JP2000273118A - ポリビニルアセタール樹脂の製造方法 - Google Patents

ポリビニルアセタール樹脂の製造方法

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JP2000273118A
JP2000273118A JP11077359A JP7735999A JP2000273118A JP 2000273118 A JP2000273118 A JP 2000273118A JP 11077359 A JP11077359 A JP 11077359A JP 7735999 A JP7735999 A JP 7735999A JP 2000273118 A JP2000273118 A JP 2000273118A
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aldehydes
polyvinyl acetal
aldehyde
acetal resin
water
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Yukiyoshi Inui
至良 乾
Kohei Sawa
幸平 澤
Miyuki Miura
深雪 三浦
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/28Condensation with aldehydes or ketones

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリビニルアルコールと芳香族アルデヒドを
含むアルデヒド類をアセタール化反応させてポリビニル
アセタール樹脂を製造するにおいて、アルデヒド類、特
に芳香族アルデヒドのアセタール化反応転化率が高く、
又、精製工程を合理化できるポリビニルアセタール樹脂
の製造方法を提供する。 【解決手段】 水と共沸し得る有機溶媒中で酸触媒の存
在下にポリビニルアルコールと芳香族アルデヒドを含む
アルデヒド類をアセタール化反応させる方法であって、
反応系内に存在する水を前記有機溶媒と共沸させて反応
系外に除去しながら反応させるポリビニルアセタール樹
脂の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリビニルアセタ
ール樹脂の製造方法に関し、更に詳しくは、ポリビニル
アルコールと芳香族アルデヒドを含むアルデヒド類をア
セタール化反応させてポリビニルアセタール樹脂を製造
するにおいて、アルデヒド類、特に芳香族アルデヒドの
アセタール化反応転化率が高く、又、精製工程を合理化
できるポリビニルアセタール樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリビニルアルコールとアルデヒド類と
のアセタール化による縮合反応によって得られるポリビ
ニルアセタール樹脂は、アルデヒド類の選択によって種
々の物性のものが得られ、塗料、膜材、シート等の各種
用途に用いられている。
【0003】そして、その製造方法としては、ポリビニ
ルアルコール水溶液中で酸触媒の存在下にアルデヒド類
をアセタール化反応させ、析出沈殿させてポリビニルア
セタール樹脂を得る沈殿法、及び、ポリビニルアルコー
ルの有機溶媒溶液中で酸触媒の存在下にアルデヒド類を
アセタール化反応させ、得られた溶液に貧溶媒を加えて
析出させてポリビニルアセタール樹脂を得る溶解法等が
知られており、更に、前者沈殿法において、ポリビニル
アルコールに対して過剰のアルデヒド類を用いることに
よって得られる樹脂のアセタール化度を高める方法が、
例えば特開平6−239929号公報等によって、又、
後者溶解法において、同じく、ポリビニルアルコールに
対して過剰のアルデヒド類を用いることによってポリビ
ニルアセタール樹脂を得る方法が、例えば特開平5−1
40217号公報等によって、それぞれ提案され、又、
ポリビニルアルコールに対して過剰のアルデヒド類を用
い、副生する水をアルデヒド類との共沸物として反応系
外に除去しながらアセタール化反応させることによっ
て、触媒の使用を不要とする方法が、例えば特開昭60
−79011号公報等によって提案されている。
【0004】しかしながら、これらいずれの方法も、ア
ルデヒド類、特に芳香族アルデヒドのアセタール化反応
転化率が低いという問題を内在していると共に、過剰の
アルデヒド類を用いることに伴って生成樹脂の精製工程
等が煩雑になるという問題をも内在しており、それらの
改良が求められているのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の従来
技術に鑑みてなされたもので、従って、本発明は、ポリ
