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JPS5839166B2 - ポリエステルノ セイゾウホウホウ - Google Patents
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JPS5839166B2 - ポリエステルノ セイゾウホウホウ - Google Patents

ポリエステルノ セイゾウホウホウ

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Publication number
JPS5839166B2
JPS5839166B2 JP49135923A JP13592374A JPS5839166B2 JP S5839166 B2 JPS5839166 B2 JP S5839166B2 JP 49135923 A JP49135923 A JP 49135923A JP 13592374 A JP13592374 A JP 13592374A JP S5839166 B2 JPS5839166 B2 JP S5839166B2
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JP
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polyester
acid
ester
reaction
polymerization
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JP49135923A
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隆徳 浦崎
渉 船越
和嘉 鈴木
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリエステルの製造方法に関する。
更に詳しくは末端カルボキシル基含量の少ないポリエス
テルの製造方法に関する。
従来、ポリエステル、殊にポリエチレンテレフタレート
、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6
−ナフタリンジカルボキシレート等の芳香族ポリエステ
ルは繊維、フィルム、成型品等の成型材料として有用で
あることは良く知られている。
かかるポリエステルの製造方法とじては、通常例えばポ
リエチレンテレフタレートの場合、エチレングリコール
とジメチルテレフタレートとをエステル交換反応せしめ
るが、エチレングリコールとテレフタル酸とを反応せし
めるか、或はエチレンオキシドとテレフタル酸とを付加
反応せしめるかしてテレフタル酸のビスグリコール又は
その低重合体を形成し、次いで該ビスグリコールエステ
ル又はその低重合体を減圧下、溶融状態で加熱重合せし
める方法が用いられている。
上記、重合反応においては、無触媒でも該反応は進行す
るが極めて遅いので、一般に三酸化アンチモン、チタニ
ウムテトラアルコキシサイド等の如き重合触媒を用いて
重合反応の速度を上昇せしている。
また、この重合反応速度が低温より高温の方がより犬で
あることは一般のエステル化反応、或はエステル交換反
応と同じであり、通常重合温度として250〜300℃
の高温が採用されている。
しかし、有機化合物を250℃以上、特に300℃近く
で長時間加熱することは反応生成物の熱分解及び副反応
をまぬがれることはできない。
ポリエステルの合成も一般に上記の如き高温で行なわれ
ているため重合と同時に分解が絶えず起っているもので
あり、その際、末端カルボキシル基が増加する。
この傾向は重合温度が高くなる程著しい。そこで高重合
度ポリエステルを迅速に得ることを目的として重合温度
を上げても分解反応が著しく起って高重合度ポリエステ
ルを得ることが出来ない。
本発明者等は、末端カルボキシル基の少ないポリエステ
ルを製造すべく鋭意研究の結果、本発明に到達したもの
である。
すなわち、本発明は極限粘度が0.4以上の溶融状態に
あるポリエステルと、該ポリエステルを構成する全酸成
分当りポリカルボン酸成分が0.1〜1モル%となる割
合の式 〔ただし、式中のR1,R2,R3,R4,R,。
