JPS6043368B2 - 線状芳香族ポリエステルの製造法 - Google Patents

線状芳香族ポリエステルの製造法

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JPS6043368B2
JPS6043368B2 JP51005374A JP537476A JPS6043368B2 JP S6043368 B2 JPS6043368 B2 JP S6043368B2 JP 51005374 A JP51005374 A JP 51005374A JP 537476 A JP537476 A JP 537476A JP S6043368 B2 JPS6043368 B2 JP S6043368B2
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エル レンパー アンソニー
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/19Hydroxy compounds containing aromatic rings
    • C08G63/193Hydroxy compounds containing aromatic rings containing two or more aromatic rings
    • C08G63/195Bisphenol A

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は線状芳香族ポリエステルを製造するための溶融
車合法に関する。
更に詳細には本発明は(a)式・←H(ト・ (式中Xは水素原子であるか、または1〜3個の炭素原
子を有するアルキル基である)であられれるビスフェノ
ール、(b)、イソフタル酸またはテレフタル酸または
これらの混合物のジフェニルエステル、および(c)、
2〜2廂の炭素原子を有する脂肪酸ジオールと、イソフ
タル酸またはテレフタル・酸またはそれらの混合物のジ
低級アルキルエステル(そのアルキル基は1〜3個の炭
素原子を有する)とからつくられるオリゴリマーを混合
し、この混合物をエステル交換触媒の存在下で反応させ
ることからなる、線状芳香族ポリエステルを製造フする
ための溶融重合法に関する。
芳香族ジカルボン酸とジフエエノール係化合物から製造
されたポリエステル類は成形、押出および溶媒注型用途
に適することで殊に良く知られている。
かかるポリエステル類を調整するための多くの既知の方
法の中でも、酸結合媒質の存在下でのジカルボン酸のジ
ハライトとジフエノールとの周知の゛界面゛での反応お
よび溶媒法が最も通常の方法である。ジカルボン酸のジ
アルキルエステルとジフエノール系化合物との間の反応
は遅くそして一般にフェノール系ヒドロキシル基がジア
ルキルエステルに対し反応性に欠けるため長い加熱時間
を必要とする。更に、こうした方法で形成されたポリエ
ステル類は普通低分子量であつて長い加熱時間が必要と
されるため劣化を受け変退色を受ける傾向がある。反応
の遅さと長い加熱時間はジカルボン酸のジアルキルエス
テルの代りにジアリールエステルを使えば回避できる。
例えば、英国特許924,607を見られたい。芳香族
ジカルボン酸のジアリールエステルと2価フェノールの
エステル交換および重縮合によつて生成されるポリアリ
ールエステル類は高い溶融粘度を有し、し力・して良い
機械特性を得るために要求される重縮合度は従来の攪拌
型タンク反応器では達し得ない。
この不利を除←ため、従来は2価フェノールの1部を等
量のグリコールで置換することが提案されていた。米国
特許第3,339,1旬号ではブラシユケ(Blasc
hke)等はジアリールエステル、ビスフェノールおよ
びグリコールから重合体を調整している。しかし、この
方法は希釈性に乏しく、そして反応物質が互いに正確に
化学量論的な割合で存在する必要があるといつた不利益
がある。線状芳香族ポリエステル類の調整に゜゜プレポ
リマー゛を使うことは新しくはない。
例えば、シヤツツ(Shatz)等(米国特許3498
950)は二官能性脂肪族変性剤例えばグリコールと過
剰の二酸ハライドとを反応させ次いで得られた゜゜プレ
ポリマー゛をビスフェノールと反応させることを教示し
ている。米国特許3299172および341337鰐
においてシェード(Schade)等は芳香族ジカルボ
