JP2002356550A - ポリカーボネートポリオールの製造法 - Google Patents
ポリカーボネートポリオールの製造法Info
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Abstract
オールとを反応させて、数平均分子量500〜4,000 g/mol
のポリカーボネートポリオールを製造する方法を提供す
ることを、その課題とする。 【解決手段】 本発明は、特定の温度、特定の圧力など
の特定の条件下に出発物質を反応させ、アリールアルコ
ール理論量の全量を、留去することを、その解決手段と
する。
Description
リールカーボネートと、ポリオールとを用い、ポリカー
ボネートポリオールを製造するための改善された方法に
関する。
トポリオールは、ポリオールと、ジアルキルカーボネー
トまたはジアリールカーボネートとを、適切な触媒存在
下に、高温で反応させて、製造している。この反応にお
いて、カーボネート/ポリオールのモル比に応じて、ポ
リカーボネートポリオールの分子量が決定される。ヒド
ロキシ官能性の最終生成物を得るには、過剰量のポリオ
ールを用いる。また、かかる反応は、重縮合であるか
ら、反応系から生成物を取出して、高い転化率を達成す
る必要がある。
応の効果を開示する:温度100〜300℃、好適には150〜2
00℃および圧力10〜300 mmHg、好適には50〜200 mmHg。
カルボニル源として、アルキレンカーボネートを用いて
いる。この既知方法の基本的な欠点は、分解除去される
脂肪族アルコールを、反応混合物から分離する際に、ア
ルキレンカーボネート(これは、留出物から分離して反
応混合物に再循環する必要がある。)をも除去してしま
うことである。
と、ジアリールカーボネート、ジアルキルカーボネート
またはアルキレンカーボネートとを反応させてなるポリ
カーボネートポリオールの製造法を開示し、この製造法
によれば、これら出発化合物を、反応前に、吸着剤によ
って精製処理している。反応混合物を、まず常圧で少な
くとも180℃の温度に1〜4時間加熱し、次いで温度150〜
280℃、好適には180〜240℃で数時間テンパー(tempe
r)処理する。この温度において、20 mmHg以下に減圧し
て、かかる反応を継続する。上記特許の実施例では、ジ
フェニルカーボネートと、1,6-ヘキサンジオールとエス
テル交換反応させている。この場合、反応混合物を、21
0℃に加熱し、かかる反応混合物上に僅かな量の窒素流
を通しながら、上記温度を10時間保持して、反応によっ
て形成したフェノールを、反応混合物から除去すること
を促進する。次いで、反応混合物を220℃に加熱し、こ
の温度において、10 mmHgに減圧しながら、2時間テンパ
ー処理して、少量の1,6-ヘキサンジオールを留去する。
以上の方法の欠点は、反応時間が長く、かつ反応によっ
て形成される副生成物が非常に多量なことである。また
反応において、1,6-ヘキサンジオール(沸点250℃)な
どの低沸点ポリオールが析出する場合特に、反応混合物
を急熱した際に、未反応1,6-ヘキサンジオールと共に、
反応混合物から分離して再使用が必要な少量のフェノー
ルを留去してしまう。
発明の課題は、ポリカーボネートポリオールの改善され
た製造方法であって、反応時間を著しく短縮させかつポ
リカーボネートポリオール中の副生成物が非常に少なく
しかも低沸点のポリオールを出発物質として再利用しう
るような製造方法を、提供することである。
ボネート(好適にはジフェニルカーボネート)と、ポリ
オール(好適にはジオール)とを反応させて、数平均分
子量500〜4,000 g/molのポリカーボネートポリオールを
製造する方法であって、(a)各出発物質を、触媒の存
在下に混合し、得られた反応混合物を、一定の撹拌下、
常圧または高圧および温度150〜250℃(好適には160〜2
25℃、より好適には175〜200℃)で、15分〜5時間(好
適には30分〜4時間、より好適には1〜3時間)加熱し、
(b)次いで、反応混合物の温度を、100〜130℃(好適
には115〜125℃)に低下させ、(c)次いで、反応混合
物に対する圧力を、5〜20 mbarに低下させ、(d)圧力5
〜20 mbarおよび温度120〜200℃において、アリールア
ルコールを留去し、当該蒸留を、得られる留出物の少な
くとも99重量%(好適には少なくとも99.5重量%、より
好適には少なくとも99.8重量%)がアリールアルコール
となるように、調節し、(e)アリールアルコール理論
量の少なくとも95重量%を留去したのち、圧力を、0.1
〜5 mbarに減圧し、反応混合物を、温度190〜220℃で15
分〜5時間(好適には2〜4時間)、テンパー処理するこ
と、およびアリールアルコール理論量の全量を、留去す
ることを特徴とする方法を提供する。
は、前記US-A-4,131,731開示の反応時間と比較して、同
じ触媒品質の条件下に、著しく短縮できることが判明し
た。本発明の方法は、さらに、得られた反応生成物がよ
