DE956040C - Verfahren zur Herstellung von fuer die Polykondensation gut geeigneten Terephthalsaeureglykolestern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von fuer die Polykondensation gut geeigneten TerephthalsaeureglykolesternInfo
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Description
Für die Herstellung des synthetischen Spinnstoffs Polyäthylenterephthalat (unter anderem unter den geschützten
Namen Terylene und Dacron eingeführt) bilden monomere Ester der Terephthalsäure mit
Äthylenglykol, in erster Linie der Bisglykolester der Terephthalsäure, das Ausgangsmaterial. Die Technik
ist bis jetzt bevorzugt den Weg gegangen, diesen Ester nicht durch direkte Veresterung des Glykols mit
Terephthalsäure, sondern durch Umsetzung aus den Estern niederer aliphatischer Alkohole der Terephthalsäure,
hauptsächlich des Dimethylesters, mit Äthylenglykol zu gewinnen. Der Grund dafür liegt zum Teil
darin, daß die Terephthalsäure infolge ihrer Unlöslichkeit einer Reinigung kaum zugänglich ist, andererseits
aber bekanntermaßen die Gegenwart schon geringer Anteile von Verunreinigungen die Verwendbarkeit
der Polykondensate stark herabzusetzen pflegt, während der Dimethylester infolge seiner Löslichkeit
und Sublimierbarkeit gute Reinigungsmöglichkeiten bietet. Außerdem verläuft naturgemäß die Veresterung
der. Terephthalsäure mit Methanol eindeutig, während die direkte Veresterung der Terephthalsäure
mit Glykol als einem zweiwertigen Alkohol, wie weiter unten beschrieben, infolge noch anderer Reaktionsmöglichkeiten- des Glykols unter den erforderlichen
Reaktionsbedingungen zur Bildung sehr schädlicher Nebenprodukte führen kann. Zudem verläuft nach
den bisher bekannten Verfahren die Umesterung, zu-
mal unter dem Einfluß von -Katalysatoren, viel rascher
als die direkte Veresterung der Terephthalsäure mit Glykol, wobei allerdings für das Gesamtverfahren
auch noch die Zeit für die Herstellung und Reinigung des Dimethylesters eingesetzt werden müßte. Auch
die Verwendung von Säurechloriden bzw. Esterchloriden an Stelle der freien Säuren ist zur Abkürzung
der Reaktionszeit schon vorgeschlagen worden. Umgekehrt werden nach einem anderen Verfahren die
Alkalisalze zweibasischer Säuren mit aliphatischen Dihalogenverbindungen umgesetzt bzw. hochkondensiert,
ohne die monomeren Bisester zu isolieren. Auch ist an Stelle der Terephthalsäure für die Veresterung
bzw. Umesterung- mit Glykol schon die Diphenoxalkan-4,
4-dicarbonsäure bzw. deren Chlorid oder Methylester vorgeschlagen worden, wodurch also die
erste Kondensationsstufe bereits ins Ausgangsmaterial verlegt wird.
Alle diese Verfahren setzen aber immer zusätzliche Arbeitsgänge für die Herstellung der entsprechenden,
zur Glykolveresterung bestimmten Derivate der Terephthalsäure voraus, die den Zeitgewinn wieder
schmälern, so daß nach wie vor in der Technik das Bedürfnis nach einer direkten Veresterungsmethode
der Terephthalsäure mit Glykol besteht, die einerseits genügend rasch verläuft und andererseits ein Produkt
von einem Reinheitsgrad liefert, der ohne weitere Reinigungsmaßnahmen die Weiterverarbeitung auf
hochwertiges Polykondensat mit Sicherheit gestattet. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Vereinigung
dieser beiden Momente in einem einzigen Prozeß, wobei die Methode der Isolierung des Veresterungsproduktes
zugleich eine ausreichende Reinigung gewährleistet.
