EP0699700A2

Process for the preparation of thermostable, neutral colour, antimony-free polyesters and products therefrom

Abstract

Prodn. of thermostable polyesters (I), which are colour-neutral and free from Sb, involves esterification of aromatic dicarboxylic acids or ester exchange of their lower aliphatic diol cpds., followed by polycondensation. The novel features are that: (a) ester exchange, if used, is carried out in the presence of 20-120 ppm (as metal) of an ester exchange catalyst (II); (b) after esterification or ester exchange, phosphoric, phosphorous and/or phosphonic acid or a deriv. as chelating agent (III) in an amt, equiv. to 100% (II) and up to 99% of the Co to be added; then (c) up to 80 ppm Co is added as Co cpd.; and (d) polycondensation is carried out in the presence of 1-10 ppm Ti as Ti cpd., 0-1000 ppm organic crosslinker (pentaerythritol) and 0-50 ppm optical brightener, without adding Sb. Also claimed are (I) per se.

EP0699700A2, drawing sheet 1
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20 claims: 20 independent, 0 dependent

  1. 1
    Process for the preparation of thermostable, color-neutral, antimony-free polyester by esterification of aromatic dicarboxylic acids or transesterification of lower aliphatic esters of aromatic dicarboxylic acids with aliphatic diols and subsequent polycondensation, characterized in that a possible transesterification is carried out in the presence of 20 to 120 ppm, based on the catalyst metal, of a transesterification catalyst , after completion of the esterification or transesterification the esterification or transesterification approach 100% of the amount equivalent to the transesterification catalyst used and up to 99% of the amount equivalent to the cobalt to be used of phosphoric acid, phosphorous acid and / or phosphonic acids or a derivative thereof is added as a complexing agent, then the batch up to 80 ppm cobalt, in the form be added to a cobalt compound, and the polycondensation without the addition of antimony in the presence of 1 to 10 ppm of titanium, which is added in the form of a titanium compound, and optionally in the presence of organic compounds (pentaerythritol) providing crosslinking assemblies and if necessary up to 50 ppm of an optical brightener is carried out. Verfahren zur Herstellung thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester durch Veresterung aromatischer Dicarbonsäuren oder Umesterung niederer aliphatischer Ester aromatischer Dicarbonsäuren mit aliphatischen Diolen und anschließende Polykondensation dadurch gekennzeichnet, daß eine eventuelle Umesterung in Gegenwart von 20 bis 120 ppm, bezogen auf das Katalysatormetall, eines Umesterungskatalysators ausgeführt wird, nach Abschluß der Veresterung oder Umesterung dem Veresterungs- oder Umesterungsansatz 100 % der zu dem eingesetzten Umesterungskatalysator äquivalenten Menge und bis zu 99 % der zu dem einzusetzenden Kobalt äquivalenten Menge von Phosphorsäure, phosphoriger Säure und/oder Phosphonsäuren oder einem Derivat derselben als Komplexierungsmittel zugefügt wird, dann dem Ansatz bis zu 80 ppm Kobalt, in Form einer Kobaltverbindung zugefügt werden, und die Polykondensation ohne Antimonzusatz in Gegenwart von 1 bis 10 ppm Titan, das in Form einer Titanverbindung zugesetzt wird, und ggf.in Gegenwart von bis zu 1000 ppm vernetzende Baugruppen liefernden organischen Verbindungen (Pentaerythrit) und ggf. bis zu 50 ppm eines optischen Aufhellers ausgeführt wird.
  2. 2
    Process according to Claim 1, characterized in that after the esterification or transesterification has ended, the esterification or transesterification batch 100% of the amount equivalent to the transesterification catalyst used and 90 to 99% of the amount equivalent to the cobalt to be used of phosphoric acid, phosphorous acid and / or phosphonic acids or a derivative thereof is added as a complexing agent. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Veresterung oder Umesterung dem Veresterungs- oder Umesterungsansatz 100 % der zu dem eingesetzten Umesterungskatalysator äquivalenten Menge und 90 bis 99 % der zu dem einzusetzenden Kobalt äquivalenten Menge von Phosphorsäure, phosphoriger Säure und/oder Phosphonsäuren oder einem Derivat derselben als Komplexierungsmittel zugefügt wird.
