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WO1997035903A1 - Process for direct chemical modification of (co)polyesters - Google Patents

Process for direct chemical modification of (co)polyesters Download PDF

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Publication number
WO1997035903A1
WO1997035903A1 PCT/EP1997/001551 EP9701551W WO9735903A1 WO 1997035903 A1 WO1997035903 A1 WO 1997035903A1 EP 9701551 W EP9701551 W EP 9701551W WO 9735903 A1 WO9735903 A1 WO 9735903A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polyester
compounds
polyesters
compound
phosphorus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1997/001551
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Kägi
Werner Stibal
Stefan Deibert
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.)
Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Uhde Inventa Fischer AG
Original Assignee
EMS Inventa AG
Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19711947A external-priority patent/DE19711947C2/en
Application filed by EMS Inventa AG, Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung filed Critical EMS Inventa AG
Publication of WO1997035903A1 publication Critical patent/WO1997035903A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/91Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G63/914Polymers modified by chemical after-treatment derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/916Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Definitions

  • the invention relates to a new, simple method for the direct chemical modification of (co) polyesters and products, in particular fibers and filaments, produced from them inherently flame-retardant or otherwise modified (co) polyesters
  • polyesters especially PET (polyethylene terephthalate)
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the concept was developed to carry out polymer modifications only after the final reactor in order to simultaneously produce different polymer quantities for the various uses from the main melt stream divided into a corresponding number of substreams
  • the latter concept is already used for physical modifications, ie the dispersion of inert solid additives (DE 40 39 857 C2).
  • DE 40 39 857 C2 One possibility of subsequently converting PET into CoPET by means of chemical modification was described in DE 44 29 524 A1.
  • Flame retardancy is a special variant of polyester modification. Flame retardants make the polyester flame-retardant. For some purposes (e.g. for public transport), legislation in certain countries even prescribes flame-retardant properties for textile materials. An overview of the current situation and future developments is provided by J. Troitzsch's article: Flame retardant polymers - current Status and future trends, Makromol. Chem., Macromol. Symp. 74 (1993) pp. 125-135. Among other things, it states that many effective flame retardants can no longer be used today or in the future for ecological or toxicological reasons. Phosphorus-containing retarders are not affected by such requirements. As mentioned in the publication, phosphorus has a flame-retardant effect in practically all forms, regardless of its oxidation state or the exact nature of the phosphorus compound.
  • Phosphorus-containing flame retardants have hitherto been distributed, in part as pure additives which do not react with the polymer, in the polymer matrix, as described, for example, in DE 44 12 969 C1 under Example 8 for a flame-retardant PET hollow fiber.
  • the disadvantage of a flame retardant that is only dispersed in the polyester is that repeated, extreme washing or
  • the flame retardant of such fibers is treated for cleaning is extracted again
  • Phosphorus compounds must therefore have functional groups that can be linked to the polymer
  • Such a compound is, for example, 2-methyl-2,5-dioxo-1-oxa-2-phospholane, often called phospholane for the sake of simplicity.
  • This compound is described in a product information from Hoechst from March 1979.
  • Polyesters modified with phospholane and fibers and game which can be produced therefrom have therefore already been described, but the process for chemical modification described above is cumbersome and therefore cost-intensive According to this prior art, the polycondensation reactor is "contaminated" with the relevant phosphorus compound during the chemical flame-resistant modification, which is associated with the aforementioned disadvantage of so-called “off-spec" transition quantities when converting to other polyester types
  • polymeric phosphorus-containing flame retardants have recently been developed which chemically contain a high proportion of phosphorus-containing subunits in a copolyester is bound, but this copolyester is in turn mixed as an additive, ie as a master batch, with the flame-retardant polyester to be finished, so that a blend is formed from which the end product can be produced
  • the polymeric flame retardant is produced by polycondensation from an aromatic dicarboxylic acid, an alkylene glycol and a phosphorus-containing monomer, which is a linear copolyester with a high bond in the macromolecule Phosphorus content gives carboxyphosphinic acids and the corresponding cyclic anhydrides, ie lactones, are described as suitable phosphorus-containing monomers, the cyclic compound preferably being a 5-membered ring.
  • a polycondensation reactor is therefore still required for the production of this special copolyester and is used by the user the flame-retardant polyester, for example polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, is not chemically modified, but the polymeric flame retardant is simply mixed in in a certain proportion and then distributed (see Examples 7 to 9)
  • the flame-retardant polyester for example polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate
  • R with G chemical group, containing at least one heteroatom foreign to polyester, selected from the group P, N and S.
  • the polyester or the polyester melt in an application-related amount of up to 10 mol%, based on the repeating polyester units, optionally metered in together with further compounds, the polyester or the polyester melt and in a system which is closed against gas exchange and is at a higher pressure than the vapor pressure of the compounds used the polyester melt produced by melting or already present is mixed at at least 260 ° C., the group is reactively incorporated into or bound to the polyester, and after a total reaction and residence time of less than 30 minutes, the chemically modified polyester melt is further processed or discharged , granulated and subsequently processed
  • the formula (I) means that the chemical group G which carries the heteroatom forms a common ring with the reactive group R, ie the heteroatom is part of the ring.
  • the formula (II) means that the chemical group G, which carries the heteroatom, is substituted on a ring with the reactive bond R.
  • groups with heteroatoms could thus be elegantly incorporated into the (co) polyester chains (main chain ⁇ ) for the first time (if a compound of the formula (I) is used) or permanently bound to the polyester chains by chemical bonding (if a compound of the formula (II ) is used) so that inherently flame-retardant or otherwise modified (co) polyesters can be obtained therefrom. It is advantageous in the process according to the invention that the groups can be inserted or attached after the polyester has been produced and that the polycondensation system is not contaminated full flexibility and free choice to easily modify a base polyester
  • the heteroatoms contained in the chemical groups are P, N and S, and particularly preferably P phosphorus-containing groups, as described above, are particularly suitable for flame retardancy. Certain nitrogen-containing groups can also be used for the same purpose. Sulfuric acid group or its salt compound is particularly interesting for sulfur, because the polyester can be colored cationically by chemical modification with corresponding compounds. Conversely, polyester could be colored anionically by chemical modification with compounds of the formula (II) containing amino groups
  • polyesters are all thermoplastically processable polyesters, such as, for example, PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PPT (polypropylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), their copolyesters or already in some way in the course of production Modified polyesters (eg with pentaerythnt for branching)
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPT polypropylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • polyester means both homo-polyester and copolyester.
  • PET is particularly preferred
  • Examples of compounds of the formula (I) are 3-methyl-3-oxo-3-phospha-
  • Examples of compounds of the formula (II) are 3- (9,10-dihydro-9-oxa-10-oxid-10-phosphaphenanthrene-10-yl) methyl-6-hydroxyhexaneurelactone, 2- (9th , 10-D ⁇ hydro-9-oxa-10-ox ⁇ d-10- phosphaphenanthren-10-yl) -methyl-bernste ⁇ nsaurea ⁇ hydr ⁇ d, dasNatr ⁇ umsalzdes 4-sulfophthalic anhydride or 3-Glyc ⁇ doxy-methoxy-phenylphosph ⁇ nox ⁇ d
  • the system which is sealed against gas exchange and is at a higher pressure than the vapor pressure of the compounds used, can be either
  • Extruder (if polyester granulate is assumed), as well as a simple pipe through which the polyester melt flows, which is provided with a metering opening and downstream with a mixing device. If more than one connection is used, the minimum system pressure depends on the connection the highest vapor pressure Dynamic mixers and preferably static mixers are used as mixers. The compounds which bring about the chemical modification are metered using suitable devices. In the case of a granulate melt extruder, the compounds in solid form (powder) can be added continuously to the granules entering the extruder In the case of the melt pipeline, the connections are advantageously melted separately and then pumped in liquid form continuously into the pipeline with the melt flow.
  • the polyester melt has already been dosed A temperature in the range from 5 " C above the melting point of the polyester to be modified to 310" C, but in any case at least 260 * C
  • An advantageous variant of the process according to the invention is to connect it directly to a continuous polycondensation end reactor and to modify a branched-off partial stream of the entire polyester melt in the manner according to the invention. In the latter variant, it is also possible under certain circumstances, instead of the pipe device, with liquid addition of the
  • connection in the side stream does not exceed a certain limit and the compound in contact with the melt in solid form is neither sublimed nor evaporated back from the dosing nozzle. Whether these conditions are fulfilled can be determined experimentally
  • the modified melt can be further processed into various products such as fibers, filaments, foils, injection molding, blow molding or extrusion articles.
  • PET is preferably modified with phosphorus-containing compounds and further processed into flame-retardant fibers and filaments. Suitable processing techniques are melting spins , Injection molding,
  • additives such as glass fibers, carbon fibers, mineral reinforcing agents and fillers, antistatic agents, stabilizers, dyes, etc. can be added to the chemically modified polyesters
  • additives which do not impair the spinnability can be used for melt spinning
  • FIG. 1 The reaction between PET and a compound A is shown in FIG. 1, the basic structure of which corresponds to formula (II) with a lactone bond (7-ring).
  • the exact name of compound A is 3- (9, 10-dihydro-9-oxa-10-oxide-10-phosphaphenanthren-10-yl) methyl-6-hydroxyhexanoic acid lactone.
  • DOP is the abbreviation for 9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphen-anthrene-10-oxid. This substance was called DOP (95 ) from the company Schill & Seilacher GmbH, Boblingen (Germany)
  • the 3-methylene-caprolactone can be prepared by a synthetic route which is described by M Mo ⁇ et al in J Org Chem (1983), 48 (22), 4058-67 (Patladium-catalyzed carbonylation A new synthesis of alpha-methyiene gamma -
  • delta-epsilon-lactams and lactones including bicyclic lactams of pyrrolizidine and indolizidme skeletons
  • Compound A for example, can be metered in powder form with a differential dosing weigher continuously to "textile grade" PET granules, which in the
  • Feed spigot of a spinning extruder is running
  • the dosing quantity should be selected so that the content of elemental phosphorus in the modified polyester or in the thread produced from it by melt spinning is approx. 0.6% by weight. This value can be the optimum between effort and effect regarding flame retardancy
  • FIG. 2 shows how a compound B, which corresponds in its basic structure to the formula (II) with a cyclic anhydride bond, reacts with a hydroxyl end group of PET.
  • the exact name of the compound B is 2- (9,10-dihydro-9 -oxa- 10-ox ⁇ d-10-phosphaphenanthren-10-yl) -methyl-bernste ⁇ nsaureanhydr ⁇ d B is the addition product of DOP and itaconic acid from which the water has been removed
  • This connection can thus be melted and metered into the polyester melt flow in a pipeline by means of a pump.
  • the temperature of the polyester melt is, for example, approx. 285'C and the pressure prevailing in the system, e.g. approx. 50 bar.
  • a static mixer built into the pipeline can be used for mixing
  • the resulting modified polyester can be spun directly from the melt into flame-retardant thread, whereby the same recommendations as for example 1 generally apply
  • Modified compound C which corresponds in its basic structure to formula (I) with lactone bond (4-ring).
  • the exact name of compound C is 3-methyl-3-oxo-3-phospha-3-hydroxypropauric acid lactone.
  • the phosphorus is converted into directly by transesterification the main chain of the polyester is incorporated.
  • the advantage of compound C is its high phosphorus content and the fact that, compared to the phospholane mentioned in the introduction to the description, no additional ethylene glycol is bound in the polyester chain.
  • FIG. 4 shows how a sulfonic acid group can be bonded to a polyester according to the invention so that it can be color-coated.
  • Compound D is the sodium salt of 4-sulfophthalic anhydride, that is to say a compound of the formula (II) with a cyclic anhydride bond.
  • Metering in to the polyester is possible in solid or liquid form.
  • the reaction mechanism corresponds to example 2. Because of the consumption of hydroxyl end groups, the degree of modification is also initially limited, but can be expanded by the method described in example 5 become
  • a monoepoxide compound is added to the polyester, for example styrene oxide (compound E), as shown in FIG. 5.
  • the monoepoxide compound preferably reacts with acid groups and thus converts COOH end groups into OH end groups
  • FIG. 5 shows by way of example how the new COOH end group additionally formed by modification with compound B (according to FIG. 2) is converted back into an OH end group using styrene oxide, both possible reaction products being shown
  • the styrene oxide can equally well react with an already existing COOH end group of the polyester (not shown) and in this way likewise increase the supply of OH end groups for the addition of the anhydride compound, which in the same direction increases the maximum possible Degree of modification and increased rate of modification is therefore particularly preferred for the gross reaction conversion, the simultaneous addition of the two compounds. If the anhydride and the monoepoxide compound are reacted in the same molar amounts, this also remains
  • FIG. 6 shows how a compound F, which corresponds in its basic structure to the formula (II) with epoxy bond, reacts with an acid end group of PET.
  • the exact name of the compound F is 3-glycidoxy-methoxy-phenylphosphine.
  • the compound F contains, as it were, the effect of an anhydride compound B combined with a monoepoxide.
  • FIG. 6 shows both possible reaction products. Because hydroxyl groups can also react with epoxy groups (not shown), there is also a degree of modification for a polyester Compound F has no upper limits comparable to compound B.