Sehr eingehende Untersuchungen über die direkte Veresterung von Glykol mit Terephthalsäure haben
gezeigt, daß man in keinem Fall, ob man bei gewöhnlichem Druck oder mit Unterdruck unter laufender
Abdestillation des gebildeten Wassers oder mit Überdruck arbeitet, ein einheitliches Veresterungsprodukt
erhält. Stets entstehen, auch bei Anwendung sehr verschiedener Glykolüberschüsse, folgende Produkte,
wenn auch, je nach den Bedingungen, in wechselndem Verhältnis:
1. Terephthalsäurebisglykolester, gut kristallisierend,
F. = 110,5°;
2. Terephthalsäuremonoglykolester, kristallin, sintert bei 1780;
3. ein erstes Kondensationsprodukt aus 3 Mol Glykol und 2 Mol Terephthalsäure, feinkristallin,
F. = 160 bis 1620;
4. ein zweites Kondensationsprodukt aus 4 Mol Glykol und 3 Mol Terephthalsäure, feinkristallin,
F. = i86°; ,
5. Diglykolätherester von 2 Mol Terephthalsäuremonoglykolester, ölig.
Im folgenden wird der Ausdruck Bisglykolester immer für den neutralen Ester der Terephthalsäure
mit j e einem Glykolrest pro Carboxylgruppe gebraucht, während Diglykolester immer Ester des Diglykoläthers,
kurz Diglykol genannt, sind.
Die wichtigsten Löslichkeitseigenschaften dieser fünf Stoffe sind nachfolgend in Tabelle 1 zusammengestellt.
Löslichkeit
in kaltem Wasser
in warmem Wasser
in warmem Aceton
in Äther
in Dioxan
in heißem Tetrachloräthan.
in Dichloräthan
in Chloroform
in Methanol
wenig
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
schlecht gut
fast unlöslich
unlöslich fast unlöslich wenig löslich wenig löslich wenig löslich
wenig löslich unlöslich
schlecht
schlecht
löslich
unlöslich
löslich
löslich
löslich
löslich
löslich
unlöslich
löslich
löslich
löslich
löslich
löslich
unlöslich praktisch unlöslich
löslich unlöslich löslich löslich löslich löslich löslich
unlöslich etwas löslich
gut
gut
gut
sehr gut
sehr gut
sehr gut
löslich
Je nach den Reaktionsbedingüngen können neben dem oder an Stelle des unter 5 genannten Körpers
neben freiem Diglykol und Triglykol auch andere Diglykolester oder gemischte Glykoldiglykolester der
Terephthalsäure entstehen, so der Terephthalsäureglykoldiglykolester (ölig), der Terephthalsäurebisdiglykolester
(ölig, langsam erstarrend), der Terephthalsäuremonodiglykolester (halbfest, F. etwa ioo°).
Die letzteren drei Stoffe, deren Zusammensetzung auch durch die Synthese erhärtet wurde, sind durch gute
Wasserlöslichkeit gekennzeichnet.
Während nun die oben unter 1 bis 4 angeführten Glykolester alle zur Bildung hochwertiger Polykondensate
befähigt sind, erweist sich die Gegenwart von Terephthalsäureestern, die den Diglykolrest in
irgendeiner Bindungsart enthalten, bei der Polykondensation als äußerst schädlich. Zwar sind auch
die Diglykolester der Terephthalsäure bei höheren Temperaturen zur Polykondensation befähigt, aber
diese Polymeren, die wachs- bis glasartige Substanzen darstellen, besitzen durchweg Schmelzpunkte von nur
etwa no his 1250, und soweit sich überhaupt die Fäden
daraus ziehen lassen, sind diese nicht verstreckbar. Die Produkte machen zum Teil, einen vernetzten Eindruck.
Außerdem wirkt offenbar die Diglykolgruppe als unerwünschter innerer Weichmacher. Schon die
Gegenwart weniger Prozente von diglykolhaltigen Polykondensaten genügt daher, um die hochwertigen
Polykondensate der Glykolester zu entwerten.
Wenn auch, wie oben erwähnt, die unter ι bis 4 angeführten Terephthalsäureglykolester verschiedenen
Kondensationsgrades zur Bildung hochwertiger Polykondensationsprodukte
befähigt sind, so sind sie doch für die praktische Verarbeitung nicht als gleichwertig
anzusehen, und zwar vor allem auf Grund des verschiedenen Reinheitsgrades, in dem sie anzufallen
pflegen. Der Bisglykolester der Terephthalsäure verhält sich infolge seiner ausgezeichneten Kristallisationsfähigkeit
weitaus am günstigsten, daher ist seine bevorzugte Bildung unter möglichster Zurück-
drängung des Anteils an anderen Körpern anzustreben. Der Monoglykolester neigt infolge seines sauren Charakters
besonders dazu, anorganische Verunreinigungen, die aus der Terephthalsäure, den Katalysatoren
oder dem Gefäßmaterial stammen können, hartnäckig festzuhalten. Die unter 3 und 4 erwähnten
ersten Kondensationsprodukte, die sehr fein kristallin, also mit großer Oberfläche ausgestattet sind, halten
neben anorganischen Fremdstoffen auch die unerwünschten Diglykolverbindungen fest, von denen sie
kaum zu trennen sind.
