DE60028305T2 - Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren und damit hergestellte Polymere - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren und damit hergestellte Polymere Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren, wobei ein Polymer mit einem Substituenten mit Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks in Kontakt gebracht wird, um Hydroxylgruppen einzuführen.
  • Hydroxylgruppen enthaltende Polymere werden durch ihre ausgezeichneten Eigenschaften, wie Hydrophilie und Reaktivität, zunehmend nützlich und sie waren in der Vergangenheit der Mittelpunkt vieler Untersuchungen. Ein Beispiel davon ist ein Verfahren, wobei die Oberfläche von Polyethylen zur Einführung von Hydroxylgruppen plasmabehandelt wird (R. B. Blyth et al., Polym. Band 19 (1978), S. 1273). Dieses Verfahren basiert auf einer Plasmabehandlung, aber der geringe Wirkungsgrad der Umsetzung für die Einführung der Hydroxylgruppe verhinderte seine Anwendung außerhalb des experimentellen Bereichs.
  • Ein anderes Beispiel der Einführung von Hydroxylgruppen in ein Polymer ist ein Verfahren in dem ein Carbonsäurevinylester, wie Polyvinylacetat, verseift wird, um Polyvinylalkohol (PVA) herzustellen. Polyvinylalkohol (PVA) ist ein industriell nützliches Polymer, das in einer Reihe von Anwendungen verwendet wird, einschließlich Fasern, Papier, Klebstoffen, Emulgatoren und Folien, und wird üblicherweise durch die Verseifungsreaktion von Polyvinylacetat in einem Alkohollösungsmittel, wie Methanol, unter Verwendung eines Alkalikatalysators, wie Natriumhydroxid, erhalten (Nagano et al., „Poval" (Ausgabe 1970), Kobunshi Publications). Die Verseifungsreaktion wird durch Umwandeln der Acetoxylgruppen von Polyvinylacetat in Hydroxylgruppen durchgeführt und wurde industriell verwendet, aber mit der starken Zunahme der Verwendung von PVA in den letzten Jahren bestand der Wunsch, die organischen flüchtigen Bestandteile, wie Alkohol, und die vom Katalysator stammende Asche zu verringern, die im PVA verbleiben.
  • Gemäß dem herkömmlichen Verfahren, das auf der vorstehend genannten Verseifungsreaktion basiert, ist es schwierig, Verunreinigungen vollständig zu entfernen, und das führte zu Vorschlägen, dass das Verfahren selbst eine fundamentale Untersuchung benötigt. In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei-10-265507 wird ein Verfahren zur Einführung von Hydroxylgruppen vorgeschlagen, wobei ein Polymer mit einer elektronenanziehenden Gruppe mit einem Alkohol bei hoher Temperatur und hohem Druck in Kontakt gebracht wird. Das Verfahren nützt den Vorteil des Lösevermögens von Alkoholen für Polymere bei hoher Temperatur und hohem Druck und ihre Fähigkeit, in Polymerteilchen einzudringen, wobei eine Einführung von Hydroxylgruppen innerhalb eines kurzen Zeitraums ermöglicht wird; das Verfahren ist ein sehr revolutionäres Verfahren im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Reaktion. Dennoch bleiben, während dieses Verfahren die Einführung von Hydroxylgruppen innerhalb eines kurzen Zeitraums ermöglicht, die vorstehend genannten Probleme der organischen flüchtigen Bestandteile und Asche ungelöst. Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren bereitzustellen, das die Einführung von Hydroxylgruppen innerhalb eines kurzen Zeitraums ermöglicht und das sehr wenig organische flüchtige Bestandteile und Asche in den Polymeren ergibt.
  • So ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren bereitzustellen, die keine solchen Verunreinigungen enthalten, und das ausgezeichneten Wirkungsgrad der Umsetzung bietet. Diese Aufgabe wurde durch die überraschende Feststellung gelöst, dass Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks Lösevermögen für Polymere aufweist, die andernfalls geringe Affinität gegenüber Wasser aufweisen, und in der Lage ist, in die Polymerteilchen einzudringen, während es selbst katalytische Wirkung zeigt. Mit anderen Worten stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren bereit, wobei ein Polymer mit einem Substituenten mit Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks in Kontakt gebracht wird, um den Substituenten in eine Hydroxylgruppe umzuwandeln, wobei das Polymer ein Polymer ist, welches eine Estergruppe oder einen Alkoxyrest als den Substituenten aufweist, wobei das Polymer mit einer Estergruppe Polycarbonsäurevinylester ist, welches mit anderen Monomeren copolymerisiert sein kann; wobei die Temperatur des Wassers hoher Temperatur und hohen Drucks bei 373 K bis 800 K liegt und wobei der Druck des Wassers hoher Temperatur und hohen Drucks bei 1 MPa bis 62 MPa liegt.
