JPH0948845A - 高分子量ポリアルキレンオキサイドの製造方法 - Google Patents

高分子量ポリアルキレンオキサイドの製造方法

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JPH0948845A
JPH0948845A JP19951795A JP19951795A JPH0948845A JP H0948845 A JPH0948845 A JP H0948845A JP 19951795 A JP19951795 A JP 19951795A JP 19951795 A JP19951795 A JP 19951795A JP H0948845 A JPH0948845 A JP H0948845A
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JP
Japan
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molecular weight
polyalkylene oxide
high molecular
weight polyalkylene
producing
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JP19951795A
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English (en)
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Terunori Matsushita
輝紀 松下
Hiroshi Ito
宏 伊藤
Hiroya Kobayashi
博也 小林
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Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子量ポリアルキレンオキサイドを短い反
応時間で工業的に効率よく製造する。 【解決手段】 高分子量ポリアルキレンオキサイドの製
造方法は、数平均分子量1万〜1000万の高分子量ポ
リアルキレンオキサイドを製造するに際して、高粘度用
反応装置を用いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子量ポリアル
キレンオキサイドの製造方法に関する。より詳しくは、
数平均分子量1万〜1000万の高分子量ポリアルキレ
ンオキサイドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高分子量ポリアルキレンオキサイドは水
溶性であり、その特徴を生かした様々な用途に使用され
ている。たとえば、単独または種々の添加剤を高分子量
ポリアルキレンオキサイドに配合してシートやフィルム
に成形すると、包装材料等に用いることができる。
【0003】高分子量ポリアルキレンオキサイドの製造
方法としては、たとえば、酸化エチレンおよび/または
酸化プロピレンを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
等の強塩基または有機金属錯体を触媒に使用して開環重
合させる方法がある。また、上記と同様の開環重合で得
られた分子量の低い低分子量ポリアルキレンオキサイド
を鎖延長剤で高分子量化して高分子量ポリアルキレンオ
キサイドを得る方法がある。
【0004】高分子量ポリアルキレンオキサイドの物性
の中で、特に機械的物性は、ポリマー分子量に大きく依
存する。このため、できるだけ分子量の高いポリアルキ
レンオキサイドを製造する方法が種々検討され、且つ提
案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】開環重合のみで高分子
量ポリアルキレンオキサイドを製造し、分子量の高いポ
リアルキレンオキサイドを得ようとする場合は、反応中
の粘度が高くなり、攪拌効率が低下するために溶媒を必
要とする。また、粘度を下げるために溶媒を使用して溶
液重合または懸濁重合を行うと、反応終了後に溶媒の脱
揮・回収工程が必要になり、工業的に効率が悪い。
【0006】鎖延長剤による高分子量化反応で分子量の
高いポリアルキレンオキサイドを製造しようとすると、
反応初期は低粘度であるが、反応の進行とともに分子量
が上昇し、これに伴い粘度が上昇する。この粘度上昇に
よって反応混合物の拡散性が著しく低下し、低分子量ポ
リアルキレンオキサイドが鎖延長されて高分子量化する
前に反応が停止してしまう。反応停止を回避するために
溶媒で反応混合物を希釈すれば、上記と同様に工業的に
効率が悪い。
【0007】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、高分子量ポリアルキレンオキサイドを短い反応時
間で工業的に効率よく製造できるようにすることにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の高分子量ポリア
ルキレンオキサイドの製造方法は、数平均分子量1万〜
1000万の高分子量ポリアルキレンオキサイドを製造
するに際して、高粘度用反応装置を用いることを特徴と
する。前記高分子量ポリアルキレンオキサイドは、炭素
数2〜6の脂肪族環状エーテルを触媒存在下に開環重合