ビニルアルコールと芳香族アルデヒドを含むアルデヒド
類をアセタール化反応させてポリビニルアセタール樹脂
を製造するにおいて、アルデヒド類、特に芳香族アルデ
ヒドのアセタール化反応転化率が高く、又、精製工程を
合理化できるポリビニルアセタール樹脂の製造方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記目的
を達成すべく鋭意検討した結果、ポリビニルアルコール
の有機溶媒溶液中で反応を行う前記溶解法を用いること
とし、反応系内に存在する水をその有機溶媒との共沸物
として系外に除去することにより、前記目的が達成でき
ることを見出し本発明に到達したもので、即ち、本発明
は、水と共沸し得る有機溶媒中で酸触媒の存在下にポリ
ビニルアルコールと芳香族アルデヒドを含むアルデヒド
類をアセタール化反応させる方法であって、反応系内に
存在する水を前記有機溶媒と共沸させて反応系外に除去
しながら反応させるポリビニルアセタール樹脂の製造方
法、を要旨とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のポリビニルアセタール樹
脂の製造方法において、原料としてのポリビニルアルコ
ールとしては、炭素原子数3〜20のカルボン酸ビニル
エステル単位を含有する単独重合体又は共重合体、具体
的には、例えば、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体等を、好ましくは90モル%以上の割合で加
水分解して得られたもので、その分子量は特に限定され
るものではないが、2000〜300000のものが好
適である。
【0008】又、原料としてのアルデヒド類は、芳香族
アルデヒドを少なくとも含むこととするが、その芳香族
アルデヒドとしては、下記一般式(I) で表されるものが
好ましい。
【0009】
【化2】 O=CH−(R1 n −R2 (I)
【0010】〔式(I) 中、R1 は、置換基を有してして
もよい炭素数1〜4のアルキレン基、又は置換基を有し
てしてもよい炭素数1〜4のアルケニレン基を示し、R
2は、置換基を有していてもよいアリール基を示し、n
は0又は1である。〕
【0011】ここで、前記一般式(I) で表される芳香族
アルデヒドとして、具体的には、例えば、ベンズアルデ
ヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピ
オンアルデヒド、β−フェニルプロピオンアルデヒド等
が挙げられ、又、その置換基としては、メチル基、エチ
ル基、ブチル基等のアルキル基、塩素等のハロゲン原子
等が挙げられるが、中でフェニルアセトアルデヒドが好
ましい。
【0012】又、前記芳香族アルデヒド以外のアルデヒ
ド類としては脂肪族アルデヒドが挙げられ、その脂肪族
アルデヒドとしては、下記一般式(II)で表されるものが
好ましい。
【0013】
【化3】 O=CH−R3 (II)
【0014】〔式(II)中、R3 は、水素原子、置換基を
有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基、又は置換
基を有していてもよい炭素数1〜4のアルケニル基を示
す。〕
【0015】ここで、前記一般式(II)で表される脂肪族
アルデヒドとして、具体的には、例えば、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチ
ルアルデヒド等が挙げられ、又、置換基としては、メチ
ル基、エチル基、ブチル基等のアルキル基、塩素等のハ
ロゲン原子等が挙げられるが、中でブチルアルデヒドが
好ましい。
【0016】又、酸触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、
燐酸、硼酸等の鉱酸や、タングスト燐酸、モリブド燐
酸、タングスト珪酸、モリブド珪酸等のヘテロポリ酸、
及び、それらの部分中和塩等の無機酸、並びに、メタン
スルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機スルホン
酸や、蟻酸、酢酸、ラウリン酸、オレイン酸等の有機カ
ルボン酸、強酸性イオン交換樹脂等の有機酸が用いられ
るが、中で、鉱酸及び有機スルホン酸が好ましく、特
に、硫酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸
が好ましい。
【0017】本発明のポリビニルアセタールの製造方法
は、有機溶媒中で前記酸触媒の存在下に前記ポリビニル
アルコールと前記芳香族アルデヒドを含むアルデヒド類
をアセタール化反応させる方法であって、その有機溶媒
として水と共沸し得るものを用いると共に、反応系内に
