JP2001026644A - 末端にエーテル結合およびエステル結合を有するポリアルキレンオキシドの製造方法。 - Google Patents

末端にエーテル結合およびエステル結合を有するポリアルキレンオキシドの製造方法。

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JP2001026644A JP11199073A JP19907399A JP2001026644A JP 2001026644 A JP2001026644 A JP 2001026644A JP 11199073 A JP11199073 A JP 11199073A JP 19907399 A JP19907399 A JP 19907399A JP 2001026644 A JP2001026644 A JP 2001026644A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属成分を有しない触媒を用いてアルキレンオ
キシド化合物を重合させてポリアルキレンオキシドを製
造すると同時に、その末端にエーテル結合およびエステ
ル結合を生成させる、簡便かつ効果的な方法を提供す
る。 【解決手段】非金属触媒とエステル化合物の存在下に、
アルキレンオキシド化合物を重合させる。さらに具体的
には非金属触媒が特定のフォスファゼニウム化合物、特
定のホスフィンオキシドまたは特定のホスフィンスルフ
ィドであり、これとエステル化合物の存在下に、アルキ
レンオキシド化合物を重合させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属成分を含まな
い触媒とエステル化合物の存在下に、アルキレンオキシ
ド化合物を重合させ、直接的に末端にエーテル結合およ
びエステル結合を有するポリアルキレンオキシドを製造
する方法に関する。末端にエーテル結合およびエステル
結合を有するポリアルキレンオキシドは、種々のポリマ
ーの改質材として有用なポリマーである。
【0002】
【従来技術】ポリアルキレンオキシドは、通常、例えば
水酸化カリウムなどのアルカリ金属化合物と過剰の例え
ばアルコールなどの活性水素化合物とから該活性水素化
合物のアルカリ塩を得、その存在下にアルキレンオキシ
ドを開環重合させて製造する。その活性水素化合物が例
えば1価のアルコールであれば、重合はアルコキシ基か
ら開始するので、ポリアルキレンオキシドの開始側末端
はエーテル結合となるが、生長末端は水酸基である。例
えばエチレングリコールなどの2価のアルコールであれ
ば、その2価のアルコキシ基から重合は開始し(エーテ
ル結合が生成する)、2個の生長末端は共に水酸基であ
る、いわゆるポリオキシアルキレンジオールが得られ
る。
【0003】それらの末端水酸基をエステル化するに
は、重合反応終了後、改めてカルボン酸ハライドや無水
カルボン酸と反応させたり、適宜なエステル化合物とエ
ステル交換したりする有機合成の方法が取られる。この
方法は少なくとも重合とエステル化との2個の別個のプ
ロセスが必要となるうえ、未反応のエステル化試薬やそ
の変化物とポリマーとの分離も極めて煩雑になるなど、
工業的な方法ではない。
【0004】一方種々の金属イオンを添加した酸化マグ
ネシウムを触媒とし、脂肪族アルキルエステルとアルキ
レンオキシドとを反応させて、 R1CO-(-OR2)nOR3 (R1,
R3はアルキル基、R2はアルキレンオキシドのアルキレン
基)で表される脂肪酸ポリオキシアルキレンアルキルエ
ーテル、即ち、末端にエーテル結合とエステル結合を有
するポリアルキレンオキシドを得る方法が特開平4-2795
5に開示されている。しかしながらこの方法では触媒活
性が低く、比較的大量の触媒と高温が要求されている。
得られる重合度も低い。また、触媒から溶出する金属成
分はこのポリマーの物性や応用面に重大な影響をもたら
す場合があり、その除去に煩雑な方法を用いなければな
らないといった、工業的な問題を抱えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
成分を有しない触媒を用いてアルキレンオキシド化合物
を重合させてポリアルキレンオキシドを製造すると同時
に、その末端にエーテル結合およびエステル結合を生成
させるという、簡便かつ効果的な方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討を続けたところ、金属成分を
有しない、式(1)で表されるホスファゼニウム化合
物、式(2)で表されるホスフィンオキシド化合物、ま
たは式(3)で表されるホスフィンスルフィド化合物と
エステル化合物の存在下に、アルキレンオキシド化合物
を重合させると、驚くべきことに重合は円滑に進行し、
かつ末端にエーテル結合およびエステル結合を有するポ
リアルキレンオキシドが一段で生成することを見出し、
本発明を完成した。
【0007】即ち本発明は、非金属触媒とエステル化合
物の存在下に、アルキレンオキシド化合物を重合させる
ことを特徴とする、末端にエーテル結合およびエステル
結合を有するポリアルキレンオキシドの製造方法であ
る。さらには、非金属触媒が、 式(1)〔化4〕
【0008】
【化4】 (式中、Rは同種または異種の炭素数1ないし10個の
炭化水素基である。Z-はハロゲンアニオン、ヒドロキ
シアニオン、アルコキシアニオン、アリールオキシアニ
オンまたはカルボキシアニオンである。)で表されるホ
スファゼニウム化合物、式(2)〔化5〕
【0009】
【化5】 (式中、Rは式(1)のRに同じ。xは含まれる水分子
の量をモル比で示し、0ないし5.0である。)で表さ
れるホスフィンオキシド化合物または式(3)〔化
6〕
【0010】
【化6】 (式中、Rは式(1)のRに同じ。)で表されるホスフ
ィンスルフィド化合物であり、これとエステル化合物の
存在下に、アルキレンオキシド化合物を重合させること