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Abstract

The invention concerns a process for direct chemical modification of (co)polyesters in which at least one monomer compound of general formula (I) or (II) where G = a chemical group containing at least one polyester-foreign heteroatom selected from the group P, N and S; and R = reactive bond of the type lactone in a 4-, 7-, or 8-ring or cyclic anhydride or epoxide, is mixed in an application-determined quantity of up to 10 mol % with respect to the repeating polyester units, with (co)polyester or (co)polyester melt, optionally together with additional compounds, and mixed at 260 DEG C in a closed system which is blocked off against gas exchange and at a pressure greater than the steam pressure of the compounds used, with the (co)polyester melt which is produced by melting or is already existing. The group is built into the (co)polyester or bound to it through a reaction, and after a total reaction and residence time of less than 30 minutes, the chemically modified (co)polyester melt is processed further or withdrawn from the furnace, granulated and then further processed.

Description

"Verfahren zur direkten chemischen Modifikation von (Co)polyestern""Process for the direct chemical modification of (co) polyesters"

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein neues, einfaches Verfahren zur direkten chemischen Modifikation von (Co) polyestern sowie aus diesen inhärent flammwidπg oder anderweitig modifizierten (Co) Polyestern hergestellte Produkte, insbesondere Fasern und FilamenteThe invention relates to a new, simple method for the direct chemical modification of (co) polyesters and products, in particular fibers and filaments, produced from them inherently flame-retardant or otherwise modified (co) polyesters

Die zur Herstellung von Polyestern benotigten Komponenten, d h Monomere, Comonomere, Katalysatoren, Stabilisatoren, Additive usw , werden in der Regel schon in die Reaktionsgefasse, d h bei der Veresterung bzw Umesterung oder Polykondeπsation, zugegeben, weil dies in der fertigen, hochviskoseπ Polyester- schmelze meistens gar nicht mehr möglich wäre Nachtragliche Zumischungen betreffen praktisch nur inerte Additive, die in Form von sogenannten Masterbat- ches oder unter Umstanden auch in reiner, trockener Form bei der Weiterverar¬ beitung mittels Extrudern in die Polyesterschmelze eingearbeitet werdenThe components required for the production of polyesters, ie monomers, comonomers, catalysts, stabilizers, additives, etc., are usually already added to the reaction vessels, ie during the esterification or transesterification or polycondensation, because this is in the finished, highly viscous polyester melt Most of the time it would no longer be possible. Subsequent admixtures concern practically only inert additives which are incorporated into the polyester melt in the form of so-called masterbatches or, in some circumstances, also in a pure, dry form during further processing by means of extruders

Heute werden Polyester, insbesondere PET (Polyethylenterephthalat), in gros- sen, kontinuierlichen Anlagen hergestellt, die an und für sich zu unflexibel sind, um unterschiedliche Polyesterquahtateπ innerhalb kurzer Zeit zu produzieren Denn wenn zum Beispiel von einem Typ mit Zusatzkomponente X auf einen anderen Typ mit Zusatzkomponeπte Y umgestellt werden muss, entstehen grosse, ausserhalb der Spezifikation liegende Ubergangsmengeπ Deshalb wurde das Konzept entwickelt, Polymermodifikationen erst nach dem Endreaktor durchzufuhren, um so aus dem in eine entsprechende Anzahl Teilstrome aufge¬ teilten Hauptschmelzestrom gleichzeitig verschiedene Polymerqualltaten für unterschiedliche Verwendungen herzustellen Letzteres Konzept wird für physikalische Modifikationen, d.h. die Dispergierung von inerten Feststoff-Additiven, bereits angewendet (DE 40 39 857 C2). Eine Möglichkeit, mittels chemischer Modifikation PET nachträglich in CoPET um¬ zuwandeln, wurde in DE 44 29 524 A1 beschrieben. Nachträgliche Modifika- tionen von Polyestern durch chemische Reaktion ohne eigentlichen Reaktor sind aber stark eingeschränkt, weil durch die sonst üblichen Comonomere ohne Vorliegen von Polykondensationsbedingungen (Vakuum) das Molekulargewicht des Polyesters stark abgebaut wird, weil die durch die Reaktion der Comonome- ren freiwerdenden, niedrigmolekularen Nebenprodukte (z.B. Wasser) nicht aus der Schmelze entfernt werden und durch Rückreaktion Polymerketten spalten.Today, polyesters, especially PET (polyethylene terephthalate), are manufactured in large, continuous plants, which are in themselves too inflexible to produce different polyester quaternates within a short time. For example, if from one type with additional component X to another type If additional components Y have to be converted, large transitional quantities outside the specification arise. Therefore, the concept was developed to carry out polymer modifications only after the final reactor in order to simultaneously produce different polymer quantities for the various uses from the main melt stream divided into a corresponding number of substreams The latter concept is already used for physical modifications, ie the dispersion of inert solid additives (DE 40 39 857 C2). One possibility of subsequently converting PET into CoPET by means of chemical modification was described in DE 44 29 524 A1. Subsequent modifications of polyesters by chemical reaction without an actual reactor are severely restricted because the usual comonomers without the presence of polycondensation conditions (vacuum) greatly reduce the molecular weight of the polyester because the low molecular weight released by the reaction of the comonomers By-products (eg water) cannot be removed from the melt and cleave polymer chains by back reaction.

Eine besondere Variante der Polyestermodifizierung stellt die Flammhemmung dar. Durch Fiammschutzmittel wird dabei der Polyester schwer brennbar ge¬ macht. Für einige Einsatzzwecke (z.B. für öffentliche Persoπentransportmittel) schreibt die Gesetzgebung in gewissen Ländern für textile Werkstoffe sogar flammhemmende Eigenschaften vor. Einen Überblick über die derzeitige Situa¬ tion und künftige Entwicklungen gibt der Artikel von J. Troitzsch: Flame retardant polymers - current Status and future trends, Makromol. Chem. , Macromol. Symp. 74 (1993) S. 125-135. Darin wird unter anderem gesagt, dass viele wirksame Flammschutzmittel aus ökologischen oder toxikologischen Gründen schon heute oder zukünftig nicht mehr einsetzbar sind. Von solchen Auflagen nicht betroffen sind phosphorhaltige Brennverzögerer. Wie in der Publikation erwähnt, wirkt Phosphor in praktisch allen Formen flammhemmeπd, unabhängig von seinem Oxidationszustand oder der genauen Art der Phosphorverbindung.Flame retardancy is a special variant of polyester modification. Flame retardants make the polyester flame-retardant. For some purposes (e.g. for public transport), legislation in certain countries even prescribes flame-retardant properties for textile materials. An overview of the current situation and future developments is provided by J. Troitzsch's article: Flame retardant polymers - current Status and future trends, Makromol. Chem., Macromol. Symp. 74 (1993) pp. 125-135. Among other things, it states that many effective flame retardants can no longer be used today or in the future for ecological or toxicological reasons. Phosphorus-containing retarders are not affected by such requirements. As mentioned in the publication, phosphorus has a flame-retardant effect in practically all forms, regardless of its oxidation state or the exact nature of the phosphorus compound.

