈦與羥羧酸如酒石酸、檸檬酸或乳酸之錯 合物。也可使用特殊觸媒例如二氧化鈦—二氧化石夕—共同沈 ;殿或含二氧化鈦之水合驗。 用於液體觸媒進料之溶劑為T MG,其中為了安定性理 由,C4至C1S二羧酸於周圍溫度以低於飽和濃度量溶解。 較佳用於液體觸媒進料之有機二羧酸係選自對歌酸,間 駄酸或其它〇4 - C i2方知或月曰知^一敌酸。較佳C 4 - C i 2二敌酸|士 合於PTT而非作為鏈停止劑。 ^ 至於本發明之其它具體實施例’觸媒液體可為得自TPA 及TMG之含鈦液體反應產物具有醋化度至少97%。此種產 由後述反應器階段回收及連同原料混合至第一初步 程。於連續製程中,循環利用之產物量占正常產量^ k 40重量%且更佳10至30重量%。以批次法為例’循環 物量係占正常批次大小之25至8 5重量%且較佳35至7〇重旦產
修正 j 號 89103961_ 五、發明說明(5) 本發明之此種選擇包括於第二酯化階段出口至縮聚八 陴Ϊ入口至任一點可取出反應產物,且用作第一最初酯\ 白奴的液體觸媒進料0 匕 本發明之主要特點在於初步酯化階段時使用特定泉 〇所4左士 a城….、·从^ ce η公,士 — " ^ ^ 0/ ,TMG對TPA之升高 巴證實效果良好: ’而與是否使用去 。此點於纖維製、生 ,。所述特殊觸媒以於2 4 5至2 6 0 °C溫度 莫耳進料比為1.5至2. 4及壓力為1至3. 5 此4種條件下,僅少量形成非可過濾顆粒 光澤劑例如二氧化鈦或其它添加劑無關 上特別合所需。 比根據本發明之進一步較佳特徵方面,進行第一初步酉匕 階段至TPA轉化率為90至95%,至少第二酯化階段將&^化 =率升高至97至99%。最後於第二酯化階段確保來自 ^ 的固體TPA顆粒完全溶解,且熔體為澄清明亮。 冯 破導入第二或其它進一步酯化階段的觸媒液較佳為严主 及體。前述條件可獲得低PTT過濾值。 叹/月 。該方法可為連續或分批方法。於非連續方法中,初步制 程週期帶有暫時性非均質反應混合物以及有限τρA轉化少衣 低於9 5%被視為第一初步酯化階段,而稍後於均質熔體相 至少9 7%TP A轉化率的反應週期表示至少一個隨後酯化階 段。如此當TPA已經被酯化至至少95%且較佳高於97%時, 加入液體觸媒進料之第二部份。 >縮聚合反應特別於連續製程可有利地分成二壓力區段來 獲得最佳縮合的進行。第一縮聚合階段係於5 〇至i 5 〇毫巴 進行’第二階段為2至1〇毫巴。 當預聚物之縮聚合反應係於0 · 3至0 · 8毫巴進行時為特
O:\62\62424.ptc 第10頁 491866 _________案號89103961 午h月 日 修正 五、發明說明(6) 佳。較佳縮聚合反應器為圓盤環形反應器或籠形反應器, 其可形成穩定更新的大型反應產物薄膜表面,如此有助於 分割產物的蒸發。於此等條件下,可提高特性黏度至〇. 7 5 至1 · 1 5分升/克之範圍。出乎意外地發現根據本發明方法 可貫現0至40巴•平方厘米2/千克之優異過濾值(過濾值之 測定參見下文)。 根據本發明之另一目的,提供喷灑冷凝器之冷凝產物, 選擇性係於下方鍋爐蒸餾後,冷凝產物循環至第一最初酯 化階段以及可能隨後各酯化階段。藉此方式達成實質上減 少原料的損失。 根據本發明之進一步較佳具體實施例,假設ρΤΤ含有高 達20重量%衍生至其它二羧酸及/或二醇之共聚單體單位。 至於其它二叛酸可為己二酸,間献酸或駄二竣酸。至於二 醇例如可使用乙二醇,二乙二醇,三乙二醇,丁二醇,多 元二醇例如環己烷二曱醇。如此相當容易使終產物自適應 於個別應用用途。 本發明之另一具體實施例包含於縮聚合反應結束前任一 點’於熔體相添加尋常添加劑例如去光澤劑及/或著色劑 以及分支劑及/或安定劑。藉此方式,可利用特殊黏度調 整增加終產物的應用用途。 根據本發明,聚酯可溶性鈷化合物例如乙酸鈷及/或聚 酉旨可溶性有機染料可用作著色劑或藍色調色劑。至於安定 劑可添加磷化合物,就鈷化合物而言基於PTT高達20 ppm 填’以及未添加始時至多1 〇 p p m填。藉此量之磷,經由包 括敍之重金屬離子催化PTT熔鐵之熱分解被中止,原因在