を特徴とする、末端にエーテル結合およびエステル結合
を有するポリアルキレンオキシドの製造方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の方法における、非金属触
媒としては、例えば式(1)で表されるホスファゼニウ
ム化合物、式(2)で表されるホスフィンオキシド化合
物および式(3)で表されるホスフィンスルフィド化合
物等である。式(1)で表されるホスファゼニウム化合
物、式(2)で表されるホスフィンオキシド化合物およ
び式(3)で表されるホスフィンスルフィド化合物は、
それぞれ式(1)、式(2)および式(3)という、一
つの極限構造式で表現されてはいるが、これ以外にもそ
れぞれ多くの極限構造式が書ける。本発明の方法におけ
る、式(1)で表されるホスファゼニウム化合物、式
(2)で表されるホスフィンオキシド化合物および式
(3)で表されるホスフィンスルフィド化合物とは、そ
れぞれの全ての極限構造式を含んだ共鳴混成体として理
解されるべきである。また式(2)で表されるホスフィ
ンオキシド化合物が水を含む場合に、その水と該ホスフ
ィンオキシド化合物との相互作用は、該ホスフィンオキ
シド化合物の特性を失わず本発明の方法を阻害しない限
り如何なるものでも構わない。
【0012】式(1)、式(2)および式(3)中のR
は、同種または異種の、炭素数1ないし10個の炭化水
素基であり、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イ
ソプロピル、アリル、n−ブチル、sec−ブチル、t
ert−ブチル、2−ブテニル、1−ペンチル、2−ペ
ンチル、3−ペンチル、2−メチル−1−ブチル、イソ
ペンチル、tert−ペンチル、3−メチル−2−ブチ
ル、ネオペンチル、n−ヘキシル、4−メチル−2−ペ
ンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−ヘプチ
ル、3−ヘプチル、1−オクチル、2−オクチル、2−
エチル−1−ヘキシル、1,1−ジメチル−3,3−ジ
メチルブチル(通称、tert−オクチル)、ノニル、
デシル、フェニル、4−トルイル、ベンジル、1−フェ
ニルエチルまたは2−フェニルエチル等の脂肪族、脂環
族または芳香族の炭化水素基等である。また同一の窒素
原子に結合する2個のRが互いに結合して環構造を形成
する場合もある。これらのうち、メチル、エチル、n−
プロピル、イソプロピル、tert−ブチル、tert
−ペンチルまたは1,1−ジメチル−3,3−ジメチル
ブチル等の炭素数1ないし8個の脂肪族炭化水素基が好
ましく、メチル基がより好ましい。
【0013】式(1)で表されるホスファゼニウム化合
物中のZ-は、例えばフッ素アニオン、塩素アニオン、
臭素アニオンまたはヨウ素アニオン等のハロゲンアニオ
ンであり、ヒドロキシアニオンであり、例えばメタノー
ル、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノー
ル、アリルアルコール、n−ブタノール、sec−ブタ
ノール、tert−ブタノール、シクロヘキサノール、
2−ヘプタノール、1−オクタノール、1−デカノール
またはオクタヒドロナフトール等のアルコール類から導
かれるアルコキシアニオンであり、例えばフェノール、
クレゾール、キシレノール、ナフトール、2−メチル−
1−ナフトールまたは9−フェナンスロール等の芳香族
ヒドロキシ化合物から導かれるアリールオキシアニオン
であり、例えば蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ
酪酸、カプロン酸、デカンカルボン酸、オレイン酸、安
息香酸またはナフトエ酸等のカルボン酸類から導かれる
カルボキシアニオン等である。
【0014】これらのうち好ましくは、フッ素アニオン
であり、ヒドロキシアニオンであり、例えばメタノー
ル、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノー
ル、n−ブタノール、sec−ブタノールまたはter
t−ブタノールなどの炭素数1ないし4個のアルコール
類から導かれるアルコキシアニオンであり、例えばフェ
ノールまたはクレゾールなどの炭素数6ないし8の芳香
族ヒドロキシ化合物から導かれるアリールオキシアニオ
ンであり、例えば酢酸、プロピオン酸または酪酸等の炭
素数2ないし4個の脂肪族カルボン酸類から導かれるカ
ルボキシアニオンである。より好ましくは、フッ素アニ
オン、ヒドロキシアニオン、メトキシアニオン、フェノ
キシアニオンまたはアセトキシアニオンであるる。式
(2)中のxは該ホスフィンオキシド化合物に対するモ
ル比で、0ないし5.0であり、好ましくは0ないし
2.0である。本発明の方法における、式(1)で表さ
れるホスファゼニウム化合物、式(2)で表されるホス
フィンオキシド化合物および式(3)で表されるホスフ
ィンスルフィド化合物は、それぞれ単独で用いても2種
以上を混合して用いてもよい。
【0015】本発明の方法におけるエステル化合物とは
有機ヒドロキシ化合物とカルボン酸とから構成される形
のエステル化合物である。該エステル化合物を構成する
そのカルボン酸としては、例えば蟻酸、酢酸、プロピオ
ン酸、酪酸、イソ酪酸、2-ブテン酸、カプリン酸、ラウ
リン酸、ステアリン酸シクロヘキサンカルボン酸、オレ
イン酸、リノール酸、リノレン酸、フェニル酢酸または
ジヒドロ桂皮酸等の1個のカルボキシル基を有する脂肪
族または脂環族カルボン酸類であり、例えば安息香酸、
パラクロロ安息香酸、パラメチル安息香酸、オルソヘキ
シル安息香酸または2−カルボキシナフタレン等の1個
のカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸類であり、
例えば蓚酸、マロン酸、こはく酸、マレイン酸、フマル
酸、アジピン酸、イタコン酸、ブタンテトラカルボン酸
