KR101189336B1

KR101189336B1 - 락톤 화합물의 개환 중합법 및 개환 중합용 활성탄 촉매

Info

Publication number: KR101189336B1
Application number: KR1020077020497A
Authority: KR
Inventors: 도시오 엔도; 히데또시 오모리
Original assignee: 가부시끼가이샤 다이셀
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-10-09
Also published as: CN101107288B; JP4786637B2; US7622547B2; US20080125568A1; JPWO2006085484A1; EP1857484A1; KR20070108394A; CN101107288A; WO2006085484A1; TW200634050A

Abstract

본 발명에 따르면, ε-카프로락톤 등의 하기 화학식 1로 표시되는 락톤 화합물을 분말 활성탄의 존재하에 필요에 따라서 다가 알코올, 지방족 알코올, 지방족 카르복실산 등의 개시제를 이용하여 반응시켜 폴리락톤, 폴리락톤알킬에테르, 폴리락톤알킬에스테르 등을 얻는다.

<화학식 1>

(여기서, R¹은 탄소수 2 내지 18의 알킬렌기이고, 1개 이상의 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환될 수 있다.)

본 발명에 따르면, 목적 화합물이 고수율, 고품위로 얻어지며, 촉매의 분리가 용이하다.

개환 중합법, 개환 중합용 활성탄 촉매, 락톤 화합물

Description

락톤 화합물의 개환 중합법 및 개환 중합용 활성탄 촉매 {RING-OPENING POLYMERIZATION PROCESS FOR LACTONE COMPOUND AND ACTIVE CARBON CATALYST FOR RING-OPENING POLYMERIZATION}

본 발명은 활성탄을 촉매로 이용한 락톤 화합물의 개환 중합법 및 개환 중합용 촉매에 관한 것이다.

개환 중합법은 단량체인 환상 화합물의 개환에 의해 중합을 진행시켜 중합체를 합성하는 중합법이고, 현재 나일론, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에틸렌이민, 폴리실록산 등의 공업적으로 중요한 여러 합성 고분자가 개환 중합법에 의해 제조되고 있다.

일반적으로 개환 중합을 진행시키기 위해서는 반응계에 촉매를 첨가할 필요가 있다. 촉매는 환상 화합물에 작용하여 그의 개환 반응을 촉진시키는 것이다. 촉매로서는, 예를 들면 환상 에테르, 환상 포르말, 환상 이민 등의 양이온 반응성 단량체에 대해서는, BF₃ㆍO(C₂H₅)₂, SnCl₄, AlCl₃ 등의 루이스산; 알킬클로라이드, 알킬브로마이드 등의 알킬할라이드; CF₃SO₃H 등의 초강산; CF₃SO₃R(R은 알킬기) 등의 초강산 에스테르; R₃C⁺PF₆ ^-, R₃O⁺BF₄ ^-(R은 알킬기) 등의 양이온염이 사용되고 있다. 또한, 환상 실록산, 락탐류, 산 무수물 등의 음이온 반응성 단량체에 대해서는, Li, Na, K, RCOONa, RONa, R₂NLi(R은 알킬기) 등이 사용되었다. 또한, 불화옥세탄을, 불화 알칼리 금속을 활성탄과 같은 담체에 담지시킨 촉매가 개시되었지만, 활성점은 불화 알칼리 금속이고, 활성탄은 담체에 지나지 않았다(특허 문헌 1 참조). 또한, 환상 에테르, 락톤류 등의 배위 음이온 반응성 단량체에 대해서는, (C₂H₅)₂Zn-H₂O, (C₂H₅)₂Zn-ROH, AlR₃-아세틸아세톤-H₂O(R은 알킬기), 환상 올레핀류 등의 복분해 반응성 단량체에 대해서는 MoCl₅, WCl₆이 사용되었다.

