DE1945594C3 - Verfahren zur Herstellung von faserbildenden aromatischen Polyestern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von faserbildenden aromatischen PolyesternInfo
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Description
HO(HjCHjO C H CO CH2CH2OH
\ ! -■
C
C
verwendet, worin R5 ein Wasserstoffatom, Alkyl'
gruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen odef eine
Benzylgrüppe bedeutet.
O H R4 O
C
C
R, H
worin Rj und R» ein Wassersloffatom oder einen
einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei die Mengen der
Zusätze 0,05 bis 6 Mol-%, bezogen auf den gesamten Säurebestandteil des aromatischen Polyesters, betragen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Glykolester der Dicarbonsäure einen Diäthylenglykolesler der Malonsäure oder
oiner substituierten Malonsäure der allgemeinen Formel
Bekanntlich werden Polyester üblicherweise durch Umsetzung von zweibasischen Säuren oder deren
niederen aliphatischen Estern mit zweiwertigen Alkoholen unter Bildung von Monomeren oder niedrigpo-Iymerisierten
zweiwertigen Alkoholestern der zweibasischen Säuren und weiteres Erhitzen derselben in
Gegenwart geeigneter Katalysatoren zur Polykondensation der Produkte hergestellt, wobei die zweiwertigen
Alkohole aus dem Reaktionssystem entfernt werden.
Wenn die Herstellung von Polyäthylenterephthalat als
Beispiel entsprechend dem seit langem in der Praxis durchgeführten üblichen Zweistufenverfahren genommen
wird, wird Terephthalsäure oder ein niedriger Alkylester derselben zunächst mit Äthylenglykol unter
π Bildung von Bis-ß-hydroxyäthylterephthalat oder niedrigen
Polymeren hiervon umgesetzt und dann wird das Reaktionsprodukt in Gegenwart eines geeigneten
Katalysators erhitzt und in Polyäthylentei ephthalat von
hohem Molekulargewicht überführt.
Jedoch nehmen beim üblichen Herstellungsverfahren für Polyester, wie es vorstehend beschrieben wurde, die
Hydroxylgruppen an den Endstellen des Polymeren allmählich beim Fortschreiten der Polykondensationsreaktion
ab. Da weiterhin die Umsetzung normalerweise bei 200 bis 3500C. bevorzugt bei 260 bis 320° C,
ausgeführt wird, bricht die Hauptkette des Polymeren auf Grund von thermischen Zorsetzungsreaktionen, die
neben der gewünschten Polykondensation ablaufen, und infolgedessen nehmen die Hydroxylgruppen allmählich
an den Endstellen des Polymeren ab, während die Carboxylgruppen zunehmen. Dieser Abfall der Hydroxylgruppen
und die Zunahme der Carboxylgruppen ergibt eine allmähliche Verringerung der Polyrnerisationsgeschwindigkeit
oder des Polymerisationsausma-
3i ßes.
Weiterhin ist es auch bekannt, faserbildende aromatische
Polyester herzustellen, wobei als aromatischer bifunktioneller Carbonsäurebestandteil beispielsweise
solche aromatischen Dicarbonsäuren, wie
w 2.6-Dimethylterephthalsäure,
Homoterephthalsäure,
Naphthalin-1,5-dicarbonsäure,
NaphthaIin-2,6-dicarbonsäure,
DiphenvIäther-W-dicarbonsäure,
Homoterephthalsäure,
Naphthalin-1,5-dicarbonsäure,
NaphthaIin-2,6-dicarbonsäure,
DiphenvIäther-W-dicarbonsäure,
4ί Diphenylmethan-'M'-dicarbonsäure,
a./J-Diphenoxyäthan-'M'-dicarbonsäure.
Diphenylsulfon-'W-dicarbonsäureund
Diphenyl-4.4'-dicarbonsäuren
oder aromatische Hydroxycarbonsäuren, wie /?-Hy-
Diphenylsulfon-'W-dicarbonsäureund
Diphenyl-4.4'-dicarbonsäuren
oder aromatische Hydroxycarbonsäuren, wie /?-Hy-
Ί11 droxyäthoxybenzoesäure und /?-Hydroxyäthoxyvanillinsäure
oder die niederen aliphatischen Ester der vorstehenden Säuren verwendet werden. Diese aromatischen
bifunktionellen Carbonsäurebestandteile werden ebenfalls mit Dihydroxyverbindungen, wie Äthy-
Vi lenglykol. umgesetzt. Die bei diesem Verfahren
angewandten Reaktionsbedingungen sind ähnlich den vorstehend beschriebenen. Somit können faserbildende
aromatische Polyester, ganz gleich, welche der vorstehenden
Säurebestandteile eingesetzt werden, erhalten
μ) werden, jedoch ist in jedem Fall eine beträchtliche
Menge an freien Carboxylgruppen in dem erhaltenen Polyester aus den bereits aufgeführten Gründen
enthalten- Der Gehalt an freien Carboxylgruppen variiert in Abhängigkeit von dec Art des Katalysators
t>'> Und des bei der Herstellung der aromalischen Polyester
eingesetzten Stabilisators, den Reaktionsbedingungen der Polykondensation und dem Polymerisalionsgrad des
Polyesters, Normalerweise wird der Gehalt höher bei
höheren Polykondensationstemperaturen und längeren Polymerisationszeiten. Da jedoch selbstverständlich
höhere Polykondensationstemperaturen und lär.o.re Reaktionszeiten zur Herstellung von Polyestern von
hohem Molekulargewicht erforderlich sind, ist eine Zunahme des Gehalts an freien Carboxylgruppen bei
hochpolymerisierten Polyestern unvermeidlich. So enthält
ein handelsübliches Polyäthylenterephthalat mit einer grundmolaren Viskosität η von 0,6 bis 0,9
normalerweise etwa 30 bis 50 Äquivalente/106 g des Polyäthylenterephthalatpolymeren. Die vorstehende
grundmolare Viskosität (η) wird aus der Viskosität einer
Lösung von Polyäthylenterephthalat in o-ChlorphenoI,
bestimmt bei 350C, berechnet. Falls nichts anderes
angegeben ist, trifft diese Angabe auch auf die nachfolgend angegebenen grundmolaren Viskositäten
einschließlich derjenigen von anderen aromatischen Polyestern als Polyäthylenterephthalat zu.
Die Hydrolysegeschwindigkeit der Polyester nimmt zu, wenn der Gehalt an freien Carboxylgruppen des
Polyesters gröber wird. Infolgedessen zeigen Polyester tnii einem höheren Gehalt an freien Carboxylgruppen
eine schlechtere Beständigkeit gegenüber feuchter Wärme im Vergleich zu solchen mit einem niedrigeren
Gehalt an freien Carboxylgruppen. Somit müssen insbesondere die Polyesterfasern, die unter Bedingungen
von hoher Temperatur und Feuchtigkeit verwendet werden, wie z. B. Reifenkord, aus faserbildenden
aromatischen Polyestern mit einem niedrigen Gehalt an freien Carboxylgruppen hergestellt werden.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger aromatischer P<
'yester mit einem niedrigen Gehalt an freien Carboxylgruppen umfassen die folgenden:
(a) Zugabe eines Kupfersalzes einer organischen Säure und einer reduzierenden Substanz, wie KJ zum
Polymerisations-Reaktionssystem des Polyesters.
(b) Zugabe einer Epoxyverbindung, beispielsweise eines Phenylglycidyläthers, zum Polymerisaiions-Reaklionssystem
des Polyesters.
(c) Ein Verfahren, bei dem die Polykondensation des Polyesters in der Weise einer normalen Schmelzpolymerisation
durchgeführt wird, bis die grundmolare Viskosität des gebildeten Polymeren etwa 0,6 erreich'
dann der erhaltene Polyester abgekühlt und zu Schnitzeln oder Pulvern verarbeitet wird, worauf eine
weitere Polykondensationsreaktion in der festen Phase bei einer um etwa 10 bis 60°C niedrigeren Temperatur
als dem Schmelzpunkt des Polyesters im Vakuum oder in einem Inertgasstrom unter Bildung eines Polyesters
mit einem hohen Polymerisationsgrad durchgeführt wird. Nachfolgend wird dieses Verfahren als »Polymerisationsverfahren
in fester Phase« bezeichnet.
ledoch ist keines der vorstehenden drei Verfahren vollständig zufriedenstellend für die praktische Anwendung,
da sich beim Verfahren (a) eine Verschlechterung der thermischen Stabilität des gebildeten Polyesters
ergiöt, beim Verfahren (b) lediglich ein geringer Einfluß zur Senkung des Gehalts an freien Carboxylgruppen des
Polyesters auftritt und weiterhin eine unstabile Verbindung in die Hauptkette des Polyesters eingeführt wird
und beim Verfahren (c) ein langer Zeitraum für die Polymerisation ίη fester Phase erforderlich ist* so daß es
schwierig ist, den Carboxylgruppengehalt auf 20 Äqüivälerite/iO>g des Polymeren, insbesondere auf 15
Äquivalente/1Ö*g des Polymeren oder niedriger zu
verringern,
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht deshalb in einem Verfahren, wodurch der Gehalt an freien
Carboxylgruppen rasch auf beispielsweise 15 Äquivalente/106
g des Polymeren oder noch weniger verringert werden kann und wobei weiterhin faserbildende
aromatische Polyester von hohem Polymerisationsgrad und mit hoher thermischer Stabilität nach Verfahren
ähnlich zu üblichen Polymerisationsverfahren erhalten werden können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von faserlbildenden aromatischen
Polyestern von hohem Polymierisationsgrad mit hoher Beständigkeit gegenüber feuchter Wärme, d. h.,
die höchstens eine geringe Schädigung bei feuchter Wärme zeigen.
Es sind ferner aus den französischen Patentschriften 14 44 315 und 14 01635 Diarylesterverbindungen als
derartige Zusätze bekannt Wie aus den später gebrachten Vergleichsversuchen ersichtlich, werden
auch hierdurch die Aufgaben der Erfindung nicht zufriedenstellend erreicht
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von faserbildenden aromatischen Polyestern
mit einem niedrigen Gehalt an freien Carboxylgruppen aus Ausgangsstoffen, die unter Freisetzung von
1,2-GIykolen polykondensieren, bei dem dei Polyesterschmelze
mit einer grundmolaren Viskosität (η) von mindestens 03, wobei diese grundmolare Viskosität aus
der Viskosität einer Lösung des Polymeren in o-ChlorphenoI, bestimmt bei 350C, erhalten wurde, ein
Ester einer Dicarbonsäure zugesetzt und das erhaltene Gemisch weiter polykondensiert wird, das dadurch
gekennzeichnet is», daß man als Zusatzstoffe verwendet
entweder minestens einen Glykolester einer Dicarbonsäure der allgemeinen Formel
HO A O C --C
Z fm
-C-O--B OH
worin A und B zweiwertige organische Reste, in die
Zahl 0 oder 1, Ri und R2 Wasserstoffatome oder
einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei die Gesamtzahl der
Kohlenstoffatome der Reste Ri und R2 jedoch die Zahl
12 nicht übersteigt, und Ri und R2 zusammen einen
zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bilden, oder einen intramolekularen
Glykolester der allgemeinen Forme!
O H R4 O
R1 H
worin Rj und R4 ein Wasserstoffatom oder einen
einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit I bis 20
Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei die Mengen der
hi Zusätze 0,05 bis 6 MoU0Zo, bezogen auf den gesamten
Säurebestandteil des aromatischen Polyesters, betragen.
Vorzügsweise Verwendet man als Glykolester der
Dicarbonsäure einen Diäthylenglykolester der Malon-
säure oder einer substituierten Malonsäure der allgemeinen Formel
O O
Il il
HOCH1CH1O-C H CO-CH1CH1OH
W /
C
worin Rs ein Wasserstoffatom, Alkylgruppen mit 1 bis 7
Kohlenstoffatomen oder eine Benzylgruppe bedeutet.