O:\62\62424.ptc 第11頁 491866 89103961 年丨i月 日 修正 五、發明說明(7) 於形成中性磷鹽之故。於特殊例可完全刪除磷的添加;依 據原料品質、設備構造材料以及依據終產物之用途決定。 本發明之進一步特徵方面在於選擇性地,含三或多個 COOH基之羧酸,多官能酐,含三或更多個〇H基之多官能 醇,或羧膦酸或其酯以低於5 0 0 0 ppm濃度用作為分支劑。 對於多羧酸及多元醇,大半例溶液低於1 〇〇〇 ppm濃度即 足。此等化合物特別可用於同時調整或提高特性黏度。 PTT可直接加工處理成為纖維、薄膜或其它模製材料。 根據本發明之進一步具體實施例,於熔體相縮聚合反應 後,PTT被造粒及結晶。所得顆粒也可於固態加熱處理使 特性黏度進一步累積或使低分子量有機產物如丙烯醛、烯 丙醇及水揮發。然後PTT顆粒被加工處理成為纖維、長 絲、薄膜或模製件。 處理所得產物亦即纖維、長絲、薄膜、模製件或小片之 特徵為特性黏度為〇 · 8至1 . 1分升/克,過濾能力小於4 0 巴•平方厘米2 /千克及熱安定性(定義如下)大於80 %。 本發明之主旨將參照下列實例說明其細節。 各例中,特性黏度(I V )係使用0 · 5克聚酯於1 〇 0毫升酚及 1 ’ 2 _ 一氣本(3 · 2份數重量比)之混合物之溶液於2 5 °C測 定。 COOH端基濃度係藉光度計量滴定使用〇· 〇5 N乙醇性氫氧 化_溶液對涘百里酚藍滴定聚酯於鄰曱酚及氯仿(7 0 : 3 0 伤數重量比)混合物之溶液測定。 聚合物色值之測量係於三刺激(t r i s t i m u 1 u s )比色劑含 有三根光電管附有紅、綠或藍濾鏡對結晶聚酯顆粒(於1 5 0
O:\62\62424.ptc 第12頁 491866 差1 89103961 五、發明說明(8) Μ 曰 修正 ± 5 C/1小時結晶)測量。色值係根據CIELAb由參數X,γ及 Z求出。 產物=體之過遽表現測定如下:ρτ T於丨3 〇 t及小於1毫 巴之減,下乾燥13小時,於實驗室擠塑機熔化以及通過圓 盤過遽器計量,篩目大小為丨5微米,過濾器表面積2 · 8 3平 方厘米2利用齒輪幫浦於2 6 0 °c溫度計量。於過濾器前方壓. 力升高相對於輸送熔體量的記錄,過濾能力計算為過濾值 (F V ) : · FV -過渡壓力[巴]〇過濾面積[平方厘米2 ] /熔體量[千克] ^PTTj溶體之熱安定性(TS)之決定方式係經由乾燥薄片於 ^封官内於氮下於2 5 5 °C參考溫度回火1小時前及後經由測 里PTT小片於1 3 0 °C及小於1毫巴之減壓下乾燥丨3小時之特 I4生黏度作為回火前黏度I V 〇以及回火後黏度I V τ。 TS[°/〇]=100 . IVT/IV0 又 下列實例使用之觸媒及添加劑濃度定義為參照TPA進料 之每百萬份份數(ppm)。 根據本發明之實例使用的觸媒溶液製備如後: 觸媒製備例A : (ΊΤΑ-穩定化TMG溶液) 由於TMG之吸濕性質,觸媒溶液較佳於氮氣氛下準備及 儲存。 TMG預熱至80 °C。加入每千克TMG 50毫克TPA同時攪拌,❶ 攪拌持續至2 0分鐘後獲得澄清溶液為止。τ μ G / T P A溶液冷 卻至約3 0 °C 。 四丁酸鈦使用滴液漏斗計量至冷澄清酸化TMG溶液同時