그러나, 이들 종래의 촉매를 사용하면, 1) 중합 이외의 부반응이 발생하고, 2) 불순물로서 이것이 생성 중합체에 포함된 경우, 잔존한 불순물의 독성이 문제되거나, 중합체의 성능 열화를 야기하는 원인이 되는 등의 문제점이 지적되었다.

한편, 활성탄은 흡착제나 고체 촉매의 담체로서 사용되는 것은 공지되어 있지만, 활성탄 단독으로 개환 중합 촉매로서 사용할 수 있는 것은 알려져 있지 않았다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공고 (평)1-49340(청구항 5 참조)

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

따라서, 본 발명의 목적은 촉매 효과가 우수하고, 부반응을 일으키지 않으면서, 또한 여과 분리에 의해 생성 중합체 중에 잔존하지 않아, 그의 안전성 저하나 성능 열화를 야기하지 않는 촉매를 이용하는 락톤 화합물의 개환 중합법 및 이러한 중합법에 사용되는 촉매를 제공하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 개환 중합에 있어서의 촉매로서 활성탄을 사용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 제1은, 단량체인 락톤 화합물(a)의 개환에 의해 중합을 진행시키는 개환 중합법에 있어서, 활성탄을 촉매로서 이용하는 것을 특징으로 하는 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제2는, 활성탄이 분말 활성탄인 본 발명의 제1의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제3은, 개환 중합 방식이 락톤 화합물(a)의 개환 단독 중합 또는 2종 이상의 락톤 화합물(a)의 개환 공중합인 본 발명의 제1 또는 2의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제4는, 락톤 화합물(a)가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 본 발명의 제1 내지 3 중 어느 하나의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제5는, 락톤 화합물(a)가 β-프로피오락톤, β-부티로락톤, β-발레로락톤, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프릴로락톤, δ-발레로락톤, β-메틸-δ-발레로락톤, δ-스테아로락톤, ε-카프로락톤, 2-메틸-ε-카프로락톤, 4-메틸-ε-카프로락톤, ε-카프릴로락톤, ε-팔미토락톤으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인 본 발명의 제4의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제6은, 락톤 화합물(a)가 ε-카프로락톤인 본 발명의 제5의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제7은, 활성 수소 화합물(b)를 개시제로 하여 락톤 화합물(a)를 반응시키는 본 발명의 제1 내지 6 중 어느 하나의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제8은, 활성 수소 화합물(b)가 물 또는 다가 수산기 화합물이고, 생성물이 폴리락톤인 본 발명의 제7의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제9는, 활성 수소 화합물(b)가 지방족 알코올이고, 생성물이 폴리락톤 지방족 알킬에스테르인 본 발명의 제7의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제10은, 활성 수소 화합물(b)가 지방족 카르복실산이고, 생성물이 폴리락톤 지방족 알킬에스테르인 본 발명의 제7의 개환 중합법을 제공한다.

본 발명의 제11은, (1) 활성탄만을 포함하거나,

(2) 분말 활성탄을 담체에 담지하여 이루어지거나,

(3) 분말 활성탄을 조립하여 이루어지거나, 또는

(4) 분말 활성탄을 다른 분체와 조립하여 이루어지는

락톤 화합물(a)의 개환 중합용 촉매를 제공한다.

<발명의 효과>

본 발명에 따르면, 사용한 활성탄이 촉매 효과가 우수하고, 부반응을 발생시키지 않으면서, 또한 여과 분리에 의해 생성 중합체 중에 잔존하지 않아, 그의 안전성 저하나 성능 열화를 야기하지 않는 촉매를 이용하는 개환 중합법 및 이러한 중합법에 사용되는 활성탄을 제공할 수 있다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

[락톤 화합물(a)]

단량체인 락톤 화합물(a)로서는, 활성탄 촉매의 존재하에 개환 중합하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서 사용할 수 있는 락톤 화합물(a)로서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 예시된다.