ン酸のジアリールエステルと2価フェノールとを生じた
ポリエステルの溶媒粘度が約2000ポイズを超えるま
で反応させ、次いでテレフタル酸単位、イソフタル酸単
位またはそれ等の混合物並びにジ第一級ジアルコールの
残基とから成る線状熱可塑性ポリエステルを加えそれら
生成物の比粘度が約0.7またはそれ以上となるまで重
縮合を続ける旨教示している。シェード(Schade
)等は、もしジアルコールポリエステルをエステル交換
の開始時または完了後に於いてさらに反応混合物に加え
ると、得られる混成ポリエステル類は高度に重縮合して
いるにも拘らず、比較的にもろく、そして軟化点は別と
して何等利益ある特性を示さないと観察していた。ここ
に本発明者らはシェード(Schade)等とは対照的
に、成形、押出および溶媒注型用途に対し適当な性質を
持つた線状芳香族ポリエステルが、(a)ビスフェノー
ル、(b)イソフタル酸またはテレフタル酸またはこれ
らの混合物のジフェニルエステル、および(c)脂肪酸
ジオールと、イソフタル酸またはテレフタル酸またはそ
れらの混合物のジ低級アルキルエステルとのオリゴリマ
ーから成る混合物をエステル交換し、重縮合によつて得
ることができることを発見した。
本発明の方法によつて高衝撃ポリエステルを得ることが
できる。従つて、本発明の目的は、成形、押出および溶
媒注型用途に適した線状芳香族ポリエステルを製造する
新しい方法を提供することであり、しかしてこれにより
新しく有用な線状芳香族ポリエステル類が得られること
になる。以下の詳細な記載から本発明のこうした目的お
よびその他の目的が当業者にとつて明らかとなろう。本
発明は線状芳香族ポリエステルの製造法に関する。
より詳しくは、本発明は、(a)式 (式中Xは水素原子であるか、または1〜3個の炭素原
子を有するアルキル基である)であられされるビスフェ
ノール、 (b)イソフタル酸またはテレフタル酸またはこれらの
混合物のジフェニルエステル、および(c)2〜加個の
炭素原子を有する脂肪酸ジオールと、イソフタル酸また
はテレフタル酸またはそれらの混合物のジ低級アルキル
エステルであつてそのアルキル基が1〜3個の炭素原子
を有するジ低級アルキルエスデルとからつくられるオリ
ゴマー、を混合し、この混合物をエステル交換触媒の存
在下で昇温下に反応させることからなる、線状芳香族ポ
リエステルを製造するための溶融重合法に関する。
本発明の方法における(a)成分としては上記一般式に
含まれるビスフェノールが使用できるが、ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)メタンまたはビスフェノールA〔ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン〕が
好ましく、特にビスフェノールAが最も好ましい。
(b)成分としてはイソフタル酸またはテレフタル酸ま
たはこれらの混合物のジフェニルエステルが使用できる
が、ジフェニルテレフタレートが最も好ましい。
(c)成分のオリゴマーに使用される脂肪酸ジオールは
2〜2哨の炭素原子を含むことができる。
典型例にはエチレングリコール、ジエチレングリコール
、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール
、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジ
プロピレングリコール、ポリプーロピレングリコール、
へキシレングリコール、2−メチルー2−エチルー1,
3−プロパンジオール、2−エチルー1,3−ヘキサン
ジオール、1,5−ペンタンジオール、チオジグリコー
ル、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオー
ル、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール
、1,3−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコー
ルなどがあるが、ネオペンチルグリコールが最も好まし
い。またイソフタル酸またはテレフタル酸またはそれら
の混合物のジ低級アルキルエステルとしてはアルキル基
がメチル、エチル、プロピルであるものが使用されるが
、ジメチルテレフタレートが最も好ましい。オリゴマー