Gemäß der Erfindung werden aromatische bifunktionelle
Carbonsäuren, wie Terephthalsäure, Diphenyl-4,4'-dicarbonsäure und NaphthaIin-2,6-dicarbonsäure
oder deren niedrige aliphatische Ester oder die bereits vorstehend als Beispiele aufgeführten Verbindungen,
die als aromatische bifunktionelle Carbonsäurebestandteile
bezeichnet werden, mit einem 1,2-Glyko! oder
reaktionsfähigen Derivaten hiervon, beispielsweise Äthyiengiykoi oder Äthyienoxid, wobei nachfolgend
dieser Reaktionspartner als Dihydroxy- V erbindungsbe
standteil bezeichnet v/ird, zunächst unier fiildur.g eines
Diglykolesters der aromatischen bifunktionellen Carbonsäure
oder eines niedrigen Polykor.densatiorsprodukts
hiervon in ähnlicher Weise wie bei der bereits aufgeführten Polymerisationsumsetzung von Polyäthylenterephthalat
umgesetzt. Dann wird das Produkt bei verringertem Druck in Gegenwart eines Polykondensationskatalysators
zur Förderung der Polykondensationsreaktion unter Freisetzung des 1,2-Glykols erhitzt
und der gewünschte aromatische Polyester gebildet Bei diesem Verfahren wird entsprechend der Erfindung zu
der Schmelze des Reaktionsprodukts in der Stufe, wo die grundmolare Viskosität des Polykondensationsprodukte
mindestens OJ. vorzugsweise mindestens 0,4, insbesondere mindestens 0,5, erreicht, ein vorstehend
aufgeführter Glykolester einer Dicarbonsäure entsprechend den Formeln (1) oder (Γ) zugegeben und das
Gemiscii weiterhin den Bedingungen ausgesetzt, bei denen die Polykondensation des Polyesters fortschreitet.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist nicht nur auf die Herstellung von Homopolyestern aus aromatischen
bifunktionellen Carbonsäurebestandteilen und Dihydroxy-Verbindungsbestandteilen, wie sie vorstehend
aufgeführt wurden, beschränkt, sondern dient auch zur Herstellung von Copolyestern, sofern die erhaltenen
Polykondensationsprodukte faser- oder filmbildende Eigenschaften besitzen. Verfahren zur Herstellung
derartiger Copolyester sind bekannt, wobei nicht mehr als 20 ivlol-%, bevorzugt nicht mehr als 10 Mol-%, zu
dem vorstehend aufgeführten aromatischen bifunktionellen Carbonsäurebestandteil an einem weiteren
bifunktionellen Säurebestandteil und/oder nicht mehr als 20 Mol-%. bevorzugt nicht mehr als 10 Mol-%, zu
dem vorstehend aufgeführten Dihydroxy-Verbindungsbestandteil an anderen Dihydroxyverbindungen der
Polykondensationsreaktion zusammen mit den beiden Hauptbestandteilen unterzogen werden.
Als derartige andere bifunktionelle Säurebestandteile Und Dihydroxyverbindungen zum Herstellen der Copolyester
seien die folgenden als Beispiele aufgezählt; Bifunktionelle Säurebestandteile, die zur Herstellung
von Copolyestern brauchbar sind:
(a) Aromatische dibasische Säurenf wie Isophthalsäure,
Phthalsäure,
(a) Aromatische dibasische Säurenf wie Isophthalsäure,
Phthalsäure,
Methylterephthalsäure,
Chlorterephthalsäiire,
Naphthalin-2,7-dicarbonsäure,
Naphthalin-1,5-dicarbonsäure,
Diphenylmethandicarbonsäure und
Chlorterephthalsäiire,
Naphthalin-2,7-dicarbonsäure,
Naphthalin-1,5-dicarbonsäure,
Diphenylmethandicarbonsäure und
Diphenylketondicarbonsäure;
(b) aliphatische oder cycloaliphatische
dibasische Säuren, wie
Bernsteinsäure,
ίο Glutarsäure,
Adipinsäure,
Sebacinsäure,
(b) aliphatische oder cycloaliphatische
dibasische Säuren, wie
Bernsteinsäure,
ίο Glutarsäure,
Adipinsäure,
Sebacinsäure,
Cyclohexandicarbonsäure und
Decahydronaphthalindicarbonsäure;
is (c) Hydroxycarbonsäuren,wie
p-Hydroxybenzoesäure,
m-Hydroxybenzoesäure,
P- (y-HydroxypropoxyJ-benzoesäure und
α Hydroxycapronsäure und Gemische der vorsiehenden bifunktionellen Sau. .11.
Decahydronaphthalindicarbonsäure;
is (c) Hydroxycarbonsäuren,wie
p-Hydroxybenzoesäure,
m-Hydroxybenzoesäure,
P- (y-HydroxypropoxyJ-benzoesäure und
α Hydroxycapronsäure und Gemische der vorsiehenden bifunktionellen Sau. .11.
Als bevorzugte niedrige aliphatisch Ester derartiger
dibasischer Säuren können die Methylester, Äthylester und Gemische hiervon der vorstehend aufgeführten
zweibasischen Säuren verwendet werden.
.'■■ ^hydroxy-Verbindungsbestandteile, die zur Herstellung der Copolyester brauchbar sind:
.'■■ ^hydroxy-Verbindungsbestandteile, die zur Herstellung der Copolyester brauchbar sind:
(a) Dihydroxyverbindungen, wie Trimethylenglykol, Hexamethylenglykol, Dekamethylenglykol, Neopentylglykol,
Diäthylenglykol, Cyclohexandimethanol, Cyclo-
Ji) butandiol, 2,2-Bis-p-hydroxyphenylpropan, 4,4'-Dihydroxydiphenyl.
4,4'-DihydroxydiphenyIsulfon, 4,4'-Di-/?- hydroxyäthoxydiphenyl, 2,2-Bis-/?-hydroxyäthoxyphenylpropan.
4,4'-Di-j3-hydroxyäthoxydiphenyI.sulfon, p-Di-/?-hydroxyäthoxybenzol, l-Phenoxy-23-dioxypro-
j'i pan und Gemische der vorstehenden Verbindungen;
(b) reaktionsfähige Derivate von 1,2-Glykolen, wie
Propylenoxid, Butylglycidyläther, Hexylglycidyläther,
Phenylglycidyläther und Gemische derartiger reaktionsfähiger Derivate von 1,2-Glykolen.
•10 Auch können die aromatischen Copolyester, die die
gewünschten Produkte des vorliegenden Verfahrens sind, unter Anwendung von Gemischen von zwei oder
mehr der vorstehend aufgeführten aromatischen bifunktionellen Carbonsäuren, wie z. B. Terephthalsäure,
■α Diphenyl^/i'-dicarbonsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure
und/oder Gemischen von Äthyiengiykoi oder Äthylenoxid mit Propylenglykol hergestellt werden. In
einem solchen Fall werden 80 Mol-%, bevorzugt mindestens 90 Mol-%, der einen aromatischen bifunk-
jo tionellen Carbonsäure und nicht mehr als 20 Mol-%,
bevorzugt nicht mehr als 10 Mol-%, des anderen Säurebestandteils vprwendet. Die gleichen Missverhältnisse
treffen für den Fall der Anwendung von Glykolgemischen oder Gemischen von reaktionsfähi-
>> gen Derivaten Nervon zu.
Gemäß der Erfindung wird zu dei Schmelze des auf diese Weise polykondensierten aromatischen Polyesters
mit °iner grundmolaren Viskosität (7?) von mindestens 0,j, bevorzugt mindestens 0,4, der als
bo Grundlage des hochpolymerisierten Polyesters dient,
mindestens ein Glykolester einer Dicarbonsäure entsprechend den vorstehenden Formeln \1) oder (1') in der
angegebenen Menge zugegeben.
Die Glykolester der Dicarbonsäuren entsprechend
Die Glykolester der Dicarbonsäuren entsprechend
den Formeln (IJ Und (Γ), die als Zusatz gemäß der
Erfindung verwendet werden, können aus Glykolestefn der Oxalsäure und von gegebenenfalls substituierten
Malönsäüfen gewählt werden. Die vorstehende Formel
(1) nimmt somit, falls in die Zähl O bedeutet, folgende
Form an
O O
Il Il
HOAO—C—C —OBOH (la)
und falls in die Zahl I bedeutet, folgende Form
O O
und falls in die Zahl I bedeutet, folgende Form
O O
!I Il
HOAO-C R1 C-OBOH (Ib)
R,
R,
d')
C-C
O H R4 O
\l I/
c—c
I I
R3 H
worin R3 und R4 ein Wasserstoffatom oder einen
einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten.
In den Formeln (la) und (Ib) bedeuten A und B jeweils einen zweiwertigen organischen Rest, und sie
können gleich oder unterschiedlich sein. Bevorzugte zweiwertige Reste sind z. B. die folgenden:
a) zweiwertige Kohlenwasserstoffreste der nachfolgenden Formel (3a)
(3 a)
worin ρ und p'positive Zahlen von 2 bis 20 sind und
rdie Zahl O oder 1 bedeutet,
b) cyclische aliphatische Reste mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen
der Formel (3b)
—(C9H2,, _2)
(3 b)
worin q eine positive Zahl von 6 bis 20 ist,
c) gegebenenfalls substituierte Phenylenreste der Formel (3c)
c) gegebenenfalls substituierte Phenylenreste der Formel (3c)
45
d) gegebenenfalls substituierte zweiwertige Phenyiendihydroxyalkylenreste
der Formel (3d)
-QH21O
(3d)
X OC1H2,-
Die vorstehende Formel (la) bezeichnet Glykolester der Oxalsäure und die Formel (lh) hRZfiiehnfif
Glykolester von gegebenenfalls substituierten Malonsäuren.
Als Gruppe spezieller Derivate der Glykolester der Oxalsäure entsprechend Formel (la) seien die
cyclischen Glykolester der Oxalsäure aufgeführt, die durch die folgende Formel wiedergegeben werden:
60
(3 c)
65 worin X und Y die gleichen Bedeutungen wie vorstehend besitzen und t eine positive Zäh! von 2
bis 4 ist, wobei die gesamte Kohlenstoffzahl der beiden Kohlenstoffreste C,, der Reste X und Y
jedoch 14 nicht übersteigt,
e) gegebenenfalls substituierte zweiwertige aromatische Reste vom Diphenylentyp der nachfolgenden
Formel (3e)
Y Y
Gc)
25
35 worin X und Y die gleiche Bedeutung wie bei Formel (3d) besitzen, s die Zahl 1 oder O bedeutet
und Z ein Sauerstoffatom, eine Alkylidengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkylengruppe
mit 1 Hs 4 Kohlenstoffatomen, einen Sulfonylrest (—SO2-) oder einen Carbonylrest (>C0) bedeutet,
wobei die gesamte Kohlenstoffzahl der Reste X, Y und Z jedoch 8 nicht übersteht,
f) gegebenenfalls substituierte zweiwertige Dihydroxyalkylenreste mit einem aromatischen Ring entsprechend der Formel (3f)
f) gegebenenfalls substituierte zweiwertige Dihydroxyalkylenreste mit einem aromatischen Ring entsprechend der Formel (3f)
X Y
/1V
0-C1H2,- (30
worin X und Y Wasserstoffatome und Alkyigruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, die
gleich oder unterschiedlich sein können.
worin X, Y, 5 und Z die gleichen Bedeutungen wie vorstehend besitzen und / eine positive ganze Zahl
von 2 bis 4 ist, wobei die gesamte Kohlenstoffzahl der beiden Gruppen Ct. X, Y und Z jedoch die Zahl
8 nicht übersteigt
Die bevorzugten Glykolester der Formel (la) sind diejenigen, bei denen die beiden Reste A und B eine
Äthylengruppe -CH2CH2- bedeuten.
Auch bei den Glykolestern der Formel (Ib) sind die bevorzugten zweiwertigen organischen Reste A und B
die gleichen wie bei der Formel (1 a) aufgeführt
In der Formel (Ib) bilden R) und R2 zusammen eine?
zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte zweiwertige Atomgruppierungen
umfassen beispielsweise Alkylidengruppen, wie Methylen-, Äthyliden- und Isopropylidengruppen,
substituierte Alkylidengruppen, beispielsweise Benzylidengruppen, Cycloalkylidengruppen, beispielsweise
Cyclopentyliden- und Cyclohexylidengruppen, Alkylengruppen, wie Trimethylen-, Tetramethylen- und
Pentamethylengruppen und aromatische Ringe enthaltende
Alkylengruppen, wie o-Xylylengruppen und Ri
und R2 sind aus der Gruppe von Wasserstoff und einwertigen Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen gewählt, wobei die gesamte Koh-Ienstoffzahl der Reste Ri und R2 jedoch die Zahl 12 nicht
übersteigt Bevorzugte Kombinationen der Reste Ri und
R2 werden erhalten, wenn der eine aus Wasserstoff besteht und der andere aus einer Methvl-. Äthvl-.
ίο
n^Propyl-, Isopropyl·, η-Butyl·, Cyclohexyl-, Benzyl-,
Phenyl-, Tolyl· oderNaphthylgruppe besteht;
Als cyclische Ester der Oxalsäure entsprechend der
nachfolgenden Formel (I')
O Ö
C-C
/ \
/ \
OH R4 O (Γ)
C-C
oder einwertigen Kohlcnwasserstoffrestcn mit 1 bis 20
kohlenstoffatomen, die gleich oder unterschiedlich sein können, gewählt sind, werden die folgenden Verbindungen
bevorzugt: Verbindungen, worin beide Reste R3 und
R4 Wasserstoffatome sind (Äthylenoxalat) und Verbindungen,
worin einer der Reste R3 oder R4 Wasserstoff ist und der andere ein einwertiger Kohlenwassefstofffest
mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen ist, beispielsweise eine Methyl-, Äthyl-, PhenyU oder Benzylgruppe,
Auch Verbindungen, worin R3 und R4 Methylgruppen
oder Äthylgruppen sind, die gleich oder unterschiedlich sein können, können bevorzugt verwendet werden.
