JPH062813B2 - 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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JPH062813B2
JPH062813B2 JP59202606A JP20260684A JPH062813B2 JP H062813 B2 JPH062813 B2 JP H062813B2 JP 59202606 A JP59202606 A JP 59202606A JP 20260684 A JP20260684 A JP 20260684A JP H062813 B2 JPH062813 B2 JP H062813B2
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清一 野沢
邦博 竹中
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高剛性で破断伸度の大きい共重合ポリエステル
の製造法に関する。
〔従来技術〕
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
く認められるに到つているが、多くのポリエステルは、
曲げ弾性率のような機械的物性が劣るため、高強度が要
求される用途には適していなかつた。この機械的物性を
向上させるために、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、プラスチツ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、成形機の摩耗等が
激しく、実用上の問題点が多い。補強材の必要がなく、
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
ては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。特に注目を集めるようになつたのは、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
−18016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
を発表しているからである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この液晶性高分子はポリエチレンテレフタレートの5倍
以上の剛性、4倍以上の強度を有するが破断伸度は、非
常に低い。そのようなことを鑑み、本発明者等は鋭意検
討を行なつた結果、剛性が高く、高強度、破断伸度の大
きく成形性の良好な共重合ポリエステルの製造法を見出
した。
〔発明の構成〕
本発明の要旨は一般式(I) 〔式中、R1は炭素数4〜20の脂環式炭化水素2価ラ
ジカル、炭素数1〜40の脂肪族炭化水素2価ラジカル
又は芳香環を形成する炭素数が6〜20である芳香族炭
化水素2価ラジカル(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、C1〜C4のアルキル基また
はアルコキシ基で置換されてもよい)を示し、R2は炭
素数2〜40の脂肪族炭化水素2価ラジカル、炭素数4
〜20の脂環式炭化水素2価ラジカル、芳香環を形成す
る炭素数が6〜20である芳香族炭化水素2価ラジカル
(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、C1〜C4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価ラジカルを示す〕の反復単位からな
る原料オリゴエステルまたはポリエステルと一般式(II) HO-R3-COOH (II) 〔式中、R3は芳香環を形成する炭素数が6〜20である
芳香族炭化水素2価ラジカル(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、C1〜C4のアルキ
ル基またはアルコキシ基で置換されてもよい)を示し、
R5はアルキル基を示す〕を反応させて、共重合オリゴ
マーを形成させた後アシル化剤を加えてアセチル化しさ
らに重合を行なうが、その際に重合温度を280〜35
0℃で行なうことを特徴とする共重合ポリエステルの製
造法に存する。
一般にポリエチレンテレフタレートで代表されるポリエ
ステルを製造する際重合温度を高温にすると重合よりも
分解反応が優先するために重合度が上りにくく、そのた
め重合度を上げるためには融点より少し低い温度で固相
重合を行なう方法が用いられているが、固相重合では反
応速度が遅いし、プロセス的にも複雑である。
本発明は固相重合をせずに対数粘度ηinhが0.85dl/g
以上の共重合ポリエステルを重合温度を高めるだけで容
易に製造する方法であり、今までの常識ではとうてい考
えられなかつた方法である。このように、高重合度のポ
リマーの得られる理由としては、一般にオキシカルボン
酸が脱炭酸して副成する一官能性OH化合物がアセチル
化されてアシルオキシ化合物(J)をが生成し (J)がオリゴマーまたはポリマーのカルボン酸末端と反
応して末端にR3O基を有するオリゴマーまたはポリマ
ー(K) が生じ(K)と末端アセトキシを有するオリゴマーまたは
ポリマー(L)との反応がおこりポリマーを生じるが最終
段階の反応は280〜350℃、好ましくは285〜330℃
で行なうと容易に進行しやすくなるためηinhが高い
(η≧0.85dl/g)が容易に得られるようになつたと進
定している。
本発明の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接触反応させて共重
合オリゴマーを形成させた後にアセチル化および重合を
おこない、さらに脱酢酸をおこなうことにより製造する
ことができる。製造法をさらに詳細に説明するにこのよ
うな共重合ポリエステルの製造法は、一般には、一般式
(I)で表わされる繰り返し単位を有する原料ポリエステ
ルまたはオリゴエステル 原料ポリエステルまたはオリゴエステルとオキシカルボ
ン酸の反応比率は、前者の繰り返し単位(II)と、後者の
オキシカルボン酸のモル比で、5:95ないし95:5
である。
が使用されるが、このような原料ポリエステル(I)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(I)を製造するために使用される一般式(G)で表わさ
れるジオール HOR2OH ……(G) 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。
本発明で用いる式(I)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(I)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(I)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一般式(II)で
表わされるオキシカルボン酸とを HO-R3COOH ……(II) (式中、R3は前示したである) 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アセチル化剤を加えてアセ
