Brevet FR2011729A1 — publié le 19700306

On peut préparer du téréphtalate de polyéthylène ,par exemple, en faisant d'abord réagir de l'éthylène glycol avec du téréphtalate de diméthyle. Le produit de cette réaction est en général décrit comme étant constitué par du téréphtalate de bis-2-5 hydroxyéthyle ou bien un de ses polymères à "bas poids moléculaire. Ces polymères à bas poids moléculaire peuvent être également préparés par d'autres procédés, tels quecelui que.l'on nomme,la réaction d'estérification directe, qui est une réaction entre l'éthylène glycol et l'acide téréphtalique. 10 On a proposé jusqu'ici diverses substances comme cataly seurs de polycondensation, pour polycondenser le téréphtalate de bis-2-hydroxyéthy 1e ou son polymère à bas poids moléculaire dans le but de former des Résines à poids moléculaire élevé, présentant de l'intérêt pour fabriquer des filaments ou des pellicules» 15 II est souhaitable que ces catalyseurs de polycondensation, non seulement agissent pour former des résines à poids moléculaire élevé, mais produisent ces résines avec une bonne couleur, une faible teneur en carboxyles et avec un point de fusion élevé. Il est essentiel du point de vue industriel que la résine 20 de polyester soit fabriquée en un temps aussi court que possibles et avec les propriétés physiques voulues. ïïherésine de téréphtalate de polyéthylène convenant au filage à chaud doit être sensiblement peu colorée, sa teneur en carboxyles ne doit pas être su»* périeure à environ 50 équivalents par million de grammes (eq./lQ 25 g ou meq/kg), son point de fusion par biréfringence doit être d* au moins 255°C environ, et sa viscosité intrinsèque (déterminée à 30°C dans "une solution à 6C$ en poids de phénol et 4-0% en poids de-tétrachloréthane, les pourcentages étant comptés en poids) ne doit pas être inférieure à 0,60 environ, pour que les filaments 30 formés avec cette résine possèdent un degré satisfaisant de résistance à l'hydrolyse, de stabilité thermique, de résistance à la lumière ultra-violette et une ténacité très élevée» La présente invention a pour objet un procédé de préparation de polyesters linéaires, hauts polymères et thermoplasti-35 ques, par polycondensation du téréphtalate de bis-2-hydroxyéthy-le ou d'un de ses polymères à bas poids moléculaire, en présence d'un catalyseur de polycondensation efficace et nouveau. La présente invention, concerne donc un procédé pour préparer une résine polyester thermoplastique, formant des filaments 40 ou des pellicules, caractérisé en ce qu'on polycondense du téré- 587/69 bad original 69 21076 2 2011729 phtalate de bis-2-hydroxyéthyle ou un de ses polymères à "bas poids moléculaire, en présence d'une quantité catalytique d'antimonite de glycéryle. La formule développée de 1'antimonite de glycéryle est la suivante : 0 — CHp 10 Sb' ~ 0 - CH. X s 0 - GE„ d. Il va sans dire"que le procédé de préparation du téréphtalate de bis-2-hydroxyéthyle ou d'un de ses polymères à bas poids moléculaire n3est pas déterminant en ce qui concerne la présente 15 invention. Cependant, ainsi que cela se pratique en général, on préfère que le bis-éther ou le produit à bas poids moléculaire soit obtenu par interestérification entre le téréphtalate de diméthyle et 1c êthylène glycol, lë rapport du glycol au téréphtalate étant coiapi^xs entre 1 : 1 et 15 : 1 environ, et de préférence 20 entre 1,2:1 et 2,6 : 1 environ. Ces réactions d'interestérification sont en général effectuées à la pression atmosphérique et en atmosphère inerte, telle que de l'azote, au début dans un interval le de températures compris entre 125 et 250°C environ, mais de pré férence entre 150 et 200°C environj en présence d'un catalyseur 25 dfinterestérification; Au cours du premier stade de cette réaction,, il se dégage du méthanol, qui est continuellement éliminé par distillation. Au bout d'une durée de réaûtion d'une, à deux heu res environ, on élève la température du