または1.2-シクロヘキシルジカルボン酸等の2個以上の
カルボキシル基を有する脂肪族または脂環族多価カルボ
ン酸類であり、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、トリメリット酸またはピロメリット酸等の2個以上
のカルボキシル基を有する芳香族多価カルボン酸類であ
り、例えばポリアクリル酸またはポリメタクリル酸等の
側鎖に多数のカルボキシル基を有するポリマー類、例え
ばポリ(ε-カプロラクトン)またはポリ乳酸などの末
端にカルボキシル基を有するポリマー類等が挙げられ
る。またこれらのカルボン酸には、本発明の方法を阻害
しない限り、いかなる置換基や官能基が含まれていても
構わない。
【0016】一方、該エステルを構成する有機ヒドロキ
シ化合物としては、例えばメタノール、エタノール、n
−プロパノール、イソプロパノール、n−ブチルアルコ
ール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルア
ルコール、イソペンチルアルコール、tert−ペンチ
ルアルコール、n−オクチルアルコール、ラウリルアル
コール、セチルアルコール、シクロペンタノール、シク
ロヘキサノール、シクロヘキサノール、アリルアルコー
ル、クロチルアルコール、メチルビニルカルビノール、
ベンジルアルコール、1−フェニルエチルアルコール、
トリフェニルカルビノールまたはシンナミルアルコール
等の一価のアルコール類であり、例えばエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、
1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジ
オール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ジグリ
セリン、トリメチロールメラミン、ペンタエリスリトー
ルまたはジペンタエリスリトール等の2個以上の水酸基
を有する多価アルコール類であり、例えばグルコース、
ソルビトール、デキストロース、フラクトースまたはシ
ュクロース等の多価の水酸基を有する糖類またはその誘
導体であり、例えばフェノール、メタクレゾールまたは
2−ナフトール等の一価のフェノール類、例えばカテコ
ール、2,6−ジヒドロキシナフタレンまたはビスフェ
ノールA等の2個以上の水酸基を有する多価の芳香族ヒ
ドロキシ化合物類であり、例えばポリエチレンオキシ
ド、ポリプロピレンオキシドまたはそれらのコポリマー
等であって2ないし8個の末端を有しその末端に1ない
し8個の水酸基を有する数平均分子量200ないし5
0,000のポリアルキレンオキシド類等であり、さら
には例えばポリビニルアルコール等の側鎖に多数の水酸
基を有するポリマー類等が挙げられる。またこれらの有
機ヒドロキシ化合物には、本発明の方法を阻害しない限
り、いかなる置換基や官能基が含まれていても構わな
い。
【0017】本発明の方法におけるエステル化合物はこ
れらのカルボン酸と有機ヒドロキシ化合物とから構成さ
れる形のエステル化合物であるが、その両者の組合せと
しては、1個のカルボキシル基を有するカルボン酸類と
一価の有機ヒドロキシ化合物、1個のカルボキシル基を
有するカルボン酸類と二価以上の有機ヒドロキシ化合物
および2個以上のカルボキシル基を有する多価カルボン
酸類と一価の有機ヒドロキシ化合物の組合せに限定され
る。2個以上のカルボキシル基を有する多価カルボン酸
類と二価以上の有機ヒドロキシ化合物の組合せによるエ
ステル化合物はそれ自体が複雑なポリマーとなるためで
ある。
【0018】また本発明の方法におけるエステル化合物
は、上述の如くこれらのカルボン酸と有機ヒドロキシ化
合物とから構成される形のエステル化合物である。この
ことは、例えば酢酸エチルエステルを、酢酸とエチルア
ルコールから構成される形のエステルと表現しているの
みで、そのエステル化合物の製造方法を限定しているも
のではない。例えば、これらのカルボン酸と有機ヒドロ
キシ化合物から脱水反応で製造する方法、カルボン酸無
水物を使用する方法、他のエステルからアルコール交換
で製造する方法またはカルボン酸のアルカリ金属塩とハ
ロゲン化合物から脱塩反応で製造する方法など、いかな
る方法で製造されたエステル化合物でも構わない。
【0019】これらのカルボン酸のうち、好ましくは、
例えば酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、2-ブテン
酸、カプリン酸、ラウリン酸、ステアリン酸またはシク
ロヘキサンカルボン酸等の炭素数2ないし20個の飽和
の脂肪族または脂環族カルボン酸類であり、例えば安息
香酸、パラクロロ安息香酸、パラメチル安息香酸または
オルソヘキシル安息香酸等の炭素数7ないし20個の安
息香酸類であり、例えば蓚酸、マロン酸、こはく酸、マ
レイン酸、フマル酸、アジピン酸、イタコン酸、ブタン
テトラカルボン酸または1.2-シクロヘキシルジカルボン
酸等の2個以上のカルボキシル基を有する炭素数4ない
し20個の脂肪族または脂環族多価カルボン酸類であ
り、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリ
ット酸またはピロメリット酸等の2個以上のカルボキシ
ル基を有する炭素数8ないし20個の芳香族多価カルボ
ン酸類である。
【0020】これらの有機ヒドロキシ化合物のうち、好
ましくは、例えばメタノール、エタノール、n−プロパ
ノール、イソプロパノール、n−ブチルアルコール、s
ec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコー
ル、イソペンチルアルコール、tert−ペンチルアル
コール、n−オクチルアルコール、ラウリルアルコー
ル、セチルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘ
キサノール等の炭素数1ないし20個の脂肪族または脂
環族の一価のアルコール類であり、例えばエチレングリ
コール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオー
ル、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサ
ンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ジ
グリセリン、トリメチロールメラミン、ペンタエリスリ
トールまたはジペンタエリスリトール等の炭素数2ない
し20個の2ないし8個の水酸基を有する多価アルコー
ル類であり、例えばフェノール、メタクレゾールまたは
2−ナフトール等の炭素数6ないし20個の一価のフェ
ノール類、例えばカテコール、2,6−ジヒドロキシナ
フタレンまたはビスフェノールA等の炭素数6ないし2
0個の2個以上の水酸基を有する多価の芳香族ヒドロキ
シ化合物類であり、例えばポリエチレンオキシド、ポリ
プロピレンオキシドまたはそれらのコポリマー等であっ
て2ないし8個の末端を有しその末端に1ないし8個の
水酸基を有する数平均分子量600ないし20,000
のポリアルキレンオキシド類等である。
【0021】本発明の方法におけるアルキレンオキシド
化合物とは、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキ
シド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオ
キシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、
エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリ
シジルエーテル、アリルグリシジルエーテルまたはフェ
ニルグリシジルエーテル等のエポキシ化合物である。こ
れらは2種以上を併用してもよい。併用する場合には、
複数のアルキレンオキシド化合物を同時に併用する方
法、順次に併用する方法または順次を繰り返して行なう
方法などがとり得る。
【0022】これらのアルキレンオキシド化合物のう
ち、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−
ブチレンオキシドおよびスチレンオキシドが好ましく、
エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドがより好ま
しい。プロピレンオキシドが更に好ましい。
【0023】本発明の方法において、非金属触媒の使用
量としては、特に制限はないが、アルキレンオキシド化
合物1モルに対して、通常は1×10-15ないし5×1
-1モルであり、好ましくは1×10-7ないし1×10
-1モルの範囲である。
【0024】本発明の方法において、エステル化合物の
使用量としては、特に制限はないが、非金属触媒の1モ
ルに対して、通常1ないし1×105モル、好ましくは
5ないし1×104モル、より好ましくは10ないし1
×103モルの範囲である。
【0025】本発明の方法における重合反応の形式は特
に制限されものではない。通常、非金属触媒およびエス
テル化合物を、また溶媒を使用するならその溶媒などと
共に仕込んだ反応器に、アルキレンオキシド化合物を一
括して供給する方法または間欠的もしくは連続的に供給
する方法が用いられる。
【0026】本発明の方法における重合反応の反応温度
は、使用する非金属触媒、エステル化合物およびアルキ
レンオキシド化合物の種類や量などにより一様ではない
が、通常200℃以下であり、好ましくは10ないし1
50℃、より好ましくは50ないし120℃の範囲であ
る。反応時の圧力は、使用するアルキレンオキシド化合
物の種類もしくは量または重合温度などに依存して一様
ではないが、通常、重合反応時の圧力として3.0MP
a(メガパスカルで表す絶対圧、以下同様)以下であ
り、好ましくは0.01ないし1.5MPa、より好ま
しくは0.1ないし1.0MPaの範囲である。反応時
間は、用いる物質の種類もしくは量または重合温度や圧
力などに依存して一様ではないが、通常70時間以下で
あり、好ましくは0.1ないし30時間、より好ましく
は0.5ないし24時間である。
【0027】本発明の方法では、エステル化合物のエス
テル結合間にアルキレンオキシド化合物が開環し挿入す
る形で重合が開始し、その結果生成した新たなエステル
にアルキレンオキシド化合物が順次開環挿入してポリマ
ーが生長し、開始末端はエーテル結合、生長末端はエス
テル結合を有するポリアルキレンオキシドが得られる。
エステル化合物が1個のカルボキシル基を有するカル
ボン酸類と一価の有機ヒドロキシ化合物から導かれる形
のエステル化合物である場合には、例えば式(4)〔化
7〕
【0028】
【化7】 のようになる。一方エステル化合物が1個のカルボキシ
ル基を有するカルボン酸類と二価以上の有機ヒドロキシ
化合物から導かれる形のエステル化合物である場合に
は、例えば式(5)〔化8〕
【0029】
【化8】 のようになり、また2個以上のカルボキシル基を有する
多価カルボン酸類と一価の有機ヒドロキシ化合物から導
かれる形のエステル化合物である場合には、例えば式
(6)〔化9〕
【0030】
【化9】 のようになる。後者の二つの場合では、いずれもポリア
ルキレンオキシドの複数のブロックのそれぞれが両末端
にエーテル結合およびエステル結合を有している。これ
らのポリアルキレンオキシドも、本発明でいう末端にエ
ーテル結合およびエステル結合を有するポリアルキレン
オキシドに含まれ、本発明の概念に含まれている。
【0031】本発明の方法では、2種以上のアルキレン
オキシド化合物を併用することもできる。複数のアルキ
レンオキシド化合物を同時に併用して重合させると、そ
れらの化合物の反応性の差にもよるが、比較的ランダム