Zur Beeinflussung des Gleichgewichts zwischen den einzelnen Stoffen, die sich bilden können, steht die
Variierung mehrerer Faktoren zur Verfügung, nämlich Reaktionstemperatur, mit der zwangläufig auch die
Reaktionsdauer verknüpft ist, angewandte Glykolmenge, Art der Entfernung des Reaktionswassers,
Anwendung eines Katalysators. Nicht minder wichtig ist dann die Art der Isolierung des Reaktionsprodukts,
die zwar das Reaktionsgleichgewicht nicht mehr beeinflußt, wohl aber die Abtrennung der unerwünschten
Begleitstoffe ohne besonderen Arbeitsaufwand gestattet. Die günstigste Abstimmung dieser Faktoren
bildet den Hauptgegenstand der Erfindung.
Will man ohne Anwendung von Druck arbeiten, so kann man die Terephthalsäure mit der entsprechenden Menge Glykol bzw. einem Glykolüberschuß kochen, wobei, da der Bisglykolester angestrebt wird, im folgenden 2 Mol Glykol auf 1 Mol Terephthalsäure als die theoretisch erforderliche Menge angesehen werden. Es empfiehlt sich dabei, einen mit entspanntem Dampf beheizten Rückflußkühler anzuwenden, der die Wasserdämpfe durchläßt, die Glykoldämpfe aber kondensiert. Bei diesem drucklosen Verfahren kann die Temperatur natürlich nur nach unten durch An-
Will man ohne Anwendung von Druck arbeiten, so kann man die Terephthalsäure mit der entsprechenden Menge Glykol bzw. einem Glykolüberschuß kochen, wobei, da der Bisglykolester angestrebt wird, im folgenden 2 Mol Glykol auf 1 Mol Terephthalsäure als die theoretisch erforderliche Menge angesehen werden. Es empfiehlt sich dabei, einen mit entspanntem Dampf beheizten Rückflußkühler anzuwenden, der die Wasserdämpfe durchläßt, die Glykoldämpfe aber kondensiert. Bei diesem drucklosen Verfahren kann die Temperatur natürlich nur nach unten durch An-
wendung eines kleineren oder größeren Unterdrucks variiert werden. Das Ende der Veresterung — nicht
aber auch die endgültige Einstellung des Gleichgewichts — ist daran zu erkennen, daß die Suspension
der Terephthalsäure im Glykol in eine klare Lösung übergeht.
In der Tabelle 2 sind einige derartige Versuche zusammengestellt, bei denen der Ansatz beim Siedepunkt
des Glykols, d.h. unter den herrschenden Bedingungen bei etwa 190°, erhitzt wurde. Die Temperatur
ist also bei allen Versuchen dieselbe.
Hierin bedeutet die Spalte a = Dauer der Erhitz ing in Stunden, b = das betreffende Vielfache der Glykolmenge
gegenüber der Theorie, c = daß der Ansatz
Nr. | a | b | C | d | e | f | g |
I | 20 | 2,37 | + | 58,6 | 14,2 | 27,2 | |
2 | 40 | 2,37 | + | — | 77,8 | 0,4 | 21,8 |
3 | 24 | 10,0 | + | — | 83,7 | 11,0 | 5,3 |
4 | 48 | 10,0 | + | — | 83,3 | 10,8 | 5,9 |
5 | 24 | 10,0 | + | 185 bis 1900 | 54,i | ii,5 | 34,4 |
6 | 24 | 20,0 | + | 120° | 77,7 | 18,0 | 4,3 |
nach Beendigung ohne Abdestillieren in Wasser gegössen
wurde, d = daß vor dem Eingießen in Wasser · das Glykol bei der angegebenen Temperatur abdestilliert
wurde, e = Ausbeute an Bisglykolester in °/0 der Gesamtausbeute, f = Ausbeute an Monoglykolester in
% der Gesamtausbeute, g = Ausbeute an Konden- So sationsprodukt 1 + 2 in °/0 der Gesamtausbeute.
