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JPS5844652B2 - Method for esterifying aromatic dicarboxylic acids - Google Patents
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JPS5844652B2 - Method for esterifying aromatic dicarboxylic acids - Google Patents

Method for esterifying aromatic dicarboxylic acids

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Publication number
JPS5844652B2
JPS5844652B2 JP9822374A JP9822374A JPS5844652B2 JP S5844652 B2 JPS5844652 B2 JP S5844652B2 JP 9822374 A JP9822374 A JP 9822374A JP 9822374 A JP9822374 A JP 9822374A JP S5844652 B2 JPS5844652 B2 JP S5844652B2
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JP
Japan
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terephthalic acid
esterification
reaction
ethylene glycol
aromatic dicarboxylic
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敏之 水本
博善 鎌谷
哲雄 鵜飼
詔生 住友
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維、フィルム、プラスチック、接着剤などに
用いられるポリアルキレンテレフタレートを製造するた
めの中間体として有用なビス(ヒドロキシアルキル)テ
レフタレート、その低重合体あるいはこれらの混合物を
、テレフタル酸もしくは主としてテレフタル酸よりなる
芳香族ジカルボン酸を炭素原子数2〜10のグリコール
でエステル化することにより製造する方法に関する。
Detailed Description of the Invention The present invention relates to bis(hydroxyalkyl)terephthalate, its low polymer, or a mixture thereof, which is useful as an intermediate for producing polyalkylene terephthalate used in fibers, films, plastics, adhesives, etc. , by esterifying terephthalic acid or an aromatic dicarboxylic acid mainly consisting of terephthalic acid with a glycol having 2 to 10 carbon atoms.

テレフタル酸をエチレングリコールでエステル化して、
ポリエチレンテレフタレートを製造するための中間体と
して有用なビス−(2−ヒドロキシエチル)テレフタレ
ートおよびその低重合体を製造する方法は一般に知られ
ている。
By esterifying terephthalic acid with ethylene glycol,
Methods for producing bis-(2-hydroxyethyl) terephthalate and its oligomers useful as intermediates for producing polyethylene terephthalate are generally known.

しかしこの場合、テレフタル酸が通常のエステル化温度
において不融であり、エチレングリコールなど通常の溶
媒に不溶または難溶性であるために、エステル化反応を
行う際に種種の困難が伴う。
However, in this case, various difficulties arise when carrying out the esterification reaction because terephthalic acid is insoluble at normal esterification temperatures and is insoluble or sparingly soluble in common solvents such as ethylene glycol.

例えば通常のエステル化反応に供されるテレフタル酸と
エチレングリコールの混合物は高粘度のスラリーである
ため、輸送が困難であり、さらに上記混合物をエステル
化反応させる場合にも、スラリーが高粘性であるために
、エステル化反応の初期において伝熱が悪くなり、従っ
て反応に必要な時間が長くなったり、或は局部的に加熱
された部分で副反応が起りやすく、得られる反応生成物
の品質が低下する。
For example, a mixture of terephthalic acid and ethylene glycol that is subjected to a normal esterification reaction is a highly viscous slurry, making it difficult to transport, and furthermore, when the above mixture is subjected to an esterification reaction, the slurry is highly viscous. As a result, heat transfer becomes poor at the beginning of the esterification reaction, which increases the time required for the reaction, or side reactions tend to occur in locally heated areas, resulting in poor quality of the reaction product obtained. descend.

またエステル化反応を行うために必要な攪拌動力も大き
くなり、エネルギーのロスが大きい。
Furthermore, the stirring power required to carry out the esterification reaction also increases, resulting in a large loss of energy.

さらにテレフタル酸に対して用いられるエチレングリコ
ールの必要な割合が、テレフタル酸の粒度によって変化
されるなどの問題があった。
Furthermore, there was a problem that the required ratio of ethylene glycol to terephthalic acid varied depending on the particle size of the terephthalic acid.

上記の如き問題点、特にエステル化反応の初期における
反応系のスラリーの粘性を低下させる方法として、従来
より種々の方法が提案されている。
Various methods have been proposed to address the above-mentioned problems, particularly to reduce the viscosity of the slurry in the reaction system at the initial stage of the esterification reaction.

すなわち、(1)エステル化反応系に予め水を添加する
方法(特公昭36−3840号公報)、或は炭化水素を
添加する方法(特公昭37−11546号公報)、(2
)ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートまたは
その低重合体の存在下にテレフタル酸とエチレングリコ
ールを反応させる方法(特公昭43−22999号公報
)などである。
That is, (1) a method of adding water in advance to the esterification reaction system (Japanese Patent Publication No. 36-3840) or a method of adding hydrocarbons (Japanese Patent Publication No. 37-11546);
) A method in which terephthalic acid and ethylene glycol are reacted in the presence of bis(2-hydroxyethyl) terephthalate or a low polymer thereof (Japanese Patent Publication No. 43-22999).

しかしく1)の方法は用いた溶媒を除去するための熱ロ
スが大きい上に反応速度の上昇も余り期待できない。
However, method 1) requires a large heat loss for removing the solvent used, and is not expected to increase the reaction rate much.