Phosphorhaltige Flammschutzmittel wurden bisher zum Teil als reine Additive, die nicht mit dem Polymer reagieren, in der Polymermatrix verteilt, wie zum Beispiel beschrieben in DE 44 12 969 C1 unter Beispiel 8 für eine flammhem¬ mende PET-Hohlfaser. Der Nachteil eines lediglich im Polyester dispergierten Flammschutzmittels liegt darin, dass bei wiederholter, extremer Wasch- oderPhosphorus-containing flame retardants have hitherto been distributed, in part as pure additives which do not react with the polymer, in the polymer matrix, as described, for example, in DE 44 12 969 C1 under Example 8 for a flame-retardant PET hollow fiber. The disadvantage of a flame retardant that is only dispersed in the polyester is that repeated, extreme washing or

Reiπigungsbehandluπg von solchen Fasern das Flammschutzmittel zum Teil wieder extrahiert wirdIn some cases, the flame retardant of such fibers is treated for cleaning is extracted again

Wenn hohe Anforderungen an die Wasch- und Reinigungsbestandigkeit der Flammhemmuπg gestellt werden, ist eine chemische Verankerung der Phosphorverbindung in den Polymermolekulen erforderlich Die entsprechendenIf high demands are placed on the washing and cleaning resistance of the flame retardant, chemical anchoring of the phosphorus compound in the polymer molecules is necessary

Phosphorverbinduπgen müssen also funktionelle Gruppen aufweisen, die sich mit dem Polymer verknüpfen lassenPhosphorus compounds must therefore have functional groups that can be linked to the polymer

Eine derartige Verbindung ist z B 2-Methyl-2,5-dιoxo-1 -oxa-2-phospholan, der Einfachheit halber oft abgekürzt auch Phospholan genannt Diese Verbindung ist in einer Produktinformation der Firma Hoechst vom März 1979 beschrieben Um Phospholan in Polyester einbauen zu können, muss die Ringstruktur an der Esterbiπdung geöffnet werden Weil der 5-Rιng ziemlich stabil, d h wenig reaktionsfreudig ist, lauft die Ringoffnung nur unter relativ harten Reaktions- bedingungen und zunächst nur mit niedermolekularen Verbindungen ab Kon¬ kret heisst das im Fall von Polyester, dass das Phospholan zu einem der Reak¬ toren bei der Polyesterherstelluπg gegeben werden muss, wo es genügend Zeit hat, zunächst mit Ethylenglykol unter Ringoffnung zu reagieren, bevor es an¬ schliessend unter Polykondensationsbedingungen in die Polyesterketten eiπge- baut werden kann Dies bedeutet, daß ein modifizierter Polyester nicht direkt, sondern indirekt über zwei aufeinanderfolgende chemische Reaktionen, ausge¬ hend von den Monomeren des Polyesters entsteht Der daraus resultierende Polyester sowie daraus produzierte Spinnfasern und Filamentgarne sind be¬ schrieben in einem Artikel von K Rostermuπdt Praktische Erfahrungen beim Farben von flammhemmend modifizierten Polyesterfasern, Chemiefa¬ sern/Textilindustrie, 43 /95 Jahrgang, Januar/Februar 1993, S 65-68Such a compound is, for example, 2-methyl-2,5-dioxo-1-oxa-2-phospholane, often called phospholane for the sake of simplicity. This compound is described in a product information from Hoechst from March 1979. To incorporate phospholane in polyester in order to be able to open the ring structure at the ester formation. Because the 5-ring is fairly stable, ie not very reactive, the ring opening only takes place under relatively harsh reaction conditions and initially only with low molecular weight compounds, specifically in the case of polyester that the phospholane must be added to one of the reactors in polyester production, where there is sufficient time to first react with ethylene glycol with the ring open before it can then be built into the polyester chains under polycondensation conditions. This means that a modified polyester not directly, but indirectly via two successive chemical reactions, based on the monomers of the polyester. The resulting polyester and the staple fibers and filament yarns produced from it are described in an article by K Rostermuπdt. Practical experience in dyeing flame-retardant modified polyester fibers, chemical fibers / textile industry, 43/95 year, January / February 1993, pp 65-68

Mit Phospholan modifizierte Polyester und daraus herstellbare Fasern und Game sind also schon beschrieben worden, allerdings ist das oben beschriebene Verfahren zur chemischen Modifizierung aber umständlich und daher kosteπ- intensiv Gemass diesem Stand der Technik wird der Polykondensationsreaktor bei der chemischen Flammfest-Modifizierung mit der betreffenden Phosphorverbindung "verunreinigt", was bei der Umstellung auf andere Polyestertypen mit dem eingangs erwähnten Nachteil von sogenannten "off-spec"-Ubergangsmengen verbunden istPolyesters modified with phospholane and fibers and game which can be produced therefrom have therefore already been described, but the process for chemical modification described above is cumbersome and therefore cost-intensive According to this prior art, the polycondensation reactor is "contaminated" with the relevant phosphorus compound during the chemical flame-resistant modification, which is associated with the aforementioned disadvantage of so-called "off-spec" transition quantities when converting to other polyester types

Um wenigstens dem Anwender die Möglichkeit geben zu können, chemisch gebundene Flammschutzmittel dennoch flexibel und nachträglich (ohne Poly¬ kondensationsreaktor) einsetzen zu können, wurden in neuerer Zeit polymere phosphorhaltige Flammschutzmittel entwickelt, bei denen zwar ein hoher Anteil von Phosphor enthaltenden Untereinheiten in einem Copolyester chemisch gebunden ist, dieser Copolyester aber wiederum als Additiv, d h als Master- batch, dem flammhemmend auszurüstenden Polyester zugemischt wird, so daß ein Blend entsteht, aus dem das Endprodukt hergestellt werden kannIn order at least to be able to give the user the possibility of being able to use chemically bound flame retardants flexibly and subsequently (without a polycondensation reactor), polymeric phosphorus-containing flame retardants have recently been developed which chemically contain a high proportion of phosphorus-containing subunits in a copolyester is bound, but this copolyester is in turn mixed as an additive, ie as a master batch, with the flame-retardant polyester to be finished, so that a blend is formed from which the end product can be produced

Ein solches Produkt sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben ist in EP-A- 0 547 701 beschrieben Das polymere Flammschutzadditiv wird dabei durch Polykondensation aus einer aromatischen Dicarbonsaure, einem Alkylenglykol und einem phosphorhaltigen Moπomer hergestellt, was einen linearen Co- polyester mit hohem im Makromolekül gebundenem Phosphorgehalt ergibt Als geeignete phosphorhaltige Monomere werden dabei Carboxy-Phosphiπsauren und die entsprechenden cyclischen Anhydride, d h Lactone, beschrieben, wobei die cyclische Verbindung bevorzugt ein 5-Rιπg ist Zur Herstellung dieses speziellen Copolyesters wird also nach wie vor ein Polykondensationsreaktor benötigt, und beim Anwender wird der flammhemmend auszurüstende Polye¬ ster, z B Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthaiat, nicht chemisch modifiziert, sondern das polymere Flammschutzmittel wird einfach in einem gewissen Mengenanteil dazugemischt und dann verteilt (vgl Beispiele 7 bis 9)Such a product and a process for the production thereof are described in EP-A-0 547 701. The polymeric flame retardant is produced by polycondensation from an aromatic dicarboxylic acid, an alkylene glycol and a phosphorus-containing monomer, which is a linear copolyester with a high bond in the macromolecule Phosphorus content gives carboxyphosphinic acids and the corresponding cyclic anhydrides, ie lactones, are described as suitable phosphorus-containing monomers, the cyclic compound preferably being a 5-membered ring. A polycondensation reactor is therefore still required for the production of this special copolyester and is used by the user the flame-retardant polyester, for example polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, is not chemically modified, but the polymeric flame retardant is simply mixed in in a certain proportion and then distributed (see Examples 7 to 9)

Analog verhalt es sich mit US-A-5,530,088, wo ebenfalls ein polymeres, phosphorhaltiges Flammschutzmittel und der Herstellungsprozess dafür be- schrieben wird. Auch dieser Herstellungsprozess besteht aus einer Veresterung und Polykondensation in einem entsprechenden Reaktor, ausgehend von einer Dicarbonsäure, einem Diol und einer phosphorhaltigen Verbindung, wobei für die Polykondensation ein spezieller Co-Katalysator verwendet wird. Bei den in US-A-5,530,088 beschriebenen Phosphorverbindungen handelt es sich um Phenanthren-Derivate. Angewendet wird dieses Produkt ebenso wie dasjenige von EP-A-0 547 701 , nämlich indem man es dem Polyester, der flammhemmend auszurüsten ist, zumischt, ein Polymer-Blend herstellt, aus dem dann zum Beispiel Fasern gesponnen werden können.The situation is similar with US-A-5,530,088, where a polymeric, phosphorus-containing flame retardant and the manufacturing process therefor is written. This manufacturing process also consists of esterification and polycondensation in a corresponding reactor, starting from a dicarboxylic acid, a diol and a phosphorus-containing compound, a special co-catalyst being used for the polycondensation. The phosphorus compounds described in US-A-5,530,088 are phenanthrene derivatives. This product is used in the same way as that of EP-A-0 547 701, namely by mixing it with the polyester, which is to be given a flame-retardant finish, to produce a polymer blend from which fibers can then be spun, for example.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß auch gemäß dem neuesten Stand der Technik (z.B. EP-A-0 547 701 , US-A-5,530,088) umständliche Verfahren beschrieben werden, um zu flammhemmend ausgerüsteten Polyestern zu gelangen, wobei aber der Phosphor nicht einmal im eigentlichen Basispolymer, sondern in einem zugemischten, speziellen Copolyester einpolymerisiert ist.In summary, it should be noted that even the latest state of the art (e.g. EP-A-0 547 701, US-A-5,530,088) describes cumbersome processes for obtaining flame-retardant polyesters, but the phosphorus is not actually there Base polymer, but is copolymerized in an admixed, special copolyester.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, inhärent flammhemmend oder anderweitig modifizierte (Co)Polyester ohne die vorerwähten Nachteile des Standes der Technik mittels eines einfacheren Verfahrens zur Verfügung zu stellenIt is therefore an object of the invention to provide inherently flame-retardant or otherwise modified (co) polyesters by means of a simpler process without the aforementioned disadvantages of the prior art

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 , die modifizierten Polyester der Ansprüche 8 und 9 sowie deren Verwendung gemäss den Ansprüchen 10 und 1 1 gelöst.This object is achieved by the method having the features of claim 1, the modified polyesters of claims 8 and 9 and their use according to claims 10 and 11.