Die unter e bis g genannten Ausbeuten sind insofern Rohausbeuten, als der auf Seite 2 unter 5 angeführte
Diglykolätherester nicht isoliert wurde. Er begleitet die unter e bis g genannten Produkte, besonders das
erste Kondensationsprodukt. Hierauf wird später noch eingegangen werden.
Der Vergleich von 1 und 2 in Tabelle 2 zeigt deutlich,
daß bei mäßigem Glykolüberschuß mit zunehmender Erhitzungsdauer die Bildung des erwünschten Bisglykolesters
auf Kosten der Kondensationsprodukte 1 und 2, besonders aber auf Kosten des Monoglykolesters
stark zunimmt. Versuch 3 läßt erkennen, daß auch bei verhältnismäßig kurzer Erhitzungsdauer
durch einen größeren Glykolüberschuß ein noch günstigeres Ergebnis, d. h. eine Bisglykolausbeute von
über 83 %, erreicht werden kann, wobei die Ausbeuten an Monoglykolester überraschend wenig, die an
Kondensationsprodukt 1 und 2 aber sehr stark gedrückt werden. Das letztere hängt offenbar, wie
nachgewiesen wurde, damit zusammen, daß sich die beiden Kondensationsprodukte durch Kochen mit
Glykol leicht in den Bis- und Monoglykolester überführen lassen. Wie Versuch 4 zeigt, ändert sich durch
Verdopplung der Erhitzungszeit an den Ausbeuten nichts mehr, ein Beweis, daß durch den großen
Glykolüberschuß schon nach 24 Stunden das Gleichgewicht erreicht war.
Bei den Versuchen 1 bis 4 war der ganze Ansatz mitsamt dem Glykolüberschuß in heißes Wasser no
gegossen worden, wobei Bis- und Monoglykolester zunächst in Lösung bleiben, die Kondensationsprodukte ι und 2 aber infolge ihrer sehr schlechten
Löslichkeit auch in heißem Wasser (s. Tabelle 1) ausfallen
und abgetrennt werden können, worauf beim. Abkühlen des Filtrats der Bis- und Monoglykolester
in recht reiner Form auskristallisieren. Auf diese Weise kann also in einfacher Art die Isolierung der Reaktionsprodukte
mit der Reinigung verbunden werden.
Bei den Versuchen 5 und 6 der Tabelle 2 war nach Beendigung der Erhitzungsdauer von 24 Stunden der
Glykolüberschuß vor der Behandlung mit Wasser abdestilliert worden. Beim Siedepunkt des Glykols
(Versuch 5) ruft diese Maßnahme eine sehr tiefgreifende
und ungünstige Beeinflussung des Gleichgewichts bezüglich des Bisglykolesters und der Kondensations-
produkte ι und 2 hervor. Bei der niedrigen Temperatur
von 120°, d. h. bei Abdestillieren im Vakuum, ist dieser Einfluß lange nicht mehr so groß.
Will man ohne Anwendung von Überdruck arbeiten, so bietet hierfür der Versuch 3 in Tabelle 1 mit einer
Ausbeute an Bisglykolester von 83,7 % das beste Verfahren. Dieser Versuch kann also als Arbeitsbeispiel
angesehen werden. Wenn man in der Patentliteratur für die direkte Veresterung von Terephthalsäure mit
Glykol Zeiten von 72 Stunden und mehr, für die Veresterung von Diphenoxäthan-4, 4-dicarbonsäure beim
Siedepunkt des Glykols 54 Stunden angegeben findet, so bedeutet die Herabsetzung der Reaktionszeit auf
Stunden und weniger demgegenüber schon einen großen Fortschritt. Trotzdem werden aber in der
heutigen Technik derartige Reaktionszeiten als nicht ganz befriedigend empfunden, zumal die Herstellung
des Bisglykolesters durch Veresterung des Terephthal-
säuredimethylesters nur bis zu wenigen Stunden Zeit erfordert, wobei allerdings, wie schon erwähnt, vom
Ausgangsmaterial an gerechnet, die Zeit für die Herstellung und Reinigung des Dimethylesters hinzuzuzählen
wäre.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Veresterungszeit für die direkte Veresterung noch ganz wesentlich
herabgesetzt werden kann, wenn die Reaktionstemperatur unter Arbeiten im Autoklav auf Temperaturen
heraufgesetzt wird, die man anscheinend für diese Reaktion noch nicht gewagt hat. Eine Reihe
von Versuchen, bei denen Veresterungstemperatur, Veresterungszeit und das Verhältnis Terephthalsäure
zu Glykol variiert wurden, ist in der Tabelle zusammengestellt. In der Tabelle bedeuten in der
zweiten Spalte die Bezeichnungen Bis den Gehalt an Bisglykolester, M an Monoglykolester, K den Gehalt
an Kondensationsprodukt 1 und 2.