また使用する溶媒の種類によっては得られる製品の品質
が低下するなどの欠点がある。
Furthermore, depending on the type of solvent used, there are drawbacks such as a decrease in the quality of the obtained product.

方、(2)の方法においては、ビス(2−ヒドロキシエ
チル)テレフタレートまたはその低重合体を別の操作に
より製造するか、或は一旦製造したものの一部を残存さ
せて使用する必要がある。
On the other hand, in method (2), it is necessary to produce bis(2-hydroxyethyl) terephthalate or its low polymer by a separate operation, or to use a part of the product once produced remaining.

従って得られる製品中には熱履歴の長いものが一部含ま
れることになり、高品質のものが得られない。
Therefore, the resulting product contains some products with a long thermal history, making it impossible to obtain a high quality product.

さらに操作性その他の点においても決して満足できる方
法ではない。
Furthermore, this method is by no means satisfactory in terms of operability and other aspects.

以上の点に鑑み、本発明者らはテレフタル酸をエチレン
グリコールでエステル化する過程を詳細に検討した結果
、以下の知見を得たのである。
In view of the above points, the present inventors conducted a detailed study on the process of esterifying terephthalic acid with ethylene glycol, and as a result, the following findings were obtained.

すなわち上記のエステル化反応は次の2つのプロセスに
区分される。
That is, the above esterification reaction is divided into the following two processes.

(1)固体のテレフタル酸がエチレングリコールに溶解
する過程。
(1) A process in which solid terephthalic acid is dissolved in ethylene glycol.

(2)溶解したテレフタル酸のカルボキシル基がエチレ
ングリコールまたはビス(2−ヒドロキシエチル)テレ
フタレートまたはその低重合体のヒドロキシル基と反応
してエステル結合を作る過程。
(2) A process in which the carboxyl group of dissolved terephthalic acid reacts with the hydroxyl group of ethylene glycol or bis(2-hydroxyethyl) terephthalate or its low polymer to form an ester bond.

ここで上記の2つのプロセスの速度について検討したと
ころ、(1)のプロセスの方が速く、エステル化反応系
の液相中には常に一定濃度のカルボキシル基が存在して
いることを見い出した。
When we examined the speed of the above two processes, we found that process (1) is faster and that a constant concentration of carboxyl groups always exists in the liquid phase of the esterification reaction system.

従ってエステル化反応においては、液相に溶解していな
い固体のテレフタル酸の大部分は反応に直接関与してお
らず、反応系には液相中のテレフタル酸が飽和溶解度に
到達するのに充分な量の固体のテレフタル酸が存在して
おれば良いことになる。
Therefore, in the esterification reaction, most of the solid terephthalic acid that is not dissolved in the liquid phase does not directly participate in the reaction, and the reaction system contains enough terephthalic acid in the liquid phase to reach saturation solubility. It is sufficient if a sufficient amount of solid terephthalic acid is present.

そしてエステル化反応が進行しても、液相に溶解してい
るテレフタル酸が飽和溶解度に到達するのに充分な量の
固体のテレフタル酸を反応系に存在させておけば、エス
テル化速度は低下することがない。
Even if the esterification reaction progresses, if a sufficient amount of solid terephthalic acid is present in the reaction system so that the terephthalic acid dissolved in the liquid phase reaches saturation solubility, the esterification rate will decrease. There's nothing to do.

しかしエステル化反応において、液相に一定量以上の、
すなわち大過剰の固体のテレフタル酸を存在させれば、
これらのテレフタル酸はエステル化に関与しないばかり
か、却って反応混合物のスラリー粘度を上昇させるため
にその流動性を低下させて、反応混合物の伝熱を悪くし
たり、攪拌動力を余分に必要とするなどの障害を引起す
However, in the esterification reaction, more than a certain amount of
In other words, if a large excess of solid terephthalic acid is present,
These terephthalic acids not only do not participate in esterification, but also increase the viscosity of the slurry of the reaction mixture, lowering its fluidity, impairing the heat transfer of the reaction mixture, and requiring extra stirring power. causing problems such as

さらにテレフタル酸とエチレングリコールの反応は不均
一反応であるため、反応に用いられるテレフタル酸の粒
径によっても著しい影響を受ける。
Furthermore, since the reaction between terephthalic acid and ethylene glycol is a heterogeneous reaction, it is significantly influenced by the particle size of the terephthalic acid used in the reaction.

特に粒径の小さいテレフタル酸を用いる場合は、電動性
のあるスラリーを得るためにはテレフタル酸に対するエ
チレングリコールの使用量を大きくしなければならない
Particularly when using terephthalic acid with a small particle size, the amount of ethylene glycol used relative to the terephthalic acid must be increased in order to obtain a slurry with electromotive properties.

しかしながらテレフタル酸)こ対するエチレングリコー
ルの使用量を犬きくすり、ば、エステル化反応に際して
エチレングリコ−7し間の脱水反応も起るため、ジエチ
レングリコールの生成量も増大し、従ってエステル化生
酸物を酸縮合させて得られるポリエステルの軟化点が低
下する。
However, if the amount of ethylene glycol used for terephthalic acid is too high, the dehydration reaction between ethylene glycol and terephthalic acid also occurs during the esterification reaction, resulting in an increase in the amount of diethylene glycol produced. The softening point of the polyester obtained by acid condensation is lowered.

