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聚酯、其制造方法、纤维及聚酯聚合用催化剂

阅读:268发布:2021-06-12

专利汇可以提供聚酯、其制造方法、纤维及聚酯聚合用催化剂专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的主要目的是提供一种即使在高速纺丝下也稳定地形成 纤维 的、抑制了晶化速度的聚酯。本发明涉及聚酯、其制造方法、纤维及聚酯聚合用催化剂,所述的聚酯是在锑催化剂的存在下得到的,其特征在于,该锑催化剂含有(i)三 氧 化二锑、及(ii)相对于三氧化二锑为1重量%~10重量%的四氧化二锑和/或五氧化二锑。,下面是聚酯、其制造方法、纤维及聚酯聚合用催化剂专利的具体信息内容。

1.一种聚酯,其是使二羧酸或其成酯衍生物与二醇或其成酯衍生物进 行酯化反应或酯交换反应,然后在锑催化剂存在下进行缩聚反应而得到的 聚酯,其特征在于:该锑催化剂含有(i)三化二锑、及(ii)相对于三 氧化二锑为1重量%~10重量%的四氧化二锑和/或五氧化二锑。
2.根据权利要求1所述的聚酯,其中,锑化合物的含量是0.01重量 %~0.1重量%。
3.根据权利要求1所述的聚酯,其中,聚酯的主要构成成分是聚对苯 二甲酸乙二醇酯,而且满足以下的必要条件:
(A)以聚酯的总重量为基准,二乙二醇共聚量是0.6重量%~1.4重 量%;
(B)降温晶化温度Tcd是180℃~205℃;
(C)将升温晶化温度记为Tci时,Tcd-Tci为5℃~30℃;和
(D)200℃的半晶化时间τ是60秒~90秒。
4.根据权利要求1所述的聚酯,其中所述锑催化剂进一步满足以下的 必要条件:
(a)Pb元素的含量为1ppm~100ppm;
(b)As元素的含量为1ppm~100ppm;和
(c)基本上不含Fe元素。
5.一种纤维,其是将权利要求1所述的聚酯进行熔融纺丝而成的。
6.根据权利要求5所述的纤维,其中,沸收缩率BWS和双折射率 Δn的关系满足下述式(1),
3,000×Δn≤BWS≤5,000×Δn    (1)。
7.聚酯的制造方法,该方法是使二羧酸或其成酯衍生物与二醇或其成 酯衍生物进行酯化反应或酯交换反应,然后在锑催化剂存在下进行缩聚反 应来制造聚酯的方法,其特征在于:所述锑催化剂含有(i)三氧化二锑、 及(ii)相对于三氧化二锑为1重量%~10重量%的四氧化二锑和/或五氧 化二锑。
8.根据权利要求7所述的制造方法,其中,在相对于所得聚酯重量为 0.01重量%~0.1重量%的锑催化剂存在下进行缩聚反应。
9.根据权利要求7所述的制造方法,其中所述锑催化剂进一步满足以 下的必要条件:
(a)Pb元素的含量为1ppm~100ppm;
(b)As元素的含量为1ppm~100ppm;和
(c)基本上不含Fe元素。
10.一种催化剂,其是聚酯聚合用催化剂,其特征在于含有(i)三氧 化二锑、及(ii)相对于三氧化二锑为1重量%~10重量%的四氧化二锑 和/或五氧化二锑。
11.根据权利要求10所述的催化剂,其中所述催化剂进一步满足以下 的必要条件:
(a)Pb元素的含量为1ppm~100ppm;
(b)As元素的含量为1ppm~100ppm;和
(c)基本上不含Fe元素。

说明书全文

技术领域

发明涉及制丝性被改良了的聚酯。进一步详细讲,涉及使用特 定组成的锑催化剂制造的、抑制了晶化速度、高速纺丝时的断头少、 拉伸性和假捻加工性优异、具有良好色调的聚酯及其制造方法。另 外,本发明涉及由该聚酯构成的纤维。本发明还涉及聚酯聚合用催 化剂。

