WO2008010607A1 - Polyester aromatique et son procédé de fabrication - Google Patents

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WO2008010607A1
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aromatic polyester
mol
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carbon atoms
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Kazuteru Kohno
Eiji Kinoshita
Tomoyuki Kishino
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Teijin Limited
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    • C08J2367/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Definitions

  • Aromatic polyester and process for producing the same
  • the present invention relates to an aromatic polyester comprising 6,6 ′-(alkylenedioxy) di-2-naphthoic acid as a main dicarboxylic acid component and a method for producing the same.
  • terephthalic acid is industrially used as a raw material for polyethylene terephthalate, polytetraethylene terephthalate, polyparaphenylene terephthalamide, and the like.
  • Others Isophthalic acid is also widely used as a raw material for polymers. Naphthalene range power
  • Polyethylene naphthalate is known to have higher performance in terms of mechanical properties and heat resistance than polyethylene terephthalate.
  • polyethylene terephthalate is widely used for resin, fibers, films, etc., and is widely used for films because of its excellent heat resistance, strength, and Young's modulus.
  • Liquid crystal polyester has a high Young's modulus, a high melting point, and a high fluidity, and is an excellent material.
  • melt-molded it tends to be uniaxially oriented, making it difficult to obtain a biaxial film such as polyethylene terephthalate. It is.
  • NE O-H 6, 6 '-(alkylenedioxy) di-2-naphthoic acid
  • Aromatic polyesters have been proposed.
  • NE ⁇ _H is soluble in diol components such as ethylene dallicol in the acid form. Low and difficult to handle during polymerization. Therefore, it has been proposed to produce an aromatic polyester by polycondensation after transesterification with ethylene glycol in the form of an ethyl ester (hereinafter sometimes referred to as NEO monoester) (Patent Documents 1 to 4).
  • the transesterification reaction is carried out while discharging the ethanol produced by the reaction, so ethylene glycol is reduced as the reaction proceeds, and the polyester precursor produced by the reaction crystallizes and solidifies, making stirring difficult.
  • the reaction time is long.
  • the aromatic polyester obtained has a drawback that the diethylene glycol component force S represented by the formula (D) is easily contained, and the physical properties are easily lowered.
  • NE O1 ester has an extremely high boiling point, is difficult to distill, and is difficult to purify at low cost except by recrystallization. Therefore, it is difficult to produce aromatic polyester on an industrial scale using N E O monoester as a starting material.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-0 1 3 5 4 2 8
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 6 0-2 2 1 4 2 0
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6 1-1 4 5 7 2 4
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-1 4 5 3 2 3 Disclosure of Invention
  • an object of the present invention is to provide a novel method for producing an aromatic polyester that does not use NEO-ester as a starting material.
  • Another object of the present invention is to provide an aromatic polyester having a low content of the diethylene glycol component represented by the formula (D) and excellent in heat resistance and hue, and a method for producing the same.
  • an object of the present invention is to provide a film having excellent mechanical properties, dimensional stability, and gas barrier properties.
  • the present inventor studied a method for producing an aromatic polyester by directly esterifying NEO-H with a diol component. As a result, in the esterification reaction When a polyester precursor having a predetermined esterification rate is obtained and then polycondensed, it has been found that an aromatic polyester excellent in heat resistance can be obtained with a small amount of the ethylene glycol component represented by the formula (D). The present invention has been completed.
  • the present invention is an aromatic polyester containing a dicarboxylic acid component and a diol component
  • the dicarboxylic acid component contains 50 to 100 mol% of the following formula (A) and 50 to 0 mol% of the repeating unit represented by the following formula (B), and the diol component is 90 to 100 mol%.
  • R is an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms
  • Ar is a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms
  • the content of the repeating unit represented by the following formula (D) is less than 10 mol%, —— 0—— CH 2 CH 2 —— 0—— CH 2 CH 2 —— O—— ( D )
  • the terminal force lupoxy group concentration is 200 e q / ton or less
  • Aromatic polyester having an Al metal content of 300 ppm or less (v) Aromatic polyester having an Al metal content of 300 ppm or less.
  • the present invention also provides: (1) the following formula (a)
  • R is an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms
  • a dicarboxylic acid component containing a compound represented by the following formula is reacted with a diol component containing ethylenedaricol:
  • R is an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and contains a compound represented by the following: Obtaining a polyester precursor having an esterification rate of 85% ,
  • FIG. 1 is a D SC measurement chart of the aromatic polyester of Example 6.
  • FIG. 2 is an XRD measurement chart of the aromatic polyester of Example 7.
  • FIG. 3 is a D SC measurement chart of the aromatic polyester of Example 7.
  • FIG. 4 is an XRD measurement chart of the aromatic polyester of Example 9.
  • FIG. 5 is a DSC measurement chart of the aromatic polyester of Example 9.
  • FIG. 6 is an XRD measurement chart of the aromatic polyester of Example 10.
  • FIG. 7 is a DSC measurement chart of the aromatic polyester of Example 10.
  • the aromatic polyester of the present invention contains a dicarponic acid component and a diol component.
  • the dicarboxylic acid component contains 50 to 100 mol% of the repeating unit represented by the following formula (A) and 50 to 0 mol% of the following repeating unit (B).
  • R is an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms.
  • alkylene group include an ethylene group, and examples of the alkylene group include an isopropylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a hexamethylene group, and an octamethylene group.
  • Ar is a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group may be substituted with a lower alkyl group or a halogen isotropic S nucleus.
  • Examples of the hydrocarbon group include an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aliphatic hydrocarbon group.
  • Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenylene group, a naphthenic distillyl group, and a biphenylylene group.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon group include cycloalkylene having 6 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group include alkylene having 2 to 12 carbon atoms.
  • the diol component contains 90 to 100 mol%, preferably 95 to 100 mol%, more preferably 98 to Contains mol%.
  • Examples of other diol components include a repeating unit represented by the following formula (C 1 1).
  • R c is an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms.
  • alkylene group examples include isopropylene group, trimethylene group, tetramethylene group, hexamethylene group, and octamethylene group.
  • the content of the ester unit (one (A) one (C) ⁇ ) composed of the repeating unit represented by the formula (A) and the repeating unit represented by the formula (C) is preferable to all the repeating units.
  • the aromatic polyester of the present invention has a solid viscosity measured at 35 ° C. using a mixed solvent of P-black mouth phenol / 1,1,2,2-tetrahydro mouthwater (weight ratio 40-60). Is 0.4 to 3.0, preferably 0.5 to 2.8, more preferably 6 to 2.5.
  • the content of the repeating unit represented by the following formula (D) is less than 10 mol%, preferably 0.01 to 9 mol%, more preferably 0.01 to 8 mol%.
  • the repeating unit represented by the formula (D) is contained in the polymer skeleton, the rigidity of the main chain is lost, which causes a decrease in mechanical properties and heat resistance.
  • the repeating unit represented by the formula (D) is produced by a reaction between glycol components or a reaction between hydroxy terminals at the polymer terminals.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (D) can be measured with a nuclear magnetic resonance apparatus.
  • the aromatic polyester of the present invention has a terminal force loxy group concentration of 200 eq / ton or less, preferably 0.1 to 150 eqZton, and more preferably 0.1 to 100 eq / ton.
  • Aromatic polyester usually has a low equilibrium constant for the polycondensation reaction. Therefore, when the terminal force lupoxy group concentration is increased, the water absorption rate is increased, and there is a disadvantage that hydrolysis is easily caused by acid catalysis by a strong carboxy group. Therefore, in order to improve hydrolysis resistance, it is important to reduce the concentration of terminal force lupoxy group. In addition, in order to increase the degree of polymerization of the obtained aromatic polyester, even in the case of solid phase polymerization, if the terminal carboxy group concentration is high, the reactivity decreases, and the time required for solid phase polymerization becomes longer and the productivity increases. It is not preferable from an industrial point of view.
  • the terminal force lupoxy group concentration can be adjusted by the esterification rate of the polyester precursor and the reaction pressure.
  • the aromatic polyester of the present invention has an alkali metal content of 300 ppm or less, preferably 1 to 200 ppm, more preferably 1 to 50 ppm. If the alkali metal content is higher than 300 ppm, the transparency and molecular weight of the resulting polyester Decrease occurs and mechanical strength decreases.
  • the alkali metal content refers to the total amount of sodium metal and potassium metal. The alkali metal content can be measured by atomic absorption method.
  • the compound represented by the formula (a), which is a raw material of the aromatic polyester of the present invention, is produced via an alkali metal salt, it contains an alkali metal as an impurity. Therefore, the compound represented by the formula is preferably used as a raw material after reducing the amount of alkali metal.
  • the amount of alkali metal can be reduced by, for example, converting the compound represented by the formula (a) into an ammine salt or an ammonium salt and then decomposing the salt by acid precipitation or heating.
  • the dicarboxylic acid component mainly contains a repeating unit represented by the following formula (A-1) (in the formula (A), R is an ethylene group) and has a melting point of 2 95 ° C or higher.
  • Aromatic polyester (1) is preferred. “Mainly” means that the content is preferably 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol%, and still more preferably 99 to 100 mol%.
  • the diol component in the aromatic polyester (1) preferably contains 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol% of a repeating unit represented by the following formula (C). To do.
  • Examples of other diol components include a repeating unit represented by the following formula (C 1 1).
  • R c is an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms.
  • alkylene group examples include isopropylene group, trimethylene group, tetramethylene group, hexamethylene group, and octamethylene group.
  • the aromatic polyester (1) has an inherent viscosity of 0.4 to 3 measured at 35 ° C using a mixed solvent of P-black mouth phenol / 1, 1, 2, 2-tetrachloroethane (weight ratio 40Z60). 0.
  • the content of the repeating unit represented by the following formula (D) is less than 10 mol%.
  • the aromatic polyester (1) has a terminal carboxy concentration of 200 e qZt on or less.
  • the aromatic polyester (1) has an alkali metal content of 300 ppm or less.
  • the dicarboxylic acid component contains a repeating unit represented by the following formula (B-1) having a dicarboxylic acid component of 50 to 80 mol% and a melting point of 225 to 265 Aromatic polyester (2) at ° C is preferred.
  • the diol component contains 90 to 100 mol%, preferably 95 to 100 mol%, more preferably 98 to 100 mol% of a repeating unit represented by the following formula (C).
  • Examples of other diol components include repeating units represented by the following formula (C-11).
  • Rc is an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms.
  • alkylene group examples include isopropylene group, trimethylene group, tetramethylene group, hexamethylene group, and octamethylene group.
  • Aromatic polyester (2) has an intrinsic viscosity of 0.4 to 3 measured at 35 ° C using a mixed solvent of P-black mouth phenol Zl, 1, 2, 2-tetrachloroethane (weight ratio 40/60). 0.
  • Aromatic polyester (2) is represented by the following formula (D) The content of the repeating unit is less than 10 mol%.
  • the aromatic polyester (2) has a terminal carboxy concentration of 200 eq / ton or less.
  • the aromatic polyester (2) has an alkali metal content of 300 ppm or less.
  • the melting point of the aromatic polyester (2) is preferably 225 to 265 ° C, more preferably 235 to 260 ° C from the viewpoint of film forming property.
  • the melting point exceeds 265 ° C, the fluidity is inferior when melt-extrusion and molding is performed, and the discharge tends to be uneven.
  • it is less than 225 ⁇ , although the film-forming property is excellent, the mechanical properties and the like of the polyethylene terephthalate are easily impaired.
  • the aromatic polyester (2) has a glass transition temperature (hereinafter sometimes referred to as Tg) measured by DSC of preferably 100 to 115 ° C, more preferably 108 to 115 ° C. It is preferable from the viewpoint of heat resistance and dimensional stability. If Tg is less than the lower limit, the aromatic polyester may have problems with heat resistance and mechanical strength.
  • the aromatic polyester (2) of the present invention has excellent moldability.
  • the aromatic polyester (1) mainly containing the repeating unit represented by the formula (A) is excellent in dimensional stability, but has a very high melting point and very high crystallinity. Poor fluidity. Since the aromatic polyester (2) contains a repeating unit represented by the non-liquid crystalline formula (B-1), it has excellent dimensional stability, moldability, and gas barrier properties.
  • the aromatic polyester (2) preferably forms an optically anisotropic melt phase.
  • the endothermic peak when the temperature is increased to 320 ° C at a temperature increase rate of 20 ° CZ and then cooled at 10 ° CZ in the DSC measurement is 2 points in the range of 120 to 235 ° C. Observed power S is preferred.
  • the aromatic polyester (2) was melted once at 340, and then quenched in an ice bath.
  • the peak top strength (Ap 20) was observed in the 20-20 ° range.
  • the peak top intensity (Lp) observed in the range of 7.5 to 9.0 ° the ratio Q is It is preferable to satisfy the relationship of formula (I).
  • ⁇ ⁇ . 2
  • the optical anisotropy of the aromatic polyester (2) can be adjusted by the ratio of the repeating unit represented by the formula ( ⁇ ).
  • the dicarboxylic acid component contains a repeating unit represented by the formula ( ⁇ ) having 50 to 80 mol% and the following formula ( ⁇ -2) having a melting point of 235 to 270 Aromatic polyester (3) at ° C is preferred.
  • the diol component contains 90 to 100 mol%, preferably 95 to 100 mol%, more preferably 98 to 100 mol% of a repeating unit represented by the following formula (C).
  • Examples of other diol components include repeating units represented by the following formula (C-1).
  • R e is an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms.
  • alkylene group include isopropylene group, trimethylene group, tetramethylene group, hexamethylene group, and octamethylene group.
  • the aromatic polyester (3) has an inherent viscosity of 0.4 to 3 measured at 35 ° C using a mixed solvent of P-black mouth phenol Zl, 1, 2, 2-tetrachloroethane (weight ratio 40/60). 0.
  • the content of the repeating unit represented by the following formula (D) is less than 1 mol%.
  • Aromatic polyester (3) has a terminal carboxy concentration of 200 eq / ton or less It is.
  • the aromatic polyester (3) has an alkali metal content of 300 ppm or less.
  • the melting point of the aromatic polyester (3) measured by DSC is preferably 235 to 270 ° C, more preferably 240 to 265 ° C.
  • a melting point within this range is preferable from the viewpoints of film forming properties and mechanical properties.
  • the melting point exceeds the upper limit, the fluidity is inferior and the discharge tends to be non-uniform when molding by melt extrusion.
  • the film-forming property is excellent, but the mechanical properties of the aromatic polyester having the repeating unit represented by the formula (A) are easily impaired.
  • the glass transition temperature (Tg) measured by DSC of the aromatic polyester (3) is preferably 105 to 115 ° C, more preferably 107 to 113 ° C. When Tg is in this range, it is preferable from the viewpoint of heat resistance and dimensional stability. If Tg is less than the lower limit, heat resistance and mechanical strength may fail.
  • the aromatic polyester (3) has excellent moldability because the repeating unit represented by the formula (A) and the repeating unit represented by the formula (B-2) coexist.
  • Aromatic polyester mainly containing repeating units represented by formula (A)
  • the aromatic polyester (3) contains a repeating unit represented by the non-liquid crystalline formula (B-2), it has excellent dimensional stability, moldability, and gas barrier properties.