Spezifische" Verbindungen, die als erfindungsgemäßer
Zusatz verwendet werden können, sind als Beispiele worin R3 und R4 jeweils aus der Gruppe von Wasserstoff r>
nachfolgend aufgeführt:
Rj H
(I) Beispiele Tür bevorzugte Verbindungen, bei denen die Reste A und B in der Formel (1 a) denen der Formel
(3a) entsprechen:
1 \ n:- u u.~i .Ά*ι-.Λ i~»
1/ uia-ji-iiy\ii UA jdlllj'll/Aaiat
2) Bis-.-t-hydroxyhexyloxalat
3) /M-Iydroxyathyl-Zf-hydroxypropyloxalat
4) //-Hydroxybulyl-f/j-hydroxyhexyloxalat
5) Bis-//-hydroxyäthoxyäthyloxalat
(II) Beispiele Pur bevorzugte Verbindungen, worin die Reste A Und B in der Formel (I u) denjenigen der Formel
(3b) entsprechen:
6) Bis-4-hydroxycycIohexyIoxalal
7) Bis-4-hydroxymethyl-cyclohcxylmcthyloxalat
8) 4-Hydroxycyclohexyl-4-hydroxymethylcyclohexy!oxa!at
(III) Beispiele für bevorzugte Verbindungen, worin die Reste A und B der Formel (Ia) denjenigen der Formel
(3c) entsprechen:
9) Bis-4-hydroxyphcnyloxalat
(IV) Beispiele für bevorzugte Verbindungen, worin die Reste A und B der Formel (I a) denen der Formel (3d)
entsprechen:
10) HOCH2CH2O
II) HOCH2CH2O-
O O
Il Il
OCH2CH2OC-COCh2CH2O
CHj
O O
Il Il
OCH2CH2OC-COCh2CH2O
CHj
OCH1CH1OH
-0CH,CH20H
(V) Beispiele für bevorzugte Verbindungen, worin die Reste A und B der Formel (I a) denen der Formel (3e)
entsprechen:
12) HO
13) HO
!4) HO
OH
OH
11
(Vl) Beispiele für bevorzugte Verbindungen, warin die Reste A und B der Formel (I a) denen der Formel (3D
entsprechen:
O
C2H5 C2H5 C2H5 C2H5
16) HOCH2CH2O-^ ^
(VIi) Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (I')!
17) Cyclisches Äthylcnoxalat
18) Cyclisches Propylen-(l,2)-oxalat
19) Cyclisches Butylcn-(l,2)-oxalat
20) Cyciisches Butyicn-(2,3)-oxaiai
21) Cyclisches l-Phenyl-2-methyläthylenoxalat
22) Cyclisches 1,2-Diphenyläthylenoxalat
(VlII) Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Reste
R1 und R2 Wasserstoffatome sind und beide Reste
Λ und B denen der Formel (3a) entsprechen:
23) Bis-Zf-hydroxyalhylmalonat
24) Bis-y-hydroxypropylmalonat
25) Bis-ß-hydroxy-^-methyläthyliTialonal
26) Bis-//-hydroxyä1hoxyälhylmalonat
(IX) Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Reste
Ri und R2 WasserstofTalomc sind und beide Reste
A und B denen der Formel (3b) entsprechen:
27) Bis^-hydroxymethylcyclohexylmclhylmalonat
28) Bis^-hydroxycyclohcxylmalonat
(X) Beispiel für bevorzugte Verbindung der Formel (I b). worin beide Reste
Ri und R2 WasserstofTalomc sind und beide Reste
A und B denen der Formel (3c) entsprechen:
29) Bis-4-hydroxyphcnylmalonat
(XI) Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Reste
R, und R2 WasserstofTatomc sind und beide Reste
A und B denen der Formel (3d) entsprechen:
O
30) HOCH2CH2O / "V- O CH2CH2OC-CH2-COCH2CH2O-/j^— OCH2CH2OH
O
31) IK)CH2CH2O
<f > OC^,CH,OC-CH,—COCH2CH2O-<f V-OCH2CH2OH
CH,
(XII) Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Reste R1 und R2 Wasserstoffatomc
sind und beide Reste A und B denen der Formel (3e) entsprechen:
32) irO-<
>-< >-OC -CH2-CO-C
>-< V-OH
O rä
ti if
HO-C V-O-C V OCCH, -C-O-C V-O —<f V OH
35) HO-
13
CH,
CH3
^ V-CH2CH-/
O O
14
CH3
CH3
0H
O O
ο ο
36) HO-/ V-SO2-/ V-O-C-CH2-C-O-/ V-SO2-/ V-ÖH
O O
I! Il
37) HO-/ V^CO-/ V-O—C—CH2—C—O—/r~\—CO--/
(Xili) Beispiele Rir bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Reste R| und R2 WasserstolTatomc
sind und beide Reste A und B denen der Formel (3f) enlsprcchen:
38) HOCH2CH2O
O OCH2CH2O-C
CIN
HOCH2CH2O^f y—Ο^ζ >—OCH2CH2O —
CH3
O
O
39) HOCH2CH2O-<f>—C—<f>— OCH2CH2O-C
CH3
CH3
CH3
CH2
HOCH2CH2O
CH3
-OCH2CH2O-C
O
40) HOCH2CH2O^fVSO,-/ V-OCH2CH2O-C
CH2
HOCH2CH2O
OCH2CH2O-C
O
O
(XIV) Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Resle R1 und R2 WasserstofTalome
bedeuten und die Reste A und B unterschiedlich sind:
41) l-Hydroxyäthyl^-hydroxypropylmalonat
42) l-Hydroxyäthyl^hydroxymethyl-cyclohexylmethylmalonal
O O
43) HO-/ V-O-C-CH2-C-OCH2CH2O-^
-OCH2CH2OH
ι Q /j_5
15
(XV) Beispiele fur bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Reste A und B denen der Forme) (3a)
entsprechen, R1 ein Wasserstoflatom ist und Ri einen einwertigen KohlenwasserstolTrest von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
bedeutet:
O CH3 O
!! I Il
44) HO-CH2CH2OC-C C-OCH2CH2OH
O CH5 O
Il Γ Il
45) HOCH2CH2O-C-C C-OCH2CH2OH
P-C3H7
46) HOCH2CH2O-C-C-C-OCH2CH2CH2Oh
OHO
CH3 CH3 CH
47) HOCH2CH2O-C-C-C-OCH2CH2Oh
OHO
n-QH,
48) HO —CHCH-.0—C—C—C —OCH2CH-OH
I ' Il I Il I
CH3 OHO CH3
CH1
49) HOCh2CH2O-C-C-C-OCH2CH2OH
Il > Ii OHO
50) HOCH2Ch2O-C-C-C-OCH2CH2OH
OHO
51) HOCH2CH2OC-C-C-OCH2CH2Ol-I
OHO
I / Ό
PiVI)Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (I b), worin beide Reste R, und R2 einwertige Kohlenwasserstoffreste
mit I bis 12 KohlenstolTatomen bedeuten:
CH3
52) HOCH2CH2O-C-C C-OCH2CH2OH
O CH3 O
53) HOCH1CH1OC-C C-OCH1CH1OH
""BI Il
O C2H5 O
(XVII) Beispiele fur bevorzugte Verbindungen dsr Formel (I b), worin R, und R2 zusammen einen zweiwertigen
Kohlenwasserstoffe! mit 1 bis ! 2 KohlenstolTatomen bilden und beide Reste A und B denen der Formel
(3a) entsprechen:
O O
Il Il
54) HOCH2CH2O-C-C C-OCH2CH2OH
CH2
O O
Il Il
55) HOCH1CH2CH2O-C-C-C-OCH1Ch1CH1OH
ii
CH CH3 O O
Il Il
56) HOCH1CH2O-C-C-C-OCH2CH2Oh
CH3 CH3 O O
I! Il
57) HOCH2CH2O -C C C 0-CH2CH2OH
Ii
CH
i.
O O
Il Il
58) HOCHCH2O-C C -C OCH2CHOH
CH3 /\ CH,
CH3 /\ CH,
59) HOCH2CH2CH2O-C-C-C-OCH2CH2CIi2OH
/ \ CH2 CH2
\ / CH2
1 ft
60) HOCH2CH2CH3CH3O-C-C-C-OCH2CH2CH1Ch1OH
CH3 CH3
CH, CH-,
CH2
61) HOCH2CH2O-C-C-C-OCh3CH3OH
CH-, CH,
Von den vorstehenden Verbindungen der Gruppen (I) bis (XVII) sirii besonders bevorzugte Gruppen für
Verbindungen als Zusätze gemäß dem vorliegenden Verfahren die Gruppen (I), (VN) und (XV).
Im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen wurde bestätigt, daß, wenn z. B. der /J-Hydroxyäthylmethylester
der Oxalsäure der Forme!
O O
Il Il
H3CO-C-C-O-CH2CH2OH
2u dem geschmolzenen aromatischen Polyester in
ähnlicher Weise wie die Zusätze im Rahmen der Erfindung zugegeben wire und der Bedingungen, die ein
Fortschreiten der Pclykonciensationsreaktion erlauben,
ausgesetzt wird, es zwar möglich ist, den Gehalt an freien Carboxylgruppen des gebildeten aromatischen
Polyesters zu verringern, jedoch wird die Polymerisationsgeschwindigkeit markant erniedrigt. Wenn weiterhin
diese Verbindung in größeren Mengen zugesetzt wird, wird auch der Polymerisationsgrad des aromatischen
Polyesters erniedrigt Ähnliche nachteilige Effekte wurden auch bei Zugabe der folgenden Verbindungen
erhalten:
O O
Il Il
H5C2O C-C-OC2H5
H1CO C CH, COC2H,
H5C2O CC C OCH2CH2CH2OH
H7C1O-C-C C OCjH1
O Il |
CH3 | O Il |
Il -C- |
I
c |
-C-OCH2CH2OH |
O | CH3 | O |
CH, |
H17C8O-C -C C-O-CH2CH2CH2OH
C2H5
Ebenfalls wurde im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen festgestellt, daß eine ähnliche Zugabe
von solchen Verbindungen wie dem Mono-/J-hydroxyäthylester
der Oxalsäure der Formel
O C)
Il Il
HOC C OCHjCH2OH
•to oder dem Monoäthylester der Oxaisäure, dem Mono-/?-
hydroxyäthj lester der Malonsäure oder dem Monoäthylester der Benzylmalonsäure 7u dem geschmolzenen
Polyester unwirksam ist, um den Gehalt an freien Carboxylgruppen des schließlich erhaltenen aromati-
4', sehen Polyesters zu verringern.
Deshalb ist es vollständig überraschend, daß man nur mit den vorstehend aufgeführten Zusätzen gemäß der
Erfindung den Gehalt an freien Carboxylgruppen der aromatischen Polyester verringern kann, wobei in
ίο keiner Weise die Polymerisationsgeschwindigkeit nachteilig
beeinflußt wird, wie nachfolgend im einzelnen erläutert.
Gemäß der Erfindung wird der Zusatz zu der Schmelze des grundlegenden aromatischen Polyesters
mit einer grundmolaren Viskosität (η) von mindestens 0,3, bevorzugt mindestens 0,4, in einem Verhältnis von
0,05 bis 6 Mol-%, bevorzugt 0,07 bis 3 MoI-%, bezogen
auf den gesamten Säurebestandteil, der die Polyesterschmelze bildet, zugesetzt. Durch den Zusatz wird der
Gehalt an freien Carboxylgiuppen des schließlich erhaltenen, faserbildenden aromatischen Polyesters auf
einen völlig zufriedenstellenden Wert verringert, wenn der Zusatz in normalerweise sehr geringer Menge,
beispielsweise in der Größenordnung von 0,07 bis 2
bi Mol-%, berechnet nach dem vorstehend beschriebenen
Verfahren, erfolgt.
Gemäß der Erfindung wird die den Zusatz enthaltende Schmelze solchen Bedingungen unterworfen, die den
2i
20
25
weiteren Fortgang der Polykondensationsreaktion des
aromatischen Polyesters erlauben. Anschließend schreitet die Polykondensationsreaktion mit der gleichen oder
praktisch der gleichen Polymerisationsgeschwindigkeit, verglichen mit derjenigen einer üblichen Polykondensation
eines Polyesters in Abwesenheit eines derartigen Zusatzes, fort, während der gebildete Polyester einen
zufriedenstellend verringerten Gehalt an freien Carboxylgruppen hat Die Bedingungen, die den weiteren
Fortgang dtr Polykondensationsreaktion der Polyester- ι ο
schmelze, welche den Zusatz enthält, d.h. des Gemisches,
erlauben, können auf zwei Wegen erhalten werden, d. h. entweder
(1) die den Zusatz enthaltende Schmelze wird auf 200 bis 350° C, bevorzugt 260 bis 320° C, bei einem
verringerten Druck von beispielsweise nicht höher als 2 mm Hg oder stärker, bevorzugt im Hochvakuum von
1 mm Hg oder weniger, oder in einem Inertgasstrom erhitzt oder
(2) die den Zusatz enthaltende Schmelze wird zuerst wie bei der üblichen in fester Phase ablaufenden
Polymerisation abgekühl* und zu Schnitzeln oder Pulver
geformt, worauf bei einer um 10 bis 60°C, bevorzugt 20 bis 50° C, niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt
der Schnitzel oder des Pulvers in dem vorstehend angegebenen hohen Vakuum oder unter einem Inertgasstrom
erhitzt wird.