は当業界に既知の方法によつて、例えばエステル変換触
媒の存在下で上記の脂肪酸ジオールをイソフタル酸また
はテレフタル酸またはそれらの混合物のジ低級アルキル
エステルと混合し加熱することによつて調製できる。
反応が化学量論的でありしかしてジ低級アルキルエステ
ルと脂肪酸ジオールが化学量論的な割合で使用されるの
であるから、脂肪酸ジオールが一般にこれ等2成分のう
ちではより揮発的であることからすればオリゴマーの調
製に脂肪酸ジオールを過剰で使用するのが好ましい。ま
た、反応を窒素下または約0.1瓢Hgまで真空下で行
うことも好ましい。本発明の線状芳香族ポリエステルを
調整する際には、これ等3成分を当業界で周知の溶融重
縮合及びエステル変換法にかける。即ち、(a)ビスフ
ェノール、(b)ジフェニルエステル及び(c)オリゴ
マーを適当な反応容器例えば攪拌型タンク反応器または
攪拌式薄膜反応器に適当な触媒と共に入れ、そして所望
に応じて安定化剤を入れ、それから一般に約150〜3
80℃好ましくは約190〜330℃の反応温度に加熱
する。こうして生成された線状芳香族ポリエステルはそ
の後回収される。イソフタル酸またはテレフタル酸のジ
フェニルエステルと水酸基成分(ビスフェノールとオリ
ゴマー)は化学量論的な割合で使用されるが、いずれか
の成分を約120%までの、但し好ましくは約5%の過
剰量で存在させることができる。水酸基成分にあつては
、ビスフェノール対ジオールの比は95:15〜15;
85で変動し得るが約1:1であるのが好ましい。本発
明に使用されるエステル変換および重縮合触媒は当業者
に周知であり、そしてこれ等の周知の触媒の任意のもと
を使用することができる。
こうした触媒の例にはアルカリ金属およびアルキル土類
金属フエニレート類、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化
亜鉛、三酸化アンチモン、アルカリ金属アルコキシド、
チタネート類、金属水素化物およびホウ水素化物例えば
水素化リチウムおよびホウ水素化カリウム、アルカリ金
属水酸化物およびアルコレート類。現在のところ、水素
化リチウムノまたはリチウムフエノキシドを触媒に使う
のが好ましい。安定化剤の例としてはアリールホスファ
イト、アルキルホスファイトおよび混成アルキルアリー
ルホスファイト類が含まれるがこれ等に限らない。7
本発明のオリゴマーとポリエステルの性質が反応容器か
ら酸素を除去することで改善されるから、不活性ガスま
たは真空を使つて酸素をしめ出す。
窒素が最も便宜であるが、他の不活性ガス例えばアルゴ
ン、ヘリウムおよびネオンまたは不活9性ガスの混合物
を使用できる。また約2.54〜762Twt(0.1
〜30インチ)Hgの真空も副生物の除去に役立つ。本
発明の方法で生成される生成物の種類はオリゴマーの重
合度(D.p)に依存する。
一般に重合度の比較的低い例えば1または2〜約8まで
の重合度の線状オリゴマーを使用すると高い衝撃強度、
低い溶解粘土を有し射出成形および押出法に適する重合
体が得られる。比較的高い例えば8またはそれ以上の重
合度を持つたオリゴマーを使うと特異な構造を有し熱歪
温度が高く、溶融粘度が高くそして化学抵抗力の改善さ
れた新規な重合体がもたらされる。これ等重合体は重合
体の成形方法としては押出によくあつている。本発明の
方法によつて生産される重合体の特性は使用する脂肪酸
ジオールによつて相当な影響を受ける。しかして、より
剛性なジオール例えばエチレングリコールを使うと、ネ
オペンチルグリコールを使うと、ネオペンチルグリコー
ルと同じ重合度に対しより高い溶融粘度を持つた重合体
が生成される。従つて、本発明の方法はビスフェノール
型の芳香族ポリエステル類について得られるところの生
成物の種類を広範に拡大したものである。本発明を更に
例証するため以下に実施例を示す。
この明細書をとおして、別段ことわりのない限りすべて
温度は℃であり部および百分率は重合による。実施例1 水酸基を末端封鎖した(エンド・キャッピングした)オ
リゴマーの調製例。
ネオペンチルグリコール(真空オープン中で16時間7
0℃にて乾燥してある)369.1y(3.55モル)
、ジメチルテレフタレート326y(1.68モル)お
よびテトラブチルチタネート0.16gを、窒素人口、
機械的攪拌器、およびヘッド、コンデンサー,と、目盛
付コレクター(副生物メタノール用)とが付いた15.
