JPH04230648A - 安定化されたナフタレンジカルボン酸ジエステル - Google Patents

安定化されたナフタレンジカルボン酸ジエステル

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JPH04230648A
JPH04230648A JP3218527A JP21852791A JPH04230648A JP H04230648 A JPH04230648 A JP H04230648A JP 3218527 A JP3218527 A JP 3218527A JP 21852791 A JP21852791 A JP 21852791A JP H04230648 A JPH04230648 A JP H04230648A
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はナフタレンジカルボン酸
のエステルを安定化する方法に関する。さらに詳しくは
、本発明はナフタレンジカルボン酸の溶融ジエステルを
安定化し、それにより、さもなければ高温貯蔵中に生じ
るような望ましくないエステル分解を防止または実質的
に減少する方法に関する。本発明はまたナフタレンジカ
ルボン酸のエステルおよび有効な安定剤化合物からなる
新規な組成物に関する。
【0002】
【発明の背景】
【従来の技術】ナフタレンジカルボン酸およびナフタレ
ンジカルボン酸のジエステルは有用な化学中間体である
。例えば、ナフタレンジカルボン酸およびナフタレンジ
カルボン酸のジエステルはポリエステルのような高性能
ポリマー材料を製造するために使用することのできるモ
ノマーである。これらのナフタレンジカルボン酸には1
,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6、1,
7−、1,8−、2,3−、2,6−および2,7−ナ
フタレンジカルボン酸が含まれる。
【0003】2,6−ナフタレンジカルボン酸(2,6
−NDA)および2,6−ナフタレンジカルボン酸のジ
エステル、特にジメチル−2,6−ナフタレンジカルボ
キシレート(DM−2,6−NDC)は2,6−NDA
または2,6−NDAのジエステルのエチレングリコー
ルとの反応によってポリ(エチレン−2,6−ナフタレ
ン)(PEN)を製造するために使用することができる
。PENポリエステルから製造された繊維およびフィル
ムは他のポリエステル材料と比較して強度および熱的特
性が改良された。その上、PENから製造されたフィル
ムはガス拡散、特に二酸化炭素、酸素および水蒸気の拡
散に対して優れた耐性を示す。その格別の特性のため、
PENは食品容器、飲料用容器(特に、いわゆる「熱充
填(hot fill)」食品容器および飲料用容器)
、タイヤコードおよび磁気録音テープのような用途にお
いて特に有用である。
【0004】PENは2,6−NDAおよびDM−2,
6−NDCの両方から製造することができるが、ある場
合においてはDM−2,6−NDCからPENを製造す
ることが有利である。例えば、ポリエステル製造業者は
液体モノマー供給材料を貯蔵し、そして/または液体供
給材料を重合反応器に加えるのに利用できる装置だけし
か有しないことがある。そして酸である2,6−NDA
がこの作業に不適当であるのに対して、DM−2,6−
NDCは適当である。これは純粋なDM−2,6−ND
Cが約190℃の融点を有し、そしてその結果その融点
以上に加熱して、そこで液体または溶融状態に維持する
ことができるからである。これとは対照的に、2,6−
NDAは300℃以上の温度で分解する固体であり、そ
のため液体として利用することができない。さらに、あ
るポリエステル製造業者はエステルモノマーからポリエ
ステル材料を製造するための重合方法を有するだけかも
しれない。これらの製造業者は必ず2,6−NDAより
むしろジエステルのDM−2,6−NDCを要求するで
あろう。
【0005】モノマー純度はポリエステルをジエステル
モノマーまたはジ酸モノマーの何れから製造するかを決
定する際に考慮しなければならない追加の要因である。 例えば、2,6−NDAは1つまたはそれ以上の酸化工
程により2,6−ジメチル−、2,6−ジイソプロピル
−または2−アセチル−6−メチルナフタレンのような
適当な供給原料を酸化して容易に得ることができるが、
それから得られた2,6−ナフタレンジカルボン酸は一
般にPENを製造するために直接使用するには不十分な
純度である。その上、2,6−NDAは精製するのが非
常に困難である。上記したように、それは溶融しないた
め蒸留によって精製することができない。それはまた殆
んどの慣用溶媒中に本質的に不溶性であり、それにより
標準的な再結晶工程による精製が不適当なものとなって
いる。対照的に、DM−2,6−NDCは高温において
液体であり、そして高品質のPENポリエステルを製造
するために必要とされる純度レベルを蒸留して達成する
ことができる。
【0006】通常の温度および圧力においては固体であ
るけれども、時々、他のナフタレンジカルボン酸ジエス
テルと同様に溶融状態でDM−2,6−NDCを輸送し
、貯蔵することが好ましい。上記したように液体は貯蔵
容器間を容易に移動するので、多くのポリエステル製造
業者はモノマー供給材料を液体として重合反応器に加え
、その結果モノマーを液体として供給することを好む。
【0007】ナフタレンジカルボン酸ジエステル、特に
DM−2,6−NDCを溶融状態に維持することは時々
、PENまたは他のポリマーの製造中、輸送したり使用
するのに好都合であるが、溶融ジエステルは貯蔵中の温
度において分解する。分解の正確な機構はわかっていな
いが、空気中酸素との熱ジエステルの反応、熱化学反応
および周囲の湿気との反応のような要因が溶融状態に維
持されたジエステルの品質の減少をもたらす。これらの
ジエステル、特にDM−2,6−NDCを溶融状態に維
持するために使用される高温において分解は疑いなく加
速される。また、殆んどの工業用貯蔵容器および輸送容
器はスチール製である。これらの容器において露出した
スチールの表面もまたナフタレンジカルボン酸ジエステ
ルの分解を促進しうる。
【0008】高温貯蔵中に生じるナフタレンジカルボン
酸の溶融ジエステルの分解はエステルの変色、酸性物質
濃度の増加および各種不純物の生成をもたらす。この分
解、特に色の増加および次の重合工程に影響を及ぼす不
