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WO2013120989A2 - Verfahren zur herstellung eines hochmolekularen, heteroaromatischen polyesters oder copolyesters - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines hochmolekularen, heteroaromatischen polyesters oder copolyesters Download PDF

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Publication number
WO2013120989A2
WO2013120989A2 PCT/EP2013/053065 EP2013053065W WO2013120989A2 WO 2013120989 A2 WO2013120989 A2 WO 2013120989A2 EP 2013053065 W EP2013053065 W EP 2013053065W WO 2013120989 A2 WO2013120989 A2 WO 2013120989A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acid
dicarboxylic acid
polyester
heteroaromatic
carbon atoms
Prior art date
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PCT/EP2013/053065
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English (en)
French (fr)
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WO2013120989A3 (de
WO2013120989A9 (de
Inventor
Christopher Hess
Caspar PAETZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Uhde Inventa Fischer GmbH
Original Assignee
Uhde Inventa Fischer GmbH
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Publication date
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Priority to CN201380009860.5A priority patent/CN104136485A/zh
Priority to RU2014132207A priority patent/RU2014132207A/ru
Priority to EP13705973.9A priority patent/EP2814864B1/de
Priority to KR1020147025661A priority patent/KR102085389B1/ko
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Publication of WO2013120989A3 publication Critical patent/WO2013120989A3/de
Publication of WO2013120989A9 publication Critical patent/WO2013120989A9/de
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    • C08G2230/00—Compositions for preparing biodegradable polymers

Definitions

  • the invention relates to a continuous process for the preparation of a high molecular weight heteroaromatic polyester or copolyester which comprises at least three process steps.
  • a homogeneous solution is prepared from at least one heteroaromatic dicarboxylic acid or its diester or its acid anhydride with at least one alcohol, a paste or at elevated temperature. This paste or solution is in a second process step.
  • the prior art has for many decades known different polymers for various applications. By way of example, mention may be made of polyolefins, polyesters, polyamides, polyacrylates or else polycarbonates. The choice of these different polymeric materials generally depends on the intended use and the desired mechanical properties, e.g. Impact resistance or heat resistance.
  • polyesters in which starting materials are used for the production of the polyesters, which are essentially obtained from renewable raw materials and in which case the polyesters produced frequently also have a biodegradability.
  • polyesters produced frequently There has been no lack of attempts to synthesize such polyesters from renewable raw materials. Examples include polylactide as well as polyester, which have been formed on the basis of furan-2,5-dicarboxylic acid.
  • WO 2010/077133 Al a process for the preparation of Polymers obtained based on 2,5-furandicarboxylic acid and Dtolen or polyols.
  • the method according to the aforementioned WO 2010/077133 proposes, in a first step, to form a prepolymer of the abovementioned educts and then to carry out a polycondensation in a second step.
  • WO 2010/077133 A1 proposes to carry out a transesterification of a mixture of 2,5-furandicarboxylate with a diol.
  • the transesterification is carried out using a tin catalyst.
  • the object of the present invention is therefore to propose a large-scale, continuous process for the preparation of high molecular weight, heteroaromatic polyesters, in particular of polyester esters based on 2,5-furandicarboxylic acid, which leads to heteroaromatic polyesters whose mechanical and physical properties compared with the prior art Technique are significantly improved and have a high product consistency due to the continuous production process.
  • a method for producing a high molecular weight, heteroaromatic polyester or Copofyesters which comprises at least three stages, wherein the third stage, the polycondensation stage is carried out in two stages.
  • the polyester obtained by the process according to the invention, after cooling, is preferably in the form of granules and can thus be easily prepared by molding tools known per se in the prior art, e.g. be processed via an extruder by means of extrusion or injection molding to form shaped articles.
  • the intrinsic viscosity of the polyester produced after the polycondensation step c2) is 0.60 dl / g to 2.0 dl / g, preferably from 0.80 dl / g to 1.60 dl / g, particularly preferably 1.0 dl / g to 1.40 dl / g.
  • the solution viscosity is determined according to ISO 1628-5 on a solution of the polyester in a concentration of 0.5 g / dL in a suitable solvent such as m-cresol or hexafluoroisopropanol or a solvent mixture such as phenol / dichlorobenzene to determine the flow times of Solution and solvent in suitable capillaries of type Ubbeiohde at 25.0 ° C. From the obtained from the quotient of the flow times of the solution and the solvent relative viscosity ⁇ ⁇ ⁇ is obtained by applying the calculation formula according to Solomon Ciuta the intrinsic viscosity ⁇ ⁇ , for the concentration c of the solution, the value 0.5 g / dL is to be used.
  • the average molecular weight for the weight average Mw is at least 30,000 Da, determined by the method of Geipermeationschromatographie (GPC) with attached refractive index detector using a solution of the polyester in solvent HFIP (2 mg / mL), calibration against polystyrene standards with a narrow molecular weight distribution.
  • GPC Geipermeationschromatographie
  • the following starting materials are preferred: a) at least one heteroaromatic dicarboxylic acid selected from the group consisting of 2,5-furandicarboxylic acid, 3,4-furandicarboxylic acid, 2,4-furandicarboxylic acid, 2,3-furandicarboxylic acid , 2,5-pyrrole dicarboxylic acid, 2,5-thiophenedicarboxylic acid, pyrazole-3,5-dicarboxylic acid, oxazole-2,5-dicarboxylic acid, thiazole-2,5-dicarboxylic acid, oxazole-2,5-dicarboxylic acid, thiazole-2,5 Dicarboxylic acid and / or combinations or mixtures thereof and
  • alcohol selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 3-methyl-1, 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1 , 7-heptan
  • At least one heteroaromatic dicarboxylic acid or the diester or an acid anhydride of a heteroaromatic dicarboxylic acid having 2 to 12 carbon atoms and at least one alcohol of 2 to 12 carbon atoms and at least 2 hydroxy functionalities, and optionally further aromatic and / or aliphatic dicarboxylic acids, diesters or acid anhydrides derived therefrom and optionally further comonomers by mixing into a paste or by mixing at elevated temperature is processed into a homogeneous solution.
  • the process is thus characterized by the fact that first of all a suitable mixture is prepared from the educts.
  • the stoichiometric ratio of the entirety of the at least one heteroaromatic dicarboxylic acid and / or derived therefrom diesters or acid anhydrides having 2 to 12 carbon atoms to the entirety of the at least one alcohol having 2 to 12 carbon atoms of 1: 0.5 to 1: 5.0, preferably from 1: 0.9 to 1: 3.0, more preferably from 1: 1.1 to
  • process step a preference is given to setting temperatures of from 10 to 250 ° C., particularly preferably from 50 to 180 ° C.
  • process step a) as described in more detail above
  • the esterification product or transesterification product preferably contains at least 10% by weight, preferably from 20 to 98% by weight, more preferably from 40 to 95% by weight and very preferably from 60 to 90% by weight, of the diester.
  • Process product according to step b) contains in addition to the diester oligomers of the at least one heteroaromatic dicarboxylic acid and the at least one alcohol having an average of 2 to 10, preferably 3 to 6 repeat units.