24cm(6″″)ビグロー(Vigreux)カラム
を具備した1′の三首丸底フラスコに入れた。
使つた触媒は0.16y(ジメチルテレフタレートの重
量に基づき0.05%)の量のテトラブチルチタネ.ー
トであつた。ゆつくり窒素を流し始め反応容器を攪拌し
ながら約200℃で6時間加熱した。
理論量のメタノールのほぼ96%が回収された。それか
らビグローカラムを取りはずし、ヘッドを直接フラスコ
上に載・せ、このヘッドをアダプターにより中央にスト
ッパーそして真空ポンプ用の出口を持つた3首フラスコ
に接続した。反応を約200℃で続け真空した。1」時
間後、真空は1?Hgでありそして1629のネオペン
チルグリコールがトラップ中に入つていた。
次いで、反応混合物をガラス製のパンに注ぎそして室温
まで冷却させた。得られた生成物は透明で、水のよな白
色を帯びたもろい固体であり、粉砕できた。
ピリジンおよび無水酢酸中に測定した水酸基価は66.
3mgK0H/yであり、この水酸基価から計算したオ
リゴマーの分子量は1692であつた。実施例2 ノ 線状芳香族ポリエステル類の調製例。
攪拌器、窒素用入口、および真空をもたらすための出口
のついたトラップを備えた油ジャケット付反応器に以下
の反応物質を装入した。
20.62ダ(イ).0904モル)ビスフェノールA
2O.Of(0.0119モル)実施例1のオリゴマー
32.56f(0.1025モル)ジフェニルテレフタ
レートこの系を窒素で洗い流し、そしてテトラブチルチ
タネート2滴(約26TrL9)を反応器に加えた。
反応混合物を攪拌しながら約15分間にわたり260℃
まで加熱し、この温度に達したところで系の排気を開始
した。真空下でフェノールは急速に出て行き、そして反
応混合物はオレンジ色で透明で低粘度でつた。最高の真
空度に1時間して到達した(イ).05〜0.25wt
Hg)。260℃で合計約4時間後、温度は290℃に
上昇しその間最高の真空度を保持した。このより高い温
度に1時間置いた後、重合体を取り出し室温に冷やした
。得られた重合体は透明、強靭にして25゜CのCHC
l.CHCl2中0.805の固有粘土を持つていた。
またパーキンエルマーDSC−2(PerkinFlm
erDSC−2)に於て毎分10℃て測定したTgは1
26〜135℃であつた。こうして得られた線状芳香族
重合体はミニマツクス●モルダー(MinimaxMO
lder)中300℃で成形され、それから高速引張衝
撃試験器(両器共にカストム●サイエンティフィック●
インストルーメンツ●インコンポレーテツド(Cust
OmScientificInstruments,I
nc.)によつて製造されている)で試験した。
約0.0柘d/y(8インチ/ボンド)の値が得られた
が、これはラストレツクスHF−77(L1]Stre
XlIF−77)ポリスチレン〔ノッチ付アイゾツト衝
撃強度0.02cm/y(4).3フィート/ボンド)
を有する〕の2.3、ブレンデツクス101ABS(B
IerKiexlOlABS)〔ノッチ付アイゾツト衝
撃強度0.54cm/y(8フィート/ボンド)を有す
る〕の4.3およびポリカーボネート 〔ノッチ付アイ
ゾツト衝撃強度1.07C77!/f(16フィート/
ボンド)を有する〕の約10.2と比較できよう。これ
等の試験結果は得られた線状芳香族ポリエステルが高衝
撃重合体であることを実証している。実施例3〜4 テトラブチルチタネートの代りにそれぞれ酢酸亜沿・2
11.0および酸化アンチモン゛を触媒として使つて、
実施例1および2を繰り返した。
得られた線状芳香族ポリエステルは淡黄色をしていた。
実施例5Aネオペンチルグリコール6.35モルをジメ
チルテレフタレート3.01モルおよび酢酸亜鉛・2H
200.29Vと、窒素の達い流れの下で168〜19