  • Da die Erfindung es ermöglicht, Hydroxylgruppen viel schneller als durch eine herkömmliche Einführung von Hydroxylgruppen einzuführen und keine organischen flüchtigen Bestandteile oder Asche in den Polymeren hinterläßt, weist es hohen industriellen Nutzen auf.
  • 1 ist ein IR-Spektrum für Polyvinylacetat, das als Ausgangssubstanz verwendet wird.
  • 2 ist ein IR-Spektrum des hergestellten Feststoffs.
  • Für das Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren gemäß der Erfindung ist es erforderlich, dass das Polymer das mit Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks in Kontakt gebracht wird, einen Substituenten aufweist. Als Beispiele der Substituenten können Estergruppen, wie eine Acetoxylgruppe, Alkoxyreste, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Halogenatome, Nitrogruppen, Nitrogruppen und dgl. aufgeführt werden.
  • Als Polymere mit einer Estergruppe als Substituenten können Poly(meth)acrylsäureester, wie Polymethyl(meth)acrylat, Polyethyl(meth)acrylat und Polypropylacrylat; Polycarbonsäurevinylester, wie Polyvinylacetat und Polyvinylbutyrat; und Vinylcarboxylatcopolymere, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, aufgeführt werden.
  • Als Polymere mit einem Alkoxyrest als Substituenten können Polyvinylmethylether, Polyvinylethylether und Polyvinylbutylether aufgeführt werden. Als Polymere mit einer Carboxylgruppe als Substituenten können Polycarbonsäuren, wie Poly(meth)acrylsäure, aufgeführt werden; als Polymere mit einer Carbonylgruppe als Substituenten Polymethylvinylketon; als Polymere mit einem Halogenatom als Substituenten Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und Polyvinylfluorid; als Polymere mit einer Nitrilgruppe als Substituenten Polyacrylnitril; und als Polymere mit einer Nitrogruppe als Substituenten Polynitroethylen; sowie Copolymere von diesen. Polymere mit einer Estergruppe oder einem Alkoxyrest als Substituenten sind wegen ihres wahrnehmbaren Resultats der Erfindung unter diesen bevorzugt.
  • Die vorstehend genannten Polymere mit Estergruppen können auch mit anderen Monomeren copolymerisierte Copolymere sein, sofern die Wirkung der Erfindung nicht beeinträchtigt wird, und als Beispiele solcher Monomere können ungesättigte Carbonsäuren, wie (Meth)acrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure und Maleinsäureanhydrid; Mono- und Dialkylester; Nitrile, wie (Meth)acrylnitril; Amide, wie (Meth)acrylamid; Olefinsulfonsäuren, wie Ethylensulfonsäure und (Meth)allylsulfonsäure, und Salze davon; sowie Alkylvinylether, Polyoxyalkylallylether, Alkylether, gesättigte Carbonsäuren, Allylester, Vinylketon, N-Methylpyrrolidon, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Oxyalkylenreste enthaltende ungesättigte Vinylmonomere, Vinylalkoxysilane und dgl. aufgeführt werden.
  • Wenn die Hydroxylgruppe in das Polymer mit dem Substituenten eingeführt wird, kann das Polymer eine Zersetzungsreaktion, abhängig von der Art der Hauptkette, eingehen. Um eine solche Zersetzungsreaktion zu verhindern, ist bevorzugt, dass die Polymerhauptkette aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen besteht. Als Beispiele solcher Arten von Polymeren können Polymere mit den vorstehend genannten Estergruppen, Alkoxyresten, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Halogenatomen, Nitrilgruppen und Nitrogruppen aufgeführt werden. Polyvinylacetat ist wegen seiner industriellen Vorteile besonders bevorzugt.