Wenn die hier angegebenen Zusätze der Schmelze des grundlegenden aromatischen Polyesters mit einer
grundmolaren Viskosität von mindestens 0,3, bevorzugt mindestens 0,4, zugegeben werden, reagiert der Zusatz
rasch mit dem geschmolzenen Polyester und verringert die freien Carboxylgruppen im Polyester, woDei
Kohlendioxidgas freigegeben wird. Die Kohlendioxidfreisetzung wird beschleunigt, wenn das Gemisch aus
Polyesterschmelze und Zusatz unter eine der vorstehenden Bedingungen (1) und (2) gebracht wird. Wenn die
Glykolester der Formeln (la) oder (Γ) als Zusätze
verwendet werden, werden bei der Umsetzung dieses Zusatzes mit dem geschmolzenen Polyester eines oder
mehrer· Nebenprodukte, wie Ameisensäure, 1,2-Glykolester
der Ameisensäure oder 1,2-GIykolester der
überschüssigen Oxalsäure gebildet. Wenn hingegen ein Glykolester der Formel (Ib) als Zusatz verwendet wird,
ergibt sich bei Umsetzung des Zusatzes mit dem geschmolzenen Polyester Essigsäure, substituierte Essigsäuien
und/oder 1,2-GIykoltster der vorstehenden
Verbindungen als Nebenprodukte. Die Hauptmenge oder ein Teil derartiger Nebenprodukte wird aus dem
Reaktionssystem zusammen mit dem Kohlendioxidgas abgetrieben.
Der Grund, weshalb der erfindungsgemäß verwendete Zusatz dem geschmolzenen aromatischen Polyester
mit einer Eigenviskosität von mindestens 0,3, vorzugsweise mindestens 0,4, zugegeben wird, liegt darin, daß, si
falls die Eigenviskosität unterhalb der angegebenen Grenze liegen würde, der Zusatz zersetzt würde und aus
dem System entweichen würde, so daß die Aufgaben der Erfindung nicht erzielt werden könnten.
Die mit dem Zusatz versetzte Polyesterschmelze wird den Polykondensationsreaktions-Bedingungen nach (1)
oder (2) während eines in Abhängigkeit von solchen Faktoren, wie der grundmolaren Viskosität (η) der
Polyesterschmelze vor der Zugabe des Zusatzes, der Art des Zusatzes, der grundmolaren Viskosität (η) entsprechend
dem gewünschten Polymerisationsgrad des schließlich erhaltenen aromatischen Polyesters Und dem
freien Carboxylgruppengehalt, den man im schließlich
35
40
45
50 erhaltenen aromatischen Polyester wünscht, variierenden
Zeitraumes unterworfen. Normalerweise variiert diese Zeit zwischen einigen Minuten und 10 Stunden
oder mehr. Wenn die grundmolare Viskosität des geschmolzenen Polyesters mindestens 13,3, bevorzugt
mindestens 0,4, zum Zugabezeitpunkt des Zusatzes beträgt, gibt es normalerweise keine kritische obere
Grenze für die Eigenviskosität, sofern der aromatische Polyester bei Temperaturen nicht höher als 350°C,
bevorzugt nicht höher als 320°C, schmelzbar ist In den meisten Fällen wird der Zusatz zu der Schmelze des
aromatischen Polyesters mit einer Eigen viskos! tat von
mindestens 0,3, bevorzugt mindestens 0,4, insbesondere mindestens 0,5 und nicht höher als 1, beivorzugt nicht
höher als 0,95, zugegeben.
Je höher die grundmolare Viskosität der aromatischen
Polyesterschmelze vor der Zugabe des Zusatzes ist, und je niedriger die grundjnolare Viskosität des
gewünschten aromatischen Polyesters ist, desto kurzer kann die Polykondensationszeit unter den vorstehend
angegebenen Bedingungen (>% und (2) sein und
umgekehrt Im allgemeinen ist auch bei einer Polykondensation nach der Bedingung (1) ein kürzerer Zeitraum
als bei einer Polykondensation unter der Bedingung (2) erforderlich.
Wenn der den Zusatz enthaltende ,geschmolzene aromatische Polyester den Polykondensationsbedingungen
(1) oder (2) entsprechend der Erfindung unterworfen wird, reagieren Zusatz und aromatischer
Polyester und bilden zeitweilig ein Copolymeres, wie bereits erwähnt. Wenn sie jedoch den Polykondensationsbedingungen
während eines ausreichend langen Zeitraumes ausgesetzt sind, wird der Säurebestandteil
im copolymerisierten Zusatz so wie er ist oder in zersetzter Form freigesetzt und aus dem Reaktionssystem
in Form der vorstehend aufgeführten Nebenprodukte entfernt. Falls mehr als 0,5 Mol-%, insbesondere
mehr als 1 Mol-%, des Zusatzes in dem schließlich erhaltenen aromatischen Polyester in copolymerisierter
Form verbleiben, wird die Verbesserung der Beständigkeit gegenüber feuchter Wärme des Produkts im
gewissen Umfang gehemmt, obwohl der Gehalt an freien Carboxylgruppen des aromatischen Polyesters
gesenkt ist. Deshalb ist es im Rahmen der Erfindung günstig, das Copolymerisationsverhältnis der Oxalsäure
oder der gewünschtenfalls substituie.len Malonsäure als
Bestandteil des Zusatzes in dem fertig erhaltenen aromatischen Polyester so einzuregeln, daß 1 Mol-%,
bevorzugt 0,5 Mol-%, nicht überschritten werden, bezogen auf den gesamten Säurebestandteil des
aromatischen Polyesters. Diese Regelung kann durch geeignete Wahi der Menge des Zusatzes, des Zugabezeitraumes,
der grundmolaren Viskosität der Pol><isterschmelze,
der Dauer der Polykondensationsbedingungen (1) und (2) und der Temperaturbedingung hierbei
bewirkt werden. Beispielsweise nimmt der Gehalt an Oxalsäure oder gegebenenfalls substituierten Malonsäure
als Bestandteil des copolymerisierten Zusatzes in dem schließlich erhaltenen aromatischen Polyester bei
geringerer Zr^jabe des Zusatzes, niedrigerer grundmolarer
Viskosität der Polyesterschmelze, wenn auch nicht niedriger als 0,3, hoher Polykondensationstemperatur
und langer Polykondensationsbehardlung ab. Wenn jedoch diese Bedingungen übermäßig scharf eingestellt
Werden, kann der Gehalt an freien Carboxylgruppen des schließlich erhaltenen aromatischen Polyesters nicht
ausreichend erniedrigt Werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur
Herstellung von faserbifdenden aromatischen PoIy^ estern mit Intririsikviskositäten von nicht weniger als 0,8
brauchbar. Da bei Versuchen zur Herstellung von faserbildenden aromatischen Polyestern mit derartig
hohen grundmolaren Viskositäten nach den üblichen
Verfahren unvermeidlich ein Erhitzen bei hoher Temperatur während eines langen Zeitraumes zur
Erzielung eines ausreichend hohen Grades der Polymerisation notwendig ist, ist die erhaltene Zunahme der
Intrinsikviskosität stets mit einer Zunahme des Gehaltes an freien Carboxylgruppen verbünden- Hingegen ist es
gemäß der Erfindung möglich, aromatische Polyester mit hohen grundmolaren Viskositäten und niedrigen
Gehalten an freien Carboxylgruppen herzustellen. Somit können gemäß der Erfindung faserbildende
aromatische Polyester mit grundmolaren Viskositäten nicht niedriger als 0,8 und Gehalten an freien
Carboxylgruppen nicht oberhalb von 20 Äquivalenten/ 1Π6 er Hac Pnlumornn cnkr 1ρΪγ»1ίΙ Hprtrpclpllt u/Ar/ipn DtP
• - β—— ■ —J — " ο ··
durch Spinnen und Strecken derartiger aromatischer Polyester hergestellten Fasern zeigen eine hohe
Zähigkeit, hohen Young-Modul und Ermüdungsbeständigkeit
und weiterhin eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber feuchter Wärme, wie bereits erwähnt.
Selbstverständlich sind derartige Fasern äußerst wertvoll, insbesondere als Reifenkord.
Unter den erfindungsgemäß angewandten Polykondensationsbedingungen
(1) oder (2) können sämtliche bekannten Katalysatoren zur Polykondensation der Polyester gleichzeitig anwesend sein. Zu besonders
wirksamen Katalysatoren gehören beispielsweise Anti-■montrioxid,
Germaniumoxid, Zinkacetat, Manganacetat, Titantetrabutoxid oder Ceracetat. Es ist auch möglich,
phosphorhaltige Verbindungen, wie Phosphorsäure, phosphorige Säure, Phosphonsäuren und Ester hiervon
zu dem Polykondensationssystem als Stabilisatoren für den erhaltenen aromatischen Polyester zuzusetzen.
Weiterhin können Pigmente, wie Titanoxid, erforderlichenfalls zugegeben werden.
Das vorliegende Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn es mit üblichen technischen Ausrüstungen in der
Praxis durchgeführt wird und ist besonders brauchbar bei einer Anwendung auf kontinuierliche Polymerisation
und zur Spinnung von hochpolymerisiertem Polyäthylenterephthalat
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von
Zeitpunkt der Zugabe der Oxalate
Beispielen weiterhin erläutert, worin sämtliche Teile au das Gewicht bezogen sind. Die Bestimmung des Gehalt
an freien Carboxylgruppen erfolgte nach dem Verfah ren von A. Coη i χ (Makromol. Ghem., Band 26, Seit
226 [1958]).
Beispiele 1 bis 7 und
Vergleichsversuche 1 bis 4
Vergleichsversuche 1 bis 4
Es werden die Fälle beschrieben, bei denen de ίο Zeitpunkt der Zugabe des Zusatzes variiert würde.
97 Teile Dimethylterephthalat, 69 Teile Äfhylnngly
kol, 0,04 Teile Antimontrioxid und 0,088 Teil Calciumacetat wurden zu einem mit einer Fraktionier
kolonne ausgerüsteten Reaktor zugegeben und erhitz wobei das gebildete Methanol nach außerhalb de
Systems abdestilliert wurde. Nachdem das Methano vollständig abdestilliert war, begann die Abdestillatioi
des Überschusses an Glykol, so daß auch dieses entfern wiiprlp Maohrlpm Λίρ Innpntpinnpraliir 01Cl0C* prrpirh
hatte, wurde das Reaktionsprodukt (Präkondensations reaktionsprodukt) in ein anderes Reaktionsgefä
überbracht. Zunächst wurden 0,08 Teile einer 50%igei wäßrigen Phosphorsäurelösung zugesetzt und di
Innentemperatur allmählich auf 2600C in etwa 3i
Minuten gesteigert, wobei die Umsetzung bei einen verringerten Druck von 20 mm Hg unter Rührei
durchgeführt wurde Dann wurde die Innentemperatu rasch auf ?R3"C gesteigert, wo die Umsetzung wahrem
des angegebenen Zeitraumes unter einem Hochvakuun von 0,1 bis 1 mm Hg unter Rühren ausgeführt wurde
worauf der Druck mit Stickstoff auf normalei Atmosphärendruck zurückgeführt 'wurde und einer de
verschiedenen Zusätze auf einmal zu dem Reaktionssy stern in der angegebenen Menge zugesetzt wurde
J5 worauf die Umsetzung unter Rühren bei 283° C unte
einem Hochvakuum von 0,i bis 1 mm Hg fortgesetz wurde, bis die grundmolare Viskosität des Polyäthy
Ienterephthalats 0,75 oder mehr betrug.