り少ない副生成物しか含んでいない点で、有利である。
また従来技術によれば、低沸点ポリオール、例えばプロ
パンジオールおよびペンタンジオールをベースとするポ
リカーボネートポリオールは、著しい困難を伴うことな
く利用できなかった物質であるが、本発明によれば、か
かか物質を有利な方法で製造することができる。
のポリオール、例えばDE-OS-10 31512開示のポリオール
を、単独または混合物の形態で使用することができる。
ポリオールの例示は、次の通りである。脂肪族または脂
環式ジヒドロキシ、例えばジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、オリゴエチレングリコール、チオ
ジグリコール、1,2-プロピレンオキシドから調製される
ジグリコールまたはポリグリコール、プロピレングリコ
ール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール
およびテトラブチレングリコール、1,5-ペンタンジオー
ル、1,6-ヘキサンジオール、ジ-、トリ-およびテトラヘ
キシレンエーテルグリコール、1,8-オクタンジオール、
ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオ
ール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-シクロヘ
キサンジオール、1,3-シクロヘキサンジオール、トリメ
チロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセロー
ル、並びに以上の化合物と、エチレンオキシドまたはプ
ロピレンオキシドとの反応生成物、または芳香族ジオー
ル、例えばp-キシレングリコール。本発明に使用しうる
特に好適な脂肪族ジオールは、次の通りである。 ジエチレングリコール トリエチレングリコール オリゴエチレングリコール 1,2-プロピレンオキシドから調製されるジグリコールま
たはポリグリコール プロピレングリコール ジ-、トリ-およびテトラブチレングリコール 1,6-ヘキサンジオール ジ-、トリ-およびテトラヘキシレンエーテルグリコー
ル、および 3-メチル-1,5-ペンタンジオール 最も好適には、ポリオールは、トリメチロールプロパン
およびグリセロールである。
の沸点(常圧)は、185℃を超える温度、より好適には2
20℃を超える温度である。本発明の方法は、全てのポリ
オールに対し、有利に使用することができる一方、280
℃未満、好適には250℃未満の沸点(常圧)を有するポ
リオールが、特に好適である。本発明の好適な一具体例
によれば、ポリオール成分として、沸点280℃未満、好
適には250℃未満ののポリオールまたは、少なくとも1
つのポリオール(沸点280℃未満)を含んでなるポリオ
ール混合物を、使用することができる。
は、ポリオールがジアリールカーボネートよりも過剰の
モル量で存在するような比率で使用することができる。
ポリカーボネートポリオールの得られるべき分子量は、
過剰モル量の程度を指し示す。純粋なヒドロキシ官能性
生成物を得るには、ポリカーボネートポリオールの各高
分子化合物は、n個のカーボネート単位当たり、ポリオ
ール由来の単位(n+1)が必要である。得られるポリカ
ーボネートポリオールの分子量を、より小さくすべき場
合、出発混合物において、過剰量のポリオールが必要で
ある。本発明の方法によれば、ポリカーボネートポリオ
ールの所望の数平均分子量および用いたポリオールに応
じて、ポリオール/ジアリールカーボネートのモル比
は、1.02:1〜2:1の範囲内に入るように調節する。
て、本発明の触媒として使用でき、例えば、DE-OS-10 3
1 512開示の化合物を例示することができる。その例示
は、塩基性触媒、例えばアルカリ金属およびアルカリ土
類金属のアルコレート、水素化物、オキシド、アミド、
炭酸塩、水酸化物または窒素含有ホウ酸塩(US-A-5,46
6,774およびEP-A-608 778)並びに有機酸の塩基性アル
カリ金属塩およびアルカリ土類金属塩である。非塩基性
触媒、例えばスズ、ジルコニウムまたはチタンを含有す
る化合物、例えばビス(トリブチルスズ)オキシド(酸
化ビス(トリブチルスズ))、ジブチルスズオキシド
(酸化ジブチルスズ)、テトライソ酪酸ジルコニウム、
チタンテトラプロポキシドなどを、使用することができ
る。
アリールカーボネートとして使用することができる。し
かしながら、また他のジアリールカーボネートも使用で
き、例えば、次のような物質から由来のカーボネートが
例示される。 o-、m-またはp-クレゾール o-、m-またはp-クロロフェノール o-、m-またはp-エチルフェノール o-、m-またはp-プロピルフェノール o-、m-またはp-メトキシフェノール 2,4-ジメチルフェノール 2,6-ジメチルフェノール 3,4-ジメチルフェノール 1-ナフトール 2-ナフトール
げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これに
限定されるものではない。実施例1 34.00 kgのヘキサンジオール、57.07 kgのジフェニルカ
ーボネート(DPC)および0.23 gのビス(トリブチルス
ズ)オキシドを、温度80℃にて、窒素雰囲気下に、100
L容の真空反応器(これは、カラム、レシーバーおよび
約45℃に加熱した留出物冷却器並びにコールドトラップ
および真空ポンプを備えている。)内に導入した。バッ
チを、窒素雰囲気下に180℃に加熱し、この温度で1時間
撹拌した。次いで、バッチを120℃に冷却し、液体シー
ルポンプを用い、約15 mbarに排気した。かかる条件下
に、フェノールを留去した。底部の温度を、9時間の期
間にわたり180℃に昇温させ、その間に、過熱温度が80
℃超過しないように注意しながら、フェノールを留去さ
せた。次いで、オイルポンプによって、真空(0.1〜1 m
bar)を適用して、反応を完結させた。フェノールがこ
れ以上留出しなくなったときに(フェノールの理論量=
50.14 kg)、底部温度を200℃に昇温させ、撹拌を、200
℃および<1 mbarで、さらに2時間継続して、当該バッ
チから、存在しうるフェノール最終残留物を除去した。
総反応時間は、16時間である。バッチを80℃に冷却し、
次いで真空状態を解除した。水酸基価は、56.1 mg(KO
H)/g(理論値)として測定された。
ーボネート(DPC)および0.23 gのビス(トリブチルス
ズ)オキシドを、温度80℃にて、窒素雰囲気下に、100
L容の真空反応器(これは、カラム、レシーバーおよび
約45℃に加熱した留出物冷却器並びにコールドトラップ
および真空ポンプを備えている。)内に導入した。反応
器を、液体シールポンプを用いて約10 mbarに排気し、1
30℃に加熱した。かかる条件下に、フェノールを留去し
た。底部の温度を、27時間の期間にわたり180℃に昇温
させ、その間に、フェノールを留去させた。過熱温度は
80℃超過しなかった。最後に、オイルポンプによって、
真空(0.1〜1 mbar)を適用して、反応を完結させた。
フェノールがこれ以上留出しなくなったときに(フェノ
ールの理論量=50.14 kg)、底部温度を200℃に昇温さ
せ、撹拌を、200℃および<1mbarで、さらに2時間継続
した。総反応時間は、30時間である。バッチを80℃に冷
却し、次いで真空状態を解除した。水酸基価は、56.1 m
g(KOH)/g(理論値)として測定された。
mg(KOH)/g) 128.4 kg:ジフェニルカーボネート(DPC) 26.8 kg:トリメチロールプロパン 112 g:ジブチルスズオキシド(DBSnO) プロセスは、実施例1と同じである。二級ヒドロキシル
基を反応させるには、比較的高い触媒濃度が必要であっ
た。反応時間=8時間
mg(KOH)/g) 128.4 kg:ジフェニルカーボネート(DPC) 26.8 kg:トリメチロールプロパン 112 g:ジブチルスズオキシド(DBSnO) プロセスは、比較例2と同じである。フェノールは、留
去できなかった。これに代えて、未反応ポリプロピレン
グリコールが通過した。
ノール中) プロセスは、実施例1と同じである。 反応時間=12時間
ノール中) プロセスは、比較例2と同じである。 反応時間=17時間
各生成物を、1H-NMRによって特徴化し、特定の構造単
位の割合を、積分比から算出した。結果を以下の表1に
示す。
との合計量(当量%)
Claims (3)
- 【請求項1】 ジアリールカーボネートと、ポリオール
とを反応させて、数平均分子量500〜4,000 g/molのポリ
カーボネートポリオールを製造する方法であって、
(a)各出発物質を、触媒の存在下に混合し、得られた
反応混合物を、一定の撹拌下、常圧または高圧および温
度150〜250℃で、15分〜5時間加熱し、(b)反応混合物
の温度を、100〜130℃に低下させ、(c)反応混合物に
対する圧力を、5〜20 mbarに低下させ、(d)圧力5〜20
mbarおよび温度120〜200℃において、アリールアルコ
ールを留去し、当該蒸留を、得られる留出物の少なくと
も99重量%がアリールアルコールとなるように、調節
し、(e)アリールアルコール理論量の少なくとも95重
量%を留去したのち、圧力を、0.1〜5 mbarに減圧し、
反応混合物を、温度190〜220℃で15分〜5時間、テンパ
ー処理すること、およびアリールアルコール理論量の全
量を、留去することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記ポリオール成分として、280℃未満
の沸点(常圧)を有するポリオールを用いる請求項1記
載の方法。 - 【請求項3】 前記ポリオール成分として、280℃未満
の沸点(常圧)を有する少なくとも1つのポリオールを
含んでなるポリオール混合物を用いる請求項1記載の方
法。
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