JPH0627184B2 - 共重合ポリエステルの製造法 - Google Patents

共重合ポリエステルの製造法

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JPH0627184B2
JPH0627184B2 JP6031885A JP6031885A JPH0627184B2 JP H0627184 B2 JPH0627184 B2 JP H0627184B2 JP 6031885 A JP6031885 A JP 6031885A JP 6031885 A JP6031885 A JP 6031885A JP H0627184 B2 JPH0627184 B2 JP H0627184B2
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清一 野沢
修 木代
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高弾性率および高強度を有する共重合ポリエス
テルの新規な製造法に関するものである。このようにし
て製造された共重合ポリエステルはサーモトロピツクな
液晶を形成するので、成形が容易であり、成形材料、フ
イルム、繊維として製品化出来るものである。
〔従来の技術〕
近年、繊維、フイルムまたは成形品の何れかを問わず、
剛性、耐熱性および耐薬品性の優れた素材に対する要望
が高まつている。ポリエステルは、一般成形品の用途を
広く認められるに致つているが、多くのポリエステルは
曲げ弾性率、曲げ強度が劣るため、高弾性率、高強度を
要求される用途には適していなかつた。この機械的物性
を向上させる為に、炭酸カルシウムやガラス繊維等の補
強材をブレンドする方法が知られているが、材料の比重
が大きくなるため、プラスチックの特徴である軽量の長
所が減じ、さらに成形時においては、成形機の摩耗が激
しく、実用上の問題点が多い。
補強材の必要がなく、高弾性率、高強度が要求される用
途に適しているポリエステルとして近年では液晶性ポリ
エステルが注目されるようになつた。特に注目を集めよ
うになつたのは、ジヤーナル・オブ・ポリマー・サイエ
ンス・ポリマー・ケミストリー・エデイシヨン14巻
(1976年)2043頁および特公昭56−1801
6号公報にW.J.ジヤクソンがポリエチレンテレフタレー
トとアセトキシ安息香酸とからなる熱液晶高分子を発表
してからである。この中でジヤクソンは、この液晶高分
子がポリエチレンテレフタレートの5倍以上の剛性、4
倍以上の強度、25倍以上の衝撃強度を発揮することを
報告し、高機能性樹脂への新しい可能性を示した。
しかしながら、この液晶性ポリマーはP−アセトキシ安
息香酸を使用するためにモノマーコストが高く、また重
合の際に酢酸が留出するためチタン等の特殊な材質の反
応装置が必要であり、反応装置の面からも製品の面から
もコスト高になつてしまう欠点を避けることが出来な
い。また製造されたポリマー中に不溶不融の粒子(異種
ポリマー)が存在する欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明者等はそのような点に鑑み、鋭意検討を行なつた
結果、溶融異方性を示す(即ちサーモトロピツクな液晶
を示す)ポリマーを従来法のようにアセトキシ化合物を
用いず、ヒドロキシ化合物から直接製造する方法を見出
した。本法によればモノマーコストは大巾に下げられる
し、反応装置を通常使用される材質で問題はなく、装置
の面からもコストダウン出来、また生成ポリマー中にも
不溶不融の粒子(異種ポリマー)が存在せず、重合速度
が大きく高重合度のポリマーが容易に得られる等の大き
な利点がある。
尚、特開昭52−26593号においてチタン系触媒を
用いてヒドロキシ化合物を用いて直接製造することが見
出されているが、この方法では高剛性のポリマーを得る
ことが難かしい。
〔発明の構成〕
本発明の要旨は 一般式(A) 〔式中R1の少なくとも60モル%以上はカルボニル結合
の間が少なくとも4個以上の炭素原子で隔てられた、炭
素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基であり、40モ
ル%以下がカルボニル結合の間が3個以下の炭素原子で
隔てられた、炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素
基、炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基または/