Die obige Problemstellung konnte erfindungsgemäss dadurch gelöst werden, dass mindestens eine monomere Verbindung der allgemeinen Formel (I) oder (II)The above problem could be solved according to the invention in that at least one monomeric compound of the general formula (I) or (II)

(0 G (II)(0 G (II)

C R > ■ " ^SCR> ■ " ^ S

R mit G = chemische Gruppe, enthaltend mindestens ein polyesterfremdes Heteroatom, ausgewählt aus der Gruppe P, N und SR with G = chemical group, containing at least one heteroatom foreign to polyester, selected from the group P, N and S.

R = reaktive Bindung vom TypR = reactive bond of type

■ Lacton in einem 4-, 7- oder 8-Rιng oder■ Lactone in a 4-, 7- or 8-ring or

■ cyclisches Anhydrid oder ■ Epoxid■ cyclic anhydride or ■ epoxy

in einer anwendungsbedingten Menge von bis zu 10 Mol-%, bezogen auf die sich wiederholenden Polyestereinheiten, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Verbindungen, dem Polyester oder der Polyesterschmelze zudosiert und in einem gegen Gasaustausch abgeschlossenen und unter höherem Druck als dem Dampfdruck der eingesetzten Verbindungen stehenden System mit der durch Aufschmelzen erzeugten oder bereits vorhandenen Polyesterschmelze bei mindestens 260 " C vermischt wird, die Gruppe reaktiv in den Polyester eingebaut bzw daran gebunden wird, und nach einer totalen Reaktioπs- und Verweilzeit von weniger als 30 Minuten die chemisch modifizierte Polyesterschmelze weiter¬ verarbeitet oder ausgetragen, granuliert und nachfolgend weiterverarbeitet wirdin an application-related amount of up to 10 mol%, based on the repeating polyester units, optionally metered in together with further compounds, the polyester or the polyester melt and in a system which is closed against gas exchange and is at a higher pressure than the vapor pressure of the compounds used the polyester melt produced by melting or already present is mixed at at least 260 ° C., the group is reactively incorporated into or bound to the polyester, and after a total reaction and residence time of less than 30 minutes, the chemically modified polyester melt is further processed or discharged , granulated and subsequently processed

Die Formel (I) bedeutet, dass die chemische Gruppe G, die das Heteroatom tragt, mit der reaktiven Gruppe R einen gemeinsamen Ring bildet, d h das Heteroatom ist Bestandteil des Rings Die Formel (II) bedeutet, dass die che¬ mische Gruppe G, die das Heteroatom tragt, Substitueπt an einem Ring mit der reaktiven Bindung R istThe formula (I) means that the chemical group G which carries the heteroatom forms a common ring with the reactive group R, ie the heteroatom is part of the ring. The formula (II) means that the chemical group G, which carries the heteroatom, is substituted on a ring with the reactive bond R.

Das erfindungsgemässe Verfahren mit den monomeren Verbindungen der For- mein (I) und (II) hat gegenüber den bekannten Modifikationsarten den wesentli¬ chen Vorteil, dass diese Verbindungen unter geeigneten Bedingungen über die reaktive Bindung R direkt und innerhalb kurzer Zeit, mit oder ohne Katalysator, mit den Ester- oder Endgruppen des Polyesters reagieren und dabei keine die Viskosität reduzierenden Nebenprodukte abgespalten werden, womit das Verfahren auch als Ganzes gesehen keine Polykondeπsationsstufe benotigtThe process according to the invention with the monomeric compounds of the formulas (I) and (II) has the essential advantage over the known types of modification that these compounds can be administered via the reactive bond R directly and within a short time, with or without a catalyst, react with the ester or end groups of the polyester and no by-products which reduce viscosity are split off, which means that the process as a whole does not require a polycondensation stage

Erfindungsgemaß konnten somit erstmals auf elegante Weise Gruppen mit Heteroatomen nachträglich in die (Co) Polyesterketten (Hauptketteπ) eingebaut (wenn eine Verbindung der Formel (I) eingesetzt wird) bzw durch chemische Bindung permanent an den Polyesterketten angebunden (wenn eine Verbindung der Formel (II) eingesetzt wird) werden so daß inhärent fiammhemmend oder anderweitig modifizierte (Co)Polyester daraus gewonnen werden können Vorteilhaft beim erfindungsgemässen Verfahren ist, dass die Gruppen nach der Polyesterherstellung ein- bzw angebracht werden können und es zu keiner Verunreinigung der Polykondensationsanlage kommt Dabei hat der Anwender die volle Flexibilität und freie Wahl, einen Basispolyester auf einfache Weise zu modifizierenAccording to the invention, groups with heteroatoms could thus be elegantly incorporated into the (co) polyester chains (main chain π) for the first time (if a compound of the formula (I) is used) or permanently bound to the polyester chains by chemical bonding (if a compound of the formula (II ) is used) so that inherently flame-retardant or otherwise modified (co) polyesters can be obtained therefrom. It is advantageous in the process according to the invention that the groups can be inserted or attached after the polyester has been produced and that the polycondensation system is not contaminated full flexibility and free choice to easily modify a base polyester

Die in den chemischen Gruppen enthaltenen Heteroatome sind P, N und S, und besonders bevorzugt P Phosphorenthalteπde Gruppen sind wie geschildert vor allem zur Flammhemmuπg gut geeignet Zum selben Zwecke können auch gewisse stickstoffenthaltende Gruppen dienen Beim Schwefel ist besonders die Sulfonsauregruppe bzw ihre Salzverbmduπg von Interesse, weil der Polyester durch die chemische Modifikation mit entsprechenden Verbindungen kationisch farbbar wird Umgekehrt konnte man Polyester durch chemische Modifikation mit ammogruppenhaltigen Verbindungen der Formel (II) anionisch farbbar machenThe heteroatoms contained in the chemical groups are P, N and S, and particularly preferably P phosphorus-containing groups, as described above, are particularly suitable for flame retardancy. Certain nitrogen-containing groups can also be used for the same purpose. Sulfuric acid group or its salt compound is particularly interesting for sulfur, because the polyester can be colored cationically by chemical modification with corresponding compounds. Conversely, polyester could be colored anionically by chemical modification with compounds of the formula (II) containing amino groups

Als Polyester kommen alle thermoplastisch verarbeitbaren Polyester in Frage, wie zum Beispiel PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat) , PPT (Polypropylenterephthalat) PEN (Polyethylennaphthalat), deren Copoly¬ ester oder bereits vorgangig bei der Herstellung in irgend einer Weise zusätzlich modifizierte Polyester (z B mit Pentaerythnt zur Verzweigung) Mit dem Aus¬ druck Polyester sind sowohl Homo-Polyester als auch Copolyester gemeint Besonders bevorzugt ist PETSuitable polyesters are all thermoplastically processable polyesters, such as, for example, PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PPT (polypropylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), their copolyesters or already in some way in the course of production Modified polyesters (eg with pentaerythnt for branching) The term polyester means both homo-polyester and copolyester. PET is particularly preferred

Beispielhaft für Verbindungen der Formel (I) werden 3-Methyl-3-oxo-3-phospha-Examples of compounds of the formula (I) are 3-methyl-3-oxo-3-phospha-

3-hydroxypropansaurelacton genannt Beispielhaft für Verbindungen der Formel (II) werden genannt 3-(9,10-Dιhydro-9-oxa-10-oxιd-10-phosphaphenanthren-10- yl)-methyl-6-hydroxyhexansaurelacton, 2-(9, 10-Dιhydro-9-oxa-10-oxιd-10- phosphaphenanthren-10-yl)-methyl-bernsteιnsaureaπhydrιd, dasNatrιumsalzdes 4-Sulfophthalsaureanhydπds oder 3-Glycιdoxy-methoxy-phenylphosphιnoxιd3-hydroxypropaneurelactone mentioned Examples of compounds of the formula (II) are 3- (9,10-dihydro-9-oxa-10-oxid-10-phosphaphenanthrene-10-yl) methyl-6-hydroxyhexaneurelactone, 2- (9th , 10-Dιhydro-9-oxa-10-oxιd-10- phosphaphenanthren-10-yl) -methyl-bernsteιnsaureaπhydrιd, dasNatrιumsalzdes 4-sulfophthalic anhydride or 3-Glycιdoxy-methoxy-phenylphosphιnoxιd

Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Verfahren naher beschriebenThe method according to the invention is described in more detail below

Das gegen Gasaustausch abgeschlossene und unter höherem Druck als der Dampfdruck der eingesetzten Verbindungen stehende System kann sowohl einThe system, which is sealed against gas exchange and is at a higher pressure than the vapor pressure of the compounds used, can be either