性の高い共重合体が得られ、2種以上のアルキレンオキ
シド化合物を順次に重合させると、2種以上のポリアル
キレンオキシド化合物のブロックを含むブロック共重合
体が得られる。例えば第1種のアルキレンオキシド化合
物の重合反応の終了後にそのまま第2種のアルキレンオ
キシド化合物を重合させると2種類のブロックを含むブ
ロック共重合体が得れる。またこの第2種のアルキレン
オキシド化合物の重合反応終了後、再び元の第1種のア
ルキレンオキシド化合物を重合させたり、これを繰り返
すことにより交互性のブロック共重合体が得られる。3
種以上のアルキレンオキシド化合物をこのように併用す
れば、さらに複雑なブロック共重合体が得られる。これ
らの共重合体も末端にはエーテル結合とエステル結合を
有している。これらの共重合体のうち、アルキレンオキ
シド化合物としてプロピレンオキシドおよびエチレンオ
キシドを順次に重合させて得られる、ポリプロピレンオ
キシドとポリエチレンオキシドのブロックを含むブロッ
ク共重合体が好ましい。
【0032】本発明の重合反応に際しては、必要ならば
溶媒を使用することもできる。使用する場合の溶媒とし
ては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンもしくは
シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼンもしく
はトルエン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、
テトラヒドロフラン、1,3−ジオキサンもしくはアニ
ソール等のエーテル類またはジメチルスルホキシド、
N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホル
アミドおよびN,N’−ジメチルイミダゾリジノンなど
の非プロトン性極性溶媒等である。この他本発明の方法
の重合反応を阻害しなければ、いかなる溶媒でも用いら
れる。本発明の方法における重合反応は、必要であれば
窒素またはアルゴン等の不活性ガスの存在下に実施する
こともできる。
【0033】本発明の方法で得られる末端にエーテル結
合およびエステル結合を有するポリアルキレンオキシド
は、重合反応に溶媒を用いた場合にはそれを除去するだ
けで、そのまま次の目的に使用し得る場合もあるが、通
常吸着剤やイオン交換樹脂等で処理した後に用いること
もできる。更に適宜な有機溶媒で洗浄するなどの常用の
精製を行うこともできる。
【0034】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。しかしながら、本実施例は本発明を具体的に説明
したものであり、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。 実施例1 温度測定管、圧力計および攪拌装置を装備した320m
lの筒型加圧反応器に、式(1)で表されるホスファゼ
ニウム化合物であって、そのRがメチル基でZ-がOH-
であるテトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォ
ラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロキシド:
[(Me2N)3P=N]4+,OH-(Meはメチル基
を示す。以下同様)を0.530g(0.700mmo
l)および酢酸フェニルエステル23.8g(175m
mol)を仕込んだ。系内を窒素で置換した後、150
g(2.59mol)のプロピレンオキシドを装入し
た。100℃に昇温し、この温度で12時間重合させ
た。圧力は初期最高で0.58MP(メガパスカルで表
す絶対圧、以降同様)であり、最終時には0.11MP
まで低下した。反応器の気相部に窒素を送りながら残圧
をパージした後、内容物を窒素雰囲気下に別容器に移
し、5mmHgに減圧して30分間80℃に保ち低沸分
を除いた。その後窒素で常圧に戻し常温まで冷却した。
透明で無臭の液状のポリプロピレンオキシド172gが
得られた。消費されたプロピレンオキシドは149gで
あり、プロピレンオキシドの転化率は、99.0%であ
った。ポリエチレンオキシドを標準としたゲル パーミ
エーション クロマトグラフィー(GPCと略称、以降
同様)によると、重量平均分子量(Mwと略称、以降同
様)は984、数平均分子量(Mnと略称、以降同様)
は833であり、分子量分布(Mw/Mn、以降同様)
は1.18であった。
【0035】このポリマーは通常のジイソシアネートと
の反応性を全く示さずウレタンは生成しなかった。ポリ
マー末端が保護されていることが判る。また加水分解す
ると酢酸がほぼ定量的に回収された。このポリマーの1
H−NMRからは、フェニル基とアセチル基の存在が判
る。FDマススペクトルは、m/z=58の等間隔にな
らんでいる。そして各スペクトルのm/zの値は、開始
剤である酢酸フェニルの分子量136とプロピレンオキ
シドの分子量58の整数倍との和となっている。これら
のことからこのポリマーは酢酸フェニルのエステル結合
間にプロピレンオキシドが開環挿入したポリプロピレン
オキシドであり、一末端にフェニルエーテル結合と他末
端に酢酸エステル結合を有するポリプロピレンオキシド
であることが判る。即ち酢酸ポリオキシプロピレンフェ
ニルエーテルである。
【0036】比較例1 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-を用い
なかった以外は、実施例1と同様にした。反応中圧力の
減少は全く認められず、プロピレンオキシドをほぼ全量
回収したのみであった。
【0037】比較例2 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに同モル量の水酸化カリウムを用いた以外は、実施例
1と同様にした。反応中圧力の減少は全く観測されず、