および炭素数1〜40の2価の脂肪族炭化水素基を示す
(但し、芳香族炭化水素基の芳香族環の水素原子はハロ
ゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基またはアルコキシ
基で置換されてもよい)。R2は炭素数2〜40の2価の
脂肪族炭化水素基、炭素数4〜20の2価の脂環式炭化
水素基、芳香環を形成する炭素数が6〜20である2価
の芳香族炭化水素基(但し芳香族炭化水素基の芳香環の
水素原子はハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基ま
たはアルコキシ基で置換されてもよい)、または分子量
80〜8000のポリアルキレンオキシド2価基を示す。〕
の反復単位からなるジカルボン酸とジオールとより生成
した原料オリゴエステルまたはポリエステルがこれらを
構成する反復単位の量にして5〜95モル%と 一般式(B)で表わされるヒドロキシカルボン酸 HO−R3COOH ……(B) 〔式中R3は前示(A)式のR1における意義と同じ意義を示
す〕95〜5モル%とを反応させて、オリゴマーを生成
させ、次いで、触媒としてのスズ化合物の存在下に重合
させて溶融異方性共重合ポリエステルを製造することを
特徴とする溶融異方性ポリエステルの製造法に存する。
本発明の溶融異方性共重合ポリエステルはポリエステル
またはオリゴエステルとオキシカルボン酸とを反応させ
てオリゴマーを形成させた後に重合を行なうが、このよ
うな重合は芳香族ヒドロキシ基末端と芳香族カルボキシ
ル基末端を反応させることが必要であり、一般にポリエ
ステルの重合に用いられる触媒を用いた場合には反応の
進行が遅く、重合度が上昇しないか、重合したとしても
ヒドロキシカルボン酸の昇華が多くポリマー中に入り込
まないため、溶融異方性ポリエステルを製造することは
難しいが触媒としてスズ化合物を用いることにより重合
度の高く、重合速度も速く溶融異方性共重合ポリエステ
ルを容易に製造することが出来る。
ポリエステルまたはオリゴエステルとオキシカルボン酸
とを、反応させてオリゴマーを形成させる際、温度は2
00〜300℃にして15分〜5時間で行なわれ、また
重合は240〜350℃好ましくは250〜330℃で
0.5時間〜15時間で高真空下で行なわれる。反応
は、オキシカルボン酸化合物の残存量が仕込量に対し、
通常70モル%以下、好ましくは50モル%以下、とく
に好ましくは40モル%以下となるまでおこなわれる。
次に製造法をさらに詳細に説明するに、一般式(A)で表
わされる原料ポリエステルまたはオリゴエステル を製造するためには一般式(F)で表わされるカルボン酸 HOOCR1COOH ……(F) およびそのエステルが、使用される。カルボン酸の例を
示すとテレフタル酸、メトキシテレフタル酸、エトキシ
テレフタル酸、フルオロテレフタル酸、クロロテレフタ
ル酸、メチルテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、
メトキシイソフタル酸、ジフエニルメタン4,4′−ジカ
ルボン酸、ジフエニルメタン3,3′−ジカルボン酸、ジ
フエニルエーテル4,4′−ジカルボン酸、ジフエニル−
4,4′−ジカルボン酸、ナフタリン−2,6−ジカルボン
酸、ナフタリン1,5ジカルボン酸、ナフタリン1,4ジカル
ボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、スベ
リン酸、ドデカンジカルボン酸、3−メチルアゼライン
酸、グリタール酸、コハク酸、シクロヘキサン1,4ジカ
ルボン酸、シクロヘキサン1,3ジカルボン酸、シクロペ
ンタン1,3ジカルボン酸などが挙げられる。これらは混
合して使用してもよく一般式(F)で表わされるものはい
ずれも使用可能である。
またもう一方の原料成分であるジオールとしては一般式
(G)で表わされるジオールが使用され、 HOR2OH ……(G) その具体例としてはエチレングリコール、1,3−プロパ
ンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3ブタンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、
1,6ヘキサンジオール、1,12−ドデカンジオール、シク
ロヘキサン1,4ジオール、シクロヘキサン1,3ジオール、
シクロヘキサン1,2−ジオール、シクロペンタン1,3−ジ
オールなどが挙げられるが、これらは混合して使用して
もよく、一般式(G)で表わされるものはいずれも使用可