O:\62\62424.ptc 第13頁 491866 -MM_89103961__4 (7年(i月 曰__修正___ ' 五、發明說明(9) ^ 攪拌。如此$造2%四丁酸鈦於酸化TMG溶液,以此種形式. 使用。加入第一滴四丁酸鈦時T M G溶液轉為淡黃。頻缺進 一步添加四丁酸鈦此種色彩不再改變。 ........ 觸媒製備例Β : (I P A -穩定化T M G溶液) TMG預熱至60C。然後以攪拌生產5〇〇毫克ΙρΑ/千克TMG 澄清溶液。濃溶液冷卻至約3 〇艽。添加四丁酸鈦前冷溶液 以新」鮮TMG以1 ·· 4比例稀釋。如此成品溶液中之IpA濃度為 100毫克IPA /千克TMG。四丁酸鈦添加sTMG/IpA溶液係以 製備例A之相同方式進行。 本發明於下列實例舉例說明。 貫例結果連同觸媒及添加劑之進給濃度摘述於表。實例 1 ,2及4為比較例。 實例1至3 (批次法^ 本批=式PTT製法中,得自前一批預聚物之部份預聚 物,數I占正常批次大小之約4 2重量%保留於酯化反應器 用於次一反應週期攪拌酯化產物以及呈糊膏進給及加熱原 料TMG及TPA包括酯化觸媒以及選擇性乙酸鈷作為著色劑。 糊嘗之TMG對TPA進給莫耳比列舉於表。 T P A進、、·6 S曰化反應器之量為丨8 〇千克。進給時間1 3 〇分 鐘。實例卜2之總酯化週期時間於2 6 5 ^溫度及1〇〇〇毫巴 (絶對)壓力為1 6 0分鐘。於酯化反應器後方設置之管柱用 來分離,沸化合物,主要為醋化反應蒸氣中來自三亞甲基 ^之别衣程水,以及於整個酯化反應期間循環蒸餾後之 TMG至衣程。預縮合係於減壓至5〇毫巴(絕對)壓力同時進
O:\62\62424.ptc 第14頁 491866 ___案號89103961 4〔7年丨1月 口 倏正 五、發明説明(10) 行3 0分鐘。隨後預聚物熔體移至圓盤環形反應器,藉標準 程式速度控制界定之攪動以及進一步於45分鐘内減壓至 0 · 5毫巴作為終壓開始縮聚合反應。實例1 - 2之縮聚合溫度 由2 6 0 °C提高至2 6 8 °C。表中指示的總縮聚合時間對應於聚 合物於選定條件下所能達成的最高黏度,換言之,若進一 步繼續縮聚合反應,由於主要進行熱分解反應,因此聚合 物的特性黏度再度下降。當到達黏度最高值時停止縮聚 合。外加壓力5 5至6 0巴,聚合物熔體由反應器排放及造 粒0 實例1 ( 較)之特殊進給條件 實例1中,含8 0莫耳-%二氧化鈦及50 ppm鈦之二氧化鈦/你 二氧化矽共同沈澱進給至糊膏作為酯化觸媒。此外,含4 〇 ppm钻之乙酸鈷加至糊膏。預縮合反應開始前,含4〇 磷之磷酸添加至熔體,又經2分鐘後,添加含2 5 0 ppm銻之 三乙酸銻作為縮聚合觸媒。· 實例2 (比較)之特殊進給條侔 實例2中,含75 ppm鈦之四丁酸鈦進給糊膏作為酯化觸 媒。於酯化反應器開始縮聚合反應前,含2 〇 〇 ppm銻之三 乙酸娣添加作為縮聚合觸媒。
選疋之製程條件以及獲得之對酞酸聚三亞甲酯品質數 列舉於下表。比較製法中,需要高達3〇〇 之極高量潑 ΐ : 力發=中,於可嫂美的處理時間ΡΡπ鈦即 乂歹,之衣矛壬結果顯示缺^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 熱安定性及過濾能力。 、之』把的特性黏度的累積 .實__例3 (本發里丄條
O:\62\62424.ptc 第15頁
491866 案號89103961 年(工月 曰 修正 五、發明說明(11) 根據實例3,TMG及市售TPA以1· 3之莫耳比連續進給糊膏 混合器;此外1 5 ppm鈦經由根據觸媒製備例a之觸媒液(四 丁酸鈦於含TPA之TMG)添加。所得糊膏以1 3〇分鐘時間進給 酯化反應器及分批反應(類似實例1及2 )。反應係於2 0 0 〇毫 巴升壓及2 5 5 °C溫度以週期時間1 6 0分鐘進行。s旨化管柱係 於TMG對TPA之莫耳循環比0· 1至〇· 9操作,於s旨化時間該比 值通過最大值。酯化反應器之TMG對TPA之平均總莫耳進料 比為約1 . 8。 為了完成酯化,反應器壓力於15分鐘内降至1〇〇〇毫巴, 酯化於後期階段繼續進行同時於1 0 0 0毫巴授拌3 〇分鐘。開 始真空計晝前5分鐘,65 ppm鈦透過製備例A之觸媒以添加 至酯化產物作為縮聚合觸媒同時穩定攪拌產物混合物。隨 後於2 5 5 °C溫度及同時減壓至1 0 0毫巴以3 0分鐘時間進行預 縮合反應。接著熔體移至圓盤環形反應器,於此處於 251-262 °C之升高溫度於停駐時間165分鐘及終壓力0.5毫 巴接受縮聚合反應。隨後排放熔體及造粒製成PTT小片。 本例明白驗證根據該表,於批次條件下當使用本發明所 述條件時可生產安定的PTT,具有特性黏度1 . 1分升/克及 過濾值27巴•平方厘米2 /千克。PTT之羧基端基濃度相當 低指示於PTT排放期間未見聚合物顯著分解。PTT之熱安定 性可使擠塑及離心或模製毫無困難地獲得高品質PTT產 物。 實例4至8 (連續方法) 實例4 (比較) TMG及市售TPA以1 · 1 6之莫耳比連續進給糊膏混合器並製