  • Das Polymer mit dem Substituenten wird mit Wasser in Kontakt gebracht, um den Substituenten in eine Hydroxylgruppe umzuwandeln, und das für die Erfindung verwendete Wasser mit einer Temperatur von 373 K bis 800 K und einem Druck von 1 MPa bis 62 MPa ist nicht auf Wasser allein beschränkt, da auch Gemische mit anderen Substanzen verwendet werden können, die die Löslichkeit des Ausgangspolymers oder die Quelleigenschaft des Ausgangspolymers erhöhen, sofern die Wirkung der Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Solche Substanzen können jede sein, die eine Wirkung bei hoher Temperatur und hohem Druck zeigen. Als Beispiele der Substanzen, die die Löslichkeit des Ausgangspolymers erhöhen, können Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol usw., aufgeführt werden, die mit Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks mischbar sind, keine Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen mit einem anderen Sauerstoff als dem der Hydroxylgruppe oder elektronenanziehende Gruppen aufweisen und einen Siedepunkt aufweisen, der ihre leichte Trennung vom erhaltenen Hydroxylgruppen enthaltenden Polymer ermöglicht; als Substanzen, die die Quelleigenschaft des Ausgangspolymers bei relativ niedriger Temperatur erhöhen, können Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe, wie Ethan, Butan usw., aufgeführt werden. Inerte Substanzen können ebenfalls damit verwendet werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zur Einführung der Hydroxylgruppe einzustellen, so dass solche Substanzen auch als Reaktionseinstellmittel dienen können.
  • Wasser bei einer Temperatur und einem Druck wie aufgeführt nimmt unterschiedliche Eigenschaften zu normalem Wasser an. Mit steigender Temperatur weist flüssiges Wasser geringere Dichte und geringere Dielektrizitätskonstante auf und zeigt eine Tendenz zu einem größeren ionischen Produkt; jedoch zeigt Wasser bei hoher Temperatur und hohem Druck wegen der Verringerung der Dielektrizitätskonstante Affinität für Ausgangspolymere, die normalerweise geringe Affinität gegenüber Wasser aufweisen, wobei so ihre Löslichkeit und innere Durchlässigkeit in Bezug auf die Polymere verbessert wird. Die kritische Temperatur für Wasser (die Temperatur des kritischen Punkts von Gasphase/flüssiger Phase) beträgt 647 K und sein kritischer Druck (der Druck des kritischen Punkts von Gasphase/flüssiger Phase) beträgt 22 MPa; Wasser oberhalb des kritischen Punkts ist als überkritisches Wasser bekannt. Überkritisches Wasser weist nicht nur geringere Dielektrizitätskonstante als Wasser mit hoher Temperatur auf, das in flüssiger Form ist, sondern weist auch einzigartige Eigenschaften, wie geringe Viskosität, großen Diffusionskoeffizienten, geringe Oberflächenspannung und größere Eindringung in das Innere von Harzteilchen auf.
  • Zusätzlich weist Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks ein großes ionisches Produkt auf, zeigt seinen Maximalwert nahe der kritischen Temperatur, obwohl das vom Druck abhängt. Die Konzentration von Wasserstoffionen und Hydroxyionen, die eine katalytische Wirkung zeigen, ist daher höher. So ist es möglich, die Reaktion der Umwandlung des Substituenten des einen Substituenten enthaltenden Polymers in Hydroxylgruppen ohne Zugabe eines reaktionsbeschleunigenden Katalysators oder nur einer kleinen Menge des Katalysators zu beschleunigen. Während der Grund dafür nicht vollständig erklärt wurde, wird vermutet, dass die vorstehend genannten Eigenschaften des Wassers hoher Temperatur und hohen Drucks eine leichtere Eindringung von Wasser in das Innere der Harzteilchen ermöglichen und dass bei einer nucleophilen Substitutionsreaktion der Substituenten durch Hydroxylgruppen, wenn Hydroxylgruppen der Wassermoleküle auf das Kohlenstoffatom treffen (angreifen), dieses durch die Bindung an die Substituenten in leichtem Maße positiv geladen ist.
  • Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks wird gemäß dem Verfahren der Erfindung verwendet, wobei „hohe Temperatur und hoher Druck" nicht nur den vorstehend genannten überkritischen Bereich einschließt, sondern auch den unterkritischen Bereich einschließt. Unterkritisches Wasser, wie für den Zweck der Erfindung definiert, ist Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks nahe dem kritischen Punkt, das die überkritische Temperatur oder den überkritischen Druck nicht erreicht hat, und ist Wasser bei einer Temperatur von 500 K oder darüber und einem Druck von 2,6 MPa oder höher. Die erfindungsgemäße Umsetzung zur Einführung der Hydroxylgruppe geht zufriedenstellend nahe dem kritischen Punkt vonstatten, geht aber auch zufriedenstellend im überkritischen Bereich vonstatten. Im unterkritischen Bereich geht die Umsetzung zufriedenstellender im Niedertemperaturende im Bereich nahe dem kritischen Punkt vonstatten. Abhängig von der Art des Substituenten ist es möglich, eine ausreichend hohe Reaktinsgeschwindigkeit auch im überkritischen Bereich mit einer Temperatur von 100 K oder mehr unter der kritischen Temperatur zu erreichen.
  • Wenn die Temperatur des Wassers zu gering ist, wird die Reaktionsgeschwindigkeit geringer, und wenn sie zu hoch ist, wird die Reaktionsgeschwindigkeit größer, was die Steuerung schwieriger macht, und das Polymer kann eine Zersetzung eingehen, wobei so die Polymerausbeute verringert wird; die Reaktion wird bei 373 K bis 800 K durchgeführt. Stärker bevorzugt wird sie bei 473 K bis 750 K und noch stärker bevorzugt bei 510 K bis 600 K durchgeführt.
  • Der Druck des Wassers wird durch das Einbringvolumen, die Zusammensetzung und die Reaktionstemperatur bestimmt, wenn der Reaktionsbehälter ein geschlossenes System mit geringem Austausch von Substanzen und daher geringer Änderung der Zahl der Mole vor und nach der Umsetzung ist; jedoch, wenn der Druck zu gering ist, hemmt das die Substitutionsreaktion zur Einführung der Hydroxylgruppen, und, wenn er zu hoch ist, tritt leichter eine thermische Zersetzung auf; die Reaktion wird daher bei 1 MPa bis 62 MPa durchgeführt. Vorzugsweise wird sie bei 1 MPa bis 50 MPa und stärker bevorzugt bei 2 MPa bis 40 MPa durchgeführt.
  • Wasser mit hoher Temperatur und hohem Druck wird für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet, aber eine Alkalie kann ebenfalls eingeschlossen sein, um ein Hydroxylgruppen enthaltendes Polymer mit hoher Ausbeute innerhalb kurzer Zeit herzustellen, wobei der Wirkungsgrad der Umwandlung des Polymersubstituenten in eine Hydroxylgruppe weiter verbessert wird. Die für die Umsetzung verwendete Alkalie ist nicht besonders beschränkt, sofern sie in Wasser löslich oder dispergierbar ist, und es ist möglich, Hydroxide von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen, Oxide von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen und zahlreiche Arten von Elektronendonorverbindungen, wie Lewis-Basen und Ammoniak, zu verwenden.
  • Als Beispiele solcher Alkaliverbindungen können Alkalimetallhydroxide, wie Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid und Kaliumhydroxid; Erdalkalimetallhydroxide, wie Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid und Bariumhydroxid; andere Hydroxide, wie Aluminiumhydroxid; Alkalimetalloxide, wie Natriumoxid, Lithiumoxide und Kaliumoxid; Erdalkalimetalloxide, wie Magnesiumoxid, Calciumoxid und Bariumoxid; andere Oxide, wie Aluminiumoxid; sowie Ammoniak und alkalische Ammoniakderivate, aufgeführt werden. Lewis-Basen, die Elektronendonoren in Säure-Basen-Reaktionen sind, können ebenfalls als alkalische Substanzen verwendet werden. Jedoch, wenn eine Metall-enthaltende Alkalie verwendet wird, ergibt das Restasche im Polymer nach der Umsetzung, und daher ist zum Erhalt eines Polymers ohne Asche erforderlich, eine Alkalie zu verwenden, die kein Metall enthält.
  • Zur Herstellung eines Hydroxylgruppen enthaltenden Polymers innerhalb eines kurzen Zeitraums mit hoher Ausbeute gemäß dem Verfahren der Erfindung kann eine Säure ebenfalls eingeschlossen sein, um den Wirkungsgrad der Umwandlung des Polymersubstituenten in eine Hydroxylgruppe zu verbessern. Die für die Umsetzung verwendete Säure ist nicht besonders beschränkt, sofern sie in Wasser löslich oder dispergierbar ist, und es ist möglich, eine anorganische Säure, wie Schwefelsäure oder Salzsäure, eine organische Säure, wie Essigsäure oder eine Alkylsulfonsäure, oder eine feste Säure, wie Zeolith oder ein Metalloxid, zu verwenden.