R6及びR7は水素原子又はエステル形成性官能基をも
たない有機残基であり、これらは同一でも異ってもよく
(尚7=1の場合に限ってR1とR3゜R1とR,、R
1とR5J R1とR7は互いに結合していてもよい)
、またR8はエステル形成性官能基をもたない一価の有
機残基である。
lは1又は2、m 、 n 、 p 、 q及びrはO
又は1であり、m +n≧1である。
〕で表わされるポリカルボン酸より成る群から選ばれた
少なくとも一種のポリカルボン酸のエステルとを反応さ
せることを特徴とする高重合度ポリエステルの製造方法
である。
本発明において云うポリエステルとは、 (1)ジカルボン酸とジヒドロキシ化合物より構成され
るポリエステル (2)オキシカルボン酸よりなるポリエステル等の線状
のホモポリエステル又はコポリエステルを主たる対象と
するが、これらに分岐剤として、例えばグリセリン、ペ
ンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビ
トール、ブタン−1,2,4−トリカルボン酸、トリメ
リット酸、ピロメリット酸、5−オキシイソフタル酸、
2.4−ジオキシ−テレフタル酸等のような3官能以上
の多官能性化合物を、ポリマーが実質的に線状である割
合で共重合したものであってもよい。
前記(1)のポリエステルを構成するジカルボン酸成分
としては、 (イ) コハク酸、ピメリン酸、セパチン酸、デカメチ
レンジカルボン酸等の如き脂肪族ジカルボン酸: (ロ)シクロヘキサンジカルボン酸、ビスシクロヘキル
ー4,4−ジカルボン酸、シクロブタンジカルボン酸、
デカリン−1,4−ジカルボン酸、デカリン−2,6−
ジカルボン酸等の如き脂環族ジカルボン酸: ()→ フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、メチ
ルテレフタル酸、メチルイソフタル酸、ナフタレン−2
,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン
酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、テトラリン−
1,5ジカルボン酸、テトラリン−2,6−ジカルボン
酸、ビフェニル−4,4′ −ジカルボン酸、ビフェニ
ル−3,4′−ジカルボン酸、1.2,3,4,5,6
−へキサヒドロビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、
ジフェニルスルホン−4,4′−ジカルボン酸、ジフェ
ニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルケ
トン−4,4’−ジカルボン酸、ジフェノオキシエタン
−4,4′−ジカルボン酸等の如き芳香族ジカルボン酸
等をあげることができる。
また、ジヒドロキシ化合物成分としては、(イ)エチレ
ングリコール、プロピレングリコ−ル、トリメチレング
リコール、テトラメチレンクリコール、ヘキサメチレン
グリコール、オクタメチレングリコール、デカメチレン
グリコール等の如き脂肪族グリコール: (ロ)シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキ
サン−1,4−ジメタツール、デカリン−2,6−ジメ
タツール等の如き脂環族グリコール: ()→ ハイドロキノン、ビスフェノール−Jl 4゜
4′−ジオキシビフェニル、4,4′ジオキシジフエニ
ルスルホン、1,1−ビス(p−オキシフェニル)シク
ロヘキサン等の如き芳香族ジオキシ化合物: に) 1,4−ビス(β−ヒドロキシエトオキシ)ベン
ゼン、4,4′−ビス(p−β−ヒドロキシエトオキシ
フェニル)−スルホン、2,2−ビス(p−β−ヒドロ
キシ−エトオキシフェニル)プロパン等の如き芳香核を
含む脂肪族グリコール: (ポ ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、ポリテトラメチレングリコール、ポリへキサメチ
レン−グリコール等の如きポリエーテルグリコール また、前記(2)のポリエステルを構成するオキシカル
ボン酸成分としては、 (イ)ω−オキシカプロン酸、ω−オキシウンデカ酸等
の如き脂肪族オキシカルボン酸: (ロ) p−オキシ安息香酸、p−β−ヒドロキシエト
