JP2002528579A - コポリエーテルエステルの製造法 - Google Patents
コポリエーテルエステルの製造法Info
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Abstract
Description
ポリエーテルエステルは、少なくとも1種のアルキレングリコールおよび少なく
とも1種の芳香族ジカルボン酸またはそのエステルから誘導される繰り返し単位
の硬質ポリエステルセグメントならびにポリアルキレンオキサイドグリコールか
ら誘導される軟質セグメントから構成される熱可塑性エラストマーポリマーであ
る。かかるコポリエーテルエステルは一般に、少なくとも1種のアルキレングリ
コール、少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸またはそのエステルおよびポリア
ルキレンオキサイドグリコールを溶融状態で一緒にすることを含む方法によって
製造される。芳香族ジカルボン酸のエステルが例えばテレフタル酸のジメチルエ
ステルから出発するならば、最初にエステル交換反応が起こり、その後、アルキ
レングリコールおよびポリアルキレンオキサイドグリコールが芳香族ジカルボン
酸エステル中のメチル部分を捕らえ、エステル交換反応条件下で揮発性であるメ
タノールが分離除去される。エステルの代わりに芳香族ジカルボン酸が存在する
ならば、グリコールによるエステル化が直接生じる。続いて、ポリエステル、本
明細書で特定された例ではコポリエーテルエステル、を得るためのエステルの重
縮合が、エステル交換またはエステル化とは一般に異なる反応条件下で生じる。
次いで、溶融状態での重縮合が、所望の分子量を有する重縮合物が得られるまで
続けられる。
に基づく場合、重縮合物は、十分高い分子量を達成するために固相後縮合に付さ
れなければならない。また、比較的軟質のコポリエーテルエステルの場合の重縮
合は、軟質セグメントをあまり含まない比較的硬質のコポリエーテルエステルの
場合よりもはるかに遅い。
とされる時間を短縮することが可能であることが分かった。このために、種々の
触媒が開発されている。実際には、錯体チタン化合物、特にチタンテトラブトキ
シド(TBT)が、最も広く適用されることが分かった。
価金属のTBT塩の他に、特に酢酸マグネシウムおよび酢酸カルシウムが助触媒
として使用されている。上記特許文献では、チタンおよびマグネシウムの他の組
み合わせ、例えばMg[HTi(OR6]2(ここで、Rはアルキルである)なら
びにアルカリ土類金属アルコキシドおよびチタネートエステルから得られる他の
錯体チタネートも言及されている。2価の金属化合物とチタン化合物とのそのよ
うな組み合わせの使用のための理由は示されていない。チタンと2価金属とのモ
ル比は一般に2:1である。
、あるいは、例えば米国特許第3,801,547A号の実施例2に記載されて
いるように、5.1g/10分の最小メルトフローインデックス(MFI)を有
するコポリエーテルエステルを高々もたらす。そのような高いMFIを有するポ
リエーテルエステルは、限られた処理技術のみのために使用され得る。
たはトリメリット酸)による鎖分岐を使用することにより、或る分子量に達する
ために要する時間を短縮することもでき、あるいは、より低いMFIを有するコ
ポリエーテルエステルを得ることができる。米国特許第4,205,158A号
参照。しかし、得られる分岐したコポリエーテルエステルは、弾性および疲労特
性が劣っており、そのことは、例えば、より極端な条件下での自動車用途におけ
るベローズ(bellows)での使用にあまり適さなくする。
が回避され得る別の方法は、テレフタル酸をイソフタル酸で部分的に置き換える
ことを含み、その結果、或るショアD硬度のために比較的少ないポリアルキレン
オキサイドセグメント含量でよく、一方、より高い重縮合速度を促進する硬質セ
グメント含量は増加する。しかし、この方法は、コポリエーテルエステルの融点
が、全体的にテレフタル酸に基づく対応するコポリエーテルエステルよりもかな
り低く、一方、ガラス転移温度はより高いという欠点を有する。特に、比較的高
い温度および極めて低い温度での適用、例えばボンネット下での適用では、これ
らのイソおよびテレフタル酸に基づくコポリエーテルエステルはあまり適切でな
いことが分かる。さらに、破断時の伸びが比較的低い。
点を有しない、または非常に限られた程度にのみ欠点を有する方法を見出すこと
であった。
金属との比を、今まで慣例であった2の値よりもかなり低く、例えば1.6また
はそれよりも低くさえあるように選択すると、所定の粘度のために必要な重縮合
時間がかなり短縮され、かつ、とりわけ射出成形用途に適するが、米国特許第4
,205,158A号に記載されているような従来技術に従って溶融状態で得ら
れるコポリエーテルエステルよりも鎖分岐剤をかなり少なく含み、または鎖分岐
剤を全く含まないコポリエーテルエステルを、固相後縮合を行うことなく製造す
ることが可能であることが分かる。