チル化および重合を行ない減圧下、さらに、真空下で脱
酢酸を行ない、反応を完結させることにより行なわれ
る。また(I)と(II)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。また、重合温度280〜35
0℃で行なうことが必要である。とくに290〜330
℃で行なうと容易に高重合度のポリマーが得られる。
一般式(II)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(II)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(II)/(I)+(II)、(II)/
(I)+(F)、(II)/(I)+(G)+(II)または(II)/(I)+(F)
+(G)+(II)として30〜80モル%である。またアセ
チル化剤の代表的なものとしては無水酢酸が使用される
が必ずしもこれに限定されるものではない。また必要に
応じ、エステル交換触媒、アセチル化触媒および重合触
媒を使用してもかまわない。
さらに、本発明に係る共重合ポリエステルは、種々の目
的に応じて、少量の共重合成分を導入することもでき
る。
このようにして得られる共重合ポリエステルはηinhが
0.85dl/g以上であり、不溶不融粒子がない。
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℃で剪断速度(γ′)=1000sec-1で引落し比
(λ)=4でフアイバー化し、その物性を測定した。この
場合溶融粘度はηinhが大きい割には小さく容易にフア
イバー化出来た。そのフアイバーを東洋ボールドウイン
製100kgテンシロンを用いて弾性率および極限伸度を
測定した。尚、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ステスターPMR−5Rを用い、
ポリマーのρ(密度)を1.38g/mlとして求めた。
〔実施例〕
以下に実施例を示すが本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。
実施例1 ポリエチレンテレフタレートオリゴマー(ηinh=0.11d
l/g)46.12g(0.24モル)をパラヒドロキシ安息香酸
77.35g(0.56モル)及び酢酸第一錫0.037gとを撹拌器
のついた重合管に仕込み、窒素で3回パージした後、重
合管を240℃に予めしておいたオイル浴に入れ30分
間かけて溶解させた後、240℃で1時間撹拌し、アシ
ドリシスを行なう。
次に無水酢酸71.46g(0.56モル)を添加し、酢酸を溜
去させつつ、1時間30分撹拌した。酢酸を溜去させな
がら30分で浴温を240℃から300℃に上げた後徐
々に減圧にしてmmHgの真空にし酢酸を完全に溜去さ
せた。更に重合管を窒素を送入して常圧に戻し、酢酸亜
鉛二水和物0.064gを加えた後0.1mmHgの真空下で6時間
撹拌し、重合を終了した。
このポリマーのηinhは1.10dl/gであり不溶物はなか
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つた
が、その場合の溶融粘度は1350ポイズであり、Esは
51.7GPa、極限伸度は5.2%、引張り強度は46.9kg/mm2
であつた。
実施例2 アセチル化時間を3時間重合時間を3.5時間に変更した
以外実施例1と同様の方法で行なつた。その結果不溶物
がなくηinh=0.93dl/gポリマーが得られ、溶融粘度
1030ポイズ、Es=50.5GPa、極限伸度3.9%、引張り
強度46.9kg/mm2であつた。
実施例3 ポリエチレンテレフタレートオリゴマーを61.49g(0.3
2モル)、パラヒドロキシ安息香酸66.30g(0.48モル)
を使用した以外実施例1と同様の方法で行なつた。その
結果不溶物がなくηinh=0.87dl/gの重合物が得ら
れ、その重合物は溶融粘度=1030ポイズ、Es=36.9
GPa、極限伸度3.8%、引張り強度39.3%であつた。
実施例4 ポリエチレンテレフタレートオリゴマーを53.80g(0.2
8モル)、ハラヒドロキシ安息香酸71.83g(0.52モル)
を使用した以外実施例1と同様の方法で行なつた。その
結果不溶物がなくηinh=1.04dl/gの重合物が得ら
れ、その重合物は溶融粘度1270ポイズ、Es=34.2、極限
伸度4.2%、引張り強度40.2%、線膨張係数1×10-6/
℃であつた。
比較例1 ポリエチレンテレフタレート(ηinh=0.64dl/g)を3
8.4g(0.20モル)とパラアセトキシ安息香酸54.1g
(0.30モル)を用い特公昭56−18016号公報記載の方法
(実施例1の方法)と同様の方法で重合を行ないηinh
=0.61dl/gの重合物を得たがηinh測定時に少量の不
溶分があり、ロ過してそれを除いて測定した。溶融粘度
150ポイズ、Es=38.7GPa、極限伸度1.4%、引張り強度2
9.1kg/mm2であり、極限伸度が小さかつた。
比較例2 重合温度を275℃にした以外実施例3と同様の方法で
行ない、不溶分はなくηinh=0.60dl/gの重合物を得
た。そのEs=33.1GPa、極限伸度1.9%であり、極限伸度
が小さかつた。
〔発明の効果〕
本発明方法によれば、剛性が高く、高強度で、破断伸度
が大きく、成形性良好かつ不溶不融粒子(異種構造物)
がないポリマーが容易に得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) 〔式中、R1は炭素数4〜20の脂環式炭化水素2価ラ
    ジカル、炭素数1〜40の脂肪族炭化水素2価ラジカル
    又は芳香族環を形成する炭素数が6〜20である芳香族
    炭化水素2価ラジカル(但し、芳香族炭化水素基の芳香
    族の水素原子はハロゲン原子、C1〜C4のアルキル基ま
    たはアルコキシ基で置換されてもよい)を示し、R2は
    炭素数2〜40の脂肪族炭化水素2価ラジカル、炭素数
    4〜20の脂環式炭化水素2価ラジカル、芳香環を形成
    する炭素数が6〜20である芳香族2価炭化水素ラジカ
    ル(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、C1〜C4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価ラジカルを示す〕の反復単位から
    なる原料オリゴエステルまたはポリエステルと一般式(I
    I)で表わされるヒドロキシカルボン酸 HO-R3-COOH ……(II) 〔式中、R3は芳香環を形成する炭素数が6〜20であ
    る芳香族炭化水素2価ラジカル(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、C1〜C4のアル
    キル基またはアルコキシ基で置換されてもよい)を示
    す〕とを反応させて共重合オリゴマーを形成させた後ア
    シル化剤を加え、アセチル化し、さらに重合を行なうが
    その際に重合温度を280〜350℃で行なうことを特
    徴とする共重合ポリエステルの製造法。
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