JP2001314765A - アルコキシル化用触媒およびその製造方法並びにこの触媒を用いるアルキレンオキサイド付加物の製造方法 - Google Patents
アルコキシル化用触媒およびその製造方法並びにこの触媒を用いるアルキレンオキサイド付加物の製造方法Info
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Abstract
ングリコールの副生を抑制しながら、狭い付加モル分布
を有するアルキレンオキサイド付加物を製造することが
でき、尚且つ、反応組成物からの回収が容易なアルコキ
シル化用触媒およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 6A族、7A族および8族から選ばれる
少なくとも1種の金属の化合物、マグネシウム化合物お
よびアルミニウム化合物を含有する原料水溶液と、沈殿
剤水溶液とを混合することにより、前記金属を含む沈殿
物を生成させ、前記沈殿物を噴霧乾燥して球状粒子とし
た後、前記沈殿物を焼成することにより、真球度0.9
〜1.0、平均粒径20〜150μm、比表面積50〜
400m 2/gの球状粒子であるアルコキシル化用触媒
を得る。
Description
触媒およびその製造方法並びにこの触媒を用いるアルキ
レンオキサイド付加物の製造方法に関する。
テル類にアルキレンオキサイドを付加した化合物は、界
面活性剤、溶剤などの化学品原料として広く用いられて
いる。特に、アルコール、脂肪酸、脂肪酸エステル、ア
ミン、アルキルフェノールなどを、エチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイド
によってポリアルコキシル化したものは、非イオン界面
活性剤として広範に活用されている。
おいては、アルキレンオキサイドの付加モル分布が狭い
付加物が、付加モル分布の広い付加物と比較して、起泡
力が高いなど多くの利点を備えている。アルキレンオキ
サイド付加物を得る方法としては、ホウ素、錫、アンチ
モン、鉄およびアルミニウムなどの金属のハロゲン化
物、燐酸、硫酸などの酸触媒を用いる方法が知られてい
る。しかし、このような酸触媒を用いる方法では、付加
モル分布が十分に狭くならず、ジオキサン、ジオキソラ
ン、ポリエチレングリコールのような副生物が多量に生
成し、しかも設備に対する腐食性が強くなる。
属酸化物を、狭い付加モル分布を有するアルキレンオキ
サイド付加物を製造するための固体触媒として用いるこ
とが提案されている。
公報は、アルミニウムなどの金属イオンを添加した酸化
マグネシウムを触媒とすることにより、狭い付加モル分
布を有するアルキレンオキサイド付加物を製造する技術
を開示する。同公報には、例えば3質量%のアルミニウ
ムを含む酸化マグネシウム触媒が記載されている。
報は、焼成ハイドロタルサイトを触媒とすることによ
り、狭い付加モル分布を有するアルキレンオキサイド付
加物を製造する技術を開示する。この焼成ハイドロタル
サイトは、天然または合成のハイドロタルク石を焼成す
ることにより得られる。
公報は、亜鉛、アンチモン、錫などを含有する酸化マグ
ネシウムを触媒とすることにより、アルキレンオキサイ
ド付加物を製造する技術を開示する。この触媒を使用す
れば、アルミニウムを添加した酸化マグネシウムを使用
した場合よりも触媒活性が低下するものの、副生物(ポ
リアルキレングリコール)の発生を抑制できる。
公報は、水酸化アルミニウム・マグネシウムを焼成した
アルミニウム・マグネシウム複合酸化物を触媒とするこ
とにより、狭い付加モル分布を有するアルキレンオキサ
イド付加物を製造する技術を開示する。
化物触媒を使用すれば、酸触媒を使用したときよりも狭
い付加モル分布を有するアルキレンオキサイド付加物が
得られ、ジオキサンなどの副生物の生成も抑制される。
特に、マグネシウムとアルミニウムの複合酸化物は、活
性も高く有用である。しかし、この触媒を用いるとポリ
アルキレングリコールが多量に副生するという問題があ
った。
グネシウムは、ポリアルキレングリコールの副生を抑制
できることが報告されている(特開平7−227540
号公報)。特に問題となる副生物は、分子量数万の高分
子量ポリアルキレングリコールである。なぜならば、高
分子量ポリアルキレングリコールは、生成が微量であっ
ても、反応生成物からの触媒除去が困難となり、この生
成物を配合した製品の安定性が損なわれるなどの問題を
生じさせるからである。しかしながら、亜鉛などを含有
する酸化マグネシウムは、このような高分子量ポリアル