させることにより製造されるものであってもよい。
【0009】前記高分子量ポリアルキレンオキサイド
は、炭素数2〜6の脂肪族環状エーテル、または炭素数
2〜6の脂肪族グリコールから得られた低分子量ポリア
ルキレンオキサイドと、鎖延長剤とを反応させることに
より製造されるものであってもよい。上記の高分子量ポ
リアルキレンオキサイドの製造方法において、前記高粘
度反応装置は変形翼を連ねた攪拌軸を並べて配置した横
型2軸混練装置であってもよい。
【0010】前記高粘度反応装置は、並べて配置された
2本の攪拌軸と、前記各攪拌軸に位相を変化させて組み
込まれた凸レンズ形状のパドルとを有するセルフクリー
ニング型の横型2軸混練装置であってもよい。前記高粘
度反応装置は、格子状の翼を連ねた軸無し構造の攪拌部
を並べて配置した横型2軸混練装置であってもよい。
【0011】前記高粘度反応装置は、メガネ状の翼を連
ねた攪拌軸を並べて配置した横型2軸混練装置であって
もよい。前記高粘度反応装置は、内側に配置された板状
攪拌翼と、前記板状攪拌翼の外側に同芯に配置された変
形螺旋状翼とを有する縦型混練装置であってもよい。前
記高粘度反応装置は、逆円錐リボン翼を有する縦型混練
装置であってもよい。
【0012】前記高粘度反応装置は、ねじり格子状の翼
を連ねた軸無し構造の攪拌翼を有する縦型混練装置であ
ってもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法は、高分子量ポ
リアルキレンオキサイドを製造することができ、得られ
る高分子量ポリアルキレンオキサイドの数平均分子量は
1万〜1000万である。得られた高分子量ポリアルキ
レンオキサイドの機械的物性の観点からは、その数平均
分子量は好ましくは4万〜1000万、さらに好ましく
は5万〜700万、最も好ましくは6万〜500万であ
る。
【0014】本発明の製造方法は、高粘度用反応装置を
用いることを特徴とする。その反応方法については特に
限定はない。反応方法の具体例としては、1)脂肪族環
状エーテルを触媒存在下に開環重合させて高分子量ポリ
アルキレンオキサイドを得る開環重合法、2)脂肪族環
状エーテル、または脂肪族グリコールから得られた低分
子量ポリアルキレンオキサイドと、鎖延長剤とを反応さ
せて高分子量ポリアルキレンオキサイドを得る鎖延長法
等がある。
【0015】以下、1)に示した開環重合法について詳
述する。開環重合法 開環重合法は、脂肪族環状エーテルを触媒存在下に開環
重合させる方法である。脂肪族環状エーテルは、脂肪族
で、且つ環状エーテルであれば特に限定はない。脂肪族
環状エーテルの具体例としては、エチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロ
ルヒドリン、アリルグリシジルエーテル、テトラヒドロ
フラン、オキセパン、1,3−ジオキソラン等が挙げら
れる。これらの脂肪族環状エーテルは1種または2種以
上を混合したものでもよい。中でも、脂肪族環状エーテ
ルとしては、炭素数2〜6の脂肪族環状エーテルが、経
済性および反応性に優れるために好ましい。炭素数2〜
6の脂肪族環状エーテルの中でも、エチレンオキシドお
よびプロピレンオキシドから選ばれる少なくとも1種が
さらに好ましい。また、経済性および反応性の両面で特
に優れているエチレンオキシドが最も好ましい。
【0016】エチレンオキシドの一部または全部を必要
により他の脂肪族環状エーテルで置換したものでもよ
い。他の脂肪族環状エーテルを好ましくは5〜100重
量%、さらに好ましくは5〜50重量%置換してもよ
い。他の脂肪族環状エーテルの置換量がこの範囲にある
と、経済性と製造効率のバランスがとれるため好まし
い。他の脂肪族環状エーテルの具体例としては、プロピ
レンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキ
シド、エピクロロヒドリン、アリルグリシジルエーテ
ル、フェニルグリシジルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、オキセパン、1,3−ジオキソラン等が挙げられ
る。
【0017】脂肪族環状エーテルと共に芳香族環状エー
テルを開環重合させてもよい。芳香族環状エーテルの具
体例としては、スチレンオキシド、フェニルグリシジル
エーテル等が挙げられる。これらを1種または2種以上
を混合したものでもよい。触媒としては、有機金属化
合物、有機金属化合物と多価アルコール、有機金属
化合物と水、有機金属化合物と金属酸化物等が挙げら
れる。
【0018】有機金属化合物の具体例としては、ジメチ
ル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジプロピル亜鉛、ジ−イソプロ
ピル亜鉛、ジブチル亜鉛、ジ−イソブチル亜鉛、ジ−t
−ブチル亜鉛、ジペンチル亜鉛、ジヘキシル亜鉛、ジヘ
プチル亜鉛、ジオクチル亜鉛、ジ−2−エチルヘキシル
亜鉛、ジフェニル亜鉛、ジトリル亜鉛、ジシクロブチル
亜鉛、ジシクロペンチル亜鉛、ジ−メチルシクロペンチ
ル亜鉛、ジシクロヘキシル亜鉛、メチルフェニル亜鉛、
エチルフェニル亜鉛、カルシウムアミド、カルシウムア
ミド変性物、トリメチルアルミニウム、トリエチルアル
ミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリイソヘキ
シルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、ジイソ
ブチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウ
ムクロライド、ジイソブチルアルミニウムイソプロポキ
シド、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシ
ド、アルミニウム−n−プロポキシド、アルミニウムイ
ソプロポキシド、アルミニウム−n−ブトキシド、アル
ミニウムイソブトキシド、アルミニウム−n−ペントキ
シド、アルミニウムイソペントキシド、アルミニウム−
2−ブトキシド、アルミニウム−t−ブトキシド、アル
ミニウム−t−ペントキシド、水酸化アルミニウム、亜
鉛ジメトキシド、亜鉛ジエトキシド、亜鉛ジイソプロポ
キシド、亜鉛ジ−n−プロポキシド、亜鉛ジ−n−ブト
キシド、亜鉛ジイソブトキシド、亜鉛ジ−n−ペントキ
シド、亜鉛ジイソペントキシド、亜鉛ジ−2−ブトキシ
ド、亜鉛ジ−t−ブトキシド、亜鉛ジ−t−ペントキシ
ド、水酸化亜鉛、水素化カルシウム、カルシウムジメト
キシド、カルシウムジエトキシド、カルシウムジイソプ
ロポキシド、カルシウムジ−n−プロポキシド、カルシ
ウムジ−n−ブトキシド、カルシウムジイソブトキシ
ド、カルシウムジ−n−ペントキシド、カルシウムジイ
ソペントキシド、カルシウムジ−2−ブトキシド、カル
シウムジ−t−ブトキシド、カルシウムジ−t−ペント
キシド、水酸化カルシウム、マグネシウムジメトキシ
ド、マグネシウムジエトキシド、マグネシウムジイソプ
ロポキシド、マグネシウムジ−n−プロポキシド、マグ
ネシウム、マグネシウムジ−n−ブトキシド、マグネシ
ウムジイソブトキシド、マグネシウムジ−n−ペントキ
シド、マグネシウムジイソペントキシド、マグネシウム
ジ−2−ブトキシド、マグネシウムジ−t−ブトキシ
ド、マグネシウムジ−t−ペントキシド、水酸化マグネ
シウム等が挙げられる。これらの有機金属化合物は1種
または2種以上を混合したものでもよい。
【0019】多価アルコールの具体例としては、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレング
リコール、1,3−プロパンジオール、2−ヒドロキシ
エトキシイソプロパノール、1,4−ブタンジオール、
1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、シクロペンタンジオール、メチルシクロペンタンジ
オール、シクロヘキサンジオール、グリセリン、レゾル
シン、カテコール、ヒドロキノン等が挙げられる。これ
らの多価アルコールは1種または2種以上を混合したも
のでもよい。
【0020】金属酸化物の具体例としては、酸化亜鉛、
酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウ
ム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化ケイ
素、酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらの金属酸
化物は1種または2種以上を混合したものでもよい。上
記〜で各成分の配合割合は、では有機金属化合物
に対して多価アルコール0.5〜2.0倍量(重量)、
では有機金属化合物に対して水0.5〜2.0倍量
(重量)、有機金属化合物に対して金属酸化物0.5
〜2.0倍量(重量)である。
【0021】上記〜に示した触媒は、原料モノマ−
である脂肪族環状エーテルの総仕込量に対して0.00
01〜10重量%使用してもよい。好ましくは、0.0
001〜7重量%、最も好ましくは0.001〜4重量
%使用される。触媒の量が前述の範囲よりも多いと、重
合速度が速くなり反応熱の除熱が困難で、得られる高分
子量ポリアルキレンオキサイドの分子量が小さくなり、
製造コストが高くなる。触媒の量が前述の範囲よりも少
ないと、重合速度が遅く、原料モノマ−が大量に残り、
製造効率が低下する。
【0022】開環重合させる温度については特に限定は
ない。開環重合させる温度は10〜250℃であり、好
ましくは50〜170℃、最も好ましくは70〜160
℃である。前述の範囲よりも低いと反応速度が低下して
製造効率が悪い。また、前述の範囲よりも高いと、反応
速度が速すぎて反応が暴走し、制御不能に陥ったり、得
られる高分子量ポリアルキレンオキサイドの熱劣化が起
きる。
【0023】開環重合法には、後述する高粘度用反応装
置が使用される。高粘度用反応装置内にある反応容器の
圧力は反応温度等の条件によって異なるが、大気圧また
はゲージ圧として50kgf/cm2 以下(絶対圧で51kgf/
cm2 以下)が好ましく、より好ましくは大気圧またはゲ
ージ圧として15kgf/cm2 以下である。ここで、反応容
器の圧力は、反応容器内の気体と置換された窒素などの
不活性ガス、脂肪族環状エーテルの蒸気など反応容器内
の気体の各分圧を合計した全圧である。
【0024】次に、2)に示した鎖延長法について詳述
する。鎖延長法 鎖延長法は、脂肪族環状エーテル、または脂肪族グリコ
ールから低分子量ポリアルキレンオキサイドを得る低分
子量ポリアルキレンオキサイド製造工程と、得られた低
分子量ポリアルキレンオキサイドと鎖延長剤とを反応さ
せて高分子量ポリアルキレンオキサイドを得る鎖延長工
程からなる。
【0025】低分子量ポリアルキレンオキサイド製造工