存在する水を前記有機溶媒と共沸させて反応系外に除去
しながら反応させることを必須とする。
【0018】本発明におけるその有機溶媒としては、具
体的には、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素系のものが挙げられ、中でトルエンが特
に好ましい。
【0019】又、本発明において、反応系内に存在する
水を前記有機溶媒と共沸させて反応系外に除去させる方
法としては、具体的には、例えば、原料を仕込んだ後、
常圧又は減圧下、20〜90℃、好ましくは40〜70
℃の反応温度範囲下で、反応副生水及び触媒希釈用に用
いた水等の反応系内に存在する水を前記有機溶媒との共
沸物として留出させ、これを液液分離し、有機溶媒のみ
を反応系内に戻し、水を反応系外に除去させる方法によ
るが、その際、反応副生水や触媒希釈用に用いた水等の
系内に存在する合計理論水量の50%以上を留出させ系
外に除去するのが好ましい。
【0020】尚、本発明において、ポリビニルアルコー
ルと、芳香族アルデヒドを含むアルデヒド類の仕込み量
は、前者ポリビニルアルコールの含有水酸基2モルに対
して、後者アルデヒド類0.9〜1.2モルとするのが
好ましく、又、アルデヒド類としては、芳香族アルデヒ
ド10〜100モル%、脂肪族アルデヒド90〜0モル
%とするのが好ましく、芳香族アルデヒド20〜90モ
ル%、脂肪族アルデヒド80〜10モル%とするのが更
に好ましい。これらアルデヒド類の仕込みは、一括に限
らず、少量に分けて連続的に或いは分割して行ってもよ
い。
【0021】又、有機溶媒の仕込み量は、ポリビニルア
ルコールと芳香族アルデヒドを含むアルデヒド類との合
計仕込み量に対して、重量で1〜7倍量とするのが好ま
しく、2〜5倍量とするのが更に好ましい。
【0022】アセタール化反応終了後の反応液からのポ
リビニルアセタール樹脂の分離、精製は、例えば、反応
液を必要により中和、濾過した後、ポリビニルアセター
ル樹脂の貧溶媒を加えて析出させて樹脂を分離し、更
に、必要により、析出した樹脂を反応に用いた有機溶媒
に再溶解させ、貧溶媒による再析出させる操作を繰り返
すことによりなされる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。 実施例1 攪拌機付き1リットルフラスコに、トルエン233.2
g、ポリビニルアルコール40.0g、フェニルアセト
アルデヒド39.0g(ポリビニルアルコールの含有水
酸基2モルに対して0.703モルに相当。)、及び、
n−ブチルアルデヒド13.2g(ポリビニルアルコー
ルの含有水酸基2モルにに対して0.396モルに相
当。)を仕込み混合した後、50%硫酸10.9gを加
え、55〜60℃に昇温して常圧下でアセタール化反応
を開始し、2時間経過後にn−ブチルアルデヒドの転化
率が90%以上になったことを確認し、温度は保持した
まま100〜200torrに減圧して、系内のトルエ
ンと水の共沸混合物の留出を開始した。留出部にはディ
ーンスタック管を用い、液液分離した留出液の上層のト
ルエン相をオーバーフローさせてフラスコ内に戻し、下
層の水相のみが留出部に溜まるようにした。
【0024】この状態での減圧下のアセタール化反応を
3時間実施した後、留出水量が9ミリリットル(反応系
内の理論水量の66%に相当。)に達したことを確認
し、反応液に酢酸ソーダ14.5gをメタノール21
4.2gに溶解させた液を加えて反応液を中和した後、
濾過して不溶解物を除去した。この中和反応液中のフェ
ニルアセトアルデヒド及びn−ブチルアルデヒドの未反
応分を定量して算出した転化率は、フェニルアセトアル
デヒド83.6%、n−ブチルアルデヒド95.5%で
あり、又、反応液中の未反応フェニルアセトアルデヒド
の残存量は1.13%であった。
【0025】引き続いて、攪拌機及びバッフル付き2リ
ットルセパラブルフラスコに、中和、濾過した前記反応
液を全量仕込み、攪拌しながらこれにメタノール950
gを徐々に添加し約30分経過後に攪拌を止め、分離し
た上層液をフラスコ上部から吸引除去した後、下層に分
離した、ポリビニルアセタール樹脂を含有する高粘度液
状相(もち状相)にトルエン300gを加えて溶解さ
せ、この精製操作を2回繰り返した後、濃度調製して最
終的にポリビニルアセタール樹脂20%のトルエン溶液
を得た。この溶液中のポリビニルアセタール樹脂は6
6.9g、未反応フェニルアセトアルデヒド残存量は1
36ppmであった。
【0026】実施例2 原料仕込みの際、アルデヒド類としてn−ブチルアルデ
ヒドのみを仕込んで常圧下で2時間アセタール化反応さ
せた後、フェニルアセトアルデヒドを仕込んで減圧下3
時間アセタール化反応させた外は、実施例1と同様にし
て各操作を実施した。中和、濾過した反応液におけるフ