一方、ポリエステルを製造する際のコスト面からもテレ
フタル酸に対するエチレングリコールの使用量はモル比
で2.5以下、好ましくは化学量論的な値の1.0に近
づけることが望まれている。
On the other hand, from the cost perspective when producing polyester, it is desired that the molar ratio of ethylene glycol to terephthalic acid be 2.5 or less, preferably close to the stoichiometric value of 1.0.

しかしこのような小さいモル比では流動性のあるテレフ
タル酸とエチレングリコールのスラリー混合物を得るこ
とは無理である。
However, with such a small molar ratio, it is impossible to obtain a fluid slurry mixture of terephthalic acid and ethylene glycol.

言い換えれば、テレフタル酸をエチレングリコールによ
りエステル化する場合には、テレフタル酸に対するエチ
レングリコールの使用量を低下して、同時に反応混合物
のスラリーの流動性を向上させるという矛盾する2つの
要求を満足させる必要がある。
In other words, when esterifying terephthalic acid with ethylene glycol, it is necessary to satisfy two contradictory demands: reducing the amount of ethylene glycol used relative to terephthalic acid, and at the same time improving the fluidity of the slurry of the reaction mixture. There is.

本発明者らは上記の事情に鑑み、テレフタル酸とエチレ
ングリコールのエステル化反応における従来法の欠点を
改良すべく種々研究を重ねた結果、本発明の方法を得る
に至った。
In view of the above circumstances, the present inventors conducted various studies to improve the drawbacks of the conventional method in the esterification reaction of terephthalic acid and ethylene glycol, and as a result, they came to obtain the method of the present invention.

すなわち本発明はテレフタル酸もしくは主としてテレフ
タル酸よりなる芳香族ジカルボン酸を炭素原子数2〜1
0のグリコールでエステル化するに際し、エステル化の
全期間を通じて反応混合物中の全重量に対してエステル
化されていない芳香族ジカルボン酸が30重量係以下と
なるようにエステル化反応系を維持することを特徴とす
るテレフタル酸もしくは主としてテレフタル酸よりなる
芳香族ジカルボン酸のエステル化方法である。
That is, the present invention uses terephthalic acid or an aromatic dicarboxylic acid mainly consisting of terephthalic acid having 2 to 1 carbon atoms.
When esterifying with 0 glycol, maintain the esterification reaction system so that the proportion of unesterified aromatic dicarboxylic acid to the total weight of the reaction mixture is 30 or less by weight throughout the esterification period. A method for esterifying terephthalic acid or an aromatic dicarboxylic acid mainly consisting of terephthalic acid, characterized by:

本発明において、エステル化に用いられるテレフタル酸
以外の芳香族ジカルボン酸としては、例えばイソフタル
酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、3,5−ジカル
ボキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、4,4′−ビフ
ェニルジカルボン酸などが挙げられる。
In the present invention, aromatic dicarboxylic acids other than terephthalic acid used for esterification include, for example, isophthalic acid, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid, sodium 3,5-dicarboxybenzenesulfonate, and 4,4'-biphenyldicarboxylic acid. Examples include acids.

またエステル化に用いられる炭素原子数2〜10のグリ
コールとしては、エチレングリコールが好ましいが、他
に1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオー
ル、■、4ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、
シクロヘキサンジメタツールなど、或はこれらの混合物
が挙げられる。
Ethylene glycol is preferred as the glycol having 2 to 10 carbon atoms used for esterification, but other examples include 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 4-butanediol, neopentyl glycol,
Examples include cyclohexane dimetatool and mixtures thereof.

本発明においては、エステル化反応のいかナル時点にお
いても、反応混合物の全重量に対してエステル化されて
いない芳香族ジカルボン酸の量が30重量%以下となる
ように反応系を維持することに特徴を有するが、このこ
とによりエステル化反応時、特に初期における反応混合
物の粘性を極力小さくすることが可能となった。
In the present invention, the reaction system is maintained such that the amount of unesterified aromatic dicarboxylic acid is 30% by weight or less based on the total weight of the reaction mixture at any point in the esterification reaction. This feature makes it possible to minimize the viscosity of the reaction mixture during the esterification reaction, especially at the initial stage.

この点について更に第1図について詳しく説明する。This point will be further explained in detail with reference to FIG.

第1図は、240℃のオートクレーブに所定量のテレフ
タル酸とエチレングリコールを供給し、その総量を一定
に保って、オートクレーブ中のテレフタル酸とエチレン
グリコールの重量比を変化させた時にエステル化初期の
反応混合物を攪拌するための攪拌機に掛る動力の変化を
図示したものであり、縦軸の動力数値はエチレングリコ
ールのみの場合の動力を1に取り、その倍数で示した。
Figure 1 shows the initial stage of esterification when a predetermined amount of terephthalic acid and ethylene glycol were supplied to an autoclave at 240°C, the total amount was kept constant, and the weight ratio of terephthalic acid and ethylene glycol in the autoclave was varied. This graph shows the change in the power applied to the stirrer for stirring the reaction mixture, and the power value on the vertical axis is expressed as a multiple of the power when only ethylene glycol is used, which is taken as 1.