オキシ安息香酸、p−(p−β−ヒドロキシエトオキシ
)フェニル−安息香酸等の如き芳香族オキシカルボン酸 等をあげることができる。
上記ポリエステルは、例えば 1)ジカルボン酸又はその低級アルキルエステル若しく
はアリールエステルとジオキシ化合物との反応、 2)オキシカルボン酸又はその低級アルキルエステル若
しくはアリールエステルの反応、 3)ジカルボン酸又はオキシカルボン酸とエチレンオキ
サイド又はエチレンカーボネートとの反応により得られ
る低重合体の反応、 4)ジカルボン酸ハライドとジオキシ化合物との反応、 5)ジカルボン酸とハイドロキノンジアセテートの如き
芳香族ジオキシ化合物の低級脂肪酸エステルとの反応 等従来公知の方法で製造される。
本発明において、特に好ましいポリエステルは、分子中
に少なくとも芳香核を含む融点が150℃以上のポリエ
ステルである。
かかるポリエステルは、前述した如く溶融重合反応にお
いて重合と同時に分解が起り、末端カルボキシル基の多
いものとなるが、本発明方法を適用すると末端カルボキ
シル基の少ない、耐湿熱性の高いポリエステルを容易に
得ることが出来る。
本発明において用いられるポリカルボン酸のエステルと
は前記式(1) 、 (2) 、 (3) 、 (4)
、 (5)及び(6)で表わされるポリカルボン酸と
ヒドロキシ化合物とのエステルである。
前記式中のR1,R4は水素原子又はエステル形成性官
能基を有しない有機残基であり、該有機残基としてはr
又はqが1の場合には例えばメチル、エチル、n−プロ
ピル、イソプロピル、メトオキシエチル、シクロヘキシ
ルメチル、ベンジル、シクロヘキシル、メチルシクロへ
キシルフェニル、p−1−IJル、2,4−ジクロルフ
ェニル基等の如きアルキル、シクロアルキル、アリール
基が挙げられ、r又はqがOの場合には例えばエチリデ
ン、プロピリデン、インプロピリデン、ブチリデン、ベ
ンジリデン基等の如きアルキリデン基が挙げられる。
また、R2,R3としては上記R1,R4と同様の水素
原子、アルキル、シクロアルキル又はアリール基等が挙
げられる。
R,、R6,R7はR1,R。と同様の水素原子、アル
キル、シクロアルキル又はアリール基であってよい。
更にR1とR2と結合している場合には、R1とR2が
結合した基として例えばトリメチレン、テトラメチレン
、ペンタメチレン、2,4−ジメチルペンタメチレン基
等の如きアルキレン基が挙げられ、またl=1であって
R1とR3が結合している場合にはR1とR3が結合し
た基として例えばエチレン、プロピレン、トリメチレン
基等の如きアルキレン基が挙げられ、R1とR4が結合
している場合にはR1とR4が結合した基として例えば
メチレン、エチリデン、プロピリデン、インプロピリデ
ン等の如き二価の炭化水素残基が挙げられ、R1とR6
が結合している場合にはR2とR5が結合した基として
例えばメチレン、エチリデン、エチレン、プロピレン、
1,2−ジメチルエチレン、トリメチレン基等の如き二
価の炭化水素残基が挙げられ、更にR1とR7が結合し
ている場合にはR1とR7が結合した基として例えばメ
チレン、エチリデン、プロピリデン、エチレン、プロピ
レン、トリメチレン基等の如き二価の炭化水素残基が挙
げられる。
R8としては、例えばメチレン、エチリデン、プロピリ
デン、エチレン、プロピレン、1.2−ジメチルエチレ
ン トリメチレン、2−メチルトリメチレン、テトラメ
チレン、ヘキサメチレン、1.4−シクロヘキシレン、
1,3−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2,
5−ジメチル−1,4−フェニレン、2−クロル−1,
4−フェニレン、2,6−ナフチレン、1,5−ナフチ
レン基等の如き二価の有機残基が挙げられる。
前記ポリカルボン酸の好ましいものとしては、R1,R
2,R3,R,、R,、R6及びR7の分子量が100
以下で、且つR8の分子量が200以下のものが挙げら
れ、更に好ましいポリカルボン酸としてはq=1、R1
−R7の分子量が100以下且つR8の分子量が200
以下のものが挙げられる。
かかるポリカルボン酸の具体例を以下に例示する。
式(1)において7=1のもの 本発明において、特に好ましいポリカルボン酸は、1)