  • the stoichiometric ratio of the entirety of the at least one dicarboxylic acid and / or acid anhydrides derived therefrom to the entirety of the at least one alcohol having 2 to 12 carbon atoms is from 1: 0.5 to 1: 5.0 from 1: 0.9 to 1: 3.0, more preferably from 1: 1.1 to 1: 2.0.
  • Preferred temperatures for carrying out process step b) are temperatures of 120 to 300 ° C., preferably of 160 to 250 e C.
  • Preferred pressures in process step b) are moderate negative pressure or atmospheric pressure or overpressure, in particular pressures of 0.9 to 3 bar.
  • process step b) it may still be advantageous for process step b) if, during process step b) and / or subsequent to step b), by-products which are present in vapor form under normal conditions above 60 ° C. or at higher temperatures, in particular water or methanol, already be removed at least partially or completely in this process step.
  • a reaction product having an intrinsic viscosity (IV) of from 0.04 dl / g to 0.12 dl / g, preferably from 0.05 dl / g to 0, is obtained in step b) , 10 dl / g, more preferably from 0.06 dl / g to 0.08 dl / g.
  • step cl At a pressure of 0.1 to 2 bar, preferably from 0.15 bar to 1 bar, more preferably from 0.2 to 0.7 bar, is working and when temperatures of 160 to 300 ° C, preferably from 200 to 260 ° C are set.
  • step c2 it is favorable if under opposite
  • Normai discipline reduced pressure preferably at a pressure of 0.1 mbar and 30 mbar, more preferably from 0.2 mbar and 10 mbar and particularly preferably from 0.4 mbar and 5 mbar is used and the temperatures 200 to 300 ° C, preferably from 220 to 270 ° C.
  • the process according to the invention comprises, with respect to the catalysts, all catalysts known per se in the art, with the exception of tin catalysts.
  • Preferred catalysts which can be used in the process according to the invention are titanium-containing catalysts, in particular titanium alcoholates and / or titanium salts derived from organic acids, such as, for example, tatooxalate, titanium nitrate and / or titanium lactate. Also preferred are antimony-containing catalysts such as antimony acetate.
  • the catalyst may be added in step b) preferably in a narrow concentration of 10 to 20,000 ppm, particularly preferably from 100 to 5,000 ppm, based on the total weight of heteroaromatic dicarboxylic acid, alcohol and esterification product.
  • the same concentrations are preferred, ie amounts of from 10 to 20,000 ppm, preferably from 1,000 to 5,000 ppm, based on the reaction product obtained from stage b).
  • the invention further includes embodiments in which, during process steps b) and / or c), at least one cocatalyst or at least one stabilizer is added to the reaction mixture, in particular to the prepolymer and / or to the polymer.
  • additives include: heat stabilizers, antioxidants, nucleating agents, flame retardants, antistatic agents, processing aids, UV stabilizers and reinforcing materials or fillers.
  • a chain extension step can also be carried out by adding from 0.01 to 2% by weight of the polymer composition of a reactive compound selected from the group of di- or higher-functional epoxides, carbodiimides or diisocyanates.
  • the inventive method further provides, if the intrinsic Viscosity, which is achieved by the method according to process step c), for the desired applications is not sufficient that the reaction product after step c) after cooling and conversion into a granular and / or powder form and crystallization of a post-condensation in the solid Phase is subjected.
  • Such post-condensations in the solid phase ⁇ SSP) are known from polyester chemistry.
  • the process conditions known there can also be used for the postcondensation in the heteroaromatic polyester produced according to the invention. Preferred temperatures for the postcondensation of the described polyester in the solid phase are in the range of 160 to 210 ° C.
  • a dried inert gas is passed in countercurrent to the granules in a suitable reactor.
  • An inert gas from the group of nitrogen, carbon dioxide and / or argon can be used as the inert gas.
  • SSP solid-phase postcondensation
  • the granules and / or powders prepared by the process according to the invention according to process c) can also be subjected to a post-treatment in such a way that the granules and / or the powder are freed from reaction products.
  • Such volatile reaction products or reaction by-products may be, for example, acetaldehyde, methyldioxolane, acrolein, water or tetrahydrofuran.
  • the liberation of these by-products can be carried out by a gas stream or a mixture of gases from the group air, nitrogen or C0 2 having a dew point of preferably -100 ° C to 10 ° C, particularly preferably from -70 "C to -20 ° C.
  • the two process stages of solid phase postcondensation and post treatment for removal of volatile compounds in a common process stage in the temperature range indicated can also be Gases or gas mixtures or at reduced pressure.
  • the process step b) of the esterification or transesterification is carried out in a hydrocyclone with an external heat exchanger.
  • a hydrocyclone for the polycondensation and here for the process stage cl), i.
  • a falling-film cascade in which at the same time a removal of condensation products and / or volatile by-products is carried out, has proved to be advantageous.
  • the hydrocyclone and the falling film cascade can also be combined in a single reactor. Such a reactor is described in more detail in EP 1 678 236 AI.
  • the process according to the invention as described above is particularly preferably suitable for the production of polyethylene furanate or polybutylene furanate.
  • the invention further relates to high molecular weight heteroaromatic polyesters or copolyesters, which have been prepared by a process as detailed above.
  • polyesters or copolyesters In the case of the polyesters or copolyesters according to the invention, it is preferred if these are 1 mol% to 100 mol%, preferably 50 mol% to 100 mol%, based on the sum of the dicarboxylic acids used of a heteroaromatic dicarboxylic acid, preferably 2.5 mol%.
  • Contain furanedicarboxylic acid and the at least one diol component is selected from the group ethylene glycol, propanediol or 1,4-butanediol.
  • the polyester or copolymer of the invention is furthermore preferably characterized by being from 0.1 to 100% and more preferably from 50 to 99%, based on the sum of all carbon atoms Contains carbon atoms accessible from renewable sources, preferably using monomers from the group of biobased 2,5-furandicarboxylic acid or its esters, bio-based succinic acid, biobased adipic acid, biobased sebacic acid, bio-based ethylene glycol, biobased propanediol, bio-based
  • 1,4-butanediol 1,4-butanediol, bio-based isosorbitol or biobased lactic acid.
  • a large number of copolyesters which can be obtained by the invention are furthermore distinguished by the fact that they contain at least one heteroaromatic dicarboxylic acid in an amount of 20 to 80 mol%, preferably 40 to 60 mol% and at least one aliphatic dicarboxylic acid in an amount of 80 to 20 mol% and preferably from 60 to 40 mol% based on the sum of all dicarboxylic acids used and are therefore biodegradable according to EN 13432.
  • Ethylene glycol prepared by 500 kg Furandicarbon Cheredimethyiester were added to a pre-heated to 120 ° C mixing vessel 500 kg. Subsequently, 290 kg to 80 ° C preheated ethylene glycol over a period of 2 hours to Furandicarbonklaredimethylester evenly and added with stirring and under nitrogen.