純物濃度の増加はナフタレンジカルボン酸ジエステルの
商業的有用性をかなり減少する。
【0009】ジエステルを高められた温度において維持
することによって生じる分解を除去または減少するため
の、1つの可能な方法は1種以上の安定剤化合物がその
中に含まれた溶融ジエステルを使用することである。多
くの安定剤、例えば酸化防止剤は商業的に入手すること
ができ、そして各種の用途において使用される。これら
の安定剤化合物にはジアリールアミン例えばジフェニル
アミンおよびジオクチルジフェニルアミン、ジアリール
ジアミン例えばN,N′−ジフェニル−p−フェニレン
ジアミンおよびN,N′−ジ−β−ナフチル−p−フェ
ニレンジアミン;フェノール樹脂例えば2,6−ジ−t
−ブチルフェノール、カテコールおよびピロガロール;
硫黄含有化合物例えばジラウリルチオジプロピオネート
;リン含有化合物例えばホスフィン、ホスフェートおよ
びホスファイト;硫黄およびリン化合物の金属塩例えば
亜鉛ジチオホスフェート;並びに各種の他の物質が含ま
れる。特に、貯蔵中の分解を防止するために特定の液体
モノマー材料は安定化された。例えば、ポリスチレンを
製造するために広く使用されているモノマーであるスチ
レンは4−t−ブチルカテコールで安定化される。溶融
無水マレイン酸は Sciaraffa および Ce
rmakの米国特許第4,062,874号に開示され
ているように4,4′−ジ(ヒドロキシフェニル)アル
カンまたは4−アルキルフェノールで、あるいは Sa
mans および Spatz の米国特許第3,99
8,854号に教示されているようにトリアルキルトリ
チオホスファイトで安定化されうる。溶融ジメチルテレ
フタレートは Mehalso の米国特許第3,44
5,504号に開示されているようにヒンダードフェノ
ールおよびジアルキルホスファイトの混合物;Jack
son の米国特許第3,485,867号に開示され
ているようにエチレングリコール;Hoffmann 
の米国特許第3,505,390号に開示されているよ
うに低分子量の一価飽和アルコール;Giambra 
の米国特許第3,659,007号に開示されているよ
うにカテコール、ピロガロール、キノン、ヒドロキノン
、t−ブチルカテコール、ブチル化ヒドロキシトルエン
、フェノール、トルヒドロキノン、トリフェニルホスフ
ァイト、Primene JMT(t−(C18〜C2
2)−アルキルアミン)および Primene 81
−R(t−(C12〜C14)−アルキルアミン);M
ori らの米国特許第3,742,026号に開示さ
れているようにビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタ
レート;そして Black の米国特許第4,058
,663号並びに Tholstrup および Ru
sh の米国特許第3,461,153号に開示されて
いるようにアルカリ金属塩またはアルコキシド+ホスフ
ァイトのような各種の安定剤化合物で安定化することが
できる。しかしながら、これらの開示はどれもナフタレ
ンジカルボン酸のジエステルの安定化、特にジメチル−
2,6−ナフタレンジカルボキシレートの安定化を教示
していない。
【0010】高められた温度において貯蔵され、または
使用された場合に過剰の分解を生じないナフタレンジカ
ルボン酸のジエステルからなる組成物が所望される。ま
た、高温での輸送または貯蔵中、液体のナフタレンジカ
ルボン酸のエステル、特に溶融ジメチル−2,6−ナフ
タレンジカルボキシレートを安定化するための方法も所
望される。本発明によれば、このような組成物および方
法が提供される。
【0011】
【発明の概要】ナフタレンジカルボン酸のジエステルお
よび低分子量の一価アルコールまたは有機ホスファイト
から選択される安定化するのに有効な量の安定剤化合物
からなる安定化された組成物が提供される。
【0012】ナフタレンジカルボン酸のジエステルを低
分子量の一価アルコールおよび有機ホスファイトからな
る群より選択される安定化するのに有効な量の安定剤化
合物で処理することからなる、ナフタレンジカルボン酸
のジエステルを高められた温度において液体状態に維持
しながら安定化するための方法もまた提供される。
【0013】〔好ましい実施態様の詳細な記述〕ナフタ
レンジカルボン酸のジエステルをこれらのジエステルを
高められた温度で維持することによって生じる分解に対
して安定化することができることを見い出した。安定化
はこれらのジエステルを有機ホスファイト化合物または
低分子量の一価アルコールで処理することによって達成
される。
【0014】本発明の目的のために、「安定化する」な
る用語はナフタレンジカルボン酸のジエステルの高めら
れた温度において液体状態に維持されながら分解する傾
向を防止する、または減少することを意味する。本明細
書において使用される「高められた温度」なる用語はそ
れぞれのナフタレンジカルボン酸ジエステルの融点以上
の温度を意味する。例えば、純粋なジメチル−2,6−
ナフタレンジカルボン酸の融点は約190℃である。し
たがって、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシ
レートについての高められた温度は約190℃を越える
温度である。より好ましくは、「高められた温度」はジ
エステルの溶融温度からそれより約50℃最も好ましく
は約20℃高い温度までの温度である。もちろん、ナフ
タレンジカルボン酸のジエステルの溶融温度はジエステ
ルの純度に依存する。「分解」なる用語はジエステル物
質の純度の減少を意味する。最も好適には、この分解は
分解したジエステルの色を測定することによって定量す
ることができる。本発明の純粋なジエステル物質は溶融
状態で無色または殆んど無色である。その結果、どんな
発色または色の増加も1種以上の不純物の濃度の増加の
指標である。特定の酸性成分の濃度測定は高められた温
度においてナフタレンジカルボン酸のジエステルを維持
することによって生じたジエステルの分解を測定するた
めの別の方法である。例えば、2,6−ナフタレンジカ
ルボン酸またはモノメチル−2,6−ナフタレンジカル
ボキシレートの増大された濃度は純粋なジメチル−2,
6−ナフタレンジカルボキシレートの分解の程度の指標
である。
【0015】本発明の組成物および方法において使用さ
れるジエステルはナフタレンジカルボン酸のジエステル