能である。
本発明で用いる一般式(A)で示されるポリエステルまた
はオリゴエステルとしては一般式(A)で示されるものは
いずれも使用可能であるがその入手のしやすさからポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
およびそれらのオリゴマーが好ましく、特にポリエチレ
ンテレフタレートおよびそのオリゴマーが好ましい。
次に反応方法について述べると一般式(A)で表わされる
原料ポリエステルまたはオリゴエステルと下記一般式
(B)で表わされるオキシカルボン酸とを HO−R3COOH ……(B) 接触させて、常圧下150〜350℃で加熱して共重合
オリゴマーを形成させた後に後圧下、さらに、真空下で
重合を行ない、反応を完結させることにより行なわれ
る。また(A)と(B)と接触させる際に(G)および(F)を共用
することも可能である。
一般式(B)で表わされるオキシ酸としてはパラヒドロキ
シ安息香酸、4−ヒドロキシ3−クロロ安息香酸、メタ
ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシ3,5−ジメチル安
息香酸、2−オキシ6−ナフトエ酸、1−オキシ5−ナ
フトエ酸、1−ヒドロキシ−4−ナフトエ酸、シユリン
ガー酸、バニリン酸、4−ヒドロキシ−3−メチル安息
香酸などが挙げられる。パラヒドロキシ安息香酸を単独
で用いるのが溶融異方性を保つためには好ましいが一般
式(B)で表わされるオキシカルボン酸はいずれも使用可
能である。
オキシカルボン酸の使用量は(B)/(A)+(B)として5〜
95モル%好ましくは30〜80モル%、(F)又は(G)を
共用する場合には、(B)/(A)+(F)+(B)、(B)/(A)+
(G)+(B)または(B)/(A)+(F)+(G)+(B)として5〜9
5モル%好ましくは30〜80モル%である。
触媒のスズ化合物の具体例としては、n−ブチルスタノ
ン酸、メチルスタノン酸、イソプロピルスタノン酸、2
エチルヘキシルスタノン酸、フエニルスタノン酸、ノニ
ルフエニルスタノン酸、n−ドデシルスタノン酸、p−
クロロフエニルスタノン酸、p−ニトロフエニルスタノ
ン酸、p−トリルスタノン酸、p−アニシルスタノン
酸、ジn−ブチルスズオキシド、ジメチルスズオキシ
ド、ジn−ヘキシルスズオキシド、ジフエニルスズオキ
シド、ジノニルフエニルスズオキシド、n−ブチル、n
−ヘキシルスズオキシド、ジイソプロピルスズオキシ
ド、ジp−トリルスズオキシド、ジp−ニトロフエニル
スズオキシド、n−ブチルハイドロキシスズオキシド、
ジメチルスズジアセテート、トリブチルスズアセテー
ト、酢酸第一スズ、シユウ酸第一スズ、ジブチルスズジ
ラウレート、ジブチルスズマレート、テトラブチルス
ズ、テトラブトキシスズなどが挙げられるがスズ化合物
ならばいずれも使用可能であり、特にスタノン酸化合物
類およびスズオキシド類〔 (R4、R5、R6はアルキル基、アリール基又はアラルキル
基)〕が高重合物を容易に得られる点で好ましい。
またこれらを混合して使用してもかまわない。その使用
量は全原料(モル数)に対して1〜50,000ppm、
好ましくは10〜5,000ppmである。またこのよう
な触媒は、重合時に存在していればオリゴあるいはポリ
エステルとオキシ酸との反応により共重合オリゴマーを
作る際、あるいは重合の際のどちらの場合に添加して
も、高重合度のポリマーが得られる。得られたポリエス
テルの対数粘度は通常0.2dl/g以上、好ましくは
0.3dl/g以上、さらに好ましくは04dl/g以上で
ある。
〔実施例〕
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが本発明
はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるも
のではない。
なおηinh はフエノールと1,1,2,2−テトラクロ
ロエタン=1:1(重量比)の混合液中、0.5g/dl
で30℃測定した。また溶融異方性の判定は溶融状態に
おける光学異方性の有無によつた。装置はツアイス社の
ヒートステージを装置したニコン偏光顕微鏡POH型を用
いた。
また、インテスコ製インストロン型レオメーターでD=
1.0mmφ、L=10mmで45゜のテーパーのついたノ
ズルを用い、240℃で=1000sec-1の剪断速度
で引落し比(λ)=4でフアイバー化し、そのフアイバ
ーの弾性率(Es) は東洋精機製ダイナミツクモジユラン
ステスターPMR−5Rを用いポリマーの密度(ρ)を1.