  • the Furandicarbon Acidimethylester was completely dissolved and the solution was drained into a pre-heated to 100 ° C storage tank. From there, the solution of furandicarboxylic acid dimethyl ester in ethylene glycol was fed continuously by means of a metering pump to an esterification or transesterification reactor.
  • the transesterification product was in a natural circulation, wherein the exiting from the heat exchanger mixture of ethylene glycol dissolved in ethylene glycol furandicarboxylic acid with transesterification product was adjusted to a temperature of 230 ° C.
  • the transesterification was operated at a pressure of 1000 - 1050 mbar.
  • the esterification transesterification stage became liquid at room temperature present catalyst such as titanium tetrabutylate metered with a suitable dosing pump, so that in the final product, a content of 350 ppm of active Ti was achieved.
  • the addition and removal of transesterification product were controlled in such a way that an average lapse time of 2 hours resulted in the transesterification step.
  • the obtained in the transesterification methanol was withdrawn overhead and fed to a separation column. In it, methanol is separated from over-distilled ethylene glycol. The ethylene glycol withdrawn in the bottom of the column was cooled to a temperature of 80 ° C and fed to a Ethiylenglykolvorststank.
  • the transesterification product taken off at the bottom of the transesterification stage was transferred to the post-esterification stage by means of a melt pump.
  • the feed and run in the post-esterification is regulated so that a mean residence time of 90 minutes was maintained in the post-esterification stage.
  • the temperature in the post-esterification stage was 240 ° C, there was a pressure of 700 mbar.
  • the product taken off at the bottom of the post-esterification stage was transferred by means of a melt pump into the prepolymerization stage (stage c1).
  • the feed and discharge into the prepolymerization stage is regulated so that an average residence time of 120 minutes was maintained in the prepolymerization stage.
  • the temperature in the prepolymerization stage was 250 ° C, there was a pressure of 10 mbar.
  • the prepolymer removed at the bottom of the prepolymerization stage was transferred by means of a melt pump into the polycondensation reactor ⁇ stage c2).
  • the feed and discharge into the polycondensation reactor is regulated so that an average residence time of 90 minutes is maintained during the polycondensation.
  • the temperature in the polycondensation stage was 260 ° C, there was a pressure of 0.8 mbar.
  • the resulting from the polycondensation vapors of ethylene glycol and residues of methanol were also fed to the separation columns.
  • the execution of the polycondensation reactor corresponds to that described in EP 0718582B1.
  • the melt at a flow rate of 20 kg / h was fed to an underwater granulation unit via the melt pump attached to the outlet of the polycondensation reactor. After centrifuging water, polyethylene furanate granules having an intrinsic viscosity value of 1.05 dL / g were obtained.

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Description

Verfahren zur Herstellung eines hochmolekularen, heteroaromatischen
Polyesters oder Copolyesters
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines hochmolekularen, heteroaromatischen Polyesters bzw. Copolyesters, das mindestens drei Verfahrensschritten umfasst. In einem ersten Verfahrensschritt wird aus mindestens einer heteroaromatischen Dicarbonsäure oder dessen Diester oder dessen Säureanhydrid mit mindestens einem Alkohol, eine Paste oder bei erhöhter Temperatur eine homogene Lösung hergestellt. Diese Paste bzw. Lösung wird in einem zweiten
Schritt zu einem Prepolymer umgesetzt und in der dritten Verfahrensstufe wird dieses erhaltene Prepolymer unter gegenüber Normalbedingungen vermindertem Druck polykondensiert oder copolykondensiert. Im Stand der Technik sind seit vielen Jahrzehnten unterschiedliche Polymere für verschiedene Anwendungen bekannt. Beispielhaft sind hier Poiyolefine, Polyester, Polyamide, Polyacrylate oder auch Polycarbonate zu nennen. Die Auswahl dieser unterschiedlichen Polymermaterialien richtet sich im allgemeinen nach dem Einsatzzweck und den angestrebten mechanischen Eigenschaften, wie z.B. Schlagzähigkeit oder Hitzebeständigkeit.
Problematisch bei diesen seit vielen Jahrzehnten bekannten Polymermaterialien ist allerdings, dass die Edukte zur Herstellung derartiger Polymere, wie z.B. die Terephthalsäure bzw. die Isophthalsäure, als aromatische Bausteine für Polyester aus synthetischen Quellen stammen.
Auch ist die biologische Abbaubarkeit der dann resultierenden Polyester nur ungenügend. Am Markt besteht deshalb eine große Nachfrage nach Polymermaterialien, insbesondere nach Polyestern, bei denen Edukte zur Herstellung der Polyester eingesetzt werden, die im Wesentlichen aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden und wobei dann die hergestellten Polyester häufig auch eine biologische Abbaubarkeit aufweisen. Es hat dabei bereits bisher nicht an Versuchen gefehlt, derartige Polyester aus nachwachsenden Rohstoffen zu synthetisieren. Als Beispiele sind hierbei Polylactid wie auch Polyester zu nennen, die auf Basis von Furan-2,5- dicarbonsäure gebildet worden sind.
So wird in der WO 2010/077133 AI ein Verfahren zur Herstellung von Polymeren beschrieben, die auf Basis von 2,5-Furandicarbonsäure und Dtolen bzw. Polyolen erhalten worden sind. Das Verfahren nach der vorstehend genannten WO 2010/077133 schlägt vor, in einem ersten Schritt ein Prepolymer aus den vorstehend genannten Edukten zu bilden und dann in einem zweiten Schritt eine Polykondensation durchzuführen. Bezüglich des ersten Schrittes schlägt die WO 2010/077133 AI vor, eine Umesterung einer Mischung aus 2,5-Furandicarboxylat mit einem Diol durchzuführen. Die Umesterung wird unter Verwendung eines Zinnkatalysators vorgenommen. Bezüglich der Polykondensation wird vorgeschlagen, diese unter reduziertem Druck ebenfalls in Gegenwart eines Zinnkatalysators durchzuführen.
Es hat sich aber nun gezeigt, dass diese aus dem Stand der Technik vorbekannte heteroaromatische Polyester in Bezug auf das zu erreichende Molekulargewicht in Kombination mit den physikalischen Eigenschaften, wie z.B. der Kerbschlagzähigkeit noch nicht den Anforderungen entspricht, die ansonsten für die Polyester des Standes der Technik, die z.B. aus Terephthalsäure und Diolen gebildet wurden, entsprechen. Auch wird dieses Verfahren nur in einzelnen Ansätzen (batchweise) durchgeführt, wobei in der Regel Abweichungen der Produktqualität von Ansatz zu Ansatz auftreten, und ein inhomogenes, daraus hergestelltes Mischprodukt resultiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein großtechnisches, kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen, heteroaromatischen Polyestern, insbesondere von Poiyestern auf Basis von 2,5-Furandicarbonsäure, vorzuschlagen, das zu heteroaromatischen Poiyestern führt, deren mechanischen und physikalischen Eigenschaften gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessert sind und die aufgrund der kontinuierlichen Herstellungsweise eine hohe Produktkonstanz aufweisen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale des Patentanspruchs 23 definieren einen erfindungsgemäßen heteroaromatischen Polyester bzw. Copolyester. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an.