であり、その例としては1,2−、1,3−、1,4−
、1,5−、1,6−、1,7−、1,8−、2,3−
、2,6−および2,7−ナフタレンジカルボン酸が挙
げられ、好ましくはその中でジエステル分子の酸素原子
に結合された基は1〜6個の炭素原子を含有し、そして
同一または異なって分枝状、直鎖状または環状であるこ
とができ、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロ
ピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、n−ペン
チル、すべての分枝状ペンチル基、シクロペンチル、n
−ヘキシル、すべての分枝状ヘキシル基およびシクロヘ
キシルである。2,6−ナフタレンジカルボン酸のジエ
ステルは本発明の方法および組成物において使用される
好ましいエステルである。上述したこれらのジエステル
は他の方法によっても製造されうるが、好適にはそれぞ
れのナフタレンジカルボン酸を一価アルコールとエステ
ル化させることにより製造される。好ましくは、これら
のアルコールは1〜6個の炭素原子を含有し、そして直
鎖状、分枝状または環状であることができ、例えばメタ
ノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール
、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノー
ル、n−ペンタノール、分枝状ペンタノールのすべての
異性体、n−ヘキサノール、すべての分枝状ヘキサノー
ルおよびシクロヘキサノールである。3〜6個の炭素原
子を含有するアルコールは第1アルコールだけでなく第
2または第3アルコールであってよい。これらのアルコ
ールの混合物もまた好適である。
【0016】しかしながら、メタノールが本発明のナフ
タレンジカルボン酸をエステル化するのに好ましいアル
コールである。ナフタレンジカルボン酸のジメチルエス
テルは非常に好ましいジエステル物質である。ジメチル
−2,6−ナフタレンジカルボキシレートが本発明の方
法および組成物のための最も好ましいジエステルである
【0017】ナフタレンジカルボン酸のような芳香族カ
ルボン酸のエステルを製造するための方法は当該技術分
野において良く知られている。例えば、上述したナフタ
レンジカルボン酸の1つのような芳香族ジカルボン酸は
高められた温度および/または高められた圧力において
エステル化触媒の存在下でメタノールとエステル化する
ことによってそのジメチルエステルに変換することがで
きる。好適には、エステル化触媒は硫酸、p−トルエン
スルホン酸、メタンスルホン酸、チタニウムアルコキシ
ド、酸化亜鉛、三酸化モリブデンまたは有機スズ化合物
である。例えば、ナフタレンジカルボン酸のジメチルエ
ステルを製造するために、粗製ナフタレンジカルボン酸
、メタノールおよび80〜85重量%の硫酸水溶液を1
:8:0.1の重量比で混合し、撹拌しながら120℃
まで加熱し、そしてその温度で約6時間保持する。次に
、混合物を20℃〜65℃の温度まで冷却してジメチル
ナフタレンジカルボキシレートを結晶化し、そして得ら
れた粗製ジメチルナフタレンジカルボキシレートを例え
ば濾過または遠心分離により母液から分離する。硫酸を
除去するためにメタノール洗浄を行なってもよい。得ら
れたジメチルナフタレンジカルボキシレートは好ましく
は、さらにメタノールのような溶媒からの再結晶操作ま
たは分別蒸留によって精製することができる。ジメチル
ナフタレンジカルボキシレートの製造および精製方法は
 Holzhauer らの米国特許第4,886,9
01号に開示されており、その明細書を参考文献として
本明細書に引用する。真空蒸留によってジメチル−2,
6−ナフタレンジカルボキシレートを精製するための方
法は Takamoto らの米国特許第4,048,
021号に開示されている。本発明の組成物および方法
において使用されるナフタレンジカルボン酸のジエステ
ルは好ましくは実質的に純粋である。好適には、本発明
の方法および組成物において使用されるジエステルは好
ましくは少なくとも98重量%の純度、より好ましくは
99重量%以上の純度、そして最も好ましくは99.5
重量%以上の純度を有する。好ましくは、本発明のナフ
タレンジカルボン酸ジエステルは蒸留および/または結
晶化、あるいはトリメチルトリメリテート、ナフタレン
環−臭素化化合物およびメチルホルミルナフトエ酸のよ
うな不純物を除去または実質的に減少するような他の手
段によって精製された。
【0018】好ましくは、本発明のナフタレンジカルボ
ン酸ジエステルはアルキル基が1〜3個の炭素原子を含
有するその相当するジアルキルナフタレン化合物の酸化
によって製造されたナフタレンジカルボン酸から製造さ
れる。好ましくは、アルキル基はメチル基である。
【0019】ジメチル置換ナフタレン化合物は例えば石
炭由来の流れ(coal−derived strea
ms)の精製により単離されうる。より直接に、これら
のジメチル置換化合物は当該技術分野において公知の方
法により製造することができる。例えば、Sikken
gaらの米国特許第4,950,825号(その明細書
を参考文献として本明細書に引用する)には好ましいジ
メチルナフタレンを製造するための好ましい方法が開示
されている。2,6−ナフタレンジカルボン酸への酸化
のための好ましい供給原料でもある2,6−ジエチルナ
フタレンを製造するための方法が Hagen らの米
国特許第4,873,386号に開示されている。
【0020】ジアルキルナフタレン化合物、より好まし
くは2,6−ジメチルナフタレンをその相当するナフタ
レンジカルボン酸へ酸化するための好ましい方法は分子
状酸素源、金属触媒および好適な溶媒を使用する液相酸
化からなる。
【0021】ジアルキルナフタレンの上記液相酸化にお
いて使用される好適な溶媒には安息香酸、脂肪族C2〜
C6−モノカルボン酸例えば酢酸、プロピオン酸、n−
酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、トリメチル酢酸、カプロ
ン酸、水およびこれらの混合物が含まれる。好ましくは
、溶媒は酸化反応器中に入れられる、より好ましくは1
〜20重量%の水を含有する酢酸と水の混合物である。 高い発熱的液相酸化において発生した熱は酸化反応器中
の溶媒の蒸気としての蒸発によって少なくとも部分的に