Extruder sein (falls von Polyester-Granulat ausgegangen wird), als auch ein einfaches, von der Polyesterschmelze durchstromtes Rohr, welches mit einer Zudosieroffnung und stromabwärts mit einer Mischvorrichtung versehen ist Wird mehr als eine Verbindung eingesetzt, richtet sich der minimale Systemdruck nach derjenigen Verbindung mit dem höchsten Dampfdruck Als Mischer kom¬ men Dynamikmischer und bevorzugt Statikmischer zur Anwendung Die Zudo- sierung der die chemische Modifikation bewirkenden Verbindungen erfolgt mit geeigneten Vorrichtungen Im Falle eines Granulat-Aufschmelzextruders können die Verbindungen in fester Form (Pulver) zum in den Extruder einlaufenden Granulat kontinuierlich dosiert oder eventuell vorher damit gemischt (angerollt) werden Im Fall der Schmelzerohrleitung werden die Verbindungen mit Vorteil separat aufgeschmolzen und dann in flussiger Form kontinuierlich in die Rohrlei¬ tung mit dem Schmelzestrom gepumpt In beiden Fallen hat die Polyester¬ schmelze bevorzugt eine Temperatur im Bereich von 5"C über dem Schmelz- punkt des zu modifizierenden Polyesters bis 310 "C, in jedem Fall aber minde¬ stens 260 *C Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemässen Verfahrens ist es, dieses direkt einem kontinuierlichen Polykondensations-Endreaktor nachzuschalten und einen abgezweigten Teilstrom der gesamten Polyesterschmelze auf die erfin¬ dungsgemässe Weise zu modifizieren Bei der letzteren Variante ist es unter Umstanden auch möglich, statt der Rohrvorrichtung mit flussiger Zugabe derExtruder (if polyester granulate is assumed), as well as a simple pipe through which the polyester melt flows, which is provided with a metering opening and downstream with a mixing device. If more than one connection is used, the minimum system pressure depends on the connection the highest vapor pressure Dynamic mixers and preferably static mixers are used as mixers. The compounds which bring about the chemical modification are metered using suitable devices. In the case of a granulate melt extruder, the compounds in solid form (powder) can be added continuously to the granules entering the extruder In the case of the melt pipeline, the connections are advantageously melted separately and then pumped in liquid form continuously into the pipeline with the melt flow. In both cases, the polyester melt has already been dosed A temperature in the range from 5 " C above the melting point of the polyester to be modified to 310" C, but in any case at least 260 * C An advantageous variant of the process according to the invention is to connect it directly to a continuous polycondensation end reactor and to modify a branched-off partial stream of the entire polyester melt in the manner according to the invention. In the latter variant, it is also possible under certain circumstances, instead of the pipe device, with liquid addition of the

Verbindung zum gesamten Teilstrom eine Vorrichtung gemäss DE 40 39 857 C2 zu verwenden, bei welcher vom zu modifizierenden Teilstrom zunächst nur ein Seitenstrom in einem In-Ime-Masterbatch-Extruder modifiziert und anschliessend mit dem noch unmodifizierten Teil des Teilstroms ruckvermischt wird Diese Sondervaπante ist aber nur anwendbar, wenn die Konzentration der zudosiertenTo use a device according to DE 40 39 857 C2 in connection with the entire partial stream, in which only a side stream of the partial stream to be modified is first modified in an in-ime masterbatch extruder and then back-mixed with the still unmodified part of the partial stream. This special variant is, however only applicable if the concentration of the metered

Verbindung im Seitenstrom eine gewisse Grenze nicht überschreitet und die in fester Form mit der Schmelze in Berührung gebrachte Verbindung weder subli- miert noch aus dem Dosierstutzen zuruckverdampft Ob diese Bedingungen erfüllt sind, lasst sich experimentell ermittelnThe connection in the side stream does not exceed a certain limit and the compound in contact with the melt in solid form is neither sublimed nor evaporated back from the dosing nozzle. Whether these conditions are fulfilled can be determined experimentally

Die modifizierte Schmelze kann zu verschiedenen Produkten wie zum Beispiel Fasern, Filamenten, Folien, Spπtzguss-, Blasform- oder Extrusionsartikeln weiter¬ verarbeitet werden Bevorzugt wird jedoch PET mit phosphorhaltigen Verbindun¬ gen modifiziert und zu flammhemmenden Fasern und Filamenten weiterver- arbeitet Geeignete Verarbeitungstechπiken sind Schmelzspmneπ, Spπtzgiessen,The modified melt can be further processed into various products such as fibers, filaments, foils, injection molding, blow molding or extrusion articles. However, PET is preferably modified with phosphorus-containing compounds and further processed into flame-retardant fibers and filaments. Suitable processing techniques are melting spins , Injection molding,

Mehrkomponenten-Spπtzgiessen, Extrusion, Coextrusion, Blasformen, Tiefzie¬ hen, u a Zu diesem Zweck können den chemisch modifizierten Polyestern Additive, Verstarkungsmittel und Füllstoffe, wie Glasfasern, Kohlefasern, mi¬ neralische Verstarkungs- und Füllstoffe, Antistatika, Stabilisatoren, Farbstoffe usw zugesetzt werden Für das Schmelzspiπnen können natürlich nur Zusätze verwendet werden, welche die Spmnbarkeit nicht beeinträchtigenMulti-component injection molding, extrusion, coextrusion, blow molding, deep-drawing, etc. For this purpose, additives, reinforcing agents and fillers such as glass fibers, carbon fibers, mineral reinforcing agents and fillers, antistatic agents, stabilizers, dyes, etc. can be added to the chemically modified polyesters Of course, only additives which do not impair the spinnability can be used for melt spinning

Zur Illustration der Erfindung sollen die folgenden Beispiele 1 bis 6 in Verbin¬ dung mit den Figuren 1 bis 6 dienen Diese zeigen beispielhaft aber nicht einschränkend, wie Verbindungen gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren mit Polyester im Schmelzezustand reagieren können Die Figuren zeigen:The following examples 1 to 6 in conjunction with FIGS. 1 to 6 serve to illustrate the invention. These show, by way of example but not by way of limitation, how compounds according to the inventive method can react with polyester in the melt state The figures show:

Figur 1 Reaktion zwischen PET und einer phosphorhaltigen Verbindung der Formel (II) mit R = 7-Riπg-LactonFigure 1 reaction between PET and a phosphorus-containing compound of formula (II) with R = 7-ring lactone

Figur 2 Reaktion zwischen PET und einer phosphorhaltigen Verbindung der Formel (II) mit R = cyclisches AnhydridFigure 2 reaction between PET and a phosphorus-containing compound of formula (II) with R = cyclic anhydride

Figur 3 Reaktion zwischen PET und einer phosphorhaltigen Verbindung der Formel (I) mit R = 4-Ring-LactonFigure 3 reaction between PET and a phosphorus-containing compound of formula (I) with R = 4-ring lactone

Figur 4 Reaktion zwischen PET und einer schwefelhaltigen Verbindung derFigure 4 reaction between PET and a sulfur-containing compound of

Formel (II) mit R = cyclisches AnhydridFormula (II) with R = cyclic anhydride

Figur 5 Reaktion zwischen dem modifizierten PET von Figur 2 und einerFigure 5 reaction between the modified PET of Figure 2 and one

Monoepoxid-VerbindungMonoepoxy compound

Figur 6 Reaktion zwischen PET und einer phosphorhaltigen Verbindung der Formel (II) mit R = EpoxidFigure 6 reaction between PET and a phosphorus-containing compound of formula (II) with R = epoxy

BEISPIELEEXAMPLES

Beispiel 1example 1

Dargestellt in Figur 1 ist die Reaktion zwischen PET und einer Verbindung A, die in ihrer Grundstruktur der Formel (II) mit Lacton-Bindung (7-Ring) entspricht. Der Genaue Name der Verbindung A lautet 3-(9, 10-Dihydro-9-oxa-10-oxid-10- phosphaphenanthren-10-yl)-methyl-6-hydroxyhexansäurelacton. Durch direkteThe reaction between PET and a compound A is shown in FIG. 1, the basic structure of which corresponds to formula (II) with a lactone bond (7-ring). The exact name of compound A is 3- (9, 10-dihydro-9-oxa-10-oxide-10-phosphaphenanthren-10-yl) methyl-6-hydroxyhexanoic acid lactone. By direct

Umesterung zwischen der Lacton-Bindung und Estergruppen im PET wird die phosphorenthaltende Gruppe an die PET-Kette gebundenThe transesterification between the lactone bond and ester groups in PET becomes the phosphorus-containing group bound to the PET chain

Die Verbindung A ist erhältlich durch Michael-Addition von DOP an 3-Methylen- caprolacton DOP ist die Abkürzung für 9, 10-Dιhydro-9-oxa-10-phosphaphen- anthren-10-oxιd Diese Substanz wurde unter der Bezeichnung DOP (95) von der Firma Schill & Seilacher GmbH, Boblingen (Deutschland) bezogenCompound A is obtainable by Michael addition of DOP to 3-methylene-caprolactone. DOP is the abbreviation for 9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphen-anthrene-10-oxid. This substance was called DOP (95 ) from the company Schill & Seilacher GmbH, Boblingen (Germany)

Das 3-Methylen-caprolacton kann auf einem Syntheseweg hergestellt werden, der beschrieben ist von M Moπ et al in J Org Chem (1983), 48 (22) , 4058-67 (Patladium-catalyzed carbonylation A new synthesis of alpha-methyiene gamma-The 3-methylene-caprolactone can be prepared by a synthetic route which is described by M Moπ et al in J Org Chem (1983), 48 (22), 4058-67 (Patladium-catalyzed carbonylation A new synthesis of alpha-methyiene gamma -

, delta- epsilon-lactams and lactones including bicyclic lactams of pyrrolizidine and indolizidme skeletons), delta-epsilon-lactams and lactones including bicyclic lactams of pyrrolizidine and indolizidme skeletons)

Die Verbindung A lasst sich zum Beispiel pulverformig mit einer Differential- Dosierwaage kontinuierlich zu "textile grade" PET-Granulat dosieren, das in denCompound A, for example, can be metered in powder form with a differential dosing weigher continuously to "textile grade" PET granules, which in the

Einzugsstutzen eines Spinnextruders lauft Für den Zweck der Flammhemmung ist die Dosiermenge so zu wählen, dass der Gehalt an elementarem Phosphor im modifizierten Polyester bzw in den daraus durch Schmelzspinnen erzeugten Faden ca 0,6 Gewιchts-% betragt Dieser Wert kann als Optimum zwischen Aufwand und Effekt bezüglich der Flammhemmung betrachtet werden DerFeed spigot of a spinning extruder is running For the purpose of flame retardancy, the dosing quantity should be selected so that the content of elemental phosphorus in the modified polyester or in the thread produced from it by melt spinning is approx. 0.6% by weight. This value can be the optimum between effort and effect regarding flame retardancy