式(1)においてn = Oのポリカルボン酸、2X(
2)のポリカルボン酸、3)式(3)においてn=1の
ポリカルボン酸であり、更に好ましいポリカルボン酸は
1)式(1)においてn = Oのポリカルボン酸であ
る。
また、前記ポリカルボン酸のエステルを形成スるヒドロ
キシ化合物としては通常分子量500以下のものが用い
られ、例えばメタノール、エタノール、プロパツール、
ブタノール等の如き一価の脂肪族アルコール:エチレン
クリコール、フロピレンゲリコール、トリメチレングリ
コール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレング
リコール等の如き多価の脂肪族アルコール、ベンジルア
ルコール、シクロヘキサンジメタツール等の如き脂環族
、芳香族アルコール、フェノール、クレゾール、キシレ
ノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、オク
チルフェノール等の一価及び多価の芳香族オキシ化合物
等をあげることができる。
これらのうち特に分子量150以下の多価の脂肪族アル
コール、分子量250以下の芳香族オキシ化合物等が好
ましい。
前記ヒドロキシ化合物が一価のアルコール及ヒ/又はフ
ェノール類であるときは、ポリカルボン酸のエステルは
単量体(テトラカルボン酸のテトラエステル、トリカル
ボン酸のトリエステル、ジカルボン酸のジエステル等)
であるが、多価のアルコール類のときはポリカルボン酸
のエステルは単量体、オリゴマー及び/又はポリマーで
ありうる。
かかるポリカルボン酸のエステルの好ましいものは、前
記式(1)〜(6)で表わされるポリカルボン酸と多価
アルコール及び/又はフェノール類とのエステル、特に
フェノール類の中でも一価のフェノールのエステルであ
る。
ポリカルボン酸の一価のフェノールエステルはポリエス
テルの末端カルボキシル基を減少させる効果の他に重合
速度を上昇させる効果も有するので好ましい。
前記式(1)〜(6)で表わされるポリカルボン酸のエ
ステルがポリマーの場合には、ホモポリマーでもよいが
、前記ポリカルボン酸を酸成分の一部として含む共重合
物であってもよい。
この場合、該共重合物は、本発明で云うポリエステルを
製造する場合に用いられるカルボン酸成分及び/又はジ
ヒドロキシ化合物成分を用いて製造できる。
また、その共重合割合は特に制限はないが、全酸成分の
50モル%以上、好ましくは70モル%以上が前記式で
表わされるポリカルボン酸であるようにすると良い。
本発明においては、極限粘度が0.4以上の溶融状態に
あるポリエステルに少割合の前記式(1)〜(6)で表
わされるポリカルボン酸のエステルを添加し反応せしめ
る。
ここで少割合とは溶融状態のポリエステルを構成する全
酸成分に対し、前記式(1)〜(6)で表わされるポリ
カルボン酸のエステル中の該ポリカルボン酸成分の量0
,1〜1モル%、特に好ましくは0.1〜O64モル%
となる割合である。
該ポリカルボン酸成分の量があまり多いと得られるポリ
エステルの末端カルボキシル基量は少なくなるが、耐加
水分解安定性が悪くなるので好ましくない。
ポリエステルとポリカルボン酸のエステルとの反応温度
は、該ポリエステルが溶融状態に保ちうる温度であれば
任意であるが、通常ポリエステルの融点以上、更に18
0〜320℃、特に240〜300℃であることが好ま
しい。
あまり温度が低いと反応速度が遅くなり、本発明の目的
は達成され難く、またあまり温度が高くしてもかえって
得られるポリエステルの着色が著しくなり、好ましくな
い。
反応時間は1分以内でも良いが、通常1分以上10時間
以内であり、好ましくは15分以上8時間以内、特に好
ましくは30分以上5時間以内であり、且つ添加したポ
リカルボン酸のエステルの50%以上、好ましくは70
%以上がポリエステルと反応して分解するまでの時間で
あり、減圧下(例えば絶対圧10 = 0.1mmHg
)で反応を行なうことが好ましい。
殊にポリエステルの重合反応段階でポリカルボン酸のエ
ステルを添加、反応させることが好ましい。
本発明方法によれば末端カルボキシル基含量の少ないポ
リエステル、殊に末端カルボキシル基含量の少ない加水
分解安定性の優れた高重合度ポリエステルが容易に得ら
れる。
本発明においてポリエステルの極限粘度とはポリエステ