  • Als spezielle Beispiele der Säuren können anorganische Säuren, wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und Borsäure, Halogenwasserstoffsäuren, wie Salzsäure und Bromwasserstoffsäure; organische Carbonsäuren, wie Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure; organische Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure und Benzolsulfonsäure; und feste Säuren, wie Zeolith, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid, aufgeführt werden. Wegen der Möglichkeit der Restasche im Polymer nach der Umsetzung bei einer Säure, wie Phosphorsäure oder Borsäure, oder einer ein Metall enthaltenden Säure ist zum Erhalt eines Polymers ohne Asche bevorzugt, eine flüchtige Säure oder eine Säure zu verwenden, die von der Lösung nach der Reaktion mit einem Verfahren, wie Filtration, abgetrennt werden kann. Wenn eine Säure verwendet wird, ist bevorzugt, ein korrosionsbeständiges Material, wie Edelstahl, für die Apparatur zu verwenden, um eine Korrosion der Apparatur zu verhindern.
  • Die Einführung der Hydroxylgruppen in das Polymer kann durch Messen des Infrarotabsorptionsspektrums des Polymers vor und nach der Umsetzung bestätigt werden. Das heißt, die Einführung der Hydroxylgruppen kann basierend auf der Verringerung des Absorptionspeaks, der den Substituenten darstellt, und durch das Aussehen eines Absorptionspeaks durch Streckvibration der O-H Bindung nahe dem Absorptionsbereich von 3100 cm–1 bis 3700 cm–1 bestimmt werden. Die Messung des Infrarotabsorptionsspektrums wird vorzugsweise unter Vakuumtrocknen bei geringer Temperatur, bei der sich das Produkt nicht zersetzt, durchgeführt, um den Einfluß von restlichem Wasser und Lösungsmittel zu vermeiden. Das Infrarotabsorptionsspektrum der an das Kohlenstoffatom im Polymer gebundenen Hydroxylgruppe weist im Allgemeinen einen Absorptionspeak von 3200 cm–1 bis 3600 cm–1 auf, obwohl die Peakposition durch Wechselwirkungseffekte von benachbarten Gruppen leicht verschoben sein kann.
  • Gemäß der Erfindung kann die Ausbeute des Hydroxylgruppen enthaltenden Polymers 85% übersteigen. Diese durch die vorliegende Erfindung erreichte hohe Ausbeute ist möglich, da die in die Polymermoleküle eingeführten Hydroxylgruppen teilweise chelatisierte Bindungen zwischen den Polymermolekülen und den Lösungsmittelmolekülen, sowie das Vorhandensein einer Wasserstoff-Brückenbindung ergeben. Außerdem ermöglicht das Verfahren der Erfindung, dass die Einführung von Hydroxylgruppen innerhalb kurzer Zeit durchgeführt wird. Insbesondere kann die Einführung von Hydroxylgruppen innerhalb weniger als etwa 30 Minuten bei konstanter Temperatur erreicht werden, aber abhängig von der Art des Ausgangspolymers und den Bedingungen ist eine fast vollständige Einführung der Hydroxylgruppen innerhalb weniger als etwa 10 Sekunden möglich. Um ein Auftreten von Nebenreaktionen an der Polymerhauptkette zu vermeiden, ist bevorzugt, die Reaktionszeit so kurz wie möglich einzustellen.
  • Da das erfindungsgemäße Verfahren die Einführung von Hydroxylgruppen ohne Verwendung eines Katalysators oder in Gegenwart eines Katalysators ermöglicht, der wenig oder kein Metall enthält, ist es möglich, ein Hydroxylgruppen enthaltendes Polymer zu erhalten, das im Wesentlichen keine Asche enthält. Asche ist ein Bestandteil, der nach 2 Stunden Behandlung eines Polymers an Luft in einem elektrischen Ofen mit 700°C verbleibt und ist üblicherweise ein Oxid des Katalysatormetalls, das zur Einführung der Hydroxylgruppen verwendet wird. „Im Wesentlichen keine Asche" bedeutet eine Menge, die keine Verfahren erfordert, wie Waschen, wenn das Hydroxylgruppen enthaltende Polymer verwendet wird, und gibt üblicherweise etwa 0,01% oder weniger in Bezug auf das reine Hydroxylgruppen enthaltende Polymer an.