放散され、これは次に凝縮されそして反応器に戻される
【0022】さらに、幾らかの溶媒が生成物の流れ(p
roduct stream)における液体として酸化
反応器から取り出される。生成物の流れからの粗製ナフ
タレンジカルボン酸生成物の分離後、得られた生成物に
おける母液(溶媒)の少なくとも1部は一般に酸化反応
器に戻される。
【0023】上記のジアルキルナフタレン液相酸化にお
いて使用される分子状酸素源は分子状酸素含量において
空気から酸素ガスまで変えることができる。空気は好ま
しい分子状酸素源である。爆発性混合物の生成を避ける
ために、反応器に供給される酸素含有ガスは好ましくは
0.5〜8容量%(無溶媒基準で測定)の酸素を含有す
る排気ガス蒸気混合物を与えるべきである。例えば、メ
チル基あたり1.5〜2.8モルの量の酸素を与えるの
に十分な酸素含有ガスの供給速度はコンデンサー中のガ
ス−蒸気混合物において0.5〜8容量%(無溶媒基準
で測定)の酸素を与えるであろう。
【0024】上記のジアルキルナフタレン液相酸化にお
いて使用される触媒は臭素含有成分および少なくとも1
種のコバルト−およびマンガン−含有成分からなり、そ
してさらに当該技術分野において公知の促進剤を含むこ
とができる。好ましくは、触媒はコバルト−、マンガン
−および臭素−含有成分からなる。好ましくは、液相酸
化における触媒のコバルト成分中のコバルト(元素状コ
バルトとして計算)とジアルキルナフタレンの重量比は
ジアルキルナフタレン1グラムモルあたり約0.1〜約
20ミリグラム原子(mga)の範囲内である。好まし
くは、液相酸化における触媒のマンガン成分中のマンガ
ン(元素状マンガンとして計算)と触媒のコバルト成分
中のコバルト(元素状コバルトとして計算)の重量比は
コバルト1mgaあたり約0.1〜約20mgaの範囲
である。 好ましくは、液相酸化における触媒の臭素成分中の臭素
(元素状臭素として計算)と触媒のコバルトおよびマン
ガン成分中の総(コバルト+マンガン)(元素状コバル
トおよび元素状マンガンとして計算)の重量比は総(コ
バルト+マンガン)1mgaあたり約0.1〜約3.0
mgaの範囲である。
【0025】コバルトおよびマンガン成分の各々は反応
器中の溶媒に可溶なコバルト、マンガンおよび臭素の形
態を与えるような既知のイオン性または化合形態で提供
されうる。例えば、溶媒が酢酸媒体である場合、コバル
トおよび/またはマンガンカーボネート、アセテート四
水和物および/または臭化物を使用することができる。 好適な臭素源によって、0.1:1.0〜3.0:1.
0の臭素対総(コバルト+マンガン)ミリグラム原子比
が与えられる。このような臭素源には元素状臭素(Br
2)、イオン性臭化物(例えばHBr、NaBr、KB
r、NH4Brなど)または酸化の操作温度において臭
化物イオンを与えることが知られている有機臭化物(例
えばブロモベンゼン、ベンジルブロマイド、モノ−およ
びジブロモ酢酸、ブロモアセチルブロマイド、テトラブ
ロモエタン、エチレン−ジ−ブロマイドなど)が含まれ
る。分子臭素およびイオン性臭化物中における総ての臭
素が0.1:1.0〜3.0:1.0の元素状臭素対総
(コバルト+マンガン)ミリグラム原子比を満たすのに
使用される。酸化操作条件において有機臭化物から放出
された臭素イオンは公知の分析手段によって容易に測定
することができる。例えば、テトラブロモエタンは17
0℃〜225℃の操作温度で1グラムモルあたり約3有
効グラム原子の臭素を生成することがわかっている。
【0026】操作において、酸化反応器が維持される最
小の圧力は好ましくは実質的に液相のジアルキルナフタ
レンおよび少なくとも70%の溶媒を維持するような圧
力である。液相でないジアルキルナフタレンおよび溶媒
は蒸発によって水蒸気−ガス混合物として酸化反応器か
ら取り除かれ、凝縮され、次いで酸化反応器に戻される
。溶媒が酢酸−水混合物の場合、酸化反応器中の好適な
反応ゲージ圧は約0.1〜約35kg/cm2の範囲で
あり、そして典型的には約10〜約30kg/cm2の
範囲である。酸化反応器内の温度範囲は一般に約120
℃、好ましくは約150℃〜約240℃、より好ましく
は約230℃までである。酸化反応器中の溶媒滞留時間
は一般に約20〜約150分、好ましくは約30〜約1
20分である。
【0027】上記のジアルキルナフタレンの液相酸化は
バッチ式、連続式または半連続式で行なうことができる
。バッチ式においては、最初にジアルキルナフタレン、
溶媒および触媒成分をバッチ様に反応器中に入れ、次い
で反応器内容物の温度および圧力を酸化反応開始のため
の所望のレベルまで上昇させる。空気を連続して反応器
中に入れる。酸化反応の開始後、例えばすべてのジアル
キルナフタレンが完全に反応器中に入れた後に反応器内
容物の温度を上昇させる。
【0028】連続式においては、ジアルキルナフタレン
、空気、溶媒および触媒のそれぞれを連続して反応器中
に入れ、そして溶媒中に溶解したナフタレンジカルボン
酸および触媒成分からなる生成物流れを反応器から取り
出す。半連続式においては、最初に溶媒および触媒を反
応器中に入れ、次いでジアルキルナフタレンおよび空気
を連続的に反応器中に入れる。
【0029】その後、連続式における生成物流れまたは
バッチ式もしくは半連続式における反応器内容物を少な
くとも1工程で、そして本質的にすべてのナフタレンジ
カルボン酸が溶媒中で結晶化するような少なくとも1つ
の晶析装置で約80℃〜約105℃の範囲の温度に冷却
する。結晶化後、得られた母液中におけるナフタレンジ
カルボン酸のスラリーを典型的には約80℃〜約105
℃の範囲の温度において遠心分離により分離する。一般
に、分離操作は最終の結晶化温度と本質的に同じ温度で
行なわれる。
【0030】本発明の好ましい態様において、本明細書
において開示されたナフタレンジカルボン酸のジエステ
ルはジアルキル置換ナフタレン化合物のその相当するナ
フタレンジカルボン酸への酸化、次いでナフタレンジカ
ルボン酸の低分子量のアルコールとのエステル化によっ
て製造される。しかしながら、ナフタレンジカルボン酸
およびナフタレンジカルボン酸の他の源もまた本明細書
で開示された組成物および方法例えばメチルアシルナフ
タレンの酸化例えば2−アセチル−6−メチルナフタレ
ンの2,6−ナフタレンジカルボン酸への酸化、次いで
ジ酸のジエステルへのエステル化、またはいわゆる H
