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DE102024121056A1 - Process for the production of highly linear and controlled branched polybutylene succinate - Google Patents

Process for the production of highly linear and controlled branched polybutylene succinate

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Publication number
DE102024121056A1
DE102024121056A1 DE102024121056.7A DE102024121056A DE102024121056A1 DE 102024121056 A1 DE102024121056 A1 DE 102024121056A1 DE 102024121056 A DE102024121056 A DE 102024121056A DE 102024121056 A1 DE102024121056 A1 DE 102024121056A1
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DE
Germany
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mbar
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pbs
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butanediol
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Pending
Application number
DE102024121056.7A
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German (de)
Inventor
Marcus Vater
Marlen Malke
Jens Balko
Thomas Büsse
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung von hoch linearem und kontrolliert verzweigtem Polybutylensuccinat, einem hoch linearen Polybutylensuccinat und der Verwendung von multifunktionalen Comonomeren zur Einstellung des Verzweigungsgrads in Polybutylensuccinat. The present invention relates to a process for producing highly linear and controlled branched polybutylene succinate, a highly linear polybutylene succinate and the use of multifunctional comonomers for adjusting the degree of branching in polybutylene succinate.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung von hoch linearem und kontrolliert verzweigtem Polybutylensuccinat, einem hoch linearen Polybutylensuccinat und der Verwendung von multifunktionalen Comonomeren zur Einstellung des Grads an Verzweigung in Polybutylensuccinat.The present invention relates to a process for producing highly linear and controlled branched polybutylene succinate, a highly linear polybutylene succinate and the use of multifunctional comonomers to adjust the degree of branching in polybutylene succinate.

Technischer HintergrundTechnical background

Polybutylensuccinat (PBS) ist ein aliphatischer Polyester und wird den synthetischen Polymeren (umgangssprachlich Kunststoffen) zugeordnet. Ausgehend von seinen Monomeren Bernsteinsäure (engl. Succinat) und 1,4-Butandiol entstehen durch Polykondensation Polymerketten mit Esterbindungen entlang der Hauptkette. Polyester werden durch Polymerisation oder Polykondensation hergestellt. Beiden gemein ist die Verknüpfung von Monomeren Bausteinen zu Polymeren Ketten unterschiedlicher Länge. Diese Makromoleküle können linear, verzweigt oder ringförmig sein.Polybutylene succinate (PBS) is an aliphatic polyester and is classified as a synthetic polymer (colloquially known as a plastic). Starting from its monomers succinic acid (succinate) and 1,4-butanediol, polymer chains with ester bonds along the main chain are formed through polycondensation. Polyesters are produced by polymerization or polycondensation. Both processes involve linking monomeric building blocks to form polymer chains of varying lengths. These macromolecules can be linear, branched, or circular.

PBS wird durch Polykondensation hergestellt. Der Polymerisationsgrad und damit die Kettenlängen sind dabei variabel einstellbar. Je nach mittlerer Kettenlänge erhält man ein Polymer mit unterschiedlich hohen Molekulargewichten. Am weitverbeitesten sind dabei zweistufige Syntheseverfahren in denen zuerst die Bernsteinsäure mit 1,4-Butandiol zu Oligomeren verestert werden und anschließend diese Oligomer-Ester durch katalysierte Umesterung in hochmolekulare Polymere umgewandelt werden.PBS is produced by polycondensation. The degree of polymerization, and thus the chain lengths, can be variably adjusted. Depending on the average chain length, a polymer with different molecular weights is obtained. The most widespread synthesis methods are two-step processes in which succinic acid is first esterified with 1,4-butanediol to form oligomers, and these oligomer-esters are then converted into high-molecular-weight polymers by catalyzed transesterification.

Während der Herstellung von PBS treten jedoch typischerweise Nebenreaktionen auf, die sich auf die Kettenstruktur des PBS auswirken. Wird die Polykondensationsphase in verfahrenstechnischen Aufbauten, Autoklaven oder Reaktoren mit Rührsystemen durchgeführt, in denen die viskoser werdende Polymerschmelze zwingendermaßen durchmischt und für die Verzweigungsreaktion günstigen Einflüssen ausgesetzt wird, werden Verzweigungsreaktionen induziert, die zum Verlust der linearen Kettenstruktur und zum Molmassenaufbau führen (Autoverzweigung).However, during the production of PBS, side reactions typically occur that affect the chain structure of the PBS. If the polycondensation phase is carried out in process engineering setups, autoclaves, or reactors with stirring systems, in which the increasingly viscous polymer melt is necessarily mixed and exposed to influences favorable to branching reactions, branching reactions are induced that lead to the loss of the linear chain structure and the accumulation of molar mass (autobranching).

Die Verzweigungsreaktionen finden unkontrolliert statt und schließen damit die Herstellung gut definierter Kettenstrukturen aus. Eine kontrollierte Einstellung des Verzweigungsgrades durch definierte Zugabe von multifunktionaler Monomeren oder Comonomere wird unmöglich, da sich diese Verzweigungen mit den prozessbedingten induzierten Verzweigungen überlagern.The branching reactions occur uncontrollably, thus precluding the production of well-defined chain structures. Controlling the degree of branching through the defined addition of multifunctional monomers or comonomers becomes impossible, as these branches overlap with the process-induced branching.

Das Stattfinden der Verzweigungsreaktionen kann über rheologische Messungen nachgewiesen werden. Das veränderte Fließverhalten verzweigter gegenüber linearer Polymere ist dabei sowohl im Ausmaß der beobachteten Scherverdünnung sichtbar als auch im van-Gurp-Palmen-Plot, der den Phasenwinkel über dem komplexen Modul aufträgt. Kommerzielle PBS-Typen zeigen dabei das typische, von linearen Polymeren abweichende Fließverhalten.The occurrence of branching reactions can be demonstrated via rheological measurements. The altered flow behavior of branched compared to linear polymers is visible both in the extent of the observed shear thinning and in the van Gurp-Palmen plot, which plots the phase angle against the complex modulus. Commercial PBS types exhibit the typical flow behavior that differs from that of linear polymers.

Die Ursache des beobachteten Verhaltens liegt in thermisch erzeugten, endständigen Doppelbindungen, an denen wiederum die einem radikalischen Mechanismus folgenden Verzweigungsreaktionen induziert werden. Diese endständigen Doppelbindungen, bzw. deren Reaktionsprodukte im Polymer können mittels 1H-NMR nachgewiesen werden und kommen in kommerziellen PBS-Typen vor.The observed behavior is caused by thermally generated terminal double bonds, which in turn induced branching reactions following a radical mechanism. These terminal double bonds, or their reaction products in the polymer, can be detected by 1H NMR and are present in commercially available PBS types.

Die Kettenstruktur und die durch sie bedingten rheologischen Eigenschaften, bzw. das Fließverhalten der Polymerschmelzen spielt für nahezu alle Verarbeitungsverfahren von Thermoplasten eine entscheidende Rolle. Für bestimmte Verarbeitungsverfahren, beispielsweise für das Spritzgießen dünnwandiger Teile oder die Herstellung von Fasern mittels Schmelzspinnen, ist die Vermeidung unkontrollierter Verzweigungen essenziell.The chain structure and the resulting rheological properties, or flow behavior, of the polymer melts play a crucial role in almost all processing methods for thermoplastics. For certain processing methods, such as injection molding of thin-walled parts or the production of fibers by melt spinning, the avoidance of uncontrolled branching is essential.

Vorteilhaft wäre daher ein Verfahren, mit dem die prozessbedingt induzierten Verzweigungen generierenden Nebenreaktionen unterbunden werden können. Weiterhin vorteilhaft wäre die Möglichkeit, anstelle unkontrollierter Verzweigungsreaktionen gezielt Verzweigungen im für das Verarbeitungsverfahren gewünschten Ausmaß erzeugen zu können. Besonders bevorzugt wäre ein Verfahren, das beide Anforderungen durch Zugabe nur eines Monomers oder Comonomers bei der Synthese lösen kann.A method that prevents process-induced branching-generating side reactions would therefore be advantageous. Furthermore, it would be advantageous to be able to selectively generate branches to the desired extent for the processing method, instead of uncontrolled branching reactions. A method that can meet both requirements by adding only one monomer or comonomer during synthesis would be particularly preferred.

Es wurde nun ein geeignetes Verfahren gefunden, mit dem lineare PBS-polymere erzeugt werden können, welche keine nachweisbaren Doppelbindungen und dadurch bedingte Verzweigungen aufweisen. Einem solchen hoch linearen Polybutylensuccinat kommt eine neue industrielle Bedeutung zu. Außerdem, kann das erfinderische Verfahren dazu verwendet werden, durch Zugabe eines geeigneten, multifunktionalen Comonomers ein kontrolliert verzweigtes PBS herzustellen.A suitable method has now been found for producing linear PBS polymers that exhibit no detectable double bonds and the resulting branching. Such a highly linear polybutylene succinate has new industrial significance. Furthermore, the inventive method can be used to achieve this by adding a suitable net, multifunctional comonomers to produce a controlled branched PBS.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

In einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polybutylensuccinat (PBS), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst:

  1. a) Vorlegen eines Gemisches umfassend Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol, wobei das Stoffmengenverhältnis von Bernsteinsäure zu 1,4-Butandiol im Bereich von 1,0:1,5 bis 1,0:2,5, bevorzugt von 1,0:1,7 bis 1,0:2,0 liegt,
  2. b) Aufheizen des Gemisches auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 235 °C, bevorzugt 180 bis 230 °C, wobei während dem Aufheizen
    • i) Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche bei den vorliegenden Temperaturen gasförmig sind, wie Wasser und Tetrahydrofuran, aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden, und
    • ii) ein Katalysator zu dem Reaktionsgemisch zugegeben wird, wobei der Katalysator ein Metall butoxid umfasst, wobei das Metall des Metall butoxids bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, und Hf,
  3. c) Verringern des Drucks auf einen Absolutdruck von weniger als 200 mbar, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 180 mbar und Einstellen der Temperatur in einen Bereich von 220 °C bis 240 °C, wobei während dessen
    • i) ein Katalysator zu dem Reaktionsgemisch zugegeben wird, wobei der Katalysator ein Metall butoxide umfasst, wobei das Metall des Metall butoxids bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, und Hf, und
    • ii) Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche bei den vorliegenden Temperaturen und Absolutdrücken gasförmig sind, aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden,
  4. d) Einstellen des Absolutdrucks auf einen Druck von weniger als 10 mbar, bevorzugt von weniger als 5 mbar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 4 mbar, während die Temperatur im Bereich von 220 °C bis 240 °C gehalten wird,
  5. e) Halten des Absolutdrucks auf einem Druck von weniger als 10 mbar, bevorzugt von weniger als 5 mbar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 4 mbar und der Temperatur im Bereich von 220 °C bis 240 °C für einen Zeitraum von mehr als 1 h, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 15 h, besonders bevorzugt von 3 bis 13 h; und
  6. f) Abkühlen des Reaktionsprodukts.
In one aspect, the invention relates to a process for the production of polybutylene succinate (PBS), characterized in that the process comprises the steps in the following order:
  1. a) Providing a mixture comprising succinic acid and 1,4-butanediol, wherein the molar ratio of succinic acid to 1,4-butanediol is in the range of 1.0:1.5 to 1.0:2.5, preferably from 1.0:1.7 to 1.0:2.0,
  2. b) Heating the mixture to a temperature in the range of 160 to 235 °C, preferably 180 to 230 °C, wherein during heating
    • i) Components of the reaction mixture which are gaseous at the temperatures present, such as water and tetrahydrofuran, are removed from the reaction mixture, and
    • ii) a catalyst is added to the reaction mixture, wherein the catalyst comprises a metal butoxide, the metal of the metal butoxide being preferably selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf,
  3. c) Reducing the pressure to an absolute pressure of less than 200 mbar, preferably in a range of 1 to 180 mbar, and adjusting the temperature to a range of 220 °C to 240 °C, while during this process
    • i) a catalyst is added to the reaction mixture, wherein the catalyst comprises a metal butoxide, wherein the metal of the metal butoxide is preferably selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf, and
    • ii) Components of the reaction mixture which are gaseous at the present temperatures and absolute pressures are removed from the reaction mixture,
  4. d) Adjusting the absolute pressure to a pressure of less than 10 mbar, preferably less than 5 mbar, particularly preferably in a range of 0.1 to 4 mbar, while maintaining the temperature in the range of 220 °C to 240 °C,
  5. e) Maintaining the absolute pressure at less than 10 mbar, preferably less than 5 mbar, particularly preferably in a range of 0.1 to 4 mbar, and the temperature in the range of 220 °C to 240 °C for a period of more than 1 h, preferably in a range of 2 to 15 h, particularly preferably from 3 to 13 h; and
  6. f) Cooling of the reaction product.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Polybutylensuccinat (PBS), dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der komplexen Viskosität η* des PBS im Frequenzbereich von 0,05 bis 10 rad/s, bestimmt durch dynamische Frequenzsweeps über einen Frequenzbereich von 0,5-500 rad/s bei 130 °C mit einer Dehnung von 0,5 % nach DIN 53019-4 , weniger als 30%, bevorzugt weniger als 20%, und am meisten bevorzugt weniger als 16% von dem Durchschnittswert der komplexen Viskosität η ¯ 0,05 * in diesem Frequenzbereich abweichen.Furthermore, the invention relates to a polybutylene succinate (PBS), characterized in that the values of the complex viscosity η* of the PBS in the frequency range from 0.05 to 10 rad/s are determined by dynamic frequency sweeps over a frequency range of 0.5-500 rad/s at 130 °C with an elongation of 0.5%. DIN 53019-4 , less than 30%, preferably less than 20%, and most preferably less than 16% of the average value of the complex viscosity η ¯ 0,05 * in this frequency range.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung von multifunktionalen Comonomeren wie hierin beschrieben in einer Menge von 0,01 bis 5,0 mol%, bevorzugt 0,02 bis 1,0 mol%, bezogen auf die Summe der Stoffmengen von Bernsteinsäure, 1,4-Butandiol und dem multifunktionalen Comonomer, in dem Verfahren wie hierin beschrieben zur Einstellung des Verzweigungsgrads in dem erhaltenen Polybutylensuccinat (PBS).In another aspect, the invention relates to the use of multifunctional comonomers as described herein in an amount of 0.01 to 5.0 mol%, preferably 0.02 to 1.0 mol%, based on the sum of the amounts of succinic acid, 1,4-butanediol and the multifunctional comonomer, in the process as described herein for adjusting the degree of branching in the polybutylene succinate (PBS) obtained.