  • the aromatic polyester (3) preferably forms an optically anisotropic melt phase.
  • Aromatic polyester (3) has a peak Ap observed in the XRD measurement of an amorphous material obtained by melting once at 340 ° C and then rapidly cooling in an ice bath. And, it is preferable that the ratio Q of the peak Lp observed in the range of 20 force S7.5 to 9.0 ° satisfies the relationship of the following formula (I).
  • Aromatic polyester (3) has a temperature rise rate of 20 ° C / min in DSC measurement. It is preferable that two endothermic peaks are observed in the range of 120 ° C to 220 ° C when the temperature is raised to 0 ° C and then cooled at 10 ° CZ.
  • the optical anisotropy of the aromatic polyester (3) can be adjusted by the ratio of the repeating unit represented by the formula (A).
  • the aromatic polyester of the present invention comprises (i) a first step in which a dicarboxylic acid component and a diol component are reacted until the esterification rate reaches 85% to obtain a polyester precursor, and (ii) the polyester precursor is used as a polymerization catalyst. It can be produced by the second step of polymerizing in the presence.
  • the first step is a step in which a dicarboxylic acid component and a diol component are reacted to obtain a polyester precursor having an esterification rate of 85%.
  • the dicarboxylic acid component is represented by the following formula (a)
  • the compound represented by (a) is contained.
  • R is an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms.
  • alkylene group examples include an ethylene group, and examples of the alkylene group include an isopropylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a hexamethylene group, and an octamethylene group.
  • the content of the compound represented by the formula (a) in the dicarboxylic acid component is 50 to 100 mol%.
  • the compound represented by the formula (a) contains an alkali metal as an impurity because an alkali metal is used during its production. If an aromatic polyester contains an alkali metal, its hue deteriorates. Therefore, it is encouraging to reduce the amount of alkali metal in the compound represented by the formula (a) of the raw material.
  • the amount of alkali metal can be reduced by the following method. For example, after the compound represented by the formula (a) is converted to an amine salt or an ammonium salt, It can be decomposed by acid precipitation or heating to reduce the amount of alkali metal. In addition, the amount of alkali metal can be reduced by acid praying the compound represented by formula (a) in the presence of a water-soluble organic solvent such as ethanol. In addition, the amount of Al metal can be reduced by repeating the acid precipitation after the compound represented by the formula (a) is suspended in water and reacted at 80 to 300 ° C. it can.
  • the alkali metal content of the compound represented by the formula (a) of the raw material is preferably 5 to 200 ppm, more preferably 5 to L00 ppm, and still more preferably 5 to 50 ppm.
  • the dicarboxylic acid component may contain a compound represented by the following formula (b). Content of the compound represented by Formula (b) is 50-0 mol%.
  • Ar is a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group may have a lower alkyl group, halogen or the like substituted with a nucleus.
  • Examples of the hydrocarbon group include an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aliphatic hydrocarbon group.
  • Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenylene group, a naphthenic distillyl group, and a biphenylylene group.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon group include cycloalkylene having 6 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group include alkylene having 2 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the compound represented by the formula (b) include aromatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, and aliphatic dicarboxylic acids.
  • Aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid, phthalic acid, isofuric acid, 1,4-diphenyldioxydicarboxylic acid, 1,3-phenyldioxydiacetic acid, 4,4'-diphenyldicarponic acid, 4 , 4, -diphenyl ether dicarboxylic acid, 4,4'-diphenyl ketone dicarboxylic acid, 4,4, -diphenyl ketone dicarboxylic acid, 4,4'-diphenylsulfone dicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid Etc.
  • fl-cyclic dicarboxylic acids examples include hexahydroterephthalic acid and hexahydroisophthalic acid.
  • Aliphatic dicarboxylic acids include succinic acid, dartaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecadicarboxylic acid, dodo And decadicarboxylic acid.
  • the compound represented by the formula (b) may be one kind or a mixture of two or more kinds. Of these, terephthalic acid, isophthalic acid, and 2,6 mononaphthalenedicarboxylic acid are preferably used.
  • the dicarboxylic acid component preferably contains mainly a compound represented by the formula (a) (first embodiment). “Mainly” means that the content is preferably 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol%, and still more preferably 99 to 100 mol%.
  • the dicarboxylic acid component preferably contains 50 to 80 mol% of the compound represented by the formula (a) and 50 to 20 mol% of the compound represented by the formula (b) (second, second). Third aspect).
  • the diol component contains ethylene glycol.
  • the content of ethylene glycol is 90 to 100 mol%, preferably 95 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol%.
  • diol components include C 3-8 alkylene dallicol.
  • alkylene glycol examples include isopropylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, octamethylene glycol and the like.
  • other copolymerization components can be used as long as the objects and effects of the present invention are not impaired.
  • Other copolymer components include, for example, hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid, p-hydroxybenzoic acid, p-6-hydroxyethoxybenzoic acid, alkoxycarboxylic acids, stearyl alcohol, benzyl alcohol, and stearic acid.
  • Monofunctional components such as behenic acid, benzoic acid, t-butyl benzoic acid, benzoyl benzoic acid, tristralvaleric acid, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, naphthalenetetracarboxylic acid, gallic acid, trimethylolethane
  • trifunctional or higher polyfunctional components such as trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, sugar ester and the like.
  • the first step is an esterification of an aromatic dicarboxylic acid to obtain a polyester precursor.
  • the reaction is preferably carried out at a temperature equal to or higher than the boiling point of the glycol component. Therefore anti The reaction temperature is preferably 1550 to 2550 C, and more preferably 180 to 230. If it is lower than 1 50, the esterification reaction force does not proceed, and if it is higher than 2500 ° C., glycol as a side reaction product is generated, which is not preferable.
  • the reaction may be carried out under normal pressure, but the esterification reaction is more likely to proceed when the reaction is carried out under pressure. Therefore, it is preferable to carry out the esterification reaction under high temperature and pressure.
  • the reaction pressure is an absolute pressure, preferably 10 to 20 kPa, more preferably 20 to 150 kPa.
  • the reaction time is preferably 10 minutes to 10 hours, more preferably 30 minutes to 7 hours.
  • the standard for completion of the esterification reaction is preferably when the esterification rate is 85% or more, preferably 90% or more. If the esterification reaction is stopped at a stage where the esterification rate is lower than 85% and proceed to the next polycondensation reaction, it is not possible to obtain a polyester having a desired degree of polymerization and terminal carboxyl concentration.
  • the esterification rate (%) is a value calculated by the following formula.
  • the esterification rate can be quantified by nuclear magnetic resonance spectroscopy. ⁇ meticulous (0 / ⁇ — Number of esterified carboxy groups ⁇ ⁇ Estarization rate U) -Total number of lpoxy groups before esterification xl 0 0
  • the amount of diol component is 1 mol of dicarboxylic acid component In contrast, it is preferably 1.1 to 4 mol, more preferably 2 to 4 mol, still more preferably 2 to 3 mol, and the compound represented by the formula (a) has low solubility in ethylene glycol and is soluble. It is preferable to adjust the amount of the glycol component in consideration of the properties.
  • any catalyst usually used in the direct polymerization method of polyester can be appropriately used as necessary.
  • preferred catalysts include tetra-n-butyl titanate, tetraisopropyl titanate, and hydrolysis thereof.
  • organic titanium compounds such as
  • the polyester precursor contains a compound represented by the following formula (a-1).
  • R is the same as formula (a).
  • the polyester precursor contains a compound represented by the following formula (b-1).
  • Ar is the same as formula (b).
  • 6, 6 ′ 1 (alkylene dioxy) di 1 2 represented by formula (a) —By reacting a dicarboxylic acid component containing naphthoic acid with a diol component containing ethylene glycol to form a polyester precursor having an esterification rate of 85%, the reaction by-product represented by formula (D)
  • An aromatic polyester with a low content of diethylene glycol component and a low content of terminal carboxy group can be obtained, and an aromatic polyester with a low metal content can be obtained.
  • An aromatic polyester excellent in heat resistance and hue can be obtained.
  • the polyester precursor preferably contains 50 to 100 mol% of the compound represented by the formula (a-1) and 50 to 0 mol% of the compound represented by the formula (b-1). It is preferable that the polyester precursor mainly contains a compound represented by the formula (a-1) (first embodiment). “Mainly” means that the content is preferably 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol%, and still more preferably 99 to 100 mol%.
  • the polyester precursor preferably contains 50 to 80 mol% of the compound represented by the formula (a-1) and 50 to 20 mol% of the compound represented by the formula (b-1).
  • the compound represented by the formula (a) is mainly esterified, and the compound represented by the formula (b-1) can be added to the resulting polyester precursor. .
  • the second step is a step of polycondensing the polyester precursor obtained in the first step in the presence of a polymerization catalyst.
  • Examples of the polycondensation catalyst include metal compounds containing at least one metal element.
  • the polycondensation catalyst can also be used in the esterification reaction.
  • Examples of the metal element include titanium, germanium, antimony, aluminum, nickel, zinc, tin, cobalt, rhodium, iridium, zirconium, hafnium, lithium, calcium, and magnesium. More preferred metals are titanium, germanium, antimony, aluminum, tin, etc. Among them, titanium compounds are particularly preferred because they exhibit high activity in both the esterification reaction and the polycondensation reaction.
  • titanium compounds suitable as a polycondensation catalyst include, for example, tetra 1 n 1 propyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetra n-butyl titanate, tetraisobutyl titanate, tetra tert-butyl titanate, tetracyclohexyl titanate, Tetraphenyl titanate, tetrabenzil titanate, lithium oxalate titanate, potassium oxalate titanate, ammonium oxalate titanate, titanium oxide, ortho or condensed ortho ester of titanium, ortho ester or condensed ortho ester of titanium and hydroxy carbonate Reaction products comprising ponic acid, titanium orthoester or condensed orthoester and hydroxycarbon A reaction product comprising an acid and a phosphorus compound, a titanium orthoester or a condensed orthoester and a polyhydric alcohol having at least two hydroxyl groups, a 2-hydroxycarboxylic acid
  • antimony compounds include antimony trioxide, antimony pentoxide, antimony acetate, and antimony glycoloxide.
  • germanium compounds include germanium dioxide, germanium tetroxide, germanium hydroxide, germanium oxalate, germanium tetraethoxide, germanium tetra-n-butoxide, and the like.
  • Examples of the aluminum compound include aluminum formate, aluminum acetate, basic aluminum acetate, aluminum propionate, aluminum shinomate, aluminum acrylate, aluminum laurate, aluminum stearate, aluminum benzoate, and aluminum trichloroacetate.
  • Carboxylic acid salts such as aluminum lactate, aluminum tartrate, aluminum citrate, aluminum salicylate, inorganic acid salts such as aluminum chloride, aluminum hydroxide, aluminum hydroxide, aluminum chloride, aluminum carbonate, aluminum phosphate, aluminum phosphonate, aluminum Methoxide, aluminoside, aluminum n-propoxide, aluminum isopropoxide, aluminum n_but
  • Aluminum chelates such as side, aluminum tert-butoxide, aluminum alkoxide, aluminum acetylacetonate, aluminum acetylacetate, aluminum nitroacetate acetate, aluminum ethylacetate acetate diisopropoxide, etc.
  • Examples thereof include organic aluminum compounds such as compounds, trimethylaluminum
  • carboxylate, inorganic acid salt or chelate compound is preferable, and among these, basic aluminum acetate, aluminum lactate, aluminum chloride, aluminum hydroxide, aluminum hydroxide chloride or Luminum acetylacetonate is particularly preferred.
  • the basic aluminum acetate may be stabilized with an additive such as fluoric acid.
  • These catalysts may be used alone or in combination. The amount of the catalyst is preferably about 0.005 to 0.5 mol% with respect to the polymer.
  • the preferred polycondensation temperature is not less than the melting point of the obtained polymer and not more than 350 ° C, more preferably not less than 5 ° C and not more than 330 ° C.
  • the polycondensation reaction is preferably carried out under a reduced pressure of usually 5 mmHg or less. If it is higher than 5 mmHg, the time required for the polycondensation reaction becomes long and it becomes difficult to obtain a polyester having a high degree of polymerization.
  • the aromatic polyester obtained by the production method of the present invention is an intrinsic polyester measured at 35 ° C using a mixed solvent of P-chlorophenol / 1,1,2,2-tetrachloroethane (weight ratio 40/60).
  • the viscosity is preferably 0.4 to 3.0, more preferably 0.4 to 1.5.
  • the content of the repeating unit represented by the following formula (D) is preferably less than 10 mol%.
  • the terminal force lupoxy group concentration is 200 eq / ton or less, and the alkali metal content is 300 ppm or less.
  • an aromatic polyester having a high degree of polymerization By further solid-phase polymerization of the obtained aromatic polyester, an aromatic polyester having a high degree of polymerization can be obtained.
  • the aromatic polyester containing a repeating unit represented by the formula (A) of the present invention has a melt viscosity higher than that of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polytriethylene terephthalate, etc. Is expensive. Increasing the polymerization temperature to lower the melt viscosity tends to cause thermal degradation of the polymer chain. In addition, when the melt viscosity is high, the diffusion rate of by-products generated by the reaction becomes slow, so that the degree of polymerization needs to be increased for a long time. Thus, it is not preferable to further increase the degree of polymerization only by melt polymerization. Therefore, it is preferable to increase to a desired degree of polymerization by solid phase polymerization.
  • Prepolymers obtained by the melt polymerization method can be granulated or chipped, heated to a temperature lower than the melting point and solid-phase polymerized to efficiently increase the degree of polymerization. In terms of suppressing generation of powder as much as possible, it is preferable to use a chip.
  • the solid phase polymerization is preferably performed under reduced pressure and / or under an inert gas stream such as nitrogen, carbon dioxide, and argon.
  • the intrinsic viscosity of the prepolymer is preferably 0.4 to 1.5 d lZg, more preferably 0.5 to 1.3 d lZg, and still more preferably 0.6 d lZg to l. 0 d 1 / g.
  • Prepolymers of less than 0.4 d 1 Zg are not preferred because powder is generated by contact or impact between chips. In addition, it is necessary to carry out solid phase polymerization for a long time. On the other hand, if the intrinsic viscosity exceeds 1.5 dlZg, a special reactor is required at the time of melt polymerization, and a large stirring energy is required, which is not preferable.
  • the prepolymer particles may be crystallized by heating the prepolymer particles in an inert gas atmosphere, a steam gas atmosphere, or a steam-containing inert gas atmosphere. It is preferable to apply. Subsequent to this crystallization treatment, solid phase polymerization can be performed at a higher temperature by heat treatment at a higher temperature. The solid phase polymerization is preferably carried out so that the resulting aromatic polyester has an intrinsic viscosity of 0.7 to 3.0 d 1 / g. If the intrinsic viscosity is less than 0.7, the significance of performing solid-phase polymerization is diminished.
  • the solid phase polycondensation is preferably carried out so that the intrinsic viscosity of the aromatic polyester obtained is 1.0 to 2.5 dlZg, particularly 1.3 to 1.8 dl / g.