  • Hydroxylgruppen enthaltende Polymere weisen im Allgemeinen hohe Affinität gegenüber Metallhydroxiden und Salzen auf, die allgemein als Katalysatoren verwendet werden, und daher adsorbieren Metallsalze leicht in sie und verbleiben im Inneren der Hydroxylgruppen enthaltenden Polymere, was ihre Entfernung auch durch Waschen sehr schwierig macht. Außerdem ist, da sich die Hydroxylgruppen enthaltenden Polymere selbst in Wasser lösen, ein Waschen mit Wasser häufig unmöglich. Im Gegensatz dazu ist es gemäß dem Herstellungsverfahren der Erfindung möglich, Hydroxylgruppen ohne einen Metallkatalysator einzuführen, und daher ist es möglich, ein Hydroxylgruppen enthaltendes Polymer, das keine Asche enthält, ohne irgendwelche zusätzlichen Waschschritte oder dgl. zu erhalten.
  • Eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für Hydroxylgruppen enthaltende Polymere gemäß der Erfindung wurde vorstehend erklärt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und die Reaktion muss nicht notwendigerweise in einem homogenen System durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren eines sein, das durch Dispergieren einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel des Substituenten enthaltenden Polymers in Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks durchgeführt wird. Ein anderes mögliches Verfahren ist eines, in dem eine wässrige Suspension des Polymers kontinuierlich in einen Reaktor mit hoher Temperatur zugeführt wird und die Reaktionsdauer so gesteuert wird, dass sie eine so kurze Zeit wie möglich ist. Die Erfindung kann auch mit verschiedenen Verbesserungen, Modifikationen und Abwandlungen, basierend auf dem Wissen des Fachmanns, durchgeführt werden, sofern das Ziel der Erfindung nicht beeinträchtigt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung einer Reaktionsapparatur durchgeführt werden, die mit einem druckbeständigen Behälter, Kühler und anderen daran angebrachten Vorrichtungen für den Kontakt des Substituenten enthaltenden Polymers mit Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks aufgebaut ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Chargensystem oder kontinuierliches System durchgeführt werden, und zum Beispiel bei einem Chargensystem werden das Substituenten enthaltende Polymer und Wasser in den Behälter eingebracht und die Temperatur und der Druck werden auf die festgelegten Bedingungen unter Rühren erhöht. Das Gewichtsverhältnis von Wasser in Bezug auf das verwendete Polymer beträgt 1–100 Gew.-Teile, bezogen auf 1 Gew.-Teil des Polymers. Die Reaktionsdauer kann nicht für alle Situationen festgelegt werden, da sie sich abhängig von der Art des Polymers, den Bedingungen für die Umsetzung und der gewünschten Reaktionsgeschwindigkeit unterscheidet, liegt aber normalerweise innerhalb weniger Stunden. Für ein System mit kontinuierlichem Fluß kann die Reaktionsgeschwindigkeit durch Steuern der Reaktionsdauer innerhalb Einheiten von Sekunden durch die Bedingungen gelenkt werden. Die vorliegende Erfindung wird jetzt im Einzelnen durch die Beispiele erklärt, die jedoch in keiner Weise zur Einschränkung der Erfindung gedacht sind.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Nach Einbringen von 50 g destilliertem Wasser und 5 g Polyvinylacetat (lösungspolymerisiertes Produkt mit einem mittleren Polymerisationsgrad von etwa 1700, Kuraray, KK.) in einen druckbeständigen Behälter mit einem Innenvolumen von 100 ml wurde der Inhalt unter Rühren erwärmt, bis die Temperatur 530 K erreicht hatte. Der Druck zu diesem Zeitpunkt erreichte 4,5 MPa. Nach Halten der Innentemperatur auf 530 K für 30 Minuten wurde der Reaktor schnell abgekühlt und das Produkt entnommen und das flüssige Produkt wurde über Nacht bei 40°C vakuumgetrocknet, wobei 2,71 g Produkt erhalten wurden. Das Produkt war ein leicht gelblicher transparenter Feststoff und das mit einem Fourier-Transform-Infrarotspektroskop erhaltene Infrarotabsorptionsspektrum wurde zum Bestätigen der Einführung von Hydroxylgruppen im Produkt verwendet.