Art und Menge des zugegebenen Zusatzes im Verlau der Umsetzung und die grundmolare Viskosität de
■Folyäthylenterephthalats zum Zeitpunkt der Zugabt des Zusatzes sowie die grundmolare Viskosität de:
Polyäthylenterephthalats und der Gehalt der freiei Carboxylgruppen des Polyäthylenterephthalats nacl
beendeter Gesamtumsetzung sind in den Tabellen I unc II aufgeführt
Versuchs- | Zu | Zugegebene | Reaktions | Grundmolare | Reaktions | Grundmolare | Erweichungs | Gehalt an |
Nr | satz*) | Menge d. | zeit im | Viskosität d. | zeit im | Viskosität d. | punkt d. erh. | freien |
Zusatzes; | Hoch | Polyäthylen | Hochvakuum | erh. Poly | Polyäthylen | Carboxyl | ||
Teile u. | vakuum V. | terephthalats | n. Zugabe d. | äthylen | terephthalats | gruppen d. | ||
(Mo!-"/. bez. | Zugabe d. | z. Zeitpunkt | Zusatzes | terephthalats | von hohem | erh. PoIy- | ||
äufTerephtha!- | Zusatzes | d. Zugabe d. | von hohem | Polymeri | äthylen- | |||
säurebestand- | Zusatzes | Polimeri- | sationsgrad | terephthalaü | ||||
teil) | sationsgrad | v. hohem | ||||||
Polymeri | ||||||||
(min) | (min) | CO | sationsgrad | |||||
Vergl. 1 | D | 2,67 (3,0) | 30 | 0,215 | 120 | 0,778 | 261,8 | 33,5 |
Vergl. 2 | D | 0,89 (1,0) | 30 | 0,220 | 120 | 0,795 | 261,8 | 31,5 |
Beisp. 1 | D | 0,89 (1,0) | 40 | 0,303 | 105 | 0,7S6 | 261,9 | 21,0 |
Beisp. 2 | D | 0,89 (1,0) | 50 | 0,443 | 95 | 0,795 | 261,9 | 13,5 |
Beisp. 3 | 1) | 0,45 (0,5) | 60 | 0,542 | 80 | 0,803 | 261,9 | 14 0 |
*) Die angewandten Bezugsziffern sind die die vorstehend aufgeführten Verbindungen bezeichnenden Zahlen, wie auch in
den folgenden Beispielen.
Tabelle Ιί
Zeitpunkt der Zugabe Von Cyclischen Verbindungen und Mälonatert
Versuchs- | Zu | Zugegebene | Reaktions | Gründmolare | Reaktions | Grundmolare | Erweichungs | Gehaltan |
Nf. | satz | Menge d. | zeit im | Viskosität d. | zeit im | Viskosität d, | punkt d, erh. | freien |
Zusatzes; | Hoch | Polyäthylen-' | Hochvakuum | erh. PoIy- | Polyäthylen- | Carboxyl | ||
teile u. | vakuum V. | tefephthaiats | n. Zugabe d. | äthyleii- | tefephthälats | gruppen d. | ||
(Mol-0/, bez. | Zugabe d. | Ζ; Zeitpunkt | Zusatzes | terephlhalats | von hohem | erh; PoIy- | ||
aurTerephthal- | Zusatzes | d. Zugabe d. | v. hohem | Polymeri | äthylen- | |||
säufebestarid- | Zusatzes | Polimeri- | sationsgrad | terephthalats | ||||
teil) | satiönsgrad | v. hohem | ||||||
Polymeri | ||||||||
(min) | (min) | VC) | sationsgrad | |||||
Vergl. 3 | 17) | 1,16 (2,0) | 25 | 0,201 | 130 | 0,788 | 262,0 | 32,1 |
Beisp. 4 | 17) | 1,16(2,0) | 6S | 0.5.63 | 75 | 0,803 | 261,9 | 15,2 |
Beisp. 5 | 18) | 1,30 (2,0) | 110 | 0,733 | 30 | 0,830 | 261,9 | 11,8 |
Vergl. 4 | 23) | 0.96(1,0) | 30 | 0,244 | 120 | 0,780 | 262,0 | 31,8 |
Beisp. 6 | 23) | 0.96(1.0) | 45 | 0,444 | 100 | 0,790 | 261,8 | 15,5 |
Beisp. 7 | 23) | 0,48 (0,5) | 80 | 0,650 | 80 | 0,801 | 261,9 | 16,5 |
La ergibt sich aus den Werten der vorstehenden
Tabellen, daß der Gehalt an freien Carboxylgruppen des erhaltenen Polyäthylenterephthalats von hohem Polymerisationsgrad
nicht im ausreichenden Ausmaß verringert werden kann, wenn der Zeitpunkt der Zugabe des Zusatzes zu früh liegt.
Wenn andererseits Vergleiche zwischen dem Zeitpunkt der Zugabe und der Polymerisationszeit gemacht
werden, ergibt es sich, daß eine Neigung zu einer verlängerten Polymerisationszeit auftritt, wenn der
Zeitpunkt der Zugabe verzögert wird.
Das Bis-/?-hydroxyäthyloxaIat (Zusatz I)), das bei
Beispiel 1 verwendet wurde, wurde auf folgende Weise J5
erhalten: Ein Gemisch aus 73 Teilen Diäthyloxalat und 69 Teilen Äthylenglykol, wozu 0,088 Teile Calciumacetatmonohydrat
als Katalysator zugesetzt worden waren, wurde einer Esteraustauschumsetzung unterworfen.
Die Umsetzung wurde nach etwa 150 Minuten abgebrochen, wenn 56 ml Äthanol abdestilliert waren.
Das Reaktionsgemisch wurde in Wasser gegeben und die weißen Kristalle abgetrennt, getrocknet und
anschließend einer Feststoff-Destillation unter Hochvakuum unterworfen, wobei das gewünschte Bis-0-hydroxyäthyloxalat
erhalten wurde, dessen Siedepunkt bei 0,07 mm Hg bei 128° C lag.
Das in Beispiel 4 verwendete cyclische Äthylenoxalat (Zusatz 17)) wurde auf folgende Weise erhalten: 146
Teile Diäthyloxalat und 62 Teile Äthylenglykol wurden vermischt und 0,176 Teile Calciumacetat-monohydrat zu
der Gemisch zugegeben. Das Äthanol begann allmählich etwa zu dem Zeitpunkt, wo die T°mperatur der
Reaktionslösung auf 130 C gestiegen war, abzudestillieren und wurde kontinuierlich nach außerhalb des
Systems destilliert Nach etwa 160 Minuten war die Destillation des Äthanols beendet, und die Reaktionstemperatur war auf 192° C gestiegen, wobei eine leichte
Gelbfärbung des Gemisches festgestellt wurde. Die Reaktion wurde dabei beendet Nach Abkühlung der
Reaktionslösung auf 40" C wurde sie in ein Gemisch aus Aceton und Wasser im Verhältnis 1 :1 gegossen und die
gebildeten Kristalle aus Aceton umkristallisiert, wobei das gewünschte cyclische Äthylenoxalat in einer Menge
von etwa 82 Teilen erhalten wurde, die aus weißen Kristallen mit einem Schmelzpunkt von 142°C bestanden.
Das in den Beispielen 5 und 6 verwendete Bis-0-hydroxyäthyImalonat (Zusatz 23)} wurde nach
dem Esteraustauschverfahren unter Anwendung von Calciumacetat wie im Fall der Herstellung des
vorstehend beschriebenen Bis-j9-hydroxyäthyloxalats (Zusatz I)) hergestellt.
Beispiel 8und
Vergleichsversuche 5—6
Vergleichsversuche 5—6
Hierbei wurde die Menge des zugegebenen Zusatzes variiert
92,1 Teile Dimethylterephthalat, 4,9 Teile Dimethylisophthalat,
6,9 Teile Äthylenglykol, 0,04 Teile Antimontrioxid und 0,07 Teile Manganacetat wurden zu einem
mit Fraktionierkolonne ausgerüsteten Reaktor eingebracht und erhitzt, wobei das gebildete Methanol nach
außerhalb des Systems abdestilliert wurde. Nach vollständiger Beendigung der Abdestillation des Methanols
begann die Destillation des überschüssigen Glykols, so daß auch dieses nach außerhalb des Systems entfernt
wurde. Nachdem die Innentemperatur 230° C erreicht hatte, wurde das Reaktionsprodukt (Präkondensationsreaktionsprodukt)
in ein weiteres Reaktionsgefäß überbracht Dann wurde nach Zugabe von 0,08 Teilen
einer 50%igen wäßrigen Phosphorsäurelösung die Innentemperatur allmählich auf 260° C während etwa 30
Minuten erhöht und die Umsetzung unter einem verringerten Druck von 20 mm Hg unter Rühren
durchgeführt, worauf die Innentemperatur rasch auf 280° C erhöht wurde und die Umsetzung während
weiterer 60 Minuten unter einem Vakuum von O.i bis
1 mm Hg unter Rühren fortgesetzt wurde. Dann wurde unter Anwendung von Stickstoff der Druck auf
normalen Atmosphärendruck zurückgeführt und einer der verschiedenen Zusätze auf einmal zu dem
Reaktionssystem in der angegebenen Menge zugesetzt Der Druck wurde auf 0,1 mm Hg bis 1 mm Hg in 20
Minuten gesenkt und die Umsetzung bei diesem Druck und einer Temperatur von 280° C während 80 Minuten
unter Rühren fortgesetzt
Die Menge des zugegebenen Zusatzes und die grundmolare Viskosität des Polyäthylenterephthalats
zum Zeitpunkt der Zugabe des Zusatzes sowie die grundmolare Viskosität des Polyäthylenterephthalats
nach beendeter Gesamtumsetzung sind in der Tabelle III aufgeführt
Tabelle III
Änderungen der zugegebenen Menge
Änderungen der zugegebenen Menge
Versuchs- ZU- | Zugegebene | Reaktions | Gfüridmolare | Reaktions | ürundmolare | Erweichungs | Gehalt an |
Nr. satz | Menge d. | zeit im | Viskosität d. | zeit im | Viskosität d. | punkt d. erh. | freien |
Zusatzes; | Hoch | Polyesters | Hoch- | erh. Poly | Polyesters | Carboxyl | |
Teile1 U. | vakuum V. | z, Zeitpunkt | vakuum n. | esters von | von hohem | gruppen d. | |
(Mol·0/, bez. | Zugabe d. | d. Zugabe d. | Zugabe d. | hohem PoIy- | Polymeri | erh. Poly | |
aufSäüre- | Zusatzes | Zusatzes | Zusatzes | merisations- | sationsgrad | esters von | |
bestandteil) | gfad | hohem | |||||
Polymeri | |||||||
(min) | (min) | TO | sationsgrad |
Vergl. 5*) - - 140 0,839
Vergl. 6 17) 0,02 (0,03) 60 0,555
Beisp. 8 17) 0,58 (1,0) 60 0,549
*) Vergleich 5 zeigt den Fall, wo kein Zusatz verwendet wurde.
0,822
0,813
0,813
249,8
250,0
249,9
250,0
249,9
32,8
31,5
11,7
31,5
11,7
Es zeigt sich, daß der Gehalt an freien Carboxylgruppen in dem erhaltenen Polyester von hohem Polymertsationsgrad
abnimmt, wenn die zugegebene Menge des Zusatzes zunimmt Wenn jedoch die zugesetzte Menge
zu groß war, findet eine heftige Blasenbildung während der Polymerisationsreaktion statt und das geschmolzene
Polymere zeigte nach Beendigung der Polymerisationsumsetzung zahlreiche Blasen. Wie sich weiterhin
aus den Ergebnissen der nachfolgenden Tabelle IV ergibt, zeigte ein auf diese Weise erhaltenes Polymeres
keine solche Verbesserung seiner Hydrolysebeständigkeit, selbst wenn sein Gehalt an freien Carboxylgruppen
gering war.
Die Tabelle IV faßt die erhaltenen Ergebnisse zusammen, wenn die Änderung des Gehaltes an freien
Carboxylgruppen in den nach dem Beispiel 8 und den Vergleichsversuchen 5 bis 6 erhaltenen Polymeren,
nachdem diese zu Schnitzeln von 2 mm χ 2 mm χ 4 mm geschnitzelt und einer Hydrolyse während 2 Stunden bei
1500C und 100% relativer Feuchtigkeit unterworfen wurde, erhalten wurden.
Gehalt an freien Carboxylgruppen nach
der Hydrolyse
Probe nach
Vergleich5 52,8 Äquivalente/106 g
Vergleich 6 48,6
Beispiel 8 22,5
Beispiele 9 bis 14 und
Vergleichsversuch 7
Vergleichsversuch 7
122 Teile Dimethyl^.o-dinaphthalin-carboxylat, 69
Teile Äthylenglykol, 0,04 Teile Antimontrioxid und 0,049 Teile Zinkacetat wurden in einen mit Fraktionierkolonne
ausgestatteten Reaktor eingebracht und durch Erhitzen umgesetzt, wobei das gebildete Methanol nach
außerhalb des Systems abdestilliert wurde. Nachdem die Innentemperatur 2300C erreicht hatte, wurde das
Reaktionsprodukt (Präkondensationsreaktionsprodukt) in ein weiteres Reaktionsgefäß überbracht. Dann wurde
nach Zugabe von 0,08 Teilen einer 50%igen wäßrigen Phosphorsäurelösung die Innentemperatur allmählich
auf 2600C im Verlauf von etwa 30 Minuten erhöht und die Umsetzung unter einem Vakuum von 20 mm Hg
unter Rühren durchgeführt Daran schloß sich eine
hi rasche Steigerung der Innentemperatur auf 2850C und
eine Fortführung der Umsetzung während 60 Minuten unter einem Hochvakuum von 0,1 bis 0,2 mm Hg unter
Rühren an. Der Druck wurde dann auf normalen Atmosphärendruck gebracht und einer der verschiede-
Γ) nen Zusätze auf einmal zu dem System zugegeben und
die Umsetzung unter Hochvakuum während weiterer 30 Minuten unter gleichen Bedingungen fortgesetzt
Art und Menge des zugesetzten Zusatzes während der vorstehenden Umsetzung, grundmolare Viskosität
•to des PolyäthyIen-2,6-dinaphthalats zum Zeitpunkt der
Zugabe und Eigenviskosität des erhaltenen Polyäthylen-2,6-dinaphthalats
und dessen Gehalt an freien Carboxylgruppen sind in Tabelle V aufgeführt
Die Werte der grundmolaren Viskosität und des
Die Werte der grundmolaren Viskosität und des
41; Gehalts an freien Carboxylgruppen eines Polyäthylennaphthaün-2,6-dicarboxylats
im Falle des Vergleichsversuchs 7 sind diejenigen, wo die Polymerisationsumsetzung
während 90 Minuten unter einem Hochvakuum von 0,1 bis 0,2 mm Hg ohne Zugabe eines Zusatzes
r>{) durchgeführt wurde.