ン酸から誘導される繰り返し単位の硬質ポリエステルセグメントならびに少なく
とも1種のポリアルキレンオキサイドグリコールから誘導される軟質セグメント
を有するコポリエーテルエステルを製造するための本発明に係る方法は、単一化
合物中のチタンと2価金属との組み合わせまたはチタン含有化合物と2価金属含
有化合物との組み合わせに基づく触媒の存在下で、少なくとも1種の芳香族ジカ
ルボン酸、少なくとも1種のアルキレングリコールおよび少なくとも1種のポリ
アルキレンオキサイドグリコールを溶融状態で重縮合することによる重合を含む
ものであるが、チタンと2価金属とのモル比が高々約1.6、好ましくは高々1
.5であることを特徴とする。
およびカルシウム、および亜鉛が非常に適する。マグネシウムが好ましい。好ま
しくは、チタンおよび2価金属が2つの別々の化合物において一緒にされる。導
入部においてすでに言及した化合物は、原則として、本発明の方法での使用に適
する。しかし、本発明は、これらに限定されない。
ばTBT)またはチタンエステルの形態で使用される。2価の金属は好ましくは
、反応混合物中で可溶である化合物の形態、例えば酢酸塩、好ましくは酢酸マグ
ネシウムの形態で使用される。
、使用されるテレフタル酸またはテレフタレートに対して0.01重量%〜1重
量%TBTの範囲内である。好ましくは、その含量は0.03〜0.3重量%T
BTである。0.01重量%TBTの値より下では、一般に効果が認められない
。1重量%より高い含量では、固相後縮合に適さない重縮合物が得られる。一般
に、ポリブチレンオキサイドジオールまたはポリエチレンオキサイドジオールに
基づくコポリエーテルエステルの共重合では、ポリプロピレンオキサイドジオー
ルに基づくコポリエーテルエステルの共重合の場合よりも少量の触媒で十分であ
る。同じことが、比較的硬質のコポリエーテルエステル型にも当てはまり、その
場合も同様に、比較的軟質の型の場合よりも少量の触媒が施与されればよい。
、重縮合に添加され得る。芳香族ジカルボン酸のエステル、例えばテレフタル酸
のジメチルエステルが使用される場合は、エステル交換が起こった後にのみ2価
金属含有化合物を添加することが場合によっては好ましい。そのとき、チタン含
有化合物は、メタノールが放出されるところのエステル交換反応の開始時にすで
にその全部を添加することができ、あるいは、2段階で、すなわちエステル交換
の開始時および重縮合の開始時に添加することができる。
適用することができ、エステル交換反応は高められた温度、一般には最初に15
0〜260℃で起こり、テレフタル酸のジメチルエステルが使用される場合はメ
タノールが留去され、次いで減圧下で重縮合が続けられる。圧力は好ましくは、
0.1〜30kPaの間で選択され、温度は230〜275℃の間で選択される
。
不活性気体雰囲気、例えば窒素循環を使用することもできる。酸素の包含は避け
られるべきである。
は、米国特許第4,205,258A号において必要な濃度よりもはるかに低い
濃度で十分であるという利点を有する。鎖分岐剤としては、この特許文献で言及
されている化合物、すなわち少なくとも3の官能性を有するアルコール、例えば
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよび1,1,4,4−テトラ
キス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、少なくとも3の官能性を有するカル
ボン酸、例えばトリメリット酸、トリメシン酸および1,1,2,2−エタンテ
トラカルボン酸、および少なくとも3の官能性を有するヒドロカルボン酸、例え
ばクエン酸、3−ヒドロキシグルタル酸およびジヒドロキシグルタル酸を使用す
ることができる。好ましくは、官能性は3または4である。好ましくは、3また
は4の官能性を有するカルボン酸、例えばトリメリット酸またはそのエステルお
よび無水トリメリット酸が使用される。鎖分岐剤の含量は好ましくは、ジカルボ
ン酸100モルにつき0.3eq以下、より好ましくは0.2eq以下である。
くとも1種の芳香族ジカルボン酸またはそのエステルから誘導される繰り返し単
位の硬質セグメントならびに少なくとも1種のポリアルキレンオキサイドグリコ
ールから誘導される軟質セグメントを有する、全ての型のコポリエーテルエステ
ルの製造に適する。
含む。好ましいアルキレングリコールは、エチレングリコール、プロピレングリ
コールおよびブチレングリコールである。ポリアルキレンオキサイドグリコール
としては、例えばポリブチレンオキサイドグリコール、ポリプロピレンオキサイ
ドグリコールおよびポリエチレンオキサイドグリコールまたはそれらの組み合わ
せ、例えばエチレンオキサイドで末端キャップされた(end capped)ポリプロピ
レンオキサイドグリコールを使用することができる。本発明は、ポリアルキレン
オキサイドグリコールがポリプロピレンオキサイドグリコールまたは、エチレン
オキサイドで末端キャップされたポリプロピレンオキサイドグリコールであると