  • the aromatic polyester of the present invention includes other types of thermoplastic polymers, stabilizers such as UV absorbers, antioxidants, plasticizers, lubricants, flame retardants, mold release agents, pigments, nucleating agents, fillers, or Glass fiber, carbon fiber, and layered silicate may be blended as necessary.
  • Other types of thermoplastic polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, etc. Polyester resins with different composition from the above aromatic polyester, Polyamide resins, Polycarbonate, ABS resins, Polymethylmethacrylate, Polyamide Elastomer, polyester elastomer, etc.
  • the resin composition obtained by mixing the aromatic polyester of the present invention with another thermoplastic resin can produce various products by an extrusion molding method, an injection molding method, an extrusion blow molding method, or a calendar molding method.
  • the resulting pellet-like aromatic polyester is Further, solid phase polymerization can be performed to obtain a higher intrinsic viscosity.
  • the aromatic polyester of the present invention can be subjected to ordinary melt molding such as extrusion molding, injection molding, compression molding, blow molding, etc., and can be processed into fibers, films, three-dimensional molded products, containers, hoses, etc. it can.
  • the fiber can be produced by melt spinning the aromatic polyester of the present invention, drawing at a temperature not lower than the glass transition point and not higher than the melting point, and more preferably heat-treating.
  • the resulting fiber has an extremely high Young's modulus, excellent mechanical properties, and excellent chemical and thermal properties such as heat resistance and hydrolysis resistance.
  • the film can be produced by melt-forming the aromatic polyester of the present invention, stretching at least in the uniaxial direction at a temperature not lower than the glass transition point and not higher than the melting point, and more preferably heat-treating.
  • the resulting film has an extremely high Young's modulus, excellent mechanical properties, and excellent chemical and thermal performance such as heat resistance and hydrolysis resistance. It also has excellent gas barrier properties (oxygen, water vapor).
  • the aromatic polyester (2) or (3) of the present invention has a repeating unit represented by the crystalline formula (A) as a main component, and is represented by the formula (B-1) or (B-2).
  • A crystalline formula
  • B-1 the formula represented by the formula (B-2)
  • B-2 the formula represented by the formula (B-1) or (B-2).
  • a film obtained by biaxially stretching the aromatic polyester (2) or (3) of the present invention is excellent in maintaining excellent heat resistance and mechanical properties possessed by polyethylene terephthalate or polyethylene naphthenic dicarboxylate. Has dimensional stability. In particular, the humidity expansion coefficient can be lowered. Therefore, the aromatic polyester (2) or (3) is extremely suitable as a material for the base film of the high-density magnetic recording medium.
  • a biaxially stretched film is stretched in the film forming direction (MD direction) and the width direction (TD direction) to increase the molecular orientation in each direction. can do.
  • the aromatic polyester (2) or (3) After drying the aromatic polyester (2) or (3), supply it to an extruder heated to its melting point (Tm) or (Tm + 50) temperature (° C), for example, a sheet from a die such as a T die Extrude into a shape.
  • Tm melting point
  • Tm + 50 temperature
  • the extruded sheet is rapidly cooled and solidified with a rotating cooling drum or the like to form an unstretched film, and the unstretched film is further biaxially stretched.
  • Biaxial stretching may be sequential biaxial stretching or simultaneous biaxial stretching.
  • the first longitudinal stretching is performed at a glass transition temperature (Tg) to (Tg + 40) (° C) of the aromatic polyester, stretching 3 to 8 times, and then in the transverse direction, higher than the previous longitudinal stretching. (Tg + 10) to (Tg + 50) at a temperature 0C) and stretched 3 to 8 times, and as a heat treatment, the temperature is below the melting point of the polymer and the temperature (Tg + 50) to (Tg + 150) ( ° C)! It is preferable to heat-fix for ⁇ 20 seconds, and further for 1 ⁇ 15 seconds.
  • the intrinsic viscosity of the aromatic polyester was measured at 35 ° C by preparing a solution with a sample concentration of 0.5 gZdL by dissolving the sample using a mixed solvent of P-chlorophenol Z tetrachlorophthane (40Z60 weight ratio). Asked.
  • the glass transition point and melting point were measured by DSC (manufactured by TA Instrument Co., Ltd., DSC 2920) at a heating rate of 20 ° C / min.
  • DSC manufactured by TA Instrument Co., Ltd., DSC 2920
  • an endothermic peak was observed when the temperature was raised to 320 ° C at a rate of temperature rise of 20 ° CZ and then cooled at 10 ° CZ.
  • the terminal force lupoxy group concentration is 600 MHz 1H-NMR (manufactured by JEOL Ltd., J EOL A—600).
  • the esterification rate was determined by the following formula by measuring the number of carboxy groups in the aromatic polyester by 1 H-NMR (JEOL A-6600, manufactured by JEOL Ltd.) at 600 MHz. Dingma — 1 Le ha — Number of esterified carboxy groups nn Esialized half U) — Number of rupoxy groups at all before esterification Xl ° °
  • the amount of diethylene glycol was measured by 600 MHz 1H-NMR (JEOL A-600, manufactured by JEOL Ltd.).
  • the amount of copolymerization was measured by 1 H-NMR (JEOL A-600, manufactured by JEOL Ltd.) at 60 MHz.
  • the alkali metal content was measured by using a polarized Zeeman atomic absorption spectrophotometer Z50000 manufactured by Hitachi, Ltd., based on the weight of the resin composition, based on the total amount of sodium metal and force metal.
  • the obtained aromatic polyester was melted at a temperature of melting point + 20 ° C. and extruded onto a cooling drum as an unstretched sheet having a thickness of 600 m, which was 140 ° C. in the film forming direction. Stretched 3.4 times between rolls. After that, the obtained film was cut out with a sample width of 10 mm and a length of 15 cm, and a universal tensile testing device (manufactured by Toyo Paul Douin, under conditions of 100 mm between chucks, 10 mm / min tensile speed, 500 mm / min chart speed) (Product name: Tensilon).
  • the Young's modulus measurement direction is the film forming direction. The Young's modulus was calculated from the tangent of the rising part of the obtained load elongation curve.
  • L 4 in the above formula. Is the sample length (mm) at 40 ° C
  • L 60 is the sample length (mm) at 60 ° C
  • 0.5 is the temperature expansion of quartz glass Coefficient (ppmZ ° C).
  • the resulting film was cut into a 15mm length and 5mm width so that it would be in the width direction force S measurement direction of the film, set in a vacuum Riko TMA3000, and under a nitrogen atmosphere of 30 ° C, humidity 30% RH
  • the length of each sample was measured at 70% RH and the humidity expansion coefficient was calculated using the following formula.
  • the measurement direction was the longitudinal direction of the sample that was cut out, measured five times, and the average value was ah.
  • the oxygen transmission rate was measured in an atmosphere of 4 O 90% RH.
  • a 10-liter stirred autoclave was charged with 1000 parts by weight of 2-hydroxy-6-naphthoic acid, 597 parts by weight of hydration hydroxide, 263 parts by weight of dichloroethane, and 500 0 parts by weight of water.
  • the reaction was carried out at 120 ° C to 130 ° C under stirring. After the reaction, cooling and filtration yielded a solid composed mainly of 6,6 '-(ethylenedioxy) -di-2-naphthoic acid monopotassium salt.
  • the dry weight of this product was 380 parts by weight. This product was placed in a 5 L separable flask, and then 46 parts by weight of hydroxide hydroxide and 5400 parts by weight of water were added and heated at 95 ° C.
  • the obtained aromatic polyester had an intrinsic viscosity of 1.6, a glass transition temperature of 121 ° C, and a melting point of 287 ° C.
  • the content of diethylene glycol component in aromatic polyester is 6. It was 0 mol%.
  • the terminal force lupoxy group concentration was 92 eq / T on.
  • the Al metal content was 20 ppm.
  • This prepolymer is pulverized into 1 to 2 mm powders, charged into a reactor equipped with a stirrer, and subjected to solid state polymerization for 15 hours at a temperature of 2-80 ° C and a reduced pressure of 0 ⁇ 2 mmHg. Polyester was obtained. The intrinsic viscosity of the obtained aromatic polyester was 2.0.
  • the prepolymer obtained in the second step of Example 4 was dissolved in a kneader at a temperature of 320 ° C. I melted it.
  • the tip diameter was 1.2 to 1.5 mm and the length was 3.2 to 3.7 mm.
  • the chip was placed at a temperature of 280 in a cylindrical reaction vessel having an inert gas outflow portion at the bottom, and solid phase polymerization was carried out at a flow rate of 0.8 NLZcm 2 ⁇ under nitrogen gas flow.
  • the intrinsic viscosity of the aromatic polyester obtained after 15 hours was 2.2.
  • the diethylene glycol component content was 7.0 mol%
  • the terminal force alkoxy group concentration was 40 eXXton
  • the alkali metal content was 25 ppm. Comparative Example 1
  • Example 1 The same kind of polymer as in Example 1 was synthesized by the method described in JP-A-60-135428. Specifically, Jetyl 6.6, 1 (Ethylenedioxy) G 2-Naphthoate (NE Oester) 458 parts by weight, ethylene glycol 130 parts by weight, tetra n-butyl titanate 0.1 part by weight, 200 C ⁇ The ethanol produced by the reaction was heated at 260 ° C. to distill out of the system. Gradually the reaction started to crystallize and solidify.
  • Jetyl 6.6, 1 (Ethylenedioxy) G 2-Naphthoate (NE Oester) 458 parts by weight
  • ethylene glycol 130 parts by weight ethylene glycol 130 parts by weight
  • tetra n-butyl titanate 0.1 part by weight
  • the obtained polymer had a melting point of 294 ° C., a diethylene glycol component content of 12 mol%, a terminal force loxy group concentration of 10 5 eq / ton, and an alkali metal content of 30 ppm.
  • Example 2 Polycondensation was performed in the same manner as in Example 1 using a polyester precursor having an esterification rate of 77%.
  • the melting point of the obtained polymer was 292 ° C, and the thermal characteristics were deteriorated.
  • the diethylene glycol component was 14 mol%.
  • Example 6 In the same manner as in Example 6 except that 100 parts by weight of the polyester precursor obtained in the first step of Example 1 and 23 parts by weight of bis-2-dihydrated kichetyl terephthalate were used, the NEO-H component was 70 An aromatic polyester containing 30% by mole of terephthalic acid component was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained aromatic polyester.
  • peak Ap was observed in the range of 2 ⁇ of 20 to 21 ° and peak Lp was observed in the range of 7.5 to 9.0 ° in XRD measurement. 2).
  • the strength of Ap was 49324, Lp was 3245, and Q value was 0.062.
  • Example 7 The aromatic polyester obtained in Example 7 was supplied to an extruder and extruded from a die at 300 ° C. onto a cooling drum at a temperature of 40 ° C. while rotating in a molten state to form an unstretched film. Then, between two sets of rollers with different rotation speeds along the film forming direction, the film surface temperature is heated to 135 ° C with an IR heater from above and doubled in the vertical direction (film forming direction). The film was stretched, then stretched 3.8 times in the transverse direction (width direction) at 140 ° C to obtain a film having a thickness of 18.4 m, and heat-fixed at 200 ° C for 10 seconds. Table 2 shows the characteristics of the obtained biaxially oriented polyester film. Table 2
  • the Q value obtained from the equation was 0.027. Further, the obtained aromatic polyester had an endothermic peak of 157 ° C when heated at 10 ° C / min after heating up to 320 at a temperature increase rate of 20 ° CZ in DSC measurement. 2 Observed at 14 ° C (Fig. 5).
  • Example 9 was the same as Example 9 except that the polyester precursor obtained in the first step of Example 1 was changed to 100 parts by weight and 2,6-bis (hydroxyethoxycarbonyl) naphthalene was changed to 27 parts by weight.
  • An aromatic polyester having a NEO-H component content of 70.7 mol% and a naphthalene dicarboxylic acid component content of 29.3 mol% was obtained.
  • Table 3 shows the physical properties of the resulting aromatic polyester.
  • the obtained aromatic polyester had an endothermic peak of 1 77 ° C and 227 ° C when cooled at 10 ° C / min after heating up to 320 ° C at a rate of temperature increase of 20 ° CZ in DSC measurement. Observed at ° C (Fig. 7).
  • Example 10 1.56 109.45 261.1 36.8 21.6 7.5
  • the aromatic polyester obtained in Example 10 was supplied to an extruder and extruded from a die at 300 ° C. onto a cooling drum having a rotating temperature of 40 ° in a molten state to form an unstretched film. Then, between the two sets of rollers with different rotation speeds along the film forming direction, the film surface temperature is heated from above to 135 ° C in the vertical direction (film forming direction). Each film is stretched at the magnification shown in Table 1, and then stretched at 140 ° C in the transverse direction (width direction) at the magnification shown in Table 4 to obtain the film thickness shown in Table 4, and heated at 200 ° C for 10 seconds. Fixed.
  • Table 4 The properties of the obtained biaxially oriented polyester film are shown in Table 4.
  • Table 4 shows the characteristics of the obtained biaxially oriented polyester film.
  • Example 1 100 parts by weight of the polyester precursor obtained in the first step of Example 1, 2, 6-
  • the NEO-H component is 85 mol% and the naphthalenedicarboxylic acid component is 15 mol% in the same manner as in Example 9, except that 11 parts by weight of bis (hydroxyethoxycarbonyl) naphthalene is used.
  • Aromatic polyester was obtained.
  • a film with a film thickness of 10.8 m was obtained by heat-fixing at 210 ° C at 3 times longitudinal stretch and 3 times transverse stretch at 150 ° C in a simultaneous biaxial stretching machine, and the gas barrier properties were measured. The results are shown in Table 5.
  • Example 1 The aromatic polyester obtained in Example 1 was supplied to an extruder and extruded from a die at 340 ° C. onto a cooling drum at a temperature of 40 ° C. while rotating in a molten state to form an unstretched film.
  • the obtained unstretched film was simultaneously biaxially stretched 3.0 times in the machine direction and transverse direction at a stretching temperature of 155 ° C. to obtain a 12 m film. After that, the film was heat fixed at 260 ° C for 60 seconds.
  • Table 6 shows the properties of the obtained biaxially oriented polyester film.
  • Table 6 Table 7 summarizes the compositions and physical properties of the aromatic polyesters obtained in Examples 1 to 7, 9 to 10 and Comparative Examples 1 and 2.
  • the aromatic polyester of the present invention has a low content of diethylene glycol component represented by the formula (D) and is excellent in heat resistance.
  • the aromatic polyester of the present invention has a low terminal carboxyl group concentration and is excellent in hydrolysis resistance.
  • the aromatic polyester of the present invention has a low alkali metal content and a good hue.
  • the film of the present invention is excellent in mechanical properties, dimensional stability, and gas barrier properties.
  • 6 '-(ethylenedioxy) di-2-naphthoic acid ester (NEO-ester), which is difficult to purify, is used as the raw dicarboxylic acid component.
  • — (Ethylenedioxy) di-2-naphthoic acid (NEO-H) can be used in the acid form, and an aromatic polyester can be produced at low cost.
  • an aromatic polyester having a high intrinsic viscosity can be obtained.
