JPH0796611B2

JPH0796611B2 - 超高分子量ポリエステル

Info

Publication number: JPH0796611B2
Application number: JP61149069A
Authority: JP
Inventors: 進楯; 春彦成澤; 陽一渡辺; 明千葉
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPS63108022A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は超高分子量ポリエステルに関する。詳しくは極
限粘度が2.0以上で、しかも溶解性の良い超高分子量ポ
リエステルに関する。

〔従来の技術〕

ポリエステルは通常芳香族ジカルボン酸とグリコールと
を直接エステル化させるか又は芳香族ジカルボン酸のア
ルキルエステルとグリコールとをエステル交換させてグ
リコールエステル及び／又はその低重合体を得、次いで
これを高真空下で加熱攪拌して重縮合させることにより
製造されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高真空下に加熱攪拌して重縮合するという前記方法は、
現在、広く工業的に採用されているが、この方法では高
真空を保つための真空装置、高粘性物を攪拌するための
高い動力が必要である。

またタイヤコード等の産業用資材においては、より高物
性が必要でそのため、高分子量のポリエステルが用いら
れる。このような、より高い分子量のポリエステルは攪
拌が困難になるため、通常溶融重縮合後のポリマーを更
に不活性ガス気流中で、長期間固相重合するという方法
が採用されている。しかしながら、この方法において
も、通常極限粘度で1.0〜1.5程度のものしか得られてな
く、しかも溶媒に完全に溶解させることが困難である。

一方、ポリマーを微粉末に粉砕して固相重合すると、分
子量12万程度のポリエステルが得られるという報告もあ
るが（Cryogenic Properties of Polymers,249,Dekke
r）、この場合、粘度測定溶媒に一部不溶であることが
述べられており、明らかに架橋反応によって分子量が増
大しているものと推定される。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、前記問題点を解決するため、鋭意、研
究、努力し、従来の技術思想を全く転換することによっ
て、遂に本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
はテレフタル酸またはそのアルキルエステルとエチレン
グリコールより得られたポリエステルであって、極限粘
度2.0以上かつ不溶解ポリエステルが10重量％以下であ
ることを特徴とする超高分子量ポリエステルである。

本発明において用いられるテレフタル酸またはそのアル
キルエステルとエチレングリコール以外に下記の成分が
若干含まれていてもよい。芳香族ジカルボン酸またはそ
のアルキルエステルとしては、イソフタル酸、５−ナト
リウムスルホイソフタル酸、2,6−ナフタリンジカルボ
ン酸などのベンゼン環もしくはナフタレン環に直接カル
ボキシル基を２つ有している芳香族ジカルボン酸、その
他ρ−β−オキシエトキシ安息香酸、4,4′−ジカルボ
キシルジフェニール、4,4′−ジカルボキシルベンゾフ
ェノン、ビス（４−カルボキシルフェニール）エタンあ
るいはこれらのメチル、エチル、プロピルなどのアルキ
ルエステルが挙げられ、アルキレングリコールとして
は、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペン
チルグリコールなどの炭素数２〜６のアルキレングリコ
ール、その他ジエチレングリコール、シクロヘキサンジ
メタノール、ビスフェノールＡのエチレンオキシド付加
物などが挙げられる。

なお、本発明における極限粘度は以下の方法で求めた値
である。

Ｐ−クロルフェノール／テトラクロルエタン（3/1）混
合溶媒を用い、30℃で測定した極限粘度を次式により、
フェノール／テトラクロルエタン（6/4）に換算した。

〔μ〕60/40フェノール/TCE＝0.8352・〔μ〕3/1・PCP/
TCE＋0.005 次に本発明の超高分子量ポリエステルを得る方法として
は、テレフタル酸またはそのアルキルエステルと、エチ
レングリコールとを常法によりエステル化反応またはエ
ステル交換反応をしてオリゴマーを得、該オリゴマーを
そのままか、または初期縮合したオリゴマーと、オリゴ
マーに対して１〜100倍量、好ましくは２〜10倍量の熱
媒体と重縮合触媒の存在下、常圧、減圧または加圧下約
200〜300℃、好ましくは220〜280℃で約１〜20時間加熱
攪拌することによって本発明ポリエステルが得られる。
この際前記重縮合反応に先だって、重縮合温度より低い
温度、たとえば240℃未満の熱媒体にまずオリゴマーを
添加あるいはオリゴマーに熱媒体を添加し攪拌してオリ
ゴマーを微粒子化した後、該熱媒体を昇温して重縮合反
応を行なってもよい。なお反応中、熱媒体に移った副生
グリコールは、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス、ア
ルゴンガスなどの不活性ガスを反応系に吹き込むことに
よって、不活性ガスに随伴させて除去するか、または熱
媒体を新たな熱媒体に置換することにより除去される。
なお熱媒体中のオリゴマーまたはポリマーの状態は加熱
温度により溶融状態または固体状態で重縮合される。