<화학식 1>

바람직한 락톤 화합물(a)로서는, 구체적으로는 β-프로피오락톤, β-부티로 락톤, β-발레로락톤, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프릴로락톤, δ-발레로락톤, β-메틸-δ-발레로락톤, δ-스테아로락톤, ε-카프로락톤, 2-메틸-ε-카프로락톤, 4-메틸-ε-카프로락톤, ε-카프릴로락톤, ε-팔미토락톤 등을 들 수 있다. 또한, 환상 이량체인 글리콜라이드, 락타이드 등도 락톤과 동일하게 개환 중합의 단량체로서 반응시킬 수 있다. 또한, 에틸렌카르보네이트, 1,3-프로필렌카르보네이트, 네오펜틸카르보네이트, 2-메일-1,3-프로필렌카르보네이트, 1,4-부탄디올카르보네이트 등의 환상 카르보네이트 화합물도 동일하다.

본 발명에서 개환 단독 중합은 1종류의 락톤 화합물(a)를 개환 중합하는 것이고, 개환 공중합은 2종 이상의 락톤 화합물(a)를 개환 중합하는 것이다. 개환 공중합용 단량체로서는, 상기 락톤 화합물(a) 외에 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드, 부틸렌옥시드, 탄소수 6 내지 30의 α-올레핀에폭시드, 스티렌옥시드, 글리시돌 및 에피클로로히드린 등의 옥시란 화합물일 수도 있다.

[활성탄]

본 발명에서 촉매로서 이용되는 활성탄으로서는, 종래의 다공성 탄소질 흡착제로서 알려져 있는 것을 사용할 수 있다. 이들 활성탄은 주로 석탄, 코크스, 피치, 골탄, 목탄, 야자각ㆍ목재, 톱밥, 리그닌 등의 식물 유래의 천연 탄소질, 소의 뼈 등의 동물 유래의 천연 탄소질, 페놀 수지나 폴리아크릴로니트릴 등의 합성 수지 등의 유기 고분자, 석탄 등의 탄소질 물질을 열 처리에 의해 탄화시키고, 그것을 부활시켜 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서의 활성탄으로서는, 활성탄 그 자체일 수도 있고, 활성탄을 일부 포함한 것일 수도 있다. 예를 들면 플라스틱, 광물, 세라믹스, 섬유 등의 담체 상에 활성탄을 담지시킨 것일 수도 있고, 분말 활성탄을 점결제를 이용하여 조립한 것일 수도 있으며, 광물, 세라믹 등의 분말과 분말 활성탄으로부터 조립한 것일 수도 있다. 또한, 골탄, 목탄, 흑연, 카본 블랙 등도 이들 구조 중에 활성탄을 포함하는 경우가 있기 때문에, 이들도 본 발명에 있어서 활성탄을 일부 포함한 것으로서 들 수 있다.

본 발명에서 사용되는 활성탄은 비표면적이 500 m²/g 이상이면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 750 m²/g 이상, 더욱 바람직하게는 900 m²/g 이상의 것이며, 통상적인 상한은 3000 m²/g 정도이다.

본 발명에서 사용되는 활성탄의 형상은 입상, 분말, 섬유상, 판상, 벌집상 그 밖에 다른 어떠한 형상일 수도 있다. 입상 활성탄으로서는, 도요(현재 미쯔비시 가가꾸) 칼곤(주) 제조의 F400, F300, PCB, BPL, CAL, CPG 또는 APC; 닛본 엔바이로케미컬즈(주) 제조의 입상 백로(白鷺) WH 또는 입상 백로 C; 쿠라레 케미컬(주) 제조의 쿠라레콜 KW; 쿠레하 가가꾸 고교(주) 제조의 BAC 등을 들 수 있다. 분말 활성탄으로서는, 닛본 엔바이로케미컬즈(주) 제조의 백로 A 또는 백로 C 등을 들 수 있다. 섬유상 활성탄으로서는 도호 레이온(주) 제조의 FX-300; 오오사까 가스(주) 제조의 M-30; 도요 보세끼(주) 제조의 KF-1500 등을 들 수 있고, 판상 활성탄으로서는 가네보(주) 제조의 미크로라이트 AC 등을 들 수 있다.