ェニルアセトアルデヒドの転化率は84.3%、n−ブ
チルアルデヒドの転化率は95.3%であり、又、精製
後の20%トルエン溶液中のポリビニルアセタール樹脂
は65.4g、未反応フェニルアセトアルデヒドの残存
量は123ppmであった。
【0027】実施例3 原料仕込みの際、アルデヒド類としてn−ブチルアルデ
ヒドのみを仕込んで常圧下で2時間アセタール化反応さ
せた後、フェニルアセトアルデヒドを少量ずつ2時間か
けて仕込みつつ減圧下3時間アセタール化反応させた外
は、実施例1と同様にして各操作を実施した。中和、濾
過した反応液におけるフェニルアセトアルデヒドの転化
率は82.5%、n−ブチルアルデヒドの転化率は9
6.1%であり、又、精製後の20%トルエン溶液中の
ポリビニルアセタール樹脂は65.7g、未反応フェニ
ルアセトアルデヒドの残存量は145ppmであった。
【0028】比較例1 常圧下でのアセタール化反応を5時間行い、反応系内の
水の除去を全く行わなかった外は、実施例1と同様にし
て各操作を実施した。中和、濾過した反応液におけるフ
ェニルアセトアルデヒドの転化率は61.8%、n−ブ
チルアルデヒドの転化率は96.4%、未反応フェニル
アセトアルデヒドの残存量は2.61%であり、又、精
製後の20%トルエン溶液中のポリビニルアセタール樹
脂は64.4g、未反応フェニルアセトアルデヒドの残
存量は323ppmであった。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、ポリビニルアルコール
と芳香族アルデヒドを含むアルデヒド類をアセタール化
反応させてポリビニルアセタール樹脂を製造するにおい
て、アルデヒド類、特に芳香族アルデヒドのアセタール
化反応転化率が高く、又、精製工程を合理化できるポリ
ビニルアセタール樹脂の製造方法を提供することができ
る。
フロントページの続き (72)発明者 三浦 深雪 三重県四日市市東邦町1番地 三菱化学株 式会社四市事業所内 Fターム(参考) 4J100 AD02P BC59H CA01 CA31 HA43 HB25 HB44 HB52 HB58 HB61 HB63 HC16 HC17 HC18 HC19 HC20 HC27 HC71 HE07 HE13 HE41

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水と共沸し得る有機溶媒中で酸触媒の存
    在下にポリビニルアルコールと芳香族アルデヒドを含む
    アルデヒド類をアセタール化反応させる方法であって、
    反応系内に存在する水を前記有機溶媒と共沸させて反応
    系外に除去しながら反応させることを特徴とするポリビ
    ニルアセタール樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】 反応系内に存在する理論水量の50%以
    上を反応系外に除去する請求項1に記載のポリビニルア
    セタール樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】 有機溶媒の仕込み量が、ポリビニルアル
    コールと芳香族アルデヒドを含むアルデヒド類との合計
    仕込み量に対して、重量で1〜7倍量である請求項1又
    は2に記載のポリビニルアセタール樹脂の製造方法。
  4. 【請求項4】 酸触媒が硫酸である請求項1乃至3のい
    ずれかに記載のポリビニルアセタール樹脂の製造方法。
  5. 【請求項5】 アルデヒド類の仕込み量が、ポリビニル
    アルコールの含有水酸基2モルに対して0.9〜1.2
    モルである請求項1乃至4のいずれかに記載のポリビニ
    ルアセタール樹脂の製造方法。
  6. 【請求項6】 アルデヒド類が、芳香族アルデヒドと脂
    肪族アルデヒドであって、その仕込み割合が、芳香族ア
    ルデヒド10〜100モル%、脂肪族アルデヒド90〜
    0モル%である請求項1乃至5のいずれかに記載のポリ
    ビニルアセタール樹脂の製造方法。
  7. 【請求項7】 芳香族アルデヒドが、下記一般式(I) で
    表されるものである請求項1乃至6のいずれかに記載の
    ポリビニルアセタール樹脂の製造方法。 【化1】 O=CH−(R1 n −R2 (I) 〔式(I) 中、R1 は、置換基を有してしてもよい炭素数
    1〜4のアルキレン基、又は置換基を有してしてもよい
    炭素数1〜4のアルケニレン基を示し、R2は、置換基
    を有していてもよいアリール基を示し、nは0又は1で
    ある。〕
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