背景技术

以聚对苯二甲酸乙二醇酯为代表的聚酯是高强度、高杨氏模量、 热尺寸稳定性优异的原材料。由聚酯形成的纤维,被广泛用在衣料、 工业材料等用途上。而且,最近通过采用高速纺丝,过去必需的拉 伸·热处理工序被简化成一个工序,低成本化成为可能,重要性日 益增加。
可是,在进行高速纺丝时,具有上述优异方面,另一方面,存在 下面的问题。即为下述涉及品质的问题:在制造聚酯纤维时,有必 要抑制、控制丝的拉伸、加工时聚酯的结晶化,但随着纺丝速度高 速化,定向结晶化变得显著,丝的收缩率极端降低。另外,同时还 有在高速纺丝时断头的次数易增大的问题。其中,断头的问题严重。 原因是高速纺丝的制造工序与过去的低速纺丝比较,发生断头时的 影响变大。即,原因是易波及到断头邻接的丝条,而且,对于将发 生了断头的纺锭再度生头而复原需要很多的时间等,断头导致的产 率降低变大。
因此,在高速纺丝时,以往就认为断头的发生频率少在确保操作 稳定性上是必不可少的。
为了解决所述的问题,提出了各种方案:优化纺丝温度、冷却条 件等纺丝条件和对纺丝喷丝头、纺丝喷丝头下的加热筒等结构进行 改良,但这些方法有限,不能大为减少断头次数。
另外,还看到想要通过聚酯的改性来解决该问题的尝试。例如, 着眼于Z平均分子量、重均分子量、及数均分子量,尝试了控制了 分子量分布的聚酯的制造(参照专利文献1)。可是,在纺丝时,由 于酯再分配反应,分子量分布趋向平衡状态。也就是说,使制丝后 的分子量分布形成单分散,这需要抑制因末端封闭剂等导致的再分 配反应,这在工业上是困难的。
另外,公开了下述技术:向聚酯中添加导入了分子量为1,200或 3,000的低分子量改性成分的乙烯基系聚合物,该乙烯基系聚合物与 聚酯发生反应,形成“分子交联”,由此体现出抑制聚酯的定向(参 照专利文献2)。该技术是使用低分子量的乙烯基系聚合物作为分子 多元交联剂而发挥作用的技术。可是,位于乙烯基系聚合物的侧链 的酯形成性反应基团,由于反应基团之间的距离(分支点之间的距 离)过短,因此在聚合反应器或纺丝机内部易产生凝胶,存在形成 异物、使制丝性恶化的问题。
另一方面,作为抑制聚酯的定向结晶化的方法,还知道这样的方 法:向聚酯中添加聚醚(聚烷二醇)或间苯二甲酸,使之共聚(参 照专利文献3、4)。即,公开了向聚酯中添加低分子量的聚醚,使 之共聚,并以快的牵引速度进行熔融纺丝的技术。根据该公报中叙 述的技术,以牵引速度2,000m/分以上进行了熔融纺丝的聚酯纤维的 “结晶化”被抑制,但有丝强度降低的问题。
另一方面,提出了含有选自氢化钠、酸钠、苯甲酸钠、或硬 脂酸钠中的至少1种钠化合物的聚酯、和含有苯偏三酸及苯偏三酸 的Ca盐和/或Ba盐的聚酯。这些聚酯对于抑制断头得到一定的效果 (参照专利文献5、6)。可是,关于这些聚酯,在为了提高纺丝速 度、生产能而提升聚合物的熔融挤出能力上有限。即,当为了提 升聚合物的熔融挤出能力而使纺丝温度上升时,由于金属盐或碱 土类金属盐的原因而发生碱分解,或发生因微粒凝聚所致的组件堵 塞,因此连续运行时间有限。
如上所述,即使通过采用过去的技术来改性聚合物,也不能实现 防止高速纺丝过程中的断头的目的,这是现状。

发明内容

(发明欲解决的课题)
本发明的第一目的是,提供即使在高速纺丝时也稳定地形成纤维 的抑制了晶化速度的聚酯及其制造方法。另外,本发明的第二目的 是,提供由该聚酯构成的晶化速度被抑制了的纤维。进而,本发明 的第三目的是,提供聚酯聚合用催化剂。
(用于解决课题的方法)
为解决上述问题,本发明人精心研究,结果发现:使用特定的锑 催化剂的场合,可以得到晶化速度被改善、在长时间的高速纺丝时 也能耐受并具有良好色调的聚酯,从而完成了本发明。
即,本发明涉及一种聚酯,其是在锑催化剂的存在下得到的聚 酯,其特征在于,该锑催化剂含有(i)三氧化二锑、及(ii)相对于 三氧化二锑为1重量%~10重量%的四氧化二锑和/或五氧化二锑。
本发明还涉及将上述聚酯进行熔融纺丝而成的纤维。
本发明还涉及聚酯的制造方法,其是通过使二羧酸或其酯形成衍 生物、和二醇或其酯形成衍生物进行酯化反应或酯交换反应,接着 在锑催化剂的存在下进行缩聚反应来制造聚酯的方法,其特征在 于,该锑催化剂含有(i)三氧化二锑、及(ii)相对于三氧化二锑为 1重量%~10重量%的四氧化二锑和/或五氧化二锑。
发明的效果
根据本发明,可得到晶化速度被抑制、纺丝时的断头次数降低、 拉伸性和假捻加工性优异、具有良好的色调的聚酯和纤维。