활성탄의 사용량에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 락톤 화합물(a) 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부의 범위이다.

[활성 수소 화합물]

본 발명에서는 활성 수소 화합물(b)를 이용하고, 상기 활성 수소 화합물(b)를 개시제로 하여 개환 단독 중합이나, 다른 락톤 화합물(a)와의 개환 공중합을 행할 수 있다. 활성 수소 화합물(b)는, 예를 들면 히드록실기, 카르복실기, 아미노기 및/또는 티올기를 1 이상 갖는 것이다.

활성 수소 화합물(b)로서는 물이나, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 헥산디올 등의 디올류; 이들의 축합물인 에테르디올류; 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 등의 3관능 이상의 다가 수산기 화합물을 들 수 있다. 이들로부터의 생성물을 본 발명에서는 폴리락톤이라고 한다.

활성 수소 화합물(b)는 모노히드록시 화합물일 수도 있고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 30의 지방족, 지환족, 방향족 알코올이고, 더욱 바람직하게는 지방족 알코올이다. 구체적으로는 탄소수 1 이상의 저급 알코올, 탄소수 10 이상의 고급 알코올 등을 들 수 있다. 이들 화합물을 활성 수소 화합물(b)로서 이용하였을 때의 생성물은 폴리락톤의, 대응하는 알코올에스테르(말단에 수산기를 가짐)이다. 예를 들면 활성 수소 화합물(b)로서 지방족 알코올을 이용한 경우에는, 폴리락톤 지방족 알킬에스테르가 얻어진다.

또한, 활성 수소 화합물(b)는 모노 또는 폴리카르복시 화합물일 수도 있다. 구체적으로는 포름산, 아세트산 내지 데칸산 등의 저급 지방족 카르복실산, (메트)아크릴산 등의 중합성 불포화 카르복실산, 라우르산 내지 스테아르산 등의 고급 지방족 카르복실산; 말레산, 숙신산, 아디프산 등의 지방족 포화 또는 중합성 불포화 디카르복실산류; 시클로헥산 디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산류; 프탈산류 등의 방향족 디카르복실산류; 프로판트리카르복실산, 트리멜리트산, 아미노트리아세트산과 같은 트리카르복실산류; 부탄테트라카르복실산, 피로멜리트산, 에틸렌디아민 테트라아세트산과 같은 테트라카르복실산류 등의 다가 카르복실산 등을 들 수 있다. 이들 화합물을 활성 수소 화합물(b)로서 이용하였을 때의 생성물은 폴리락톤의, 대응하는 카르복실산에스테르(말단에 카르복실기를 가짐)이다. 예를 들면 활성 수소 화합물(b)로서 지방족 카르복실산을 이용한 경우에는, 폴리락톤 지방족 카르복실산에스테르가 얻어진다.

개환 중합의 반응 온도, 반응 시간에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 반응 온도에 대해서는 예를 들면 100 ℃ 내지 200 ℃, 반응 시간에 대해서는 바람직하게는 1 시간 이상이고, 5 시간 이상인 것이 보다 바람직하다.

개환 중합법에서는, 필수 성분으로서, 단량체로서의 환상 화합물 및 활성탄을 반응계에 포함하는 것이지만, 필요에 따라서 반응 희석제로서 저분자량 탄화수소(예를 들면 탄소수 4 내지 12 정도의 지방족 탄화수소); 시클로헥산 등의 지환식 탄화수소; 톨루엔 등의 방향족 탄화수소; 디메틸에테르 내지 에틸렌글리콜 디메틸에테르 등의 쇄상 에테르류; 클로로포름 등의 할로겐화 탄화수소; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류; 테트라 히드로푸란, 디옥산 등의 환상 에테르류 등의 용매를 첨가할 수도 있다.