ほぼ全量のプロピレンオキシドを回収した。
【0038】実施例2ないし6 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに、カチオンは同じホスフォニウムであるがアニオン
-が異なる、表1に示す触媒を同モル量用いた以外
は、実施例1と全く同様にした。結果を実施例1の結果
および比較例1および2の結果とともに表1に示す。
【0039】
【表1】
【0040】実施例7 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに、式(2)で表されるホスフィンオキシド化合物で
あって、そのRがメチル基である、トリス[トリス(ジ
メチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフィン
オキシド含水物{[(Me2N)3P=N]3P=O・
0.29(H2O)}を同モル量用いた以外は、実施例
1と全く同様にした。結果を表1に示す。
【0041】実施例8 実施例7で使用したトリス[トリス(ジメチルアミノ)
ホスフォラニリデンアミノ]ホスフィンオキシド含水物
{[(Me2N)3P=N]3P=O・0.29(H
2O)}と同一物を、五酸化りんを乾燥剤とした減圧デ
シケーター中で充分に乾燥させた実質的に水を含まない
トリス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデン
アミノ]ホスフィンオキシド{[(Me2N)3P=N]
3P=O}を得た。このホスフィンオキシドを同モル量
用いた以外は、実施例7ひいては実施例1と全く同様に
した。結果を表1に示す。
【0042】実施例9 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに、式(3)で表されるホスフィンスルフィド化合物
であって、そのRがメチル基である、トリス[トリス
(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフ
ィンスルフィド{[(Me2N)3P=N]3P=S}を
同モル量用いた以外は、実施例1と全く同様にした。結
果を表1に示す。
【0043】実施例10 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに、式(1)で表されるホスファゼニウム化合物であ
って、1部のRがn-オクチル基であるトリス[トリス
(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ][トリ
ス(n−オクチルメチルアミノ)ホスフォラニリデンア
ミノ]ホスフォニウムヒドロキシド{[(Me2N)3
=N]3[(n-Oct(Me)N)3P=N]P+,O
-}(ここでn−Octはn−オクチル基を示す。)
を同モル量使用した以外は、実施例1と全く同様にし
た。結果を表1に示す。
【0044】実施例11および12 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに、式(2)で表されるホスフィンオキシド化合物で
あって、同一窒素原子上の2個のRが互いに結合して形
成される炭化水素基がテトラメチレン基であるトリス
(トリピロリジノホスフォラニリデンアミノ)ホスフィ
ンオキシド{[Q3P=N]3P=O、ただしQはピロリ
ジノ基を示す。}を同モル量用い(実施例11)、また
同じく2個のRが互いに結合して形成される炭化水素基
がペンタメチレン基であるトリス(トリピぺリジノホス
フォラニリデンアミノ)ホスフィンオキシドを{[Q3
P=N]3P=O、ただしQはピペリジノ基を示す。}
を同モル量用い(実施例12)、それ以外は実施例1と
全く同様にした。それぞれの結果を表1に示す。
【0045】実施例13 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに、式(2)で表されるホスフィンオキシド化合物で
あって、その一部のRがn−オクチル基であるビス[ト
リス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]
[トリス(n−オクチルメチルアミノ)ホスフォラニリ
デンアミノ]ホスフィンオキシド{[(Me2N)3P=
N]2[(n−Oct(Me)N)3P=N]P=O}を
同モル量用いた以外は、実施例1と全く同様にした。結
果を表1に示す。
【0046】実施例14ないし22 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに同モル量の表2に示す触媒を用い、酢酸フェニルの
代わりに同モル量の表2に示すエステル化合物を用い、
表2に示す重合反応の温度と時間にした以外は、実施例
1と同様にした。結果を表2に示す。
【0047】
【表2】
【0048】実施例23ないし27 実施例1におけるテトラキス[トリス(ジメチルアミ
ノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロ
キシド即ち[(Me2N)3P=N]4+,OH-の代わ
りに表3に示す触媒とその量を用い、酢酸フェニルの代
わりに同モル量の表3に示すエステル化合物を用い、表
3に示す重合反応温度と反応時間とした以外は、実施例
1と同様にした。結果を表3に示す。
【0049】
【表3】
【0050】実施例28 温度測定管、圧力計攪、拌装置およびアルキレンオキシ
ド導入管を装備した320mlの加圧反応器に、式
(1)で表されるホスファゼニウム化合物である、テト
ラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデン
アミノ]ホスフォニウムメトキシド即ち[(Me2N)3
P=N]4+,OMe- を0.462g(0.60mm
ol)と酢酸n-プロピルを17.9g(175mmo
l)を仕込んだ。系内を窒素で置換した後、80℃に昇