きに特に有効である。
レンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸である。特に、ブチレン
グリコールまたはプロピレングリコールとテレフタル酸またはナフタレンジカル
ボン酸との組み合わせならびにエチレングリコールとナフタレンジカルボン酸お
よびジフェニルジカルボン酸(モル比6:4〜4:6)との組み合わせが、高融
点を有するコポリエーテルエステルのための硬質セグメントとして非常に有効で
ある。所望により、他のジカルボン酸、例えばイソフタル酸が存在してもよい。
しかし、一般に、これらの効果は融点を低下させることである。
リコールでエンドキャップされたポリプロピレンオキシド(ドイツ国、BASF
製) エチレンオキシド:プロピレンオキシド=36:64(重量比) THF2000=分子量2000のテトラヒドロフラン ‐触媒 TBT‐チタンテトラブトキシド MgAc=マグネシウムアセテートテトラハイドレート ‐安定剤 Irganox(商標)1330(スイス国、Ciba‐Geigy製) ‐連鎖分枝剤 TMP=トリメチロールプロパン D‐TMD=ジ‐トリメチロールプロパン TMA=トリメリット酸 TME‐TMA=トリメリット酸のトリメチルエステル
ムのBDO、334グラムのPL6200、250ミリグラムのTBT、3グラ
ムのIrganox(商標)1330並びに種々の量のMgAc及びTMP(表
1参照)が一緒にされ、そして、連続的に攪拌しながら最大220℃に加熱され
た。ここで、エステル交換反応が160〜220℃で生じ、かつメタノールが留
去された。次いで温度は241℃に上げられ、かつ圧力は0.13kPaに下げ
られた。攪拌機トルクが、20rpmの固定された速度で2.0Nmの値に達し
たとき、溶融物中での反応が、過圧によりバルブを経て窒素により反応器をゆっ
くりと満たし、そして反応器から得られた重縮合物(透明な溶融物)を取除くこ
とにより終了された。透明なポリマーストランドが水浴中で冷却され、そして片
に切断された。乾燥後、この重縮合物は、約0.2kPaの減じられた圧力にお
いて後縮合に付された。顆粒の、m−クレゾール中の0.5グラムの溶液におい
て測定された相対粘度ηrelが、規則的な間隔で測定された。表1は、3.2の
相対粘度に到達するために必要な時間を与えている。
A対実施例I)が合計重縮合時間、とりわけ後縮合時間において有する正の効果
を示している。
で達成され得ることに注目することはまた興味あることである。重合時間の更な
る減少は三価アルコールであるTMPの使用により可能であることが判明する。
実施例Iが繰り返された。得られた重縮合物は、ηrel=3.2;MFI=1.
2グラム/10分を有していた。
0リットルの容量を有する攪拌機付き反応容器において、20.7キログラムの
DMT、14.7キログラムのBDO、27.6キログラムのPL6200、2
50グラムのIrganox(商標)並びに種々の量のTBT及びMgAcが一
緒にされた。いくつかの実験において、TMP又はD‐TMPがまた加えられた
。
P<0.1kPa)において242℃で実行された。全ての実験において、重縮
合は、固定された速度である30rpmでの攪拌機トルクが9.0Nmの値に達
したとき停止された。重縮合物は、水浴中でストランドに紡糸されそして造粒さ
れた。表2は、実行された実験の概要を与えている。
果を有するかが明らかである(比較例B対実施例III〜VII)。約1:1.25の
Ti/Mg比において最適であることが明らかである。
がまた明らかである(実施例V対IV)。実施例IX及びXは、重縮合時間における
側鎖分枝剤の効果が単に1から1.25へのTi/Mg比における変化の効果と
同一の大きさのオーダーであることを示している。
イヤー中での慣用法における連続した固相縮合に付されることができた。比較例
Bからの顆粒と比較して、該方法に従って得られた重縮合顆粒(ηrel=2.2
〜2.3)により、時間の25%節減が、ηrel=2.8を達成するために実現
されることができた。
O、237グラムのPL6200、0.45グラムのTME−TMA並びに種々
の量のTBT及びMgAcが、表3に示されているように一緒にされた。
T及びMgAcの半分が重縮合の前に加えられなかった。得られた重縮合物(2
0rpmでトルク2.1Nm)は、N2雰囲気中で190℃及び0.2kPaに
おいて固相で後縮合された。規則的な間隔において、相対粘度ηrelがm‐クレ
ゾール中で測定された。
/4.6、40/5.3及び48/5.6
ックスMFIは夫々、10、1.9及び2.6グラム/10分であり、これは、
全ての処理技術について生成物が得られ得ることを立証する。
、40/4.4、48/4.4
業規模で製造された38のショアーD硬度を持つ、PBT及びエチレンオキシド
エンドキャップされたポリプロピレンオキシドに基いた三つのコポリエーテルエ
ステルが比較された。
書に従う方法を使用して製造されたもの、米国、DuPont de Nemours製 Hytrel(