O:\62\62424.ptc 第16頁 491866 修正 案號 89103961_ 五、發明說明(12) 造糊膏。糊膏之觸媒濃度為15 ppm鈦。至於觸媒使用四丁 酸鈦與TMG之1 0%混合物。糊膏連續進給初酯化反應器,於 1 0 0 0毫巴壓力及2 5 5 °C溫度平均停駐時間172分鐘於糌挫π 以及穩定由醋化管柱回讎條件下;應’送里至於隨 掉醋化階段之官線内’加入第二份含65 ppm鈦之 四丁酸鈦於TMG),產物於1〇〇〇毫巴壓力,2 5 5。〇溫 、^ 停駐時間6。分鐘於隨後S旨化階段接受進化句 物移送至第三反應階段,第三反應 ^ = ^ 1 00毫巴及2 5 5 °C於30分鐘内進杆祐w 询令視件裔於 同理,預縮合係於7毫巴,合反應。 一步階段完成。預縮合產物具有I 3 5分鐘時間以内於進 用齒輪型計量幫浦移送至圓盤學带性黏度0 · Μ分升/克利 應,縮聚合係於0 · 5毫巴真空,;/反應器接受終縮聚合反 2 5 8 - 2 64 °C升高溫度以及&動器〇分鐘平均停駐時間, 盤環形反應器排放熔體及造粒。返度5 · 5 rpm下進行。由圓 如此生產PTT具有特性黏度為 巴•平方厘米/千克。ρττ之羧、義·山2分升/克及過濾值143 本發明不同的聚合物,但產物^ $基濃度愈高指示形成與 過濾值之聚合物於離心過程之 ^ $貝類似。具有此種高 用於生產纖維及長絲。 ° ;慮器使用壽命短,且不適 實例5 於實例5,PTT製造條件對應 之TMG ·· ΤΡΑ莫耳比升高至l 3 •/例4但有下列例外。糊膏 鈦。至於觸媒液,使用觸媒製月之觸媒浪度為1 5 ppm 酷化反應器,於2 〇 〇 〇毫巴壓力。,膏連續進給第一初 5 5 °C溫度反應同時攪拌
491866 —----^ 案號89103961 4〇年(^月 日 橡m _ 五、發明說明(13) 二歷平均停駐時間1 7 2分鐘。得自S旨化管柱之莫耳回流達 每=TPA 〇· 8莫耳TMG ;藉此TMG對TPA之總莫耳比為2· f。 連續移至隨後第二酯化階段後,6 5 ppm鈦額外觸媒量以觸 媒製劑B形式添加至混合酯化產物。第二階段之|旨化、預 縮合及縮聚合係於實例4之相同條件下進行。 如此製造的PTT具有特性黏度為0· 93分升/克,過濾值5 巴•平方厘米/千克。中間預聚物樣本之良好過濾值8巴· 平方厘米/千克指示溶體之過濾性質良好。於ρ Τ τ製法以及 纖維及長絲之製造中,由於過濾器使用壽命長故提供經濟 優點。 ’、、”工片 實例^ 類似實例5,TMG及TPA以1 · 25莫耳比連續進給糊膏混人 器。藉此使用的TMG有70重量係由不同階段蒸氣^ 收集的循環TMG組成。固體(PTT募聚物混合物)於彳 ,&一 n ^ 1 M b )辰度為2 · 5重量-%。此外,1 5 p pm鈦作為觸媒溶液势1 β, 及2 0 ppm鈷呈乙酸鈷添加至原料糊膏,糊膏泵送s & 乂芝初酯化 階段。包括得自管柱回流之TMG -對TPA進料之總莫耳比為 1 · 9。所有其它酯化、預縮合及縮聚合反應條件皆係根才康 實例4選擇。根據實例5,額外添加6 5 p p m鈦至隨後第— 化階段之酯化產物。至於觸媒液進料使用製劑B。3 ppm磷(呈磷酸於TMG溶液)計量加至酯化產物至第—人 階段的轉運管線。 / " 造粒後,PTT具有黏度0· 918分升/克及過濾值7巴•平方 厘米/千克。 實例7