Stunden
240"
925
700 °/0 Glykol der Theorie angewandt
j 250 I 925 I 700
j 250 I 925 I 700
45°
250
Bis M . K .
Bis M . K .
Bis M . K .
Bis
M . K .
Bis , M .. K ..
— | — | — | — | 85,2 | — | 74.5 |
— | — | — | — | 7,3 | — | 9.8 |
— | — | — | — | 7.5 | 12,4 | 15.7 |
57.8 | 53,8 | — | — | 85,8 | 81,6 | 75.7 |
24.9 | 28,5 | 18,0 | — | 7.3 | 8,3 | 8,9 |
17.3 | 17,7 | — | — | 6,9 | 10,1 | 15,4 |
67.3 | 62,1 | — | — | 88,4 | 82,8 | 78,1 |
*7,7 | 22,6 | 16,7 | — | 4,9 | 7,5 | 7.8 |
15.0 | 15,3 | 73.8 | 24,8 | 6,7 | 9.7 | 14.1 |
82,4 | 78,7 | 11,8 | 61,9 | 88,9 | 83.7 | 79.8 |
8,6 | 8,9 | 14.4 | 12,9 | 4.4 | 7.0 | 6,9 |
9,0 | 12,4 | 25,2 | 6,7 | 9-3 | 13,3 | |
57,3 17.5
25,2
62,0 13,3 24,7 62,7 12,7 24,6
65,0 19,3 24.7
Stunden
250° 2600
925
700 % Glykol der Theorie angewandt
I 250 I 925 I 700
I 250 I 925 I 700
400
250
IV2
Bis M . K .
Bis M . K .
Bis M . K .
Bis M . K .
Bis M . K .
80,0
10,5
9-5
85,0 7.3 7,7
86,0 6,7 7,3
88,3 4,7 7,6
74,1 12,1
13.8
81,1
7.6
11,3
83,2 6,9
9.9
83,6
6,7
9.7
68,5
15.4 16,1
77,1
8,8
77.2
8,2
14,6
79.2
7.6
13,2 53,4
17,1
17,1
29.5
59.6
14.4
26,0
26,0
61,2
13.0
25,8
13.0
25,8
61,7
12,4
26,0
83,6
8,2
8,2
8,2
86,0
7.0
7.0
7.0
7.0
87,2
5,8
7.0
5,8
7.0
88,6
4.4
7.0
4.4
7.0
77,1
10,9
12,0
10,9
12,0
81,6
7.5
10,9
10,9
83,9
6,o
10,1
84,3
6,0
6,0
9.7
73,5
11,8
11,8
14,7
77,3
8,3
14.4
77,7
7.6
14,7
79,2
7,2
13,6
60,0 12,5 27.5 61,0
11,9 27,1
27,2
63,0
9.8
27,2
Ohne auf alle Einzelheiten der Tabelle 3 einzugehen, läßt sich feststellen: Das erwünschte Hauptprodukt,
der Bisglykolester, läßt sich bei 2 bis .3 Stunden Reaktionszeit bei einer Temperatur von 240 bis 2600
in einer Ausbeute von über 88% erreichen, wenn man einen Glykolüberschuß von etwa 900% der
Theorie anwendet. Der Monoglykolester und die Kondensationsprodukte 1 und 2 bleiben dabei auf
entsprechend niedrigen Prozentsätzen.