9゜Cで約4時間反応させたオリゴマーを調製し、その
間メタノール2.21モルを除去した。
188〜224℃で約200から0.15?Hgまで1
.時間にわたり徐々に真空を増して行くと更に294y
の主にネオペンチルグリコールが除去された。
透明で水のような白色オリゴマーを錫箔で裏張りしたガ
ラス皿中に注ぐと冷却して脆い透明な固体となつた。こ
のオリゴマーの水酸基価を測定すると50.8であり分
子量が2208であることを示していた。Bビスフェノ
ールA2O.62y(0.0905モル)、上記のオリ
ゴマー20.0ダ(イ).0090モル)、ジフェニル
テレフタレート31.64y(0.0995モル)およ
び水素化リチウム0.16yを攪拌しながら最初約20
0順Hgから最後的には0.15Tr0riHgにわた
る真空下にて260℃で5.75時間反応させた。
反応器から取り出された重合体は透明で黄色をし、そし
て強靭である。フェノール理論量の約98.3%にたる
18.38fが回収された〔同定はCDCl3中で核磁
気共鳴(N.M.R.)にて確認した〕。重合体の固有
粘土(25℃のCHCl2−CHCl2中)は0.99
6である。実施例2に於けるようにして測つたTgは1
30〜13rcだつた。重合体を前述のようにして形成
し、ミクロ引張衝撃について試験したところ0.035
cm/y(6.3インチ/ボンド)といつた比較的高い
衝撃強度値を与えた。実施例6ネオペンチルグリコール
10.45モル、ジメチルテレフタレート4.937モ
ルおよびテトラブチルチタネート0.48yにより上記
実施例に於けるようにしてオリゴマーを調製した。
約400m1のメタノールおよび353yのネオペンチ
ルグリコールが回収された。このオリゴマーは透明で、
水のような白色を帯びた脆いものであつて、水酸基価は
135(即ち分子量832)であつた。ビスフェノール
ーAO.O452モル、上記オリゴマー0.0120モ
ル、ジフェニルテレフタレート0.0572モルおよび
テトラブチルチタネート0.13f!(1滴)を攪拌し
ながら真空度を徐々に0.1wr!NHgまで増大させ
て260℃で4時間、そして290℃で1時間反応させ
た。
フェノール10.7y(理論値の99.5%)が回収さ
れた。重合体の固有粘度(25℃のCHCl2−CHC
l2中)は0.58である。この重合体は透明で強靭で
ある。実施例7 上述のようにしてネオペンチルグリコール3.55モル
、ジメチルテレフタレート1.68モルおよびテトラブ
チルチタネート0.16yからオリゴマーを調製した。
メタノール129m1およびネオペンチルグリコール1
62Vを回収した。このオリゴマーは透明で脆く、水酸
基価は66.3(これは分子量1692に相当する)で
あつた。ビスフェノールーAO.O9O4モル、上記オ
リゴマー0.0119モル、ジフェニルテレフタレート
0.1025モルおよびテトラブチルチタネート0.0
26y(2滴)を攪拌しながら徐々に真空を増しつつ(
最高JO.lmmHg)2600C(約3.時間)およ
び2905C(約1.時間)に加熱した。
17.1y1即ち理論量の88.8%のフェノールが回
収された。
この重合体は透明で強靭であつた。固有粘度は0.80
5(25℃のCHCl2−CHCl2中)であった。・
実施例8 0.905モルのビスフェノールーAlO.OO9Oモ
ルの実施例5のオリゴマー、0.995モルのジフエノ
ルテレフタレートおよび0.32yの酸化アンチモンを
攪拌下に徐々に真空を増しつつ(最終1?)Hg)30
0℃で約5時間反応させた。
生成物は透明で黄色くそして強靭であつた。固有粘度は
0.679(25℃のCHCl2−CHCl。中)であ
つた。実施例2に於けるようにして測つたTgは123
〜137Cだつた。GPC:MW/Mm=64,000
/19,900=3.22である。この重合体を成形し