38g/mlとして求めた。
実施例1 撹拌翼減圧口を備えたガラス重合管に、p−ヒドロキシ
安息香酸77.35g、ポリエチレンテレフタレートオ
リゴマー(ηinh=0.12dl/g)46.12g及びn−ブ
チルスタノン酸0.15gを入れ、窒素により3回排気
置換を繰り返し、最後に窒素を満たしシールする。この
重合管を248℃のオイルバスに浸漬し、30分すると
内容物が溶融するので撹拌を開始し、そのまま1時間ア
シドリシスを続ける。その後バス温を283℃まで1時
間かけて昇温し、283℃となつた時点で真空系を適用
し、重合管内を除去に減圧する。1時間30分で系内の
圧力を10mmHgとし、このまま1時間反応を続ける。そ
の後バス温を300℃まで30分で昇温し、次いで1時
間かけて0.3mmHgの真空度まで減圧する。そのまま重
合を2時間続ける。重合終了後ガラス重合管を割り生成
ポリマーを取り出す。このポリマーは薄茶色不透明なも
のでηinh の値は1.34dl/gであつた。このポリマ
ーをホツトステージ付偏光顕微鏡で観察すると175℃
以上で流動を開始し光学異方性を示した。なお減圧系へ
のモノマーの昇華は少なかつた。
また本文中に記載した条件下でフアイバー化を行ないEs
を測定したところ18GPaであつた。
実施例2〜9 nブチルスタノン酸の代りに種々のスズ化合物触媒を用
い重合時間を変更した以外、実施例1と同様の方法で重
合を行なつた。触媒の使用量は実施例1とスズ原子とし
てのモル数が同じになる量用いた。その結果を表−1に
示す。
実施例10 ポリエチレンテレフタレートオリゴマーの代りにポリエ
チレンテレフタレートポリマー(ηinh=0.64dl/
g)を使用し、アシドリシス温度を275℃とした以外
実施例1と同様の反応を行ないηinh=0.98dl/g
のポリマーを得た。そのポリマーを前記の条件でフアイ
バー化したところEsは20GPa であつた。
比較例1 触媒としてシユウ酸チタニルカリウムを用いて、特開昭
52−26593号公報の実施例1と同様の条件下で反
応を行ないηinh=0.50dl/gの重合物を得た。こ
の重合物を前記の条件でフアイバー化したところEs=
5.5GPaであつた。
比較例2 触媒をシユウ酸チナニルカリウムにした以外実施例1と
同様の条件下で反応を行ない、ηinh=0.52dl/g
の重合物を得た。さらにこの重合物を前記の条件でフア
イバー化したところEsは5.3GPaであつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−181825(JP,A) 特開 昭61−78830(JP,A) 特開 昭61−14225(JP,A) 特開 昭60−245630(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(A) 〔式中R1の少なくとも60モル%以上はカルボニル結合
    の間が少なくとも4個以上の炭素原子で隔てられた、炭
    素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基であり、40モ
    ル%以下がカルボニル結合の間が3個以下の炭素原子で
    隔てられた、炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素
    基、炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基または/
    および炭素数1〜40の2価の脂肪族炭化水素基を示す
    (但し、芳香族炭化水素基の芳香族環の水素原子はハロ
    ゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基またはアルコキシ
    基で置換されてもよい)。R2は炭素数2〜40の2価の
    脂肪族炭化水素基、炭素数4〜20の2価の脂環式炭化
    水素基、芳香環を形成する炭素数が6〜20である2価
    の芳香族炭化水素基(但し芳香族炭化水素基の芳香環の
    水素原子はハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基ま
    たはアルコキシ基で置換されてもよい)、または分子量
    80〜8000のポリアルキレンオキシド2価基を示す。〕
    の反復単位からなるジカルボン酸とジオールとより生成
    した原料オリゴエステルまたはポリエステルがこれらを
    構成する反復単位の量にして5〜95モル%と 一般式(B)で表わされるヒドロキシカルボン酸95〜5
    モル% HO-R3COOH ……(B) 〔式中R3は、前示(A)式のR1における意義と同じ意義を
    示す〕とを反応させてオリゴマーを生成させ、 次いで、触媒としてのスズ化合物の存在下に重合させて
    溶融異方性共重合ポリエステルを製造することを特徴と
    する溶融異方性ポリエステルの製造法。
  2. 【請求項2】式(A)においてR1の60モル%以上が1,4
    −フエニレン基である特許請求の範囲第1項記載の製造
  3. 【請求項3】式(A)においてR2が炭素数2〜6個の2価
    の脂肪族炭化水素基である特許請求の範囲第1項記載の
    製造法
  4. 【請求項4】式(A)においてR1が1,4フエニレン基であ
    る特許請求の範囲第1項記載の製造法
  5. 【請求項5】式(A)においてR2が炭素数2個の2価の脂
    肪族炭化水素基である特許請求の範囲第1項記載の製造
  6. 【請求項6】式(B)においてR3が1,4フエニレン基であ
    る特許請求の範囲第1項記載の製造法
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