程では低分子量ポリアルキレンオキサイドを製造するこ
とができ、得られる低分子量ポリアルキレンオキサイド
の数平均分子量は、1,000〜30,000である。
数平均分子量は、好ましくは、4,000〜26,00
0であると、鎖延長反応が短時間で終了するため好まし
い。
【0026】低分子量ポリアルキレンオキサイド製造工
程は、脂肪族環状エーテルを出発物質とするものでもよ
く、また、脂肪族グリコールを出発物質とするものでも
よい。脂肪族環状エーテルを出発物質とする低分子量ポ
リアルキレンオキサイド製造工程は、脂肪族環状エーテ
ルを開始剤の存在下で触媒によって開環付加反応させて
低分子量ポリアルキレンオキサイドを製造する工程であ
る。ここで使用される脂肪族環状エーテルには限定はな
く、その具体例としては、前記開環重合法に示した脂肪
族環状エーテルを挙げることができる。また、炭素数2
〜6の脂肪族環状エーテルが、経済性および反応性に優
れるために好ましく、さらに好ましいものについても同
じである。
【0027】開始剤の具体例としては、水、エチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、1,3−プロパンジオール、2−ヒドロキシエト
キシイソプロパノール、1,4−ブタンジオール、1,
5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シ
クロペンタンジオール、メチルシクロペンタンジオー
ル、シクロヘキサンジオール、グリセリン、レゾルシ
ン、カテコール、ヒドロキノン等が挙げられる。これら
の開始剤は1種または2種以上を混合したものでもよ
い。
【0028】上記開始剤は、原料モノマ−である脂肪族
環状エーテルの総仕込量に対して0.0001〜10重
量%使用してもよい。好ましくは、0.0001〜7重
量%、最も好ましくは0.001〜5重量%使用され
る。開始剤が前述の範囲よりも少ないと反応時間が長く
なり、しかも、未反応原料モノマ−が反応終了後にも残
存するようになり製造効率が低下する。また、開始剤が
前述の範囲よりも多いと得られる低分子量ポリアルキレ
ンオキサイドの分子量が小さくなり、分子量を上げるの
に長時間がかかり、製造効率が悪い。
【0029】低分子量ポリアルキレンオキサイド製造工
程で用いられる触媒の具体例としては、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウ
ムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウ
ム−n−プロポキシド、ナトリウム−n−ブトキシド、
ナトリウムイソブトキシド、ナトリウム−n−ペントキ
シド、ナトリウムイソペントキシド、ナトリウム−2−
ブトキシド、ナトリウム−t−ブトキシド、ナトリウム
−t−ペントキシド、カリウムメトキシド、カリウムエ
トキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウム−n−
プロポキシド、カリウム−n−ブトキシド、カリウムイ
ソブトキシド、カリウム−n−ペントキシド、カリウム
イソペントキシド、カリウム−2−ブトキシド、カリウ
ム−t−ブトキシド、カリウム−t−ペントキシド等が
挙げられる。これらの触媒は1種または2種以上を混合
したものでもよい。
【0030】この触媒は、原料モノマ−である脂肪族環
状エーテルの総仕込量に対してに対して0.00001
〜10重量%使用してもよい。好ましくは、0.000
1〜5重量%、最も好ましくは0.0001〜2重量%
使用される。触媒の量が前述の範囲よりも多いと、重合
速度が速くなり反応熱の除熱が困難で、得られる低分子
量ポリアルキレンオキサイドの分子量が小さくなり、製
造コストが高くなる。触媒の量が前述の範囲よりも少な
いと、重合速度が遅く、原料モノマ−が大量に残り、製
造効率が低下する。
【0031】脂肪族環状エーテルを出発物質として低分
子量ポリアルキレンオキサイドを製造する際の温度につ
いては特に限定はない。反応温度は10〜250℃であ
り、好ましくは50〜170℃、最も好ましくは70〜
160℃である。前述の範囲よりも低いと反応速度が低
下して製造効率が悪い。また、前述の範囲よりも高い
と、反応速度が速すぎて反応が暴走し、制御不能に陥っ
たり、得られる低分子量ポリアルキレンオキサイドの熱
劣化が起きる。
【0032】低分子量ポリアルキレンオキサイドの製造
に使用される反応容器の圧力は反応温度等の条件によっ
て異なるが、大気圧またはゲージ圧として50kgf/cm2
以下(絶対圧で51kgf/cm2 以下)が好ましく、より好
ましくは大気圧またはゲージ圧として15kgf/cm2 以下
である。ここで、反応容器の圧力は、反応容器内の気体
と置換された窒素などの不活性ガス、脂肪族環状エーテ
ルの蒸気など反応容器内の気体の各分圧を合計した全圧
である。
【0033】次に、低分子量ポリアルキレンオキサイド
製造工程は、脂肪族グリコールを出発物質とする工程で
もよい。その場合は、脂肪族グリコールを脱水縮合反応
させて低分子量ポリアルキレンオキサイドを製造する工
程である。脂肪族グリコールの具体例としては、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレン
グリコール、エピクロロヒドリン、ブタンジオール、ペ
ンタンジオール、ネオペンタンジオール、ヘキサンジオ