キレングリコールの副生を十分に抑制することはできな
かった。また、亜鉛などを含有する酸化マグネシウム
は、十分な触媒活性を有していないという問題をも有し
ていた。
反応組成物からの触媒回収が容易であることが要求され
ている。これは、触媒回収が容易であると、触媒の再利
用が容易となり製造コストが低減されるからである。
高分子量ポリアルキレングリコールの副生を抑制しなが
ら、狭い付加モル分布を有するアルキレンオキサイド付
加物を製造することができ、尚且つ、反応組成物からの
回収が容易なアルコキシル化用触媒およびその製造方法
を提供することを目的とする。
め、本発明のアルコキシル化用触媒は、球状の金属酸化
物粒子であって、平均粒径が20〜150μmであり、
真球度が0.9〜1.0である。
る。また、「真球度」とは、粒子の長径(DL)と短径
(DS)との比(DS/DL)で表される値である。な
お、「長径」は粒子の最長径であり、「短径」は前記長
径に対して垂直な方向の径である。
ているため、酸触媒と比較して、狭い付加モル分布を有
するアルキレンオキサイド付加物を製造することができ
る。また、特定の平均粒径を有する球状粒子であるた
め、不定形粒子である場合と比較して、高い触媒活性を
達成しながら、高分子量ポリアルキレングリコールの副
生を抑制することができ、尚且つ、反応組成物からの回
収が容易であるという利点をも有する。
たのは、20μm未満であると、精製工程における濾過
性が著しく低下するほか、触媒のリサイクルを行う際の
沈降分離が困難になるからである。また、150μmを
超えると、ロータリーキルンを用いて焼成を行う際の滞
留時間が保てないことにより、所望の触媒特性が得られ
なくなるほか、攪拌式の反応を行う際の反応槽内での分
散性が悪くなるからである。
25〜100μmであり、更に好ましくは40〜90μ
mである。
400m2/g、更に好ましくは50〜300m2/g、
最も好ましくは60〜250m2/gである。比表面積
を50〜400m2/gとすることにより、更に高い触
媒活性を得ることができる。なお、「比表面積」とは、
気体吸着によるBET法で測定された表面積を、単位質
量当たりで表した値である。
造方法は、少なくとも1種の金属の化合物を含有する原
料水溶液と、沈殿剤水溶液とを混合することにより、前
記金属を含む沈殿物を生成させ、前記沈殿物を乾燥して
平均粒径22〜165μmの球状粒子とした後、前記沈
殿物を焼成することを特徴とする。
明のアルコキシル化用触媒を製造することができる。ま
た、この製造方法においては、焼成前の沈殿物が球状粒
子であり、その安息角が小さいことから、焼成時に沈殿
物を連続フィードするような焼成装置(例えば、ロータ
リーキルンなど)を使用できるため、品質的に均一な触
媒を効率良く製造することができる。
〜165μmとしたのは、22μm未満であると、この
沈殿物を焼成して得られる触媒の使用時、精製工程にお
ける濾過性が著しく低下するほか、触媒のリサイクルを
行う際の沈降分離が困難になるからである。また、16
5μmを超えると、ロータリーキルンを用いて焼成を行
う際の滞留時間が保てないことにより、所望の触媒特性
が得られなくなるほか、攪拌式の反応を行う際の反応槽
内での分散性が悪くなるからである。
好ましくは25〜165μm、更に好ましくは30〜1
10μm、最も好ましくは45〜100μmである。
物の製造方法は、本発明のアルコキシル化用触媒を用い
て、有機化合物にアルキレンオキサイドを付加すること
を特徴とする。
は、アルコキシル化活性を発現し得るものであれば、そ
の組成を特に限定するものではないが、6A族、7A族
および8族から選ばれる少なくとも1種の金属(以下、
この金属を「第3成分」ともいう。)と、マグネシウム
と、アルミニウムとを含有することが好ましい。
触媒の活性点構造が、優れた反応特異性を達成し得るよ
うな構造となる。従って、この活性点構造による効果
と、前述した触媒粒子の形状による効果とが同時に得ら
れるため、更に高い触媒活性が得られ、且つ、高分子量
ポリアルキレングリコールの生成を更に十分に抑制する
ことができる。
が、クロム、モリブデン、マンガン、テクネチウム、
鉄、コバルト、ニッケルおよびルテニウムからなる群よ
り選ばれる少なくとも1種の金属であることが好まし
い。これらのなかで、クロム、マンガンおよび鉄が好ま
しく、マンガンが特に好ましい。
とアルミニウムとの原子比が、Al/(Mg+Al)に
より表示した場合、0.1〜0.7であることが好まし
く、0.3〜0.6であることが更に好ましく、0.4
〜0.5であることが最も好ましい。前記原子比を0.