具体实施方式

(聚酯)
本发明的聚酯,是具有来自二羧酸或其酯形成性衍生物以及二醇 或其酯形成性衍生物的重复单元的线状饱和聚酯。
作为二羧酸或其酯形成性衍生物,可举出对苯二甲酸、间苯二甲 酸、2,6-二甲酸、2,7-萘二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、对羟基苯甲酸、 对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7- 萘二甲酸二甲酯、1,4-环己烷二甲酸二甲酯、其他二羧酸的二苯酯及 酰卤化物等。优选的是对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸或它们的酯形成性 衍生物。这些物质的主要的二羧酸成分的比例,优选是全部二羧酸 成分的70摩尔%以上、更优选80摩尔%以上、进一步优选90摩尔 %以上。
作为二醇或其酯形成性衍生物,可举出乙二醇、1,3-丙二醇、1,2- 丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、1,6-己二醇及1,4-环己烷二甲醇。 优选举出乙二醇和1,4-丁二醇。这些物质的主要的二醇成分在全部 二醇成分中的比例,优选是70摩尔%以上,更优选是80摩尔%以上, 进一步优选是90摩尔%以上。
优选以对苯二甲酸乙二醇酯单元作为主要构成成分的聚对苯二 甲酸乙二醇酯,其中,更优选使用对苯二甲酸或其酯形成性衍生物 作为二羧酸成分、使用乙二醇作为二醇成分。所谓主要构成成分, 表示在全部重复单元中为60摩尔%。对苯二甲酸乙二醇酯单元的比 例,在全部重复单元中优选是70摩尔%以上,更优选是80摩尔%以 上,进一步优选是90摩尔%以上。
而且,本发明的聚酯,在不丧失作为通用树脂的物性的范围内, 也可以共聚其他成分。作为共聚成分,可举出与上述成分不同的二 羧酸或其酯形成性衍生物、以及二醇或其酯形成性衍生物。
作为共聚二羧酸成分,可举出对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、间苯 二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、己二酸、癸二酸、邻苯二甲酸、邻苯二 甲酸酐、间苯二甲酸-5-磺酸钠、间苯二甲酸5-磺酸四丁基鏻、对羟 基苯甲酸、对苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二 甲酯、1,4-环己烷二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、癸二酸二甲酯、邻 苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、及间苯二甲酸二甲 酯5-磺酸四丁基鏻等。特别可以举出对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、对 苯二甲酸二甲酯及2,6-萘二甲酸二甲酯等。共聚二羧酸成分的比 例,优选是全部二羧酸成分的30摩尔%以下、更优选20摩尔%以下、 进一步优选10摩尔%以下。
另外,作为共聚二醇成分,可举出乙二醇、1,4-丁二醇、二乙二 醇、丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,4- 己烷二甲醇、二羟甲基丙酸、聚(环氧乙烷)二醇及聚(四氢呋喃) 二醇等。共聚二醇成分的比例,优选是全部二醇成分的30摩尔%以 下、更优选20摩尔%以下、进一步优选10摩尔%以下。
这些二羧酸或其酯形成性衍生物以及二醇或其酯形成性衍生 物,可以分别单独使用每1种,也可以分别将2种或更多种并用。
在本发明的聚酯中,只要在达到本发明的目的的范围内,也可以 对如下化合物进行共聚:苯偏三酸、苯均三酸、苯偏三酸酐、苯均 四酸、或苯偏三酸单盐等多元羧酸,或甘油、二羟甲基乙基磺酸 钠、或二羟甲基丙酸钾等多元羟基化合物。