ール等が挙げられる。これらの脂肪族グリコールは1種
または2種以上を混合したものでもよい。中でも、脂肪
族環状グリコールとしては、炭素数2〜6の脂肪族環状
グリコールが、経済性および反応性に優れるために好ま
しい。炭素数2〜6の脂肪族環状グリコールの中でも、
エチレングリコールおよびプロピレングリコールから選
ばれる少なくとも1種がさらに好ましい。また、経済性
および反応性の両面で特に優れているエチレングリコー
ルが最も好ましい。
【0034】脂肪族グリコールを脱水縮合反応させて低
分子量ポリアルキレンオキサイドを製造する場合は、触
媒を使用してもよい。触媒の具体例としては、硫酸、塩
酸、硝酸、パラトルエン酸、チタンてとらイソプロポキ
シド、3フッ化ホウ素等を挙げることができる。上記触
媒は原料モノマ−である脂肪族グリコールの総仕込量に
対してに対して0.00001〜10重量%使用しても
よい。好ましくは、0.0001〜5重量%、最も好ま
しくは0.0001〜2重量%使用される。触媒の量が
前述の範囲よりも多いと、重合速度が速くなり反応熱の
除熱が困難で、得られる低分子量ポリアルキレンオキサ
イドの分子量が小さくなり、製造コストが高くなる。触
媒の量が前述の範囲よりも少ないと、重合速度が遅く、
原料モノマ−が大量に残り、製造効率が低下する。
【0035】脂肪族グリコールを出発物質として低分子
量ポリアルキレンオキサイドを製造する際の温度につい
ては特に限定はない。反応温度は10〜400℃であ
り、好ましくは50〜350℃、最も好ましくは80〜
250℃である。前述の範囲よりも低いと反応速度が低
下して製造効率が悪い。また、前述の範囲よりも高い
と、反応速度が速すぎて反応が暴走し、制御不能に陥っ
たり、得られる低分子量ポリアルキレンオキサイドの熱
劣化が起きる。
【0036】脂肪族グリコールを出発物質として低分子
量ポリアルキレンオキサイドを製造する際の反応圧力に
ついては、反応温度によって異なるが特に限定はない。
反応圧力は0.0001〜1200mmHg、好ましくは、
0.005〜760mmHg、さらに好ましくは、0.01
〜200mmHgである。反応圧力が前述の範囲よりも低い
と反応容器を減圧にする大きな装置が必要となる。ま
た、反応圧力が前述の範囲よりも高いと反応が速やかに
進行せず、製造効率が低い。
【0037】鎖延長工程は、上記のいずれかの工程で得
られた低分子量ポリアルキレンオキサイドと鎖延長剤と
を反応させて高分子量ポリアルキレンオキサイドを得る
工程である。この工程では後述の高粘度用反応装置が使
用される。鎖延長剤の具体例としては、リン酸エステ
ル、亜リン酸エステル、多官能イソシアネート、エポキ
シ化合物、多官能オキサゾリン化合物、多官能アジリジ
ン化合物、カーボネート化合物、多官能エステル化合
物、多官能カルボン酸、アルキル亜鉛、アルキルアルミ
ニウム等が挙げられる。これらの鎖延長剤は1種または
2種以上を混合したものでもよい。
【0038】リン酸エステルまたは亜リン酸エステルと
しては特に制限はないが、ジエステル、トリエステル、
いずれでもよくエステル基としては例えば、メチル、エ
チル、プロピル、ブチル、フェニル、2−エチルヘキシ
ル等が挙げられる。多官能酸無水物としては特に制限は
ないが、分子中に少なくとも3個以上酸無水物基を有す
るものであり、例えば、無水マレイン酸−スチレン共重
合体、無水マレイン酸−酢酸ビニル共重合体、無水マレ
イン酸−塩化ビニル共重合体、無水マレイン酸ブタジエ
ン共重合体、無水マレイン酸−メチルビニルエーテル共
重合体、無水マレイン酸−エチレン共重合体等が挙げら
れる。
【0039】多官能イソシアネートとしては特に制限は
ないが、分子中に少なくとも2個上イソシアネート基を
有するものであり、例えば、トリレンジイソシアネー
ト、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシア
ネート、メタキシリレンジイソシアネート、1,5−ナ
フタレンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジ
イソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート、水
素化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシ
アネート等のイソシアネート化合物;スミジュールN
(住友バイエルウレタン社製)等のビュレットポリイソ
シアネート化合物;デスモジュールIL、HL(バイエ
ルA.G.社製)、コロネートEH(日本ポエウレタン
工業(株)製)等のイソシアヌレート環を有するポリイ
ソシアネート化合物;スミジュールL(住友バイエルウ
レタン社製)等のアダクトポリイソシアネート化合物、
コロネートHL(日本ポリウレタン社製)等のアダクト
ポリイソシアネート化合物等を挙げることができる。こ
れらは、単独で使用しうるほか、ブロックイソシアネー
トを使用してもよい。
【0040】エポキシ化合物としては特に制限はない
が、分子中に少なくとも2個以上エポキシ基を有するも
のであり、例えば、(ポリ)エチレングリコールジグリ
シジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリ
シジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリ
シジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、ネ
オペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−
ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アジピン酸ジ
グリシジルエステル、o−フタル酸ジグリシジルエステ
ル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、ハイドロキノ
ンジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジ
ルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、ソル
ビトールポリグリシジルエーテル、ソルビタンポリグリ
シジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテ
ル、トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イ
ソシアヌネート、グリセロールトリグリシジルエーテ
ル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルな
どが挙げられる。
【0041】カーボネート化合物としては特に制限はな
いが、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
ジプロピルカーボネート、ジフェニルカーボネート等が
挙げられる。多官能カルボン酸としては、特に制限はな
く、例えば、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル
酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、イタコン酸、スベリン酸、アゼライ
ン酸、デカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン
酸、ダイマー酸等が挙げられる。
【0042】多官能エステル化合物としては、特に制限
はなく、上記多官能カルボン酸のアルキルエステルまた
は芳香族エステル等が挙げられ、具体的には、モノメチ
ルエステル、ジメチルエステル、モノエチルエステル、
ジエチルエステル、モノプロピルエステル、ジプロピル
エステル、モノブチルエステル、ジブチルエステル、モ
ノフェニルエステル、ジフェニルエステル等が挙げられ
る。
【0043】多価金属化合物としては、特に制限はな
く、例えば、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジプロピル
亜鉛、ジ−イソプロピル亜鉛、ジブチル亜鉛、ジ−イソ
ブチル亜鉛、ジ−t−ブチル亜鉛、ジペンチル亜鉛、ジ
ヘキシル亜鉛、ジヘプチル亜鉛、ジオクチル亜鉛、ジ−
2−エチルヘキシル亜鉛、ジフェニル亜鉛、ジトリル亜
鉛、ジシクロブチル亜鉛、ジシクロペンチル亜鉛、ジ−
メチルシクロペンチル亜鉛、ジシクロヘキシル亜鉛、メ
チルフェニル亜鉛、エチルフェニル亜鉛、トリメチルア
ルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチル
アルミニウム、トリイソヘキシルアルミニウム、トリフ
ェニルアルミニウム、イソブチルアルミニウムハイドラ
イド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジイソブチル
アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムメトキシ
ド、アルミニウムエトキシド、アルミニウム−n−プロ
ポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウ
ム−n−ブトキシド、アルミニウムイソブトキシド、ア
ルミニウム−n−ペントキシド、アルミニウムイソペン
トキシド、アルミニウム−2−ブトキシド、アルミニウ
ム−t−ブトキシド、アルミニウム−t−ペントキシ
ド、水酸化アルミニウム、亜鉛ジメトキシド、亜鉛ジエ
トキシド、亜鉛ジイソプロポキシド、亜鉛ジ−n−プロ
ポキシド、亜鉛ジ−n−ブトキシド、亜鉛ジイソブトキ
シド、亜鉛ジ−n−ペントキシド、亜鉛ジイソペントキ
シド、亜鉛ジ−2−ブトキシド、亜鉛ジ−t−ブトキシ
ド、亜鉛ジ−t−ペントキシド、水酸化亜鉛、水素化カ
ルシウム、カルシウムジメトキシド、カルシウムジエト
キシド、カルシウムジイソプロポキシド、カルシウムジ
−n−プロポキシド、カルシウムジ−n−ブトキシド、
カルシウムジイソブトキシド、カルシウムジ−n−ペン
トキシド、カルシウムジイソペントキシド、カルシウム
ジ−2−ブトキシド、カルシウムジ−t−ブトキシド、
カルシウムジ−t−ペントキシド、水酸化カルシウム、
マグネシウムジメトキシド、マグネシウムジエトキシ
ド、マグネシウムジイソプロポキド、マグネシウムジ−
n−プロポキシド、マグネシウム、マグネシウムジ−n
−ブトキシド、マグネシウムジイソブトキシド、マグネ
シウムジ−n−ペントキシド、マグネシウムジイソペン
トキシド、マグネシウムジ−2−ブトキシド、マグネシ
ウムジ−t−ブトキシド、マグネシウムジ−t−ペント
キシド、水酸化マグネシウム、チタンアルコキサイド、
ジルコニウムアルコキサイド等が挙げられる。