  3. 3
    Method according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the polycondensation without the addition of antimony in the presence of 1 to 10 ppm titanium up to an IV, measured in dichloroacetic acid at 25 ° C., from 0.4 to 0.9 dl / g and up to a carboxyl group concentration of 10 to 50 mmol / kg in the melt, and then up to the desired final viscosity in the solid phase is performed. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensation ohne Antimonzusatz in Gegenwart von 1 bis 10 ppm Titan bis zu einer IV, gemessen in Dichloressigsäure bei 25°C, von 0,4 bis 0,9 dl/g und bis zu einer Carboxylgruppenkonzentration von 10 bis 50 mmol/kg in der Schmelze, und anschließend bis zu der gewünschten Endviskosität in der Festphase ausgeführt wird.
  4. 4
    Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that 20 to 40 ppm cobalt, in the form of a cobalt compound, are added to the batch. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ansatz 20 bis 40 ppm Kobalt, in Form einer Kobaltverbindung zugefügt werden.
  5. 5
    Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the polycondensation is carried out without the addition of antimony in the presence of 2-8 ppm of titanium and, if appropriate, in the presence of up to 1000 ppm of organic compounds which provide crosslinking assemblies. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensation ohne Antimonzusatz in Gegenwart von 2-8 ppm Titan und ggf.in Gegenwart von bis zu 1000 ppm vernetzende Baugruppen liefernden organischen Verbindungen ausgeführt wird.
  6. 6
    Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the polycondensation in the presence of 100 to 500 ppm crosslinking assemblies providing organic compounds is carried out. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensation in Gegenwart von 100 bis 500 ppm vernetzende Baugruppen liefernden organischen Verbindungen ausgeführt wird.
  7. 7
    Method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the polycondensation is carried out without the addition of antimony in the presence of up to 25 ppm of an optical brightener. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensation ohne Antimonzusatz in Gegenwart von bis zu 25 ppm eines optischen Aufhellers ausgeführt wird.
  8. 8
    Process according to at least one of claims 1 to 7, characterized by esterification of aromatic dicarboxylic acids or hodroxycarboxylic acids or transesterification of lower aliphatic esters of aromatic dicarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids with aliphatic diols and subsequent polycondensation, that 80 to 100 mol% of aromatic dicarboxylic acids of the formula III         HOOC-X-COOH (III) or their lower aliphatic esters and 0 to 20 mol% of aromatic hydroxycarboxylic acids of the formula IV         HO-X¹-COOH (IV) or their lower aliphatic esters with diols of the formula (V)         HO-Y-OH (V) esterified or transesterified, whereby X, based on the total amount of di- and hydroxycarboxylic acids, more than 80 mol% aromatic residues with 5 to 16, preferably 6 to 12 carbon atoms and a maximum of 20 mol% of aliphatic radicals having 4 to 10 carbon atoms, preferably 6 to 8 carbon atoms, X¹, the p-phenylene radical, Y, based on the total amount of the transesterified or esterified diols, to at least 80 mol% of alkylene or polymethylene groups with 2 to 4 carbon atoms or cycloalkane or dimethylene-cycloalkane groups with 6 to 10 carbon atoms and at most 20 mol% straight-chain or branched alkanediyl with 4 to 16, preferably 4 to 8, C atoms or radicals of the formula - (C₂H₄-O)n-C₂H₄-, in which n is an integer from 1 to 40, where n = 1 or 2 are preferred for proportions up to 20 mol% and groups with n = 10 to 40 preferably only in proportions of less than 5 mol.- % available. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, durch Veresterung aromatischer Dicarbonsäuren oder Hodroxycarbonsäuren oder Umesterung niederer aliphatischer Ester aromatischer Dicarbonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren mit aliphatischen Diolen und anschließende Polykondensation dadurch gekennzeichnet, daß 80 bis 100 Mol.-% aromatische Dicarbonsäuren der Formel III         HOOC-X-COOH     (III) oder deren niedere aliphatische Ester und 0 bis 20 Mol.-% aromatische Hydroxycarbonsäuren der Formel IV         HO-X¹-COOH     (IV) oder deren niedere aliphatische Ester mit Diolen der Formel (V)         HO-Y-OH     (V) verestert oder umestert, wobei X , bezogen auf die Gesamtmenge der Di- und Hydroxycarbonsäuren, zu mehr als 80 Mol.-% aromatische Reste mit 5 bis 16, vorzugsweise 6 bis 12 C-Atomen und maximal 20 Mol.-% aliphatische Reste mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 8 Kohlenstoffatomen, X¹ , den p-Phenylenrest, Y , bezogen auf die Gesamtmenge der um- oder veresterten Diole, zu mindestens 80 Mol.-% Alkylen- oder Polymethylengruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Cycloalkan- oder Dimethylen-cycloalkangruppen mit 6 bis 10 C-Atomen und zu maximal 20 Mol.-% geradkettiges oder verzweigtes Alkandiyl mit 4 bis 16, vorzugsweise 4 bis 8, C-Atomen oder Reste der Formel -(C₂H₄-O)n-C₂H₄-, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 40 bedeutet, wobei n = 1 oder 2 für Anteile bis zu 20 Mol.-% bevorzugt sind und Gruppen mit n = 10 bis 40 vorzugsweise nur in Anteilen von unter 5 Mol.-% vorhanden sind.
  9. 9
    Method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that X, based on the total amount of di- and hydroxycarboxylic acids, 90 to 100 mol% p-phenylene radicals, 0 to 7 mol% m-phenylene radicals and 0 to 5 mol% aliphatic radicals having 4 to 10 carbon atoms, preferably 6 to 8 Carbon atoms X¹, the p-phenylene radical, Y, based on the total amount of the transesterified or esterified diols, to at least 90 mol% alkylene or polymethylene groups with 2 to 4 carbon atoms or cycloalkane or dimethylene-cycloalkane groups with 6 to 10 C atoms and to a maximum of 10 mol% straight-chain or branched alkanediyl having 4 to 16, preferably 4 to 8, carbon atoms or radicals of the formula - (C₂H₄-O)n-C₂H₄-, wherein n represents the numbers 1 or 2 means. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß X , bezogen auf die Gesamtmenge der Di- und Hydroxycarbonsäuren, zu 90 bis 100 Mol% p-Phenylenreste, zu 0 bis 7 Mol% m-Phenylenreste und zu 0 bis 5 Mol% aliphatische Reste mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 8 Kohlenstoffatomen X¹ , den p-Phenylenrest, Y , bezogen auf die Gesamtmenge der um- oder veresterten Diole, zu mindestens 90 Mol.-% Alkylen- oder Polymethylengruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Cycloalkan- oder Dimethylen-cycloalkangruppen mit 6 bis 10 C-Atomen und zu maximal 10 Mol.-% geradkettiges oder verzweigtes Alkandiyl mit 4 bis 16, vorzugsweise 4 bis 8, C-Atomen oder Reste der Formel -(C₂H₄-O)n-C₂H₄-, worin n für die Zahlen 1 oder 2 steht, bedeutet.
  10. 10
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester auf Basis aromatischer Dicarbonsäuren und aliphatischer Diole, herstellbar nach dem Verfahren des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unmattierten Zustand seine Farbzahlkomponenten a* im Bereich von -3 bis +3, b* im Bereich von -6 bis +6 und L* im Bereich von 55 bis 75 liegen. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester based on aromatic dicarboxylic acids and aliphatic diols, can be produced by the process of claim 1, characterized in that its color number components in the unmatted state a * in the range from -3 to +3, b * in the range from -6 to +6 and L * range from 55 to 75.