図の横軸に示した反応混合物中のテレフタル酸の濃度が
上昇するにつれて縦軸の攪拌機の動力が増加することが
認められるが、特にテレフタル酸の濃度が30%を超え
れば、その上昇の大きいことが確認された。
It is recognized that as the concentration of terephthalic acid in the reaction mixture shown on the horizontal axis of the figure increases, the power of the stirrer on the vertical axis increases, but the increase is especially large when the concentration of terephthalic acid exceeds 30%. This was confirmed.

このことは本発明に示すように反応混合物中のテレフタ
ル酸の濃度が30φ以下でエステル化を行うことが反応
系の攪拌の点で極めて有利であることを示すものである
This shows that carrying out esterification at a concentration of terephthalic acid in the reaction mixture of 30φ or less as shown in the present invention is extremely advantageous in terms of stirring the reaction system.

本発明の方法でエステル化反応を行うための具体的な方
法としては、例えばエチレングリコール10モルに対し
て、テレフタル酸1モルを添加、混合し加圧下に昇温し
で、一部のテレフタル酸をエチレングリコールに溶解さ
せてエステル化を行う。
As a specific method for carrying out the esterification reaction according to the method of the present invention, for example, 1 mole of terephthalic acid is added to 10 moles of ethylene glycol, mixed, heated under pressure, and a part of the terephthalic acid is added. Esterification is performed by dissolving in ethylene glycol.

エステル化反応の進行に伴って再びテレフタル酸を1モ
ルずつ反応系に添加してはエステル化反応を続行させる
という方法を反復することが有効である。
It is effective to repeat the process of adding 1 mole of terephthalic acid to the reaction system as the esterification reaction progresses to continue the esterification reaction.

このように反応系にテレフタル酸を逐次追加することに
より、エステル化終了時までに反応系に加えられたテレ
フタル酸に対するエチレングリコールのモル比が1.0
〜25好ましくは10〜2.0になるようにする。
By sequentially adding terephthalic acid to the reaction system in this way, the molar ratio of ethylene glycol to terephthalic acid added to the reaction system was 1.0 by the end of esterification.
-25 preferably 10-2.0.

この場合反応系に追加されるテレフタル酸の添加量、添
加の時期などは、例えば反応系を攪拌している攪拌機に
かかるトルクを測定することにより知ることができるし
、またエステル化により生じる水を外部に留出させなが
ら反応を行っている場合には留出する水の量を測定する
ことによっても知ることができる。
In this case, the amount of terephthalic acid added to the reaction system, the timing of addition, etc. can be determined by, for example, measuring the torque applied to the stirrer that is stirring the reaction system. If the reaction is being carried out while distilling water to the outside, this can also be determined by measuring the amount of water distilled out.

本発明におけるエステル化の温度、圧力、攪拌などの諸
条件は従来周知の方法より任意の条件を選択すれば良い
Conditions such as temperature, pressure, and stirring for esterification in the present invention may be arbitrarily selected from conventionally known methods.

また本発明の方法は連続式、回分式のいずれの方法によ
っても実施することができる。
Further, the method of the present invention can be carried out either continuously or batchwise.

後者の方法については既に例を示したが、前者の方法に
ついては例えば第2図に示す装置を用いて実施すること
ができる。
An example of the latter method has already been shown, but the former method can be implemented using, for example, the apparatus shown in FIG.

第2図は本発明のエステル化を連続的に行うためのエス
テル化装置を模式的に示したもので、1はエステル化反
応槽であり、図面では省略したジャケットにより加熱さ
れている。
FIG. 2 schematically shows an esterification apparatus for continuously performing esterification of the present invention, and 1 is an esterification reaction tank, which is heated by a jacket not shown in the drawing.

反応槽1には仕切り板2が設置され、反応槽1が複数の
反応室3に区分されている。
A partition plate 2 is installed in the reaction tank 1, and the reaction tank 1 is divided into a plurality of reaction chambers 3.

まず第1の反応室にはエチレングリコールが供給口4よ
り供給され、上方の供給口5よりはテレフタル酸が供給
される。
First, ethylene glycol is supplied to the first reaction chamber from the supply port 4, and terephthalic acid is supplied from the upper supply port 5.

反応混合物は攪拌機6により攪拌され、エステル化反応
が進行し、副生する水は揮発物排出ロアから除去される
The reaction mixture is stirred by the stirrer 6, the esterification reaction proceeds, and by-product water is removed from the volatile matter discharge lower.

エステル化反応の進んだ反応混合物は配管8を通して次
の反応室に送られる。
The reaction mixture in which the esterification reaction has proceeded is sent to the next reaction chamber through piping 8.

この反応室においても上方の供給口5よりテレフタル酸
が供給され、同様にしてエステル化反応が進められる。
Also in this reaction chamber, terephthalic acid is supplied from the upper supply port 5, and the esterification reaction proceeds in the same manner.