O:\62\62424.ptc 第 18 頁 491866 ___ 案號 89103961 月 日 倏 _ 五、發明說明(14) 實例7係以實例6之類似方式進行,用於生產糊膏同樣使, 用循環丁从0。了%0對丁?人之莫耳比為1.25。進料糊膏中之46 重量-%TMG係循環利用的TMG,帶有寡聚物固體含量2. 2重 量-%。與實例6不同,1 0 ppm鈷呈乙酸鈷及5 ppm磷呈磷酸 添加至糊膏。糊膏之觸媒進料為1 5 p p m鈦呈觸媒液體製劑 A。縮聚合觸媒係以6 5 p p m鈦呈觸媒液體製劑A添加至隨後 第 二 酯 化 階 段 之 熔 體 〇 其它製程條件如下: 總, TMG/TPA- 莫 耳 比: =1 .9 第 一 酉旨 化 階 段 • 249 °C 2 0 0 0 毫 巴 230 分 鐘 第 二 酯 化 階 段 • 248 °c 1000 毫 巴 30 分 鐘 第 -— 預 縮 聚 合 階 段 • 247 °c 80 毫 巴 37 分 鐘 第 ,— 預 縮 聚 合 階 段 • 247 °c 8 毫 巴 41 分 鐘 縮 聚 合 階 段 • 247-260 °c 0. 3 毫 巴 220 分 鐘 於 此 等 製 程 條 件 下 獲 得PTT具 有特 性黏 度 為0· 93分 升/ 克 1 敎 安 定 性 及 良 好 過濾能力。 實例8 (熔體由酯化2循環至酯化1之連續製法) TMG及TPA以莫耳比1· 25連續進給糊膏混合器。如此58重 量- %使用的丁 M G係由回收T M G含2重量- %寡聚物固體組成。 達成穩定流條件後,不含任何觸媒之TMG/TPA進料糊移送 至第一最初攪拌酯化階段。由隨後第二酯化階段之第一初 步階段分離1 9重量-%產物之部份循環流,呈於預反應均質+ 產物混合物之稀溶液,酯化度提高至約9 7 . 5 %。 實際觸媒添加至第二酯化階段係以80 ppm鈦(基於ΡΤΤ) 作為液體觸媒製劑B進行。部份產物由隨後第二酯化階段
O:\62\62424.ptc 第19頁 491866 修正 案號 89103961 五、發明說明(15) 循環至初酯化階段,結果相對於每1 0 0重量%產物於二酯化 階段之相對產量提高至11 9重量-%,平均停駐時間降至1 3 5 分鐘及48分鐘。酯化反應之TMG對TPA總進料莫耳比為 2. 0。其它條件為: 第一酯化階段:2 5 5 °C 1 8 0 0毫巴 第二酯化階段:2 5 5 °C 1 0 0 0毫巴 預縮合及縮聚合製程條件同實例4。根據本發明之PTT 終產物顯示特性黏度0 . 9 1 3分升/克,良好熱安定性及良好 過濾性質。 實例1 - 8選定之進料參數、製程參數及產物性質列舉於下
O:\62\62424.ptc 第20頁 491866 案號 89103961 a 修正
五、發明說明(16) 表: 5(本發明) 6(本發明) 7(本發明) 8(本發明) 1(比較) 2(比較) 3(本發明) 4(比較) 實例編號 1.3 1.25 1.25 1.25 ! •一 一一·~^ 5; ^ ^ 糊膏之 TMG[莫 耳](每1 莫耳 TPA) Ti(〇Bu)4 Ti(OBu)4 Ti(OBu)4 Ti(OBu) Ti02:Si02 Ti(0Bu)4 Ti(0Bu)4 Ti(0Bu)4 \1>W M m 以ιπσ (Τ 歲 ^ ^ D; C; 一 — < LT\ LT\ Lt\ <〇 ί媒 Ti [ppm] • 5 ^ · ''1 o 著色劑 Co [ppm] « ^ ^ · » « · έ S * 旦P ^ ^ 〇〇 s ^ ^ ^ 預聚物 過逢值 巴•平 方厘米/ 」f克 Ti(0Bu)4 Ti(0Bu)4 Ti(0Bu)4 Ti(0Bu)4 SbAc3 SbAc3 Ti(0Bu)4 Ti(0Bu)4 縮聚令 類型 till 〇〇 on on σ\ o ^ ^ 250 -200 --65 -65 -觸媒 Sb|Ti [ppm] 150 150 220 150 — — OQ 一 ^ S ^ 縮聚合 時間 [分鐘] 0.930 0.932 0.921 0.913 0.916 0.892 1.101 0.922 I.V. [分升 /克] 83.7 83.6 84.0 84.2 72.1 71.6 80.2 82.9 2¾ 一 to — ο v〇 〇 to ^>§i S ίο ^ ^ ^ t〇 ^ ON ^ < to 00 ^