Beschreibung der FigurenDescription of the characters

  • 1 zeigt eine graphische Auswertung der Dynamische Frequenzsweeps, die über einen Frequenzbereich von 0,5 bis 500 rad/s bei 130 °C mit einer Dehnung von 0,5 % durchgeführt wurden, für das im erfinderischen Beispiel 1 erhaltene PBS-Produkt und das im Handel erhältliche PBS-Produkt FZ91PM von Mitsubishi. 1 Figure 1 shows a graphical evaluation of the dynamic frequency sweeps performed over a frequency range of 0.5 to 500 rad/s at 130 °C with a strain of 0.5% for the PBS product obtained in inventive example 1 and the commercially available PBS product FZ91PM from Mitsubishi.
  • 2 zeigt ein Van Gurp-Palmen-Plot, bei dem der Phasenwinkel gegen das komplexe Modul G* aufgetragen ist, für das im erfinderischen Beispiel 1 erhaltene PBS-Produkt und das im Handel erhältliche PBS-Produkt FZ91PM von Mitsubishi. 2 shows a Van Gurp Palmen plot in which the phase angle is plotted against the complex modulus G*, for the PBS product obtained in inventive example 1 and the commercially available PBS product FZ91PM from Mitsubishi.
  • 3 zeigt ein Van Gurp-Palmen-Plot für die erfinderischen Beispiele 1 bis 5 und das im Handel erhältliche PBS-Produkt FZ91PM von Mitsubishi. 3 shows a Van Gurp palm plot for inventive examples 1 to 5 and the commercially available PBS product FZ91PM from Mitsubishi.
  • 4 zeigt ein Van Gurp-Palmen-Plot für die PBS-Produkte der erfinderischen Beispiele 1, 2, 6 und 7. 4 shows a Van Gurp palm plot for the PBS products of inventive examples 1, 2, 6 and 7.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1. Verfahren1. Procedure

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung von hoch linearem und kontrolliert verzweigtem Polybutylensuccinat.The present invention relates to a process for the production of highly linear and controlled branched polybutylene succinate.

Dem Fachmann sind Reaktoraufbauten bekannt, die für das erfinderische Verfahren genutzt werden können. Exemplarische Reaktoraufbauten sind weiter unten für die erfinderischen Beispiele im Experimentalteil beschrieben. Methoden zur Einstellung von Drücken, Temperaturen und Drehzahlen, sowie zum Entfernen von unter den vorliegenden Bedingungen gasförmigen Bestandteilen sind dem Fachmann bekannt.Reactor designs suitable for the inventive process are known to those skilled in the art. Exemplary reactor designs are given below as examples of the inventive process. The experimental section is described. Methods for adjusting pressures, temperatures and rotational speeds, as well as for removing gaseous components under the given conditions, are known to those skilled in the art.

Im Folgenden werden die Schritte des erfinderischen Verfahrens genauer beschrieben.The steps of the inventive process are described in more detail below.

Gemisch in Schritt a)Mixture in step a)

In Schritt a) des erfinderischen Verfahrens wird ein Gemisch umfassend Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol vorgelegt.In step a) of the inventive process, a mixture comprising succinic acid and 1,4-butanediol is presented.

Damit möglichst keine freie Cabonsäuregruppe nach der Veresterung in dem Reaktionsgemisch übrigbleibt, liegt das Stoffmengenverhältnis von Bernsteinsäure zu 1,4-Butandiol im Bereich von 1,0:1,5 bis 1,0:2,5, bevorzugt von 1,0:1,7 bis 1,0:2,0.To ensure that as few free carbonic acid groups as possible remain in the reaction mixture after esterification, the molar ratio of succinic acid to 1,4-butanediol is in the range of 1.0:1.5 to 1.0:2.5, preferably from 1.0:1.7 to 1.0:2.0.

Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol sind die Hauptmonomere von Polybutylensuccinat.Succinic acid and 1,4-butanediol are the main monomers of polybutylene succinate.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass das Gemisch in Schritt a) zu mehr als 85 Gew.-%, bevorzugt mehr als 92 Gew.-% aus Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol besteht.Accordingly, it is preferred that the mixture in step a) consists of more than 85 wt.%, preferably more than 92 wt.%, of succinic acid and 1,4-butanediol.

Das vorliegende, erfinderische Verfahren verhindert im Wesentlichen die unkontrollierten Verzweigungsreaktionen, welche typischerweise in der Herstellung von PBS auftreten.The present inventive process essentially prevents the uncontrolled branching reactions that typically occur in the production of PBS.

Für den Fall, dass ein verzweigtes PBS erhalten werden soll, kann das Gemisch jedoch zusätzlich zu der Bernsteinsäure und dem 1,4-Butandiol ein multifunktionales Comonomer umfassen, welches sich in die Polymerkette einbauen kann und durch die Multifunktionalität zu Verzweigungen führt.However, if a branched PBS is to be obtained, the mixture can include, in addition to the succinic acid and the 1,4-butanediol, a multifunctional comonomer which can be incorporated into the polymer chain and leads to branching due to its multifunctionality.

Ein multifunktionales Comonomer im Sinne dieser Offenbarung ist ein Comonomer, welches ≥ 3 funktionale Gruppen besitzt, wobei die funktionalen Gruppen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl und Kombinationen davon.A multifunctional comonomer within the meaning of this disclosure is a comonomer which has ≥ 3 functional groups, wherein the functional groups are selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl and combinations thereof.

Bevorzugte Comonomere sind mehrwertige aliphatische Alkoholen, mehrwertige aromatische Alkohole, mehrwertige aliphatische Carbonsäuren, mehrwertige aromatische Carbonsäuren, und Kombinationen davon. Noch bevorzugter sind die multifunktionalen Comonomere mehrwertige aliphatische Alkohole, mehrwertige aromatische Carbonsäuren, und Kombinationen davon.Preferred comonomers are polyhydric aliphatic alcohols, polyhydric aromatic alcohols, polyhydric aliphatic carboxylic acids, polyhydric aromatic carboxylic acids, and combinations thereof. Even more preferred are the multifunctional comonomers polyhydric aliphatic alcohols, polyhydric aromatic carboxylic acids, and combinations thereof.

Besonders bevorzugt ist das multifunktionalen Comonomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,2,3,4-Tetrahydroxybutan, 1,3,5-Tricarboxybenzen, und Kombinationen davon.Particularly preferred is the multifunctional comonomer selected from the group consisting of 1,2,3,4-tetrahydroxybutane, 1,3,5-tricarboxybenzene, and combinations thereof.

Je nach gewünschtem Verzweigungsgrad kann dabei eine größere oder kleinere Menge an multifunktionalem Comonomer in dem Gemisch verwendet werden.Depending on the desired degree of branching, a larger or smaller amount of multifunctional comonomer can be used in the mixture.

Bevorzugt ist die Menge an multifunktionalem Comonomer in dem Gemisch in einem Bereich von 0,01 bis 5,0 mol%, noch bevorzugter 0,02 bis 1,0 mol%, bezogen auf die Summe der Stoffmengen von Bernsteinsäure, 1,4-Butandiol und dem multifunktionalen Comonomer.Preferably, the amount of multifunctional comonomer in the mixture is in the range of 0.01 to 5.0 mol%, more preferably 0.02 to 1.0 mol%, based on the sum of the amounts of succinic acid, 1,4-butanediol and the multifunctional comonomer.

Ein weiterer Vorteil des erfinderischen Verfahrens ist, dass direkt ein PBS-Compound hergestellt werden kann. Als Compounds werden Kunststoffe bezeichnet, denen zusätzliche Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder andere Additive beigemischt worden sind.Another advantage of the inventive process is that a PBS compound can be produced directly. Compounds are plastics to which additional fillers, reinforcing agents, or other additives have been added.

Normalerweise werden Compounds aus dem fertigen Polymer und den entsprechenden Füllstoffen, Verstärkungsstoffen oder anderen Additiven hergestellt, z.B. durch Extrudieren. Im erfinderischen Verfahren können jedoch Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder andere Additive bereits in dem Monomeren-Gemisch in Schritt a) vorliegen.Normally, compounds are produced from the finished polymer and the corresponding fillers, reinforcing agents, or other additives, e.g., by extrusion. In the inventive process, however, fillers, reinforcing agents, or other additives can already be present in the monomer mixture in step a).

Typische Additive sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. Außerdem sind typische Additive beispielweise in „Plastic Additives Handbook“, 6th edition 2009 of Hans Zweifel (Seite 1141 bis 1190) beschrieben.Typical additives are known to experts and commercially available. Furthermore, typical additives are described, for example, in "Plastic Additives Handbook", 6th edition 2009 by Hans Zweifel (pages 1141 to 1190).

Beispiele für geeignete Additive sind Titandioxid (Füllstoff), Irganox1010 und Irgafos 168.Examples of suitable additives are titanium dioxide (filler), Irganox1010 and Irgafos 168.

In der Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens, bei dem ein PBS-Compound erhalten werden soll, umfasst das Gemisch bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 8 Gew.-%, wie in dem Bereich von 0,1 Gew.-% bis 7,9 Gew.-%, Additive.In the embodiment of the inventive process in which a PBS compound is to be obtained, the mixture preferably comprises less than 15 wt.%, particularly preferably less than 8 wt.%, as in the range of 0.1 wt.% to 7.9 wt.%, additives.

Um Nebenreaktion mit Luftsauerstoff zu verhindern, ist es vorteilhaft, die Veresterung unter einer inerten Atmosphäre ablaufen zu lassen.To prevent side reactions with atmospheric oxygen, it is advantageous to allow the esterification to take place under an inert atmosphere.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass die im Reaktor vorliegende Luftatmosphäre mit einer Stickstoffatmosphäre ausgetauscht wird, bevor das Gemisch in Schritt b) erhitzt wird.Accordingly, it is preferred that the air atmosphere present in the reactor is replaced with a nitrogen atmosphere before the mixture is heated in step b).

Methoden für die Einstellung einer Stickstoffatmosphäre sind dem Fachmann bekannt.Methods for establishing a nitrogen atmosphere are known to those skilled in the art.

Schritt b)Step b)

In Schritt b) des erfinderischen Verfahrens wird das Reaktionsgemisch auf eine erhöhte Temperatur im Bereich von 160 bis 235 °C, bevorzugt 180 bis 230 °C gebracht.In step b) of the inventive process, the reaction mixture is brought to an elevated temperature in the range of 160 to 235 °C, preferably 180 to 230 °C.

Durch die Temperaturerhöhung kommt es zu einer Veresterung der Dicarbonsäuren mit dem 1,4-Butandiol unter Wasserabspaltung. Neben dem Reaktionswasser kann außerdem Tetrahydrofuran als Nebenprodukt entstehen.The temperature increase leads to esterification of the dicarboxylic acids with 1,4-butanediol, releasing water. In addition to water of reaction, tetrahydrofuran can also be formed as a byproduct.

Diese Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche ab bestimmten Temperaturen in der Aufheizphase gasförmig sind, werden aus dem Reaktionsgemisch entfernt.These components of the reaction mixture, which are gaseous at certain temperatures during the heating phase, are removed from the reaction mixture.

Methoden zum Entfernen gasförmiger Bestandteile aus Reaktionsgemischen sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann eine Destillationskolonne dafür benutzt werden.Methods for removing gaseous components from reaction mixtures are known to those skilled in the art. For example, a distillation column can be used for this purpose.

Außerdem wird während dem Aufheizen in Schritt b) dem Reaktionsgemisch ein Katalysator zugegeben.Furthermore, a catalyst is added to the reaction mixture during heating in step b).

Der Katalysator umfasst dabei ein Metall butoxid. Bevorzugt ist das Metall des Metall butoxids ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, und Hf.The catalyst comprises a metal butoxide. Preferably, the metal of the metal butoxide is selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens ist der Katalysator Zirconium(IV)butoxid.In a preferred embodiment of the inventive method, the catalyst is zirconium(IV) butoxide.

Der Katalysator kann dabei in einem Lösungsmittel gelöst vorliegen. Bevorzugtes Lösungsmittel ist 1-Butanol.The catalyst can be dissolved in a solvent. 1-Butanol is the preferred solvent.

Die Stoffmenge an zugebenem Katalysator ist dabei bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 5,0 mmol/mol(Bernsteinsäure), noch bevorzugter 0,1 bis 1,0 mmol/mol(Bernsteinsäure).The amount of catalyst added is preferably in the range of 0.01 to 5.0 mmol/mol (succinic acid), more preferably 0.1 to 1.0 mmol/mol (succinic acid).

Außerdem ist es bevorzugt, dass der Katalysator erst zugegeben wird, nachdem das während der Veresterung entstandene Wasser im Wesentlichen aus dem Reaktionsgemisch entfernt wurde.Furthermore, it is preferred that the catalyst is added only after the water produced during esterification has been substantially removed from the reaction mixture.

Die Dauer der Aufheizphase in Schritt b) kann dabei im Bereich von 1 bis 10 Stunden, bevorzugt 2 bis 5 Stunden liegen.The duration of the heating phase in step b) can range from 1 to 10 hours, preferably from 2 to 5 hours.

Die Zugabe des Katalysators erfolgt bei diesen Zeitdauern bevorzugt kurz vor dem Erreichen der Endtemperatur. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das während der Veresterung entstandene Wasser im Wesentlichen bereits aus dem Reaktionsgemisch entfernt wurde. Je nach Dauer der Aufheizphase, ist es bevorzugt, dass der Katalysator zwischen 1 min bis 1 h vor Erreichen der Endtemperatemperatur zugegeben wird.The catalyst is preferably added shortly before the final temperature is reached. This ensures that the water produced during esterification has been substantially removed from the reaction mixture. Depending on the duration of the heating phase, it is preferred that the catalyst be added between 1 minute and 1 hour before the final temperature is reached.