  • an aromatic polyester having a low content of the diethylene glycol component represented by the formula (D) and excellent heat resistance can be obtained.
  • an aromatic polyester having a low terminal carboxyl group concentration can be obtained.
  • an aromatic polyester having a low alkali metal content and a good hue can be obtained.
  • the film of the present invention has excellent heat resistance, mechanical properties, and dimensional stability. Therefore, it can be used as a material for a base film of a high-density magnetic recording medium.

Description

芳香族ポリエステルおよびその製造法
技術分野
本発明は 6 , 6 ' 一 (アルキレンジォキシ) ジ— 2—ナフトェ酸を主たるジカ ルボン酸成分とする芳香族ポリエステルおよびその製造方法に関する。 明
背景技術 細 1
従来から種々の芳香族ジカルボン酸が知ら書れており、 ポリエステル、 ポリアミ ドのなどの如き縮合重合体の原料として広く利用されている。 例えばテレフタル 酸はポリエチレンテレフ夕レート、 ポリテトラエチレンテレフ夕レー卜、 ポリパ ラフェニレンテレフタルアミド等の原料として工業的に使用されている。 その他 イソフタル酸もポリマー用原料として広く利用されている。 またナフタレンジ力
レート (ポリエチレンナフタレート) はポリエチレンテレフ夕レートに比べ機械 的特性、 耐熱性等にさらに高性能であることは知られている。
さらに近年、 技術の高度化により物理的、 化学的に高性能を有する素材の要求 が高まっている。 例えばポリエチレンテレフタレ一トは榭脂、 繊維、 フィルムな どに幅広く使用されており、 フィルムにおいては耐熱性、 強度、 ヤング率に優れ ており広く利用されている。 しかし用途によっては未だ十分な特性を有している とは言い難い。 一方、 液晶ポリエステルは、 高いヤング率、 高い融点、 高い流動 性を有し、 優れた素材であるが溶融成形すると一軸方向に配向しやすく、 ポリエ チレンテレフタレートのようなニ軸フィルムを得ることは困難である。
ポリエチレンナフ夕レートよりもさらに高性能のポリエステルとして、 6, 6 ' ― (アルキレンジォキシ) ジ一 2—ナフトェ酸 (以下、 NE O— Hと呼ぶこ とがある) をジカルボン酸成分とする芳香族ポリエステルが提案されている。 N E〇_Hは、 酸の形態ではエチレンダリコールなどのジオール成分への溶解度が 低く、 重合反応時の取り扱いが難しい。 そのためェチルエステル (以下、 N E O 一エステルと呼ぶことがある) の形態で、 エチレングリコールとエステル交換し た後、 重縮合され芳香族ポリエステルを製造することが提案されている (特許文 献 1〜4 )。
しかし、 この場合のエステル交換反応は、 反応により生成するエタノールを排 出しながら行なうため、 反応の進行と共にエチレングリコールが減少し、 反応に より生成するポリエステル前駆体が結晶化して固化し、 攪拌が困難になり、 反応 時間が長くなるという欠点がある。 また得られる芳香族ポリエステル中には、 式 (D) で表されるジエチレングリコール成分力 S含まれ易く、 物性を低下させ易い という欠点もがある。
また、 N E〇一エステルは、 沸点が極めて高く、 蒸留することが困難で、 再結 晶による精製を行なう他なく安価に精製するのが困難である。 そのため N E O一 エステルを出発原料として芳香族ポリエステルを工業的規模で製造するのは難し レ^
(特許文献 1 ) 特開昭 6 0 - 1 3 5 4 2 8号公報
(特許文献 2 ) 特開昭 6 0— 2 2 1 4 2 0号公報
(特許文献 3 ) 特開昭 6 1 - 1 4 5 7 2 4号公報
(特許文献 4 ) 特開平 6— 1 4 5 3 2 3号公報 発明の開示
そこで本発明の目的は、 N E O—エステルを出発原料としない新規な芳香族ポ リエステルの製造方法を提供することにある。 また本発明の目的は、 式 (D) で 表されるジエチレングリコール成分の含有量が少なく、 耐熱性、 色相に優れた芳 香族ポリエステルおよびその製造方法を提供することにある。 さらに本発明の目 的は、 力学的特性、 寸法安定性、 ガスバリア性に優れたフィルムを提供すること にある。
本発明者は、 N E O— Hを直接、 ジオール成分でエステル化させ、 芳香族ポリ エステルを製造する方法について検討した。 その結果、 エステル化反応において 所定のエステル化率のポリエステル前駆体を得た後、 重縮合すると、 式 (D) で 表されるジェチレングリコ一ル成分が少なく、 耐熱性に優れた芳香族ポリエステ ルが得られることを見出し、 本発明を完成した。
即ち本発明は、 ジカルボン酸成分およびジオール成分を含有する芳香族ポリェ ステルであり、
(i) ジカルボン酸成分が 50〜100モル%の下記式 (A) および 50〜0モ ル%の下記式 (B) で表される繰り返し単位を含有し、 ジオール成分が 90〜1 00モル%の下記式 (C) で表される繰り返し単位を含有し、
Figure imgf000005_0001
式 (A) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である、
0 0
C一 Ar― C (B)
式 (B) 中、 Arは炭素数 2〜10の炭化水素基である、
-O— CHつ CH2— 0- (C)
(ii) P—クロ口フエノール Zl, 1, 2, 2—テトラクロ口ェ夕ン (堇量比 4 0Z60) の混合溶媒を用いて 35 °Cで測定した固有粘度が 0. 4〜3. 0であ 0、
(iii) 下記式 (D) で表される繰り返し単位の含有量が 10モル%未満であり、 —— 0—— CH2CH2—— 0—— CH2CH2—— O—— (D)
(iv) 末端力ルポキシ基濃度が 200 e q/t o n以下であり、
(v) アル力リ金属含有量が 300 p pm以下である芳香族ポリエステルである。 また本発明は、 (1) 下記式 (a)
Figure imgf000005_0002
(a) 式 (a) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である、
で表される化合物を含有するジカルボン酸成分と、 エチレンダリコールを含有す るジオール成分とを反応させ下記式 (a— 1)
Figure imgf000006_0001
(a-1) 式 (a— 1) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である、 で表される化合物を含有し、 エステル化率が 85%のポリエステル前駆体を得る 第 1工程、
(2) ポリエステル前駆体を重合触媒の存在下で重合する第 2工程、
を含む芳香族ポリエステルの製造方法である。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 6の芳香族ポリエステルの D S C測定チヤ一トである。
図 2は、 実施例 7の芳香族ポリエステルの XRD測定チヤートである。
図 3は、 実施例 7の芳香族ポリエステルの D S C測定チヤ一トである。
図 4は、 実施例 9の芳香族ポリエステルの XRD測定チャートである。
図 5は、 実施例 9の芳香族ポリエステルの D S C測定チヤ一トである。
図 6は、 実施例 10の芳香族ポリエステルの XRD測定チャートである。 図 7は、 実施例 10の芳香族ポリエステルの DSC測定チャートである。 発明を実施するための最良の形態
<芳香族ポリエステル >
本発明の芳香族ポリエステルは、 ジカルポン酸成分およびジオール成分を含有 する。
ジカルボン酸成分は、 50〜100モル%の下記式 (A) および 50〜0モ ル%の下記式 (B) で表される繰り返し単位を含有する。
Figure imgf000007_0001
式 (A) 中、 Rは炭素数 2〜1 0のアルキレン基である。 アルキレン基として エチレン基、 アルキレン基として、 イソプロピレン基、 トリメチレン基、 テトラ メチレン基、 へキサメチレン基、 ォクタメチレン基等力 S挙げられる。
0 O C— Ar— C (B)
式 (B) 中、 A rは、 炭素数 2〜1 0の炭化水素基である。 炭化水素基は、 低 級アルキル基、 ハロゲン等力 S核置換されていてもよい。 炭化水素基として、 芳香 族炭化水素基、 脂環族炭化水素基、 脂肪族炭化水素基等が挙げられる。 芳香族炭 化水素基として、 フエ二レン基、 ナフ夕レンジィル基、 ビフエニリレン基などが 挙げられる。 脂環族炭化水素基として炭素数 6〜 1 2のシクロアルキレン等が挙 げられる。 脂肪族炭化水素基として炭素数 2〜1 2のアルキレン等が挙げられる。 ジオール成分は、 下記式 (C) で表されるエチレングリコール由来の繰り返し 単位を 9 0〜1 0 0モル%、 好ましくは 9 5〜1 0 0モル%、 より好ましくは 9 8〜: L 0 0モル%含有する。
一 0—— CH2CH2— 0— ( c )
他のジオール成分として下記式 (C一 1 ) で表される繰り返し単位が挙げられ る。
—— O— Rc— 0 ( C一 1 )
式 (C—1 ) 中、 R cは、 炭素数 3〜8のアルキレン基である。 アルキレン基 として、 イソプロピレン基、 トリメチレン基、 テトラメチレン基、 へキサメチレ ン基、 ォクタメチレン基等が挙げられる。
式 (A) で表される繰り返し単位と、 式 (C) で表される繰り返し単位で構成 されるエステル単位 (一 (A) 一 (C) ―) の含有量は、 全繰り返し単位の好ま しくは 5 0 ~ 1 0 0 %、 より好ましくは 7 0〜 1 0ひモル%、 さらに好ましくは 8 0〜; L 0 0モル%である。 本発明の芳香族ポリエステルは、 P—クロ口フエノール/ 1, 1, 2, 2—テ トラクロ口ェ夕ン (重量比 40ノ 60) の混合溶媒を用いて 35 °Cで測定した固 有粘度が 0. 4〜3. 0、 好ましくは 0. 5〜2. 8、 より好ましくはひ. 6~ 2. 5である。
本発明の芳香族ポリエステルは、 下記式 (D) で表される繰り返し単位の含有 量が 10モル%未満、 好ましくは 0. 01〜9モル%、 より好ましくは 0. 01 〜8モル%でぁる。
—— 0—— CH2CH2—— 0—— CH2CH2— O—— (D)
式 (D) で表される繰り返し単位がポリマー骨格に含まれると、 主鎖の剛直性 が失われ、 機械的特性、 耐熱性低下を引き起こす原因になる。 式 (D) で表され る繰り返し単位は、 グリコール成分同士の反応、 またはポリマー末端のヒドロキ シ末端同士の反応により生成する。 式 (D) で表される繰り返し単位の含有量は 核磁気共鳴装置によつて測定することができる。
本発明の芳香族ポリエステルは、 末端力ルポキシ基濃度が 200 e q/t on 以下、 好ましくは 0. 1〜150 e qZt on、 より好ましくは 0. 1〜100 e q/ t o nである。
芳香族ポリエステルは、 通常、 重縮合反応の平衡定数が小さい。 そのため、 末 端力ルポキシ基濃度が増加すると、 吸水率が増加し、 力 ^つカルボキシ基による酸 触媒作用により加水分解を起こし易くなるという不利益がある。 そのため耐加水 分解性を向上させるためには末端力ルポキシ基濃度を小さくすることが重要であ る。 また得られた芳香族ポリエステルの重合度を上昇させるため、 固相重合を行 う場合にも末端カルボキシ基濃度が高いと反応性が低下し、 固相重合に要する時 間が長くなり生産性が低下するなど工業的にも好ましくない。 末端力ルポキシ基 濃度は、 ポリエステル前駆体のエステル化率、 反応圧力により調整することがで きる。
本発明の芳香族ポリエステルは、 アルカリ金属含有量が 300 ppm以下、 好 ましくは 1〜200 p pm、 より好ましくは 1〜50 p pmである。 アルカリ金 属量が 300 ppmより多い場合は、 得られるポリエステルの透明性や、 分子量 低下が起こり、 機械的強度が低下したりする。 本発明において、 アルカリ金属含 有量とは、 ナトリウム金属およびカリウム金属の合計量のことを言う。 アルカリ 金属含有量は原子吸光法により測定することができる。
本発明の芳香族ポリエステルの原料である、 式 (a ) で表される化合物はアル カリ金属塩を経て製造されるため不純物としてアルカリ金属を含有する。 そのた め、 式 ) で表される化合物は、 アルカリ金属量を低減させた後、 原料として 用いることが好ましい。 アルカリ金属量は、 例えば、 式 (a ) で表される化合物 をァミン塩またはアンモニゥム塩とした後、 その塩を酸析または加熱により分解 して低減させることができる。
(第一の態様)
上記芳香族ポリエステルにおいて、 ジカルボン酸成分が主として下記式 (A— 1 ) で表される繰り返し単位 (式 (A) において Rがエチレン基) を含有し、 融 点が 2 9 5 °C以上である芳香族ポリエステル (1 ) が好ましい。 主としてとは、 含有量が好ましくは 9 0〜1 0 0モル%、 より好ましくは 9 5〜1 0 0モル%、 さらに好ましくは 9 9〜1 0 0モル%であることを意味する。
Figure imgf000009_0001
芳香族ポリエステル (1 ) 中のジオール成分は、 下記式 (C) で表される繰り 返し単位を、 好ましくは 9 0〜1 0 0モル%、 より好ましくは 9 5〜 1 0 0モ ル%含有する。
― 0— CH2CH2— 0— ( c )
他のジオール成分として下記式 (C一 1 ) で表される繰り返し単位が挙げられ る。
0— Rc— 0 ( C— 1 )
式 (C— 1 ) 中、 R cは、 炭素数 3〜8のアルキレン基である。 アルキレン基 として、 イソプロピレン基、 トリメチレン基、 テトラメチレン基、 へキサメチレ ン基、 ォクタメチレン基等が挙げられる。 芳香族ポリエステル (1) は、 P—クロ口フエノール /1, 1, 2, 2—テ卜 ラクロロェタン (重量比 40Z60) の混合溶媒を用いて 35 °Cで測定した固有 粘度が 0. 4〜3. 0である。 芳香族ポリエステル (1) は、 下記式 (D) で表 される繰り返し単位の含有量が 10モル%未満である。
—— 0— CH2CH2— O—— CH2CH2— O—— (D) 芳香族ポリエステル (1) は、 末端カルポキシ濃度が 200 e qZt on以下 である。 芳香族ポリエステル (1) は、 アルカリ金属含有量が 300 ppm以下 である。