同様にして各反応室において、前の反応室より配管8を
経て供給された反応混合物に、上方の供給口5よりテレ
フタル酸が供給されてエステル化終了時が行われる。
Similarly, in each reaction chamber, terephthalic acid is supplied from the upper supply port 5 to the reaction mixture supplied from the previous reaction chamber via the pipe 8 to complete the esterification.

こうして最後の反応室においてエステル化工程を終了し
た反応生成物は排出口9より取出される。
The reaction product that has completed the esterification process in the last reaction chamber is taken out from the outlet 9.

なお、この連続的なエステル化法においても、各反応室
内における反応混合物中の未反応のテレフタル酸は常に
30重量%以下に維持され、また反応混合物が取出口9
より取出されるまでに反応混合物中に供給された全テレ
フタル酸と、最初の反応室に供給されたエチレングリコ
ールのモル比が1対1.0〜2.5になるように各反応
室に供給されるテレフタル酸の量が調節される。
In addition, even in this continuous esterification method, unreacted terephthalic acid in the reaction mixture in each reaction chamber is always maintained at 30% by weight or less, and the reaction mixture is
The total terephthalic acid supplied to the reaction mixture before being taken out from the first reaction chamber and the ethylene glycol supplied to the first reaction chamber are supplied to each reaction chamber such that the molar ratio is 1:1.0 to 2.5. The amount of terephthalic acid added is adjusted.

本発明の方法において、主としてテレフタル酸よりなる
芳香族ジカルボン酸をグリコールでエステル化する際に
、芳香族ジカルボン酸、グリコール以外の添加剤を添加
することも、本発明の趣旨よりはずれるものではない。
In the method of the present invention, when esterifying an aromatic dicarboxylic acid mainly consisting of terephthalic acid with glycol, it does not depart from the spirit of the present invention to add additives other than the aromatic dicarboxylic acid and glycol.

このような添加剤としては例えはエステル化反応の触媒
として用いられる各種の金属化合物、エーテル結合生成
の抑制剤として用いられるアミン、酸アミドなどの窒素
化合物、酸化チタン、カーボン・ブラックなどの顔料が
挙げられる。
Examples of such additives include various metal compounds used as catalysts for esterification reactions, amines used as inhibitors of ether bond formation, nitrogen compounds such as acid amides, and pigments such as titanium oxide and carbon black. Can be mentioned.

本発明の方法で得られる反応混合物は主として芳香族ジ
カルボン酸のジグリコールエステルおよび/またはその
低重合体より構成されるが、これに適当な重縮合触媒、
例えば三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムまたは蓚
酸チタニル化合物を添加して、減圧下高温に加熱して重
縮合させることにより、高品質のポリエステルを得るこ
とができる。
The reaction mixture obtained by the method of the present invention is mainly composed of a diglycol ester of an aromatic dicarboxylic acid and/or a low polymer thereof, and a suitable polycondensation catalyst,
For example, a high-quality polyester can be obtained by adding antimony trioxide, germanium dioxide, or a titanyl oxalate compound and polycondensing the mixture by heating to a high temperature under reduced pressure.

従来のエステル化反応は、高粘性のスラリー状態で行わ
れていたため、芳香族ジカルボン酸の粘度、エステル化
時の固液比などの点において種々の制限が加えられてい
たが、本発明においては、このような制限は完全に取り
はらうことが可能になった。
Conventional esterification reactions were carried out in a highly viscous slurry state, which imposed various restrictions on the viscosity of the aromatic dicarboxylic acid and the solid-liquid ratio during esterification.However, in the present invention, , it has become possible to completely remove these restrictions.

さらに本発明のエステル化反応は完全に低粘性の均一に
近い反応系で行われるため、反応系の攪拌に必要な動力
が低下し、またそれに伴ってエステル化反応装置の製作
費の低減を計ることができる。
Furthermore, since the esterification reaction of the present invention is carried out in a completely low-viscosity, almost homogeneous reaction system, the power required for stirring the reaction system is reduced, and the manufacturing cost of the esterification reaction apparatus is accordingly reduced. be able to.

従ってエステル化反応に必要なコストを低下させること
が可能になった。
Therefore, it has become possible to reduce the cost required for the esterification reaction.

さらに本発明方法によれば反応混合物を局部過熱するこ
となくエステル化反応を進めることが出来るので生成物
の品質低下を防止することが可能になった。
Furthermore, according to the method of the present invention, the esterification reaction can proceed without locally overheating the reaction mixture, making it possible to prevent the quality of the product from deteriorating.

従って本発明方法により、芳香族ジカルボン酸とグリコ
ールより高品質のポリエステルを経済的に製造すること
が可能になった。
Therefore, the method of the present invention makes it possible to economically produce a polyester of higher quality than aromatic dicarboxylic acids and glycols.

以下実施例を挙げて本発明の方法を具体的に説明するが
、本発明は必ずしもこれら実施例に限定されるものでは
ない。
The method of the present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not necessarily limited to these Examples.

なお、実施例中、部とあるのは重量部を表わす。In addition, in the examples, parts represent parts by weight.

芳香族ジカルボン酸のエステル化率(ES%)は常法に
より酸価(AV)およびけんか価(SV)を測定して、
次式に従って算出した。
The esterification rate (ES%) of aromatic dicarboxylic acid is determined by measuring the acid value (AV) and hydration value (SV) by a conventional method.
It was calculated according to the following formula.