In Schritt b) kommt es zur Veresterung von der Bernsteinsäure mit dem 1,4-Butandiol, wobei Oligomere entstehen, die typischerweise aus einer Bernsteinsäure und zwei 1,4-Butandiol-Untereinheiten, oder zwei Bernsteinsäure und drei 1,4-Butandiol-Untereinheiten aufgebaut sind.In step b) esterification of succinic acid with 1,4-butanediol occurs, forming oligomers that are typically composed of one succinic acid and two 1,4-butanediol subunits, or two succinic acid and three 1,4-butanediol subunits.

Schritt c)Step c)

Nachdem das Reaktionsgemisch aus Schritt a), in Schritt b) auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 235 °C, bevorzugt 180 bis 230 °C gebracht wurde, wird in Schritt c) der Druck auf einen Absolutdruck von weniger als 200 mbar, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 180 mbar verringert.After the reaction mixture from step a) has been brought to a temperature in the range of 160 to 235 °C, preferably 180 to 230 °C, in step b), the pressure is reduced in step c) to an absolute pressure of less than 200 mbar, preferably in a range of 1 to 180 mbar.

Gleichzeitig wird die Temperatur in einen Bereich von 220 °C bis 240 °C eingestellt.At the same time, the temperature is set to a range of 220 °C to 240 °C.

Für den Fall, dass die Temperatur bereits in Schritt b) in einen Bereich von 220°C bis 235 °C erhöht wurde, wird in Schritt c) keine weitere Einstellung der Temperatur benötigt und die Temperatur einfach beibehalten.If the temperature has already been increased to a range of 220°C to 235°C in step b), no further temperature adjustment is needed in step c) and the temperature can simply be maintained.

Der verringerte Druck und die Temperaturen im Bereich von 220 °C bis 240 °C werden benötigt, um aus den in Schritt b) entstandenen Oligomeren durch Umesterung längerkettige Polybutylensuccinate herzustellen.The reduced pressure and temperatures in the range of 220 °C to 240 °C are required to produce longer-chain polybutylene succinates from the oligomers formed in step b) by transesterification.

Zum Beschleunigen der Umesterung kann zum einen ein Katalysator zugegeben werden und zum anderen durch Entfernen eines Reaktionsprodukts, das Reaktionsgleichgewicht auf die Seite des gewünschten Produkts verschoben werden. To accelerate the transesterification, a catalyst can be added, and the reaction equilibrium can be shifted towards the desired product by removing a reaction product.

Deshalb wird in Schritt c) wiederum ein Katalysator zu dem Reaktionsgemisch zugegeben. Bei dem Katalysator handelt es sich bevorzugt um den gleichen Katalysator wie in Schritt b), wobei der Katalysator ein Metall butoxide umfasst, wobei das Metall des Metall butoxids bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, und Hf.Therefore, in step c), a catalyst is again added to the reaction mixture. The catalyst is preferably the same catalyst as in step b), wherein the catalyst comprises a metal butoxide, the metal of the metal butoxide being preferably selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens ist der Katalysator Zirconium(IV)butoxid.In a preferred embodiment of the inventive method, the catalyst is zirconium(IV) butoxide.

Der Katalysator kann dabei in einem Lösungsmittel gelöst vorliegen. Bevorzugtes Lösungsmittel ist 1-Butanol.The catalyst can be dissolved in a solvent. 1-Butanol is the preferred solvent.

Die Stoffmenge an zugebenem Katalysator ist dabei bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 5,0 mmol/mol(Bernsteinsäure), noch bevorzugter 0,1 bis 1,0 mmol/mol(Bernsteinsäure).The amount of catalyst added is preferably in the range of 0.01 to 5.0 mmol/mol(succinic acid), more preferably 0.1 to 1.0 mmol/mol(succinic acid).

Da jedoch in Schritt b) bereits ein Katalysator zugegeben wurde, ist es bevorzugt, dass in Schritt c) erst nach einer gewissen Zeit der Katalysator zugegeben wird. Ähnlich wie in Schritt b) erfolgt die Zugabe des Katalysators bevorzugt kurz vor dem Erreichen des Enddrucks. Je nach Dauer der Druckverringerungsphase, ist es bevorzugt, dass der Katalysator zwischen 1 min bis 1 h vor Erreichen des Enddrucks zugegeben wird.However, since a catalyst was already added in step b), it is preferred that the catalyst be added in step c) only after a certain time. Similar to step b), the catalyst is preferably added shortly before the final pressure is reached. Depending on the duration of the pressure reduction phase, it is preferred that the catalyst be added between 1 minute and 1 hour before the final pressure is reached.

Die Dauer bis zum Erreichen des Enddrucks und der Temperatur in Schritt c) kann dabei im Bereich von 0,5 bis 5 Stunden liegen.The time required to reach the final pressure and temperature in step c) can range from 0.5 to 5 hours.

Des Weiteren, werden in Schritt c) des erfinderischen Verfahrens die Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche bei den vorliegenden Temperaturen und Absolutdrücken gasförmig sind, aus dem Reaktionsgemisch entfernt.Furthermore, in step c) of the inventive process, the components of the reaction mixture which are gaseous at the present temperatures and absolute pressures are removed from the reaction mixture.

Während die gasförmigen Bestandteile in Schritt b) größtenteils Wasser und THF sind, sind sie in Schritt c) zum überwiegenden Teil 1,4-Butandiol. Weitere enthaltene Komponenten sind Tetrahydrofuran und 1-Butanol.While the gaseous components in step b) are mostly water and THF, in step c) they are predominantly 1,4-butanediol. Other components present are tetrahydrofuran and 1-butanol.

Durch die Entfernung von 1,4-Butandiol aus dem Reaktionsgemisch, wird das Reaktionsgleichgewicht auf die Seite von längerkettigen Polybutylensuccinaten verschoben, da in diesen das Verhältnis von Bernsteinsäure zu 1,4-Butandiol-Untereinheiten größer ist.By removing 1,4-butanediol from the reaction mixture, the reaction equilibrium shifts towards longer-chain polybutylene succinates, since the ratio of succinic acid to 1,4-butanediol subunits is greater in these.

Schritt d)Step d)

In Schritt d) wird der Absolutdruck auf einen Druck von weniger als 10 mbar, bevorzugt von weniger als 5 mbar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 4 mbar eingestellt, während die Temperatur im Bereich von 220 °C bis 240 °C gehalten wird.In step d) the absolute pressure is set to a pressure of less than 10 mbar, preferably less than 5 mbar, particularly preferably in a range of 0.1 to 4 mbar, while the temperature is kept in the range of 220 °C to 240 °C.

Für den Fall, dass der Druck bereits in Schritt c) in einen Bereich von 1 bis 10 mbar verringert wurde, wird in Schritt d) keine weitere Einstellung des Drucks benötigt und der Druck einfach beibehalten.If the pressure has already been reduced to a range of 1 to 10 mbar in step c), no further pressure adjustment is required in step d) and the pressure is simply maintained.

Schritt e)Step e)

Nachdem ein Absolutdruck von weniger als 10 mbar, bevorzugt von weniger als 5 mbar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 4 mbar in Schritt d) erreicht wird, wird dieser in Schritt e) für einen Zeitraum von mehr als 1 Stunde, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 15 Stunden, besonders bevorzugt von 3 bis 13 Stunden gehalten. Die Temperatur wird dabei im Bereich von 220 °C bis 240 °C gehalten.After an absolute pressure of less than 10 mbar, preferably less than 5 mbar, particularly preferably in the range of 0.1 to 4 mbar, is reached in step d), this pressure is maintained in step e) for a period of more than 1 hour, preferably in the range of 2 to 15 hours, particularly preferably in the range of 3 to 13 hours. The temperature is maintained in the range of 220 °C to 240 °C.

Während Schritt e) können weitere Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche bei den vorliegenden Temperaturen und Absolutdrücken gasförmig sind, aus dem Reaktionsgemisch entfernt.During step e), further components of the reaction mixture, which are gaseous at the present temperatures and absolute pressures, can be removed from the reaction mixture.

Während dem Schritt e) kommt es zu einer starken Erhöhung der Viskosität des Reaktionsgemisches, da sich längerkettige Polybutylensuccinate bilden.During step e), the viscosity of the reaction mixture increases significantly due to the formation of longer-chain polybutylene succinates.

Es kann daher vorteilhaft sein, die Viskosität des Reaktionsgemisches während dem Verfahren indirekt zu messen, in dem z.B. ein Rührwerk mit Drehmoment- oder Leistungs-Messung verwendet wird. Die Erhöhung des Drehmoments bzw. der benötigten Leistung des Rührwerks zeigt dabei die Erhöhung der Viskosität an. Sobald ein hoher Drehmoment- oder Leistungs-Wert erreicht wird, kann dann die Drehzahl kontinuierlich verringert werden um unter anderem das Rührwerk vor Überlastung zu schützen.It can therefore be advantageous to indirectly measure the viscosity of the reaction mixture during the process, for example by using an agitator with torque or power measurement. An increase in the torque or power required by the agitator indicates an increase in viscosity. Once a high torque or power value is reached, the rotational speed can then be continuously reduced, among other things to protect the agitator from overload.

Schritt f)Step f)

Nach dem Schritt e) ist die Polymerisation abgeschlossen und das erhaltenen PBS muss abgekühlt werden. Methoden zum Abkühlen sind dem Fachmann bekannt.After step e), the polymerization is complete and the resulting PBS must be cooled. Methods for cooling are known to those skilled in the art.

Das Polymerisationsprodukt kann dabei beispielsweise mittels Stickstoffüberdruck in ein Wasserbad überführt werden. Anschließend kann der so erhaltenen PBS-Strang granuliert und bei geringen Absolutdrücken (z.B. 10 mbar) und erhöhten Temperaturen (z.B. 40 °C) getrocknet werden.The polymerization product can, for example, be transferred to a water bath using nitrogen overpressure. The resulting PBS strand can then be granulated and dried at low absolute pressures (e.g., 10 mbar) and elevated temperatures (e.g., 40 °C).

2. Produkt2. Product

Durch das hierin beschriebene, erfinderische Verfahren können unkontrollierte Verzweigungen bei der Herstellung von PBS verhindert werden.The inventive process described herein can prevent uncontrolled branching during the production of PBS.

Entsprechend betrifft die Erfindung neben dem Verfahren auch ein hoch lineares PBS.Accordingly, the invention relates not only to the method but also to a highly linear PBS.

Das erfinderische Polybutylensuccinat (PBS) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der komplexen Viskosität η* im Frequenzbereich von 0,05 bis 10 rad/s, bestimmt durch dynamische Frequenzsweeps über einen Frequenzbereich von 0,5-500 rad/s bei 130 °C mit einer Dehnung von 0,5 % nach DIN 53019-4 , weniger als 30%, bevorzugt weniger als 20%, und am meisten bevorzugt weniger als 16% von dem Durchschnittswert der komplexen Viskosität η ¯ 0,05 10 * in diesem Frequenzbereich abweichen.The inventive polybutylene succinate (PBS) is characterized in that the values of the complex viscosity η* in the frequency range from 0.05 to 10 rad/s, determined by dynamic frequency sweeps over a frequency range of 0.5-500 rad/s at 130 °C with an elongation of 0.5 % according to DIN 53019-4 , less than 30%, preferably less than 20%, and most preferably less than 16% of the average value of the complex viscosity η ¯ 0,05 10 * in this frequency range.

Die im Wesentlichen konstante komplexe Viskosität η* bei sich verändernder Frequenz ist ein Merkmal für hoch lineare Polymere, da bei linearen Polymeren erst bei hohen Frequenzen nicht-newtonsche Eigenschaften auftreten. Nicht-newtonsche Eigenschaften zeigen sich durch starke Änderung der komplexen Viskosität bei sich verändernder Frequenz.The essentially constant complex viscosity η* as the frequency changes is a characteristic of highly linear polymers, since non-Newtonian properties only appear in linear polymers at high frequencies. Non-Newtonian properties are manifested by a significant change in the complex viscosity with changing frequency.

Außerdem besitzt das erfinderische Polybutylensuccinat (PBS) bevorzugt eine Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) gemessen nach ISO 1133 im Bereich von 1 bis 50 g/10 min, noch bevorzugter von 10 bis 30 g/10 min.Furthermore, the inventive polybutylene succinate (PBS) preferably has a melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) measured according to ISO 1133 in the range of 1 to 50 g/10 min, more preferably from 10 to 30 g/10 min.

Die intrinsische Viskosität iV, bestimmt durch Dynamisch-mechanische Analyse nach DIN EN ISO 1628-1:2021-06 , ist bevorzugt in einem Bereich von 1,1 bis 1,6 dL/g.The intrinsic viscosity iV, determined by dynamic-mechanical analysis according to DIN EN ISO 1628-1:2021-06 , is preferably in a range of 1.1 to 1.6 dL/g.

3. Verwendung3. Use

Wie bereits beschrieben, kann durch das erfinderische Verfahren unkontrollierte Verzweigungen bei der Herstellung von PBS verhindert werden.As already described, the inventive process can prevent uncontrolled branching during the production of PBS.

Durch die Verwendung eines multifunktionalen Comonomeren in dem Gemisch in Schritt a) des erfinderischen Verfahren, können jedoch Verzweigungsstellen in die Polymerketten des PBS eingebaut werden, wodurch ein kontrolliert verzweigtes PBS erhalten werden kann.However, by using a multifunctional comonomer in the mixture in step a) of the inventive process, branching sites can be incorporated into the polymer chains of the PBS, thereby enabling the obtaining of a controlled branched PBS.

Je nach Menge an multifunktionalen Comonomer kann demnach der Grad der Verzweigung eingestellt und somit die Eigenschaften des entsprechend erhaltenen PBS kontrolliert werden.Depending on the amount of multifunctional comonomer, the degree of branching can therefore be adjusted and thus the properties of the resulting PBS can be controlled.