Allerdings ist bei diesen Verfahren bei höheren Temperaturen zu beobachten, daß auch die Anhydrisierung
des Glykols zu Diglykoläther und daneben auch zu Acetaldehyd mit steigender Temperatur
zunimmt, zumal in saurem Medium, und daher mit gleichzeitig steigendem Glykolüberschuß absolut immer
größere Werte annimmt. Damit nimmt auch der Betrag an Diglykolestern zu, zumal nachweislich die
Veresterungsgeschwindigkeit des Diglykols höher liegt als die des Glykols. Die Bildung des Diglykols bei
ao gegebener Temperatur ist außerdem materialbedingt
und liegt in Apparaturen aus blankem Eisen wesentlich höher als in Apparaturen aus Spezialstahl (bekannt
unter dem Handelsnamen V4A-Stahl).
Aus dem Dilemma, einerseits im Interesse kurzer Reaktionsdauer und hoher Ausbeuten an Bisglykolester hohe Temperaturen und große Glykolüberschüsse anzuwenden, andererseits durch diese Maßnahmen aber die Bildung der schädlichen Diglykolester zu begünstigen, führt folgende Variante des Verfahrens heraus: Bei Anwendung einer Glykolmenge vom 7,25- bis gfachen der Theorie wird nicht von vornherein das ganze Glykol zugesetzt, sondern zunächst nur etwa der theoretisch erforderliche Anteil, also etwa 2 Mol Glykol auf 1 Mol Terephthalsäure. Nach einer Reaktionsdauer, die noch nicht zur vollständigen Veresterung führt, läßt man durch Druckentlastung — mit oder ohne vorausgegangene Abkühlung unter den Siedepunkt des Glykols — das bis dahin entstandene Reaktionswasser dampfförmig abblasen, preßt hierauf den vorgesehenen restlichen Glykolanteil entsprechend vorgewärmt in den Autoklav und erhitzt weiter. Man erreicht hierdurch nicht nur eine Herabsetzung des Anteils an gebundenem Diglykol auf etwa ein Fünftel, sondern auch das Verschwinden des auf S. 2 unter 5 genannten Diglykolätheresters, der infolge seiner Wasserunlöslichkeit schwer abzutrennen ist, zugunsten der anschließend genannten wasserlöslichen Diglykolester. Es ergibt sich hieraus als beste Arbeitsweise folgendes:
Aus dem Dilemma, einerseits im Interesse kurzer Reaktionsdauer und hoher Ausbeuten an Bisglykolester hohe Temperaturen und große Glykolüberschüsse anzuwenden, andererseits durch diese Maßnahmen aber die Bildung der schädlichen Diglykolester zu begünstigen, führt folgende Variante des Verfahrens heraus: Bei Anwendung einer Glykolmenge vom 7,25- bis gfachen der Theorie wird nicht von vornherein das ganze Glykol zugesetzt, sondern zunächst nur etwa der theoretisch erforderliche Anteil, also etwa 2 Mol Glykol auf 1 Mol Terephthalsäure. Nach einer Reaktionsdauer, die noch nicht zur vollständigen Veresterung führt, läßt man durch Druckentlastung — mit oder ohne vorausgegangene Abkühlung unter den Siedepunkt des Glykols — das bis dahin entstandene Reaktionswasser dampfförmig abblasen, preßt hierauf den vorgesehenen restlichen Glykolanteil entsprechend vorgewärmt in den Autoklav und erhitzt weiter. Man erreicht hierdurch nicht nur eine Herabsetzung des Anteils an gebundenem Diglykol auf etwa ein Fünftel, sondern auch das Verschwinden des auf S. 2 unter 5 genannten Diglykolätheresters, der infolge seiner Wasserunlöslichkeit schwer abzutrennen ist, zugunsten der anschließend genannten wasserlöslichen Diglykolester. Es ergibt sich hieraus als beste Arbeitsweise folgendes:
In einem Rührautoklav aus V4 Α-Stahl werden 160 g
ungereinigte Terephthalsäure mit 120 g Äthylenglykol I1Z2 Stunden auf 2400 erhitzt. Nach etwa
χ Stunde läßt man ohne Unterbrechen der Erwärmung das entstandene Wasser abdampfen. Hierauf werden
955 S Glykol, das auf 180° erwärmt wurde, in den Autoklav gepreßt und bei 22001 Stunde weitererhitzt.
Das Reaktionsprodukt im Autoklav wird hierauf auf 125 ° abgekühlt, und bei dieser Temperatur wird das
überschüssige Glykol im Vakuum abdestilliert. Die noch flüssige Masse wird in 21 Wasser von 80° gegossen
und das Gemisch auf etwa 50° abkühlen gelassen.