Einfluss der Phosphormenge auf den LOI-Wert (ümiting Oxygen Index) eines aus dem modifizierten Polyester hergestellten Produktes wurde schon in EP 0 547 701 (Beispiele 7 und 8) und in US 5 530 088 (Fig 1 und Tabelle 2) aufge¬ zeigt, wo man sieht, dass bei höheren Phosphormengen eine Sättigung eintritt Damit die Reaktion zwischen der Verbindung A und dem PET möglichst voll- standig ablauft und der grosste Teil des Phosphors chemisch an den Polyester gebunden wird, wird mit Vorteil eine Schmelzetemperatur im Bereich von 270 bis 295 *C eingestellt und eine totale Reaktions- und Verweilzeit in Schmelzepha¬ se, d h gerechnet vom Aufschmelzen im Extruder bis zum Austritt der Faden aus der Spinndüse, von ca 20 Minuten eingehalten, wobei in diesem System die üblichen Drucke in der Grossenordnung von ca 100 bar herrschen Die notwendige Verweilzeit lasst sich durch Zugabe von Katalysatoren wie z B Zinn (ll)-dιoctoat beeinflussenThe influence of the amount of phosphorus on the LOI value (ubiting oxygen index) of a product produced from the modified polyester has already been shown in EP 0 547 701 (Examples 7 and 8) and in US 5,530,088 (FIG. 1 and Table 2), where you can see that saturation occurs with higher amounts of phosphorus So that the reaction between compound A and the PET proceeds as completely as possible and the majority of the phosphorus is chemically bound to the polyester, a melt temperature in the range of 270 to 295 is advantageous * C set and a total reaction and residence time in the melt phase, ie calculated from melting in the extruder to the exit of the thread from the spinneret, of about 20 minutes, the usual pressures in the order of about 100 bar being maintained in this system they rule necessary residence time can be influenced by adding catalysts such as tin (II) dioctoate

Beispiel 2Example 2

Figur 2 zeigt, wie eine Verbindung B, die in ihrer Grundstruktur der Formel (II) mit cyclischer Anhydrid-Bindung entspricht, mit einer Hydroxyl-Endgruppe von PET reagiert Der genaue Name der Verbindung B lautet 2-(9,10-Dιhydro-9-oxa- 10-oxιd-10-phosphaphenanthren-10-yl)-methyl-bernsteιnsaureanhydrιd B ist das Additionsprodukt von DOP und Itaconsaure dem das Wasser entzogen wurdeFIG. 2 shows how a compound B, which corresponds in its basic structure to the formula (II) with a cyclic anhydride bond, reacts with a hydroxyl end group of PET. The exact name of the compound B is 2- (9,10-dihydro-9 -oxa- 10-oxιd-10-phosphaphenanthren-10-yl) -methyl-bernsteιnsaureanhydrιd B is the addition product of DOP and itaconic acid from which the water has been removed

Bezogen wurde B von der Firma Schill & Seilacher GmbH in Boblingen (Deutschland) unter der Bezeichnung DOP-ITS-AπhydπdB was obtained from Schill & Seilacher GmbH in Boblingen (Germany) under the name DOP-ITS-Aπhydπd

Weitere Angaben zur Verbindung BFurther information on connection B

Summenformel C17Hl3O5P Molecular formula C 17 H 13 O 5 P

Molekulargewicht 328,3 g/molMolecular weight 328.3 g / mol

Phosphor-Gehalt 9,4 Gew -%Phosphorus content 9.4% by weight

Schmelzpunkt ca 184*CMelting point about 184 * C

Diese Verbindung lasst sich also aufschmelzen und mittels einer Pumpe flüssig in den Polyesterschmelzestrom in einer Rohrleitung dosieren Die Temperatur der Polyesterschmelze betragt z B ca 285'C und der im System herrschende Druck z B ca 50 bar Zur Vermischung kann ein in die Rohrleitung eingebauter statischer Mischer dienen Der resultierende, modifizierte Polyester kann direkt aus der Schmelze zu flammhemmenden Faden versponnen werden, wobei generell die gleichen Empfehlungen wie bei Beispiel 1 geltenThis connection can thus be melted and metered into the polyester melt flow in a pipeline by means of a pump.The temperature of the polyester melt is, for example, approx. 285'C and the pressure prevailing in the system, e.g. approx. 50 bar. A static mixer built into the pipeline can be used for mixing The resulting modified polyester can be spun directly from the melt into flame-retardant thread, whereby the same recommendations as for example 1 generally apply

Bei der Verwendung von Anhydrid-Verbindungen ist der erreichbare Modifizie- rungsgrad durch den Verbrauch von Hydroxyl-Endgruppen des Polyesters limitiert Wie dieser Nachteil auf erfinderische Weise überwunden werden kann, wird in Beispiel 5 beschriebenWhen using anhydride compounds, the degree of modification that can be achieved is limited by the consumption of hydroxyl end groups of the polyester. How this disadvantage can be overcome in an inventive manner is described in Example 5

Beispiel 3Example 3

In diesem Beispiel wird wie in Figur 3 gezeigt die PET-Schmelze mit einerIn this example, as shown in Figure 3, the PET melt with a

Verbindung C modifiziert, die in ihrer Grundstruktur der Formel (I) mit Lacton- Bindung (4-Rιng) entspricht Der genaue Name der Verbindung C lautet 3- Methyl-3-oxo-3-phospha-3-hydroxypropaπsaurelacton DurchdirekteUmesterung wird der Phosphor in die Hauptkette des Polyesters eingebaut Der Vorteil der Verbindung C ist ihr hoher Phosphor-Gehalt und der Umstand, dass im Ver¬ gleich zum in der Beschreibungseinleitung erwähnten Phospholan kein zusätzli¬ ches Ethylenglykol in der Polyesterkette gebunden wird Durchfuhrung des Verfahrens und chemische Reaktion sind analog zu Beispiel 1 , wobei im Falle einer flüssigen Zudosierung mit einer Pumpe in eine Schmelzeleitung eventuelle Katalysatoren gerade im aufgeschmolzenen C gelost werden könnenModified compound C, which corresponds in its basic structure to formula (I) with lactone bond (4-ring). The exact name of compound C is 3-methyl-3-oxo-3-phospha-3-hydroxypropauric acid lactone. The phosphorus is converted into directly by transesterification the main chain of the polyester is incorporated. The advantage of compound C is its high phosphorus content and the fact that, compared to the phospholane mentioned in the introduction to the description, no additional ethylene glycol is bound in the polyester chain. Implementation of the process and chemical reaction are analogous to Example 1, where in the case of a liquid metering with a pump into a melt line, any catalysts can be dissolved in the melted C.

Beispiel 4Example 4

Als Beispiel für das Heteroatom Schwefel wird in Figur 4 gezeigt, wie eine Sulfonsauregruppe erfindungsgemäss an einen Polyester gebunden werden kann, so dass dieser katioπisch farbbar wird Bei der Verbindung D handelt es sich um das Natriumsalz des 4-Sulfophthalsaureanhydrιds, also um eine Verbin¬ dung der Formel (II) mit cychscher Anhydridbindung Die Zudosierung zum Polyester ist in fester oder flussiger Form möglich Der Reaktionsmechanismus entspricht dem Beispiel 2 Aufgrund des Verbrauchs von Hydroxyl-Endgruppen ist auch hier der Modifizierungsgrad zunächst limitiert, kann aber durch die in Beispiel 5 beschriebene Methode ausgeweitet werdenAs an example of the heteroatom sulfur, FIG. 4 shows how a sulfonic acid group can be bonded to a polyester according to the invention so that it can be color-coated. Compound D is the sodium salt of 4-sulfophthalic anhydride, that is to say a compound of the formula (II) with a cyclic anhydride bond. Metering in to the polyester is possible in solid or liquid form. The reaction mechanism corresponds to example 2. Because of the consumption of hydroxyl end groups, the degree of modification is also initially limited, but can be expanded by the method described in example 5 become

Beispiel 5Example 5

Um den in den Beispielen 2 und 4 angetonten Nachteil zu überwinden, wird bevorzugt folgende erfindungsgemässe Zusatzmethode angewandtIn order to overcome the disadvantage emphasized in Examples 2 and 4, preferably applied the following additional method according to the invention

Zusätzlich zur Anhydridverbindung wird dem Polyester eine Monoepoxid-Verbin- dung zugegeben, zum Beispiel Styroloxid (Verbindung E), wie in Figur 5 dar- gestellt Die Monoepoxid-Verbindung reagiert bevorzugt mit Sauregruppen und wandelt somit COOH-Endgruppen in OH-Endgruppen umIn addition to the anhydride compound, a monoepoxide compound is added to the polyester, for example styrene oxide (compound E), as shown in FIG. 5. The monoepoxide compound preferably reacts with acid groups and thus converts COOH end groups into OH end groups

In Figur 5 wird beispielhaft gezeigt, wie die durch Modifikation mit Verbindung B (gemäss Figur 2) zusatzlich entstandene, neue COOH-Endgruppe mittels Styroloxid wieder in eine OH-Endgruppe zuruckverwandelt wird, wobei beide möglichen Reaktionsprodukte dargestellt sindFIG. 5 shows by way of example how the new COOH end group additionally formed by modification with compound B (according to FIG. 2) is converted back into an OH end group using styrene oxide, both possible reaction products being shown

Ebenso gut kann das Styroloxid aber mit einer schon ursprünglich vorhandenen COOH-Endgruppe des Polyesters reagieren (nicht dargestellt) und auf diese Art ebenfalls das Angebot an OH-Endgruppen für die Addition der Anhydπdverbm- dung erhohen, was in die gleiche Richtung von erhöhtem maximal möglichen Modifikatioπsgrad und erhöhter Modifikationsgeschwindigkeit wirkt Besonders bevorzugt ist deshalb für den Bruttoreaktionsumsatz die gleichzeitige Zugabe der beiden Verbindungen Werden die Anhydrid- und die Monoepoxid-Verbin- düng in gleichen molaren Mengen zur Reaktion gebracht, so bleibt überdies dasHowever, the styrene oxide can equally well react with an already existing COOH end group of the polyester (not shown) and in this way likewise increase the supply of OH end groups for the addition of the anhydride compound, which in the same direction increases the maximum possible Degree of modification and increased rate of modification is therefore particularly preferred for the gross reaction conversion, the simultaneous addition of the two compounds. If the anhydride and the monoepoxide compound are reacted in the same molar amounts, this also remains

Eπdgruppeπverhaltnis [-COOH]/[-OH] im Polyester bei der Modifikation unverändertEπdgruppeπverhaltnis [-COOH] / [- OH] in the polyester unchanged in the modification