前記以外の方法としてはまず、前記芳香族ジカルボン酸
またはそのアルキルエステルと、グリコールと常法によ
りエステル化反応またはエステル交換反応をしてオリゴ
マーを得、得られたオリゴマーを従来公知の方法で高真
空下溶融重縮合する方法あるいは本発明者らが提案した
前記特定の熱媒体中で重縮合する方法などを採用して極
限粘度0.5〜0.7のポリエステルを得た後、次に得られた
ポリエステルをチップに成形し、固相重合槽へ移送す
る。固相重合槽では得られたポリエステルチップと熱媒
体とを常圧、減圧または加圧下約150〜240℃、好ましく
は210〜230℃で約１〜20時間加熱攪拌することによって
超高分子量のポリエステルが得られる。

前記方法において、熱媒体とは、反応温度内で流体とし
て扱うことができ、熱的に安定な有機化合物を意味し、
芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素およ
び芳香族エーテルより選ばれた化合物などがあるが、本
発明においては、ポリエステルを膨潤させるが、溶解し
ない熱媒体、たとえば下記一般式ＩおよびIIで示される
化合物の一種または二種以上が好ましく、具体的には、
トリエチルビフェニル、テトラエチルビフェニル、ジメ
チルビフェニル、トリメチルビフェニール、トリプロピ
ルビフェニル、ジエチルビフェニル、シクロヘキシルベ
ンゼン、水素化トリフェニル、水素化ビフェニル、水素
化ターフェニルなどが挙げられる。なお、前記熱媒体は
公知の方法、蒸溜などにより精製して使用してもよい。

また前記方法において重縮合触媒としては、アンチモ
ン、チタン、ゲルマニウム、コバルト、マンガン、タン
グステン、スズ化合物など従来のポリエステルの製造で
公知の触媒を用いることができるが、本発明ではポリエ
ステルに可溶なタングステン化合物またはスズ化合物が
好ましく、たとえばタングステン酸またはその塩、酢酸
第一スズ、臭化第一スズ、臭化第二スズ、塩第一スズ、
塩化第二スズなどが挙げられる。

〔作用〕本発明における作用は次のようなものである。すなわ
ち、ポリエステルの重縮合反応は副生グリコールとの平
衡反応であり副生グリコールがポリマー系外に除去され
ない限り高分子量ポリマーは得られない。熱媒体は一部
ポリマー中に含浸して、ポリマーを膨潤させて、副生グ
リコールをポリマーより抜き出し重縮合反応が推進され
るものと思われる。なお、本発明ポリエステルが高粘度
にもかかわらず、溶媒に溶けやすい理由は不明である。

〔実施例〕以下、本発明を実施例により、詳しく述べるが、本発明
はこれらに限定されるものではない。

実施例1. 攪拌装置、不活性ガス導入口、ガス排出口、及び下部抜
き出し口を備えた、内容積500mlの反応器にテレフタル
酸とエチレングリコールの直接エステル化により得られ
たオリゴマー（重合触媒として、酸成分に対しタングス
テンとして0.05モル％のタングステン酸を含み、極限粘
度は0.35である。）5g、及び熱媒体として、水素化トリ
フェニル250mlを入れ、窒素ガスを2.0l/minで吹き込み
ながら、250℃に保ち加熱攪拌した。排出口より、廃ガ
ス及び熱媒体の一部、副生エチレングリコールが排出さ
れ、この間液面を一定に保つよう、新たな熱媒体を添加
した。４時間目と６時間目に全熱媒を新しいものと置換
した。

８時間後、ポリエチレンテレフタレートを取り出し、ア
セトンで良く洗浄したのち乾燥した。得られたポリエス
テルは白色で、極限粘度は2.3であり、前記測定法によ
る不溶解ポリエステルは０重量％であった。

次に反応器内部に附着したポリマーをｍ−クレゾール20
0mlにより溶解し、メタノールにより再沈、洗浄後、乾
燥して得たポリエステルの極限粘度も2.3であった。

実施例2. 実施例１において、熱媒体として、トリエチルビフェニ
ルを用いる以外は実施例１と同じ方法で行った。８時間
反応後のポリマーの極限粘度は2.0であり、不溶解ポリ
エステルは０重量％であった。

比較例実施例１で用いた反応器と同じ反応器にテレフタル酸と
エチレングリコールとを直接エステル化したのち、通常
の溶融重合により得られたポリエステルチップ（重合触
媒として0.05モル％のアンチモンを含み、極限粘度は0.
60である。）を用いて、150℃で結晶化処理を行った。
このポリエステルチップ50gをガラス管に入れ、乾燥窒
素を2.0l/minで流しながら230℃に保った。