【0044】上記の鎖延長剤は、原料の低分子量ポリア
ルキレンオキサイドに対して0.01〜10重量%使用
してもよい。好ましくは0.1〜5重量%、最も好まし
くは0.5〜2.5重量%使用される。鎖延長剤の量が
前述の範囲を外れると、低分子量ポリアルキレンオキサ
イドと鎖延長剤との仕込み比率のバランスが崩れ、十分
に高分子量化反応が起こらず、低分子量の生成物しか得
られない。
【0045】鎖延長工程時の温度については特に限定は
ない。反応温度は10〜250℃であり、好ましくは5
0〜170℃、最も好ましくは70〜160℃である。
温度が前述の範囲よりも低いと反応が完結せず、分子量
が十分に高くならない。また、温度が前述の範囲よりも
高いと得られる高分子量ポリアルキレンオキサイドの熱
劣化が起こる。
【0046】鎖延長工程時の圧力は使用する鎖延長剤に
よって異なる。鎖延長剤により縮合反応する場合、反応
をより短時間で終わらすために低圧下で行い、好ましく
は0.001〜100mmHgで行う。鎖延長剤により付加
反応する場合、常圧または減圧下または加圧下で反応を
行ってもよい。高粘度用反応装置 本発明の製造方法には高粘度用反応装置が用いられる。
高粘度用反応装置を用いて反応を行うと、さらに容易に
効率良く製造することができるため好ましい。
【0047】高粘度用反応装置の具体例としては、変形
翼を連ねた攪拌軸を並べて配置した横型2軸混練装置
(入江商会、商品名「1リットルニーダー」)、並べて
配置された2本の攪拌軸と前記各攪拌軸に位相を変化さ
せて組み込まれた凸レンズ形状のパドルとを有するセル
フクリーニング型の横型2軸混練装置、格子状の翼を連
ねた軸無し構造の攪拌部を並べて配置した横型2軸混練
装置、メガネ状の翼を連ねた攪拌軸を並べて配置した横
型2軸混練装置、内側に配置された板状攪拌翼と、前記
板状攪拌翼の外側に同芯い配置された変形螺旋状翼とを
有する縦型混練装置、逆円錐リボン翼を有する縦型混練
装置、ねじり格子状の翼を連ねた軸無し構造の攪拌翼を
有する縦型混練装置等が挙げられる。
【0048】高粘度用反応装置は連続式またはバッチ式
のいずれでもよい。連続式の高粘度反応装置の一例とし
て、図1に示す横型2軸混練装置((株)栗本鉄工所
製、商品名「KRCニーダ」)がある。この混練装置1
は、ニーダ本体2と、ニーダ本体2に粉体または流体を
定量供給する個体供給部3と、ニーダ本体2に液体また
はスラリ状液体を定量供給する液体供給部4と、ニーダ
本体2を加熱・冷却するための加熱・冷却装置5とを備
えている。
【0049】ニーダ本体2は、モータおよび減速装置か
らなる駆動部10と、2つ割のトラフ11と、トラフ1
1に回転自在に支持され、駆動部10により駆動される
2本の攪拌軸12(図2)とを有している。図2に示す
ように、攪拌軸12には、凸レンズ形状のパドル13を
含む各種パドルおよびスクリュー(図示せず)が軸方向
に並べて組み込まれている。各パドル13は、数枚単位
で位相をずらして配置されている。この結果、トラフ1
1内に供給された2種の原料が高粘度であっても効率よ
く短時間に混練・搬送される。
【0050】この混練装置1では、たとえば、鎖延長剤
を原料供給部3に収容し、低分子量ポリアルキレンオキ
サイドを原料供給部4に収納する。そして、2種の原材
料を供給部3,4からトラフ11内に所定量供給し、低
分子量ポリエチレンオキサイドを加熱溶融させて常圧
下、鎖延長剤と混練して鎖延長反応させる。これによ
り、高分子量ポリアルキレンオキサイドが生成される。
【0051】その他、連続式の高粘度反応装置として
は、2軸横型混練装置で攪拌翼がメガネ翼のもの
((株)日立製作所、商品名「日立メガネ翼重合
機」)、攪拌翼が格子翼のもの((株)日立製作所、商
品名「日立格子翼重合機」)、攪拌翼が花びら状のも
の、攪拌翼が編芯ディスク状のセルフクリーニング型の
もの(三菱重工業(株)製、商品名「SCR」)、攪拌
翼が中空円板翼または三枚羽根翼のもの(三菱重工業
(株)製、商品名「HVR」)等がある。また、(株)
日本製鋼所製、商品名「TEX−X]やプラスチックの
押し出し成形または脱揮に広く用いられている1軸また
は2軸の押し出し機を用いてもよい。
【0052】また、バッチ式の高粘度反応装置として
は、縦型混練装置で攪拌翼が同芯に配置された2軸に組
み込まれたもの、攪拌翼が逆円錐リボン形状のもの(三
菱重工業(株)製、商品名「VCR])、攪拌翼がねじ
り格子翼のもの((株)日立製作所製)、商品名「日立
高粘度バッチ式重合機」)等がある。このようにして得
られた高分子量ポリアルキレンオキサイドは成形加工し
て各種用途に有効適用できる。
【0053】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらにより限定されるものでは
ない。なお、例中の部は重量部を表す。実施例で実施し
た評価方法は以下の通りである。 (分子量)ゲルパーミエーションクロマトグラフを用い
てポリスチレン換算の数平均分子量を測定した。
【0054】−実施例1− オートクレーブに水酸化ナトリウム0.065部および
トリエチレングリコール15部を加え、窒素置換を行っ
た。次いで攪拌下にオートクレーブを徐々に150℃ま
で昇温し、同温度でオートクレーブ内の圧力を0〜10
kgf/cm2 に維持しながら、酸化エチレン570部を20
時間にわたって連続的に導入した。酸化エチレン導入
後、150℃で2.0時間熟成反応を行ってから系を常