mélange réactionnel de 200 ®0 environ à-500°0 environ pendant approximativement une à 30 tïfois heures, de manière à achever la réaction et à former le bis-aster désiré ou son pré-polymère. Or peut, poux- catalyser la réaction ci-dessus, utiliser a.3iûipor-i,© quel catalyseur d'intérestérification approprié connu, par exemple l9hydraï-e de lithium ou l'acétate de zinc. Le cata-5? iyseiir d8 interestérif ication est en général utilisé à la concentrât! on de 0,01 à 0,2% environ, par rapport au poids du téréphtalate de diméthyle utilisé dans le mélange réactionnel initial Un autre procédé préféré pour la préparation du bis-ester ou de son polymère à bas poids moléculaire consiste en une réac-40 tion directe d'estérification entre l'acide téréphtalique et l'éthylène glycol, le rapport du glycol à l'acide étant compris en- .587/69 BAD OR/GJMAL 69 21076 3 2011729 tre 1 : 1 et 15 : 1 environ, et de préférence entre 1,2 : 1 et 2,6 : 1 environ. On procède en général à 1'estérification directe à unetempérature comprise entre 180 et 280°C environ, en l'absence d'atmosphère renfermant de l'oxygène, sous la pression at-5 mosphérique ou sous une pression élevée, pendant de 1 à 4 heures environ, pour former le produit à "bas poids moléculaire désiré. On peut par exemple effectuer la réaction sous une atmosphère d'azote . On peut faire appel dans ce procédé à n'importe quel additif 10 convenant au premier stade d'estérification directe. On peut par exemple utiliser de l'acétate de calcium ou de la triéthylaminé. Les additifs convenant au premier stade sont en général utilisés -5 -1 à une concentration comprise entre 5 x 10 et 5 x 10 mole environ d'additif par mole d'acide téréphtalique dans le mélange ré-15 actionnel initial. On effectue la polycondensation de la présente invention en chauffant le produit du premier stade sous une pression réduite. comprise entre 0,05 et 20 mm environ de mercure, tout en a-gitant, à une température de 260 à 525°C environ, et pendant 2 à 20 4 heures environ. Conformément à la présente invention, la quanti-• té d'antimonite de glycéryle que l'on utilise est en général comprise entre 0,01 et 0,2% environ, par rapport au poids à polycon-denser. On a trouvé qu'habituellement il est préférable d'utiliser de 0,02 à 0,1% environ en poids du présent, catalyseur de polycon-25 densation, dans la plupart des cas. Bien que l'on puisse opérer avec des concentrations en catalyseur plus faibles ou plus élevées, des quantités inférieures à celles indiquées ci-dessus sont moins efficaces, tandis que des concentrations plus élevées n'offrent que peu ou pas d'amélioration du produit ou de la durée pour 50 obtenir le produit. Le catalyseur de polycondensation est ajouté soit avant, soit pendant, soit après le premier stade de réaction et avant la polycondensation. Les exemples suivants sont donnés à titre explicatif de la présente invention. Sauf indications contraires, toutes les par-35 ties sont indiquées en poids. EXEMPLE I Dans un récipient à réaction muni d*une arrivée d'azote, dfun dispositif de chauffage et d'un dispositif d'agitation, on charge un mélange constitué de 600 g de téréphtalate de diméthy-40 le, de 596 ml d'éthylène glycol et de 0,24g d*hydrure de lithium. 587/69 69 21076 4 2011729 On agite le mélange réactionnel et on le chauffe à 197°C sous la pression atmosphérique et sous atmosphère d'azote. On maintient le mélange réactionnel à la température ci-dessus pendant 2 heures environ et pendant ce temps 80% environ du métha-5 nol sous-produit se trouvent éliminés. On laisse ensuite la température du mélange réactionnel s1 élever à 230°C en une heure environ pour éliminer par distillation le reste du méithanol sous-produit et une petite quantité de l'éthylèné glycol en excès, et former un prépolymère de polyester.On laisse le prépolymère for-10 mant le produit se refroidir sous atmosphère d'azote. EXEMPLE II On mélange 50g de ce prépolymère produit