반응 형식으로서는, 회분식일 수도 반회분식일 수도 연속식일 수도 있다. 반응 장치로서는, 교반조식, 충전탑과 같은 유통식, 유동상식 등을 들 수 있다. 반응 방식으로서는, 충전탑식 반응 장치를 이용하여, 이것에 촉매인 활성탄을 충전하여 촉매층을 형성하고, 락톤 화합물(a) 단독 또는 락톤 화합물(a)와 활성 수소 화합물(b)의 혼합물을 상기 촉매층에 통과시키는 방법이 바람직하다. 이 방법에 따르면, 촉매의 여과 작업을 생략할 수 있을 뿐 아니라, 실활된 촉매층에 수증기를 통과시켜 재부활화, 건조시키는 것을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 락톤 화합물의 개환 중합법에 따르면, 활성탄을 촉매로 하기 때문에, 종래 방법과 비교하여 락톤의 이량체화 등의 부반응이 억제된다. 또한, 생성물 중에의 무기 원소의 혼입을 현저히 억제할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면 부생하는 락톤 이량체의 함유량이 0.1 중량％ 이하, 바람직하게는 0.05 중량％ 이하인 락톤 개환 중합체, 또는 잔존하는 각 무기 원소의 혼입량이 각 0.1 중량ppm 이하인 락톤 개환 중합체를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 목적 생성물의 색상 등의 물성의 점에서도 우수하다.

이하에, 본 발명의 실시예 및 비교예를 들지만, 본 발명은 이들 실시예 등으로 한정되지 않는다. 활성탄으로서는, 닛본 엔바이로케미컬즈사 제조, 백로 A를 사용하였다. 또한, 목적 생성물 중의 무기 원소(Al, As, Ba, Ca, Cd, Ce, Co, Cu, Cr, Ga, Ge, Fe, Hf, La, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Pd, Sb, Se, Si, Sn, Sr, Ti, V, Zn, Zr)는 고주파 플라즈마(ICP) 발광 분석에 의해 각각 정량하였다. 락톤 이량체는 가스 크로마토그래피에 의해 정량하였다. 「％」, 「ppm」은 특별히 언급하지 않는 한, 중량 기준이다.

(실시예 1: 폴리카프로락톤디올의 제조예 1)

질소 도입관, 교반기, 냉각관, 온도 조절기, 적하 실린더를 구비한 1 리터의 4구 플라스크에 디에틸렌글리콜 2.0 mol(212.2 g)과 ε-카프로락톤 6.9 mol(787.8 g)과 활성탄 5.0 g을 첨가하여 180 ℃로 가열하였다. 이어서, 반응 온도를 180 ℃로 유지하면서 반응계 중의 ε-카프로락톤 농도가 0.5 중량％ 미만이 될 때까지 반응을 계속하였다. 냉각 후, 반응계로부터 활성탄을 여과에 의해 제거하여 반응물을 약 950 g 얻었다.

얻어진 폴리카프로락톤디올은 색상 20 APHA, 산가 0.1 KOHmg/g, 수분 0.02 ％, 수산기가 218 KOHmg/g, 점도 300 mPaㆍs(40 ℃), 락톤 이량체 생성량 0.01 ％이고, 상기 무기 원소의 혼입량은 각각 0.1 ppm 이하였다.

(실시예 2: 폴리카프로락톤트리올의 제조예 1)

실시예 1과 동일한 4구 플라스크에 트리메틸올프로판 1.25 mol(167.7 g)과 ε-카프로락톤 7.3 mol(832.3 g)과 활성탄 5.0 g을 첨가하여 180 ℃로 가열하였다. 이어서, 반응 온도를 180 ℃로 유지하면서 계 중의 락톤 화합물 농도가 0.5 중량％ 미만이 될 때까지 반응을 계속하였다. 냉각 후 반응계로부터 활성탄을 여과에 의해 제거하여 반응물을 약 950 g 얻었다.