８時間後にポリエステルを取り出し実施例１と同じ方法
で極限粘度を測定したところ0.90であった。又、得られ
たポリエステルは淡黄色に着色していた。

実施例３タービン型の攪拌翼をもつ攪拌装置、温度計、溶媒およ
び不活性ガス導入口、ガス排出口を備えた300mlのセパ
ラブルフラスコに、実施例１と同じタングステンを含む
オリゴマーを5gおよび熱媒体水素化トリフェニルを200m
l入れ、240℃に常に一定に保つようにして、激しく攪拌
しながら反応させた。なお、この間加熱した窒素ガスを
2.0l/minで吹き込みつつ、液面を一定に保つように新し
い溶媒を追加しながら行なった。８時間後、冷却して、
ポリマーを取り出し、アセトンで良く洗浄した後、乾燥
した。得られたポリエステルの極限粘度は3.03であり、
不溶解ポリエステルは０重量％であった。

実施例４実施例３において、オリゴマーとして酸成分に対し酢酸
第一スズをスズ換算で0.05モル％含み、極限粘度0.34で
あるオリゴマーを5g用いた以外は全て実施例５と同様に
行なった。得られたポリエステルの極限粘度は3.02であ
り、不溶解ポリエステルは０重量％であった。

実施例５実施例４で用いたオリゴマーを50gおよび熱媒体水素化
トリフェニルを250mlを反応器に入れ、徐々に昇温しな
がら237℃に保ち、12時間重縮合した以外は全て実施例
５と同様に行なった。得られたポリエステルの極限粘度
は3.03であり、不溶解ポリエステルは０重量％であっ
た。

実施例６実施例５において、実施１で用いたオリゴマーを50g用
いた以外は全て実施例５と同様に反応させた。得られた
ポリエステルの極限粘度は2.56であり、不溶解ポリエス
テルは０重量％であった。

実施例７実施例５において、熱媒体をトリエチルビフェニルを用
いた以外は全て実施例５と同様に反応させた。得られた
ポリエステルの極限粘度は2.79であり、不溶解ポリエス
テルは０重量％であった。

実施例８実施例１と同様にして得られた溶融状態のオリゴマー
（但し重縮合触媒として0.05モル％のアンチモンを含
み、極限粘度は0.348である）50gを室温の熱媒体、水素
化トリフェニル200mlに添加、攪拌したところ、固化し
平均粒径１〜2mmの粒子となりオリゴマー分散液が得ら
れた。このオリゴマー分散液を200℃に昇温し２時間加
熱攪拌し、さらに235℃に昇温し、20時間重縮合反応し
た。

得られた生成物を150℃に冷却した後濾過し、ポリマー
をアセトンで良く洗浄し、乾燥した。その結果、得られ
たポリエステルは白色で極限粘度は2.2であり、不溶解
ポリエステルは０重量％であった。

比較例２従来の溶融重合により得られた極限粘度0.615のポリエ
ステル（重合触媒として0.05モル％のアンチモンを含
む）を粒径約1.4〜2.4mmに粉砕し、減圧（0.1Torr）
下、215℃で加熱攪拌した。170時間後、やっと極限粘度
1.59のポリエステルを得たが、不溶解ポリエステルが1
1.5重量％もあった。

参考例１〜５第１表に示す本発明超高分子量のポリエチレンテレフタ
レート（参考例１〜３）および従来のポリエチレンテレ
フタレート（参考例４、５）をトリフルオロ酢酸／ジク
ロルエタン（1/1）に溶解し、溶媒キャスト法により約4
0μ厚みのフイルムを作製した。得られたフイルムの最
大延伸倍率の約80％まで150℃のシリコンオイル中で延
伸し、次いで220℃で１分間熱セットした。この延伸フ
イルムの破断強度をテンシロンにより測定した。その結
果を第１表に示す。

なお前記最大延伸倍率は、未延伸フイルムより1cm×3cm
の試験片を作成し、150℃のシリコンオイル中で延伸し
て、最大の延伸倍率を測定した。

〔発明の効果〕本発明の超高分子量ポリエチレンテレフタレートを採用
することにより、タイヤコード、フイルム等の産業用資材分野での高
物性化、高性能化が期待できる。

高強力、高物性の繊維やその他成形物に応用でき
る。

溶解性が良いので繊維やフイルムに溶液成型でき
る。

など将来種々の分野での利用に計り知れないものがあ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭52−85293（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−45090（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−39694（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−241316（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−103925（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−98728（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−91219（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テレフタル酸またはそのアルキルエステル
とエチレングリコールより得られたポリエステルであっ
て、極限粘度2.0以上かつ不溶解ポリエステルが10重量
％以下であることを特徴とする超高分子量ポリエステ
ル。
【請求項２】極限粘度が2.5以上である特許請求の範囲
第（１）項記載の超高分子量ポリエステル。
【請求項３】極限粘度が3.0以上である特許請求の範囲
第（１）項記載の超高分子量ポリエステル。
【請求項４】不溶解ポリエステルが５重量％以下である
特許請求の範囲第（１）項記載の超高分子量ポリエステ
ル。