  11. 11
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester auf Basis aromatischer Dicarbonsäuren und aliphatischer Diole gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er frei ist von Antimon, 1 bis 10 ppm Titan, 20 bis 120 ppm eines Umesterungskatalysatormetalls in Form katalytisch unwirksamer Komplexe mit Phosphorsäure, phosphoriger Säure und/oder Phosphonsäuren oder einem Derivat derselben, und 0 bis 80 ppm Kobalt, das teilweise in Form katalytisch unwirksamer Komplexe mit Phosphorsäure, phosphoriger Säure und/oder Phosphonsäuren oder einem Derivat derselben vorliegt, und ggf. bis zu 50 ppm eines optischen Aufhellers enthält. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester based on aromatic dicarboxylic acids and aliphatic diols according to claim 10, characterized in that it is free of antimony, 1 to 10 ppm titanium, 20 to 120 ppm of a transesterification catalyst metal in the form of catalytically inactive complexes with phosphoric acid, phosphorous acid and / or phosphonic acids or a derivative thereof, and 0 to 80 ppm cobalt, which is partly in the form of catalytically inactive complexes with phosphoric acid, phosphorous acid and / or phosphonic acids or a derivative thereof is present, and possibly contains up to 50 ppm of an optical brightener.
  12. 12
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß er frei ist von Antimon, 2 bis 8 ppm Titan, 50 bis 90 ppm Mangan (gerechnet als Metall) in Form katalytisch unwirksamer Komplexe mit Phosphorsäure, phosphoriger Säure und/oder Phosphonsäuren oder einem Derivat derselben, und 20 bis 40 ppm Kobalt, das teilweise in Form katalytisch unwirksamer Komplexe mit Phosphorsäure, phosphoriger Säure und/oder Phosphonsäuren oder einem Derivat derselben vorliegt, und ggf. bis zu 25 ppm eines optischen Aufhellers, enthält. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 and 11, characterized in that it is free of antimony, 2 to 8 ppm titanium, 50 to 90 ppm of manganese (calculated as metal) in the form of catalytically inactive complexes with phosphoric acid, phosphorous acid and / or phosphonic acids or a derivative thereof, and 20 to 40 ppm cobalt, which is partly in the form of catalytically inactive complexes with phosphoric acid, phosphorous acid and / or phosphonic acids or a derivative thereof, and possibly up to 25 ppm of an optical brightener.
  13. 13
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im unmattierten Zustand seine Farbzahlkomponenten a* im Bereich von -2 bis +2, b* im Bereich von -3,5 bis +3,5 und L* im Bereich von 60 bis 70 liegen. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 12, characterized in that in the unmatted state its color number components a * in the range from -2 to +2, b * in the range of -3.5 to +3.5 and L * range from 60 to 70.
  14. 14
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß 90 bis 99 % des Kobalts in Form katalytisch unwirksamer Komplexe mit Phosphorsäure, phosphoriger Säure und/oder Phosphonsäuren oder einem Derivat derselben vorliegt. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 13, characterized in that 90 to 99% of the cobalt is present in the form of catalytically inactive complexes with phosphoric acid, phosphorous acid and / or phosphonic acids or a derivative thereof.
  15. 15
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er 5 bis 25 ppm eines optischen Aufhellers enthält. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 14, characterized in that it contains 5 to 25 ppm of an optical brightener.