(第二の態様)
上記芳香族ポリエステルにおいて、 ジカルボン酸成分が 50〜80モル%の式 (A) および 50〜20モル%の下記式 (B— 1) で表される繰り返し単位を含 有し、 融点が 225〜265 °Cの芳香族ポリエステル(2)が好ましい。
Figure imgf000010_0001
ジオール成分は、 下記式 (C) で表される繰り返し単位を、 90モル〜 100 モル%、 好ましくは 95〜100モル%、 より好ましくは 98〜100モル%含 有する。
0—— CH2CH2—— 0 (Q)
他のジオール成分として下記式 (C一 1) で表される繰り返し単位が挙げられ る。
— 0—— Rc— 0— (C-1)
式 (C— 1) 中、 Rcは、 炭素数 3〜8のアルキレン基である。 アルキレン基 として、 イソプロピレン基、 トリメチレン基、 テトラメチレン基、 へキサメチレ ン基、 ォクタメチレン基等力挙げられる。
芳香族ポリエステル (2) は、 P—クロ口フエノール Zl, 1, 2, 2—テト ラクロロェタン (重量比 40/60) の混合溶媒を用いて 35 °Cで測定した固有 粘度が 0. 4〜3. 0である。 芳香族ポリエステル (2) は、 下記式 (D) で表 される繰り返し単位の含有量が 10モル%未満である。
—— 0— CH2CH2—— O—— CH2CH2— O—— (D)
芳香族ポリエステル (2) は、 末端カルポキシ濃度が 200 e q/t on以下 である。 芳香族ポリエステル (2) は、 アルカリ金属含有量が 300 ppm以下 である。
芳香族ポリエステル (2) の融点は、 好ましくは 225〜265°C、 より好ま しくは 235〜 260°Cであることが製膜性の点から好ましい。 融点が 265°C を越えると、 溶融押し出しして成形する際に、 流動性が劣り、 吐出などが不均一 化しやすくなる。 一方、 225^未満になると、 製膜性は優れるものの、 ポリエ チレンテレフ夕レートの持つ機械的特性などが損なわれやすくなる。
また、 芳香族ポリエステル(2)は、 DSCで測定したガラス転移温度 (以下、 Tgと称することがある。) が、 好ましくは 100〜1 15°C、 より好ましくは 108〜115 °Cの範囲にあることが、 耐熱性や寸法安定性の点から好ましい。 なお、 Tgが下限未満では、 芳香族ポリエステルの耐熱性、 機械的強度に不具合 が出ることがある。 本発明の芳香族ポリエステル(2)は優れた成形性を有する。 主として式 (A) で表される繰り返し単位を含有する芳香族ポリエステル (1) は、 寸法安定性に優れているが、 融点が非常に高く、 また結晶性も非常に 高いことから溶融状態での流動性に乏しい。 芳香族ポリエステル(2)は、 非液晶 性の式 (B— 1) で表される繰り返し単位を含有するので、 寸法安定性、 成形性、 およびガスバリア性に優れる。
芳香族ポリエステル( 2 )は、 光学的に異方性の溶融相を形成するものであるこ とが好ましい。 芳香族ポリエステル(2)において、 DSC測定において昇温速度 20°CZ分で 320°Cまで昇温した後、 10°CZ分で冷却したときの吸熱ピーク が 120〜 235 °Cの範囲に 2点観測されること力 S好ましい。
芳香族ポリエステル(2)は、 340でで一旦溶融させその後、 氷浴で急冷する ことによって得た非晶体についての XRD測定において、 20が 20〜21° の範囲に観察されるピークトップ強度 (Ap) と、 が 7. 5〜9. 0° の 範囲に観察されるピークトップ強度 (Lp) について、 その比である Qが、 下記 式 (I) の関係を満たすことが好ましい。 ρ=^<ο. 2 (I) 芳香族ポリエステル(2)の光学的異方性は、 式 (Α) で表される繰り返し単位 の割合により調節することができる。
(第三の態様)
上記芳香族ポリエステルにおいて、 ジカルボン酸成分が 50〜80モル%の式 (Α) および 50〜20モル%の下記式 (Β— 2) で表される繰り返し単位を含 有し、 融点が 235〜270°Cの芳香族ポリエステル(3)が好ましい。
Figure imgf000012_0001
ジオール成分は、 下記式 (C) で表される繰り返し単位を、 90モル〜 100 モル%、 好ましくは 95〜100モル%、 より好ましくは 98〜100モル%含 有する。
0— CH2CH2—— 0 (C)
他のジオール成分として下記式 (C— 1) で表される繰り返し単位が挙げられ る。
~~ -O—— Rc— 0 (C— 1)
式 (C一 1) 中、 Reは、 炭素数 3〜8のアルキレン基である。 アルキレン基 として、 イソプロピレン基、 トリメチレン基、 テトラメチレン基、 へキサメチレ ン基、 ォクタメチレン基等が挙げられる。
芳香族ポリエステル (3) は、 P—クロ口フエノール Zl, 1, 2, 2—テト ラクロロェタン (重量比 40/60) の混合溶媒を用いて 35 °Cで測定した固有 粘度が 0. 4〜3. 0である。 芳香族ポリエステル (3) は、 下記式 (D) で表 される繰り返し単位の含有量が 1ひモル%未満である。
—— 0— CH2CH2—— 0:—— CH2CH2—— 0—— (D) 芳香族ポリエステル (3) は、 末端カルポキシ濃度が 200 e q/t on以下 である。 芳香族ポリエステル (3) は、 アルカリ金属含有量が 300 ppm以下 である。
芳香族ポリエステル(3)の DSCで測定した融点は、 好ましくは 235〜 27 0°C、 さらに好ましくは 240〜265°Cである。 融点がこの範囲にあると製膜 性および機械的特性の点から好ましい。 融点が上限を越えると、 溶融押し出しし て成形する際に、 流動性が劣り、 吐出などが不均一化しやすくなる。 一方、 下限 未満になると、 製膜性は優れるものの、 式 (A) で表される繰り返し単位を有す る芳香族ポリエステルの持つ機械的特性などが損なわれやすくなる。
芳香族ポリエステル(3)の DSCで測定したガラス転移温度 (Tg) は、 好ま しくは 105〜115°C、 より好ましくは 107〜113°Cである。 Tgがこの 範囲にあると、 耐熱性や寸法安定性の点から好ましい。 なお、 Tgが下限未満で は、 耐熱性、 機械的強度 不具合が出ることがある。
芳香族ポリエステル(3)は、 式 (A) で表される繰り返し単位と式 (B— 2) で表される繰り返し単位が共存しているので優れた成形性を有する。
主として式 (A) で表される繰り返し単位を含有する芳香族ポリエステル
(1) は、 寸法安定性に優れているが、 融点が非常に高く、 また結晶性も非常に 高いことから溶融状態での流動性に乏しい。 芳香族ポリエステル(3)は、 非液晶 性の式 (B— 2) で表される繰り返し単位を含有するので、 寸法安定性、 成形性、 およびガスバリァ性に優れる。
芳香族ポリエステル(3)は、 光学的に異方性の溶融相を形成するものであるこ と力 S好ましい。 芳香族ポリエステル(3)は、 340°Cで一旦溶融させその後、 氷 浴で急冷することによって得た非晶体についての XRD測定において、 2 Sが 2 0〜21 ° の範囲に観察されるピーク Apと、 20力 S7. 5〜9. 0 ° の範囲 に観察されるピーク Lpについて、 その比である Qが、 下記式 (I) の関係を満 たすことが好ましい。
Figure imgf000013_0001
芳香族ポリエステル (3) は、 DSC測定において昇温速度 20°C/分で 32 0 Cまで昇温した後、 10°CZ分で冷却したときの吸熱ピークが 120°C〜22 0°Cの範囲に 2点観測されることが好ましい。 芳香族ポリエステル (3) の光学 的異方性は、 式 (A) で表される繰り返し単位の割合により調節することができ る。
<製造方法 >
本発明の芳香族ポリエステルは、 ( i ) ジカルボン酸成分とジオール成分とを エステル化率が 85 %になるまで反応させポリエステル前駆体を得る第 1工程、 および (i i ) ポリエステル前駆体を重合触媒の存在下で重合する第 2工程によ り製造することができる。
(第 1工程)
第 1工程は、 ジカルボン酸成分とジオール成分とを反応させエステル化率が 8 5 %のポリエステル前駆体を得る工程である。
ジカルボン酸成分は、 下記式 (a)
Figure imgf000014_0001
(a) で表される化合物を含有する。
式中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である。 アルキレン基としてェチレ ン基、 アルキレン基として、 イソプロピレン基、 トリメチレン基、 テトラメチレ ン基、 へキサメチレン基、 ォクタメチレン基等が挙げられる。
ジカルボン酸成分中の式 (a) で表される化合物の含有量は、 50〜100モ ル%である。
式 (a) で表される化合物は、 その製造時にアルカリ金属を用いるため、 不純 物としてアル力リ金属を含有する。 芳香族ポリエステルにアル力リ金属が含有す るとその色相が悪化するので、 原料の式 (a) で表される化合物のアルカリ金属 量を低減させること力 子ましい。
アルカリ金属量を低減は以下の方法により行なうことができる。 例えば、 式 (a) で表される化合物を、 アミン塩またはアンモニゥム塩とした後、 そめ塩を 酸析または加熱により分解してアルカリ金属量を低減させることができる。 また 式 (a) で表される化合物をエタノールなどの水溶性有機溶媒の存在下に酸祈す ることによりアルカリ金属量を低減させることができる。 また式 (a ) で表され る化合物を、 水に懸濁し 8 0〜3 0 0 °Cで反応させた後、 酸析する操作を繰り返 すことによりアル力リ金属量を低減させることができる。
原料の式 (a ) で表される化合物のアルカリ金属含有量は、 好ましくは 5〜 2 0 0 p p m、 より好ましくは 5〜: L 0 0 p pm、 さらに好ましくは 5〜 5 0 p p mである。
ジカルボン酸成分は、 下記式 (b) で表される化合物を含有していてもよい。 式 (b ) で表される化合物の含有量は 5 0〜0モル%である。
O 0
HO— C— Ar—— C— OH (b )
式 (b ) 中、 A rは、 炭素数 2〜1 0の炭化水素基である。 炭化水素基は、 低 級アルキル基、 ハロゲン等が核置換されていてもよい。 炭化水素基として、 芳香 族炭化水素基、 脂環族炭化水素基、 脂肪族炭化水素基等が挙げられる。 芳香族炭 化水素基として、 フエ二レン基、 ナフ夕レンジィル基、 ビフエニリレン基などが 挙げられる。 脂環族炭化水素基として炭素数 6〜1 2のシクロアルキレン等が挙 げられる。 脂肪族炭化水素基として炭素数 2〜1 2のアルキレン等が挙げられる。 式 (b ) で表される化合物として、 芳香族ジカルボン酸、 脂環族ジカルボン酸、 脂肪族ジカルボン酸など力 S挙げられる。 芳香族ジカルボン酸として、 テレフタル 酸、 フタル酸、 イソフ夕ル酸、 1, 4一フエ二レンジォキシジカルボン酸、 1 , 3—フエ二レンジォキシジ酢酸、 4, 4 ' ージフエニルジカルポン酸、 4, 4, ージフエニルエーテルジカルボン酸、 4, 4 ' ージフエ二ルケトンジカルボン酸、 4, 4, ージフエノキシェ夕ンジカルボン酸、 4 , 4 ' ージフエニルスルホンジ カルボン酸、 2 , 6—ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。 fl旨環族ジカル ボン酸として、 へキサヒドロテレフタル酸、 へキサヒドロイソフタル酸などが挙 げられる。 脂肪族ジカルボン酸として、 コハク酸、 ダルタル酸、 アジピン酸、 ピ メリン酸、 スベリン酸、 ァゼライン酸、 セバシン酸、 ゥンデカジカルボン酸、 ド デカジカルボン酸などが挙げられる。 式 (b) で表される化合物は、 一種でも二 種以上の混合物であってもよい。 中でも、 テレフタル酸、 イソフタル酸、 2 , 6 一ナフ夕レンジカルボン酸が好ましく使用される。
ジカルボン酸成分は、 主として式 (a ) で表される化合物を含有することが好 ましい (第一の態様)。 主としてとは、 含有量が好ましくは 9 0〜1 0 0モル%、 より好ましくは 9 5〜1 0 0モル%、 さらに好ましくは 9 9〜1 0 0モル%であ ることを意味する。
ジカルボン酸成分は、 5 0〜8 0モル%の式 (a ) で表される化合物および 5 0〜2 0モル%の式 (b ) で表される化合物を含むことが好ましい (第二、 第三 の態様)。
ジオール成分は、 エチレングリコールを含有する。 エチレングリコールの含有 量は、 9 0〜1 0 0モル%、 好ましくは 9 5〜1 0 0モル%、 より好ましくは 9 5〜1 0 0モル%である。
他のジオール成分として、 炭素数 3〜 8のアルキレンダリコールが挙げられる。 アルキレングリコールとして、 イソプロピレングリコール、 テトラメチレンダリ コール、 へキサメチレングリコール、 ォクタメチレングリコール等を挙げられる。 芳香族ポリエステルを製造する際には、 ジカルボン酸成分およびダリコール成 分の外に、 さらに他の共重合成分を、 本発明の目的 ·効果を損わない範囲で使用 することができる。 他の共重合成分としては、 例えば、 グリコ一ル酸、 p—ヒド ロキシ安息香酸、 p—6—ヒドロキシエトキシ安息香酸などのヒドロキシカルポ ン酸や、 アルコキシカルボン酸、 ステアリルアルコール、 ベンジルアルコール、 ステアリン酸、 ベヘン酸、 安息香酸、 t一ブチル安息香酸、 ベンゾィル安息香酸 などの単官能成分、 トリ力ルバリル酸、 トリメリット酸、 トリメシン酸、 ピロメ リット酸、 ナフタレンテトラカルボン酸、 没食子酸、 トリメチロールェタン、 ト リメチロールプロパン、 グリセロール、 ペンタエリスリ 1 ^一ル、 シュガーエステ ルなどの三官能以上の多官能成分などが挙げられる。
第 1工程は、 芳香族ジカルボン酸をエステル化しポリエステル前駆体を得るェ 程である。 反応は、 グリコ一ル成分の沸点以上で行うことが好ましい。 従って反 応温度は、 好ましくは 1 5 0 〜 2 5 0 C、 より好ましくは 1 8 0 〜 2 3 0 であ る。 1 5 0 よりも低いとエステル化反応力 分に進行せず、 2 5 0 °Cよりも高 いと副反応物であるグリコールが生成し好ましくない。
反応は常圧下で行っても良いが、 加圧下で反応を行うとよりエステル化反応が 進行しやすい。 よって高温高圧下でエステル化反応を行うことが好ましい。 反応 圧力は、 絶対圧力で、 好ましくは 1 0 〜 2 0 0 k P a、 より好ましくは 2 0 〜 1 5 0 k P aである。
反応時間は、 好ましくは 1 0分〜 1 0時間、 より好ましくは 3 0分〜 7時間で ある。 このエステル化反応によってポリエステル前駆体としての反応物が得られ る。
エステル化反応の終了の目安はエステル化率が 8 5 %以上、 好ましくは 9 0 % 以上になった時点とするのが好ましい。 エステル化率が 8 5 %よりも低い段階で エステル化反応を停止して次の重縮合反応に進行すると所望の重合度、 末端カル ポキシ濃度のポリエステルを得ることができない。