O:\62\62424.ptc 第21頁 491866 案號 89103961 曰 修正 五、發明說明(17) *觸媒係由第二酯化階段回收利用之部份產物進給 (comp.):比較例 (i n v ):本發明例 I . V. : ΡΤΤ特性黏度 TS :ΡΤΤ熱安定性( 2 5 5 °C/氮氣/1小時) COOH : PTT之羧基端基 -
Ti02 : Si 02 :二氧化鈦-二氧化矽-共同沈澱含80莫耳%二氧 化鈦,供應商:A k ζ 〇 ( D E) T i ( 0 B u) 4 :四 丁酸鈦 SbAc3 :三乙酸銻
著色劑C ο :乙酸銘(I I ) A
O:\62\62424.ptc 第22頁 491866 案號 89103961 修正 圖式簡單說明
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Claims (1)

  1. 4細孤~η 90. ί2〇 28ff ΐ - 公告本 m, ^910396]--- 〇% 1 ^ 修正_ · 一六、申請^範圍 1 一種f造對酞酸聚三亞曱醋(ρττ)之方法’PTT具有· 特性黏产至《少〇· 75分升/克’該方法係經由於觸媒欽化合 物存在ί使用三亞甲基二醇(TMG) S旨化對献酸(ΤΡΑ),獲得 酉旨化產物,預縮合酯化產物獲得預縮合產物,以及縮聚合 預縮合產物獲得ρττ ’該方法之特徵在於 a) 酯化係於至少二階段進行,第一初步階段以及至少 · 一第二隨後階段連結至一製程管柱’ ♦ b) 準備液體觸媒進料’基於TMG ’含有低於5重量%鈦’ 呈由雙官能有機酸穩定化之鈦化合物形式’ c) 主要量(占液體觸媒進料65至100%且含35至110 ppm 鈦)引進至少一隨後酯化階段,於2 4 5至2 6 0 °C溫度及0 · 7至 1 · 2巴壓力操作, d) 次要量液體觸媒進料(含〇至40 ppm鈦且至多等於總 觸媒之3 5 % )直接進給初酯化階段,通常連同原料,直接觸 媒進料可由反應產物之等量觸媒部份或完全取代,該產物 可由任何進一步反應階段循環,以及混合原料用於初步酯 化階段進一步使用T M G對T P A之總莫耳進料比1 . 2 5至2 . 5, 溫度245至260 °C及壓力卜3.5巴反應, e) 預縮合係於245至260 °C溫度於2至150毫巴之減壓進 行, f )縮聚合係於0 · 2至2毫巴壓力,2 5 2至2 6 7 °C溫度於熔 _ 體相進行,該溫度及壓力基本上係由縮聚合反應器入口至你 出口逐漸增高於其間進行攪動且形成穩定更新的大薄膜表 面之反應產物用以蒸發去除分割產物,以及
    O:\62\62424.ptc 第24頁 491866 案號 89103961 曰 修正 六、申請專利範圍 g)為了產生真空來進行預縮合及縮聚合,真空噴射幫 浦用於由反應器之氣相去除釋放的TMG及PTT寡聚物以及低 沸成分,蒸氣噴射幫浦係以TMG蒸氣操作,蒸氣藉真空噴 射幫浦抽離及壓縮,TMG蒸氣係以主要由TMG組成的液體噴 霧冷凝。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中鈦化合物為烷酸 鈦,例如四丁酸鈦,四異丙酸鈦或四-(2 -乙基己基)-鈦酸 酯或二氧化鈦-二氧化矽-共同沈澱或含二氧化鈦之水合鈉 或有機酸之鈦鹽,或與羥羧酸形成的鈦錯合物。 3. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其特徵 在於液體觸媒進料含有三亞曱基二醇,其中C4至(:12二羧酸 係於低於其飽和濃度之情況下溶解。 