本发明的聚酯,主要构成成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯,进而优 选同时满足(A)~(D)。作为(A),优选二乙二醇共聚量以聚 酯的总重量为基准,是0.6重量%~1.4重量%。当二乙二醇共聚量 过少时,熔融纺丝时的粘度变得过高,高速纺丝时的拉丝性变差。 当二乙二醇共聚量过多时,耐热性变差,在纺丝喷丝头上易形成升 华异物。为了将二乙二醇共聚量设定在规定的范围,可例举以下的 方法。例如,可举出在增多共聚量时添加所需要量的二乙二醇的方 法。另一方面,在减少共聚量时,可举出如下方法:减小成为原料 的二醇或其酯形成性衍生物、与二羧酸或其酯形成性衍生物的摩尔 比,从而降低副产的二乙二醇量的方法;在缩聚反应中缩短减压下 的反应前的加热保持时间的方法;或者减低缩聚反应温度等的方 法。
作为(B),本发明的聚酯的降温晶化温度(Tcd)优选是180 ℃~205℃,进一步优选是185℃~200℃。当Tcd过高时,在刚纺丝 后,在喷丝头正下方结晶化开始,丝结构被固定化,因此拉伸性、 加工性变差。当Tcd低时,纺出后,聚酯的定向进行后,结晶化开 始,因此定向结晶化成为支配性的,有时纺丝状况不好、拉伸性·加 工性变差。
作为(C),本发明的聚酯,关于升温晶化温度(Tci)和降温 晶化温度(Tcd),Tcd-Tci优选为5℃~30℃,进一步优选为15℃~ 25℃。当Tcd-Tci大时,制丝的结晶化进行过度,从而拉伸性变差, 易发生纺丝断丝、拉伸断丝、卷缠或拉伸不匀等。当Tcd-Tci小时, 制丝后的聚酯不容易结晶化,由于未形成丝结构,因此丝强度变得 不充分。
Tcd及Tcd-Tci为上述范围的聚酯,可以通过如下方式制造:使 用本发明的锑催化剂,而且如上述那样以聚酯的总重量为基准,将 二乙二醇共聚量设为0.6~1.4重量%。
作为(D),本发明的聚酯,在200℃下的半晶化时间τ优选是 60秒~90秒,进一步优选是65秒~80秒。当τ过短时,晶化速度 过快,丝结构急速地固定化,因此不能取得足够的缓和时间,拉伸 性变得不充分,易发生纺丝断丝、拉伸断丝、拉伸卷缠或拉伸不匀。 另一方面,当τ过长时,结晶化过慢,未形成晶化结构,结果丝强 度变差。半晶化时间在上述范围内的聚酯,可以通过如下方式制造: 使用本发明的锑催化剂,而且如上述那样以聚酯的总重量为基准, 将二乙二醇共聚量设为0.6~1.4重量%。
本发明的聚酯中的锑化合物的含量,优选是0.01重量%~0.1重 量%,进一步优选是0.02重量%~0.08重量%。
在本发明的聚酯中,也可以在达到本发明的目的的范围内含有如 下物质:在制造聚酯时通常使用的含有锂、钠、、镁、锰、锌、 锑、锗、或者等金属元素的金属化合物催化剂,作为防着色剂的 磷化合物,或者其他的用于聚酯改性的惰性粒子或有机化合物等。
(锑催化剂)
本发明的锑催化剂,其特征在于,含有
(i)三氧化二锑,及
(ii)相对于三氧化二锑,为1重量%~10重量%的四氧化二锑 和/或五氧化二锑。
四氧化二锑和/或五氧化二锑的含量,相对于三氧化二锑,小于1 重量%时,缺乏抑制结晶性的效果,当超过10重量%时,催化活性 变得不充分,聚酯缩聚反应变得极慢,从而不优选。相对于三氧化 二锑,四氧化二锑和/或五氧化二锑的含量优选是1重量%~8重量 %,进一步优选是1重量%~5重量%。
四氧化二锑和五氧化二锑可以分别单独含有,也可以两者都含 有。两者都含有的场合,它们的比可以是任意的范围。
本发明的锑催化剂,可通过在三氧化二锑中适宜混合四氧化二锑 和/或五氧化二锑而得到。
关于采用本发明的锑催化剂为什么能够抑制聚酯的晶化速度,详 细情况不清楚。可是根据本发明人的实验,通过采用在三氧化二锑 中添加了四氧化二锑和/或五氧化二锑的本发明的锑催化剂,能够抑 制聚酯的晶化速度。
本发明的锑催化剂,优选(a)Pb(铅)元素的含量为1ppm~ 100ppm的范围。进一步优选是1ppm~80ppm的范围。当Pb元素 的含量多时,变得缺乏结晶性抑制效果,色调也变差。使Pb元素的 含量小于1ppm则难以结晶(精制),并变得昂贵,缺乏工业上的意 义。
另外,本发明的锑催化剂,优选(b)As(砷)元素的含量为1ppm~ 100ppm的范围。进一步优选是1ppm~80ppm的范围。当As元素的 含量多时,结晶性抑制效果变小。使As元素的含量小于1ppm则锑 的结晶(精制)困难,并变得昂贵,缺乏工业上的意义。
而且,本发明的锑催化剂,优选(c)基本上不含Fe元素。在含 有Fe元素的场合,色调恶化。所谓基本上不含,是指采用申请本发 明时的通常的分析技术不能检测出。
通过将成为这些锑催化剂的杂质的金属元素的含量设为比过去 少的规定的量,能够抑制聚酯结晶化时的成为晶核的物质的量。其 结果认为能够抑制聚酯的晶化速度。