  • 1 ist ein IR-Spektrum für Polyvinylacetat, das als Ausgangssubstanz verwendet wurde, und 2 ist ein IR-Spektrum des hergestellten Feststoffs. 2 bestätigt die Einführung von Hydroxylgruppen durch das Vorhandensein eines Peaks nahe 3300 cm–1 durch Hydroxylgruppen, der in 1 nicht zu erkennen ist. Durch Berechnen des Umwandlungsverhältnisses der Estergruppen in OH-Gruppen, basierend auf dem Intensitätsverhältnis für den Peak nahe 2900 cm–1 durch C-H und den Peak bei 1700 cm–1 durch die C=O Bindung der Estergruppen, wurde eine 80%ige Umwandlung in Hydroxylgruppen bestätigt. Die aus diesem Umwandlungsverhältnis berechnete Produktausbeute betrug 2,71 g, was einer theoretischen Ausbeute von 89% entsprach. Nach dann Einbringen von 2 g des Produkts in einen Porzellantiegel und Brennen für 2 Stunden an Luft in einem elektrischen Ofen mit 700°C wurde eine Messung des Gewichts des Rests versucht, aber es war unterhalb der nachweisbaren Grenze (unter 0,0001 g).
  • Beispiel 2
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Temperatur 650 K betrug und die Reaktionsdauer 10 Minuten betrug. Der Druck erreichte 25 MPa bei einer Temperatur von 650 K. Das Produkt war ein gelblich transparenter Feststoff, die Einführung von Hydroxylgruppen wurde wie in Beispiel 1 bestätigt, und eine 90%ige Umwandlung von Estergruppen in Hydroxylgruppen wurde festgestellt. Die Produktausbeute betrug 1,9 g, was einer 68%igen theoretischen Ausbeute des Polymers entsprach, in dem 90% der Estergruppen in Hydroxylgruppen umgewandelt worden waren. Die Asche war unterhalb der nachweisbaren Grenze.
  • Beispiel 3
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Temperatur 500 K betrug und die Reaktionsdauer eine Stunde betrug. Der Reaktordruck erreichte 2,5 MPa bei einer Temperatur von 500 K. Eine Einführung von Hydroxylgruppen wurde wie in Beispiel 1 bestätigt und eine 70%ige Umwandlung von Estergruppen in Hydroxylgruppen wurde festgestellt. Die Produktausbeute betrug 3,0 g, was eine theoretische Ausbeute von 91% war. Die Asche war unterhalb der nachweisbaren Grenze.
  • Beispiel 4
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Temperatur 430 K betrug und die Reaktionsdauer eine Stunde betrug. Der Reaktionsdruck betrug 0,6 MPa. Eine praktisch farblose Flüssigkeit und ein Feststoff waren beide im Reaktor nach Abkühlen vorhanden und diese wurden zusammen vakuumgetrocknet. Das Produkt war ein gelblich transparenter Feststoff, die Einführung von Hydroxylgruppen wurde wie in Beispiel 1 bestätigt und eine 40%ige Umwandlung von Estergruppen in Hydroxylgruppen wurde festgestellt. Die Ausbeute betrug 3,7 g, was eine theoretische Ausbeute von 92% war. Die Asche war unterhalb der nachweisbaren Grenze.
  • Beispiel 5
  • Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (lösungspolymerisiertes Produkt mit einem mittleren Polymerisationsgrad von etwa 900 und einem Ethylengehalt von 45 mol-%; Kuraray, KK.) wurde statt des Polyvinylacetats in Beispiel 1 verwendet. Nach Kühlen des Reaktors wurde der Feststoff aus der erhaltenen Suspension filtriert und einem Vakuumtrocknen über Nacht bei 40°C unterzogen, wobei ein weißes Pulver erhalten wurde. Die Einführung von Hydroxylgruppen in das Pulver wurde wie in Beispiel 1 durch das Infrarotabsorptionsspektrum bestätigt und es wurde festgestellt, dass 85% der Estergruppen in Hydroxylgruppen umgewandelt waren. Die Asche war unterhalb der nachweisbaren Grenze.
