JP2000001539A - ヘテロポリ酸を触媒としたthf重合体の製造方法 - Google Patents

ヘテロポリ酸を触媒としたthf重合体の製造方法

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JP2000001539A JP10181351A JP18135198A JP2000001539A JP 2000001539 A JP2000001539 A JP 2000001539A JP 10181351 A JP10181351 A JP 10181351A JP 18135198 A JP18135198 A JP 18135198A JP 2000001539 A JP2000001539 A JP 2000001539A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘテロポリ酸を触媒としてTHFを重合する
に際して、THFの反応転化率を高く且つ高収率で行う
THF重合体の製造方法を提供する。 【解決手段】 特定金属元素Alの含有量が4pp
m以下である、 特定金属元素Crの含有量が1pp
m以下であるヘテロポリ酸触媒を用いてTHF重合体を
製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロポリ酸を触
媒としたTHF重合体の製造方法の改良に関するもので
ある。さらに詳細には、本発明は、特定金属元素(A
I、Cr)の含有量が低いヘテロポリ酸を触媒としたT
HF重合体(単独重合体および/または共重合体を含
む)からなるポリエーテルジオールの製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエーテルジオールは、ポリウレタン
弾性繊維(スパンデックス)や合成皮革等に用いられる
ポリウレタンの主要原料や、オイルの添加剤、軟化剤等
に用いられる工業的に有用なポリマーである。ポリエー
テルジオール、特にTHF重合体からなるポリエーテル
ジオールを製造する方法として、ヘテロポリ酸が重合触
媒として利用できることが、米国特許第4568775
号明細書、同第4658065号明細書及び同第541
6240号明細書に開示されている。これらには、ヘテ
ロポリ酸の配位数を含めた結晶水量と触媒としての活性
について記載している。しかし、ヘテロポリ酸触媒中の
不純物の影響等については言及していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ヘテロポリ酸を触媒と
してTHFを重合する場合、ヘテロポリ酸中の配位水を
含めた水量を一定にしても、ヘテロポリ酸により活性が
異なり、THFの反応転化率が高い場合と低い場合とが
ある。本発明者らは、かかる原因を鋭意検討し、本発明
に到達した。即ち、本発明は、ヘテロポリ酸触媒を用い
て、THF重合体を製造するに際し、ヘテロポリ酸触媒
中の特定金属元素を一定量以下とすることで、反応転化
率を高く維持できることを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、触媒として
使用するヘテロポリ酸中には、原石由来の種々の金属原
素等の不純物が存在し、通常市販されているヘテロポリ
酸中の金属元素は20ppm以下と微量であることを確
認したが、これがTHFの重合挙動に影響することは知
られていない。しかしながら、THF開環重合の反応転
化率に及ぼすヘテロポリ酸中の不純物金属元素の影響を
検討した結果、驚くべきことに特定金属元素、特にA
l、Crを多量に含有する場合、THFの反応転化率が
低下することが分かった。
【0005】この原因は明らかではないが、重合したT
HF重合体が無機酸塩を包含又は重合し、或る種の有機
金属化合物を形成し、ヘテロポリ酸表面を覆うため触媒
活性が低下するか或いは、Alがなんらかの形でヘテロ
ポリ酸中に溶解し、結果としてTHFとの相互作用が強
く重合触媒として有効なKeggin構造が、THFと
の相互作用の弱いDawson構造に変化し、Kegg
in構造の割合が減少するためと推定される。しかし、
ヘテロポリ酸中の特定金属元素、特にAIの含有量を一
定値以下にすることによりTHFの重合触媒として用い
た場合の反応転化率を高く維持できる。即ち、本発明
は、THFの開環重合において、ヘテロポリ酸触媒中の
Alの含有量を4ppm以下とすることにより安定した
高反応転化率を実現できる。
【0006】固体のヘテロポリ酸は、分子の極性を識別
して表面に吸着したり結晶内部まで取り込んだりする。
この性質は、触媒反応中にも見られ、THFの開環重合
がヘテロポリ酸触媒表面で起こる反応と結晶内部も関与
する反応(バルク反応)とが存在すると考えられる。後
者の反応は、従来の固体触媒反応では見られない現象で
ありヘテロポリ酸の触媒としての特異的性質の一つであ
る。ヘテロポリ酸触媒を液体相として使用する場合には
上記バルク反応の寄与も大きいが、不純物としてのAl
が4ppmを越えて存在するとヘテロポリ酸の結晶構造
中に混入し、バルク反応を阻害するものと推定される。
従って、ヘテロポリ酸触媒に水を介したTHFの配位が
阻害され、結果としてTHFの開環重合における反応転
化率が低下する。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。 THFの開環重合において、本発明によるヘテロポ
リ酸触媒中のAlの含有量が4ppm以下の場合は、反
応転化率は安定した高い値を得ることが出来る。従っ
て、ヘテロポリ酸中のAlは4ppm以下、好ましくは
2ppm以下でなければならない。 また、THFの開環重合において、ヘテロポリ酸中
のCr含有量が多い場合も好ましくない。ヘテロポリ酸
中のCr含有量が高くなるとヘテロポリ酸が着色し、触
媒として用いた場合、得られる重合体も着色する場合が
あり好ましくない。ヘテロポリ酸中のCrが1ppm以
下ではヘテロポリ酸の着色がなく、結果として得られる
THF重合体の着色もなく、透明な重合体を得ることが
出来る。かかる観点から、ヘテロポリ酸中のCr含有量
は1ppm以下、好ましくは0.8ppm以下であるこ