ルをオルソクロルフェノールに溶解し、35℃で測定し
て求めたものであり、また末端カルボキシル基量はエイ
・コニツクス(A 、 Con1x)の方法(Makr
o mol 、 Chem、 26 、226(195
8))によって測定したものである。
次に実症例をあげて本発明の詳細な説明する。
尚、実症例中の「部」は「重量部」を意味する。
実施例 1〜14 ジメチルテレフタレート97部、エチレングリコール6
9部、三酸化アンチモン0,04部及び酢酸カルシウム
−水塩0.07部を精留塔及び攪拌機付オートクレーブ
に仕込み、160〜225℃に加熱してエステル交換反
応の結果生成するメタノールを留出させた。
エステル交換反応終了後、環リン酸を酢酸カルシウムに
対して等モル加えた後、エステル交換物を重合釜に移し
、窒素気流中30分間を要して内温を265℃まで上げ
、続いて30分間を要して内温を275℃まで上げ、こ
の間徐々に反応系を減圧にして絶対圧0.3mmHgと
した。
引き続き275℃、絶対圧0.3miHgの減圧下で6
0分間重合し、極限粘度的0.5の重合体を得た。
ここで窒素ガスで反応系の圧力を常圧までもどし本発明
方法の各種ポリカルボン酸のエステルをポリエステルを
構成する全酸成分に対して0.2〜0.3モル%添加し
常圧で2分間攪拌したのち、再び絶対圧0.3 mmH
gの減圧にして30分間重合した。
得られたポリエステルの極限粘度及び末端カルボキシル
基量等を表1に示した。
比較例 1〜4 ポリカルボン酸のポリアリールエステルのかわ**りに
従来公知の添加剤を用いる以外は実施例1と全く同様に
行なった。
得られた結果は表2に示す。実症例 15〜28 テレフタル酸83部、エチレングリコール69部及び酢
酸マンガン0.05部を精留塔及び攪拌器付オートクレ
ーブに入れ、窒素加圧下240℃に加熱してエステル化
反応の結果生成する水を留出させた。
エステル化反応終了後トリメチルホスフェートを酢酸マ
ンガンに対して1.3倍モル加え、つづいて三酸化アン
チモン0.04部を加えてエステル化反応生成物を重合
釜にうつし、窒素気流中30分間を要して内温を265
℃まで上げ、つづいて30分間を要して内温を275℃
まで上げ、この間徐々に反応系を減圧にして0.3 m
mHgとした。
ひきつづき275°G、0.3miHgの減圧下で60
分間重合し、極限粘度約0.5の重合体を得た。
、ここで窒素ガスで反応系の圧力を常圧までもどし、表
3に示す各種ポリカルボン酸のエステルをポリエステル
を横取する全酸成分に対して0.2〜0.3モル%添加
し、常圧で2分間攪拌後再び0.3mπHgの減圧下1
00分間重合した。
得られたポリエステルの極限粘度及び末端カルボキシル
基量は表3に示した。
ここでポリカルボン酸のエステルの合成は対応するポリ
カルボン酸のポリメチルエステルに対してジヒドロキシ
化合物をポリカルボン酸中のエステル基に対して1.1
倍モル及び酢酸マンガンを0.02モル%加えて150
〜180℃に加熱してエステル交換反応を行なわせたの
ち減圧下で反応系よりジヒドロキシ化合物の一部を除去
することによって行った。
ポリカルボン酸のエステルのポリエチレンテレフタレー
トに対する添加量の決定は、得られたポリカルボン酸エ
ステルの一部を苛性ソーダ水溶液を用いて加水分解後酸
で滴定してポリカルボン酸エステル中のポリカルボン酸
成分の含量を求めて行った。
比較例 5〜8 ポリカルボン酸エステルのかわりに従来公知の添加剤を
用いる以外は実症例15と全く同様に行い、且つ添加剤
の合成も実症例15と同様に行った。
得られた結果は表4に示す。実施例29及び比較例9 ジメチルセバケート115部、ヘキサメチレングリコー
ル118部及びテトラブチルチタネート0.04部を精
留塔及び攪拌機付オートクレーブに仕込み、170〜2
20℃に加熱してエステル交換反応の結果生成するメタ
ノールを留出させた。
次いでエステル交換物を重合釜に移し、バス塩を270
℃として反応系の圧力を徐々に減圧にし絶対圧0.1
mmHgのもとて60分間重合し、極限粘度0.52の
重合体を得た。
ここで窒素ガスで反応系の圧力を常圧までもとし■のト
リフェニルエステル0.76部(ポリエステルを構成す
る全酸成分に対して0.3モル%)添加し、再び反応系