Entsprechend betriff die Erfindung die Verwendung von multifunktionalen Comonomeren in einer Stoffmenge von 0,01 bis 5,0 mol%, bevorzugt 0,02 bis 1,0 mol%, bezogen auf die Summe der Stoffmengen von Bernsteinsäure, 1,4-Butandiol und dem multifunktionalen Comonomer, in dem erfinderischen Verfahren wie hierein beschrieben zur Einstellung des Verzweigungsgrads in dem erhaltenen Polybutylensuccinat (PBS).Accordingly, the invention relates to the use of multifunctional comonomers in an amount of 0.01 to 5.0 mol%, preferably 0.02 to 1.0 mol%, based on the sum of the amounts of succinic acid, 1,4-butanediol and the multifunctional comonomer, in the inventive process as described herein for adjusting the degree of branching in the polybutylene succinate (PBS) obtained.

Die bevorzugten multifunktionalen Comonomeren entsprechen dabei den bereits unter Schritt a) beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.The preferred multifunctional comonomers correspond to the preferred embodiments already described in step a).

4. Experimentalteil4. Experimental section

Messmethoden:Measurement methods:

Bestimmung der intrinsischen Viskosität iV:Determination of intrinsic viscosity iV:

Die Bestimmung der intrinsischen Viskosität erfolgte nach der in der WO 2013/087547 A1 beschriebenen Methode:The intrinsic viscosity was determined according to the method described in the WO 2013/087547 A1 described method:

Zunächst erfolgt die Bestimmung der Durchflusszeit t einer Lösung der Probe im Lösungsmittel Chloroform in einer Konzentration c von 1,0 g/dL mittels eines Viskosimeters des Typs Ubbelohde (Kapillare 0c gem. DIN 51562) bei einer Temperatur von 20 °C. Daraus berechnet sich die relative Lösungsviskosität ηrel aus dem Verhältnis der Durchflusszeit t zur Durchflusszeit t0 des reinen Lösungsmittels im identischen Viskosimeter bei ebenfalls 20 °C: η r e l = t t 0 First, the flow time t of a solution of the sample in the solvent chloroform at a concentration c of 1.0 g/dL is determined using an Ubbelohde-type viscometer (capillary 0c according to DIN 51562) at a temperature of 20 °C. From this, the relative solution viscosity η <sub>rel</sub> is calculated as the ratio of the flow time t<sub>0</sub> to the flow time t<sub> 0 </sub> of the pure solvent in the identical viscometer, also at 20 °C. η r e l = t t 0

Aus der relativen Lösungsviskosität ηrel kann die Berechnung der intrinsischen Viskosität ηintr (iV) gemäß der Berechnungsformel nach Solomon-Ciuta erfolgen: η i n t r = 1 c 2 ( η r e l 1 l n η r e l ) wobei hierfür die Konzentration c der Lösung mit 1,0 g/dL anzugeben ist.From the relative solution viscosity η rel , the intrinsic viscosity η intr (iV) can be calculated according to the Solomon-Ciuta formula: η i n t r = 1 c 2 ( η r e l 1 l n η r e l ) where the concentration c of the solution is to be specified as 1.0 g/dL.

Bestimmung Schmelzflussrate MFR2:Determination of melt flow rate MFR 2 :

Die Schmelzflussrate (MFR2) wurde gemäß ISO 1133 bei einer Temperatur von 190 °C und einer Ladung von 2,16 kg bestimmt und wird in g/10 min angegeben.The melting flux rate (MFR 2 ) was determined according to ISO 1133 at a temperature of 190 °C and a load of 2.16 kg and is given in g/10 min.

Rheologische Messungen:Rheological measurements:

Dynamische viskoelastische Spektren wurden mit einem ARES-Rheometer (TA Instruments) ermittelt. Es wurde eine parallele Platte-Platte-Geometrie mit einem Plattenradius von 25 mm, getrennt durch einen Spalt von 650 µm, verwendet. Die Proben wurden in das Rheometer geladen und für 5 min bei 130 °C äquilibriert. Dann wurden Dehnungs-Sweep-Experimente mit Dehnungen von 0,01 % bis 100 % bei 10 rad/s und 130 °C durchgeführt, um den linearen viskoelastischen Bereich zu bestimmen. Anschließend wurden dynamische Frequenzsweeps über einen Frequenzbereich von 0,5-500 rad/s bei 130 °C mit einer Dehnung von 0,5 % durchgeführt, um die komplexe Viskosität η* in diesem Frequenzbereich zu bestimmen.Dynamic viscoelastic spectra were determined using an ARES rheometer (TA Instruments). A parallel plate-to-plate geometry with a plate radius of 25 mm, separated by a 650 µm gap, was used. The samples were loaded into the rheometer and equilibrated for 5 min at 130 °C. Strain sweep experiments were then performed with strains from 0.01% to 100% at 10 rad/s and 130 °C to determine the linear viscoelastic region. Subsequently, dynamic frequency sweeps were performed over a frequency range of 0.5–500 rad/s at 130 °C with a strain of 0.5% to determine the complex viscosity η* in this frequency range.

Van Gurp-Palmen-PlotVan Gurp Palm Plot

Die Van Gurp-Palmen-Plots werden wie folgt und wie in den zitierten Schriften beschrieben erzeugt. Van Gurp und Palmen schlagen in einer Publikation einen Ansatz zur Verifizierung des Zeit-Temperatur-Superpositions-Prinzips (time temperature superposition principle, TTS) vor ( Van Gurp M, Palmen J, 1998, Time temperature superposition for polymeric blends, Rheol Bull 67:5-8 ). Dabei wird der Phasenwinkel δ der gemessenen rheologischen Daten gegen den entsprechenden Absolutwert des komplexen Schermoduls |G*| aufgetragen. Solche isothermen Frequenzkurven gehen in eine gemeinsame Linie über, wenn das TTS erfüllt ist. Neben dieser Information enthält der Van Gurp-Palmen-Plot noch mehr Informationen, z. B. über die Polydispersität und die Langkettenverzweigung LCB der Polymere ( Rheol Acta (2001) 40: 322-328, Springer-Verlag 2001, Stefan Trinkle, Christian Friedrich ).The Van Gurp-Palmen plots are generated as follows and as described in the cited publications. In one publication, Van Gurp and Palmen propose an approach for verifying the time-temperature superposition principle (TTS) ( Van Gurp M, Palmen J, 1998, Time temperature superposition for polymeric blends, Rheol Bull 67:5-8 The phase angle δ of the measured rheological data is plotted against the corresponding absolute value of the complex shear modulus |G*|. Such isothermal frequency curves merge into a common line when the TTS is satisfied. In addition to this information, the Van Gurp-Palmen plot contains further information, e.g., about the polydispersity and long-chain branching (LCB) of the polymers ( Rheol Acta (2001) 40: 322-328, Springer-Verlag 2001, Stefan Trinkle, Christian Friedrich ).

HerstellungsverfahrenManufacturing process

Erfinderisches Beispiel 1 (lineares PBS):Inventive Example 1 (linear PBS):

In einem Rührkesselreaktor (15.500 mL) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Ankerrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Drehmomentmessung, wurden Bernsteinsäure (4.457 g, 37,7 mol) und 1,4-Butandiol (5.950 g, 66,0 mol) eingewogen und über 30 min bei einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff (N2) geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt.In a 15,500 mL stainless steel stirred tank reactor equipped with an anchor stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with torque measurement, succinic acid (4,457 g, 37.7 mol) and 1,4-butanediol (5,950 g, 66.0 mol) were weighed and homogenized for 30 minutes at a speed of 60 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. The reactor was then flooded with pure nitrogen ( N₂ ) and adjusted to a gauge pressure of 50 mbar. The evacuation procedure was subsequently repeated four more times.

Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 3 Stunden auf eine Temperatur von 224 °C aufgeheizt. Nach 1 Stunde und 20 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 2 Stunden und 30 Minuten nach Beginn des Aufheizens wurden 7,5 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 3 Stunden Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 1.588 g abgenommen. Das Kondensat bestand aus einem Gemisch mit den Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran (THF).The reactor contents were then heated to 224 °C over 3 hours using the oil heater. After 1 hour and 20 minutes, the resulting water of reaction was drawn off via the distillation column. Two hours and 30 minutes after the start of heating, 7.5 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt% in 1-butanol) was added to the reaction mass. After 3 hours of heating, a total of 1,588 g of condensate was collected at the column head. The condensate consisted of a mixture with water and tetrahydrofuran (THF) as the main components.

Nach dem Ende der ersten Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 2 Stunden auf eine Temperatur von 230 °C erhöht und gleichzeitig der Druck im Reaktor auf einen Druck von 6 mbar Absolutdruck reduziert. 1 Stunde und 30 Minuten nach Beginn der zweiten Temperaturerhöhung wurden 11,9 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Innerhalb dieser 2 Stunden Aufheizzeit wurden 1.681 g Kondensat über das Vakuum abgezogen. Das Kondensat bestand zum überwiegenden Teil aus 1,4-Butandiol. Weitere enthaltene Komponenten waren THF und 1-Butanol.After the first heating period, the reactor contents were heated to 230 °C over two hours, while the reactor pressure was simultaneously reduced to 6 mbar absolute pressure. One hour and 30 minutes after the start of the second temperature increase, 11.9 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution were added to the reaction mass. During this two-hour heating period, 1,681 g of condensate were drawn off under vacuum. The condensate consisted predominantly of 1,4-butanediol. Other components included THF and 1-butanol.

Anschließend wurde der Reaktor über weitere 30 Minuten auf einen Absolutdruck von 1,0 mbar reduziert, während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 5 Stunden konstant gehalten. 3,5 Stunden vor Ende der Reaktion begann das Drehmoment, beginnend von einem Leerlaufdrehmoment von 0,2 Newtonmetern zu steigen. 1,5 Stunden vor Ende des Versuchs erreichte das Drehmoment einen Wert von 27,5 Newtonmetern. Ab diesem Zeitpunkt wurde das Drehmoment konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 40 Minuten vor Ende des Versuchs mit 13 Umdrehungen pro Minute sein Minimum erreichte. Anschließend stieg das Drehmoment bei einer konstanten Drehzahl von 13 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 30,0 Newtonmetern. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden weitere 307 g Kondensat erhalten. Wiederum bestand das Kondensat fast ausschließlich aus 1,4-Butandiol. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 3,42 bar in einer Zeit von 56 Minuten über eine 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Der erhaltene Strang wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität von 1,25 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg), gemessen nach ISO 1133, betrug 18 g/10 min.The reactor pressure was then reduced to 1.0 mbar for a further 30 minutes while maintaining a temperature of 230 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for another 5 hours. Three and a half hours before the end of the reaction, the torque began to increase, starting from an idle torque of 0.2 Newton meters. One and a half hours before the end of the experiment, the torque reached 27.5 Newton meters. From this point on, the torque was held constant, and the stirrer speed was reduced until it reached its minimum of 13 revolutions per minute 40 minutes before the end of the experiment. The torque then increased to 30.0 Newton meters at a constant speed of 13 revolutions per minute. By this time, another 307 g of condensate had been obtained. Again, the condensate consisted almost entirely of 1,4-butanediol. The reactor contents were emptied into a water bath through a 6 mm nozzle using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 3.42 bar over a period of 56 minutes. The resulting strand was granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity of 1.25 dL/g, as measured according to the formula in WO 2013/087547 AI described method. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg), measured according to ISO 1133, was 18 g/10 min.

Analyse des erfinderischen Beispiels 1Analysis of inventive example 1

Das erhaltene PBS des erfinderischen Beispiels 1 zeigt im Rheometer einen für ein lineares Polymer typischen Verlauf. Dynamische Frequenzsweeps über einen Frequenzbereich von 0,5-500 rad/s bei 130 °C mit einer Dehnung von 0,5 % wurden durchgeführt, um die Änderungen der komplexen Viskosität η* in diesem Frequenzbereich zu bestimmen. Die erhaltenen Werte sind in 1 graphisch dargestellt. Als Vergleichsbeispiel wurde das kommerzielle PBS-Produkt FZ91PM von Mitsubishi analysiert. Das erhaltenen PBS im erfinderischen Beispiel 1 hatte die in Tabelle 1 gezeigten Werte für die Komplexe Viskosität η* im Frequenzbereich von 0,05 bis 10 rad/s. Tabelle 1: Komplexe Viskosität des erhaltenen PBS bei Frequenzen im Bereich von 0,05 bis 10 rad/s. Frequenz komplexe Viskosität [rad/s] η* [Pa s] 500 596,559 397,164 752,811 315,479 869,028 250,594 994,763 199,054 1129,27 158,114 1258,37 125,594 1404,64 99,7631 1556,67 79,2447 1699,15 62,9463 1859,37 50 1998,48 39,7164 2199,28 31,5479 2270,01 25,0594 2478,87 19,9054 2594,09 15,8114 2713,16 12,5594 2837,88 9,97631 2939,78 7,92446 3027,92 6,29462 3131,32 5 3204,39 3,97164 3285,99 3,15479 3331,41 2,50593 3407,32 1,99053 3455,4 1,58114 3458,54 1,25594 3472,81 0,99763 3517,35 0,79245 3494,2 0,62946 3590,85 0,5 3554,43 0,39716 3486,29 0,31548 3408,19 0,25059 3356,66 0,19905 3345,75 0,15811 3358,24 0,12559 3059,07 0,09976 3259,1 0,07924 3120,61 0,06295 3637,87 0,05 3064,06 The PBS obtained from inventive example 1 exhibits a behavior typical for a linear polymer in the rheometer. Dynamic frequency sweeps over a frequency range of 0.5–500 rad/s at 130 °C with a strain of 0.5% were performed to determine the changes in the complex viscosity η* in this frequency range. The values obtained are shown in 1 graphically represented. As a comparative example, the commercial PBS product FZ91PM from Mitsubishi was analyzed. The PBS obtained in inventive example 1 had the values shown in Table 1 for the complex viscosity η* in the frequency range from 0.05 to 10 rad/s. Table 1: Complex viscosity of the obtained PBS at frequencies in the range of 0.05 to 10 rad/s. frequency complex viscosity [rad/s] η* [Pa s] 500 596,559 397,164 752,811 315,479 869,028 250,594 994,763 199,054 1129.27 158,114 1258.37 125,594 1404.64 99,7631 1556.67 79,2447 1699.15 62,9463 1859.37 50 1998.48 39,7164 2199.28 31,5479 2270.01 25,0594 2478.87 19,9054 2594.09 15,8114 2713.16 12,5594 2837.88 9,97631 2939.78 7.92446 3027.92 6,29462 3131.32 5 3204.39 3,97164 3285.99 3,15479 3331.41 2.50593 3407.32 1.99053 3455.4 1.58114 3458.54 1.25594 3472.81 0.99763 3517.35 0.79245 3494.2 0.62946 3590.85 0.5 3554.43 0.39716 3486.29 0.31548 3408.19 0.25059 3356.66 0.19905 3345.75 0.15811 3358.24 0.12559 3059.07 0.09976 3259.1 0.07924 3120.61 0.06295 3637.87 0.05 3064.06