Tabelle V | Zu | Zugegebene | Reaktions | Grundmolare | Reaktions | Grundmolare | Erweichungs | Gehalt an |
Versuchs- | satz | Zusatzmenge; | zeit im | Viskosität d. | zeit im | Viskosität d. | punkt d. erh. | freien |
Nr. | teile und | Hoch | Polyäthylen- | Hoch | erh. PoIy- | Polyäthylen- | Carboxyl | |
(Mol-% bzw. | vakuum V. | naphthalin- | vakuum η | äthylen- | naphthalin- | gruppen d. | ||
auTNaphlha- | Zugabe d. | 2,6-dicarb- | Zugabe d. | naphthalin- | 2,6-dicarb- | erh. PoIy- | ||
lin-2,6-di- | Zusatzes | oxylats | Zusatzes | 2,6-dicarb- | oxylats von | äthylen- | ||
carbonsäure- | z. Zeitpunkt | oxylats von | hohem Poly | naphthalin- | ||||
bes tandteil) | d. Zugabe d. | hohem Poly | merisations- | 2,6-dicarb- | ||||
Zusatzes | merisations- | grad | oxylats von | |||||
grad | hohem Poly- | |||||||
merisations- | ||||||||
(min) | (min) | CO | grad | |||||
η | 0,89(1,0) | 60 | 0,562 | 30 | 0,723 | 272,9 | 10,3 | |
Beisp. 9 | 7) | 0,85 (0,5) | 60 | 0.552 | 30 | 0,703 | 272,8 | 15,1 |
Beisp. 10 | ||||||||
Zu | 29 | Rcaktions- | 19 45 594 | Reaktions | 30 | Erwcichungs·· | Gehall an | |
satz | 7.cit im | zeit im | punkl d. erh. | freien | ||||
Zugegebene | Iloch- | Hoch | Orundmolarc | Polyäthylen- | Carboxyl | |||
Zusatzmenge; | vakuurti v. | Grundmolare | vakuum n. | Viskosität d. | naphthalin- | gruppen d. | ||
Fortsetzung | Teile und | Zugabe d. | Viskosität d. | Zugabe d. | crh. PoIy- | 2,6-dicarb- | crh. PoIy- | |
Vcrsuchs- | (Mol-% bzw. | Zusatzes | Polyäthylen- | Zusatzes | älhylen- | oxylals von | älhylcn- | |
Nr. | auf Naphtha- | naphthalin» | naphthalin- | hohem PoIy- | naplUhaliii- | |||
lin-2,6-di- | 2,6-dicarb- | 2,6-dicarb- | mcrisaliorts- | 2,6-diwb- | ||||
carbonsiiure- | oxylats | oxylals von | grad | oxylats von | ||||
beslandleil) | z. Zeilpunkt | hohem Poly | hohem PoIy- | |||||
d. Zugabe d. | merisations- | mcrisalioiis- | ||||||
(min) | Zusatzes | (min) | grad | ( O | grad | |||
17) | 60 | 30 | 272,7 | 11,2 | ||||
24) | 60 | 30 | 272,7 | 16,2 | ||||
45) | 1,16(2,0) | 60 | 30 | 0,742 | 272,9 | 14,2 | ||
55) | 0,55 (0,5) | 60 | 0,572 | 30 | 0,715 | 272,7 | 13,8 | |
- | 0,55 (0,5) | 90 | 0,563 | 0,718 | 272,9 | 32,5 | ||
Beisp. 11 | 0,54 (0,5) | 0,568 | 0,722 | |||||
Beisp. 12 | - | 0,582 | ||||||
Beisp. 13 | 0,715 | |||||||
Beisp. 14 | ||||||||
Vergl. 7*) |
*) Vt gleich 7 zeigt den Fall ohne Anwendung eines Zusatzes.
Die in den Beispielen 10, 12, 13 und 14 verwendeten Zusätze Bis^-hydroxymethylcyclohexylmethyloxalat
(Zusatz 7)), Bis-y-hydroxypropylmalonat (Zusatz 24)),
Bis-j3-hydroxyäthylmalonat (Zusatz 45)) und Bis-j9-hydroxyäthyläthylidenmalonat
(Zusatz 55)) wurden nach dem Esteraustauschverfahren unter Anwendung von Calciumacetat als Katalysator wie im Fall der
Herstellung des vorstehend beschriebenen Bis-JÜ-hydroxyäthyloxalats
(Zusatz I)) hergestellt
Beispiel 15 und Vergleichsversuch 8
._ 98 Teile MethyI-0-hydroxyäthoxybenzoat, 62 Teile
Athylenglykol, 0,04 Teile Antimontrioxid und 0,03 Teile Zinkacetat wurden in einen Reaktor, der mit Fraktionierkolonne
ausgestattet war, eingebracht und erhitzt, wobei das gebildete Methanol nach außerhalb des
Systems abdestilliert wurde. Nach beendeter Abdestillation des Methanols begann der Oberschuß an Glykol
abzudestillieren, so daß auch dieses nach außerhalb des Systems entfernt wurde. Nachdem die Innentemperatur
2300C erreicht hatte, wurde das Reaktionsprodukt in weiteres Reaktionsgefäß überbracht, dessen Innentemperatur
allmählich auf 2600C gesteigert wurde und die Umsetzung wurde unter einem Vakuum von 20 mm Hg
durchgeführt Dann wurde die Innentemperatur rasch auf 275°C erhöht und die Umsetzung während
6 Stunden unter einem Hochvakuum von 0,1 bis 1 mm Hg unter Rühren durchgeführt Das Reaktionssystem
wurde dann mit Stickstoff auf normalen Atmosphärendruck zurückgebracht und nach Zugabe des
Zusatzes in der angegebenen Menge wurde die Umsetzung während weiterer 2 Stunden unter verringertem
Druck ausgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle Vl zusammengefaßt
Die erhaltene Intrinsikviskosität und der Gehalt an freien Carboxylgruppen beim Vergleichsversuch 8
wurden bei Durchführung der Umsetzung während 8 Stunden bei 275°C unter einem Hochvakuum von 0,1
bis 1 mm Hg ohne Zugabe eines Zusatzes erhalten.
Tabelle Vl | Zu | Zugegebene | Reaktions | Grundmolare | Reaktions | Grundmolare | Erweichungs | Gehalt an |
Versuchs- | satz | Menge d. | zeit im | Viskosität d. | zeit im | Viskosität d. | punkt d. erh. | freien |
Nr. | Zusatzes; | Hoch | Polyesters | Hoch | erh. Poly | Polyesters | Carboxyl | |
Teile u. | vakuum V. | z. Zeitpunkt | vakuum n. | esters von | von hohem | gruppen d. | ||
(Mol-% bez. | Zugabe d. | d. Zugabe d. | Zugabe d. | hohem Poly | Polymeri | erh. Poly | ||
auf Säure | Zusatzes | Zusatzes | Zusatzes | merisations- | sationsgrad | esters von | ||
bestandteil) | grad | hohem | ||||||
Polymeri | ||||||||
(min) | (min) | (1O | sationsgrad | |||||
D | 0,45 (0,5) | 360 | 0,615 | 120 | 0,681 | 206,3 | 14,3 | |
Beisp. 15 | — | _ | 480 | 0,697 | 207,0 | 31,5 | ||
Vergl. 8*) | ||||||||
*) Vergleich 8 zeigt den Fall ohne Zugabe eines Zusatzes.
Beispiele 16bis20
97 Teile Dimethylterephthalat, 69 Teile Athylenglykol,
0,04 Teile Antimontrioxid und 0,088 Teile Calciumacetat wurden in ein mit Fraktionierkolonne
ausgestattetes Reaktionsgefäß eingebracht und durch Erhitzen umgesetzt, wobei das gebildete Methanol nach
außerhalb des Systems abdestilliert wurde. Nach beendeter Abdestiilation des Methanois begann die
Destillation des Glykols, so daß auch dieses nach außerhalb des Systems entfernt wurde. Nachdem die
Innentemperatur 2300C erreicht hatte, wurde das Reaktionsprodukt (Präkondensationsreaktionsprodukt)
in ein weiteres Reaktionsgefäß überbracht Dann wurde
nach Zugabe von 0,08 Teilen einer 50%igen wäßrigen Phosphorsäurelösung die Innentemperatur allmählich
auf 2700C während etwa 30 Minuten erhöht, wobei die
Umsetzung unter einem Vakuum von 20 mm Hg und mit Umrühren mit 60 Umdrehungen/Minute durchgeführt
wurde. Darauf wurde die Innentemperatur rasch
auf 28O0C gesteigert und die Umsetzung unter einem
Hochvakuum von 0,1 bis 0,3 mm Hg durchgeführt Naehdem die Umsetzung unter diesen Bedingungen 80
Minuten fortgesetzt wurde, wurde der Druck mit Stickstoff auf normalen Atmosphärendruck erniedrigt
und eine Probenahme durchgeführt Die grundmolare Viskosität des Polymeren betrug zu diesem Zeitpunkt
0,60 bis 0,66. Einer der in Tabelle VII aufgeführten Zusätze wurde zu diesem geschmolzenen Polymeren in
der in der Tabelle angegebenen Menge zugesetzt und nach Vermischen mit dem Polymeren während 10
Minuten unter einem Stickstoffstrom bei Normaldruck wurde die Umsetzung während 20 bis 40 Minuten unter
10 einem Hochvakuum von 0,1 bis 1 mm Hg fortgesetzt,
worauf das Reaktionssystem erneut auf normalen Atmosphärendruck gebracht wurde und das erhaltene
Polymere in kaltes Wasser gegeben wurde und zu kleinen Stücken mit etwa einer Breite, Länge und Stärke
von 3 mm χ 3 mm χ 2 mm geschnitten wurde.
Die auf die vorstehende Weise erhaltenen Polymerschnitzel
wurden während 3 Stunden unter einem Stickstoffstrom bei 1600C getrocknet, worauf die
Polymerisationsreaktion während 6 Stunden in der festen Phase unter einem Stickstoffstrom durchgeführt
wurde; die Ergebnisse sind in Tabelle VII enthalten.