4. 如申請專利範圍第3項之方法,其中對酞酸或間酞酸 用作為C4至(:12二羧酸。 5. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中該 方法為連續方法。 6 . 如申請專利範圍第5項之方法,其中部份反應產物於 隨後酯化階段之出口於縮聚合反應入口間的任一點被測 出,且混合至原料,循環該反應產物至第一最初酯化階 7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中該循環至最初酯 化階段之反應產物係占名目產量之5至4 0重量%。 8. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中該 方法為非連續方法,初反應週期係使用暫時性非均質反應
    O:\62\62424.ptc 第25頁 491866 修正 案號 89103961 六、申請專利範圍 混合物以及TP A轉化劑限低於9 5 %代表酯化過程之「初步階 段」;隨後於均質熔體相以TPA轉化率至少97%之隨後反應 週期表示酯化製程的「隨後階段」,於其中進給大部份觸 媒,預縮合結束時保持之反應產物用於其次非連續製程之 步驟d作為含反應產物之觸媒。 9 . 如申請專利範圍第8項之方法,其中循環至初酯化階 段之含反應產物之觸媒係占正常批次大小之2 5至8 5重量% 之範圍。 10. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中第 一最初酯化階段係進行至9 0至9 5%酯化度,以及隨後酯化 階段進行至97至9 9%酯化度。 11. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中步 驟g之縮合蒸氣循環至初步酯化階段且可能循環至隨後酯 化階段,選擇性係於藉蒸餾由T MG去除低沸成分之後循環 利用。 12. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中 PTT含有至多20重量%共聚單體單位衍生自其它二羧酸及/ 或二元醇。 13. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中於 縮聚合反應結束前之任一點,於炫體相添加尋常添加劑例 如去光澤劑及/或著色劑及/或分支劑及/或安定劑。 14. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中縮 聚合反應器為圓盤環形反應器或籠形反應器。 15. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中縮
    O:\62\62424.ptc 第26頁 491866 修正 案號 89103961 六、申請專利範圍 聚合反應後呈熔體相之PTT被造粒成為小片,小片經乾 無、結晶及於固相接受加熱處理。 16. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法,其中 PTT被加工處理成為產物,例如纖維或長絲或薄膜或模製 件或晶片。 17. 如申請專利範圍第1 6項之方法,其中處理後產物具 有特性黏度0. 8至1 . 1分升/克,過濾能力小於40巴•平方 厘米/千克及熱安定性大於80%,其中熱安定性!: % ] = 100 · 1 VT/ I VQ,其決定方式係經由乾燥薄片於密封管内於氮下於
    2 5 5 °C參考溫度回火1小時前及後經由測量PTT小片於1 30 °C 及小於1毫巴之減壓下乾燥1 3小時之特性黏度作為回火前 黏度I V 〇以及回火後黏度I V τ。
    O:\62\62424.ptc 第27頁
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