*V−AV ES係二□XI 00 SV 極限粘度(〔η〕)はフェノール:テトラクロルエタン
=6:4(重量比)の混合溶媒を用いて、30℃で測定
した。
*V-AV ES coefficient 2□XI 00 SV The intrinsic viscosity ([η]) was measured at 30°C using a mixed solvent of phenol:tetrachloroethane=6:4 (weight ratio).

またジエチレングリコール含有量(DEG)は重合物の
全グリコール単位中のジエチレングリコールのモルφで
示した。
Further, the diethylene glycol content (DEG) was expressed as the mole φ of diethylene glycol in all the glycol units of the polymer.

さらにまた重合物の色調を示すハンタースケールb値は
ペレット状態で測定したものであり、黄色味を示す尺度
であって、b値の小さい程色調の良いことを表わす。
Furthermore, the hunter scale b value, which indicates the color tone of the polymer, is measured in the form of pellets, and is a measure of yellowness, and the smaller the b value, the better the color tone.

参考例 攪拌機、精留塔、圧力調整器およびテレフタル酸を連続
的に供給する装置を備えたオートクレーブに、エチレン
グリコール]、 O0部を供給し、オートクレーブの空
間の空気を窒素で置換した後、窒素ガスにより、4.5
kg/i(ゲージ圧)に加圧し、定圧力に保ちながら、
240℃に昇温した。
Reference Example: 0 parts of ethylene glycol was supplied to an autoclave equipped with a stirrer, a rectification column, a pressure regulator, and a device for continuously supplying terephthalic acid, and after replacing the air in the space of the autoclave with nitrogen, With gas, 4.5
While pressurizing to kg/i (gauge pressure) and maintaining constant pressure,
The temperature was raised to 240°C.

この温変に達したときの攪拌動力を測定し、その後、平
均粒が50μのテレフタル酸を徐々に加えることによっ
て、混合物中のテレフタル酸濃度を変化させ、そのテレ
フタル酸濃度に応じた攪拌動力の上昇を測定した。
The stirring power when this temperature change is reached is measured, and then terephthalic acid with an average particle size of 50μ is gradually added to change the terephthalic acid concentration in the mixture, and the stirring power is adjusted according to the terephthalic acid concentration. The rise was measured.

テレフタル酸を全く加えないときの攪拌動力を1とし、
それぞれのテレフタル酸濃度における攪拌動力の倍率を
下記第1表に示し、それをプロットしたものが第1図で
ある。
The stirring power when no terephthalic acid is added is 1,
The magnification of the stirring power for each terephthalic acid concentration is shown in Table 1 below, and FIG. 1 is a plot of it.

なおテレフタル酸濃度は最初に仕込んだエチレングリコ
ール量と加えたテレフタル酸の量より算出し、攪拌動力
は攪拌機用モーターにかかる電圧と電流より算出した。
The terephthalic acid concentration was calculated from the amount of ethylene glycol initially charged and the amount of terephthalic acid added, and the stirring power was calculated from the voltage and current applied to the stirrer motor.

実施例 1 攪拌機、精留塔、圧力調整器およびテレフタル酸を連続
的に供給する装置を備えたオートクレーブに、平均粒径
50μのテレフタル酸100部、エチレングリコール4
48部、N、N−ジメチルホルムアミド0.09部を供
給し、オートクレーブの空間を空気より窒素に置換した
後、窒素ガスにより4.5 kg/i (ゲージ圧)に
加圧し、一定圧力を保ちながら240°Cに昇温し、生
成する水を精留塔を経て系外に除きながらエステル化を
行った。
Example 1 100 parts of terephthalic acid with an average particle size of 50μ, ethylene glycol 4
After supplying 48 parts of N,N-dimethylformamide and 0.09 parts of N,N-dimethylformamide and replacing air with nitrogen in the autoclave space, pressurize to 4.5 kg/i (gauge pressure) with nitrogen gas and maintain a constant pressure. Esterification was carried out while raising the temperature to 240° C. and removing the produced water from the system through a rectification column.

反応開始後20分で、内温か240℃に達した。Twenty minutes after the start of the reaction, the internal temperature reached 240°C.

240℃に到達してから、10分後にテレフタル酸を以
下の方法に従って反応系に添加し始めた。
Ten minutes after reaching 240°C, terephthalic acid was started to be added to the reaction system according to the following method.

すなわち5分毎に反応系より留出した水の量を測定し、
モル比で水の1部2倍に相当するテレフタル酸を反応系
に供給した。
That is, the amount of water distilled from the reaction system was measured every 5 minutes,
Terephthalic acid equivalent to 1 part and 2 times water in molar ratio was supplied to the reaction system.

この方法により反応系の混合物の全量に対する未反応の
テレフタル酸の量は常に30係以下に保つことができた
By this method, the amount of unreacted terephthalic acid relative to the total amount of the reaction system mixture could always be kept at 30 parts or less.

反応系にテレフタル酸を追加し始めてから、100分で
900部のテレフタル酸を投入した。
After starting to add terephthalic acid to the reaction system, 900 parts of terephthalic acid was added in 100 minutes.