エステル化率 (%) とは、 下記式によって算出される値である。 エステル化率 は核磁気共鳴分光法によって定量することができる。 丁 マ — „ ル ( 0/ Λ —エステル化されたカルポキシ基の数 η η エスアル化率 U) -エステル化前の全力ルポキシ基の数 x l 0 0 ジオール成分の量は、 ジカルボン酸成分 1モルに対し、 好ましくは 1 . 1 〜 4 モル、 より好ましくは 2 〜 4モル、 さらに好ましくは 2 〜 3モルである。 式 ( a ) で表される化合物は、 エチレングリコールへの溶解性が低く、 溶解性を考 慮してグリコール成分の量を調節することが好ましい。
触媒は、 ポリエステルの直接重合法において通常使用されている任意の触媒を 必要に応じて適宜使用することができ、 好ましい触媒の例としてはテトラ— n— ブチルチタネート、 テトライソプロピルチタネート、 それらの加水分解等の有機 チタン化合物が挙げられる。
第 1工程では、 ポリエステル前駆体が得られる。 ポリエステル前駆体は、 下記 式 (a— 1 ) で表される化合物-を含有する。 式中、 Rは式 (a ) と同じである。
Figure imgf000018_0001
(a-1) ジカルボン酸として、 式 (b) で表される化合物を用いた場合には、 ポリエス テル前駆体中には、 下記式 (b— 1) で表される化合物が含まれる。 式中、 Ar は、 式 (b) と同じである。
0 O
HOH2CH2CO— C— Ar— C— OCH2CH2OH (b— 1、 本発明の第 1工程では、 式 (a) で表される 6, 6 ' 一 (アルキレンジォキ シ) ジ一 2—ナフトェ酸を含有するジカルボン酸成分を、 エチレングリコ一ルを 含有するジオール成分と反応させ、 エステル化率が 8 5%のポリエステル前駆体 とすることにより、 反応副生物である式 (D) で表されるジエチレングリコール 成分の含有量の少なく、 末端カルポキシ基の含有量の少ない芳香族ポリエステル を得ることができる。 またアル力リ金属含有量の少ない芳香族ポリエステルを得 ることができる。 その結果、 耐熱性、 色相に優れた芳香族ポリエステルが得られ る。
ポリエステル前駆体は、 50〜100モル%の式 (a— 1) で表される化合物 および 50〜0モル%の式 (b— 1) で表される化合物を含むことが好ましい。 ポリエステル前駆体は、 主として式 (a— 1) で表される化合物を含有するこ とが好ましい (第一の態様)。 主としてとは、 含有量が好ましくは 90〜100 モル%、 より好ましくは 95〜100モル%、 さらに好ましくは 99〜100モ ル%であることを意味する。
ポリエステル前駆体は、 50〜80モル%の式 (a— 1) で表される化合物お よび 50〜20モル%の式 (b— 1) で表される化合物を含むことが好ましい
(第二、 第三の態様)。
特開昭 60— 135428号公報に記載された、 6, 6' — (エチレンジォキ シ) ジー 2—ナフトェ酸のエステル (N E O—エステル) とグリコールとを反応 させる方法ではエステル交換反応が進むにつれて、 ポリエステル前駆体が結晶化 により徐々に固化する現象がみられ、 攪拌が困難になり、 エステル交換反応が完 全に進行するのに時間が要する、 また一旦固化した反応物を溶解させるために温 度を上昇させることにより、 ジアルキレンングリコ一ルなどの副成分が発生しや すいなどの課題があるが、 本発明の方法ではこれらの課題を解決できる。
本発明の態様として、 第 1工程では、 主として式 (a ) で表される化合物をェ ステル化させ、 得られるポリエステル前駆体に式 (b— 1 ) で表される化合物を 添加することもできる。
(第 2工程)
第 2工程は、 第 1工程で得られたポリエステル前駆体を重合触媒の存在下で重 縮合する工程である。
重縮合触媒としては、 少なくとも一種の金属元素を含む金属化合物が挙げられ る。 なお、 重縮合触媒はエステル化反応においても使用することができる。 金属 元素としては、 チタン、 ゲルマニウム、 アンチモン、 アルミニウム、 ニッケル、 亜鉛、 スズ、 コバルト、 ロジウム、 イリジウム、 ジルコニウム、 ハフニウム、 リ チウム、 カルシウム、 マグネシウムなどが挙げられる。 より好ましい金属として は、 チタン、 ゲルマニウム、 アンチモン、 アルミニウム、 スズなどであり、 中で も、 チタン化合物はエステル化反応と重縮合反応との双方の反応で、 高い活性を 発揮するので特に好ましい。
重縮合触媒として好適なチタン化合物の具体例としては、 例えば、 テトラ一 n 一プロピルチタネート、 テトライソプロピルチタネート、 テトラー n—ブチルチ 夕ネート、 テトライソブチルチタネート、 テトラー t e r t—プチルチ夕ネート、 テトラシクロへキシルチタネート、 テトラフエエルチタネート、 テトラべンジル チタネート、 蓚酸チタン酸リチウム、 蓚酸チタン酸カリウム、 蓚酸チタン酸アン モニゥム、 酸化チタン、 チタンのオルトエステル又は縮合オルトエステル、 チタ ンのオルトエステル又は縮合オルトエステルとヒドロキシカルポン酸からなる反 応生成物、 チタンのオルトエステル又は縮合オルトエステルとヒドロキシカルポ ン酸とリン化合物からなる反応生成物、 チタンのオルトエステル又は縮合オルト エステルと少なくとも 2個のヒドロキシル基を有する多価アルコール、 2—ヒド ロキシカルボン酸、 又は塩基からなる反応生成物などが挙げられる。
アンチモン化合物の例としては、 例えば三酸化アンチモン、 五酸化アンチモン、 酢酸アンチモン、 アンチモングリコキサイドなどが挙げられる。 ゲルマニウム化 合物の例としては、 例えば二酸化ゲルマニウム、 四酸化ゲルマニウム、 水酸化ゲ ルマニウム、 蓚酸ゲルマニウム、 ゲルマニウムテトラエトキシド、 ゲルマニウム テトラー n—ブトキシド等が挙げられる。
アルミニウム化合物としては、 例えば、 ギ酸アルミニウム、 酢酸アルミニウム、 塩基性酢酸アルミニウム、 プロピオン酸アルミニウム、 篠酸アルミニウム、 ァク リル酸アルミニウム、 ラウリン酸アルミニウム、 ステアリン酸アルミニウム、 安 息香酸アルミニウム、 トリクロ口酢酸アルミニウム、 乳酸アルミニウム、 酒石酸 アルミニウム、 クェン酸アルミニウム、 サリチル酸アルミニウムなどのカルボン 酸塩、 塩化アルミニウム、 水酸化アルミニウム、 水酸ィ匕塩化アルミニウム、 炭酸 アルミニウム、 リン酸アルミニウム、 ホスホン酸アルミニウムなどの無機酸塩、 アルミニウムメトキサイド、 アルミニウムェトキサイド、 アルミニウム一 n—プ ロポキサイド、 アルミニウムイソプロポキサイド、 アルミニウム一 n _ブトキサ ィド、 アルミニウム一 t e r t—ブトキサイドなどアルミニウムアルコキサイド、 アルミニウムァセチルァセトネート、 アルミニウムァセチルァセテ一ト、 アルミ ニゥムェチルァセ卜ァセテ一卜、 アルミニウムェチルァセトアセテートジイソプ ロポキサイドなどのアルミニウムキレート化合物、 トリメチルアルミニウム、 ト リエチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物又はこれらの部分加水分解 物、 酸ィ匕アルミニウムなどが挙げられる。
これらのアルムニゥム化合物のうち、 カルボン酸塩、 無機酸塩又はキレート化 合物が好ましく、 これらの中でもさらに塩基性酢酸アルミニウム、 乳酸アルミ二 ゥム、 塩化アルミニウム、 水酸化アルミニウム、 水酸化塩化アルミニウム又はァ ルミ二ゥムァセチルァセトネートが特に好ましい。 塩基性酢酸アルミニウムはホ ゥ酸等の添加剤で安定化されたものを用いてもよい。 これらの触媒は単独でも、 あるいは併用してもよい。 かかる触媒量はポリマー に対し、 0. 005〜0. 5モル%程度が好ましい。
好ましい重縮合温度は得られるポリマーの融点以上 350°C以下、 より好まし くは融点プラス 5°C以上 330°C以下である。 重縮合反応では通常 5mmHg以 下の減圧下で行うのが好ましい。 5mmHgより高いと重縮合反応に要する時間 が長くなり且つ重合度の高いポリエステルを得ることが困難になる。
本発明の製造方法で得られる芳香族ポリエステルは、 P—クロロフエノール/ 1, 1, 2, 2—テトラクロロェタン (重量比 40/60) の混合溶媒を用いて 35°Cで測定した固有粘度が好ましくは 0. 4〜3. 0、 より好ましくは 0. 4 〜1. 5である。
本発明の製造方法で得られる芳香族ポリエステルは、 下記式 (D) で表される 繰り返し単位の含有量が 10モル%未満であることが好ましい。
—— O— CH2CH2—— 0—— CH2CH2— O—— (D)
また末端力ルポキシ基濃度が 200 e q/t on以下であり、 アルカリ金属含 有量が 300 p pm以下であること力 S好ましい。
(固相重合工程)
得られた芳香族ポリエステルをさらに固相重合することにより、 高重合度の芳 香族ポリエステルを得ることができる。 本発明の式 (A) で表される繰り返し単 位を含有する芳香族ポリエステルは、 ポリエチレンテレフ夕レート、 ポリエチレ ンナフタレート、 ポリブチレンテレフ夕レート、 ボリトリエチレンテレフ夕レー ト等に比べ、 溶融粘度が高い。 溶融粘度を低下させるため重合温度を上昇させる とポリマー鎖が熱劣化を起こしやすい。 また、 溶融粘度が高いと反応で生成する 副生成物の拡散速度が遅くなるため重合度の上昇も長時間要する。 このように溶 融重合だけでは重合度をさらに上昇させることは好ましくない。 よって、 固相重 合により所望の重合度まで上昇させることが好ましい。
溶融重合法によって得たプレボリマーを、 粉粒化またはチップ化し、 融点より 低い温度に加熱して固相重合すれば、 効率的に所望の重合度まで上昇させること ができる。 粉の発生を極力抑制すると言う点ではチップ化することが好ましい。 固相重合は、 減圧下および又は窒素、 二酸化炭素、 アルゴン等の不活性ガス気流 下で行うことが好ましい。
プレボリマーの固有粘度は、 好ましくは 0. 4〜1. 5d lZg、 より好まし くは 0. 5〜1. 3d lZg、 さらに好ましくは 0. 6d lZg〜l. 0 d 1/ gである。 0. 4 d 1 Zg未満のプレポリマ一ではチップ同士の接触、 または衝 撃により粉が発生し好ましくない。 また長時間にわたって固相重合する必要があ る。 一方、 固有粘度が 1. 5d lZgを超えると、 溶融重合時に特殊な反応装置 を必要とし、 大きな攪拌エネルギーが必要となり好ましくない。
なお必要に応じて固相重縮合に先立って、 不活性ガス雰囲気下、 水蒸気ガス雰 囲気下または水蒸気含有不活性ガス雰囲気下で、 プレボリマー粒子を加熱するこ とにより、 プレボリマー粒子に結晶化処理を施すのが好ましい。 この結晶化処理 に引続き、 さらに高温で熱処理しておくことにより、 固相重合をより高温で行う ことができる。 固相重合は得られる芳香族ポリエステルの固有粘度が 0. 7〜3. 0 d 1/gとなるように行うのが好ましい。 固有粘度が 0. 7より小さいと固相 重合を行う意義が薄れる。 逆に固有粘度が大きすぎると溶融粘度が高くなりすぎ 成形性が低下する。 よって好ましくは固相重縮合は、 得られる芳香族ポリエステ ルの固有粘度が 1. 0〜2. 5 d lZg、 特に 1. .3〜1. 8d l/gとなるよ うに行うのが好ましい。
本発明の芳香族ポリエステルには、 他種熱可塑性ポリマ一、 紫外線吸収剤等の 安定剤、 酸化防止剤、 可塑剤、 滑剤、 難燃剤、 離型剤、 顔料、 核剤、 充填剤ある いはガラス繊維、 炭素繊維、 層状ケィ酸塩を必要に応じて配合しても良い。 他種 熱可塑性ポリマ一としてはポリエチレンテレフタレ一卜、 ポリブチレンテレフタ レートなど上記芳香族ポリエステルとは組成の異なるポリエステル系樹脂、 ポリ アミド系樹脂、 ポリカーボネート、 ABS樹脂、 ポリメチルメタクリレート、 ポ リアミド系エラストマ一、 ポリエステル系エラストマ一など力 S挙げられる。 本発 明の芳香族ポリエステルに他の熱可塑性樹脂を混合した樹脂組成物は、 押出成形 法、 射出成形法、 押出しブロー成形法、 カレンダ一成形法により、 各種の製品を 製造することができる。 得られたペレット状芳香族ポリエステルは、 必要に応じ てさらに固相重合を行いより高い固有粘度とすることもできる。
(成形)
本発明の芳香族ポリエステルは、 押出成形、 射出成形、 圧縮成形、 ブロー成形 などの通常の溶融成形に供することが出来、 繊維、 フィルム、 三次元成形品、 容 器、 ホース等に加工することができる。
)
繊維は、 本発明の芳香族ポリエステルを溶融紡糸後、 ガラス転移点以上融点以 下の温度で延伸し、 さらに好ましくは熱処理することにより製造することができ る。 得られる繊維は、 極めてヤング率が高く機械的特性に優れ、 また耐熱性、 耐 加水分解性等の化学的、 熱的に優れた性能を有する。
(フィルム)
フィルムは、 本発明の芳香族ポリエステルを溶融製膜後、 ガラス転移点以上融 点以下の温度で少なくとも一軸方向に延伸し、 さらに好ましくは熱処理すること により製造することができる。
得られるフィルムは、 極めてヤング率が高く機械的特性に優れ、 また耐熱性、 耐加水分解性等の化学的、 熱的に優れた性能を有する。 またガスバリア性 (酸素、 水蒸気) に優れる。
本発明の芳香族ポリエステル(2 )または(3 )は、 結晶性の式 (A) で表される 繰り返し単位を主成分とし、 式 (B— 1 ) または (B— 2 ) で表される繰り返し 単位を共重合成分として有することにより、 フィルム製膜時の延伸性、 二軸延伸 性に優れる。
本発明の芳香族ポリエステル( 2 )または( 3 )を二軸延伸したフィルムは、 ポリ エチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフ夕レンジカルポキシレートの持 つ優れた耐熱性、 機械的特性を維持しつつ、 優れた寸法安定性を有する。 特に湿 度膨張係数を低くすることが可能である。 よって、 芳香族ポリエステル(2 )また は(3 )は、 高密度磁気記録媒体のベースフィルムの材料として極めて好適である。 二軸延伸フィルムは、 製膜方向 (MD方向) と幅方向 (TD方向) に延伸して それぞれの方向の分子配向を高めたものであり、 例えば以下のような方法で製造 することが、 できる。
芳香族ポリエステル(2)または(3)を乾燥後、 その融点 (Tm) ないし (Tm + 50) の温度 (°C) に加熱された押出機に供給して、 例えば Tダイなどのダイ よりシート状に押出す。 この押出されたシ一ト状物を回転している冷却ドラムな どで急冷固化して未延伸フィルムとし、 さらに該未延伸フィルムを二軸延伸する。 二軸延伸としては、 逐次二軸延伸でも同時二軸延伸でもよい。