  • Beispiel 6
  • Polyvinylmethylether wurde statt des Polyvinylacetats in Beispiel 1 verwendet. Ein gelbliches festes Produkt wurde mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten und die Einführung von Hydroxylgruppen wurde bestätigt. Es wurde festgestellt, dass 75% Methoxygruppen in Hydroxylgruppen umgewandelt wurden. Die Asche war ebenfalls unter der nachweisbaren Grenze.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Nach Einbringen von 50 g Wasser und 5 g Polyvinylacetat (lösungspolymerisiertes Produkt mit einem mittleren Polymerisationsgrad von etwa 1700, Kuraray, KK.) in einen Behälter mit einem Innenvolumen von 100 ml wurde die Suspension 2 Stunden bei Raumtemperatur (300 K) und Normaldruck gerührt. Der Feststoff im Reaktor wurde dann herausgefiltert, zweimal mit 50 g Wasser gewaschen und dann über Nacht bei 40°C vakuumgetrocknet. Gemäß dem Infrarotabsorptionsspektrum des Produkts wurden keine Hydroxylgruppen eingeführt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Das gleiche Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 wurde unter weiterer Zugabe von 0,25 g Natriumhydroxid durchgeführt. In den erhaltenen Feststoff waren keine Hydroxylgruppen eingeführt.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Hydroxylgruppen enthaltenden Polymers, wobei ein Polymer mit einem Substituenten mit Wasser hoher Temperatur und hohen Drucks in Kontakt gebracht wird, um den Substituenten in Hydroxyl umzuwandeln; wobei das Polymer mit einem Substituenten ein Polymer ist, welches eine Estergruppe oder einen Alkoxyrest als den Substituenten aufweist, wobei das Polymer mit einer Estergruppe Polycarbonsäurevinylester ist, welcher mit anderen Monomeren copolymerisiert sein kann; wobei die Temperatur des Wassers hoher Temperatur und hohen Drucks bei 373°K bis 800°K liegt; und wobei der Druck des Wassers hoher Temperatur und hohen Drucks bei 1 MPa bis 62 MPa liegt.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Polymers gemäß Anspruch 1, wobei die Hauptkette des Polymers mit dem Substituenten aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zusammengesetzt ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Polymers gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Polymer mit dem Substituenten Polyvinylacetat ist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Polymers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Temperatur des Wassers hoher Temperatur und hohen Drucks bei 473°K bis 750°K liegt.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Polymers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Temperatur des Wassers hoher Temperatur und hohen Drucks bei 510°K bis 600°K liegt.
DE60028305T 1999-08-06 2000-08-04 Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren und damit hergestellte Polymere Expired - Lifetime DE60028305T2 (de)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2462949A1 (en) * 2001-10-16 2003-04-24 Katsunori Toyoshima Process for producing modified polymer, apparatus for producing modified polymer, and modified polymer
JP4004387B2 (ja) * 2002-11-14 2007-11-07 株式会社ジャムコ 非金属ハニカムパネルの分解方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB305043A (de) 1928-01-28 1929-09-05 I. G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft
GB959148A (en) 1961-10-25 1964-05-27 Grace W R & Co Process for the production of hydroxylated polyethylene
US3386978A (en) * 1964-03-30 1968-06-04 Monsanto Res Corp Preparation of hydrolyzed ethylene/vinyl acetate copolymer
US4307211A (en) * 1977-10-31 1981-12-22 Union Carbide Corporation Preparation of an ethylene-ethyl acrylate-acrylic acid terpolymer
JPS6183690A (ja) * 1984-10-01 1986-04-28 株式会社クラレ 多孔性無機質材料用表面処理剤
US5244934A (en) 1991-06-07 1993-09-14 Takai Rubber Industries, Ltd. Irradiation or thermal treatment of water-impregnated cross-linked poly-acrylic acid metal salt resin particles
US5386055A (en) * 1993-08-11 1995-01-31 The University Of Akron Depolymerization process
JPH0770355A (ja) * 1993-09-07 1995-03-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd アクリロニトリル系重合体廃棄物の処理方法
JP2789084B2 (ja) 1995-11-24 1998-08-20 勝 中原 重水素化化合物の製造方法
JP3659717B2 (ja) * 1995-11-30 2005-06-15 株式会社神戸製鋼所 化学プラント内廃棄物の分解方法および装置
JPH10265507A (ja) * 1997-03-24 1998-10-06 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 水酸基を有するポリマーの製造方法及び該方法により得られる水酸基を有するポリマー

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