1 und Tabelle 1 zeigen deutlich, dass das erhaltene PBS im Frequenzbereich von 0,05 bis 10 rad/s eine fast konstante Komplexe Viskosität η* besitzt, was eine hohe Linearität der Polymerkette indiziert. Das kommerzielle PBS-Produkt FZ91PM hingegen zeigt in diesem Frequenzbereich eine starke Reduzierung der Komplexe Viskosität η* von ~11.500 auf ~5.000 Pa s, was auf das nicht-newtonsche Verhalten von verzweigten Polymeren hinweist. Des Weiteren zeigt das Van Gurp-Palmen-Plot in 2 einen konkaven Verlauf des Phasenwinkels über das komplexe Modul G* für das erfinderische Beispiel 1, was typisch für lineare Polymere ist. FZ91PM hingegen zeigt einen linearen Verlauf, was typisch für verzweigte Polymerer ist. 1 Table 1 clearly shows that the obtained PBS exhibits an almost constant complex viscosity η* in the frequency range from 0.05 to 10 rad/s, indicating high linearity of the polymer chain. In contrast, the commercial PBS product FZ91PM shows a significant reduction in the complex viscosity η* from ~11,500 to ~5,000 Pa s in this frequency range, suggesting the non-Newtonian behavior of branched polymers. Furthermore, the Van Gurp-Palmen plot in 2 Inventive Example 1 exhibits a concave phase angle over the complex modulus G*, which is typical for linear polymers. FZ91PM, on the other hand, shows a linear phase angle, which is typical for branched polymers.

Erfinderisches Beispiel 2 (kontrolliert verzweigtes PBS):Inventive example 2 (controlled branched PBS):

In einem Rührkesselreaktor (15.500 mL) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Ankerrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Drehmomentmessung wurden 4.457 g Bernsteinsäure (4.457 g, 37,74 mol), 1,4-Butandiol (5.950 g, 66,04 mol) und meso-1,2,3,4-Tetrahydroxybutan (40 g, 0,33 mol) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt. Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 3 Stunden auf eine Temperatur von 224 °C aufgeheizt. Nach 1 Stunde und 20 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 2 Stunden und 30 Minuten nach Beginn des Aufheizens wurden 5,2 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 3 Stunden Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 1.675 g abgenommen. Das Kondensat besteht aus den Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran. Nach dem Ende der Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 2 Stunden auf eine Temperatur von 230 °C erhöht, gleichzeitig wurde der Druck im Reaktor auf einen Druck von 6 mbar Absolutdruck reduziert. 1 Stunde und 30 Minuten nach Beginn der zweiten Temperaturerhöhung wurden 12,7 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Innerhalb dieser 2 Stunden Aufheizzeit wurden 1.078 g Kondensat über das Vakuum abgezogen. Das Kondensat besteht zum überwiegenden Teil aus 1,4-Butandiol, weitere enthaltene Komponenten sind Tetrahydrofuran und 1-Butanol. Anschließend wurde der Reaktordruck über weiter 30 Minuten auf einen Absolutdruck von 1,0 mbar evakuiert während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 5,5 Stunden konstant gehalten. 3,0 Stunden vor Ende der Reaktion begann das Drehmoment, beginnend von seinem Leerlaufdrehmoment von 0,2 Newtonmetern zu steigen. 1,0 Stunden vor Ende des Versuchs erreichte das Drehmoment einen Wert von 32,0 Newtonmetern. Ab diesem Zeitpunkt wurde das Drehmoment konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 20 Minuten vor Ende des Versuchs mit 13 Umdrehungen pro Minute sein Minimum erreichte. Anschließend stieg das Drehmoment bei einer konstanten Drehzahl von 13 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 60,0 Newtonmetern. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden weitere 66 g Kondensat erhalten. Wiederum besteht das Kondensat fast ausschließlich aus 1,4-Butandiol. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 4,42 bar in einer Zeit von 113 Minuten über eine 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Der erhaltene Strang wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität von 1,10 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) betrug 18 g/10 min. Das Polymer zeigte im Rheometer einen für ein verzweigtes Polymer typischen Verlauf.In a 15,500 mL stainless steel stirred tank reactor equipped with an anchor stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with torque measurement, 4,457 g of succinic acid (4,457 g, 37.74 mol), 1,4-butanediol (5,950 g, 66.04 mol), and meso-1,2,3,4-tetrahydroxybutane (40 g, 0.33 mol) were weighed out and homogenized for 30 minutes at a speed of 60 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. The reactor was then flooded with pure nitrogen and adjusted to a gauge pressure of 50 mbar. The evacuation procedure was subsequently repeated four more times. The reactor contents were then heated to 224 °C over 3 hours using the oil heater. After 1 hour and 20 minutes, the resulting water of reaction was drawn off via the distillation column. Two hours and 30 minutes after the start of heating, 5.2 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt.% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 3 hours of heating, a total of 1.675 g of condensate was collected at the column head. The condensate consists mainly of water and tetrahydrofuran. After the heating period ended, the reactor contents were heated to 230 °C over 2 hours, while the pressure in the reactor was simultaneously reduced to 6 mbar. The reactor pressure was reduced. One hour and 30 minutes after the start of the second temperature increase, 12.7 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution were added to the reaction mass. During this two-hour heating period, 1,078 g of condensate were removed under vacuum. The condensate consists predominantly of 1,4-butanediol; other components include tetrahydrofuran and 1-butanol. Subsequently, the reactor pressure was evacuated to an absolute pressure of 1.0 mbar over a further 30 minutes while the temperature was maintained at 230 °C. The reactor pressure and temperature were then held constant for a further 5.5 hours. Three hours before the end of the reaction, the torque began to increase, starting from its no-load torque of 0.2 newton meters. One hour before the end of the experiment, the torque reached a value of 32.0 newton meters. From this point onward, the torque was kept constant and the agitator speed was reduced until it reached its minimum of 13 revolutions per minute 20 minutes before the end of the experiment. Subsequently, the torque increased to 60.0 newton meters while maintaining a constant speed of 13 revolutions per minute. Up to this point, a further 66 g of condensate had been obtained. Again, the condensate consisted almost entirely of 1,4-butanediol. The reactor contents were emptied into a water bath through a 6 mm nozzle using a stationary agitator and nitrogen overpressure of 4.42 bar over a period of 113 minutes. The resulting strand was granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity of 1.10 dL/g, as measured according to the formula in [reference missing]. WO 2013/087547 The method described in AI was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) was 18 g/10 min. The polymer showed a typical behavior for a branched polymer in the rheometer.

Erfinderisches Beispiel 3 (kontrolliert verzweigtes PBS):Inventive example 3 (controlled branched PBS):

In einem Rührkesselreaktor (15.500 mL) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Ankerrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Drehmomentmessung, wurden Bernsteinsäure (4.461 g, 37,77 mol), 1,4-Butandiol (6.631 g, 73,60 mol) und meso-1,2,3,4-Tetrahydroxybutan (10 g, 0,08 mol) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt. Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 2 Stunden und 20 Minuten auf eine Temperatur von 220 °C aufgeheizt. Nach 1 Stunde und 20 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 2 Stunden nach Beginn des Aufheizens wurden 9,8 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 2 Stunden und 20 Minuten Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 1.657 g abgenommen. Das Kondensat besteht aus einem Gemisch dessen Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran sind. Nach dem Ende der Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 1 Stunden auf eine Temperatur von 230 °C erhöht, gleichzeitig wurde der Druck im Reaktor auf einen Druck von 130 mbar Absolutdruck reduziert. 2 Stunden nach Beginn der zweiten Temperaturerhöhung wurden 9,6 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Innerhalb dieser 2 Stunden Aufheizzeit wurden 1.662 g Kondensat über das Vakuum abgezogen. Das Kondensat besteht zum überwiegenden Teil aus 1,4-Butandiol, weitere enthaltene Komponenten sind Tetrahydrofuran und 1-Butanol. Anschließend wurde der Reaktordruck über weitere 30 Minuten auf einen Absolutdruck von 1,0 mbar evakuiert, während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 11 Stunden konstant gehalten. 5 Stunden vor Ende der Reaktion begann das Drehmoment, beginnend von seinem Leerlaufdrehmoment von 0,2 Newtonmetern zu steigen. 2 Stunden vor Ende des Versuchs erreichte das Drehmoment einen Wert von 30,0 Newtonmetern. Ab diesem Zeitpunkt wurde das Drehmoment konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 50 Minuten vor Ende des Versuchs mit 20 Umdrehungen pro Minute sein Minimum erreichte. Anschließend stieg das Drehmoment bei einer konstanten Drehzahl von 20 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 39,6 Newtonmetern. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden weitere 736 g Kondensat erhalten. Wiederum besteht das Kondensat fast ausschließlich aus 1,4-Butandiol. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 4,02 bar in einer Zeit von 59 Minuten über eine 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Der erhaltene Strang wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität ηintr von 1,41 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 Al beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) betrug 14,8 g/10. Das Polymer zeigte im Rheometer einen für ein verzweigtes Polymer typischen Verlauf.In a 15,500 mL stainless steel stirred tank reactor equipped with an anchor stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with torque measurement, succinic acid (4,461 g, 37.77 mol), 1,4-butanediol (6,631 g, 73.60 mol), and meso-1,2,3,4-tetrahydroxybutane (10 g, 0.08 mol) were weighed out and homogenized for 30 minutes at a speed of 60 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. The reactor was then flooded with pure nitrogen and adjusted to a gauge pressure of 50 mbar. The evacuation procedure was subsequently repeated four more times. The reactor contents were then heated to 220 °C via the oil heater within 2 hours and 20 minutes. After 1 hour and 20 minutes, the resulting water of reaction was drawn off via the distillation column. Two hours after the start of heating, 9.8 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt.% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 2 hours and 20 minutes of heating, a total of 1.657 g of condensate was collected at the column head. The condensate consists of a mixture whose main components are water and tetrahydrofuran. After the end of the heating period, the reactor contents were increased to 230 °C within 1 hour, while the pressure in the reactor was simultaneously reduced to 130 mbar absolute pressure. Two hours after the start of the second temperature increase, 9.6 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution were added to the reaction mass. During this 2-hour heating period, 1,662 g of condensate were removed under vacuum. The condensate consists predominantly of 1,4-butanediol; other components include tetrahydrofuran and 1-butanol. The reactor pressure was then evacuated to an absolute pressure of 1.0 mbar over a further 30 minutes while maintaining a temperature of 230 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for another 11 hours. Five hours before the end of the reaction, the torque began to increase, starting from its no-load torque of 0.2 Newton meters. Two hours before the end of the experiment, the torque reached a value of 30.0 Newton meters. From this point on, the torque was held constant, and the stirrer speed was reduced until it reached its minimum of 20 revolutions per minute 50 minutes before the end of the experiment. The torque then increased to a value of 39.6 Newton meters at a constant speed of 20 revolutions per minute. Up to this point, a further 736 g of condensate were obtained. Again, the condensate consists almost entirely of 1,4-butanediol. The reactor contents were emptied into a water bath through a 6 mm nozzle using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 4.02 bar over a period of 59 minutes. The resulting strand was granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity η <sub>intr</sub> of 1.41 dL/g, as measured according to the formula in [reference missing]. WO 2013/087547 The method described above was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) was 14.8 g/10. The polymer showed a typical behavior for a branched polymer in the rheometer.