ここでは、 逐次二軸延伸で、 縦延伸、 横延伸および熱処理をこの順で行う製造 方法を一例として挙げて説明する。 まず、 最初の縦延伸は芳香族ポリエステルの ガラス転移温度 (Tg) ないし (Tg + 40) の温度 (°C) で、 3〜8倍に延伸 し、 次いで横方向に先の縦延伸よりも高温で (Tg+10) 〜 (Tg+50) の 温度 0C) で 3〜8倍に延伸し、 さらに熱処理としてポリマーの融点以下の温度 でかつ (Tg + 50) 〜 (Tg+150) の温度 (°C) で;!〜 20秒、 さらに 1 〜 15秒熱固定処理するのが好ましい。 実施例
以下に実施例および比較例を挙げ、 本発明をより具体的に説明する。 物性の測 定は以下の方法で行なった。
(1) 固有粘度
芳香族ポリエステルの固有粘度は、 P—クロロフエノール Zテトラクロ口エタ ン (40Z60重量比) の混合溶媒を用いてサンプルを溶解してサンプル濃度 0. 5 gZdLの溶液を調製し 35°Cで測定して求めた。
(2) ガラス転移点、 融点
ガラス転移点、 融点は、 DSC (TA I n s t r umen t株式会社製、 D SC 2920) により昇温速度 20°C/分で測定した。 また液晶性の評価のため に昇温速度 20 °CZ分で 320 °Cまで昇温した後、 10 °CZ分で冷却したときの 吸熱ピークを観察した。
(3) 末端力ルポキシ基濃度
末端力ルポキシ基濃度は、 600MHzの 1H— NMR (日本電子株式会社製、 J EOL A— 6 00) によって測定した。
(4) エステル化率
エステル化率は、 芳香族ポリエステルのカルポキシ基の数を 600MHzの 1 H-NMR (日本電子株式会社製、 J EOL A— 6 00) によって測定し、 下 記式により求めた。 丁マ — 1 レ ハ —エステル化されたカルポキシ基の数 n n エスアル化半 U) —エステル化前の全力ルポキシ基の数 Xl ° °
(5) 式 (D) で表されるジエチレングリコール成分の含有量の測定法
ジエチレングリコール量は、 600MHzの 1H— NMR (日本電子株式会社製、 J EOL A— 600) によって測定した。
(6) 共重合量
共重合量は、 6 0 0MHzの 1 H— NMR (日本電子株式会社製、 J EOL A— 600) によって測定した。
(7) アルカリ金属含有量
アルカリ金属含有量は、 日立製作所製 偏光ゼ一マン原子吸光光度計 Z 50 00を用いて、 ナトリゥム金属および力リゥム金属の合計量を樹脂組成物の重量 を基準として測定した。
(8) XRD測定
XRD測定はリガク製粉末 X線回折装置 RAD— Bを用いた。 サンプルは 34 0 °Cで一旦溶融させその後氷浴で急冷することによつて得た非晶サンプルを用い て測定を行い、 Q値を以下の式 (I) により算出した。
。=
AP (I)
Lp : 20が 7. 5〜9. 0° の範囲に観察されるピーク
Ap : 20が20〜2 1° の範囲に観察されるピーク
(9) ヤング率
得られた芳香族ポリエステルを、 融点 + 20°Cの温度で溶融し、 厚さ 6 00 mの未延伸シートとして冷却ドラム上に押出し、 これを製膜方向に 140°Cで、 ロール間で 3. 4倍延伸した。 その後、 得られたフィルムを試料巾 10mm、 長 さ 15 cmで切り取り、 チャック間 100mm、 引張速度 10 mm/分、 チヤ一 ト速度 500mm/分の条件で万能引張試験装置 (東洋ポールドウイン製、 商品 名:テンシロン) にて引っ張った。 なお、 ヤング率の測定方向は製膜方向である。 得られた荷重一伸び曲線の立ち上がり部の接線よりヤング率を計算した。
(10) 温度膨張係数 (a t)
得られたフィルムを、 フィルムの幅方向力測定方向となるように長さ 15mm、 幅 5 mmに切り出し、 真空理工製 TMA3 0 00にセットし、 窒素雰囲気下 (0%RH)、 60°Cで 30分前処理し、 その後室温まで降温させた。 その後、 25°Cから 70°Cまで 2°CZ分で昇温して、 各温度でのサンプル長を測定し、 次 式より温度膨張係数 (a t) を算出した。 なお、 測定方向が切り出した試料の長 手方向であり、 5回測定し、 その平均値を用いた。
a ϊ= {(L60-L40)} Z (L40XAT)} +0. 5
ここで、 上記式中の L4。は 40°Cのときのサンプル長 (mm)、 L60は 60°C のときのサンプル長 (mm)、 ATは 20 (=60— 40) °C、 0. 5は石英ガ ラスの温度膨張係数 (ppmZ°C) である。
(1 1) 湿度膨張係数 (ah)
得られたフィルムを、 フィルムの幅方向力 S測定方向となるように長さ 15mm、 幅 5mmに切り出し、 真空理工製 TMA3000にセットし、 30°Cの窒素雰囲 気下で、 湿度 30%RHと湿度 70%RHにおけるそれぞれのサンプルの長さを 測定し、 次式にて湿度膨張係数を算出した。 なお、 測定方向が切り出した試料の 長手方向であり、 5回測定し、 その平均値を ahとした。
h= (L70-L30) / (L30XAH)
ここで、 上記式中の L 30は 30 %RHのときのサンプル長 (mm)、 L70は 7 0 %RHのときのサンプル長 (mm)、 ΔΗ: 40 (=70— 30) %RHであ る。
(12) 水蒸気バリア性
MOCON社製、 パーマトラン Wl Aを用いて、 40°C90%RH雰囲気下に おける水蒸気透過度を測定した。
(13) 酸素バリア性
MOCON社製ォキシトラン 2/20MLを用いて、 23。C、 0%RHおよび
4 O 90%RHの雰囲気下における酸素透過度を測定した。
参考例 1 6, 6' - (エチレンジォキシ) ジー 2—ナフトェ酸 (NEO— H) の製造
10Lの攪拌付きォ一トクレーブに 2—ヒドロキシー 6—ナフトェ酸 1000 重量部、 水酸化力リウム 597重量部、 ジクロロェタン 263重量部、 水 500 0重量部を仕込み窒素置換後、 窒素圧 0 · 3 M p aを掛け攪拌下 120 °C〜 13 0°Cで反応した。 反応後冷却 ·ろ過することにより 6, 6' 一 (エチレンジォキ シ) ジー 2—ナフトェ酸モノカリウム塩を主成分とする固体を得た。 この生成物 の乾燥重量 380重量部であった。 この生成物を 5 Lのセパラブルフラスコに入 れ、 ついで水酸化力リウム 46重量部、 水 5400重量部を加え 95 °Cで加熱し た。 塩が完全に溶解したところで硫酸を加え温度 95 °Cで 6時間酸析を行った。 酸析後析出した固体をろ過し水洗し減圧乾燥した。 乾燥後の乾燥重量は 290重 量部であった。 得られた粗 6, 6— (エチレンジォキシ) —ジ一 2—ナフトェ酸 中の残留アル力リ成分量は 2重量%であつた。
得られた粗 6, 6- (エチレンジォキシ) ージ— 2—ナフトェ酸 400重量部 とトリエチルァミン 403重量部および水 4000重量部を良く混合し 1 / mの フィルタ一で濾別して清澄な 6, 6— (エチレンジォキシ) ージー 2—ナフトェ 酸のトリェチルァミン塩水溶液を得た。 この溶液に 36 %塩酸を加え酸析を行つ た。 析出した 6, 6— (エチレンジォキシ) —ジー 2—ナフトェ酸を濾別し、 水
5000重量部を加え 30分間攪拌混合して洗浄処理を行った。 この操作を 3回 行なった。 この後メタノール 5000重量部を加え攪拌混合して洗浄処理を行い 濾別して乾燥し 6, 6- (エチレンジォキシ) ージー 2—ナフトェ酸 (NE〇一 H) を得た。 NEO— Hの残留カリウム成分量は 12 p pmであった。
実施例
第 1工程 100重量部の参考例 1で得られた NEO— H、 エチレングリコール 62重量 部、 テトラ— n—ブチルチタネート 0. 085重量部を 1リットルの攪拌機、 窒 素ガス導入口を供えたオートクレープに仕込み、 窒素置換後、 窒素圧 0. 2 MP aを印加し温度 230でで 6時間反応を行った。 反応後、 析出した結晶をろ過し、 メタノールにて洗浄を行った。 洗浄後 120 で真空乾燥し、 ポリエステル前駆 体としてビス (/3—ヒドロキシェチル) 6, 6' — (エチレンジォキシ) ジー 2 —ナフトェ酸 (NEO-EG) を含有するポリエステル前駆体 1 15重量部を得 た。 このポリエステル前駆体のエステル化率は 96%であった。 融点は 240°C であった。
第 2工程
100重量部の第 1工程で得られたポリエステル前駆体、 0. 0347重量部 のテトラ— n—ブチルチタネートを精留塔付き反応器に仕込み、 窒素下 270で にて融解させた。 その後、 減圧を徐々に行い 50 OmmHgにて約 20分攪捽反 応後、 温度を 320°Cに上昇させた。 次いで系内をさらに徐々に減圧にし、 0. 2mmHg到達後、 約 20分攪拌反応させた。 得られた芳香族ポリエステルの固 有粘度は 1. 47、 ガラス転移温度は 132。C、 融点は 300°Cであった。 芳香 族ポリエステルのジエチレングリコール成分含有量は、 5. 0モル%であった。 また末端力ルポキシ基濃度は 55 e q/Tonであった。 またアルカリ金属含有 量は 27 p pmであった。
実施例 2
100重量部の実施例 1の第 1工程で得られたポリエステル前駆体、 27重量 部の 2, 6—ビス (ヒドロキシエトキシカルポニル) ナフタレン、 0. 02重量 部のテ卜ラー n—プチルチ夕ネートを精留塔付き反応器に仕込み、 窒素下 27 0 °Cにて融解させた。 その後、 減圧を徐々に行い 500 mmH gにて約 20分攪 拌反応後、 温度 320°Cに上昇させた。 次いで系内をさらに徐々に減圧にし、 0. 2mmHg到達後、 約 20分攪拌反応させ芳香族ポリエステルを得た。 得られた 芳香族ポリエステルの固有粘度は 1. 6、 ガラス転移温度は 121°C、 融点は 2 87°Cであった。 芳香族ポリエステルのジエチレングリコール成分の含有量は 6. 0モル%であった。 また末端力ルポキシ基濃度は 92 e q/T onであった。 ま たアル力リ金属含有量は 20 p pmであった。
実施例 3
1 00重量部の実施例 1の第 1工程で得られたポリエステル前駆体、 9. 2重 量部のビス (ヒドロキシェチル) テレフタレ一ト、 0. 04重量部のテトラ一 n 一ブチルチタネートを精留塔付き反応器に仕込み、 窒素下 270°Cにて融解させ た。 その後、 減圧を徐々に行い 50 OmmHgにて約 20分攪拌反応後、 重合温 度を 320°Cに上昇させた。 次いで系内をさらに徐々に減圧にし、 0. 2mmH g到達後、 約 20分攪拌反応させ芳香族ポリエステルを得た。 得られた芳香族ポ リエステルの固有粘度は 1. 4、 ガラス転移温度は 120°C、 融点は 282でで あった。 ジエチレングリコール成分の含有量は 7. 2モル%であった。 末端カル ポキシ基濃度は 80 e q ZT o nであった。 アル力リ金属含有量は 23 p p mで あった。
実施例 4
第 2工程
100重量部の実施例 1の第 1工程で得られたポリエステル前駆体、 0. 03 47重量部のテトラー n—ブチルチタネートを精留塔付き反応器に仕込み、 窒素 下 270°Cにて融解させた。 その後、 減圧を徐々に行い 50 OmmHgにて約 2 0分攪拌反応後、 重合温度 320°Cに上昇させた。 次いで系内をさらに徐々に減 圧にし、 3 OmmHg到達後、 約 30分攪拌反応させ、 プレボリマ一を得た。 得 られたプレボリマーの固有粘度は 0. 72であった。
固相重合工程
このプレボリマーを粉砕し 1〜 2 mmの粉粒体にし、 攪拌装置を備えた反応器 に仕込み、 温度 2-80°C、 0\ 2 mmHgの減圧下で固相重合を 15時間行い、 芳香族ポリエステルを得た。 得られた芳香族ポリエステルの固有粘度は 2. 0で あった。
実施例 5
実施例 4の第 2工程で得られたプレボリマーを温度 320°Cにて混練機にて溶 融しチップィ匕した。 チップ径は 1. 2〜1. 5 mmで、 長さは 3. 2〜3. 7m mのチップが得られた。 このチップを温度 280でで、 下部に不活性ガスの流出 部分を有する円筒型の反応容器に入れ、 0. 8NLZcm2 ·分で窒素ガスの流 通下、 固相重合を行った。 15時間後得られた芳香族ポリエステルの固有粘度は 2. 2であった。 ジエチレングリコール成分含有量は 7. 0モル%、 末端力ルポ キシ基濃度が 40 e qXt on, アル力リ金属含有量が 25 p pmであった。 比較例 1
特開昭 60- 135428号公報に記載された手法にて実施例 1と同種のポリ マーを合成した。 具体的にはジェチル 6. 6, 一 (エチレンジォキシ) ジー 2— ナフトエート (NE〇一エステル) 458重量部とエチレングリコール 130重 量部、 テトラー n—ブチルチタネート 0. 1重量部を仕込み、 200 C〜26 0°Cにて加熱し反応により生じるエタノールを系外に留出せしめた。 徐々に反応 物が結晶化し固化し始めた。 攪拌を一旦中止し、 理論量のエタノールが留出して から温度を 290°Cに上昇させ融解させ、 窒素ガス気流中常圧で 30分間反応さ せ、 次いで反応温度を 310°Cに昇温し、 かつ系内を徐々に減圧し 0. 2mmH g到達後、 さらに 10分間反応せしめた。 得られたポリマーの融点は 294°Cで、 ジエチレングリコール成分の含有量は 12モル%、 末端力ルポキシ基濃度が 10 5 e q/t on, アルカリ金属含有量が 30 p pmであった。
特開昭 60- 135428号公報に記載される方法でエステル化交換反応を行 つた場合、 反応後期において芳香族ポリエステル前駆体の結晶が析出固化し攪拌 工程に問題が生じ、 十分にエステル化交換反応力 S十分に進まなかった。 また製造 された該芳香族ポリエステルはダリコール成分が多量に残留し、 熱的物性を損な うことが確認された。
比較例 2
エステル化率が 77 %であるポリエステル前駆体を用いて実施例 1と同様に重 縮合を行った。 得られたポリマーの融点は 292°Cであり、 熱的特性が低下して いた。 ジエチレングリコール成分は 14モル%であった。
実施例 6 第 2工程
100重量部の実施例 1の第 1工程で得られたポリエステル前駆体、 52重量 部のビス一 2—ジヒドロキシェチルテレフタレ一ト、 0. 03重量部のテトラー n—プチルチタネートを精留塔付き反応器に仕込み窒素下 270°Cにて融解させ た。 その後、 減圧を徐々に行い 50 OmmHgにて約 20分攪拌反応後、 重合温 度 320°Cに上昇させた。 次いで系内をさらに徐々に減圧にし、 0. 2mmHg 到達後、 約 20分攪拌反応させ、 NEO— H成分が 50モル%であり、 テレフ夕 ル酸成分が 50モル%である芳香族ポリエステルを得た。 得られた芳香族ポリエ ステルの固有粘度は 1. 02、 ガラス転移温度は 104°C、 融点は 234°Cであ つた。 得られた芳香族ポリエステルの物性を表 1に示す。
得られた芳香族ポリエステルは、 X R D測定においてピークは観察されなかつ た。
また得られた芳香族ポリエステルについて D S C測定において昇温速度 20 XV 分で 320°Cまで昇温した後、 10°CZ分で冷却したときの吸熱ピークが 1 5 9°Cと 197°Cに観測された (図 1 )。