Erfindungsgemäß wird somit nach Patentanspruch 1 ein Verfahren zur Herstellung eines hochmolekularen, heteroaromatischen Polyesters bzw. Copofyesters vorgeschlagen, das mindestens drei Stufen umfasst, wobei die dritte Stufe die Polykondensationsstufe zweistufig durchgeführt wird.
Wesentliches Element der vorliegenden Erfindung ist somit beim erfindungsgemäßen Verfahren, die spezielle Verfahrensführung bezüglich der
Poiykondensation. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass diese zweistufig ausgeführt wird, wobei das Veresterungs- bzw. Umesterungsprodukt aus der zweiten Stufe b) in einem Schritt cl} in ein Polyesterprepolymer bzw. zu einem Copolyesterprepolymer umgewandelt wird. Dieses Prepoiymer wird dann in einem anschließenden Schritt c2) durch
Poiykondensation bzw. Copolykondensation zum Polyester bzw. Copolyester umgesetzt.
Der Polyester, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, liegt nach Abkühlen bevorzugt in Granulatform vor und kann dann somit problemlos durch an und für sich im Stand der Technik bekannte Formwerkzeuge z.B. über einen Extruder mittels Extrusion oder Spritzguss zu geformten Artikeln verarbeitet werden.
Die intrinsische Viskosität des erzeugten Polyesters nach dem Polykondensationsschritt c2) beträgt 0,60 dl/g bis 2,0 dl/g, bevorzugt von 0,80 dl/g bis 1,60 dl/g, besonders bevorzugt von 1,0 dl/g bis 1,40 dl/g. Die Bestimmung der Lösungsviskosität erfolgt dabei entsprechend ISO 1628-5 an einer Lösung des Polyesters in einer Konzentration von 0,5 g/dL in einem geeigneten Lösungsmittel wie z.B. m-Kresol oder Hexafluorisopropanol oder einem Lösungsmittelgemisch wie z.B. Phenol/Dichlorbenzol unter Ermittlung der Durchflusszeiten von Lösung und Lösungsmittel in geeigneten Kapillaren des Typs Ubbeiohde bei 25,0°C. Aus der aus dem Quotienten der Durchflusszeiten der Lösung und des Lösungsmittels erhaltenen relative Viskosität ηΓβι wird durch Anwendung der Berechungsformel gemäß Solomon- Ciuta die intrinsische Viskosität ηιπίΓ erhalten,
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wobei für die Konzentration c der Lösung der Wert 0,5 g/dL zu verwenden ist. Das durchschnittliche Molekulargewicht für das Gewichtsmittel Mw beträgt mindestens 30.000 Da, bestimmt nach der Methode der Geipermeationschromatographie (GPC) mit angeschlossenem Brechungsindexdetektor anhand einer Lösung der Polyester im Lösungsmittel HFIP ( 2 mg/mL), kalibrierung gegen Polystyrol Standards mit einer engen Molmassenverteilung.
Es hat sich gezeigt, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren die folgenden Edukte bevorzugt sind: a) mindestens eine heteroaromatische Dicarbonsäure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2,5-Furandicarbonsäure, 3,4-Furandicarbonsäure, 2,4-Furandicarbonsäure, 2,3-Furandicarbonsäure, 2,5- Pyrroldicarbonsäure, 2,5-Thiophendicarbonsäure, Pyrazol-3,5- Dicarbosäure, Oxazol-2,5-Dicarbonsäure, Thiazol-2,5-Dicarbonsäure, Oxazol-2,5-Dicarbonsäure, Thiazol-2,5-Dicarbonsäure und/oder Kombinationen oder Mischungen hiervon und
b) mindestens ein Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglycol, Diethylenglycoi, Triethylengiycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandioi, 3-Methyi-l,5-pentandiol, 1,6-Hexandtol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,9-Nonandiol, Neophentylglycol, 1,4-Cyciohexandimethanol und/oder Kombinationen oder Mischungen hieraus.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend in Bezug auf die einzelnen Verfahrensschritte näher erläutert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur kontinuierlichen Herstellung des hochmolekularen heteroaromatischen Polyesters bzw. Copolyesters in einem ersten Verfahrensschritt mindestens eine heteroaromatische Dicarbonsäure oder der Diester oder ein Säureanhydrid einer heteroaromatischen Dicarbonsäure mit 2 bis 12 C-Atomen und mindestens ein Alkohol von 2 bis 12 C-Atomen und mindestens 2 Hydroxyfunktionalitäten, sowie optional weiteren aromatischen und/oder aliphatischen Dicarbonsäuren, hiervon abgeleitete Diester oder Säureanhydride und ggf. weiteren Comonomeren durch Mischen zu einer Paste oder durch Mischen unter erhöhter Temperatur zu einer homogenen Lösung verarbeitet wird. Das Verfahren zeichnet sich somit dadurch aus, dass zunächst aus den Edukten eine entsprechende Mischung hergestellt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Edukte im vorbestimmten molaren Verhältnis in einer homogenen Mischung vorliegen, so dass eine möglichst vollständige Umsetzung in der nächsten Stufe erreicht wird. Es ist bevorzugt, wenn das stöchiometrische Verhältnis der Gesamtheit der mindestens einen heteroaromatischen Dicarbonsäure und/oder hiervon abgeleitet Diestern oder Säureanhydriden mit 2 bis 12 C-Atomen zur Gesamtheit des mindestens einen Alkohols mit 2 bis 12 C-Atomen von 1 : 0,5 bis 1 : 5,0, bevorzugt von 1 : 0,9 bis 1 : 3,0, besonders bevorzugt von 1 : 1,1 bis
1 : 2,0 beträgt. Beim Verfahrensschritt a) werden dabei bevorzugt Temperaturen von 10 bis 250 "C, besonders bevorzugt zwischen 50 und 180 °C eingestellt. Die nach Verfahrensstufe a) wie vorstehend näher beschrieben hergestellte
Lösung bzw. Paste wird dann in der nächsten Stufe gemäß Verfahrensschritt b) einer Umesterung bzw. Veresterung unterzogen. Bevorzugt enthält dabei das Veresterungsprodukt bzw. Umesterungsprodukt den Diester zu mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt zu 20 bis 98 Gew.-%, weiter bevorzugt zu 40 bis 95 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 60 bis 90 Gew.- . Das
Verfahrensprodukt nach Schritt b) enthält neben dem Diester Oligomere aus der mindestens einen heteroaromatischen Dicarbonsäure und den mindestens einen Alkohol mit durchschnittlich 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 6 Wiederholungseinheiten. Das Gewichtsverhältnis des Veresterungsproduktes nach Schritt b) zur Summe der zugeführten Paste oder Lösung aus mindestens einer heteroaromatischen Dicarbonsäure mit 2 bis 12 C-Atomen und/oder hiervon abgeleiteten Säureanhydriden oder Diestern mit dem mindestens einen aliphatischen Alkohol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und mindestens zwei Hydroxyfunktionalitäten von 1 : 0,2 bis 1 : 10, bevorzugt von 1 : 0,5 bis 1 : 2 beträgt. Beim Verfahrensschritt b) ist es weiterhin bevorzugt, wenn das stöchiometrische Verhältnis der Gesamtheit der mindestens einen Dicarbonsäure und/oder hiervon abgeleiteten Säureanhydriden zur Gesamtheit des mindestens einen Alkohols mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen von 1 : 0,5 bis 1 : 5,0, bevorzugt von 1 : 0,9 bis 1 : 3,0, besonders bevorzugt von 1 : 1,1 bis 1 : 2,0 eingestellt wird. Bevorzugte Temperaturen für die Durchführung des Verfahrensschrittes b) sind Temperaturen von 120 bis 300 °C, bevorzugt von 160 bis 250 eC. Bevorzugte Drücke beim Verfahrensschritt b) sind moderater Unterdruck bzw. atmosphärischer Druck oder Überdruck, insbesondere Drücke von 0,9 bis 3 bar.