商標)4056
の触媒組合せ(TBT/MgAc)を使用することにより製造されたもの
)による本発明の方法に従うコポリエステルである。TMPよりむしろTME−
TMAによることを除き、実施例IXと同様の組成である。
インにおいて、フィルムが最大速度(約100m/分)で製造された。ダイ圧力
は、三つのコポリエーテルエステルについてほぼ同一であった。
された。加えて、該フィルムの品質が視覚的に評価された。
る。より小さな厚みにおいて、フィルム幅及び巻き取りロールでの位置が変化し
た。
されるべき最小フィルム厚みは25μmであった。
に、<10μmのフィルム厚みが更に、最大製造速度において安定的に製造され
得た。
シドに基きかつ商業規模において製造された、38のショアーD硬度を持つ三つ
のコポリエーテルエステルが、ベローズのブロー成形のためのそれらの適正につ
いて試験された。
エステル[DuPont de Nemours製、Hytrel G(商標)]
は、更なる固相後縮合にもかかわらず、溶融粘度及び強度が余りに低すぎるので
、ブロー成形により処理するために不適切であると分った。
Arnitel PM(商標)380]は、現技術水準のTi:Mg=2:1(
モル)の触媒組合せ(TBT/MgAc)を使用して製造された。
融粘度/強度を有すると分った。
ける)1.5グラム/10分のMFIにコポリエーテルエステル3の固相後縮合
により得られた。コポリエーテルエステル6から非常に良好な疲労特性を有する
ベローズを製造することにおいて問題に遭遇しなかった。
O、780キログラムのp THF 2000、13キログラムのIrg1330
に基いた熱酸化安定剤、並びに615グラムのTBT+393、195及び0グ
ラムのMgAcである夫々の触媒が組合された(XIV、I及びJ)。
げられ、そして重縮合が13kWの攪拌機の最終攪拌能力まで連続的な攪拌を伴
って続けられた。反応器内容物が次いで、水浴中で紡糸されそして顆粒に切断さ
れた。
2であると判明した。
分間であり、比較例Iが170分間であり、かつ比較例Jが234分間であった
。
のコポリエーテルエステルの色質より良好である。
Claims (12)
- 【請求項1】 少なくとも1種のアルキレングリコールおよび少なくとも1種の
芳香族ジカルボン酸またはそのエステルから誘導される繰り返し単位の硬質ポリ
エステルセグメントならびに少なくとも1種のポリアルキレンオキサイドグリコ
ールから誘導される軟質セグメントから構成されるコポリエーテルエステルの製
造法であって、単一化合物中のチタンと2価金属との組み合わせまたはチタン含
有化合物と2価金属含有化合物との組み合わせに基づく触媒の存在下で、少なく
とも1種の芳香族ジカルボン酸、少なくとも1種のアルキレングリコールおよび
少なくとも1種のポリアルキレンオキサイドグリコールを溶融状態で縮合するこ
とによる重合を含む方法において、Ti:2価金属のモル比が高々1.6、好ま
しくは高々1.5であることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 Ti:2価金属のモル比が約1であることを特徴とする、請求項
1記載のコポリエーテルエステルの製造法。 - 【請求項3】 2価金属がマグネシウムであることを特徴とする、請求項1また
は2記載の方法。 - 【請求項4】 チタンおよび2価金属が2つの別々の化合物の形態で添加される
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 チタンテトラブトキシドおよび酢酸マグネシウムが添加されるこ
とを特徴とする、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 ポリアルキレンオキサイドグリコールがポリテトラメチルオキサ
イドグリコール、ポリテトラプロピレンオキサイドグリコールおよびポリエチレ
ンオキサイドグリコールまたはそれらの組み合わせから選択されることを特徴と
する、請求項1記載のコポリエーテルエステルの製造法。 - 【請求項7】 ポリアルキレンオキサイドグリコール中のC:O比が1.9〜1
.2、好ましくは1.5〜1.2であることを特徴とする、請求項6記載のコポ
リエーテルエステルの製造法。 - 【請求項8】 コポリエーテルエステルの軟質セグメント含量が少なくとも30
重量%であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項記載の方法によって得られ得るコポ
リエーテルエステル。 - 【請求項10】 請求項9記載のコポリエーテルエステルを使用して得られるフ
ィルム。 - 【請求項11】 請求項9記載のコポリエーテルエステルを使用して得られる、
反復変形に付される物品。 - 【請求項12】 請求項9記載のコポリエーテルエステルから溶融状態で成形す
ることによって得られる製品。
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