enkel 法により製造されたナフタレンジカルボン
酸から得られたジエステルのために好適である。
【0031】高められた温度で液体状態に維持されたナ
フタレンジカルボン酸のジエステルの分解を防止するの
に、または減少するのに有効な本発明の安定剤化合物は
有機ホスファイトおよび低分子量のアルコールから選択
された化合物を含有する。
【0032】本発明の目的のために、有機ホスファイト
はペンダント有機基を有するホスファイトであり、好ま
しくは以下の構造式(I)および(II)
【0033】
【化3】 (式中、各構造式においてRは同一または異なってもよ
く、ヒドロカルビルまたは置換されたヒドロカルビル基
である)を有する有機リン化合物である。好ましくはR
は1〜25個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であ
り、そして分枝状、環状または直鎖状のアルキル基例え
ばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、
アミル、シクロヘキシル、オクチル、2−エチルヘキシ
ル、ラウリル、ステアリル、テトラコシルなど;6〜2
4個の炭素原子を有するアリール基例えばフェニル、ト
リル、ナフタレン;7〜25個の炭素原子を有するアラ
ルキル基例えばベンジル、オクチルおよびノニルフェニ
ルなど;または2〜25個の炭素原子を有するアルケニ
ル基例えばオレイル、ヘキセニル、プロペニルなどであ
ってよい。さらに、ヒドロカルビル基は有機ホスファイ
ト安定剤化合物の性能に関与しない1種以上の置換基を
含有してもよい。有機ホスファイトの混合物もまた安定
剤として好適である。
【0034】以後、上記の構造式(I)を有機トリホス
ファイトと呼び、そして構造式(II)を有機ジホスフ
ァイトと呼ぶ。本発明の方法および組成物において、好
ましい有機ホスファイト安定剤化合物はジメチルおよび
ジフェニルホスファイト並びにトリメチルおよびトリフ
ェニルホスファイトである。他の好ましいホスファイト
は構造式(I)および(II)中のRがエチル、プロピ
ル、イソプロピル、アミル、2−エチルヘキシル、イソ
オクチル、イソノニル、シクロヘキシル、トリル、オク
チルフェニル、ノニルフェニルであるジ−およびトリ−
ホスファイトまたはこれらの混合物である。
【0035】本発明の有機ホスファイトは商業的に、例
えば AldrichChemical 社から入手す
ることができ、そして/または当該技術分野においてよ
く知られている方法を用いてアルコールまたはフェノー
ルまたはこれらの混合物を三塩化リンと反応させること
により製造することができる。例えば、ピリジンのよう
な塩基の存在下でアルコールまたはフェノールと三塩化
リンを反応させることにより、本発明の有機トリホスフ
ァイトは製造される。塩基が存在しないと、本発明の有
機ジホスファイトが生成する。J.R. Van Wa
zer の「リンおよびその化合物」(Intersc
ience Publishers, Vol. II
, 1267〜1271頁(1961年))には当該技
術分野において公知の有機ホスファイトの製造方法が開
示されている。
【0036】本発明の方法および組成物において、ナフ
タレンジカルボン酸ジエステルにおいて安定剤化合物と
して使用される有機ホスファイトの量はジエステルが高
められた温度で溶融状態に維持された場合にジエステル
の分解を減少または除去するのに十分な量である。好適
には、存在する有機ホスファイトの量は重量でジエステ
ル100万部あたり約0.01〜約10,000部(p
pm)、好ましくは約0.01〜約500ppm、そし
て最も好ましくは約1〜約100ppmである。しかし
ながら、ある場合においては、有機ホスファイトの量を
50ppm以下に、すなわち約0.01〜約50ppm
の範囲の量に制限することが好ましい。これは加えたホ
スファイトの量が色を安定しながら、実際に酸性不純物
の増加をひき起こす場合である。その結果、酸性不純物
生成の増加を制限することが望ましい特定の有機ホスフ
ァイトとともに使用されるある種のジエステルについて
は、有機ホスファイトの量を約50ppm以下に制限す
ることが必要かもしれない。
【0037】本発明の安定化されたジエステル組成物が
溶融状態に保持される期間は所定の用途に応じて変える
ことができる。例えば、この期間は約21日まで変える
ことができ、好ましくは約0.5時間〜約10日である
【0038】本発明の方法および組成物の低分子量の一
価アルコール安定剤化合物は、好ましくは1〜4個の炭
素原子を有するアルコール例えばメタノール、エタノー
ル、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール
、イソブタノール、sec−ブタノールおよびt−ブチ
ルアルコールである。最も好ましいアルコールはメタノ
ールである。これらのアルコールの混合物もまた好適で
ある。本明細書に開示されたナフタレンジカルボン酸ジ
エステルのための安定剤として使用される低分子量アル
コールの量はジエステルが高められた温度で溶融状態に
維持された場合ナフタレンジカルボン酸ジエステルの分
解を減少または除去するのに十分な量である。好ましく
は、ジエステルに関して低分子量アルコールの量は約1
〜約20,000ppm、より好ましくは約50〜約1
0,000ppmそして最も好ましくは250〜約8,
000ppmである。低分子量アルコール、特にメタノ
ールはその比較的低い蒸気圧のため特に好適な安定剤化
合物である。例えば、ナフタレンジカルボン酸のジエス
テルがポリエステル材料の製造のために使用される場合
、本発明の低分子量アルコール安定剤は加熱工程中、重
合混合物から除去される。メタノールもまたポリエステ
ルを製造するためにジメチルナフタレンジカルボキシレ
ートを加熱した場合にこれらのジエステルから除去され
るため、メタノールはこれらを安定化するのに特に好ま
しい。
【0039】本発明の安定剤化合物のナフタレンジカル
ボン酸ジエステルへの加えかたには本発明の重要な特徴
はない。安定剤化合物を加えるためのすべての手段およ
び方法が好適している。例えば、安定剤はジエステルが
まだ液体である、ナフタレンジカルボン酸ジエステルの
製造後、直ちに加えることができる。別法として、安定
剤化合物は固体のジエステルに加えることができ、その
ためジエステルが溶融加熱されている間、存在するであ