Es kann für den Verfahrensschritt b) noch weiterhin vorteilhaft sein, wenn während des Verfahrensschrittes b) und/oder im Anschluss an den Schritt b) Nebenprodukte, die bei Normalbedingungen ab 60 °C oder bei höheren Temperaturen dampfförmig vorliegen, insbesondere Wasser oder Methanol, bereits bei diesem Verfahrensschritt zumindest partiell oder ganz entfernt werden.
Wenn das Verfahren wie vorstehend beschrieben durchgeführt wird, wird in Schritt b) ein Reaktionsprodukt erhalten, das eine intrinsische Viskosität (IV) von 0,04 dl/g bis 0,12 dl/g, bevorzugt von 0,05 dl/g bis 0,10 dl/g, besonders bevorzugt von 0,06 dl/g bis 0,08 dl/g aufweist.
Wesentliches Element der vorliegenden Erfindung ist wie bereits eingangs dargestellt, dass die Poly- bzw. Copolykondensationsstufe c) zweistufig durchgeführt wird. Es hat sich dabei als besonders günstig herausgestellt, wenn bei Schritt cl) bei einem Druck von 0,1 bis 2 bar, bevorzugt von 0,15 bar bis 1 bar, besonders bevorzugt von 0,2 bis 0,7 bar, gearbeitet wird und wenn Temperaturen von 160 bis 300 °C, bevorzugt von 200 bis 260 °C eingestellt werden. Beim Verfahrensschritt c2) ist es günstig, wenn unter gegenüber
Normaibedingungen vermindertem Druck, bevorzugt bei einem Druck von 0,1 mbar und 30 mbar, weiter bevorzugt von 0,2 mbar und 10 mbar und insbesondere bevorzugt von 0,4 mbar und 5 mbar gearbeitet wird und die Temperaturen 200 bis 300 °C, bevorzugt von 220 bis 270 °C betragen.
In Bezug auf die eingesetzten Katalysatoren, die beim erfindungsgemäßen Verfahren sowohl bei Schritt b) und/oder bei Schritt c) verwendet werden können, wird bevorzugt ein Katalysator verwendet, der schwermetallfrei ist. In der WO 2010/077133 AI, die bereits eingangs erläutert worden ist, wird als Katalysator bevorzugt ein Zinnkatalysator eingesetzt. Ein Zinnkatalysator ist ein schwermetalihaltiger Katalysator. Derartige Katalysatoren sollen beim erfindungsgemäßen Verfahren möglichst vermieden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren somit in Bezug auf die Katalysatoren alle an und für sich im Stand der Technik bekannten Katalysatoren mit Ausnahme von Zinnkatalysatoren. Bevorzugte Katalysatoren, die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind titanhaltige Katalysatoren, insbesondere Titanalkoholate und/oder von organischen Säuren abgeleitete Titansalze, wie z.B. Tätanoxalat, Titanzitrat und/oder Titanlactat. Bevorzugt sind weiterhin antimonhaltige Katalysatoren wie das Antimonacetat. Der Katalysator kann in Stufe b) bevorzugt in einer engenkonzentration von 10 bis 20.000 ppm, besonders bevorzugt von 100 bis 5.000 ppm, bezogen auf die Gewichtssumme aus heteroaromatischer Dicarbonsäure, Alkohol und Veresterungsprodukt zugegeben werden. Bei Zugabe in die Endstufe c) sind die gleichen Konzentrationen bevorzugt, d.h. Mengenkonzentrationen von 10 bis 20.000 ppm, bevorzugt von 1.000 bis 5.000 ppm bezogen auf das aus Stufe b) erhaltene Reaktionsprodukt. Die Erfindung umfasst weiterhin Ausführungsformen, bei denen während der Verfahrensstufen b) und/oder c) noch mindestens ein Cokatalysator oder mindestens ein Stabilisator zum Reaktionsgemisch, insbesondere zum Präpolymer und/oder zum Polymer zugegeben wird.
Neben Cokatalysatoren und Stabilisatoren können wie im Stand der Technik bekannt weiter Additive vorhanden sein.
Als Additive sind beispielhaft folgende zu nennen: Hitzestabilisatoren, Antioxidantien, Nukleierungsmittel, Flammschutzmittel, Antistatika, Verarbeitungshilfsmittel, UV-Stabilisatoren sowie Verstärkungsmaterialien oder Füllstoffe.
Wie im Stand der Technik aus der Polyesterchemie bekannt, kann auch ein Kettenverlängerungsschritt durch Zugabe von 0,01 bis 2 Gew.- bezogen auf die Polymermasse einer reaktiven Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der di- oder höherfunktionalen Epoxide, Carbodiimide oder Diisocyanate unterzogen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, sofern die intrinsische Viskosität, die mit dem Verfahren nach Verfahrensschritt c) erreicht wird, für die angestrebten Anwendungen noch nicht ausreichend ist, dass das Reaktionsprodukt nach dem Schritt c) nach dem Abkühlen und Überführen in eine Granulat- und/oder Pulverform sowie Kristallisation einer Nachkondensation in der festen Phase unterzogen wird. Derartige Nachkondensationen in der festen Phase {SSP) sind aus der Polyesterchemie bekannt. Die dort bekannten Verfahrensbedingungen können auch für die Nachkondensation beim erfindungsgemäß hergestellten heteroaromatischen Polyester angewandt werden. Bevorzugte Temperaturen für die Nachkondensation der beschriebenen Polyester in der Festphase liegen im Bereich von 160 bis 210 °C. Zur Nachkondensation wird, wie im Stand der Technik bekannt, ein getrocknetes Inertgas im Gegenstrom in einem geeigneten Reaktor zu den Granulaten geführt. Als Inertgas kann dabei ein inertgas aus der Gruppe Stickstoff, Kohlendioxid und/oder Argon eingesetzt werden. Alternativ kann bei der Festphasennachkondensation (SSP) auch bevorzugterweise mit einem Druckniveau von 0,001 bis 0,2 bar im angegebenen Temperaturbereich gearbeitet werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Verfahrensschrätt c) hergestellten Granulate und/oder Pulver können auch einer Nachbehandlung in der Weise unterzogen werden, dass die Granulate und/oder das Pulver von Reaktionsprodukten befreit werden. Solche flüchtige Reaktionsprodukte oder Reaktionsnebenprodukte können z.B. Acetaldehyd, Methyldioxolan, Acrolein, Wasser oder Tetrahydrofuran sein. Die Befreiung von diesen Nebenprodukten kann dadurch erfolgen, dass ein Gasstrom oder eine Mischung aus Gasen aus der Gruppe Luft, Stickstoff oder C02 mit einem Taupunkt von bevorzugt -100 °C bis 10 °C, besonders bevorzugt von -70 "C bis -20 °C bei einer Temperatur von 100 bis 200 °C, bevorzugt von 150 bis 180 °C unterzogen werden. Auch können die beiden Verfahrensstufen der Nachkondensation in der festen Phase und die Nachbehandlung zur Entfernung flüchtiger Verbindungen in einer gemeinsamen Verfahrensstufe im angegebenen Temperaturbereich mit den angegebenen Gasen oder Gasmischungen oder bei Unterdruck erfolgen.