因此,构成本发明的锑催化剂的三氧化二锑,优选(a)Pb元素 的含量为1ppm~100ppm的范围,进一步优选为1ppm~80ppm的范 围。另外,优选(b)As元素的含量为1ppm~100ppm的范围,进 一步优选为1ppm~80ppm的范围。另外,优选(c)基本上不含Fe 元素。
另外,构成本发明的锑催化剂的四氧化二锑和/或五氧化二锑, 优选(a)Pb元素的含量为1ppm~100ppm的范围,进一步优选为 1ppm~80ppm的范围。另外,优选(b)As元素的含量为1ppm~ 100ppm的范围,进一步优选为1ppm~80ppm的范围。另外,优选 (c)基本上不含Fe元素。
这些Pb、As、Fe的含量少的各锑,能够通过结晶精制来制造三 氧化二锑、四氧化二锑或五氧化二锑。结晶过程包括熔化、氧化、 冷却工序,以三氧化二锑为例,熔化三氧化二锑,根据熔化温度可 确定熔融液相中的Pb量。进而通过在氧化槽中调节空气吹入量,就 能够选择性地去除蒸气压比三氧化二锑高的Pb。然后,在将熔融液 相送至冷却槽时,采用具有规定的网孔的过滤器进行过滤,由此能 够控制As、Fe量。然后,通过控制冷却速度和冷却温度,就能够控 制进入到三氧化二锑晶体中的As量。
(聚酯的制造方法)
本发明的聚酯,可以通过使上述二羧酸或其酯形成衍生物、和上 述二醇成分或其酯形成衍生物进行酯化反应或酯交换反应,接着在 上述锑催化剂的存在下进行缩聚反应而制造。在这种情况下,也可 以使用上述的共聚成分。
相对于得到的聚酯的重量,锑催化剂优选使用0.01重量%~0.1 重量%,进一步优选使用0.02重量%~0.08重量%来制造聚酯。当 锑催化剂少时,在制造聚酯时缩聚反应未进行,从而不能得到具有 足够的力学特性的聚酯。当过多时,在制丝时进行解聚,特性粘度 降低,往往强度劣化或色调恶化。
例如,首先进行第1阶段的酯交换反应或酯化反应:使二羧酸和 二醇直接发生酯化反应、使对苯二甲酸二甲酯之类的对苯二甲酸的 低级烷基酯和二醇发生酯交换反应、或使对苯二甲酸和氧化物反 应,从而生成对苯二甲酸的二醇酯和/或其低聚合物。将二羧酸和二 醇直接酯化的场合,向具备搅拌叶片和蒸馏塔的反应器中投入将二 醇/二羧酸的摩尔比调制到1.1~2.0范围内的浆料,在常压~表压 0.3MPa的条件下、在230~270℃下馏出规定量的,从而能够制造。 使二羧酸酯和二醇进行酯交换的场合,可以将二醇/二羧酸酯的摩尔 比定为1.4~2.0的范围,在酯交换催化剂的存在下,在常压~表压 0.3MPa的条件下、一边从常温升温到规定的醇成分馏出的温度,一 边进行酯交换反应。
接着,可以通过下述第2阶段的缩聚反应来制造:将得到的生成 物液体输送到具备搅拌叶片、冷却器及真空设备的聚合反应罐中, 一边从常压减压到200Pa以下,一边加热至270~320℃,并控制搅 拌转矩或搅拌电力,使发生缩聚反应直到达到所希望的聚合度为 止。另外,得到的聚酯树脂,如果需要,则通过固相聚合工艺,在 200℃至不到聚酯树脂的熔点的温度下进行真空反应或吹入氮,从而 能够增加特性粘度。
在本发明中使用的锑催化剂,通常作为缩聚催化剂使用,但优选 如以下那样添加。即,三氧化二锑可以直接以粉体使用,还可以溶 解或分散在以乙二醇为代表的二醇类中而添加。添加时期,可以为 缩聚反应开始前的任意时期,也可以是酯交换反应时或酯化反应时 的初期或后半段、或者即将开始缩聚反应前。
(纤维)
在将得到的聚酯纤维化的场合,不需要采用特别的方法,可以采 用聚酯纤维的公知的熔融纺丝法的任意条件。例如,采用:以500~ 2,500m/分的速度进行熔融纺丝、拉伸·热处理的方法;以1,500~ 5,000m/分的速度进行熔融纺丝,同时或连续进行拉伸和假捻加工的 方法;或者以5,000m/分以上的高速进行熔融纺丝,根据用途不同省 略拉伸工序的方法等任意的制丝条件。在此,纺出的纤维可以是没 有中空部的中实纤维,还可以是有中空部的中空纤维。另外,纺出 的聚酯纤维的横截面上的外形或中空部的形状,可以是圆形也可以 是异形。另外,在形成复合纤维时,也优选能够用作构成复合纤维 的多种聚合物之中的至少1种成分。
本发明的纤维,特别是其制造时的高速纺丝时的工序状况和拉伸 性·加工性优异。关于制丝的定向结晶性,希望沸水收缩率(BWS) 和双折射率(Δn)的关系满足下述式(1)。
3,000×Δn≤BWS≤5,000×Δn    (1)