実施例 7
実施例 1の第 1工程で得られたポリエステル前駆体を 100重量部、 ビス― 2 —ジヒド口キシェチルテレフ夕レートを 23重量部とした以外は実施例 6と同様 にして、 NEO— H成分が 70モル%であり、 テレフタル酸成分が 30モル%で ある芳香族ポリエステルを得た。 得られた芳香族ポリエステルの物性を表 1に示 す。
得られた芳香族ポリエステルは、 XRD測定において、 2 Θが 20〜21° の範囲にピーク Apが、 が、 7. 5〜9. 0° の範囲にピーク Lpがそれ ぞれ観察された (図 2)。 Apの強度は 49324、 Lpは 3245であり、 Q 値は 0. 062であった。
また得られた芳香族ポリエステルは、 DSC測定において昇温速度 20°CZ分 で 32 o°cまで昇温した後、 1 o°c/分で冷却したときの吸熱ピークが 18 o と 223でに観測された (図 3)。 表 1
Figure imgf000032_0001
実施例 8
実施例 7で得られた芳香族ポリエステルを、 押し出し機に供給して 300°Cで ダイから溶融状態で回転中の温度 40 °Cの冷却ドラム上にシート状に押し出し未 延伸フィルムとした。 そして、 製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラ 一間で、 上方より I Rヒーターにてフィルム表面温度が 135°Cになるように加 熱して縦方向 (製膜方向) に 2倍延伸し、 ついで 140°Cで横方向 (幅方向) に 3. 8倍延伸し厚さ 18. 4 mのフィルムを得て 200°Cで 10秒間熱固定し た。 得られた二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表 2に示す。 表 2
Figure imgf000032_0002
実施例 9
100重量部の実施例 1の第 1工程で得られたポリエステル前駆体、 62重量 部の 2, 6—ビス (ヒドロキシエトキシカルポニル) ナフ夕レン、 0. 03重量 部のテトラー n—プチルチタネ一トを精留塔付き反応器に仕込み窒素下 270°C にて融解させた。 その後減圧を徐々に行い 50 OmmHgにて約 20分攪拌反応 後重合温度 320°Cに上昇させた。 次いで系内をさらに徐々に減圧にし、 0. 2 mmHg到達後、 約 20分攪拌反応させ、 NEO— H成分が 50モル%であり、 2, 6—ナフ夕レンジカルボン酸成分が 50モル%である芳香族ポリエステルを 得た。 得られた芳香族ポリエステルの固有粘度は 0. 9 3、 ガラス転移温度は 1 0 9. 7 5°C、 融点は 242. 6 9°Cであった。 得られた芳香族ポリエステルの 物性を表 3に示す。
得られた芳香族ポリエステルは、 XRD測定において、 2 0が2 0〜2 1 ° の範囲にピーク Ap、 2 Θ Ί . 5〜9. 0° の範囲にピーク L pがそれぞれ 観察された (図 4)。 下記式 (I )
0
ΛΡ (I)
から求めた Q値は 0. 0 27であった。 また、 得られた芳香族ポリエステルは、 D S C測定において昇温速度 2 0 °CZ分で 3 20でまで昇温した後、 1 0 °C /分 で冷却したときの吸熱ピークが 1 57°Cと 2 14°Cに観測された (図 5)。
実施例 1 0
実施例 1の第 1工程で得られたボリエステル前駆体を 1 0 0重量部、 2, 6— ビス (ヒドロキシエトキシカルポニル) ナフ夕レンを 27重量部とした以外は実 施例 9と同様にして、 NEO— H成分が 70. 7モル%であり、 ナフタレンジ力 ルボン酸成分が 29. 3モル%である芳香族ポリエステルを得た。 得られた芳香 族ポリエステルの物性を表 3に示す。
得られた芳香族ポリエステルは、 XRD測定において、 力 S2 0〜2 1 ° の範囲にピーク Αρ、 2 Θ力 S7. 5〜9. 0° の範囲にピーク L pがそれぞれ 観察された (図 6)。 式 (I) から求めた Q値は 0. 1であった。
また得られた芳香族ポリエステルは、 D S C測定において昇温速度 20 °CZ分 で 320°Cまで昇温した後、 1 0°C/分で冷却したときの吸熱ピークが 1 7 7°C と 227 °Cに観測された (図 7 )。
表 3
DSC NMR
7iSp C Tg Tm COOH末端量 OH末端量 DEG
(。c) (°C) (ea/Ton) (ea/Ton) lo 1¾ 実施例 9 0.93 109.75 242.69 51.5 43.2 6.0 実施例 10 1.56 109.45 261.1 36.8 21.6 7.5 実施例 11〜: L 3
実施例 10で得られた芳香族ポリエステルを、 押し出し機に供給して 300°C でダイから溶融状態で回転中の温度 40^の冷却ドラム上にシート状に押し出し 未延伸フィルムとした。 そして、 製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のロー ラー間で、 上方より I Rヒ一夕一にてフィルム表面温度が 135 °Cになるように 加熱して縦方向 (製膜方向) に表 1中の倍率でそれぞれ延伸し、 ついで 140°C で横方向 (幅方向) に表 4中の倍率でそれぞれ延伸し表 4中の厚さのフィルムを 得て 200°Cで 10秒間熱固定した。 得られた二軸配向ポリエステルフィルムの 特性を表 4中に示す。
比較例 3
2, 6—ナフタレンジカルボン酸ジメチルとエチレングリコールとを、 チタン テトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、 さ らに引き続いて重縮合反応を行って、 固有粘度 0. 62d lZgで、 グリコール 成分の 1. 5モル%がジエチレングリコール成分であるポリエチレン一 2, 6- ナフタレートを得た。 これを実施例 11と同様に表 4に記載の延伸倍率で二軸配 向ポリエステルフィルムを得た。
得られたニ軸配向ポリエステルフィルムの特性を表 4に示す。
表 4
Figure imgf000034_0001
実施例 14
実施例 1の第 1工程で得られたポリエステル前駆体を 100重量部、 2, 6- ビス (ヒドロキシエトキシカルポニル) ナフ夕レンを 1 1重量部とした以外は実 施例 9と同様にして、 NEO— H成分が 85モル%であり、 ナフタレンジカルボ ン酸成分が 15モル%である芳香族ポリエステルを得た。 同時二軸延伸装置にて 150°C雰囲気で縦延伸 3倍、 横延伸 3倍で、 210°Cで熱固定して膜厚が 10. 8 mのフィルムを得て、 ガスバリア性を測定した。 結果を表 5に示す。
参考例
帝人デュポンフィルム (株) 製 登録商標テトロン (03— 125) および登 録商標テオネックス (Q65— 125) についても同様にガスバリア性を測定し た。 結果を表 5に示す。
表 5
Figure imgf000035_0001
実施例 15
実施例 1で得られた芳香族ポリエステルを、 押し出し機に供給して 340°Cで ダイから溶融状態で回転中の温度 40°Cの冷却ドラム上にシート状に押し出し未 延伸フィルムとした。 そして得られた未延伸フィルムを延伸温度 155°Cで縦方 向と横方向にそれぞれ 3. 0倍同時二軸延伸し 12 mのフィルムを得た。 その 後、 フィルムを 260°Cで 60秒間熱固定した。 得られた二軸配向ポリエステル フィルムの特性を表 6に示す。 表 6
Figure imgf000036_0001
実施例 1〜 7、 9〜 1 0、 比較例 1〜 2で得られた芳香族ポリエステルの組成 および物性をまとめ表 7に示す。
表 7
Figure imgf000037_0001
0
36
発明の効果
本発明の芳香族ポリエステルは、 式 (D) で表されるジエチレングリコール成 分の含有量が少なく耐熱性に優れる。 本発明の芳香族ポリエステルは、 末端カル ポキシ基濃度が小さく、 耐加水分解性に優れる。 本発明の芳香族ポリエステルは、 アルカリ金属含有量が少なく、 良好な色相を有する。 本発明のフィルムは、 力学 的特性、 寸法安定性、 ガスバリア性に優れる。
本発明の製造方法によれば、 原料のジカルボン酸成分として、 精製の困難な 6, 6 ' - (エチレンジォキシ) ジー 2 —ナフトェ酸のエステル (N E O—エステ ル) を用いることなく、 6, 6 ' — (エチレンジォキシ) ジ一 2—ナフトェ酸 (N E O -H) を酸の形態で用いることができ、 低コストで芳香族ポリエステル を製造することができる。 本発明の製造方法によれば、 高度にエステル化された ポリエステル前駆体を得た後、 重縮合させるので、 固有粘度の高い芳香族ポリエ ステルが得られる。 また式 (D) で表されるジエチレングリコール成分の含有量 が少なく、 耐熱性に優れた芳香族ポリエステルが得られる。 また末端カルボキシ 基濃度の小さい芳香族ポリエステルが得られる。 また本発明によれば、 アルカリ 金属含有量が少なく、 色相が良好な芳香族ポリエステルが得られる。 産業上の利用可能性
本発明のフィルムは、 優れた耐熱性、 機械的特性、 寸法安定性に優れる。 よつ て、 高密度磁気記録媒体のベースフィルムの材料として利用することができる。

Claims

1. ジカルボン酸成分およびジオール成分を含有する芳香族ホリエステルであ り、
(i) ジカルボン酸成分が 50〜100モル%の下記式 (A) および 50〜0モ ル%の下記式 (B) で表される繰り返し単位を含有し、 ジオール成分が 90〜1 00モル%の下記式 (C) で表される繰り返し単位を含有し、
3の
Figure imgf000039_0001
式 (A) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である、
0 0
C一 Ar― C (B)
式 (B) 中、 Arは炭素数 2〜10の炭化水素基である、 O— CH2CH2— O (つ
(ii) P—クロ口フエノール Zl, 1, 2, 2—テトラクロ口ェ夕ン (重量比 4 0ノ 60) の混合溶媒を用いて 35 °Cで測定した固有粘度が 0. 4〜3. 0であ り、
(iii) 下記式 (D) で表される繰り返し単位の含有量が 10モル%未満であり、
—— 0— CH2CH2—— 0—— CH2CH2—— O—— (D)
(iv) 末端力ルポキシ基濃度が 200 e Q / t o n以下であり、
(v) アルカリ金属含有量が 300 ppm以下である芳香族ポリエステル。
2. ジカルボン酸成分が主として下記式 (A— 1 )
Figure imgf000039_0002
A-1 で表される繰り返し単位を含有し、 融点が 295 °C以上である請求項 1に記載の 芳香族ポリエステル。
3. ジカルボン酸成分が 50〜80モル%の式 (A) および 50〜20モル% の下記式 (B— 1)
Figure imgf000040_0001
で表される繰り返し単位を含有し、 融点が 225〜265 °Cの請求項 1に記載の 芳香族ポリエステル。
4. ジカルボン酸成分が 50〜80モル%の式 (A) および 50〜20モル% の下記式 (B— 2)
Figure imgf000040_0002
で表される繰り返し単位を含有し、 融点が 235〜270°Cの請求項^ 芳香族ポリエステル。
5. (1) 下記式 (a)
Figure imgf000040_0003
式 (a) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である、
で表される化合物を含有するジカルポン酸成分と、 エチレングリコールを含有す るジオール成分とを反応させ下記式 (a— 1)
Figure imgf000041_0001
(a- 1) 式 (a— 1) 中、 Rは炭素数 2〜1 0のアルキレン基である、 で表される化合物を含有し、 エステル化率が 8 5%のポリエステル前駆体を得る 第 1工程、
(2) ポリエステル前駆体を重合触媒の存在下で重合する第 2工程、
を含む芳香族ポリエステルの製造方法。
6. ポリエステル前駆体は、 50〜: L 00モル%の下記式 (a- 1)
Figure imgf000041_0002
(a- 1) 式 (a— 1) 中、 Rは炭素数 2〜1 0のアルキレン基である、 で表される化合物および 50〜0モル%の下記式 (b— 1)
0 0
HOH2CH2CO— C— Ar— C— OCH2CH2OH (h- 1) 式 (b— 1) 中、 Arは、 フエ二レン基またはナフタレンジィル基であ る
で表される化合物を含む請求項 5記載の方法。
7. ジカルボン酸成分は、 主として下記式 (a)
Figure imgf000041_0003
式 (a) 中、 Rは炭素数 2〜1 0のアルキレン基であり、 で表される化合物を含有する請求項 5記載の方法, ポリエステル前駆体は、 主として下記式 (a— 1)
Figure imgf000042_0001
- 1) 式 (a— 1) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である、 で表される化合物を含有する請求項 5記載の方法。
9. ジカルボン酸成分は、 50〜80モル%の下記式 (a)
Figure imgf000042_0002
式 (a) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基であり、
で表される化合物および 50〜20モル%の下記式 (b)
0 O
HO— C—— Ar— C— OH (b)
式 (b) 中、 Arは炭素数 2〜10の炭化水素基である、
で表される化合物を含む請求項 5記載の方法。
0. ボリエステル前駆体は、 50〜 80モル%の下記式 ( a— 1 )
Figure imgf000042_0003
(a-1) 式 (a— 1) 中、 Rは炭素数 2〜10のアルキレン基である、 で表される化合物および 50〜20モル%の下記式 (b— 1) o o
HOH2CH2CO— C— Ar― C一 OCH2CH2OH (b
式 (b— 1) 中、 Arは炭素数 2〜1 0の炭化水素基である、 で表される化合物を含む請求項 5記載の方法。
1. 第 1工程で得られるポリエステル前駆体に下記式 (b— l)
O 0
HOH2CH2CO— C— Ar― C一 OCH2CH2OH (b- 1) 式 (b_ l) 中、 Arは炭素数 2〜1 0の炭化水素基である、 で表される化合物を添加する請求項 5記載の方法。
1 2. 第 1工程を 1 0〜200 kP aで行なう請求項 5記載の方法。
1 3. 芳香族ポリエステルは、 P—クロ口フエノール /1, 1, 2, 2—テト ラクロ口ェ夕ン (重量比 40/60) の混合溶媒を用いて 3 5 °Cで測定した固有 粘度が 0. 4〜1. 5である請求項 5記載の方法。
14. 第 2工程で得られた芳香族ポリエステルを固相重合する請求項 5記載の 方法。
5. 請求項 1記載の芳香族ポリエステルからなるフィルム。
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