Durch Zentrifugieren oder Filtrieren werden die unter diesen Bedingungen unlöslichen Kondensationskörper 1 6g
und 2 vom F. = 160 bis 162 und 186° abgetrennt und
mit wenig Wasser nachgewaschen. Die aus den Kondensationsprodukten 1 und 2 bestehenden Filterrückstände
nebst anhaftenden Verunreinigungen werden gesammelt und chargenweise durch einstündiges
Kochen bei 230° im Autoklav mit der 5- bis yfachen Glykolmenge in Bisglykolester übergeführt. Das
Filtrat wird unter Rühren auf + 10° abgekühlt, wobei der Bis- und Monoglykolester der Terephthalsäure
in farblosen Kristallen auskristallisieren. Sie werden dann mit wenig kaltem Wasser nachgewaschen
und im Vakuum bei 8o° getrocknet. Das Produkt ist damit zur Herstellung befriedigender Polykondensate
geeignet. Es enthält 88,5 bis 90 °/0 eines Gewichts von
Bis- und Monoglykolester, wovon der Monoglykolester nur etwa 2 °/0 ausmacht, 7 bis 9 °/0 Kondensationsprodukt ι und 2 und höchstens 2,5 % Diglykolester.
Da die Löslichkeit des Bisglykolesters in Wasser von 10° immerhin 0,8 °/0 beträgt, empfiehlt es sich, die
Mutterlauge, die beim Eingießen des Veresterungsansatzes entsteht, zwei- bis dreimal zu benutzen, was ohne
Schaden für die Qualität des Polykondensats erfolgen kann. Die mehrmals benutzten Mutterlaugen werden
durch zweistündiges Erhitzen im Autoklav auf 240 bis verseift und die dabei ausfallende reine Terephthalsäure
durch Filtration wiedergewonnen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von für die Polykondensation
gut geeigneten Terephthalsäureglykolestern durch direkte Veresterung' der Terephthalsäure
mit Glykol bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man Terephthalsäure
mit mindestens 400% der zur Bildung des Bisglykolterephthalats erforderlichen, vorzugsweise
mit der 9- bis iofachen theoretisch erforderlichen Glykolmenge und vorzugsweise unter Druck auf
mindestens 210°, vorzugsweise 240 bis 250°, bis zum Verschwinden der freien Terephthalsäure
'erhitzt, wobei das Glykol in zwei Portionen zugegeben und vor Zugabe der zweiten Portion das
gebildete Reaktionswasser, gegebenenfalls nach Abkühlung auf eine Temperatur unter dem Siedepunkt
des Glykols, dampfförmig abgelassen wird, worauf der Glykolüberschuß im Vakuum bei etwa
120° abdestilliert und hierauf das noch flüssige Reaktionsprodukt in Wasser von 80° eingegossen
wird und nach Abkühlen auf etwa 500 die ausgeschiedenen ersten Kondensationsprodukte durch
Filtration zur Weiterverarbeitung abgetrennt und aus der Mutterlauge die monomeren Terephthalsäureglykolester
durch Abkühlen auf etwa 10° zur Kristallisation gebracht und durch Filtration
isoliert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zu Beginn der Reaktion zur Anwendung gebrachte Glykolportion 2 bis 2,5 Mol
Glykol auf 1 Mol Terephthalsäure beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszeit mit der
ersten Glykolportion etwa I1Z2 Stunden beträgt.
4· Verfahren nach Anspruch ι bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß nach Zugabe der zweiten Glykolrate die Reaktionstemperatur auf 220°
erniedrigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtreaktionszeit etwa
3 Stunden beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß technische Terephthalsäure
ohne besondere Reinigung verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, ■ dadurch
gekennzeichnet, daß die beim Eingießen in warmes Wasser ausgeschiedenen und abgetrennten ersten
Terephthalsäure - Glykol - Kondensationsprodukte durch eine Druckkochung mit der 5- bis yfachen
Menge Glykol bei 2300 in monomere Terephthalsäureglykolester
übergeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlaugen von der
Auskristallisation der monomeren Terephthalsäureglykolester mehrmals verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlaugen durch zweistündige
Druckerhitzung auf 240 bis 250° auf freie Terephthalsäure aufgearbeitet werden.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 905 736.
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