Die Wirkung der zusätzlichen Monoepoxid-Zugabe wurde in Laborversuchen in einem Laborautoklaven getestet Verwendet wurde dabei mattiertes Polyethylen- terephthalat des Typs M762 ("textile grade") der EMS-CHEMIE AG (Domat/Ems, Schweiz) sowie DOP-ITS-Anhydπd (Verbindung B) der Firma Schill & Seilacher GmbH (Boblmgen, Deutschland) und Styroloxid (Verbindung E) der Firma Fluka Chemie AG (Buchs, Schweiz) Nach dem Aufschmelzen des PET bis auf 290'C wurde bei Variante 1 nur die Verbindung B in einer Menge von 5,3 Gew -%The effect of the additional monoepoxide addition was tested in laboratory tests in a laboratory autoclave. Matted polyethylene terephthalate type M762 ("textile grade") from EMS-CHEMIE AG (Domat / Ems, Switzerland) and DOP-ITS anhydride (compound B) from Schill & Seilacher GmbH (Boblmgen, Germany) and styrene oxide (compound E) from Fluka Chemie AG (Buchs, Switzerland). After melting the PET down to 290 ' C, only variant B was used in variant 1 of 5.3% by weight

(bzw 3,2 Mol-%) bezogen auf das PET (Molekulargewicht einen PET-Emheit = 192, 17 g/mol) zugegeben (entspricht 0,5 Gew -% Phosphor bezogen auf den modifizierten Polyester) In einer nach 20 Minuten genommenen Probe des Polyesters wurde (wie aufgrund des Reaktionsmechanismus erwartet) eine stark erhöhte Saurezahl und ein Einbaugrad bzw Reaktionsumsatz von lediglich ca 80% gemessen Bei der sonst gleich durchgeführten Versuchsvaπante 2 wurde gleichzeitig mit der Verbindung B eine aquimolare Menge Styroloxid zugegeben Nach 20 Minuten wurden im Vergleich zum eingesetzten PET praktisch unver¬ änderte Endgruppenzahlen verbunden mit einem auf ca 90% erhöhten Em- baugrad der zugesetzten B-Menge in den Polyester analysiert Damit war die positive Wirkung des Monoepoxids auf die Einbaurate des Anhydrids bewiesen(or 3.2 mol%) based on the PET (molecular weight a PET unit = 192, 17 g / mol) added (corresponds to 0.5% by weight phosphorus based on the modified polyester) In a sample of the polyester taken after 20 minutes, a strongly increased acid number and a degree of incorporation or reaction conversion of (as expected due to the reaction mechanism) only approx. 80% measured. In test variant 2, which was otherwise carried out in the same way, an equimolar amount of styrene oxide was added simultaneously with compound B. After 20 minutes, virtually unchanged end group numbers were associated with an increase in the degree of embedding of the added compounds compared to the PET used Amount of B in the polyester analyzed This proved the positive effect of the monoepoxide on the rate of incorporation of the anhydride

Beispiel 6Example 6

Figur 6 zeigt wie eine Verbindung F, die in ihrer Grundstruktur der Formel (ll) mit Epoxid-Bindung entspricht, mit einer Saure-Endgruppe von PET reagiert Der genaue Name der Verbindung F lautet 3-Glycιdoxy-methoxy-pheπylphosphιn-FIG. 6 shows how a compound F, which corresponds in its basic structure to the formula (II) with epoxy bond, reacts with an acid end group of PET. The exact name of the compound F is 3-glycidoxy-methoxy-phenylphosphine.

Die Verbindung F beinhaltet in nur einer Verbindung sozusagen den Effekt einer Anhydridverbindung B kombiniert mit einem Monoepoxid In Figur 6 sind beide möglichen Reaktionsprodukte dargestellt Weil auch Hydroxyl-Eπdgruppen mit Epoxygruppen reagieren können (nicht dargestellt), gibt es für den Modifizie- ruπgsgrad eines Polyesters mit Verbindung F keine zu Verbindung B vergleich¬ bare obere Limite In only one compound, the compound F contains, as it were, the effect of an anhydride compound B combined with a monoepoxide. FIG. 6 shows both possible reaction products. Because hydroxyl groups can also react with epoxy groups (not shown), there is also a degree of modification for a polyester Compound F has no upper limits comparable to compound B.