て試験したところ引張衝撃値は0.01c7n/y(1
.81インチ/ボンド)であつた。実施例9 上述のようにしてネオペンチルグリコール3.14モル
、ジメチルテレフタレート1.43モルおよびテトラブ
チルチタネート0.14y(12滴)を反応させた。
メタノール約929およびネオペンチルグリコール16
7yが回収された。生成物は透明で非常に脆かつた。回
収されたネオペンチル量からすれば分子量は推定値46
00であつた。上記オリゴマー45y1テトラブチルチ
タネート0.26q(2滴)は攪拌しながら1TrmH
gの真空度で265゜Cに3.時間反応させた。
この時点で乾燥窒素ガスにより真空を開放し、ビスフェ
ノールーAO.l93モル、ジフェニルテレフタレート
0.193モルおよびテトラブチルチタネート0.02
6fを反応器に加えた。攪拌下に真空度を徐々に1mH
g未満まで落しつつ260℃(1.2時間)および29
0℃(1.1時間)て反応を続けた。重合体は透明かつ
強靭であつた。固有粘度は0.58(26℃のCHCl
2CHCl2中)であつた。実施例10 ネオペンチルグリコール3.292モルをジメチルテレ
フタレー目.646モルおよび酢酸亜鉛・2H200.
16yを200〜240′Cで約4時間反応させてオリ
ゴマーを調製し、その間メタノール1.24モルを回収
した。
このオリゴマーの水酸基価は304でありこのことは分
子量が369であることを示している。上記オリゴマー
20.0g、ビスフェノールーA2O.62ylジフェ
ニルテレフタレート45.98yおよびLiHO.Ol
l5yを乾操窒素ブランケット下に置かれた小さなガラ
ス管反応器に入れ攪拌下に260゜Cに3.時間加熱し
、その間真空をかけて真空度を徐々に1Tn!NHgま
で増した。この混合物を完゛全な真空の下に290℃に
もう1.5iII間加熱した。それから重合体を反応器
から取り出した。重合体は透明で、淡黄色をしていて非
常に強靭であつた。
固有粘度の25℃CHCl2CHCl2中での測定値は
0.633である。実施例2によるようにした測つたT
gは119〜12rCであつた。この重合体を実施例2
に示したようにして成形し、試験したところ、成形試験
片は0.05C77!/y(8.9インチ/ボンド)の
衝撃強度を示した。実施例6〜9に於いて調製した重合
体の特性を表1に示す。
本発明の方法を生成物の精神と範囲を逸脱することなく
種々変化と変更を加え得る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中Xは水素原子であるか、または1〜3個の炭素原
    子を有するアルキル基である)であらわされるビスフェ
    ノール、 (b)イソフタル酸またはテレフタル酸またははこれら
    の混合物のジフェニルエステル、そよび(c)2〜20
    個の炭素原子を有する脂肪族ジオールと、イソフタル酸
    またはテレフタル酸またはそれら混合物のジ低級アルキ
    ルエステルであつてそのアルキル基が1〜3個の炭素原
    子を有するジ低級アルキルエステルとからつくられるオ
    リゴマー、を混合し、この混合物をエステル変換触媒の
    存在下で昇温下に反応させることからなる、線状芳香族
    ポリエステルを製造するための溶融重合法。
JP51005374A 1975-01-20 1976-01-20 線状芳香族ポリエステルの製造法 Expired JPS6043368B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US54263575A 1975-01-20 1975-01-20
US542635 1975-01-20

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