Erfinderisches Beispiel 4 (kontrolliert verzweigtes PBS):Inventive example 4 (controlled branched PBS):

In einem Rührkesselreaktor (15.500 mL) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Ankerrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Drehmomentmessung wurden Bernsteinsäure (4.461 g, 37,77 mol), 1,4-Butandiol (6.639 g, 73,68 mol) und meso-1,2,3,4-Tetrahydroxybutan (5 g, 0,04 mol) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt. Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 2 Stunden und 40 Minuten auf eine Temperatur von 221 °C aufgeheizt. Nach 1 Stunde und 20 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 2 Stunden und 20 Minuten nach Beginn des Aufheizens wurden 9,9 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 2 Stunden und 40 Minuten Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 1.735 g abgenommen. Das Kondensat besteht aus einem Gemisch dessen Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran sind. Nach dem Ende der Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 1 Stunden auf eine Temperatur von 230 °C erhöht, gleichzeitig wurde der Druck im Reaktor auf einen Druck von 40 mbar Absolutdruck reduziert. 50 Minuten nach Beginn der zweiten Temperaturerhöhung wurden 9,8 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Innerhalb dieser 2 Stunden Aufheizzeit wurden 1.231 g Kondensat über das Vakuum abgezogen. Das Kondensat besteht zum überwiegenden Teil aus 1,4-Butandiol, weitere enthaltene Komponenten sind Tetrahydrofuran und 1-Butanol. Anschließend wurde der Reaktordruck über weitere 30 Minuten auf einen Absolutdruck von 1,0 mbar evakuiert, während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 10 Stunden konstant gehalten. 6 Stunden vor Ende der Reaktion begann das Drehmoment, beginnend von seinem Leerlaufdrehmoment von 0,2 Newtonmetern zu steigen. 2 Stunden und 30 Minuten vor Ende des Versuchs erreichte das Drehmoment einen Wert von 30,0 Newtonmetern. Ab diesem Zeitpunkt wurde das Drehmoment konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 30 Minuten vor Ende des Versuchs mit 20 Umdrehungen pro Minute sein Minimum erreichte. Anschließend stieg das Drehmoment bei einer konstanten Drehzahl von 20 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 39,1 Newtonmetern. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden weitere 939 g Kondensat erhalten. Wiederum besteht das Kondensat fast ausschließlich aus 1,4-Butandiol. Der Reaktorinhalt wurde mit stehendem Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 3,81 bar in einer Zeit von 55 Minuten über eine 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Der erhaltene Strang wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität ηintr von 1,32 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) betrug 12,2 g/10 min. Das Polymer zeigt im Rheometer einen für ein verzweigtes Polymer typischen Verlauf.In a 15,500 mL stainless steel stirred tank reactor equipped with an anchor stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with torque measurement, succinic acid (4,461 g, 37.77 mol), 1,4-butanediol (6,639 g, 73.68 mol), and meso-1,2,3,4-tetrahydroxybutane (5 g, 0.04 mol) were weighed out and homogenized for 30 minutes at a speed of 60 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. The reactor was then flooded with pure nitrogen and adjusted to a gauge pressure of 50 mbar. The evacuation procedure was subsequently repeated four more times. The reactor contents were then heated to 221 °C via the oil heater within 2 hours and 40 minutes. After 1 hour and 20 minutes, the resulting water of reaction was drawn off via the distillation column. Two hours and 20 minutes after the start of heating, 9.9 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt.% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 2 hours and 40 minutes of heating, a total of 1,735 g of condensate was collected at the column head. The condensate consists of a mixture whose main components are water and tetrahydrofuran. After the end of the heating period, the reactor contents were increased to 230 °C within 1 hour, while the pressure in the reactor was simultaneously reduced to 40 mbar absolute pressure. Fifty minutes after the start of the second temperature increase, 9.8 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution were added to the reaction mass. During this 2-hour heating period, 1,231 g of condensate were drawn off under vacuum. The condensate consists predominantly of 1,4-butanediol; other components include tetrahydrofuran and 1-butanol. The reactor pressure was then evacuated to an absolute pressure of 1.0 mbar over a further 30 minutes while maintaining a temperature of 230 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for another 10 hours. Six hours before the end of the reaction, the torque began to increase, starting from its no-load torque of 0.2 Newton meters. Two hours and 30 minutes before the end of the experiment, the torque reached a value of 30.0 Newton meters. From this point on, the torque was held constant, and the stirrer speed was reduced until it reached its minimum of 20 revolutions per minute 30 minutes before the end of the experiment. The torque then increased to 39.1 newton meters at a constant speed of 20 revolutions per minute. Up to this point, a further 939 g of condensate were obtained. Again, the condensate consisted almost entirely of 1,4-butanediol. The reactor contents were emptied into a water bath through a 6 mm nozzle over a period of 55 minutes using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 3.81 bar. The resulting strand was granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity η <sub>intr</sub> of 1.32 dL/g, as measured according to the formula in [reference missing]. WO 2013/087547 The method described in AI was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) was 12.2 g/10 min. The polymer exhibits a typical behavior for a branched polymer in the rheometer.

Erfinderisches Beispiel 5 (kontrolliert verzweigtes PBS):Inventive example 5 (controlled branched PBS):

In einem Rührkesselreaktor (15.500 mL) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Ankerrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Drehmomentmessung wurden Bernsteinsäure (4.444 g, 37,63 mol) und 1,4-Butandiol (6.631 g, 73,60 mol) und 1,3,5-Tricarboxybenzen (13,9 g, 0,07 mol) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt. Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 3 Stunden und 10 Minuten auf eine Temperatur von 223 °C aufgeheizt. Nach 1 Stunde und 20 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 2 Stunden und 30 Minuten nach Beginn des Aufheizens wurden 9,8 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 3 Stunden und 10 Minuten Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 2.036 g abgenommen. Das Kondensat besteht aus einem Gemisch dessen Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran sind. Nach dem Ende der Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 50 Minuten auf eine Temperatur von 230 °C erhöht, gleichzeitig wurde der Druck im Reaktor auf einen Druck von 140 mbar Absolutdruck reduziert. 2 Stunden nach Beginn der zweiten Temperaturerhöhung wurden 9,6 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Bis zur Katalysatorzugabe wurden 1.481 g Kondensat über das Vakuum abgezogen. Das Kondensat besteht zum überwiegenden Teil aus 1,4-Butandiol. Weitere enthaltene Komponenten sind Tetrahydrofuran und 1-Butanol. Anschließend wurde der Reaktordruck über weiter 30 Minuten auf einen Absolutdruck von 1,0 mbar evakuiert während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 8,5 Stunden konstant gehalten. 6 Stunden vor Ende der Reaktion begann das Drehmoment, beginnend von seinem Leerlaufdrehmoment von 0,2 Newtonmetern zu steigen. 2 Stunden und 30 Minuten vor Ende des Versuchs erreichte das Drehmoment einen Wert von 30,0 Newtonmetern. Ab diesem Zeitpunkt wurde das Drehmoment konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 20 Minuten vor Ende des Versuchs mit 20 Umdrehungen pro Minute sein Minimum erreichte. Anschließend stieg das Drehmoment bei einer konstanten Drehzahl von 20 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 44,6 Newtonmetern. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden weitere 519 g Kondensat erhalten. Wiederum besteht das Kondensat fast ausschließlich aus 1,4-Butandiol. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 3,99 bar in einer Zeit von 61 Minuten über eine 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Der erhaltene Strang wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität ηintr von 1,31 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) betrug 13,3 g/10 min. Das Polymer zeigt im Rheometer einen für ein verzweigtes Polymer typischen Verlauf.In a 15,500 mL stainless steel stirred tank reactor equipped with an anchor stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with torque measurement, succinic acid (4,444 g, 37.63 mol), 1,4-butanediol (6,631 g, 73.60 mol), and 1,3,5-tricarboxybenzene (13.9 g, 0.07 mol) were weighed out and homogenized for 30 minutes at a speed of 60 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. The reactor was then flooded with pure nitrogen and adjusted to a gauge pressure of 50 mbar. The evacuation procedure was subsequently repeated four more times. The reactor contents were then heated to 223 °C via the oil heater within 3 hours and 10 minutes. After 1 hour and 20 minutes, the resulting water of reaction was drawn off via the distillation column. 2 hours and 30 minutes after the start of heating, 9.8 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt.% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 3 hours and 10 minutes of heating, a total of 2.036 g of condensate was collected at the column head. The condensate consists of a mixture whose main components are water and tetrahydrofuran. After the heating period ended, the reactor contents were raised to a temperature of 230 °C within 50 minutes, while simultaneously the pressure in the reactor was reduced to 140 mbar absolute pressure. Two hours after the start of the second temperature increase, 9.6 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution were added to the reaction mass. Up to the point of catalyst addition, 1,481 g of condensate were withdrawn under vacuum. The condensate consists predominantly of 1,4-butanediol. Other components present are... Tetrahydrofuran and 1-butanol. The reactor pressure was then evacuated to an absolute pressure of 1.0 mbar over a further 30 minutes while the temperature was maintained at 230 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for another 8.5 hours. Six hours before the end of the reaction, the torque began to increase, starting from its no-load torque of 0.2 Newton meters. Two hours and thirty minutes before the end of the experiment, the torque reached a value of 30.0 Newton meters. From this point on, the torque was held constant, and the stirrer speed was reduced until it reached its minimum of 20 revolutions per minute 20 minutes before the end of the experiment. Subsequently, the torque increased to a value of 44.6 Newton meters at a constant speed of 20 revolutions per minute. Up to this point, another 519 g of condensate had been obtained. Again, the condensate consists almost entirely of 1,4-butanediol. The reactor contents were emptied into a water bath through a 6 mm nozzle using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 3.99 bar over a period of 61 minutes. The resulting strand was granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity η <sub>intr</sub> of 1.31 dL/g, as measured according to the formula in WO 2013/087547 The method described in AI was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) was 13.3 g/10 min. The polymer exhibits a typical behavior for a branched polymer in the rheometer.

Analyse der erfinderischen Beispiele 2 bis 5Analysis of inventive examples 2 to 5

Das erfinderische Beispiel 2 zeigt, dass das erfinderische Verfahren dazu benutzt werden kann, um durch die Einführung polarer Gruppen in der Hauptkette mittels multifunktionalem Comonomer (0,31 mol% meso-1,2,3,4-Tetrahydroxybutan) ein verzweigtes PBS zu erhalten. In den erfinderischen Beispielen 3 und 4 konnte außerdem gezeigt werden, dass sich der Verzweigungsgrad gut über die Menge des zugesetzten Comonomers (0,07 mol% und 0,04 mol%) steuern lässt. Eine klassische Verzweigung über eine mehrfunktionale Säure wie 1,3,5-Tricarboxybenzen (erfinderisches Beispiel 5) führte zu vergleichbaren Ergebnissen und unterstreicht die gute Steuerbarkeit der Verzweigungsgrade. Die rheologischen Messergebnisse sind in 3 graphisch dargestellt. Aus 3 geht hervor, dass die Verzweigungsgrade gut steuerbar sind und sich in einem weiten Bereich einstellen lassen. Durch den Zusatz von multifunktionalen Comonomeren lassen sich Verzweigungsgrade realisieren, die über die der handelsüblichen Produkte hinausgehen.Inventive Example 2 shows that the inventive process can be used to obtain a branched PBS by introducing polar groups into the main chain using a multifunctional comonomer (0.31 mol% meso-1,2,3,4-tetrahydroxybutane). Inventive Examples 3 and 4 further demonstrate that the degree of branching can be effectively controlled by varying the amount of comonomer added (0.07 mol% and 0.04 mol%). A conventional branching process using a multifunctional acid such as 1,3,5-tricarboxybenzene (inventive Example 5) yielded comparable results and underscores the excellent controllability of the branching degrees. The rheological measurement results are presented in 3 graphically represented. From 3 It is evident that the degree of branching is easily controllable and can be adjusted within a wide range. The addition of multifunctional comonomers allows for branching levels exceeding those of commercially available products.

Erfinderisches Beispiel 6 (lineares PBS, Maßstabsvergrößerung):Inventive example 6 (linear PBS, scale-up):

In einem Rührkesselreaktor (200 Liter) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Doppelhelixrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Leistungsmessung wurden Bernsteinsäure (48.007 g, 406,49 mol) und 1,4-Butandiol (71.440 g, 792,90 mol) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 75 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt. Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 3 Stunden und 50 Minuten auf eine Temperatur von 219 °C aufgeheizt. Nach 1 Stunde und 10 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 3 Stunden und 30 Minuten nach Beginn des Aufheizens wurden 102 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 3 Stunden und 50 Minuten Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 21.160 g abgenommen. Das Kondensat bestand aus einem Gemisch dessen Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran sind. Nach dem Ende der Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 3 Stunden auf eine Temperatur von 230 °C erhöht, gleichzeitig wurde der Druck im Reaktor auf einen Druck von 8 mbar Absolutdruck reduziert. 3 Stunden nach Beginn der zweiten Temperaturerhöhung wurden 130 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Bis zur Katalysatorzugabe wurden 22.920 g Kondensat über das Vakuum abgezogen. Das Kondensat besteht zum überwiegenden Teil aus 1,4-Butandiol. Weitere enthaltene Komponenten sind Tetrahydrofuran und 1-Butanol. Anschließend wurde der Reaktordruck über weitere 1 Stunde auf einen Absolutdruck von 1,0 mbar evakuiert während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 5 Stunden und 40 Minuten konstant gehalten. 3 Stunden vor Ende der Reaktion begann die Leistungsaufnahme, beginnend von seiner Leerlaufleitung von 0,79 Kilowatt zu steigen. 1 Stunden und vor Ende des Versuchs erreichte die Leistung einen Wert von 1,99 Kilowatt. Ab diesem Zeitpunkt wurde die Leitungsaufnahme konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 10 Minuten vor Ende des Versuchs mit 10 Umdrehungen pro Minute ihr Minimum erreichte. Anschließend stieg die Leistungsaufnahme bei einer konstanten Drehzahl von 10 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 3,36 Kilowatt. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden weitere 5.880 g Kondensat erhalten. Wiederum besteht das Kondensat fast ausschließlich aus 1,4-Butandiol. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 1,21 bar in einer Zeit von 54 Minuten über 13, 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Die erhaltenen Stränge wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität ηintr von 1,51 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) betrug 15,2 g/10 min. Das Polymer zeigte im Rheometer einen für ein lineares Polymer typischen Verlauf.In a 200-liter stainless steel stirred tank reactor equipped with a double-helix stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with power measurement, succinic acid (48,007 g, 406.49 mol) and 1,4-butanediol (71,440 g, 792.90 mol) were weighed and homogenized for 30 minutes at a speed of 75 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. The reactor was then flooded with pure nitrogen and adjusted to a gauge pressure of 50 mbar. The evacuation procedure was then repeated four more times. Finally, the reactor contents were heated to a temperature of 219 °C via the oil heating system over a period of 3 hours and 50 minutes. After 1 hour and 10 minutes, the water of reaction produced was drawn off via the distillation column. Three hours and 30 minutes after the start of heating, 102 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 3 hours and 50 minutes of heating, a total of 21,160 g of condensate was collected at the column head. The condensate consisted of a mixture whose main components were water and tetrahydrofuran. After the end of the heating period, the reactor contents were raised to a temperature of 230 °C within 3 hours, while simultaneously the pressure in the reactor was reduced to 8 mbar absolute pressure. Three hours after the start of the second temperature increase, 130 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution were added to the reaction mass. Up to the point of catalyst addition, 22,920 g of condensate had been drawn off under vacuum. The condensate consists predominantly of 1,4-butanediol. Other components include tetrahydrofuran and 1-butanol. The reactor pressure was then evacuated to an absolute pressure of 1.0 mbar over a further hour while the temperature was maintained at 230 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for a further 5 hours and 40 minutes. Three hours before the end of the reaction, the power consumption began to increase, starting from its idle power of 0.79 kilowatts. One hour before the end of the experiment, the power consumption reached 1.99 kilowatts. From this point on, the power consumption was kept constant, and the stirrer speed was reduced until it reached its minimum of 10 revolutions per minute 10 minutes before the end of the experiment. The power consumption then increased to 3.36 kilowatts at a constant speed of 10 revolutions per minute. At this point, a further 5,880 g of condensate were obtained. Again, the condensate consisted almost entirely of 1,4-butanediol. The reactor contents were emptied into a water bath through a 13.6 mm nozzle using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 1.21 bar over a period of 54 minutes. The resulting strands were granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity η <sub>intr</sub> of 1.51 dL/g, as measured according to the formula in [reference missing]. WO 2013/087547 The method described in AI was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) was 15.2 g/10 min. The polymer showed a typical behavior for a linear polymer in the rheometer.