とが必要である。
【0008】 ヘテロポリ酸の調製: 1)ヘテロポリ酸の製造方法としては、エーテルを用い
る抽出法が知られており、例えばタングステンまたはモ
リブデン系ヘテロポリリン酸の場合には、アルカリリン
酸塩或いはリン酸とアルカリタングステン酸塩(または
アルカリモリブデン酸塩)との混合水溶液を加熱撹拌し
ながら無機酸を過剰量加えてタングステン(またはモリ
ブデン)系ヘテロポリリン酸を合成した後、エーテルで
抽出することで塩および無機酸と分離して製造される。
しかし、該製法では精製工程がなく、得られるヘテロポ
リ酸中には不純物が含有されている。 2)本発明に用いるTHF重合触媒として適したヘテロ
ポリ酸を得るには、不純物の少ない原料原石を用いて上
記製法または他の公知の製法で製造するか、または公知
の方法で得られたヘテロポリ酸を再結晶等の方法で精製
することで得ることが出来る。ヘテロポリ酸中の、A
l,Cr及びその含量は、例えば蛍光X線法、原糸吸光
法等、公知の方法で測定することができる。
【0009】 ヘテロポリ酸の種類:本発明に用いる
ヘテロポリ酸は、Mo,W,Vのうち少なくとも1種の
酸化物と他の元素、例えばP,As,Ge等のオキシ酸
が結合して生じるオキシ酸の総称である。後者に対する
前者の原子比が2.5〜12のものが好ましい。これら
ヘテロポリ酸の具体例としては、リンモリブデン酸、リ
ンタングステン酸、リンモリブドタングステン酸、リン
モリブドバナジン酸、リンモリブドタングストバナジン
酸、リンタングストバナジン酸、リンモリブドニオブ
酸、ゲルマニウムタングステン酸、砒素モリブデン酸、
砒素タングステン酸等が挙げられる。使用するヘテロポ
リ酸量は、特に限定されないが、反応系中のヘテロポリ
酸が少ないと、重合速度が遅く、モノマーに対して重量
基準で0.1〜20倍量、好ましくは0.5〜5倍量で
ある。
【0010】 ポリエーテルジオールの製造:本発明
方法によるTHF重合体からなるポリエーテルジオール
の製造には、THFの単独重合の他、THFと共重合可
能な環状エーテル、ジオール等をコモノマーとして用い
ることができる。かかるモノマーの例としては、オキセ
タンおよびオキセタン誘導体、例えば3,3−ジメチル
オキセタン、メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオ
クソラン、テトラヒドロピランの如き環状エーテルおよ
び/またはエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、1,3−プロパンジオール、1,3−プロパンジオ
ール、1,3−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、ネオペンチルグリコ
ール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール
等を挙げることが出来る。
【0011】 THFの重合:THFの重合温度は、
高くするとポリマーの解重合が生じるため重合度が低下
する傾向があり、重合収率からも0〜150℃、好まし
くは30〜80℃である。反応時間は、触媒量、反応温
度により異なるが、通常0.5〜20時間である。重合
反応は、モノマーとヘテロポリ酸とを撹拌しつつ実施で
きるので、特に溶媒を必要としないが、場合により反応
系に不活性溶媒を加えてもよい。
【0012】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明するが、本
発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。 (実施例1〜5)撹拌装置と還流冷却器を付けた300
mlの容器に、水分300ppmのTHFを200g仕
込み、これに電気炉中180℃で加熱し、配位水数を調
整したヘテロポリ酸を100g加えた。このヘテロポリ
酸中のAl、Cr含有量およびフリーのリン酸の含有量
を表1に示す。Al及びCr含有量は蛍光X線で、フリ
ーのリン酸は31P−NMR、外部標準としてリン酸ナト
リウムを用いて測定した。反応温度を60℃に設定し4
時間撹拌を継続した後、室温で静置し、下層の触媒相を
分離した。上層から未反応のTHFを蒸留で除き、透明
で粘性のあるポリテトラメチレングリコール(PTM
G)を得た。OH価測定から求めた数平均分子量、反応
転化率および色相(APHA)も表1に示す。
【0013】(比較例1、2)Al含有量およびCr含
有量が各々4ppmおよび1ppmを越えるリンタング
ステン酸を用い、実施例と同様にしてTHFを重合し
た。この時の得られたPTMGの数平均分子量、反応転
化率および色相(APHA)をまとめて表1に示す。A
l含有量が4ppmを越えるヘテロポリ酸を用いてTH
Fを重合した場合、反応転化率が低く、またCrを1p
pmを越えて含有するヘテロポリ酸を用いてTHFを重
合した場合、得られるポリエーテルジオールが着色し、
APHAで50を越えた。
【0014】
【表1】
【0015】
【発明の効果】以上、Al元素の含有量を低減したヘテ
ロポリ酸を触媒としてTHFを重合することにより、反
応転化率が高く、収率良くTHF重合体を製造すること
ができる。更に、Cr元素含有量を下げることにより、
着色のないAPHAで50未満の重合体を得ることがで
きる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘテロポリ酸触媒を用いて、テトラヒド
    ロフランの重合体(以下THF重合体と称す)を製造す
    るに際し、Al≦4ppmのヘテロポリ酸を使用するこ
    とを特徴とするTHF重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 ヘテロポリ酸触媒を用いて、テトラヒド
    ロフランの重合体を製造するに際し、Al≦4ppmで
    あり、且つ、Cr≦1ppmであるヘテロポリ酸を使用
    することを特徴とするTHF重合体の製造方法。
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