ろう。安定剤はまた一度に、段階毎に、または貯蔵期間
中連続的に加えることができる。さらに、本発明の安定
剤は貯蔵された溶融ジエステル上の雰囲気が不活性雰囲
気例えば窒素雰囲気である場合、または雰囲気が空気で
あるかもしくは空気を含有する場合に有効であることが
見い出された。その上、溶融ジエステルは湿気を含むこ
とができ、そしてジエステル上の雰囲気もまた湿気を含
むことができる。本発明の方法および組成物はまた、ジ
エステルを貯蔵または輸送するために使用される容器が
スチール製であって、ジエステルがスチール表面に露出
される場合、好適である。その結果、本発明の組成物お
よび方法を使用することにより、溶融エステルを貯蔵ま
たは輸送するために使用される容器の構成材料に関して
特別な注意をする必要がなく、すなわちそれらはガラス
のような不活性材料からできている必要はない。貯蔵容
器から湿気および空気を除外する必要はないが、それに
も関らず、そうすることは好ましい。
【0040】本発明の別の観点は、重合工程へのジエス
テル供給材料が本発明の安定剤を含有するものである、
ナフタレンジカルボン酸のジエステル、好ましくはジメ
チル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートおよびジ
オール、好ましくはエチレングリコールを使用するポリ
エステル、好ましくはポリ(エチレン−2,6−ナフタ
レート)(PEN)の製造方法である。これらのジオー
ルには1〜8個の炭素原子を有するジオール例えばエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、1,2−、1,3−および1,4−シクロヘキサン
ジオール並びに1,2−、1,3−および1,4−シク
ロヘキサンジメタノールが含まれる。PENを製造する
ための典型的な方法においては、ジメチル−2,6−ナ
フタレンジカルボキシレートは過剰のエチレングリコー
ルと適当な反応容器中において、エステル交換触媒例え
ばマンガン、コバルト、カルシウムまたはこれらの混合
物の存在下または不存在下で混合される。いわゆるプレ
ポリマーを製造するために、この混合物は加熱される。 このプレポリマーはオリゴマー物質およびビス−2−ヒ
ドロキシエチル−ナフタレートのような物質からなる。 第2段階において、プレポリマー混合物は典型的には真
空下、酸化アンチモンのような触媒の存在下で加熱され
て過剰のエチレングリコールが除去され、そして高分子
量のPENポリマーが生成される。本発明の好ましい方
法においては、PENを製造するための重合工程へのジ
メチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート供給材
料は有機ホスファイトおよび低分子量の一価アルコール
からなる群から選択された安定剤を安定化するのに有効
な量含有する。好ましくは、安定剤はトリフェニルホス
ファイト、ジフェニルホスファイト、トリメチルホスフ
ァイト、ジメチルホスファイトおよびメタノールから選
択される。
【0041】以下の実施例は本発明を説明するためのも
のであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【0042】〔YIE測定〕YIEは本明細書で開示さ
れたナフタレンジカルボン酸ジエステルのクロロホルム
溶液の「黄色度」の尺度である。上述したように、高め
られた温度での貯蔵中におけるジエステルの分解を監視
するために色の変化を利用することができる。何れの方
法、例えば目視検査でさえ、色の変化を監視するのに使
用することができる。しかしながら、色の濃度を定量す
るための装置の使用がよりばらつきのない、そしてより
容易な比較データを提供する。
【0043】本実施例におけるジメチル−2,6−ナフ
タレンジカルボキシレートの試料のYIE値は石英試料
セルを使用するGardner XL−835三刺激比
色計で測定した。測定は25mlのクロロホルム中に溶
解した0.75gのジメチル−2,6−ナフタレンカル
ボキシレート試料を用いて行なった。YIE測定を行な
う前に、試料を濾過してすべての粒子を除去した(AS
TM法E−313、「白色に近い、透明な物質の白色度
および黄色度のインデックス」を参照)。本実施例にお
いて、補正YIE(CYIE)は対象試料について測定
したYIEから、溶媒ブランクについて測定したYIE
を引いたものである。
【0044】〔実施例1〕表1、表2はジメチル−2,
6−ナフタレンジカルボキシレート用安定剤としての3
4種類の物質の評価結果を示すものである。この評価は
205℃で168時間行なった。20gの試験試料はそ
れぞれ、スチール貯蔵容器の効果をシミュレートするた
め長さ 1 3/4インチ×円周1/8インチの316
−1スチール試験片を含有した。安定剤は重量で約10
0、1,000、5,000ppmの処理濃度で、そし
てメタノールおよびエチレングリコールについては10
,000ppmで評価した。評価は予め乾燥していない
ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを用
いて空気中で行なった。評価はまた安定剤で処理する前
に80℃で16時間真空オーブン中で乾燥したジメチル
−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの試料を用い
て窒素雰囲気中で行なった。窒素または空気雰囲気のジ
メチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートエステ
ル試料を保持するために使用されるガラス容器のトップ
に窒素または空気で満たされたバルーンを固定した。試
料の分解の程度はYIE色測定により測定した。表1、
表2に補正YIE値(CYIE)を示す。表1、表2中
のそれぞれのCYIE値は1つの試験試料に相当するが
、但し安定剤を用いない試料についてのCYIE値は除
く。これらは25回の測定の平均値である。以下の実施
例において使用される新鮮なジメチル−2,6−ナフタ
レンジカルボキシレートは0.05のCYIE値を有し
、そして4ppm未満の2,6−ナフタレンジカルボン
酸および2ppm未満のモノメチル−2,6−ナフタレ
ンジカルボキシレートを含有した。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】脚注: a)  試料中に316−1スチール試験片を入れ、2