エステル化反応を開始してから、160分後にエステル
化率が86係に相当する水が留出したので、オートクレ
ーブを放圧し、エステル化工程を終了させた。
Since water corresponding to an esterification rate of 86 was distilled out 160 minutes after the start of the esterification reaction, the autoclave was depressurized and the esterification process was completed.

エステル化反応系に供給したテレフタル酸は全部で10
00部、エチレングリコールは448部であるので、テ
レフタル酸に対するエチレングリコールのモル比(以下
E G/T P Aで表わす。
A total of 10 terephthalic acids were supplied to the esterification reaction system.
00 parts, and ethylene glycol is 448 parts, so the molar ratio of ethylene glycol to terephthalic acid (hereinafter expressed as EG/TPA).

)は12であった。) was 12.

エステル化反応中の攪拌機のモーターにかかる電流は殆
んど一定であった。
The current applied to the stirrer motor during the esterification reaction was almost constant.

得られた反応生成物に三酸化アンチモン0.262部を
添加し、常法に従って減圧下に重縮合を行って得られた
ポリマーの特性値は、〔η〕が0628、DEGが20
9φ、b値が3.0であった。
The characteristic values of the polymer obtained by adding 0.262 parts of antimony trioxide to the obtained reaction product and polycondensing it under reduced pressure according to a conventional method are as follows: [η] is 0628 and DEG is 20.
9φ and b value was 3.0.

比較例 1 実施例1で用いた同じオートクレーブに、実施例1で用
いた同じテレフタル酸i ooo部(約70重量φ)、
エチレングリコール448部 N。
Comparative Example 1 In the same autoclave used in Example 1, ooo parts of the same terephthalic acid used in Example 1 (approximately 70 weight φ),
448 parts of ethylene glycol N.

「−ジメチルホルムアミド0.09部を一度に供給し、
オートクレーブの空間を空気より窒素に置換した後、窒
素ガスにより4.5kg/cIIL(ゲージ圧)に加圧
し、一定圧力を保ちながら240℃に昇温し、生成する
水を精留塔を経て系外に除きながら、エステル化反応を
行った。
"-Supplying 0.09 parts of dimethylformamide at once,
After replacing the air with nitrogen in the autoclave space, the pressure was increased to 4.5 kg/cIIL (gauge pressure) with nitrogen gas, and the temperature was raised to 240°C while maintaining a constant pressure. The water produced was passed through a rectification column to the system. The esterification reaction was carried out while removing the mixture from the outside.

この場合、内温か240℃に到達するのにエステル化開
始より90分を要した。
In this case, it took 90 minutes from the start of esterification for the internal temperature to reach 240°C.

次いで155分を要して、エステル化率85優に相当す
る水が留出したので、オートクレーブを放圧し、エステ
ル化工程を終了させた。
Then, over a period of 155 minutes, water corresponding to an esterification rate of over 85 was distilled out, so the autoclave was depressurized and the esterification step was terminated.

エステル化反応中の攪拌機のモーターにかかる最大電流
は実施例1の場合の4倍になり、エステル化反応初期の
オートクレーブ内の攪拌は非常に困難であることが判っ
た。
The maximum current applied to the stirrer motor during the esterification reaction was four times that of Example 1, and it was found that stirring in the autoclave at the initial stage of the esterification reaction was extremely difficult.

得られた反応生成物を実施例1と全く同様にして重縮合
して得られるポリマーの特性値は〔η〕が0.625、
DEGが2.88斜、b値が4.4であった。
The characteristic values of the polymer obtained by polycondensing the obtained reaction product in exactly the same manner as in Example 1 are as follows: [η] is 0.625;
The DEG was 2.88 and the b value was 4.4.

実施例 2 実施例1て用いたオートクレーブに、実施例1で用いた
テレフタル酸90部、4,4′−ビフェニルジカルボン
酸10部、エチレンクリコール448部、酢酸カルシウ
ム0.211部を供給し、実施例1と同様にしてエステ
ル化を行った。
Example 2 To the autoclave used in Example 1, 90 parts of terephthalic acid, 10 parts of 4,4'-biphenyl dicarboxylic acid, 448 parts of ethylene glycol, and 0.211 parts of calcium acetate used in Example 1 were supplied, Esterification was carried out in the same manner as in Example 1.

エステル化開始後、30分で内温か240℃に達した。After the start of esterification, the internal temperature reached 240°C in 30 minutes.

ここでテレフタル酸180部と4,4′−ビフェニルジ
カルボン酸20部の混合物を20分間隔で4回オートク
レーブに添加した。
A mixture of 180 parts of terephthalic acid and 20 parts of 4,4'-biphenyldicarboxylic acid was then added to the autoclave four times at 20 minute intervals.

芳香族ジカルボン酸を添加した時期と量は留出する水を
測定した結果から、本発明の方法に従うものであった。
The timing and amount of addition of aromatic dicarboxylic acid were determined according to the method of the present invention based on the results of measuring distilled water.