  16. 16
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß seine Polymerketten aus 80 bis 100 Mol.-% Baugruppen der Formel VI und 20 bis 0 Mol.-% Baugruppen der Formel VII aufgebaut sind, worin X zu mehr als 80 Mol.-% aromatische Reste mit 5 bis 16, vorzugsweise 6 bis 12 C-Atomen und maximal 20 Mol.-% aliphatische Reste mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 8 Kohlenstoffatomen, X¹ den p-Phenylenrest Y zu mindestens 80 Mol.-% Alkylen- oder Polymethylengruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Cycloalkan- oder Dimethylen-cycloalkangruppen mit 6 bis 10 C-Atomen und zu maximal 20 Mol.-% geradkettiges oder verzweigtes Alkandiyl mit 4 bis 16, vorzugsweise 4 bis 8, C-Atomen oder Reste der Formel -(C₂H₄-O)n-C₂H₄-, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 40 bedeutet, wobei n = 1 oder 2 für Anteile bis zu 20 Mol.-% bevorzugt sind und Gruppen mit n = 10 bis 40 vorzugsweise nur in Anteilen von unter 5 Mol.-% vorhanden sind. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 15, characterized in that its polymer chains are made of 80 to 100 mol% of assemblies of the formula VI and 20 to 0 mol% of assemblies of the formula VII are built up in what X more than 80 mol% aromatic radicals with 5 to 16, preferably 6 to 12 carbon atoms and at most 20 mol% aliphatic radicals with 4 to 10 carbon atoms, preferably 6 to 8 carbon atoms, X¹ is the p-phenylene radical Y to at least 80 mol% of alkylene or polymethylene groups with 2 to 4 carbon atoms or cycloalkane or dimethylene-cycloalkane groups with 6 to 10 C atoms and a maximum of 20 mol% straight-chain or branched alkanediyl with 4 to 16, preferably 4 to 8 carbon atoms or radicals of the formula - (C₂H₄-O)n-C₂H₄-, in which n is an integer from 1 to 40, where n = 1 or 2 are preferred for proportions up to 20 mol% and groups with n = 10 to 40 preferably only in proportions of less than 5 mol.- % available.
  17. 17
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Baugruppen der Formel IV besteht worin X zu 90 bis 100 Mol% p-Phenylenresten, zu 0 bis 7 Mol% m-Phenylenreste und zu 0 bis 5 Mol% aliphatische Reste mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 8 Kohlenstoffatomen Y zu mindestens 90 Mol.-% Alkylen- oder Polymethylengruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Cycloalkan- oder Dimethylen-cycloalkangruppen mit 6 bis 10 C-Atomen und zu maximal 10 Mol.-% geradkettiges oder verzweigtes Alkandiyl mit 4 bis 16, vorzugsweise 4 bis 8, C-Atomen oder Reste der Formel -(C₂H₄-O)n-C₂H₄-, worin n für die Zahlen 1 oder 2 steht, bedeutet. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 16, characterized in that it consists of assemblies of the formula IV in which X 90 to 100 mol% of p-phenylene radicals, 0 to 7 mol% of m-phenylene radicals and 0 to 5 mol% of aliphatic radicals having 4 to 10 carbon atoms, preferably 6 to 8 carbon atoms Y to at least 90 mol% alkylene or polymethylene groups with 2 to 4 carbon atoms or cycloalkane or dimethylene-cycloalkane groups with 6 to 10 carbon atoms and to a maximum of 10 mol% straight-chain or branched alkanediyl having 4 to 16, preferably 4 to 8, carbon atoms or radicals of the formula - (C₂H₄-O)n-C₂H₄-, wherein n represents the numbers 1 or 2 means.
  18. 18
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Baugruppen der Formel IV besteht worin X zu 93 bis 99 Mol% p-Phenylenreste, und zu 1 bis 7 Mol% m-Phenylenreste bedeutet. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 17, characterized in that it consists of assemblies of the formula IV in which X means 93 to 99 mol% of p-phenylene radicals, and 1 to 7 mol% of m-phenylene radicals.
  19. 19
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch unwirksamen Komplexe des Mangans und des Kobalts Komplexe mit phosphoriger Säure oder eines Esters derselben sind. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 18, characterized in that the catalytically ineffective complexes of manganese and cobalt are complexes with phosphorous acid or an ester thereof.
  20. 20
    Thermostabiler, farbneutraler, antimonfreier Polyester gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß er ggf. bis zu 1000 ppm vernetzende Baugruppen enthält. Thermostable, color-neutral, antimony-free polyester according to at least one of claims 10 to 19, characterized in that it may contain up to 1000 ppm crosslinking assemblies.
Independent claims20