Durch die beiden vorstehend beschriebenen Maßnahmen können die mechanischen und physikalischen Eigenschaften der hergestellten Granulate und somit auch dann der entsprechenden Formteile nachhaltig verbessert werden.
Von der apparativen Seite aus ist es bevorzugt, wenn die Verfahrensstufe b) der Veresterung bzw. Umesterung in einem Hydrozyklon mit außenliegendem Wärmeaustauscher durchgeführt wird. Für die Poiykondensation und hier für die Verfahrensstufe cl), d.h. für die Herstellung des Prepolymers, hat sich eine Fallfilmkaskade, bei der gleichzeitig eine Entfernung von Kondensationsprodukten und/oder flüchtigen Nebenprodukten durchgeführt wird, als vorteilhaft erwiesen. Der Hydrozyklon und die Fallfilmkaskade können auch in einem einzigen Reaktor zusammengefasst sein. Ein derartiger Reaktor ist in der EP 1 678 236 AI näher beschrieben.
Für den Verfahrensschritt c2), d.h. für die Poiykondensation, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn hier mit einem Käfigreaktor unter rascher und hochwirksamer Entfernung von Kondensationsprodukten und flüchtigen Nebenprodukten gearbeitet wird. Besonders vorteilhaft hierbei sind Käfigreaktoren, wie sie in der EP 0 719 582 Bl beschrieben sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren wie vorstehend beschrieben eignet sich besonders bevorzugt zur Hersteilung von Polyethylenfuranat oder Polybutylenfuranat.
Die Erfindung betrifft weiterhin hochmolekulare heteroaromatische Polyester bzw. Copoiyester, die nach einem Verfahren, wie vorstehend detailliert erläutert, hergestellt worden sind.
Bei den erfindungsgemäßen Polyestern bzw. Copolyestern ist es dabei bevorzugt, wenn diese 1 mol-% bis 100 mol-%, bevorzugt 50 mol-% bis 100 mol-% bezogen auf die Summe der eingesetzten Dicarbonsäuren einer heteroaromatischen Dicarbonsäure, bevorzugt 2,5-Furandicarbonsäure enthalten und die mindestens eine Diolkomponente aus der Gruppe Etyhlenglykol, Propandiol oder 1,4-Butandiol ausgewählt ist.
Der Polyester oder Copoiyester der Erfindung zeichnet sich weiterhin bevorzugt dadurch aus, dass er 0,1 bis 100 % und besonders bevorzugt zwischen 50 und 99 % bezogen auf die Summe aller Kohlenstoffatome solche Kohle nstoffatome enthält, die aus nachwachsenden Quellen zugänglich sind, bevorzugt unter Verwendung von Monomeren aus der Gruppe von biobasierender 2,5-Furandicarbonsäure oder deren Ester, biobasierender Bernsteinsäure, biobasierender Adipinsäure, biobasierender Sebacinsäure, biobasierendem Ethyienglycol, biobasierendem Propandiol, biobasierendem
1,4-Butandiol, biobasierendem Isosorbit oder biobasierender Milchsäure.
Eine Vielzahl der mittels der Erfindung zugänglichen Copoiyestern zeichnen sich weiterhin dadurch aus, dass sie mindestens eine heteroaromatische Dicarbonsäure in einer Menge von 20 bis 80 mol-%, bevorzugt 40 bis 60 mol-% und mindestens eine aliphatische Dicarbonsäure in einer Menge von 80 bis 20 mol-% und bevorzugt von 60 bis 40 mol-% bezogen auf die Summe aller eingesetzten Dicarbonsäuren enthalten und dadurch gemäß EN 13432 biologisch abbaubar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert. Kontinuierliche Herstellung von Poiyethylenfuranat:
In einer Pilotanlage (Aufbau nach der EP 1 448 658 Bl bzw. WO 2007/140925 AI) wurde zunächst ein Lösung von Furandicarbonsäuredimethylester in
Ethylenglykol hergestellt, indem in einen auf 120°C vorbeheizten Mischbehälter 500 kg Furandicarbonsäuredimethyiester gegeben wurden. Nachfolgend wurden nun 290 kg auf 80 °C vorgewärmtes Ethylenglykol über einen Zeitraum von 2 Stunden zum Furandicarbonsäuredimethylester gleichmäßig und unter Rühren und unter Stickstoffüberleitung zugegeben.