Tabelle VII | 7uiatz | Zugegebene Menge | Grundmolare | COOH-üehalt | Grundmolare | Carboxylgruppen- |
Versuchs- | des Zusatzes; Teile | Viskosität d. Poly | d. Ausgangs | Viskosität d. Poly | gehalt des erhal | |
Nr. | und (Mol-%, bez. auf | äthylentere | polymeren | äthylentere | tenen Polyäthylen | |
Terephthal säure- | phthalats vor | phthalats nach | terephthalats nach | |||
bestandteil) | d. Polymerisation | d Polymerisation | der Polymerisation | |||
in fester Phase | in fester Phase*) | in fester Phase | ||||
1) | 0,45 (0.5) | 0,627 | 10,9 | 0,906 | 5,3 | |
Beisp. 16 | 17) | 1,16(2.0) | 0,653 | 7,3 | 0,918 | 1,5 |
Beisp. 17 | 17) | 0,58(1.0) | 0,655 | 9,7 | 0.932 | 4,3 |
Beisp. 18 | 23) | 0,48 (0.5) | 0,625 | 11,7 | 0.919 | 5.3 |
Beisp. 19 | 44) | 0,51 (0,5) | 0,628 | 13,2 | 0.928 | 8,7 |
Beisp. 20 |
*) Die Eigenviskosität des Polyäthylenterephthalats wurde erhalten, indem das Polymere in einem Mischlösungsmittel aus
6 Teilen Phenol und 4 Teilen Tetrachloräthan gelöst wurde, wobei die Auflösung 45 Minuten bei 140 C erforderte, worauf
die Bestimmung bei 35 C erfolgte
Das in Beispiel 20 verwendete Bis-0-hydroxyäthylmethylmalonat
(Zusatz 44)) wurde durch eine Esteraustauschumsetzung unter Verwendung von Calciumacetat
als Katalysator wie bei der Herstellung des vorstehend aufgeführten Bis-/?-hydroxyäthyloxaIats (Zusatz I))
durchgeführt
Vergleichsversuch 9
97 Teile Dimethylterephthalat, 69 Teile Äthylenglykol.
0,04 Teile Antimontrioxid und 0,88 Teile Calciumacetat
wurden in ein mit Fraktionierkolonne ausgerüstetes Reaktionsgefäß eingebracht und durch Erwärmen
umgesetzt, wobei das gebildete Methanol nach außerlialb
des Systems abdestilliert wurde. Nach beendeter Abdestillation des Methanols begann die Destillation
des Überschusses an Äthylenglykol, so daß auch dieses nach außerhalb des Systems entfernt wurde. Zu dem
Zeitpunkt, wo die Innentemperatur 2300C erreichte, wurde das Reaktionsprodukt (Präkondensalionsreaktionsprodukt)
in ein anderes Reaktionsgefäß überbracht Dann wurde nach Zugabe von 0,08 Teilen einer
50%igen wäßrigen Phosphorigsäurelösung die Innentemperatur allmählich auf 2700C während etwa 30
Minuten gesteigert, wobei die Reaktion unter einem Vakuum von 20 mm Kg mit Rühren mit 60 Umdrehungen/Minute
durchgeführt wurde und anschließend wurde die Innentemperatur rasch auf 28O0C erhöht und
die Umsetzung während weiterer 70 Minuten unter einem Hochvakuum von 0,1 bis 0,3 mm Hg fortgesetzt
Das erhaltene Polymere wurde in kaltes Wasser gebracht und zu kleinen Stücken mit etwa einer Breite,
Länge und Stärke von 3 mm χ 3 mm χ 2 mm geschnitten. Die Intrinsikviskosität dieses Ausgangspolymeren es
betrug 0,609 Und der pehält an endständigen Carboxyl*
gruppen betrug 294 Äquivalente/106 g Polymeres.
Dieses Polymere wurde während 3 Stunden bei 16O0C
unter einem Stickstoffstrom getrocknet und dann einer Polymerisationsumsetzung in fester Phase während 6
Stunden bei 2300C unter Normaldruck unterworfen, wobei ein Stickstoffstrom durchgeführt wurde, so daß
die grundmolare Viskosität des erhaltenen Polyesters 0,929 und sein Gehalt an endständigen Carboxylgruppen
21,0 Äquivaiente/106 g Polymeres betrug.
B e i s ρ i e I e 21 bis 32 und
Vergleichsversuche 10 bis 12
Vergleichsversuche 10 bis 12
Hierbei wurde die Art der Zusätze jeweils variiert.
Ein mit Fraktionierkolonne ausgerüsteter Reaktor wurde mit 97 Teilen Dimethylterephthalat 65 Teilen
Äthylenglykol, 0,04 Teilen Antimontrioxid und 0,088 Teilen Calciumacetat beschickt. Das Gemisch wurde
erhitzt und das gebildete Methanol nach außerhalb des Systems abdestilliert. Nach vollständiger Abdestillation
des Methanols begann der Überschuß von Glykol abzudestillieren, so daß auch dieses nach außerhalb des
Systems entfernt wurde. Naehdem die Innentemperatur 2300C erreicht hatte, wurde das Reaktionsprodukt
(Präkondensationsreaktionsprodukt) in ein anderes Reaktionsgefäß überbracht. Dann wurde nach Zugabe
von 0,08 Teilen einer 50%igen wäßrigen Phosphorsäurelösung die Innentemperatur allmählich auf 26O0C
während etwa 30 Minuten erhöht, wobei die Umsetzung unter einem verringerten Druck von 20 mm Hg unter
Rühren ausgeführt wurde. Darauf wurde die Innentem· peratUf rasch auf 2780C erhöht unddie Umsetzung
während Weiteren 60 Minuten unter einem Hochvaku·· um von 0(1 bis 1 mm Hg unter Rühren durchgeführt. Zu
diesem Zeitpunkt wurde das Reaktionssystem auf normalen Atmosphärendruck gebracht und einer der
verschiedenen angegebenen Zusätze in der angegeben nen Menge zugegeben, worauf erneut der Druck des
Reaktionssystems erniedrigt wurde und die Umsetzung
909 627/59
während weiterer 90 Minuten fortgesetzt wurde.
Die Intrinsikviskosität des Polyäthylepterephthalats
zum Zeitpunkt der Zugabe des Zusatzes im Verlauf der vorstehenden Umsetzung, die zugegebene Menge des
Zusatzes sowie die Intrinsikviskosität des Polyäthy-Ienterephthalats nach beendeter Gesamtumsetzung und
dessen Gehalt an freien Carboxylgruppen sind aus Tabelle VIII ersichtlich.
Tabelle VIII | Zugegebene | Zeit im | Grundmolare | Zeit im | Grundmolare | Gehalt an freien |
Versuchs- Zusatz | Menge d. | Hochvakuum | Viskosität d. | Hochvakuum | Viskosität d. | Carboxylgruppen |
Hr. | Zusatzes; Teile | vor Zugabe | Polyäthylen- | nach Zugabe | erhaltenen | d. erhaltenen |
und (MuI-Vo, bez. | d. Zusatzes | terephthalats | d. Zusatzes | Polyäthylen- | Polyäthylen- | |
aufTerephthal- | z. Zeitpunkt | terephthalats | terephthalats | |||
säurebestandteil) | d. Zugabe d. | von hohem | von hohem | |||
Zusatzes | Polymeri | Polymeri | ||||
(min) | (min) | sationsgrad | sationsgrad | |||
0,45 (0,5) | 60 | 0,555 | 90 | 0,813 | 15,2 | |
Buisp. 21 1) | 0,72 (0,5) | 60 | 0,559 | 90 | 0,798 | 14,5 |
Bij:isp. 22 6) | 0,68 (0,5) | 60 | 0,559 | 90 | 0,811 | '•k8 |
B:isp. 23 9) | 1,06 (0,5) | 60 | 0,549 | 90 | 0,829 | 15,3 |
B;isp. 24 12) | 1.65 (0,5) | 60 | 0,547 | 90 | 0,806 | 13,6 |
Beisp. 25 16) | 1,16 (2,0) | 60 | 0,558 | 90 | 0,825 | 10,2 |
Beisp. 26 17) | 0,48 (0,5) | 60 | 0,562 | 90 | 0,800 | 11,7 |
Beisp. 27 23) | 0,72 (0,5) | 60 | 0,549 | 90 | 0,809 | 12,4 |
Beisp. 28 29) | 0,52 (0.5) | 60 | 0,537 | 90 | 0,807 | 12,5 |
Beisp. 29 44) | 0,59 (0,5) | 60 | 0,557 | 90 | 0,817 | 11,0 |
Beisp. 30 47) | 0,55 (0,5) | 60 | 0,550 | 90 | 0,827 | 13,9 |
Beisp. 31 52) | 0,70 (0,5) | 60 | 0,553 | 90 | 0,811 | 13,0 |
Beisp. 32 57) | 0,30 (0,5) | 60 | 0,542 | 90 | 0,625 | 19,6 |
Vergl. 10 Dimethyl- | ||||||
90
90
oxalat
Vergi. 11 Mono- 0,34 (0,5) 60 0,548
hydroxyäthylester
d. Oxalsäure
d. Oxalsäure
Vergi. 12 Diiso- 0,47 (0,5) 60 0,529
propylester
d. Malonsäure
Wie sich aus den Vergleichsversuchen ergibt, sind die
d. Malonsäure
Wie sich aus den Vergleichsversuchen ergibt, sind die
Dialkylester und Monohydroxyäthylester der Oxalsäure
oder Malonsäure keine günstigen Zusätze.
Das in Beispiel 23 verwendete Bis-(4-hydroxyphenyl)-
Das in Beispiel 23 verwendete Bis-(4-hydroxyphenyl)-
oxalat (Zusatz 9)) wurde auf folgende Weise erhalten:
12,7 Teile Oxalylchlorid wurden in 50 Teilen gut
getrocknetem Aceton gelöst, wozu dann auf einmal eine Lösung von 22 Teilen trockenem, aus Wasser
umkristallisierten Hydrochinon in 100 Teilen Wasser
gegeben wurde, worauf die Umsetzung während 6 Die Verbindung
Stunden bei der Rückflußtemperatur des Acetons
O O
0,780
0,618
32,5
20,2
durchgeführt wurde. Hierauf wurde das Aceton bei normalem Druck abdestilliert und anschließend die
»5 erhaltenen Kristalle aus einem Gemisch aus Aceton und
Äthyläther im Gewichtsverhältnis von 3 :1 umkristallisiert
Auch die in den Beispielen 24 und 28 als Zusätze verwendeten Bis-4-(hydroxyphenyl)-phenyloxaIat (Zusatz
12)) und Bis-(4-hydroxyphenyl)-malonat (Zusatz
to 29)) wurden nach dem Säurechloridverfahren in gleicher
Weise hergestellt
H(XH2CH2O
-OCH2CH2OC COCH2CH2O -
OCH2CH2OH
(Zusatz 16)) und die Verbindung Bis-/?-hydroxyäthyIdimethylmalonat
(Zusatz 52)), die in den Beispielen 25 und 31 verwendet wurden, wurden nach dem Esteraustauschverfahren
unter Anwendung von Calciumacetat als Katalysator entsprechend der Herstellung des
vorstehend aufgeführten Bis^tiydroxyäthyloXalats
(Zusatz I)) hergestellt
Beispiel 33urld
Vergieichsversuche 13 bis 17
Zum Nachweis des technischen Fortschritts, der durch die Vorliegende Erfindung gegenüber den
Vergieichsversuche 13 bis 17
Zum Nachweis des technischen Fortschritts, der durch die Vorliegende Erfindung gegenüber den
hO
65 französischen Patentschriften 14 44 315 und 14 01635
erzielt wird, wurden die nachstehenden Vergleichsversuche durchgeführt.
97 kg Dimethylterephthalat, 69 kg Äthylenglykol,
0,04 kg Antimöntrioxid und 0,88 kg Calciumacetat
Wurden in einem mit Fraktionierkolonne ausgestatteten
Reaktor eingebracht und erhitzt, wobei das gebildete Methanol nach außerhalb des Systems abdestilliert
wurde und somit entfernt wurde. Nachdem die
Innentemperatur 230°G erreicht hatte, wurde das
in einen anderen Reaktor überführt Dann wurden 0,08 kg 50%iger wäßriger Phosphorsäurelösung zugegeben
und die Innentemperatur wurde allmählich während etwa 30 Minuten auf 260° C erhöht, wobei
unterdessen die Reaktion bei verringertem Druck von 200 mm Hg unter Rühren durchgeführt wurde. Dann
wurde die Innentemperatur rasch auf 280"C erhöht, bei
welcher Temperatur die Reaktion während der vorgsschriebenen Zeitdauer unter Hochvakuum von
0,1 —lmm Hg unter Rühren durchgeführt wurde. Anschließend wurde der Druck wieder auf normalen
Atmosphärendruck unter Anwendung von Stickstoff zurückgeführt, und es wurde einer der verschiedenen in
der nachstehenden Tabelle IX angeführten Zusatzstoffe
10 auf einmal in der angegebenen Menge dem Reaktionssystem zugegeben, wonach die Reaktion unter Rühren
bei 280° C und unter einem Hochvakuum von 0,1 — 1 mm Hg fortgesetzt wurde, bis die grundmolare
Viskositätszuhl des Polyäthylenterephthalats 0,805 oder
mehr betrug.
Die Klasse und Menge der im Laufe der Reaktion zugegebenen Zusatzstoffe und die grundmolare Viskosität
des Polyäthylenterephthalats zum Zeitpunkt der Zugabe der Zusatzstoffe, sowie die grundmolare
Viskosität des Polyäthylenterephthalats und dessen Gehalt an freien Carboxylgruppen nach erfolgter
Gesamtumsetzung sind in der nachstehenden Tabelle IX angegeben.