温に戻すことにより、低分子量ポリエチレンオキサイド
を得た。このポリエチレンオキサイドの収率を求めたと
ころ99%であった。また、ゲルパーミエーションクロ
マトグラフ測定結果から、数平均分子量は13,000
であった。
【0055】得られた低分子量ポリエチレンオキサイド
500部を1リットルニーダ((株)入江商会製)に仕
込み、150℃で加熱溶融させ、テレフタル酸ジメチル
を7.4部加えて、15mmHgの減圧下で4時間高分
子量化反応を行った。ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフ測定結果から、数平均分子量は11.2万であっ
た。
【0056】−実施例2− 実施例1と同様の方法で得た低分子量ポリエチレンオキ
サイドおよび亜リン酸ジフェニルを高粘度用横型2軸押
し出し機に連続的に仕込み150℃、20mmHgの減
圧下で高分子量化反応を行った。この際、低分子量ポリ
エチレンオキサイドが高粘度用横型2軸押し出し機に仕
込まれて亜リン酸ジフェニルと反応して高分子量化され
て装置出口から取り出されるまでの滞留時間は10分で
あった。ゲルパーミエーションクロマトグラフ測定結果
から、数平均分子量は10.3万であった。
【0057】−比較例− 100ミリリットルフラスコに上記実施例1で得られた
低分子量ポリエチレンオキサイド数平均分子量13,0
00を10部およびテレフタル酸ジメチル0.145部
を仕込み、15mmHgの減圧下で150℃、6時間高
分子量化反応を行った。
【0058】ゲルパーミエーションクロマトグラフ測定
結果から、数平均分子量は4.5万であった。実施例1
〜2で得られる高分子量ポリアルキレンオキサイドは、
比較例に比べて数平均分子量が大きく、反応時間が非常
に短い。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、高粘度用反応装置を用
いて反応工程を実施するので、高分子量ポリアルキレン
オキサイドを短い反応時間で工業的に効率よく製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の実施に用いる高粘度用反応
装置の一例を示す斜視図。
【図2】高粘度反応装置の断面部分図。
【符号の説明】
1 混練装置 12 攪拌翼 13 パドル

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】数平均分子量1万〜1000万の高分子量
    ポリアルキレンオキサイドを製造するに際して、高粘度
    用反応装置を用いることを特徴とする高分子量ポリアル
    キレンオキサイドの製造方法。
  2. 【請求項2】前記高分子量ポリアルキレンオキサイド
    は、炭素数2〜6の脂肪族環状エーテルを触媒存在下に
    開環重合させることにより製造される、請求項1に記載
    の高分子量ポリアルキレンオキサイドの製造方法。
  3. 【請求項3】前記高分子量ポリアルキレンオキサイド
    は、炭素数2〜6の脂肪族環状エーテル、または炭素数
    2〜6の脂肪族グリコールから得られた低分子量ポリア
    ルキレンオキサイドと、鎖延長剤とを反応させることに
    より製造される、請求項1に記載の高分子量ポリアルキ
    レンオキサイドの製造方法。
  4. 【請求項4】前記高粘度反応装置は変形翼を連ねた攪拌
    軸を並べて配置した横型2軸混練装置である、請求項1
    から3のいずれかに記載の高分子量ポリアルキレンオキ
    サイドの製造方法。
  5. 【請求項5】前記高粘度反応装置は、並べて配置された
    2本の攪拌軸と、前記各攪拌軸に位相を変化させて組み
    込まれた凸レンズ形状のパドルとを有するセルフクリー
    ニング型の横型2軸混練装置である、請求項1から3の
    いずれかに記載の高分子量ポリアルキレンオキサイドの
    製造方法。
  6. 【請求項6】前記高粘度反応装置は、格子状の翼を連ね
    た軸無し構造の攪拌部を並べて配置した横型2軸混練装
    置である、請求項1から3のいずれかに記載の高分子量
    ポリアルキレンオキサイドの製造方法。
  7. 【請求項7】前記高粘度反応装置は、メガネ状の翼を連
    ねた攪拌軸を並べて配置した横型2軸混練装置である、
    請求項1から3のいずれかに記載の高分子量ポリアルキ
    レンオキサイドの製造方法。
  8. 【請求項8】前記高粘度反応装置は、内側に配置された
    板状攪拌翼と、前記板状攪拌翼の外側に同芯に配置され
    た変形螺旋状翼とを有する縦型混練装置である、請求項
    1から3のいずれかに記載の高分子量ポリアルキレンオ
    キサイドの製造方法。
  9. 【請求項9】前記高粘度反応装置は、逆円錐リボン翼を
    有する縦型混練装置である、請求項1から3のいずれか
    に記載の高分子量ポリアルキレンオキサイドの製造方
    法。
  10. 【請求項10】前記高粘度反応装置は、ねじり格子状の
    翼を連ねた軸無し構造の攪拌翼を有する縦型混練装置で
    ある、請求項1から3のいずれかに記載の高分子量ポリ
    アルキレンオキサイドの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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