温し、プロピレンオキシド150g(2.58mol)
を反応時圧力が0.4MPaを超えることのないよう調
節しながら連続的に6時間かけて供給した。次いで80
℃で8時間反応させた。圧は0.12MPaまで下がっ
た。気相部に窒素を送りながら残圧をパージした後、内
容物を別容器に移し、10mmHgに減圧して30分間
80℃を保ち低沸分を除いた。その後窒素で常圧に戻し
室温まで冷却した。透明で無臭の液状の酢酸ポリオキシ
プロピレンn-プロピルエーテルが166g得られた。プ
ロピレンオキシドの転化率は98.9%であり、Mw9
61、Mn843、Mw/Mn1.14であった。
【0051】実施例29 実施例28で用いたプロピレンオキシドの代わりにエチ
レンオキシド114g(2.58mol)を4時間かけ
て連続的に供給し、その後6時間反応させた以外は実施
例28と同様にした。透明で無臭の酢酸ポリオキシエチ
レンプロピルエーテルが128g得られた。エチレンオ
キシドの転化率は97.3%であり、Mw742、Mn
645、Mw/Mn1.15であった。
【0052】実施例30 実施例28で用いたプロピレンオキシドの代わりに1,
2−ブチレンオキシド186g(2.58mol)を
0.3MPa以下に保ちながら6時間かけて連続的に供
給し、その後10時間反応させた以外は実施例28と同
様にした。透明で無臭の酢酸ポリ1,2−オキシブチレ
ンプロピルエーテルが202g得られた。1,2−ブチ
レンオキシドの転化率は99.4%であり、Mw118
8、Mn990、Mw/Mn1.20であった。
【0053】実施例31 実施例28で用いたプロピレンオキシドの代わりにスチ
レンオキシド200gg(1.67mol)を0.15
MPa以下に保ちながら6時間かけて連続的に供給し、
その後10時間反応させた以外は実施例28と同様にし
た。透明で無臭の酢酸ポリオキシスチレンプロピルエー
テルが210g得られた。スチレンオキシドの転化率は
96.5%であり、Mw1223、Mn1082、Mw
/Mn1.13であった。
【0054】実施例32 実施例28と同様の加圧反応器に、実施例14で得られ
た触媒を含んだままのポリマー30.0gを仕込んだ。
系内を窒素で置換した後、80℃に昇温し、プロピレン
オキシド100g(1.72mol)を反応時圧力が
0.4MPaを超えることのないよう調節して連続的に
8時間かけて供給した。次いで80℃で10時間反応さ
せた。圧は0.12MPaまで下がった。気相部に窒素
を送りながら残圧をパージした後、内容物を別容器に移
し、10mmHgに減圧して30分間80℃を保ち低沸
分を除いた。その後窒素で常圧に戻し室温まで冷却し
た。透明で無臭の液状のプロピオン酸ポリオキシプロピ
レンエチルエーテルが124g得られた。プロピレンオ
キシドの転化率は95.2%であり、Mw4012、M
n3550、Mw/Mn1.13であった。
【0055】実施例33 水酸化カリウム触媒でグリセリンを開始剤とし工業生産
されている、水酸基価(ポリマー1g中に存在する水酸
基のミリモルに相当するKOHミリグラム)168でM
n1002であるポリオキシプロピレントリオール(三
井化学株式会社製MN−1000)を過剰の無水酢酸で
エステル化し、減圧下加熱して低沸物を除いた。エステ
ル化率は≧99%であった。このポリオキシプロピレン
トリオールのトリ酢酸エステル30.0gおよび式
(1)で表されるホスファゼニウム化合物である、テト
ラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデン
アミノ]ホスフォニウムメトキシド、即ち[(Me
2N)3P=N]4+,OMe- 0.246g(0.3
19mmol)を実施例28と同様の反応器に仕込ん
だ。系内を窒素で置換した後、80℃に昇温し、プロピ
レンオキシド150g(2.58mol)を反応時圧力
が0.4MPaを超えることのないよう調節して連続的
に8時間かけて供給した。次いで80℃で10時間反応
させた。圧は0.11MPaまで下がった。気相部に窒
素を送りながら残圧をパージした後、内容物を別容器に
移し、10mmHgに減圧して30分間80℃を保ち低
沸分を除いた。その後窒素で常圧に戻し室温まで冷却し
た。透明で無臭の液状のポリオキシプロピレントリオー
ルのトリ酢酸エステルが176g得られた。プロピレン
オキシドの転化率は98.0%であり、Mw6690、
Mn6083、Mw/Mn1.13であった。
【0056】実施例34 実施例32で得られた触媒を含んだままのポリマー(プ
ロピオン酸ポリオキシプロピレンエチルエーテル)9
0.1gを実施例28と同様の加圧反応器に仕込んだ。
系内を窒素で置換した後、80℃に昇温し、プロピレン
オキシドに代えてエチレンオキシド20.0g(0.4
55mol)を、反応時圧力が0.5MPaを超えるこ
とのないよう調節しながら連続的に2時間かけて供給し
た。次いで80℃で3時間反応させた。圧は0.10M
Paまで下がった。気相部に窒素を送りながら残圧をパ
ージした後、内容物を別容器に移し、10mmHgに減
圧して30分間80℃を保ち低沸分を除いた。その後窒
素で常圧に戻し室温まで冷却した。109gの透明で無
臭の液状のプロピオン酸ポリオキシエチレンポリオキシ
プロピレンエチルエーテルのブロック共重合体が得られ
た。エチレンンオキシドの転化率は99.8%であり、
Mw4984、Mn4297、Mw/Mn1.16であ
った。
【0057】実施例35 実施例29で得られた触媒を含んだままのポリマー(酢
酸ポリオキシエチレンn-プロピルエーテル)30.0g
を実施例28と同様の加圧反応器に仕込んだ。系内を窒
素で置換した後、80℃に昇温し、エチレンオキシドに
代えて、プロピレンオキシド100g(1.72mo
l)を反応時圧力が0.4MPaを超えることのないよ
う調節しながら連続的に8時間かけて供給した。次いで
80℃で10時間反応させた。圧は0.12MPaまで