얻어진 폴리카프로락톤트리올은 색상 15 APHA, 산가 0.2 KOHmg/g, 수분 0.02 ％, 수산기가 210 KOHmg/g, 점도 1200 mPaㆍs(25 ℃), 락톤 이량체 생성량 0.02 ％이고, 상기 무기 원소의 혼입량은 각각 0.1 ppm 이하였다.

(실시예 3: 폴리락톤트리올의 제조예 2)

실시예 1과 동일한 4구 플라스크에 트리메틸올프로판 2.0 mol(268.4 g)과 ε-카프로락톤 3.85 mol(439.0 g)과 δ-발레로락톤 2.92 mol(292.7 g)과 활성탄 5.0 g을 첨가하여 180 ℃로 가열하였다. 이어서, 반응 온도를 180 ℃로 유지하면서 계 중의 잔류하는 2종의 락톤 화합물의 함유율이 2종의 락톤 화합물의 합계량 기준으로 2 중량％ 이하가 된 것을 확인한 후, 진공 펌프에 의해 서서히 진공도를 올리고, 잔류하는 2종의 락톤 화합물의 함유율이 1 중량％ 이하로 저하될 때까지 제거하였다. 냉각 후 반응계로부터 활성탄을 여과에 의해 제거하여 반응물을 약 950 g 얻었다.

얻어진 폴리락톤트리올은 색상 20 APHA, 산가 0.06 KOHmg/g, 수분 0.01 ％, 수산기가 336 KOHmg/g, 점도 1120 mPaㆍs(25 ℃), 락톤 이량체 생성량: 0.01 ％이고, 상기 무기 원소의 혼입량은 각각 0.1 ppm 이하였다.

(실시예 4: 폴리락톤 모노카르복실산에스테르의 제조예 1)

실시예 1과 동일한 4구 플라스크에 카프로산 0.50 mol(58.1 g)과 ε-카프로락톤 4.95 mol(565.2 g)과 4-메틸카프로락톤 2.94 mol(376.8 g)과 활성탄 5.0 g을 첨가하여 180 ℃로 가열하였다. 이어서, 반응 온도를 180 ℃로 유지하면서 계 중의 락톤 화합물 농도가 합계량 기준으로 0.5 중량％ 미만이 될 때까지 반응을 계속하였다. 냉각 후 반응계로부터 활성탄을 여과에 의해 제거하여 반응물을 약 950 g 얻었다.

얻어진 폴리락톤 모노카르복실산에스테르는 색상 20 APHA, 산가 27.9 KOHmg/g, 수분 0.02 ％, 수산기가 0.1 KOHmg/g, 점도 1530 mPaㆍs(25 ℃), 락톤 이량체 생성량 0.01 ％이고, 상기 무기 원소의 혼입량은 각각 0.1 ppm 이하였다.

(실시예 5: 폴리락톤 모노히드록시모노카르복실산에스테르의 제조예 1)

실시예 1과 동일한 4구 플라스크에 12-히드록시스테아르산 0.50 mol(150.2 g)과 ε-카프로락톤 4.46 mol(509.9 g)과 4-메틸카프로락톤 2.65 mol(339.9 g)과 활성탄 5.0 g을 첨가하여 180 ℃로 가열하였다. 이어서, 반응 온도를 180 ℃로 유지하면서 계 중의 락톤 화합물 농도가 합계량 기준으로 0.5 중량％ 미만이 될 때까지 반응을 계속하였다. 냉각 후 반응계로부터 활성탄을 여과에 의해 제거하여 반응물을 약 950 g 얻었다.

얻어진 폴리락톤 모노히드록시모노카르복실산에스테르는 색상 20 APHA, 산가26.9 KOHmg/g, 수분 0.02 ％, 수산기가 26.3 KOHmg/g, 점도 2510 mPaㆍs(25 ℃), 락톤 이량체 생성량 0.01 ％이고, 상기 무기 원소의 혼입량은 각각 0.1 ppm 이하였다.