Claims

"Verfahren zur direkten chemischen Modifikation von (Co)polyestern"Patentansprüche "Process for the direct chemical modification of (co) polyesters" claims 1 . Verfahren zur direkten chemischen Modifikation von (Co)polyestern durch Ein- oder Anbindung chemischer Gruppen, bei welchem mindestens eine monomere Verbindung der allgemeinen Formel (I ) oder (II)1 . Process for the direct chemical modification of (co) polyesters by incorporation or attachment of chemical groups, in which at least one monomeric compound of the general formula (I) or (II) (I) G (II) G(I) G (II) G RR mit G = chemische Gruppe, enthaltend mindestens ein polyesterfremdes Heteroatom ausgewählt aus der Gruppe P, N und Swith G = chemical group, containing at least one heteroatom foreign to polyester selected from the group P, N and S. R = reaktive Bindung vom TypR = reactive bond of type ■ Lacton in einem 4-, 7- oder 8-Ring oder ■ cyclisches Anhydrid oder■ lactone in a 4-, 7- or 8-ring or ■ cyclic anhydride or ■ Epoxid■ epoxy in einer Menge von bis zu 10 Mol-%, bezogen auf die sich wiederholenden Polyestereinheiten, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Verbindungen aus der Gruppe der Katalysatoren und der Monoepoxid-Verbindungen, dem (Co) polyester oder der (Co) polyesterschmelze zudosiert und in einem gegen Gasaustausch abgeschlossenen und unter höherem Druck als dem Dampfdruck der eingesetzten Verbindungen stehenden System mit der durch Aufschmelzen erzeugten oder bereits vorhandenen (Co) polyester¬ schmelze bei mindestens 260"C vermischt, und nach einer totalen Re- aktions- und Verweilzeit von weniger als 30 Minuten die chemisch modifizier¬ te (Co)poiyesterschmelze weiterverarbeitet oder ausgetragen, granuliert und nachfolgend weiterverarbeitet wirdin an amount of up to 10 mol%, based on the repeating polyester units, optionally together with other compounds from the group of the catalysts and the monoepoxide compounds, the (co) polyester or the (co) polyester melt and metered in in one against Gas exchange completed and under higher pressure than the vapor pressure of the connections used with the system mixed by melting or already existing (co) polyester melt at at least 260 " C, and after a total reaction and residence time of less than 30 minutes the chemically modified (co) polyester melt processed or discharged, granulated and subsequently is processed further Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Heteroatom in der Verbindung der Formel (I) oder (II) Phosphor istA method according to claim 1, characterized in that the heteroatom in the compound of formula (I) or (II) is phosphorus Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eineA method according to claim 1 or 2, characterized in that a Verbindung der Formel (I) oder (II) mit cyclischer Anhydridbindung zu¬ sammen mit einer Monoepoxid-Verbindung zudosiert wirdCompound of formula (I) or (II) with a cyclic anhydride bond is metered in together with a monoepoxide compound Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester ausgewählt ist aus der Gruppe Polyethyleπterephthalat, Polybutylenterepht- halat, Polypropylenterephthalat, Polyethylennaphthalat und deren Copolye¬ ster, und insbesondere Polyethylenterephthalat istA method according to claim 1, characterized in that the polyester is selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polyethylene naphthalate and their copolyester, and in particular polyethylene terephthalate Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass das gegen Gasaustausch abgeschlossene System ein Extruder istMethod according to claims 1 to 4, characterized in that the system closed against gas exchange is an extruder Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gegen Gasaustausch abgeschlossene System ein mit einer Zudosieroffπung und stromabwärts mit einem Mischer, bevorzugt einem Statikmischer, versehenes Rohr istMethod according to claims 1 to 4, characterized in that the system closed against gas exchange is a tube provided with a metering opening and downstream with a mixer, preferably a static mixer Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der (Co) polyesterschmelze im Bereich von 5 " C über dem Schmelzpunkt des (Co)polyesters bis 310 ' C liegtProcess according to claims 1 to 6, characterized in that the temperature of the (co) polyester melt is in the range from 5 " C above the melting point of the (co) polyester to 310 ' C. Chemisch modifizierter (Co)polyester hergestellt nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 Chemisch modifizierter (Co)polyester nach Anspruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass er mit Phosphoratomen modifiziertes Polyethylentereph-thalatChemically modified (co) polyester produced by the process according to one or more of claims 1 to 7 Chemically modified (co) polyester according to claim 8, characterized gekenn¬ characterized in that it is modified with phosphorus atoms modified polyethylene terephthalate Verwendung der chemisch modifizierten (Co)polyester gemäss Anspruch 8 oder 9 zur Weiterverarbeitung zu Fasern, Filamenten, Folien, Spπtzguss-, Blasform- oder ExtrusionsartikelnUse of the chemically modified (co) polyester according to claim 8 or 9 for further processing into fibers, filaments, foils, injection molding, blow molding or extrusion articles Verwendung des chemisch modifizierten (Co) poly esters nach Anspruch 9 zur Weiterverarbeitung zu flammhemmenden Fasern und Filamenten Use of the chemically modified (co) polyester according to claim 9 for further processing into flame-retardant fibers and filaments GEÄNDERTE ANSPRUCHECHANGED CLAIMS [beim internationalen Büro am 22. August 1997 (22.08.97) eingegangen , ursprungl icher Anspruch 1 geändert ; al le weiteren Ansprüche unverändert ( 3 Seiten ) ][Received at the international office on August 22, 1997 (August 22, 1997), original claim 1 changed; all other claims unchanged (3 pages)] Verfahren zur direkten chemischen Modifikation von (Co)poιyestern durch Ein- oder Anbindung cnemischer Gruppen , bei welchem mindestens eine monomere Verbindung der allgemeinen Formel (I) oder (II!Process for the direct chemical modification of (co) polyesters by incorporation or attachment of chemical groups, in which at least one monomeric compound of the general formula (I) or (II! RR mit G = chemische Gruppe, enthaltend mindestens ein polyesterfremdes Heteroatom ausgewählt aus der Gruppe P, N und Swith G = chemical group, containing at least one heteroatom foreign to polyester selected from the group P, N and S. R = reaktive Bindung vom TypR = reactive bond of type ■ Lactoπ in einem 4-, 7- oder 8-Rιπg oder ■ cycliscnes Anhydrid oder■ Lactoπ in a 4-, 7- or 8-Rιπg or ■ cyclic anhydride or ■ Epoxid , mit der Maßgabe, daß das Heteroatom Phosphor ist,Epoxy, with the proviso that the heteroatom is phosphorus, in einer Menge von bis zu 10 Mol-%, bezogen auf die sicn wiederholenden Polyestereiπheiten, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Verbindungen aus der Gruppe der Katalysatoren und dar Mσnoeooxid-Veroiπαuπgeπ, dem (Co)polyester oder der (Co)polyesterschmelze zudosiert und in einem gegen Gasaustausch abgeschlossenen und unter höherem Druck als dem Dampfdruck der eingesetzten Verbindungen steneπden System mit der durch Aufschmelzen erzeugten oder bereits vorhandenen (Co)poiy9ster- schmelze bei mindestens 260" C vermischt, und nach einer totalen Re- aktions- und Verweilzeit von weniger als 30 Minuten die chemisch modifizier¬ te (Co)ρolyesterschmeize weiterverarbeitet oder ausgetragen, granuliert und nachfolgend weiterverarbeitet wird.in an amount of up to 10 mol%, based on the repeating polyester units, optionally together with further compounds from the group of catalysts and the moleooxide Veroiπαuπgeπ, the (co) polyester or the (co) polyester melt and metered in one against Gas exchange completed and at higher pressure than the vapor pressure of the compounds used system with the produced by melting or existing (co) poiy9ster- melt blended at least 260 "C, and after a total action-Re and residence time less than 30 minutes, the chemically modifizier¬ te (co) ρolyesterschmeize further processed or discharged, granulated and subsequently is processed further. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Heteroatom in der Verbindung der Formel (I) oder (II) Phosphor ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the heteroatom in the compound of formula (I) or (II) is phosphorus. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a Verbindung der Formel (I) oder (II) mit cycliscner Anhydridbiπdung zu¬ sammen mit einer Monoepoxid-Verbiπduπg zudosiert wirdCompound of formula (I) or (II) with cyclic anhydride formation together with a monoepoxide compound is metered in 4 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester ausgewählt ist aus der Gruppe Polyethyleπterephthalat, Polybutyleπterepht- halat, Polypropyleπterephthaiat, Polyethyieππaphthalat und deren Copolye¬ ster, und insbesondere Polyethylenterephthalat ist.4 The method according to claim 1, characterized in that the polyester is selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutyl terephthalate, polypropylene terephthalate, polyethylene terephthalate and their copolyesters, and in particular polyethylene terephthalate. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gegen Gasaustausch abgeschlossene System ein Extruder ist.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the system closed against gas exchange is an extruder. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gegen Gasaustausch abgeschlossene System ein mit einer Zudosieröffπung und stromabwärts mit einem Mischer, bevorzugt einem Statikmischer, versehenes Rohr ist.6. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the system closed against gas exchange is a tube provided with a metering opening and downstream with a mixer, preferably a static mixer. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurcn gekennzeichnet, dass die Temperatur der (Co)polyesterschmeize im Bereich von 5 *C über dem Schmelzpunkt des (Co)ραlyesters bis 310 " C liegt.7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the temperature of the (co) polyester melt is in the range from 5 * C above the melting point of the (co) ραlyester to 310 " C. Chemisch modifizierter (Co)poiyester hergestellt nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 Chemiscn modifizierter (Co) polyester naen Aπsoruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass er mit Phosphoratomeπ modifiziertes Polyethyientereph-thalatChemically modified (co) polyester produced by the process according to one or more of claims 1 to 7 Chemiscn modified (Co) polyester naen Aπsoruch 8, characterized gekenn¬ characterized in that it is modified with Phosphoratomeπ Polyethyientereph-thalat Verwendung der chemisch modifizierten (Co)polyester gemäss Anspruch 8 oder 9 zur Weiterverarbeitung zu Fasern, Filamenten, Folien, Spπtzguss-, Blasform- oder ExtrusioπsartikelnUse of the chemically modified (co) polyester according to claim 8 or 9 for further processing into fibers, filaments, foils, injection molding, blow molding or extrusion articles Verwenαung des cnemisch modifizierten (Co) poly esters nach Anspruch 9 zur Weiterverarbeitung zu fiammhemmenden Fasern und Filamenten Use of the cnemically modified (co) polyester according to claim 9 for further processing into flame-retardant fibers and filaments IN ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNGDECLARATION REFERRED TO IN ARTICLE 19 1 . Als Stand der Technik werden im internationalen Recherchenbencht die folgen¬ den Druckschriften genannt:1 . The following publications are mentioned as state of the art in international research: D1 : WO 95/24445 (Monsanto Company)D1: WO 95/24445 (Monsanto Company) D2: US 4, 1 1 5,350 (Lazarus et al. )D2: US 4, 1 1, 5.350 (Lazarus et al.) D3: DE 27 10 034 (Inventa AG) .D3: DE 27 10 034 (Inventa AG). 2. Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Epoxyverbindungen wurden nunmehr derart eingeschränkt, daß das Heteroatom für das Epoxid Phosphor ist. Nur die in Anspruch 1 definierten Verbindungen können in dem bear spruchten "In Iιne"-Verfahren eingesetzt werden . 2. The epoxy compounds used in the process according to the invention have now been restricted in such a way that the heteroatom for the epoxide is phosphorus. Only the compounds defined in claim 1 can be used in the "In Ine" process. In keiner der Entgegenhaltungen D1 bis D3 wird ein "In Iine"-Verfahren zur direkten chemischen Modifikation von (Co)polyestern durch Einbauen oderIn none of the documents D1 to D3 is an "In Iine" process for the direct chemical modification of (co) polyesters by incorporation or Anbinden chemischer Gruppen beschrieben, das weder einen Reaktor nochConnecting chemical groups described that neither a reactor nor Vakuum benötigt und in weniger als 30 Minuten abläuft.Vacuum required and expires in less than 30 minutes. Erfindungsgemäß können somit erstmals auf elegante Weise Gruppen nach¬ träglich in die (Co)Polyesterketten eingebaut werden, so daß inhärent flamm¬ hemmend oder anderweitig modifizierte (Co)Polyester daraus gewonnen werden können.According to the invention, groups can thus be elegantly incorporated into the (co) polyester chains for the first time, so that inherently flame-retardant or otherwise modified (co) polyesters can be obtained therefrom. Der Gegenstand der Ansprüche 1 bis 1 1 ist daher sowohl neu als auch erfinde¬ risch.The subject of claims 1 to 1 1 is therefore both new and inventive. WO 95/24445 (Monsanto) (D1 ) beschreibt mit Phosphorverbindungen flamm¬ hemmend ausgerüstete (Co)polyester bzw. auch flammhemmende Textilien aus diesen Kunststoffen. Die dort beschriebenen phosphorhaltigen Substan¬ zen, die größtenteils freie reaktive Gruppen aufweisen,, werden aber auf herkömmliche Art in einem Reaktionskessel und Anwesenheit von Ethylen¬ glykol mit dem recyclierten Polyethylenterephthalat reaktiv verbunden (vgl. S. 3, Z. 22 bis 32). Dieses im Stand der Technik bekannte und mehrere Stunden dauernde Verfahren ist recht umständlich und kostenintensiv, da Reaktoren benötigt werden, die unter Vakuumbedingungen betrieben werden müssen.WO 95/24445 (Monsanto) (D1) describes (co) polyesters or flame-retardant textiles made from these plastics with flame-retardant compounds. The phosphorus-containing substances described there, most of which have free reactive groups, are reactively bonded to the recycled polyethylene terephthalate in a conventional manner in a reaction kettle and in the presence of ethylene glycol (cf. p. 3, lines 22 to 32). This process, which is known in the prior art and takes several hours, is quite cumbersome and cost-intensive since reactors are required which have to be operated under vacuum conditions. US 4, 1 15,350 (Allied) (D2) beschreibt Stickstoff- oder schwefelhaltige Epoxy¬ verbindungen, mit denen Polyester auf reaktive Art hitzestabilisiert werden. In D2 werden keine phosphorhaltigen Verbindungen erwähnt. Die Stickstoff- und schwefelhaltigen Verbindungen von D2 fallen zwar unter die erfindungs¬ gemäße allgemeine Formel II mit R = Epoxid . Diese können aber gemäß Spalte 3, Z. 27 bis 32 sowie gemäß Anspruch 6 und 1 1 auch nach dem Endreaktor der Polyesterschmelze zugegeben werden. DE 27 10 034 (Ems-Inventa) (D3) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von hydrolysestabilen geformten Gebilden aus Polyestern durch Verformung des Polyestermaterials in Gegenwart von Verbindungen, die den Carboxylend¬ gruppengehalt dieser Polyester vermindern. Als Carboxylendgruppengehalt vermindernde Verbindungen werden N-Glycidylimide verwendet. Von phos¬ phorhaltigen Verbindungen mit R = Epoxid ist jedoch in D3 nicht die Rede. No. 4,115,350 (Allied) (D2) describes nitrogen- or sulfur-containing epoxy compounds with which polyesters are heat-stabilized in a reactive manner. No phosphorus-containing compounds are mentioned in D2. The nitrogen- and sulfur-containing compounds of D2 fall under the general formula II according to the invention with R = epoxide. However, according to column 3, lines 27 to 32 and according to claims 6 and 11, these can also be added after the end reactor of the polyester melt. DE 27 10 034 (Ems-Inventa) (D3) describes a process for the production of hydrolysis-stable shaped structures from polyesters by shaping the polyester material in the presence of compounds which reduce the carboxyl end group content of these polyesters. N-glycidylimides are used as compounds reducing the carboxyl end group content. However, D3 does not speak of compounds containing phosphorus with R = epoxide.
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US4115350A (en) * 1977-07-27 1978-09-19 Allied Chemical Corporation Production of thermally stabilized polyester
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