当BWS小于3,000×Δn时,表示结晶化进行过度,存在易发生 纺丝断丝、拉伸断丝、卷缠、拉伸不匀等的倾向,成为毛茸发生等 的原因。另一方面,当BWS超过5,000×Δn时,由于未形成丝结构, 因此存在强度差的倾向。BWS的上限也可以是4000×Δn左右,但优 选5,000×Δn。
为了得到满足该上述式(1)的纤维,使用本发明的锑催化剂, 而且,如上述那样以聚酯的总重量为基准,使用二乙二醇共聚量为 0.6~1.4重量%的聚酯,就能够制造。
实施例
以下举出实施例更具体说明本发明,但本发明并不由此受到任何 限定。实施例、比较例中的各特性的测定采用以下方法进行。
(1)四氧化二锑、五氧化二锑的定量:对粉体采用(株)理学 制的X射线衍射装置按各晶形来测量源于锑的峰而求出。
(2)三氧化二锑、四氧化二锑或五氧化二锑中的Pb、As、Fe 元素的定量:向试样中添加浓盐酸,加热溶解后,用纯水进行定容, 使用(株)岛津制作所制的ICPS-8100,根据ICP发光分析(高频等 离子体发光分析)法对金属成分进行定量。
(3)特性粘度([η]):在1,1,2,2-四氯乙烷40重量份和苯酚 60重量份的混合溶剂中溶解试样,按照规定的方法在35℃下进行测 定。
(4)二乙二醇(DEG)共聚量:向带有冷却管的茄型烧瓶中投 入试样和水合肼(肼水合物),用罩式电热器处理2小时,分解反 应后,将得到的溶液用岛津气相色谱仪GC-7G进行定量。
(5)聚酯中的锑化合物的定量:对试样使用(株)理学制的X 射线3270型荧光装置将锑元素定量,将其值换算成三氧化二锑的重 量,作为锑化合物的含量。
(6)色彩:使用(株)日本电色制的测色仪ZE-2000对试样测 定L、a、b,用其b值评价。
(7)升温晶化温度Tci、降温晶化温度Tcd:使用了帕金埃尔默 DSC-7装置。将试样10mg在DSC-7型装置中以20℃/分的速度升温 到300℃后,骤冷,再度以20℃/分的速度升温,将发生的峰顶的温 度作为Tci。升温到300℃后,自然冷却,将在降温时发生的结晶化 峰的峰顶的温度作为Tcd。
(8)半晶化时间τ:将试样1g夹在载玻片中,在加热板上于 285度下保持2分钟后,骤冷,得到圆形的片状样品。将该样品投入 到具有可见光源、并保持在200℃的油浴中,记录因结晶白化所致 的可见光透射度的衰减,将半衰期作为τ。
(9)沸水收缩率(BWS):将丝试样投入到沸水中2分钟,测 定了收缩率。
(10)双折射率(Δn):将丝试样用尼康公司制的ECLIPSE E400 POL偏光显微镜进行测定。
(参考例1)
·三氧化二锑(A1)的制备
在700℃下连续地熔融日本精矿(株)制的三氧化二锑(Pb含 量300ppm,As含量300ppm,Fe含量5ppm),向氧化槽送液,并 以2.4m3/吨-Sb2O3的方式送入相同温度的热空气,去除了Pb成分。 然后,通过过滤器送液后,用12小时降温到熔点并进行结晶,制备 了表1所示的金属元素含量的三氧化二锑(A1)。
(参考例2)
·三氧化二锑(A2)的制备
使用三国精炼(株)制的三氧化二锑(Pb含量300ppm,As含 量300ppm,Fe含量300ppm),以使金属元素含量达到表1所示的 值的方式,将热空气的送入量改变成1.2m3/吨-Sb2O3,并将直到熔点 为止的降温·结晶时间改变成6小时,除此以外实施与参考例1同 样的操作,制备了表1所示的金属元素含量的三氧化二锑(A2)。
(参考例3)
·三氧化二锑(A3)的制备
在640℃下熔化在参考例2中使用的三国精炼(株)制的三氧化 二锑,以0.2m3/吨-Sb2O4的方式吹入相同温度的热空气,然后,到析 出为止用3小时进行降温·结晶,除此以外实施与参考例1同样的 操作,制备了表1所示的金属元素含量的三氧化二锑(A3)。
(参考例4)
·四氧化二锑(B1)的制备
在750℃下连续地熔融三国精炼制的四氧化二锑(Pb含量 500ppm,As含量500ppm,Fe含量10ppm),以2m3/吨-Sb2O4的方 式送入相同温度的热空气,用2小时进行降温·结晶,制备了表1 所示的金属元素含量的四氧化二锑(B1)。
(参考例5)
·四氧化二锑(B2)的制备
作为结晶条件,在720℃下连续地熔融三国精炼制的四氧化二锑 (Pb含量500ppm,As含量500ppm,Fe含量10ppm),以1m3/吨 -Sb2O4的方式送入相同温度的热空气,然后,用3小时进行降温·结 晶,制备了表1所示的金属元素含量的四氧化二锑(B2)。