(비교예 1: 폴리락톤 모노히드록시모노카르복실산에스테르의 제조예 2)

실시예 1과 동일한 4구 플라스크에 12-히드록시스테아르산 0.50 mol(150.2 g)과 ε-카프로락톤 4.46 mol(509.9 g)과 4-메틸카프로락톤 2.65 mol(339.9 g)과 옥틸산 제1 주석 0.01 g을 첨가하여 180 ℃로 가열하였다. 이어서, 반응 온도를 180 ℃로 유지하면서 계 중의 락톤 화합물 농도가 합계량 기준으로 0.5 중량％ 미 만이 될 때까지 반응을 계속하였다. 냉각시켜 반응물을 약 950 g 얻었다.

얻어진 폴리락톤 모노히드록시모노카르복실산에스테르는 색상 50 APHA, 산가 26.5 KOHmg/g, 수분 0.04 ％, 수산기가 26.9 KOHmg/g, 점도 2830 mPaㆍs(25 ℃), 락톤 이량체 생성량 0.18 ％이고, 상기 무기 원소의 혼입량은 Sn이 3 ppm 검출되고, 그 밖의 원소는 각각 0.1 ppm 이하였다.

본 발명에 따르면, 사용되는 활성탄이 촉매 활성이 우수하며 부반응이 억제되기 때문에 고품위의 목적 생성물을 높은 수율로 얻을 수 있다. 또한, 촉매는 여과 분리에 의해 간단하게 목적 생성물로부터 분리 제거할 수 있고, 더구나 종래의 촉매와 같이 안전성이나 목적 생성물의 성능 열화의 문제를 야기하지 않는다. 따라서, 본 발명의 방법은 락톤 화합물의 개환 중합체의 공업적 제조법으로서 매우 우수하다.

Claims

단량체인 락톤 화합물(a)의 개환에 의해 중합을 진행시키는 개환 중합법에 있어서, 활성탄을 촉매로서 이용하는 것을 특징으로 하는 개환 중합법.
제1항에 있어서, 활성탄이 분말 활성탄인 개환 중합법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 개환 중합 방식이 락톤 화합물(a)의 개환 단독 중합 또는 2종 이상의 락톤 화합물(a)의 개환 공중합인 개환 중합법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 락톤 화합물(a)가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 개환 중합법.

<화학식 1>

(여기서, R¹은 탄소수 2 내지 18의 알킬렌기이고, 1개 이상의 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환될 수 있다.)
제4항에 있어서, 락톤 화합물(a)가 β-프로피오락톤, β-부티로락톤, β-발 레로락톤, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프릴로락톤, δ-발레로락톤, β-메틸-δ-발레로락톤, δ-스테아로락톤, ε-카프로락톤, 2-메틸-ε-카프로락톤, 4-메틸-ε-카프로락톤, ε-카프릴로락톤, ε-팔미토락톤으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인 개환 중합법.
제5항에 있어서, 락톤 화합물(a)가 ε-카프로락톤인 개환 중합법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 활성 수소 화합물(b)를 개시제로 하여 락톤 화합물(a)를 반응시키는 개환 중합법.
제7항에 있어서, 활성 수소 화합물(b)가 물 또는 다가 수산기 화합물이고, 생성물이 폴리락톤인 개환 중합법.
제7항에 있어서, 활성 수소 화합물(b)가 지방족 알코올이고, 생성물이 폴리락톤 지방족 알킬에스테르인 개환 중합법.
제7항에 있어서, 활성 수소 화합물(b)가 지방족 카르복실산이고, 생성물이 폴리락톤 지방족 카르복실산에스테르인 개환 중합법.
(1) 활성탄만을 포함하거나,

(2) 분말 활성탄을 담체에 담지하여 이루어지거나,

(3) 분말 활성탄을 조립하여 이루어지거나, 또는

(4) 분말 활성탄을 다른 분체와 조립하여 이루어지는

락톤 화합물(a)의 개환 중합용 촉매.