05℃で168時間保持した。 b)  25mlのクロロホルム中に溶解し、そして濾
過した0.75gの試料の黄色度。 c)  100万重量部あたりの部(概略値)。 d)  空気雰囲気、DM−2,6−NDCは未乾燥。 e)  窒素雰囲気、DM−2,6−NDCは真空オー
ブン中、80℃で18時間乾燥した。 f)  3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチル
フェニルスルフィド。 g)  実施例12参照。 h)  実施例13参照。 i)  安定剤を加えない試料について25回測定した
平均値。
【0048】表1、表2中のYIE値はトリフェニルホ
スファイト、ジフェニルホスファイト、ジメチルホスフ
ァイトおよびトリメチルホスファイトにより優れた安定
化が得られることを示している。安定化はこれらの物質
により窒素および空気雰囲気の両方において得られた。 トリフェニルホスファイト、ジフェニルホスファイトお
よびジメチルホスファイトは100ppm濃度で特に有
効であった。フェノール系安定剤すなわちフェノール、
2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、3,5−ジ−t
−ブチルカテコールおよび4−t−ブチルカテコールの
ような多くの標準安定剤物質は有効ではなかった。ピロ
ガロールは5,000ppmで安定化を与えたが、濃色
の粒状物質が試料中に現れ、それがピロガロールを不適
当な安定剤としている。
【0049】実施例2〜11は10種類の安定剤物質の
評価を示す。実施例1のようにして、これらの試料もま
た試料中に316−1スチール試験片を入れて205℃
で168時間測定した。さらに、未乾燥および乾燥エス
テル試料のそれぞれについて空気および窒素雰囲気を採
用した。これらの評価のためには、バルーンを使用しな
いで空気および窒素雰囲気を維持した。実施例2〜8に
ついては、安定化剤はジメチル−2,6−ナフタレンジ
カルボキシレートに関して重量で約5、12.5、25
、50、125、250および500ppmの処理濃度
で評価した。実施例9〜11においては、より高い処理
濃度を用いた。
【0050】ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキ
シレートの分解の程度をYIE測定により測定した。補
正YIE(CYIE)および減少YIE(RYIE)値
の両方を添付した表中に示す。減少YIE(RYIE)
値は安定剤で処理した試料についてのCYIE値を安定
剤を加えない試料についてのCYIE値で割ることによ
って得られる。RYIE値は種々の安定剤を比較するた
めの信頼性のある方法を提供するものである。RYIE
値は本明細書で開示された安定剤の有効性を定量化する
のに使用することができる。好ましくは、本発明の安定
化されたジエステル組成物は窒素雰囲気下、約168時
間溶融状態に維持された後、約0.5以下、より好まし
くは約0.3以下のRYIE値を有するべきである。ジ
メチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの分解
の程度もまた2,6−ナフタレンジカルボン酸(2,6
−NDA)およびモノメチル−2,6−ナフタレンジカ
ルボキシレート(MM−2,6−NDC)の濃度を測定
することによって決定した。2,6−NDAおよびMM
−2,6−NDCの濃度を測定するために液体クロマト
グラフィーを用いた。液体クロマトグラフィー測定はW
aters Nova−Pak社の4μmカラムを用い
て行なった。溶媒系は水およびアセトニトリルの混合物
であった。勾配は5%〜95%アセトニトリルであった
【0051】〔実施例2〜5〕表3〜6はそれぞれトリ
フェニルホスファイト(実施例2)、ジフェニルホスフ
ァイト(実施例3)、トリメチルホスファイト(実施例
4)およびジメチルホスファイト(実施例5)によって
得られるジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートの優れた安定化を示すデータを記載する。RYIE
により測定される色の減少および酸性不純物濃度の減少
は低濃度のこれらの安定剤物質を採用することによって
容易に達成された。例えば、25ppmのトリフェニル
ホスファイトは窒素雰囲気下、205℃で168時間加
熱されたジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートの試料について安定剤を加えないジメチル−2,6
−ナフタレンジカルボキシレートの試料と比較して、0
.20のRYIE値およびMM−2,6−NDC生成の
50%以上の減少をもたらす。
【0052】
【表3】
【0053】脚注: a)  試料中に316−1スチール試験片を入れ、2
05℃で168時間保持し た。 b)  空気雰囲気、試料は未乾燥。 c)  窒素雰囲気、試料は予め真空オーブン中、80
℃で16時間乾燥した。 d)  205℃で168時間後の補正YIE。 e)  205℃で168時間後の減少YIE。 f)  205℃で168時間後の2,6−ナフタレン
ジカルボン酸のppm。 g)  205℃で168時間後のモノメチル−2,6
−ナフタレンジカルボキシレートのppm。
【0054】
【表4】 a)  略語の説明については表3参照
【0055】
【表5】 a)  略語の説明については表3参照
【0056】
【表6】 a)  略語の説明については表3参照
【0057】〔
実施例6〜9〕表7〜10は実施例2〜5において使用
された有機ホスファイトにより得られる安定化と比較し
て、それぞれトリフェニルホスフェン(実施例6)、ピ
ロガロール(実施例7)、TBHMPS(実施例8)お
よびプレポリマー(実施例9)により得られるジメチル
−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの安定化が劣
っていることを示すデータを記載する。
【0058】
【表7】 a)  略語の説明については表3参照
【0059】
【表8】 a)  略語の説明については表3参照
【0060】
【表9】 a)  3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチル
フェニルサルファイド b)  他の略語の説明については表3参照
【0061