Versuchs-Nr. | Zusatz | Zugegebene | Reak | Grund | Reak | Eigen | Erweichungs | Gehalt an |
Menge d. | tionszeit | molare | tionszeit | viskosität d. | punkt d. erh. | freien | ||
Zusatzes; | im Hoch | Viskosität | im Hoch | erh. Poly | Polyäthylen | Carboxyl | ||
[kg u. (MoI-% | vakuum | d. PoIy- | vakuum | äthylen | terephthalats | gruppen d. | ||
bez. auf | v. Zugabe | äthylen- | n. Zugabe | terephthalats | von hohem | erh. Poly | ||
Terephthal- | d. Zu | terephtha- | d. Zu | von hohem | Polymeri | äthylen | ||
säure- | satzes | lats z. Zeit | satzes | Polymeri | sationsgrad | terephthalats | ||
bestandleil)] | punkt d. | sationsgrad | von hohem | |||||
Zugabe d. | Polymeri | |||||||
Zusatzes | sationsgrad | |||||||
(min) | (min) | (äq/106g) |
Vergleichsversuch 13
Vergleichsversuch 14
Vergleichsversuch 15
Vergleichsversuch 16
Vergleichsversuch 17*)
Bis->hy- 0,89 (1,0)
droxyäthyl-
oxalat
Dipheny,1- 1,5" (i,0)
terphihala/
(DPT)
desgl. 1,59(1,0)
Diphenyl- 1,07 (1,0)
carbonat
(DPC)
desgl. 1,07(1,0)
50 50
50 50
50 200
0,405 0,408
0,405 0,405
0.406 0,810 120
35
35
120
30
30
120
0,808
0,805
0,805
0,960
0,810
0,810
0,965
261,8 261,8
259,8 261,7
259,7 261,8
14,0 ?5 2
32,5 23,5
29,8 30,0
*) Bei diesem Versuch wurde kein Zusatz zugegeben.
Die Messung der grundmolaren Viskosität und des Gehaltes an freien Carboxylgruppen des erhaltenen vt
Polyäthylenterephthalats wurde auf dieselbe Weise, wie vorstehend angegeben, durchgeführt.
Beispiele 34 und 35 und Vergleichsversuche 18 und 19
Es wurden weitere Vergleichsversuche mit den nachfolgend aufgeführten Verbindungen durchgeführt:
B e i s ρ i e I 34 bo
Bis-//-hydroxyUthylmaIonat
HO-CH7-CH2-O 0-CH2CH2OH
HO-CH7-CH2-O 0-CH2CH2OH
\ /
C-CH2-C O O
Vergleschsvcrsuch 18 Diphcnylmalonat
C-CH, C
C)
Beispiel 35
Bis-//-hydroxyathyloxakit HO-H2CH2C-O 0-CH2CH2OH
C-C
O O
Vergleichsversuch 19
Diphenyloxalat
97 kg Dimethylterephthalat, 69 kg Äthylenglykol, 0,04
kg Antimontrioxid und 0,088 kg Calciumacetat wurden in einen mit einer Fraktioniersäule ausgerüsteten
Reaktor eingebracht und erhitzt Das gebildete Methanol wurde aus dem System abdestilliert Nachdem
das Methanol vollständig abdestilliert war, begann das überschüssige Glykol abzulaufen, so daß es auch
entfernt war. Als die Innentemperatur 2300C erreichte, wurde das Reaktionsprodukt (Vorkondensationsreaktionsprodukt)
in einen anderen Reaktor übergeführt Danach wurden 0,08 kg einer 50%iven wäßrigen
Phosphorsäurelösung zugegeben, und die Innentemperatur wurde allmählich in etwa 30 Minuten auf 26O0C
angehoben. In der Zwischenzeit wurde die Reaktion unter Rühren bei einem verringerten Druck von
20 mm Hg durchgeführt Dann wurde die Innentemperatur rasch auf 2800C angehoben, bei welcher die
Reaktion durchgeführt wurde, bis die grundrnolare Viskosität des Polyäthylenterephthalats elwa 0,4 urreichte.
Danach wurde der Druck mit Stickstoff auf den normalen Atmosphärendruck zurückgeführt und jedes
der vier in der folgenden Tabelle X aufgeführten Zusatzmittel wurde sofort dem Reaktionssystem in der
vorgeschriebenen Menge zugegeben. Die Reaktion wurde unter Rühren bei 2800C und einem Hochvakuum
von 0,1 bis 1 mm Hg fortgesetzt, bis die grundmolare
ti Viskosität des Polyäthylenterephthalats 0,805 oder
mehr erreichte.
Die nachstehende Tabelle X zeigt die Art und Menge der während der Reaktion zugegebenen Zusatzmittel
und die grundmolare Viskosität des Polyäthylenterephthalats
zum Zeitpunkt der Zut^be des Zusatzmittels
sowie die grundmolare Viskosität und den Gehalt an freien Carboxylgruppen des erhaltenen Polyäthylenterephthalats.
Tabelle X | Zusatz | Zugegebene | Hoch- | Grund | Hoch- | Grund | Erwei | Gehalt an |
Versuch Nr. | mittel | Menge an | vakuum- | molare | vakuum- | molare | chungs | freien |
Zusatzmittel | reaktions- | Viskosität | reaktions- | Viskosität | punkt des | Carboxyl | ||
[kg und | zeit vor | von PoIy- | zeit nach | des sich | sich | gruppen des | ||
(MoI-% auf | der Zugabe | äthylen- | der Zugabe | ergebenden | ergebenden | sich | ||
der Basis | des Zusatz- | terephlhalat | des Zusatz | Polyethylen | Polyäthylen | ergebenden | ||
der Tere- | miltels | bei der | mittels | terephtha | terephtha- | Polyäthylen- | ||
phthalsäure- | Zugabe des | lat« mit | lats mit | terephthalats | ||||
kompo- | Zusatz | hohem | hohem | mit hohem | ||||
nente)] | mittels | Poiymeri- | Polymeri | Polymeri- | ||||
sationsgrad | sationsgrad | sstionsgrad | ||||||
(min) | (min) | (O | (äq/106g) | |||||
Bis-jS-hy- | 0,96(1,0) | 50 | 0,405 | 130 | 0,805 | 261,5 | 14,5 | |
Beispiel 34 | droxy- | |||||||
äthyl- | ||||||||
malonat | ||||||||
Di-phenyl- | 1,2t, Π,Ο) | 50 | 0,406 | 30 | 0,806 | 261,5 | 16,2 | |
Vergleichs | malonat | |||||||
versuch 18 | Bis-jß-hy- | 0,89(1,0) | 50 | 0,405 | 120 | 0,808 | 261,8 | 14,0 |
Beispiel 35 | droxy- | |||||||
äthyl- | ||||||||
oxalat | ||||||||
Diphenyl | 0,79(1,0) | 35 | 0,406 | 30 | 0,805 | 261,7 | 14,0 | |
Vergleichs- | oxalat | |||||||
such 19*) | ||||||||
*) Dieser Versuch wurde mit Dimethylterephthalat, das in Mengen von 63 kg zugeführt wurde, durchgeführt, weil ein
kräftiges Schäumen nach der Zugabe von Diphenyloxalat eintrat. (Die Mengen an Äthylenglykol, Antimontrioxyd. Calciumazctal
und Phosphorsäure wurden entsprechend verringert.)
Die grundmolare Viskosität sowie der Gehalt an freien Carboxylgruppen des Polyethylenterephthalat^,
die in Tabelle X erhalten wurden, wurden in der gleichen
Weise, wie vorstehend angegeben, gemessen.
Uni die Hydfolysewidefständsstabilität des so erhaltenen
Polyäthylentfcrephthalats zu ermitteln, wurden
seine Schnitzel 2 Stunden lang bei J 50° C und 100%
relativer Feuchtigkeit gehalten, Wobei dann Veränderungen der gmndmolaren Viskosität und der Menge an
Carboxylgruppen festgestellt werden konnten- Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle XI
aufgeführt
39 Tabelle XI |
19 45 594 | 40 | 21,5 29,8 20,3 22,6 |
Versuch Nr. | Polyäthylenlerephlhalat vor der Hydrolyse grundmolare Gehalt an Viskosität Carboxylgruppen |
Polyethylenterephthalat nach der Hydrolyse grundmolare Gehall an Viskosität Carboxylgruppen |
|
Beispiel 34 Vergleichsversuch 18 Beispiel ?5 Vergleichsversuch 19 |
0,805 14,5 0,806 16,2 0,808 14,0 0,805 14,0 |
0,708 0,525 0,715 0,678 |
|
Wie aus dem Vergleich zwischen dem Beispiel 34 und Vergleichsbeispiel 18 in Tabelle X deutlich hervorgeht,
sind die Mengen an Carboxylgruppen des gebildeten Polyesters angestiegen und zwar mehr, wenn Di-j3-hydroxyäthylmalonate
als Zusatzmittel verwendet wurden.
Bei dem Vergleich zwischen Beispiel 35 und Vergleichsbeispiel 19 in Tabelle X wurde zwar kein
Unterschied in den Mengen an Carboxylgruppen gefunden, aber im Fall von Diphenyloxalat wurden bei
Verwendung in großtechnischem Maßstab Nachteile beobachtet, nämlich, daß nach seiner Zugabe ein starkes
Schäumen auftrat, wodurch die Notwendigkeit zur Verringerung der Polymerisationszuführmengen auftrat,
was wiederum den Produktionsausstoß senkte.
Wenn man darüber hinaus die Produktion auf technischer Ebene unter Verwendung von Diphenylester
berücksichtigt, bilden sich in jedem Fall Phenole, und aus diesem Grund bringt es Nachteile in ihrer
Abscheidung und Gewinnung mit sich.
An nächster Stelle zeigt die Tabelle XI die Angabe der in den Versuchen erhaltenen Hydrolysewiderstandsstabilität
des Polyesters. Wenn man Beispiel 34 mit Vergleichsversuch 18 bzw. Beispiel 35 mit
Vergleichsversuch 19 vergleicht, wird bei der Verwendung von Diphenylestern in den Vergleichsversuchen 18
und 19 jeweils festgestellt, daß die grundmolare Viskosität des Polyesters im Vergleich zur Verwendung
von Di-jS-hydroxyläthylestern in den Beispielen 34 und
35 bedeutend herabgesetzt war, während die Mengen an Carboxylgruppen deutlich angestiegen waren,
nachdem sie in eine Atmosphäre hoher Feuchtigkeit eingebracht worden waren.
Aus den obigen Ergebnissen geht klar hervor, daß bei der Verwendung von dem Di-/?-hydroxyäthyIester von
I·-, Malon- oder Oxalsäure gemäß des Verfahrens dei
Erfindung im Vergleich zu der Verwendung von den Diphenylester von Malon- oder Oxalsäure ein Polyestei
erhalten werden konnte, der bessere Hydrolysewider standsstabiiität aufwies und, vom technischen Stand
punkt aus gesehen, bedeutend vorteilhafter war.
Ein Versuch wurde unter den folgenden Bedingunger ausgeführt, wobei als Zusatz die Verbindung 22, hämlicl
cychsches 1,2-Diphenyläthylenoxalat, an Stelle dei
Verbindung 17 in Beispiel 4 in Tabellen verwende
wurde. Der Erweichungspunkt und der Carboxylgrup pengehaif des sich ergebenden Produktes wurdet
bestimmt.
Zusatzmenge (Teile und Mol-%, bezogen
auf Terephthalsäurekomponente) 2,01 (1,5)
Reaktionszeit im Hochvacuum vor
Zugabe des Zusatzes (Min.) 65
Grundmolare Viskosität des PoIyäthylenterephthalats
zum Zeitpunkt der
Zugabe des Zusatzes 0,553
Zugabe des Zusatzes 0,553
Reaktionszeit im Hochvacuum nach
Zugabe des Zusatzes (Min.) 80
Zugabe des Zusatzes (Min.) 80
Grundmolare Viskosität des erhaltenen
Polyäthylenterephthalts von hohem
Polymerisationsgrad 0,810
Polyäthylenterephthalts von hohem
Polymerisationsgrad 0,810
Erweichungspunkt des erhaltenen
Polyäthylenterephthalats von hohem
Polyäthylenterephthalats von hohem
Polymerisationsgrad (° C) 260,1
Gehalt an freien Carboxylgruppen
des erhaltenen Polyäthylenterephthalats von hohem
Polymerisationsgrad 15,0
des erhaltenen Polyäthylenterephthalats von hohem
Polymerisationsgrad 15,0
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von faserbildenden uromatischen Polyestern mit einem niedrigen
Gehalt an freien Carboxylgruppen aus Ausgangsütoffen, die unter Freisetzung von 1,2-Glykolen
polykondensieren, bei dem der Polyesterschmelze mit einer grundmolaren Viskosität (77) von mindestens
0,3, wobei diese grundmolare Viskosität aus der Viskosität einer Lösung des Polymeren in
o-ChlorphenoI, bestimmt bei 350C, erhalten wurde,
ein Ester einer Dicarbonsäure zugesetzt und das erhaltene Gemisch weiter polykondensiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzstoffe verwendet entweder mindestens einen
Glykolester einer Dicarbonsäure der allgemeinen Formel
O / R1 \ O
HO — A — O- C-
R,
C -O — B —OH
■2 )m
worin A und B zweiwertige organische Reste, m die Zahl 0 oder 1, Ri und R2 Wasserstoff atome oder
einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei die Gesamtzahl
der Kohlenstoffatome der Reste Ri und R* jedoch
die Zahl 12 nicht übersteigt, und R] und R2 zusammen
einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bilden, oder einen intramolekularen
Glykolester der allgemeinen Formel
C C
(Γ)
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