下がった。気相部に窒素を送りながら残圧をパージした
後、内容物を別容器に移し、10mmHgに減圧して3
0分間80℃を保ち低沸分を除いた。その後窒素で常圧
に戻し室温まで冷却した。125.6gの透明で無臭の
液状の酢酸ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンn-
プロピルエーテルのブロック共重合体が得られた。プロ
ピレンオキシドの転化率は96.3%であり、Mw32
08、Mn2651、Mw/Mn1.21であった。
【0058】
【発明の効果】本発明の方法によると、金属成分を有し
ない触媒とエステル化合物の存在下に、アルキレンオキ
シド化合物を重合させると、重合は円滑に進行し、かつ
末端にエーテル結合およびエステル結合を有するポリア
ルキレンオキシドを一段で簡便かつ効果的に生成させる
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清野 真二 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 化学株式会社内 (72)発明者 柴原 敦 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 化学株式会社内 (72)発明者 船木 克彦 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 化学株式会社内 (72)発明者 昇 忠仁 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 化学株式会社内 (72)発明者 高木 夘三治 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 化学株式会社内 Fターム(参考) 4J005 AA04 BB02 BD02 BD03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非金属触媒とエステル化合物の存在下に、
    アルキレンオキシド化合物を重合させることを特徴とす
    る、末端にエーテル結合およびエステル結合を有するポ
    リアルキレンオキシドの製造方法。
  2. 【請求項2】非金属触媒が、 式(1)〔化1〕 【化1】 (式中、Rは同種または異種の炭素数1ないし10個の
    炭化水素基である。Z-はハロゲンアニオン、ヒドロキ
    シアニオン、アルコキシアニオン、アリールオキシアニ
    オンまたはカルボキシアニオンである。)で表されるホ
    スファゼニウム化合物、 式(2)〔化2〕 【化2】 (式中、Rは式(1)のRに同じ。xは含まれる水分子
    の量をモル比で示し、0ないし5.0である。)で表さ
    れるホスフィンオキシド化合物、または 式(3)〔化3〕 【化3】 (式中、Rは式(1)のRに同じ。)で表されるホスフ
    ィンスルフィド化合物である、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】Rが同種または異種の、炭素数1ないし8
    個の脂肪族炭化水素基である請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】Rがメチル基である請求項2記載の方法。
  5. 【請求項5】式(1)で表されるホスファゼニウム化合
    物中のZ-が、フッ素アニオン、ヒドロキシアニオン、
    炭素数1ないし4個のアルコール類から導かれるアルコ
    キシアニオン、炭素数6ないし8個の芳香族ヒドロキシ
    化合物から導かれるアリールオキシアニオンまたは炭素
    数2ないし4個の脂肪族カルボン酸類から導かれるカル
    ボキシアニオンである請求項2ないし4のいずれかに記
    載の方法。
  6. 【請求項6】式(2)で表されるホスフィンオキシドの
    xが0ないし2.0である請求項2記載の方法。
  7. 【請求項7】エステル化合物が、炭素数2ないし20個
    の飽和の脂肪族または脂環族カルボン酸類、炭素数7な
    いし20個の安息香酸類、2個以上のカルボキシル基を
    有する炭素数4ないし20個の脂肪族または脂環族多価
    カルボン酸類または2個以上のカルボキシル基を有する
    炭素数8ないし20個の芳香族多価カルボン酸類である
    カルボン酸から構成される形のエステル化合物である請
    求項1ないし6のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項8】エステル化合物が、炭素数1ないし20個
    の脂肪族または脂環族の一価のアルコール類、炭素数2
    ないし20個の2ないし8個の水酸基を有する多価アル
    コール類、炭素数6ないし20個の一価のフェノール
    類、炭素数6ないし20個の2個以上の水酸基を有する
    多価の芳香族ヒドロキシ化合物類またはポリエチレンオ
    キシド、ポリプロピレンオキシドもしくはそれらのコポ
    リマーでであって2ないし8個の末端を有しその末端に
    1ないし8個の水酸基を有する数平均分子量600ない
    し20,000のポリアルキレンオキシド類である有機
    ヒドロキシ化合物から構成される形のエステル化合物で
    ある請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項9】アルキレンオキシド化合物が、エチレンオ
    キシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシ
    ドおよびスチレンオキシドから選ばれるアルキレンオキ
    シド化合物である請求項1ないし8のいずれかに記載の
    方法。
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