Erfinderisches Beispiel 7 (kontrolliert verzweigtes PBS, Maßstabsvergrößerung):Inventive example 7 (controlled branched PBS, scale-up):

In einem Rührkesselreaktor (200 Liter) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Doppelhelixrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Leistungsmessung. wurden Bernsteinsäure (42.501 g, 359,87 mol), 1,4-Butandiol (56.759 g, 629,96 mol) und meso-1,2,3,4-Tetrahydroxybutan (381 g, 3,12 mol) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 75 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt. Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 3 Stunden und 40 Minuten auf eine Temperatur von 220 °C aufgeheizt. Nach 1 Stunde und 20 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 3 Stunden nach Beginn des Aufheizens wurden 99 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 3 Stunden und 40 Minuten Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 21.390 g abgenommen. Das Kondensat besteht aus einem Gemisch dessen Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran sind. Nach dem Ende der Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 3 Stunden auf eine Temperatur von 230 °C erhöht, gleichzeitig wurde der Druck im Reaktor auf einen Druck von 7 mbar Absolutdruck reduziert. 2 Stunden und 30 Minuten nach Beginn der zweiten Temperaturerhöhung wurden 103 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Bis zur Katalysatorzugabe wurden 36.360 g Kondensat über das Vakuum abgezogen. Das Kondensat besteht zum überwiegenden Teil aus 1,4-Butandiol. Weitere enthaltene Komponenten sind Tetrahydrofuran und 1-Butanol. Anschließend wurde der Reaktordruck über 1 Stunde und 30 Minuten auf einen Absolutdruck von 1,0 mbar evakuiert während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 9 Stunden und 10 Minuten konstant gehalten. 5 Stunden vor Ende der Reaktion begann die Leistungsaufnahme, beginnend von seiner Leerlaufleitung von 0,96 Kilowatt zu steigen. 1 Stunde und 40 Minuten vor Ende des Versuchs erreichte die Leistung einen Wert von 1,50 Kilowatt. Ab diesem Zeitpunkt wurde die Leitungsaufnahme konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 10 Minuten vor Ende des Versuchs mit 10 Umdrehungen pro Minute ihr Minimum erreichte. Anschließend stieg die Leistungsaufnahme bei einer konstanten Drehzahl von 10 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 2,85 Kilowatt. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden weitere 2.188 g Kondensat erhalten. Wiederum besteht das Kondensat fast ausschließlich aus 1,4-Butandiol. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 1,21 bar in einer Zeit von 54 Minuten über 13, 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Die erhaltenen Stränge wurden granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität ηintr von 1,28 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) betrug 15,2 g/10 min. Das Polymer zeigte im Rheometer einen für ein verzweigtes Polymer typischen Verlauf.In a 200-liter stainless steel stirred tank reactor equipped with a double-helix stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with power measurement, succinic acid (42.501 g, 359.87 mol), 1,4-butanediol (56.759 g, 629.96 mol), and meso-1,2,3,4-tetrahydroxybutane (381 g, 3.12 mol) were weighed and homogenized for 30 minutes at a rotational speed of 75 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. The reactor was then flooded with pure nitrogen and adjusted to an overpressure of 50 mbar. The evacuation procedure was subsequently repeated four more times. The reactor contents were then heated to 220 °C via the oil heater over a period of 3 hours and 40 minutes. After 1 hour and 20 minutes, the water of reaction produced was drawn off via the distillation column. Three hours after the start of heating, 99 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 3 hours and 40 minutes of heating, a total of 21,390 g of condensate was collected at the column head. The condensate consists of a mixture whose main components are water and tetrahydrofuran. After the heating period ended, the reactor contents were raised to 230 °C over a period of 3 hours, while the pressure in the reactor was simultaneously reduced to 7 mbar absolute pressure. Two hours and 30 minutes after the start of the second temperature increase, 103 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution were added to the reaction mass. Up to the addition of the catalyst, 36,360 g of condensate were removed under vacuum. The condensate consists predominantly of 1,4-butanediol. Other components present are tetrahydrofuran and 1-butanol. The reactor pressure was then evacuated to an absolute pressure of 1.0 mbar over 1 hour and 30 minutes while maintaining a temperature of 230 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for a further 9 hours and 10 minutes. Five hours before the end of the reaction, the power consumption began to increase, starting from its idle power of 0.96 kilowatts. One hour and 40 minutes before the end of the experiment, the power consumption reached 1.50 kilowatts. From this point on, the power consumption was kept constant, and the stirrer speed was reduced until it reached its minimum of 10 revolutions per minute ten minutes before the end of the experiment. Subsequently, the power consumption increased to 2.85 kilowatts at a constant speed of 10 revolutions per minute. Up to this point, a further 2,188 g of condensate were obtained. Again, the condensate consisted almost entirely of 1,4-butanediol. The reactor contents were emptied into a water bath via a 13.6 mm nozzle using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 1.21 bar over a period of 54 minutes. The resulting strands were granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity η <sub>intr</sub> of 1.28 dL/g, as measured according to the formula in [reference missing]. WO 2013/087547 The method described in AI was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) was 15.2 g/10 min. The polymer showed a typical behavior for a branched polymer in the rheometer.

Analyse der erfinderischen Beispiele 6 und 7Analysis of inventive examples 6 and 7

Die erfinderischen Beispiele 6 und 7 dienen der Demonstration, dass das erfinderische Verfahren unabhängig vom Maßstab und/oder dem eingesetzten Rührsystem zur Synthese linearer oder kontrolliert verzweigter PBS-Typen dienen kann. 4 zeigt dabei, dass das PBS der erfinderischen Beispiele 1 und 2 aus beschriebenem 15,5 Liter Reaktor und 6 und 7 aus dem beschriebenen 200 Liter Reaktor sehr ähnliche rheologische Eigenschaften haben.Inventive examples 6 and 7 serve to demonstrate that the inventive process can be used for the synthesis of linear or controlled branched PBS types, regardless of the scale and/or the stirring system used. 4 This shows that the PBS of inventive examples 1 and 2 from the described 15.5 liter reactor and 6 and 7 from the described 200 liter reactor have very similar rheological properties.

Vergleichs Beispiel 8 (unkontrolliert verzweigtes PBS):Comparison example 8 (uncontrolled branched PBS):

In einem Rührkesselreaktor (15.500 mL) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Ankerrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Drehmomentmessung, wurden Bernsteinsäure (4.457 g, 37,7 mol) und 1,4-Butandiol (3.945 g, 43,8 mol) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert und das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff (N2) geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt.In a 15,500 mL stainless steel stirred tank reactor equipped with an anchor stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with torque measurement, succinic acid (4,457 g, 37.7 mol) and 1,4-butanediol (3,945 g, 43.8 mol) were weighed and homogenized for 30 minutes at a speed of 60 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. Afterward, the reactor was... Pure nitrogen ( N₂ ) was introduced and the pressure was set to 50 mbar. The evacuation procedure was then repeated four more times.

Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 2 Stunden und 40 Minuten auf eine Temperatur von 188 °C aufgeheizt. Nach 40 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 2 Stunden und 30 Minuten nach Beginn des ersten Aufheizens wurden 4,8 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 2 Stunden und 30 Minuten der ersten Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 1.037 g abgenommen. Das Kondensat bestand aus einem Gemisch, dessen Hauptkomponenten Wasser und THF waren. Nach dem Ende der ersten Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 2 Stunden und 30 Minuten auf eine Temperatur von 235 °C erhöht und gleichzeitig der Druck im Reaktor auf einen Druck von 69 mbar Absolutdruck reduziert.The reactor contents were then heated to 188 °C via the oil heater within 2 hours and 40 minutes. After 40 minutes, the resulting water of reaction was drawn off via the distillation column. Two hours and 30 minutes after the start of the initial heating, 4.8 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt.% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 2 hours and 30 minutes of the initial heating period, a total of 1.037 g of condensate was collected at the column head. The condensate consisted of a mixture whose main components were water and THF. After the end of the initial heating period, the reactor contents were heated to 235 °C within 2 hours and 30 minutes, while simultaneously the pressure in the reactor was reduced to 69 mbar absolute pressure.

Anschließend wurde der Reaktor mit N2 geflutet und auf 1.100 mbar bespannt, und gleichzeitig die Schmelze innerhalb von 1 Stunde auf 130 °C abgekühlt. Anschließend wurde die Drehzahl des Rührers auf 13 Umdrehungen pro Minute reduziert. Die Schmelze wurde unter diesen Bedingungen für 14 Stunden gelagert.The reactor was then flooded with nitrogen and pressurized to 1,100 mbar, while the molten material was simultaneously cooled to 130 °C within one hour. The stirrer speed was then reduced to 13 revolutions per minute. The molten material was stored under these conditions for 14 hours.

Anschließend wurde die Temperatur der Schmelze im Reaktor in 1 Stunde und 30 Minuten auf 235 °C erhöht und gleichzeitig ein Vakuum angelegt. Mit Beginn des Aufheizens wurden 11,9 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 2 Stunden und 10 Minuten wurde ein Reaktordruck von 1,0 mbar Absolut erreicht, während die Temperatur bei 235 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 5 Stunden und 20 Minuten Stunden konstant gehalten. 4,0 Stunden vor Ende der Reaktion begann das Drehmoment, beginnend von einem Leerlaufdrehmoment von 0,2 Newtonmetern zu steigen. 2,0 Stunden vor Ende des Versuchs erreichte das Drehmoment einen Wert von 27,5 Newtonmetern. Ab diesem Zeitpunkt wurde das Drehmoment konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese 40 Minuten vor Ende des Versuchs mit 13 Umdrehungen pro Minute sein Minimum erreichte. Anschließend stieg das Drehmoment bei einer konstanten Drehzahl von 13 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 63,8 Newtonmetern. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 4,52 bar in einer Zeit von 1 Stunde und 22 Minuten über eine 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Der erhaltene Strang wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet.The temperature of the melt in the reactor was then increased to 235 °C over 1 hour and 30 minutes while a vacuum was simultaneously applied. At the start of the heating process, 11.9 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution was added to the reaction mass. After 2 hours and 10 minutes, a reactor pressure of 1.0 mbar absolute was reached while maintaining the temperature at 235 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for a further 5 hours and 20 minutes. Four hours before the end of the reaction, the torque began to increase, starting from an idle torque of 0.2 Newton meters. Two hours before the end of the experiment, the torque reached a value of 27.5 Newton meters. From this point on, the torque was held constant, and the stirrer speed was reduced until it reached its minimum of 13 revolutions per minute 40 minutes before the end of the experiment. The torque then increased to 63.8 newton meters at a constant speed of 13 revolutions per minute. The reactor contents were emptied into a water bath through a 6 mm nozzle using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 4.52 bar over a period of 1 hour and 22 minutes. The resulting strand was granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C.

Das erhaltene Produkt wies eine intrinsische Viskosität ηintr von 1,66 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg), gemessen nach ISO 1133, betrug 5,1 g/10 min. Das Polymer zeigte starke Verzweigung.The resulting product exhibited an intrinsic viscosity η <sub>intr</sub> of 1.66 dL/g, measured according to the method described in WO 2013/087547 The method described in AI was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg), measured according to ISO 1133, was 5.1 g/10 min. The polymer showed strong branching.

Erfinderische Beispiel 9 (Compound - PBS):Inventive Example 9 (Compound - PBS):