Nach weiteren 2 Stunden war der Furandicarbonsäuredimethylester vollständig gelöst und die Lösung wurde in einen auf 100°C vorgeheizten Vorlagebehälter abgelassen. Von dort wurde die Lösung von Furandicarbonsäurediemethylester in Ethylenglykol kontinuierlich mittels einer Dosierpumpe einem Veresterungs- respektive Umesterungsreaktor zugeführt. Hierin befand sich das Umesterungsprodukt in einem Naturumlauf, wobei die aus dem Wärmetauscher austretende Mischung von in Ethlyenglykol gelöstem Furandicarbonsäuredimethylester mit Umesterungsprodukt auf eine Temperatur von 230°C eingestellt wurde. Die Umesterung wurde einem Druck von 1000 - 1050 mbar betrieben. In die
Veresterungs- Umesterungsstufe wurde der in bei Raumtemperatur flüssig vorliegenden Katalysator z.B. Titantetrabutylat mtitels einer geeigneten Dosierpumpe zudosiert, sodass im Endprodukt ein Gehalt von 350 ppm aktivem Ti erreicht wurde. Die Zugabe und Entnahme von Umesterungsprodukt wurden so geregelt, dass eine mittlere Verweiizeit von 2 Stunden in der Umesterungsstufe resultiert. Das bei der Umesterung anfallende Methanol wurde über Kopf abgezogen und einer Trennkolonne zugeführt. In ihr wird Methanol von mitüberdestilliertem Ethylenglykoi abgetrennt. Das im Sumpf der Kolonne entnommene Ethylenglykoi wurde auf eine Temperatur von 80 °C abgekühlt und einem Ethiylenglykolvorratstank zugeführt. Das am Sumpf des Umesterungsstufe entnommene Umesterungsprodukt wurde mitteis einer Schmelzepumpe in die Nachveresterungsstufe überführt. Der Zulauf und Ablauf in die Nachveresterung ist so geregelt, dass eine mittlere Verweilzeit von 90 Minuten in der Nachveresterungsstufe eingehalten wurde. Die Temperatur in der Nachveresterungsstufe betrug 240°C, es herrschte ein Druck von 700 mbar. Das am Sumpf der Nachveresterungsstufe entnommene Produkt wurde mittels einer Schmelzepumpe in die Prepolymerisationsstufe (Stufe cl) überführt. Der Zulauf und Ablauf in die Prepolymerisationsstufe ist so geregelt, dass eine mittlere Verweilzeit von 120 Minuten in der Prepolymerisationsstufe eingehalten wurde. Die Temperatur in der Prepolymerisationsstufe betrug dabei 250°C, es herrschte ein Druck von 10 mbar. Das am Sumpf des Prepolymerisationsstufe entnommene Prepolymer wurde mittels einer Schmelzepumpe in den Polykondensationsreaktor {Stufe c2) überführt. Der Zulauf und Ablauf in den Polykondensationsreaktor ist so geregelt, dass eine mittlere Verweilzeit von 90 Minuten während der Polykondensation eingehalten wird. Die Temperatur in der Polykondensationsstufe betrug dabei 260°C, es herrschte ein Druck von 0,8 mbar. Die bei der Polykondensation entstandenen Dämpfe von Etylenglykol und Reste von Methanol wurden ebenfalls der Trennkolonnen zugeführt. Die Ausführung des Polykondensationsreaktors entspricht dabei dem in der EP 0718582B1 beschriebenen. Über die am Austritt des Polykondensationsreaktors angebrachte Schmelzepumpe wurde die Schmelze mit einem Fluss von 20 kg/h einer Unterwassergranultereinheit zugeführt. Nach dem Abschleudern von Wasser wurde Poiyethylenfuranat Granulat mit einem Wert für die intrinsische Viskosität von 1,05 dL/g erhalten.

Claims

Patentansprüche
Kontinuierliches Verfahren zur Hersteilung eines hochmolekularen heteroaromatisch Polyesters oder Copolyesters, bei dem a) mindestens eine heteroaromatische Dicarbonsäure oder der
Diester oder ein Säureanhydrid hiervon, einer heteroaromatischen Dicarbonsäure mit 2 - 12 C-Atome und mindestens ein Alkohol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und mindestens zwei Hydroxylfunk- tionalitäten sowie optional weiteren aromatische und / oder aliphatische Dicarbonsäuren oder hiervon abgeleitete Diester oder Säureanhydride und gegebenenfalls weiteren Comonomeren durch Mischen zu einer Paste oder durch Mischen unter erhöhter Temperatur zu einer homogenen Lösung verarbeitet werden b) die in Schritt a) erhaltene Paste oder Lösung zu einem mindestens einen Diester und/oder mindestens einen Oligoester enthaltendes Veresterungsprodukt, das aus der mindestens einen heteroaromatischen Dicarbonsäure mit dem mindestens einen Alkohol gebildet ist, umgesetzt wird, und
c) das aus Stufe b) erhaltene Reaktionsprodukt unter gegenüber Normalbedingungen vermindertem Druck polykondensiert oder copolykondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Poly- oder Copolykondensattonsstufe c) zweistufig ausgeführt wird, wobei in einem ersten Schritt Ci) aus dem aus Stufe b) erhaltenen Reaktionsprodukt durch Polykondensation oder Copolykondensation ein Polyesterprepolymer oder Copolyesterprepolymer hergestellt und in einem sich anschließenden Schritt c2) aus dem Polyesterprepolymer oder Copolyesterprepolymer aus Schritt Ci) durch Polykondensation oder Copolykondensation der Polyester oder Copolyester erhalten wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) Schritt Ci) i. bei einem Druck von 0,1 bar bis 2 bar, weiter bevorzugt von 0,15 bar bis 1,0 bar, insbesondere von 0,2 bar bis 0,7 bar, und/oder
ii. bei Temperaturen von 160 und 300 °C, bevorzugt von 200 bis 260 °C, und/oder
b) Schritt c2)
i. unter gegenüber Normalbedingungen vermindertem Druck, bevorzugt bei einem Druck von 0,1 mbar und 30 mbar, weiter bevorzugt von 0,2 mbar und 10 mbar, insbesondere von 0,4 mbar und 5 mbar, und/oder
ii. bei Temperaturen von 200 und 300 °C, bevorzugt von 220 bis 270 °C,
durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) die mindestens eine heteroaromatische Dicarbonsäure
ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2 5-Furandicar- bonsäure, 3,4-Furandicarbonsäure, 2,4-Furandicarbonsäure, 2,3- Furandicarbonsäure, 2,5-Pyrroldicarbonsäure, 2,5- Thiophendicarbonsaure, Pyrazol-3,5-Dicarbosäure, Oxazol-2,5- Dicarbonsäure, Thiazol-2,5-Dicarbonsäure, Oxazoi-2,5- Dicarbonsäure, Thiazol-2,5-Dicarbonsäure und/oder
Kombinationen oder Mischungen hiervon und
b) der mindestens eine Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Ethylenglycol, Diethylengiycoi, Triethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandäol, 3- Methyl-l,5-pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8- Octandiol, 1,9-Nonandiol, Neophentylglycol, 1,4-Cyclohexan- dimethanol und/oder Kombinationen oder Mischungen hieraus.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) das stöchiometrische Verhältnis der Gesamtheit der mindestens einen heteroaromatischen Dicarbonsäure und/oder der hiervon abgeleiteten Diestern oder Säureanhydriden mit 2 bis 12 C-Atomen zur Gesamtheit des mindestens einen Alkohols mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen von 1:0,5 bis 1:5,0, bevorzugt von 1:0,9 bis 1:3,0, besonders bevorzugt 1:1,1 bis 1:2,0 beträgt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste oder Lösung in Schritt a) bei
Temperaturen von 10°C bis 250°C, bevorzugt zwischen 50°C bis 1S0°C hergestellt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Veresterungsprodukt bzw.