dans l'exemple I, avec 0,02g d'antimonite de glycéryle C^H^SbO^, et on le charge dans un récipient de réaction. On chauffe le mélange réactionnel 15 à 280°C sous une pression réduite de 0,1 mm de mercure environ, pendant deux heures environ et tout en agitant, pour déterminer la formation comme produit d'une résine de polyester à poids moléculaire élevé. La résine est refroidie sous atmosphère d'azote. La résine polyester formée a une viscosité intrinsèque de 20 0,847, une teneur en carboxyles de 11,0 meq/feget son point de fusion est de 260-262°C. EXEMPLE III " Dans un récipient à réaction muni d'une arrivée d'azote,d'un appareil séparateur Dean & Stark, d'un dispositif de chauffa-25 ge et d'un dispositif d'agitation, on charge une composition bien mélangée constituée de 4-74g d'acide téréphtalique,' de 288ml d'éthylène glycol et de 149 ml de triéthylamine. On agite le mélange réactionnel et on en élève la température à 197°C environ, sous atmosphère d'azote et à la pression atmosphérique. A l9fQëC 30 environ, il commence à distiller un mélange azéotropique d'eau et de triéthylaminé. Le mélange azéotropique est continuellement séparé à l'aide de l'appareil de Dean & stark, et la triéthyla-mine récupérée est renvoyée en continu dans le récipient à réaction. Le mélange réactionnel devient presque transparent et on 35 laisse alors la température s'élever à 230°C en une heure, pour former le prépolymère de polyester.On laisse le produit se refroidir sous atmosphère d'azote. EXEMPLE IV On mélange 50g du prépolymère produit à l'exemple III,avec 0,02g d'antimonite de glycéryle G^H^SbO^ et on introduit le tout 587/69 69 21076 5 2011729 dans un récipient à réaction.On chauffe le mélange réactionnel à 280°C environ sous une pression réduite de 0,1 mm environ de mercure, pendant 2 heures environ et tout en agitant, pour déter miner la formation d*une résine de polyester à poids moléculaire 5 élevé. On refroidit la résine sous une atmosphère d*azote. On trouve que le produit a une viscosité intrinsèque de 0,773, une teneur en carboxyles de 7 meq/kg et que son point de fusion est de 257-260°C. * - . Des copolymères de téréphtalates dans lesquels de petites 10 quantités (jusqu'à 10 moles % environ) de partie acide ou de partie diol se trouvent incises dans la chaîne de polymère, pour améliorer les propriétés de la résine à poids moléculaire élevé, comme l'aptitude à la teinture, l'aptitude à retarder la flamme, etc. sont compris dans le procédé de la présente invention.C'est 15 ainsi que le polymère à bas poids moléculaire du téréphtalate de bis-2-hydroxyéthyle peut comprendre de petites quantités .d'au-. très substances polycondensables,ainsi qu'il est bien connu dans la technique. Les résultats des exemples ci-dessus montrent que la pré-20 sence d'antimonite de glycéryle, au cours de la polycondensation des prépolymères de téréphtalates, accéléré la vitesse de polycondensation et exalte les propriétés du polyester résultant. Les résines de polyester fabriquées.par le procédé de la présente invention ont un poids moléculaire élevé, un point de fusion 25 élevé et une faible teneur en carboxyles, ce qui faitqu'elles sont particulièrement bien appropriées pour le filage à chaud d'articles profilés, tels que des filaments, ou des pellicules. 587/69 BAD ORIGINAL 69 21076 6 2011729 KETOTOICATIOHS 1. Procédé pour l'obtention d'une résine polyester, thermoplastique et formant des pellicules ou des filaments, dans lequel on polycondense du téréphtalate de bis-2-hydroxyéthyle ou 5 un de ses polymères à bas poids moléculaire, en présence d'une quantité catalytique d'un catalyseur, ledit procédé étant caractérisé en ce que le catalyseur est de l,antimonite de glycéryle . 2o Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 la quantité d'antimonite de glycéryle présente est comprise entre 0,01 et 0,2P/o environ, par rapport au poids du produit à po- lycondenser» 587/69 BAD ORIGINAL