In einem Rührkesselreaktor (15.500 mL) aus Edelstahl, ausgestattet mit einem Ankerrührer, einer Ölbeheizung, einer Destillationskolonne, Kopfkühler, Kondensatsammeltank, Vakuumanschluss und Rührwerk mit Drehmomentmessung, wurden Bernsteinsäure (4.800 g, 40,64 mol), 1,4-Butandiol (7.144 g, 79,29 mol) sowie Titandioxid (777 g), Irganox1010 (0,94 g, kommerziell erhältlich von BASF AG) und Irgafos168 (1,13 g, kommerziell erhältlich von BASF AG) eingewogen und über 30 Minuten bei einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Anschließend wurde die Masse über den Vakuumanschluss des Reaktors bis auf einen Druck von 1 mbar evakuiert und das Vakuum für 5 Minuten gehalten. Danach wurde der Reaktor mit Reinstickstoff geflutet und auf einen Überdruck von 50 mbar eingestellt. Anschließend wurde weitere 4-mal die Evakuierungsprozedur wiederholt. Im Anschluss wurde der Reaktorinhalt über die Ölheizung innerhalb von 2 Stunden und 40 Minuten auf eine Temperatur von 196 °C aufgeheizt. Nach 60 Minuten wurde begonnen das entstehende Reaktionswasser über die Destillationskolonne abzuziehen. 2 Stunden und 30 Minuten nach Beginn des Aufheizens wurden 9,1 g Zirkonium(IV)-butoxidlösung (80 Gew.-% in 1-Butanol) zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 2 Stunden und 30 Minuten Aufheizzeit wurde am Kolonnenkopf in Summe eine Kondensatmenge von 1.635 g abgenommen. Das Kondensat besteht aus einem Gemisch dessen Hauptkomponenten Wasser und Tetrahydrofuran sind. Nach dem Ende der Aufheizzeit wurde der Reaktorinhalt innerhalb von 2 Stunden und 30 Minuten auf eine Temperatur von 230 °C erhöht, gleichzeitig wurde der Druck im Reaktor auf einen Druck von 90 mbar Absolutdruck reduziert. 10 Minuten später wurden 4,0 g der gleichen Zirkonium(IV)-butoxid-Katalysatorlösung zur Reaktionsmasse gegeben. Nach 2 Stunden wurde ein Reaktordruck von 1,0 mbar Absolut eingestellt während die Temperatur bei 230 °C gehalten wurde. Anschließend wurden Reaktordruck und Temperatur für weitere 4 Stunden und 10 Minuten konstant gehalten. 2 Stunden und 40 Minuten vor Ende der Reaktion begann das Drehmoment, beginnend von einem Leerlaufdrehmoment von 0,5 Newtonmetern zu steigen. 40 Minuten vor Ende des Versuchs erreichte das Drehmoment einen Wert von 27,5 Newtonmetern. Ab diesem Zeitpunkt wurde das Drehmoment konstant gehalten und die Drehzahl des Rührwerks reduziert bis diese zur Reaktionsende 30 Umdrehungen pro Minute erreichte. Das Drehmoment betrug einen Wert von 27,6 Newtonmetern. Der Reaktorinhalt wurde mit stehenden Rührer mittels Stickstoffüberdruck von 3,01 bar in einer Zeit von 35 Minuten über eine 6 Millimeterdüse in ein Wasserbad entleert. Der erhaltene Strang wurde granuliert und über Nacht bei 10 mbar und 40 °C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Das erhaltene Produkt weist eine intrinsische Viskosität ηintr von 1,23 dL/g auf, gemessen nach der in WO 2013/087547 AI beschriebenen Methode. Die Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) betrug 25 g/10 min. Das PBS-Compound zeigte in rheologischen Messungen einen für ein lineares Polymer typischen Verlauf.In a 15,500 mL stainless steel stirred tank reactor equipped with an anchor stirrer, oil heating, a distillation column, a condenser, a condensate collection tank, a vacuum port, and a stirrer with torque measurement, succinic acid (4,800 g, 40.64 mol), 1,4-butanediol (7,144 g, 79.29 mol), titanium dioxide (777 g), Irganox1010 (0.94 g, commercially available from BASF AG), and Irgafos168 (1.13 g, commercially available from BASF AG) were weighed and homogenized for 30 minutes at a rotational speed of 60 revolutions per minute. The mixture was then evacuated via the reactor's vacuum port to a pressure of 1 mbar, and the vacuum was maintained for 5 minutes. Afterward, the reactor was flooded with pure nitrogen and adjusted to an overpressure of 50 mbar. The evacuation procedure was then repeated four more times. The reactor contents were subsequently heated to 196 °C via the oil heater within 2 hours and 40 minutes. After 60 minutes, the resulting reaction water was drawn off via the distillation column. Two hours and 30 minutes after the start of heating, 9.1 g of zirconium(IV) butoxide solution (80 wt% in 1-butanol) were added to the reaction mass. After 2 hours and 30 minutes of heating, a total of 1,635 g of condensate was collected at the column head. The condensate consists of a mixture whose main components are water and tetrahydrofuran. After the heating period ended, the reactor contents were raised to a temperature of 230 °C within 2 hours and 30 minutes, while simultaneously the reactor pressure was reduced to 90 mbar absolute pressure. Ten minutes later, 4.0 g of the same zirconium(IV) butoxide catalyst solution was added to the reaction mixture. After two hours, a reactor pressure of 1.0 mbar absolute was set while the temperature was maintained at 230 °C. Subsequently, the reactor pressure and temperature were held constant for another four hours and ten minutes. Two hours and forty minutes before the end of the reaction, the torque began to increase, starting from an idle torque of 0.5 newton meters. Forty minutes before the end of the experiment, the torque reached a value of 27.5 newton meters. From this point on, the torque was held constant, and the stirrer speed was reduced until it reached 30 revolutions per minute at the end of the reaction. The torque was 27.6 newton meters. The reactor contents were emptied into a water bath through a 6 mm nozzle using a stationary stirrer and nitrogen overpressure of 3.01 bar over a period of 35 minutes. The resulting strand was granulated and dried overnight in a vacuum drying oven at 10 mbar and 40 °C. The resulting product has an intrinsic viscosity η <sub>intr</sub> of 1.23 dL/g, as measured according to the method described in [reference missing]. WO 2013/087547 The method described by AI was used. The melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) was 25 g/10 min. In rheological measurements, the PBS compound showed a behavior typical for a linear polymer.

Das erfinderische Beispiel 9 zeigt, dass ein PBS-Compound durch das erfinderische Verfahren direkt synthetisiert werden kann, ohne dabei auf eine nachträglichen Compoundierungsschritt angewiesen zu sein.Inventive example 9 shows that a PBS compound can be directly synthesized by the inventive method without having to rely on a subsequent compounding step.

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  • WO 2013/087547 [0091, 0094, 0095, 0096, 0097, 0099, 0100, 0106, 0107]WO 2013/087547 [0091, 0094, 0095, 0096, 0097, 0099, 0100, 0106, 0107]

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Claims (11)

Ein Verfahren zur Herstellung von Polybutylensuccinat (PBS), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst: a) Vorlegen eines Gemisches umfassend Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol, wobei das Stoffmengenverhältnis von Bernsteinsäure zu 1,4-Butandiol im Bereich von 1,0:1,5 bis 1,0:2,5, bevorzugt von 1,0:1,7 bis 1,0:2,0 liegt, b) Aufheizen des Gemisches auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 235 °C, bevorzugt 180 bis 230 °C, wobei während dem Aufheizen i) Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche bei den vorliegenden Temperaturen gasförmig sind, wie Wasser und Tetrahydrofuran, aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden, und ii) ein Katalysator zu dem Reaktionsgemisch zugegeben wird, wobei der Katalysator ein Metall butoxid umfasst, wobei das Metall des Metall butoxids bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, und Hf, c) Verringern des Drucks auf einen Absolutdruck von weniger als 200 mbar, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 180 mbar und Einstellen der Temperatur in einen Bereich von 220 °C bis 240 °C, wobei während dessen i) ein Katalysator zu dem Reaktionsgemisch zugegeben wird, wobei der Katalysator ein Metall butoxide umfasst, wobei das Metall des Metall butoxids bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, und Hf, und ii) Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche bei den vorliegenden Temperaturen und Absolutdrücken gasförmig sind, aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden, d) Einstellen des Absolutdrucks auf einen Druck von weniger als 10 mbar, bevorzugt von weniger als 5 mbar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 4 mbar, während die Temperatur im Bereich von 220 °C bis 240 °C gehalten wird, e) Halten des Absolutdrucks auf einem Druck von weniger als 10 mbar, bevorzugt von weniger als 5 mbar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 4 mbar und der Temperatur im Bereich von 220 °C bis 240 °C für einen Zeitraum von mehr als 1 h, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 15 h, besonders bevorzugt von 3 bis 13 h; und f) Abkühlen des Reaktionsprodukts.A process for the production of polybutylene succinate (PBS), characterized in that the process comprises the steps in the following order: a) providing a mixture comprising succinic acid and 1,4-butanediol, wherein the molar ratio of succinic acid to 1,4-butanediol is in the range of 1.0:1.5 to 1.0:2.5, preferably from 1.0:1.7 to 1.0:2.0, b) heating the mixture to a temperature in the range of 160 to 235 °C, preferably 180 to 230 °C, wherein during heating i) components of the reaction mixture which are gaseous at the temperatures present, such as water and tetrahydrofuran, are removed from the reaction mixture, and ii) a catalyst is added to the reaction mixture, wherein the catalyst comprises a metal butoxide, wherein the metal of the metal butoxide is preferably selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf, c) reducing the The process involves: reducing the pressure to an absolute pressure of less than 200 mbar, preferably in a range of 1 to 180 mbar, and adjusting the temperature to a range of 220 °C to 240 °C, during which: i) a catalyst is added to the reaction mixture, the catalyst comprising a metal butoxide, the metal of the metal butoxide preferably being selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf; ii) removing components of the reaction mixture that are gaseous at the present temperatures and absolute pressures from the reaction mixture; d) adjusting the absolute pressure to a pressure of less than 10 mbar, preferably less than 5 mbar, particularly preferably in a range of 0.1 to 4 mbar, while maintaining the temperature in the range of 220 °C to 240 °C; e) maintaining the absolute pressure at a pressure of less than 10 mbar, preferably less than 5 mbar, particularly preferably in a range of 0.1 to 4 mbar and a temperature in the range of 220 °C to 240 °C for a period of more than 1 h, preferably in a range of 2 to 15 h, particularly preferably from 3 to 13 h; and f) cooling of the reaction product. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in Schritt a) zusätzlich ein multifunktionales Comonomer umfasst, wobei das multifunktionale Comonomer ≥ 3 funktionale Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl und Kombinationen davon, besitzt.The procedure according Claim 1 , characterized in that the mixture in step a) additionally comprises a multifunctional comonomer, wherein the multifunctional comonomer has ≥ 3 functional groups selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl and combinations thereof. Das Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das multifunktionale Comonomer ausgewählt ist aus mehrwertigen aliphatischen Alkoholen, mehrwertigen aromatischen Alkoholen, mehrwertigen aliphatischen Carbonsäuren, mehrwertigen aromatischen Carbonsäuren, und Kombinationen davon, bevorzugt aus mehrwertigen aliphatischen Alkoholen, mehrwertigen aromatischen Carbonsäuren, und Kombinationen davon, besonders bevorzugt aus meso-1,2,3,4-Tetrahydroxybutan, 1,3,5-Tricarboxybenzol, und Kombinationen davon.The procedure according Claim 2 , characterized in that the multifunctional comonomer is selected from polyhydric aliphatic alcohols, polyhydric aromatic alcohols, polyhydric aliphatic carboxylic acids, polyhydric aromatic carboxylic acids, and combinations thereof, preferably from polyhydric aliphatic alcohols, polyhydric aromatic carboxylic acids, and combinations thereof, particularly preferably from meso-1,2,3,4-tetrahydroxybutane, 1,3,5-tricarboxybenzene, and combinations thereof. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das multifunktionale Comonomer in einer Menge von 0,01 bis 5,0 mol%, bevorzugt 0,02 bis 1,0 mol%, bezogen auf die Summe der Stoffmengen von Bernsteinsäure, 1,4-Butandiol und dem multifunktionalen Comonomer, in dem Gemisch in Schritt a) vorliegt.The procedure according to one of the Claims 2 or 3 , characterized in that the multifunctional comonomer is present in the mixture in step a) in an amount of 0.01 to 5.0 mol%, preferably 0.02 to 1.0 mol%, based on the sum of the amounts of succinic acid, 1,4-butanediol and the multifunctional comonomer. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in Schritt a) zu mehr als 85 Gew.-%, bevorzugt mehr als 92 Gew.-% aus Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol besteht.The method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixture in step a) consists of more than 85 wt.%, preferably more than 92 wt.%, of succinic acid and 1,4-butanediol. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufheizen in Schritt b) die vorliegende Luftatmosphäre durch eine Stickstoffatmosphäre ausgetauscht wird.The method according to one of the preceding claims, characterized in that, prior to heating in step b), the existing air atmosphere is replaced by a nitrogen atmosphere. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator in Schritt b) erst zugegeben wird, nachdem das während der Veresterungsreaktion entstandene Wasser im Wesentlichen aus dem Reaktionsgemisch entfernt wurde.The method according to one of the preceding claims, characterized in that the catalyst is added in step b) only after the water produced during the esterification reaction has been substantially removed from the reaction mixture. Ein Polybutylensuccinat (PBS), dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der komplexen Viskosität η* des PBS im Frequenzbereich von 0,05 bis 10 rad/s, bestimmt durch dynamische Frequenzsweeps über einen Frequenzbereich von 0,5-500 rad/s bei 130 °C mit einer Dehnung von 0,5 % nach DIN 53019-4, weniger als 30%, bevorzugt weniger als 20%, und am meisten bevorzugt weniger als 16% von dem Durchschnittswert der komplexen Viskosität η ¯ 0,05 10 * in diesem Frequenzbereich abweichen.A polybutylene succinate (PBS), characterized in that the values of the complex viscosity η* of the PBS in the frequency range from 0.05 to 10 rad/s, determined by dynamic frequency sweeps over a frequency range of 0.5-500 rad/s at 130 °C with an elongation of 0.5 % according to DIN 53019-4, are less than 30%, preferably less than 20%, and most preferably less than 16% of the average value of the complex viscosity η ¯ 0,05 10 * in this frequency range. Das Polybutylensuccinat (PBS) nach Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schmelzflussrate MFR2 (190 °C; 2.16 kg) gemessen nach ISO 1133 im Bereich von 1 bis 50 g/10 min, bevorzugt von 10 bis 30 g/10 min besitzt.The polybutylene succinate (PBS) according to claim X, characterized in that it has a melt flow rate MFR 2 (190 °C; 2.16 kg) measured according to ISO 1133 in the range of 1 to 50 g/10 min, preferably from 10 to 30 g/10 min. Das Polybutylensuccinat (PBS) nach Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, dass es eine intrinsische Viskosität iV, bestimmt durch Dynamisch-mechanische Analyse nach DIN EN ISO 1628-1:2021-06, in einem Bereich von 1,1 bis 1,6 dL/g besitzt.The polybutylene succinate (PBS) according to claim X, characterized in that it possesses an intrinsic viscosity iV, determined by dynamic mechanical analysis according to DIN EN ISO 1628-1:2021-06, in a range of 1.1 to 1.6 dL/g. Verwendung von multifunktionalen Comonomeren nach einem der Ansprüche 2 oder 3 in einer Menge von 0,01 bis 5,0 mol%, bevorzugt 0,02 bis 1,0 mol%, bezogen auf die Summe der Stoffmengen von Bernsteinsäure, 1,4-Butandiol und dem multifunktionalen Comonomer, in dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Einstellung des Verzweigungsgrads in dem erhaltenen Polybutylensuccinat (PBS).Use of multifunctional comonomers according to one of the Claims 2 or 3 in an amount of 0.01 to 5.0 mol%, preferably 0.02 to 1.0 mol%, based on the sum of the amounts of succinic acid, 1,4-butanediol and the multifunctional comonomer, in the process according to one of the Claims 1 until 7 to adjust the degree of branching in the obtained polybutylene succinate (PBS).
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