Umesterungsprodukt nach Schritt b) den Diester zu mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 98 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 95 Gew.- , besonders bevorzugt von 60 bis 90 Gew.-% enthält.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Veresterungsprodukt nach Schritt b) neben dem Diester Oligomere aus der mindestens einen
heteroaromatischen Dicarbonsäure und dem mindestens einen Alkohol mit durchschnittlich 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 6
Wiederholungseinheiten enthält.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis des
Veresterungsproduktes nach Schritt b} zur Summe der zugeführten Paste oder Lösung aus mindestens einer heteroaromatischen
Dicarbonsäure mit 2 bis 12 C-Atomen und/oder hiervon abgeleiteten Säureanhydriden oder Diestern mit dem mindestens einen
aliphatischen Alkohol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und mindestens zwei Hydroxyfunktionalitäten 1:0,2 bis 1:10, bevorzugt von 1:0,5 bis 1:2 beträgt.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des
Veresterungsproduktes nach Schritt b) das stöchiometrische Verhältnis der Gesamtheit der mindestens einen Dicarbonsäure mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und/oder hiervon abgeleiteten Säureanhydriden oder Diester zur Gesamtheit des mindestens einen Alkohol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen von 1:0,5 bis 1:5,0, bevorzugt von 1:0,9 bis 1:3,0, besonders bevorzugt 1:1,1 bis 1:2,0 beträgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Schritt b) bei
Temperaturen von 120 bis 300 °C, bevorzugt von 160 bis 250 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt b) und/oder im
Anschluss an Schritt b) Nebenprodukte oder Kondensationsprodukte, die bei Normalbedingungen ab 60 °C oder bei höheren Temperaturen dampfförmig vorliegen, insbesondere Wasser oder Methanol, zumindest partiell oder ganz entfernt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während des
Durchführens des Schrittes b) und/oder c) mindestens ein Katalysator, bevorzugt ein schwermetallfreier Katalysator, besonders bevorzugt ein Titan-haltiger Katalysator, insbesondere Titanalkoholate und/oder von organischen Säuren abgeleitete Titansalze, wie z.B. Titanoxalat, Titancitrat und/oder Titanlactat, oder ein Antimon-haltiger Katalysator, zum in der jeweiligen Stufe vorliegenden Reaktionsgemisch gegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator
a) in Stufe b) in einer Mengenkonzentration von 10 bis 20.000 ppm, bevorzugt von 100 bis 5.000 ppm, bezogen auf die
Gewichtssumme aus heteroaromatischer Dicarbonsäure, aliphatischem Alkohol und Veresterungsprodukt zugegeben wird und/oder
b) in Stufe c) in einer Mengenkonzentration von 10 bis 20.000 ppm, bevorzugt von 100 bis 5.000 ppm, bezogen auf das aus Stufe b) erhaltene Reaktionsprodukt zugegeben wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während der Durchführung des Schrittes c) mindestens ein Cokataiysator und/oder mindestens ein Stabilisator zum Reaktionsgemisch, insbesondere zum Prepolymer und/oder Polymer gegeben wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
a} das in Schritt b) erzeugte Reaktionsprodukt auf eine intrinsische Viskosität (I.V.) von 0,04 dL/g bis 0,12 dL/g, bevorzugt von 0,05 dL/g bis 0,10 dL/g, besonders bevorzugt von 0,06 dL/g bis 0,08 dL/g und/oder
b) der in Schritt c), insbesondere der in Schritt c2) erzeugte Polyester auf eine intrinsische Viskosität (I.V.) von 0,60 di/g bis 2,0 dL/g, bevorzugt von 0,80 dL/g bis 1,60 dL/g, besonders bevorzugt von 1,0 dL/g bis 1,40 dL/g eingestellt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt vor, während oder nach Schritt c) einem Kettenveriängerungsschritt durch Zugabe von 0,01 bis 2 Gew.% bezogen auf die Polymermasse einer reaktiven Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der di- oder
höherfunktionellen Epoxide, Carbodiimide oder Diisocyanate unterzogen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vor während oder nach Schritt c} erhaltene Reaktionsprodukt nach dem Abkühlen und Überführen in eine Granulat- und/oder Pulverform sowie Kristallisation einer Nachkondensation in der Festphase bei einer Temperatur von 170 - 230°C unter Durchleitung eines Inertgases oder einer Mischung von Inertgasen aus der Gruppe Stickstoff, Kohlendioxid, Argon oder durch Absenken auf einem gegenüber Normalbedingungen reduzierten Druck von Druckniveau 0,01 bis 0,2 bar unterzogen wird
18. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vor, während oder nach Schritt c) erhaltene Reaktionsprodukt nach dem Abkühlen und Überführen in die feste Phase und Kristallisation in einer Granulatform und/oder als Pulver einer Entfernungsprozedur von einem oder mehreren flüchtigen Reaktionsnebenprodukten aus der Gruppe Acetaldehyd, ethyldioxolan, Acrolein, Wasser oder Tetrahydrofuran unter
Durchleiten eines Gasstromes oder einer Mischung aus Gasen aus der Gruppe Luft, Stickstoff oder Kohlendioxyd mit einem Taupunkt von - 100°C bis 10°C und bevorzugt von -70°C bis - 20°C bei einer
Temperatur von 100 bis 200DC bevorzugt 150 bis 180°C unterzogen wird.
19. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensstufe b) der Veresterung/ Umesterung in einem Hydrozyklon mit außen liegendem
Wärmetauscher durchgeführt wird.
20. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensstufe cl) in einer
Fallfilmkaskade unter Entfernungen von Kondensationsprodukten und/oder flüchtigen Nebenprodukten durchgeführt wird.
21. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensstufe c2) in einem
Käfigreaktor unter rascher und hochwirksamer Entfernungen von Kondensationsprodukten und flüchtigen Nebenprodukten
durchgeführt wird.
22. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Polyethylenfuranat oder Poly- butylenfuranat hergestellt wird.
23. Hochmolekularer, heteroaromatischer Polyester oder Co-Polyester, dadurch gekennzeichnet, dass er nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22hergestellt worden ist. Hochmolekularer, heteroaromatischer Polyester oder Co-Polyester nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass er
a) 1 mol% bis 100 mol% bevorzugt 50 mol% bis 100 mol% bezogen auf die Summe der eingesetzten Dicarbonsäuren einer heteroaromatischen Dicarbonsäure bevorzugt 2,5-Furandicarbonsäure enthält b) mindestens eine Diolkomponente aus der Gruppe Ethylenglykol, Propandiol oder 1,4-Butandiol enthält
Polyester oder Co-Polyester nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass er von 0,1% bis 100% und besonders bevorzugt zwischen 50 und 99% bezogen auf die Summe alier Kohlenstoffatome solche Kohienstoffatome enthält, die aus nachwachsen Quellen zugänglich sind, bevorzugt unter Verwendung von Monomeren aus der Gruppe von biobasierender 2,5-Furandicabonsäure, biobasierender Bernsteinsäure, biobasierender Adipinsäure, biobasierender Sebazinsäure, biobasierendem Ethylenglykol, biobasierendem Propandiol, biobasierendem 1,4-Butandiol, biobasierendem Isosorbid oder biobasierender Milchsäure.
Polyester oder Copolyester der nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass er biologisch abbaubar gem. EN 13432 ist und mindestens eine heteroaromatische Dicarbonsäure in einer Menge von 20 - 80 moi% bevorzugt 40 - 60 mol% und mindestens eine aliphatische Dicarbonsäure in einer Menge von 80 - 20 mol% und bevorzugt von 60 - 40 mol% bezogen auf die Summe aller eingesetzten Dicarbonsäuren enthält.
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