を絶対圧0.1 mmHgの減圧にして30分間重合し
た。
得られたポリエステルの極限粘度は0.935.末締カ
ルボキシル基量は40g当量/106gであった。
比較のため、■のトリフェニルエステルを用いず、かつ
絶対圧0.1 mmHgの減圧での重合反応を90分間
する以外は、上記実施例29と同様に行った。
得られたポリエステルの極限粘度は0.73゜末締カル
ボキシル基量は18当量/106gであった。
実施例30及び比較例10 メチルβ−セドロキシエトキシベンゾエート98部、エ
チレングリコール34部及びテトラプロピルチタネート
0.02部を精留塔及び攪拌機付オートクレーブに仕込
み、160〜225℃に加熱してエステル交換反応の結
果生成するメタノールを留出させた。
次いでエステル交換物を重合釜に移し、バスを285℃
として反応系の圧力を徐徐に減圧にし絶対圧0.2mm
Hgのもとで600分間重合し、極限粘度0.42の重
合体を得た。
ここで窒素ガスで反応系の圧力を常圧までもとし0のテ
トラフェニルエステルt、o2部(ポリエステルを構成
する全酸成分に対して0.4モル%)添加し、再び反応
系を絶対圧0.2 mmHgの減圧にして120分間重
合した。
得られたポリエステルの極限粘度は0.73.末締カル
ボキシル基量は3.5当量/10’gであった。
比較のため0のテトラフェニルエステルヲ用いず、かつ
絶対圧0.2 mrrtHgの減圧での重合反応を72
0分間する以外は、上記実施例30と同様に行った。
得られたポリエステルの極限粘度は0.48末縮カルボ
キシル基量は16.0当量/ 10 ’、!i2であっ
た。
実施例31及比較例11 ジメチルテレフタレート97部、シクロヘキサンジメタ
ノ−ルー(1,4)144部及びチタニウムテトライソ
プロピルオキサイド0.007部を用いて実施例1と同
様に反応させた。
次いでエステル交換物は重合釜に移し、内温285℃と
して反応系の圧力を徐々に減圧にし絶対圧0.3 ii
Hgのもとて60分間重合し、極限粘度0.52.末締
カルボキシル基量20.2当量/106gの重合体を得
た。
ここで窒素ガスで反応系の圧力を常圧までもとし0のテ
トラフェニルエステル1.38部添加し、再び反応系を
絶対圧0.3 iiHgの減圧にして30分間重合した
得られたポリエステルの極限粘度は0.92.末締カル
ボキシル基量は9.2当量/106gであった。
比較のため0のテトラフェニルエステルを用いず、かつ
絶対圧0.3mπHgの減圧での重合反応を90分間す
る以外は、上記実施例31と同様に行った。
得られたポリエステルの極限粘度は0.65゜末締カル
ボキシル基量は25.8当量/106gであった。
比較例 12 実施例6における0のテトラフェニルエステルの添加を
エステル交換反応開始時し、かつ絶対圧0.3mmHg
の減圧下での重合時間を90分間とする以外は、実施例
6と同様に行った。
得られたポリエステルの極限粘度は0.75.末締カル
ボキシル基量は1g当量/10’gであった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 極限粘度が0.4以上の溶融状態にあるポリエステ
    ルと、該ポリエステルを構成する全酸成分当りポリカル
    ボン酸成分が0.1〜1モル%となる割合の式 〔ただし、式中のR1,R2,R3,R4,R,。 曳及びR7は水素原子又はエステル形成性官能基をもた
    ない有機残基であり、これらは同一でも異ってもよ<(
    尚7=1の場合に限ってR1とR3゜R1とR4,R1
    とR,、R1と馬は互いに結合していてもよい)、また
    R3はエステル形成性官能基をもたない二価の有機残基
    である。 lは1又は2、m 、 n 、 p 、 q及びrはO
    又は1であり、m−1−n≧1である。 〕で表わされるポリカルボン酸よりなる群から選ばれた
    少なくとも一種のポリカルボン酸のエステルとを反応さ
    せることを特徴とする高重合度ポリエステルの製造方法
JP49135923A 1974-11-28 1974-11-28 ポリエステルノ セイゾウホウホウ Expired JPS5839166B2 (ja)

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