【表10】 a)  略語の説明については表3を参照b)  実施
例12で得られたプレポリマー
【0062】〔実施例1
0〜11〕表11にはジメチル−2,6−ナフタレンジ
カルボキシレート用安定剤としてのメタノールについて
のデータ(実施例10)を示す。5,000ppm濃度
で、メタノールは空気および窒素の両方の雰囲気中にお
いてジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート
の優れた色安定化をもたらす。エチレングリコールは窒
素雰囲気中で試験した試料については安定化をもたらす
が、空気雰囲気中で試験した試料については、メタノー
ルと比較してその性能は劣っている。
【0063】
【表11】 a)  略語の説明については表3参照
【0064】
【表12】 a)  略語の説明については表3参照
【0065】〔
実施例12〕ポリ(エチレン−2,6−ナフタレート)
を製造するためのプレポリマーは250mlの丸底反応
フラスコに60gのジメチル−2,6−ナフタレンジカ
ルボキシレート並びにカルシウム(41ppm)および
マンガン(56ppm)を含有するエステル交換触媒を
入れることによって製造した。フラスコとその内容物を
真空下、80℃で18時間乾燥した。次いで、フラスコ
を200℃の油浴中に置いた。混合物を溶融しながら、
予め加熱しておいた無水エチレングリコールを加えた。 加えたエチレングリコールの量はジメチル−2,6−ナ
フタレンジカルボキシレート1モルあたり1.6モルの
エチレングリコールを与えるのに十分な量である。メタ
ノールを反応フラスコから20cmのビグリューカラム
を通して除去した。反応混合物を200℃で120分間
保持し、次いで260℃まで徐々に加熱した。その間、
揮発性物質の除去を助長するために窒素で吹き流した。
【0066】〔実施例13〕ジメチル−2,6−ナフタ
レンジカルボキシレート1モルあたり10モルのエチレ
ングリコールを加え、50gのジメチル−2,6−ナフ
タレンジカルボキシレートだけを反応させることを除い
ては、実施例12の操作に従ってプレポリマーを製造し
た。さらに、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキ
シレートおよび104gのエチレングリコールを最初に
加熱して溶融物を形成させた。この溶融物に、22gの
エチレングリコール中に溶解した触媒金属を加えた。
【0067】上記の説明は本発明の例示であって、本発
明を限定するものではない。さらに、本発明の精神およ
び範囲内での他の修正は可能であり、そして当業者に容
易に理解されよう。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ナフタレンジカルボン酸のジエステル
    および安定化に有効な量の有機ホスファイトからなる安
    定化された組成物。
  2. 【請求項2】  ナフタレンジカルボン酸のジエステル
    および安定化に有効な量の次の構造式 【化1】 (式中、各構造式においてRは同一または異なってよく
    、1〜25個の炭素原子を有するヒドロカルビルまたは
    置換されたヒドロカルビル基である)を有する有機ホス
    ファイト安定剤化合物からなる安定化された組成物。
  3. 【請求項3】  安定化するのに有効な量の安定剤化合
    物は重量で約0.01〜約10,000ppmである請
    求項2記載の組成物。
  4. 【請求項4】  ナフタレンジカルボン酸のジエステル
    はジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートか
    らなるものである請求項2記載の組成物。
  5. 【請求項5】  有機ホスファイトはトリフェニルホス
    ファイト、ジフェニルホスファイト、トリメチルホスフ
    ァイトおよびジメチルホスファイトからなる群より選択
    される請求項4記載の組成物。
  6. 【請求項6】  有機ホスファイトはトリフェニルホス
    ファイトからなるものである請求項4記載の組成物。
  7. 【請求項7】  組成物は溶融状態である請求項1記載
    の組成物。
  8. 【請求項8】  ジメチル−2,6−ナフタレンジカル
    ボキシレートは結晶および蒸留により精製されており、
    そして少なくとも約99%純度である請求項4記載の組
    成物。
  9. 【請求項9】  ナフタレンジカルボン酸のジエステル
    を安定化するのに有効な量の有機ホスファイトで処理す
    ることからなる、液体状態に維持しながら高められた温
    度でナフタレンジカルボン酸のジエステルを安定化する
    方法。
  10. 【請求項10】  安定化剤化合物は次の構造式【化2
    】 (式中、各構造式においてRは同一または異なってよく
    、1〜25個の炭素原子を有するヒドロカルビルまたは
    置換されたヒドロカルビル基である)を有する有機ホス
    ファイトからなるものである請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】  安定化するのに有効な量の安定剤化
    合物は重量で約0.01〜約10,000ppmである
    請求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】  ナフタレンジカルボン酸のジエステ
    ルはジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート
    である請求項10記載の方法。
  13. 【請求項13】  有機ホスファイトはトリフェニルホ
    スファイト、ジフェニルホスファイト、トリメチルホス
    ファイトおよびジメチルホスファイトからなる群より選
    択される請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】  有機ホスファイトはトリフェニルホ
    スファイトからなるものである請求項12記載の方法。
  15. 【請求項15】  ジオールおよび請求項1記載の組成
    物を含有する混合物を適当な反応容器中で重合すること
    からなるポリエステル材料の製造法。
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