(参考例6)
·五氧化二锑(C1)的制备
在730℃下连续地熔融日产化学制的五氧化二锑(Pb含量 400ppm,As含量400ppm,Fe含量10ppm),以2m3/吨-Sb2O5的方 式送入相同温度的热空气,用2小时进行降温·结晶,制备了表1 所示的金属元素含量的五氧化二锑(C1)。
(实施例1)
·锑催化剂溶液的制备:
以表2所示的比例混合三氧化二锑(A1)和四氧化二锑(B1), 得到组合物。进行组合物中的四氧化二锑、Pb、As、Fe的定量,表 3表示出其结果。将得到的组合物在130℃×2小时下溶解到乙二醇 中并使其达到1.3重量%的浓度,制备了锑催化剂溶液。
·聚酯的制造:
使用对苯二甲酸二甲酯100重量份和乙二醇70重量份、二乙二 醇0.5重量份,并将乙酸锰四水合物0.038重量份作为催化剂,按照 常规方法进行了酯交换反应。向生成的低聚物中添加磷酸三甲酯 0.025重量份,使之反应15分钟后,添加了2.3重量份的上述锑催化 剂溶液。进而添加了含有二氧化钛的乙二醇,并使二氧化钛的含量 相对于含有二氧化钛的聚酯达到0.3重量%。其后,将系统内温度从 250℃升温到290℃,并在0.133kPa以下的减压条件下使之缩聚反应 3小时,得到[η]为0.62dL/g的聚酯。得到的聚酯中的锑化合物的含 量是0.031重量%。表4表示出聚酯的特性的测定结果。
·聚酯纤维的制造:
将得到的聚酯从295℃、孔数24的纺丝喷丝头吐出,以5,000m/ 分的纺丝速度直接卷取。聚合物吐出量进行了调整,以使卷取丝的 总纤维纤度达到150dtex。制丝进行3天,计测了纺丝中的断丝次数。 该聚酯纤维的特性粘度是0.60dL/g。表5示出聚酯纤维的评价结果。
(实施例2、3及比较例1、2)
·锑催化剂溶液的制备
使锑催化剂的组成为表2所示的组成,除此以外进行了与实施例 1同样的操作。表3示出催化剂组合物中的四氧化二锑、五氧化二锑、 Pb、As、Fe的定量结果。
·聚酯的制造:
适宜变更二乙二醇加入量,以使二乙二醇(DEG)共聚量达到 表4中记载的量,除此以外进行了与实施例1同样的操作。得到的 聚酯中的锑化合物的含量,在实施例2、比较例1中与实施例1相同, 为0.031重量%。在实施例3、比较例2中,锑化合物的含量分别是 0.030重量%、0.032重量%。表4示出聚酯的特性的测定结果。
·聚酯纤维的制造:
进行与实施例1同样的操作,制造了聚酯纤维。表5示出结果。
(比较例3)
·锑催化剂溶液的制备:
使锑催化剂的组成为表2所示的组成,除此以外进行了与实施例 1同样的操作。表3示出了催化剂组合物中的四氧化二锑、Pb、As、 Fe的定量结果。
·聚酯的制造:
除了未添加二乙二醇以外,进行了与实施例1同样的操作。得到 的聚酯中的锑化合物的含量,与实施例1相同,为0.031重量%。表 4示出结果。
·聚酯纤维的制造:
进行与实施例1同样的操作,制造了聚酯纤维。表5示出结果。
(实施例4)
·锑催化剂溶液的制备:
锑催化剂的制备进行了与实施例1同样的操作。表3示出了催化 剂组合物中的四氧化二锑、Pb、As、Fe的定量结果。
·聚酯的制造:
变更DEG的加入量,以使二乙二醇(DEG)共聚量达到表4中 记载的量,并且将锑催化剂溶液的投入量定为1.53重量份,除此以 外进行了与实施例1同样的操作。得到的聚酯中的锑化合物的含量 是0.020重量%。表4示出聚酯的特性的测定结果。
·聚酯纤维的制造:
进行与实施例1同样的操作,制造了聚酯纤维。表5示出结果。
(实施例5)
·锑催化剂溶液的制备:
锑催化剂的制备进行了与实施例1同样的操作。表3示出了催化 剂组合物中的四氧化二锑、Pb、As、Fe的定量结果。
·聚酯的制造:
变更DEG的加入量,以使二乙二醇(DEG)共聚量达到表4中 记载的量,并且将锑催化剂溶液的投入量定为3.45重量份,除此以 外进行了与实施例1同样的操作。得到的聚酯中的锑化合物的含量 是0.046重量%。表4示出聚酯的特性的测定结果。
·聚酯纤维的制造:
进行与实施例1同样的操作,制造了聚酯纤维。表5示出结果。
(实施例6)
·锑催化剂溶液的制备:
锑催化剂的制备进行了与实施例1同样的操作。表3示出了催化 剂组合物中的四氧化二锑、Pb、As、Fe的定量结果。
·聚酯的制造:
变更DEG的加入量,以使二乙二醇(DEG)共聚量达到表4中 记载的量,并且将锑催化剂溶液的投入量定为4.6重量份,除此以外 进行了与实施例1同样的操作。得到的聚酯中的锑化合物的含量是 0.061重量%。表4示出聚酯的特性的测定结果。
·聚酯纤维的制造:
进行与实施例1同样的操作,制造了聚酯纤维。表5示出结果。
(实施例7、8和9)
·锑催化剂溶液的制备:
使锑催化剂的组成为表2所示的组成,除此以外进行了与实施例 1同样的操作。表3示出了催化剂组合物中的四氧化二锑、五氧化二 锑、Pb、As、Fe的定量结果。
·聚酯的制造:
适宜变更二乙二醇的加入量,以使二乙二醇(DEG)共聚量达 到表4中记载的量,除此以外进行了与实施例1同样的操作。得到 的聚酯中的锑化合物的含量是0.030重量%。表4示出聚酯的特性的 测定结果。
·聚酯纤维的制造:
进行与实施例1同样的操作,制造了聚酯纤维。表5示出结果。
(实施例10)
·锑催化剂溶液的制备:
以表2所示的比例混合三氧化二锑(A1)和四氧化二锑(B1), 得到组合物。表3示出了催化剂组合物中的四氧化二锑、五氧化二 锑、Pb、As、Fe的定量结果。将得到的组合物在130℃×2小时下溶 解到乙二醇中并使其达到1.3重量%的浓度,制备了锑催化剂溶液。
·聚酯的制造:
使用对苯二甲酸85.5重量份和乙二醇70重量份,在无催化剂下 加压0.3MPa,在255℃下按照常规方法进行了酯化反应。向生成的 低聚物中进一步加入对苯二甲酸85.5重量份和乙二醇70重量份,加 压0.1MPa,在255℃下按照常规方法进行了酯化反应。从生成的低 聚物中取出1/2体积量,在酯化反应槽中再度使用对苯二甲酸85.5 重量份和乙二醇70重量份,加压0.1MPa,在255℃下按照常规方法 进行了酯化反应。将此操作重复5次后,在取出的1/2体积量的低聚 物1批中添加磷酸三甲酯0.025重量份,使之反应15分钟后,添加 了2.3重量份的上述锑催化剂溶液。进而添加了含有二氧化钛的乙二 醇,并使二氧化钛的含量相对于得到的含有二氧化钛的聚酯达到0.3 重量%。其后,将系统内温度从250℃升温到290℃,并在0.133kPa 以下的减压条件下使之缩聚反应3小时,得到[η]为0.62dL/g的聚 酯。得到的聚酯中的锑化合物的含量是0.031重量%。表4表示出聚 酯的特性的测定结果。
·聚酯纤维的制造:
将得到的聚酯从295℃、孔数24的纺丝喷丝头吐出,以5,000m/ 分的纺丝速度直接卷取。聚合物吐出量进行了调整,以使卷取丝的 总纤维纤度达到150dtex。制丝进行3天,计测了纺丝中的断丝次数。 该聚酯纤维的特性粘度是0.59dL/g。表5示出聚酯纤维的评价结果。
(比较例4)
·聚酯的制造:
使用对苯二甲酸二甲酯100重量份和乙二醇70重量份、二乙二 醇0.5重量份,并将四丁基钛的1重量%乙二醇溶液5.36重量份作为 催化剂,按照常规方法进行了酯交换反应。向生成的低聚物中添加 磷酸三甲酯0.025重量份,使之反应15分钟后,再添加含有二氧化 钛的乙二醇,并使二氧化钛的含量相对于含有二氧化钛的聚酯达到 0.3重量%。其后,将系统内温度从250℃升温到290℃,在0.133kPa 以下的减压条件下使之缩聚反应3小时,得到[η]为0.64dL/g的聚 酯。得到的聚酯中的锑化合物的含量是0.0重量%。表4表示出聚酯 的特性的测定结果。
·聚酯纤维的制造:
将得到的聚酯从295℃、孔数24的纺丝喷丝头吐出,以5,000m/ 分的纺丝速度直接卷取。聚合物吐出量进行了调整,以使卷取丝的 总纤维纤度达到150dtex。制丝进行3天,计测了纺丝中的断丝次数。 该聚酯纤维的特性粘度是0.60dL/g。表5示出聚酯纤维的评价结果。
产业实用性
根据本发明,能够提供在高速纺丝时抑制了晶化速度的聚酯。由 于本发明的聚酯在高速纺丝时与过去的聚酯比较,难以结晶化,因 此其后的拉伸操作、假捻加工操作能够容易地进行。因此,能够提 高假捻加工过的聚酯纤维的产率。
表1

表2

表3

表4

表5

(专利文献1)特开2001-89935号公报
(专利文献2)特开平11-61568号公报
(专利文献3)特开平11-240944号公报
(专利文献4)特开2001-271226号公报
(专利文献5)特开平11-279836号公报
(专利文献6)特开平11-247024号公报
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