エステル化開始後、180分で芳香族ジカルボン酸のエ
ステル化率85%に相当する水が系外に留出したので、
オートクレーブ内の圧力を放圧し、エステル化工程を終
了させた。
After 180 minutes after the start of esterification, water equivalent to 85% of the esterification rate of aromatic dicarboxylic acid was distilled out of the system.
The pressure inside the autoclave was released to complete the esterification process.

エステル化反応中の攪拌機のモーターにかかる電流は殆
んど一定であった。
The current applied to the stirrer motor during the esterification reaction was almost constant.

得られた反応混合物を実施例1と全く同様にして重縮合
させて得られるポリマーの特性値は〔η〕が0621、
DEGが227係、b値が3.2であった。
The characteristic values of the polymer obtained by polycondensing the obtained reaction mixture in exactly the same manner as in Example 1 are as follows: [η] is 0621;
The DEG was 227, and the b value was 3.2.

比較例 2 実施例2で用いたオートクレーブに、実施例2で用いた
テレフタル酸810部、4,4′−ビフェニルジカルボ
ン酸90部(全芳香族ジカルボン酸として約62重量係
)、エチレングリコール448部、酢酸カルシウム0.
211部を供給し、比較例1と同様にしてエステル化を
行った。
Comparative Example 2 In the autoclave used in Example 2, 810 parts of terephthalic acid used in Example 2, 90 parts of 4,4'-biphenyl dicarboxylic acid (approximately 62 parts by weight as fully aromatic dicarboxylic acid), and 448 parts of ethylene glycol were added. , calcium acetate 0.
Esterification was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 by supplying 211 parts.

エステル化開始後、90分で内温か240°Cに到達し
、245分で芳香族ジカルボン酸のエステル化率が85
係に相当する水が留出し′たので、オートクレーブ内の
圧力を放圧し、エステル化工程を終了させた。
After the start of esterification, the internal temperature reached 240°C in 90 minutes, and the esterification rate of aromatic dicarboxylic acid reached 85 in 245 minutes.
Since water corresponding to the amount of water was distilled out, the pressure inside the autoclave was released to terminate the esterification process.

エステル化反応中の攪拌機のモーターにかかる最大電流
は実施例2の場合の3.5倍であり、特にエステル化反
応初期のオートクレーブ内の攪拌は非常に困難であった
The maximum current applied to the stirrer motor during the esterification reaction was 3.5 times that of Example 2, and stirring in the autoclave at the initial stage of the esterification reaction was particularly difficult.

得られた反応生成物を比較例1と全く同様にして重縮合
して得られるポリマーの特性値は〔η〕が0619、D
EGが3.24φ、b値が4.5であった。
The characteristic values of the polymer obtained by polycondensing the obtained reaction product in exactly the same manner as in Comparative Example 1 are as follows: [η] is 0619, D
The EG was 3.24φ and the b value was 4.5.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はテレフタル酸とエチレングリコールの混合物を
エステル化する際に、エステル化の初期において反応混
合物の攪拌を行うための攪拌機に掛る動力を、反応混合
物中のテレフタル酸の濃度を変化させてプロットしたグ
ラフである。 第2図は本発明のエステル化を行うためのエステル化装
置を模式的に示した縦断面図である。 1・・・・・・エステル化反応槽、2・・・・・・仕切
板、3・・・・・・反応室、4・・・・・・エチレング
リコール供給口、5・・・・・・テレフタル酸供給口、
6・・・・・・攪拌機、7・・・・・・揮発物質排出口
、8・・・・・・配管、9・・・・・・取出口。
Figure 1 is a plot of the power applied to the stirrer to stir the reaction mixture in the early stage of esterification when esterifying a mixture of terephthalic acid and ethylene glycol as the concentration of terephthalic acid in the reaction mixture is varied. This is the graph. FIG. 2 is a vertical sectional view schematically showing an esterification apparatus for carrying out esterification of the present invention. 1... Esterification reaction tank, 2... Partition plate, 3... Reaction chamber, 4... Ethylene glycol supply port, 5...・Terephthalic acid supply port,
6... Stirrer, 7... Volatile substance discharge port, 8... Piping, 9... Output port.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 テレフタル酸もしくは主としてテレフタル酸よりな
る芳香族ジカルボン酸を炭素原子数2〜10のグリコー
ルでエステル化するに際し、エステル化の全期間を通じ
て反応混合物の全重量に対してエステル化されていない
芳香族ジカルボン酸が30重量係以下となるよ・うにエ
ステル化反応系を維持することを特徴とするテレフタル
酸もしくは主としてテレフタル酸よりなる芳香族ジカル
ボン酸のエステル化方法。
1. When esterifying terephthalic acid or an aromatic dicarboxylic acid mainly consisting of terephthalic acid with a glycol having 2 to 10 carbon atoms, the unesterified aromatic dicarboxylic acid is added to the total weight of the reaction mixture during the entire esterification period. A method for esterifying terephthalic acid or an aromatic dicarboxylic acid mainly consisting of terephthalic acid, characterized in that the esterification reaction system is maintained such that the acid concentration is 30% by weight or less.
JP9822374A 1974-08-26 1974-08-26 Method for esterifying aromatic dicarboxylic acids Expired JPS5844652B2 (en)

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