1〜0.7とすることにより、更に高い触媒活性を得る
ことができる。
族および8族から選ばれる金属の総量が、全金属原子に
対する原子比で表示した場合、0.05〜0.4である
ことが好ましく、0.1〜0.25であることが更に好
ましく、0.1〜0.18であることが最も好ましい。
前記原子比を0.05〜0.4とすることにより、更に
高い触媒活性が得られ、且つ、高分子量ポリアルキレン
グリコールの生成を更に十分に抑制することができる。
ば、共沈法を利用した方法によって調製することができ
る。以下に、共沈法を利用した前記触媒の製造方法の一
例について説明する。
有する原料水溶液と、沈殿剤水溶液とを混合することに
より、前記金属を含む沈殿物を生成させる。この工程
は、例えば、バッチ方式で実施することができる。
6A族、7A族および8族から選ばれる少なくとも1種
の金属の化合物と、マグネシウム化合物と、アルミニウ
ム化合物とを含有することが好ましい。前述したような
好ましい組成の触媒が得られるからである。
物としては、好ましくは、前記金属の硝酸塩、前記金属
の硫酸塩、前記金属の酢酸塩、前記金属の炭酸塩および
前記金属の塩化物からなる群より選ばれる少なくとも1
種の化合物を使用することができる。
くは、炭酸塩を含むアルカリ性水溶液を使用することが
できる。更に好ましくは、アルカリ金属の炭酸塩と、ア
ンモニアおよびアルカリ金属水酸化物から選ばれる少な
くとも1種とを含む水溶液を使用することができる。
合比率は、特に限定するものではないが、例えば、前記
沈殿物に含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比
が、CO3 2-/Alにより表示した場合、0.25〜
1.5となるように調整する。このモル比は、0.3〜
0.5が好ましく、0.35〜0.4が更に好ましい。
CO3 2-/Alを0.25〜1.5とすることにより、
触媒の粒径および比表面積をより好ましい範囲に調整で
き、更に高い触媒活性を達成し、且つ、高分子量ポリア
ルキレングリコールの生成を更に十分に抑制することが
できる。
で実施する場合、前記原料水溶液と前記沈殿剤水溶液と
の混合は、前記両水溶液を1バッチ当たり5〜120分
間の滴下時間で滴下することにより実施されることが好
ましい。また、前記滴下時間は、1バッチ当たり15〜
90分間であることが更に好ましく、15〜60分間で
あることが最も好ましい。前記滴下時間は、前記両水溶
液の滴下を開始してから終了するまでの時間である。こ
れを、バッチのスケールに関わらず5〜120分間とす
ることにより、触媒の粒径および比表面積をより好まし
い範囲に調整でき、更に高い触媒活性を達成し、且つ、
高分子量ポリアルキレングリコールの生成を更に十分に
抑制することができる。
との混合は、前記両水溶液の混合液のpHを、好ましく
は7〜11、更に好ましくは8〜10に保ちながら実施
される。pHを7〜11とすることにより、触媒の粒径
および比表面積をより好ましい範囲に調整できることに
加えて、金属の溶出を抑制して、好ましい触媒組成およ
び結晶構造を有する酸化物触媒とすることができる。
前述したような特定の平均粒径を有する球状粒子に造粒
する(以下、乾燥および造粒された沈殿物を「触媒前駆
体」という。)。なお、乾燥に先立って、沈殿物の熟
成、水洗による水溶性塩の除去などの工程を適宜実施し
てもよい。
熱風中に噴霧分散させることにより実施されること、す
なわち噴霧乾燥によって実施されることが好ましい。触
媒前駆体を乾燥と同時に容易に造粒することができるか
らである。特に、前記スラリーを回転円板(ディスク)
上に供給して遠心力によって分散させる、いわゆるディ
スク式の噴霧乾燥が好ましい。
の平均粒径、延いては触媒の平均粒径を調整することが
できる。例えば、平均粒径を小さくするためには、スラ
リー濃度を低くしたり、スラリーの供給流量を少なくし
たり、ディスクの回転速度を速くすればよい。
℃、好ましくは200〜450℃、更に好ましくは35
0〜450℃である。
得る。焼成温度は、例えば300〜1000℃、好まし
くは600〜900℃、更に好ましくは700〜900
℃である。焼成温度を300〜1000℃とすることに
より、比表面積の低下を抑制しながら、触媒中の活性点
を十分に変化させて、更に高い触媒活性を得ることがで
きる。また、焼成時間は、例えば0.5〜10時間、好
ましくは1〜5時間、更に好ましくは2〜4時間であ
る。また、焼成は、不活性ガス雰囲気で実施されること
が好ましく、窒素雰囲気で実施されることが更に好まし
い。
触媒が製造できるが、本発明はこれに制限されず、他の
方法により製造してもよい。
物の製造方法の一例について説明する。本発明のアルキ
レンオキサイド付加物の製造方法は、本発明のアルコキ
シル化用触媒の存在下において、有機化合物とアルキレ
ンオキサイドとを反応させることにより実施される。
得るものであれば、特に限定されるものではなく、具体
的には、活性水素を有する有機化合物およびその誘導体
などが挙げられる。例えば、アルコール類、フェノール
類、脂肪酸類、脂肪酸エステル類、脂肪酸アミド類、ポ
リオール類およびこれらの混合物が挙げられる。これら
のなかで、アルコール類、脂肪酸エステル類、脂肪族ア
ミン類が好ましく、アルコール類が特に好ましい。
1〜30、好ましくは6〜24、更に好ましくは12〜
18の飽和または不飽和アルコールなどが挙げられる。
特に、第一級および第二級アルコールが好ましく、第一
級アルコールが更に好ましい。また、アルコール類は、
1種を単独で用いても、2種以上の混合物として用いて
もよい。
またはトリアルキルフェノールが挙げられる。特に、炭
素数4〜12のアルキル基を有するモノ、ジまたはトリ
アルキルフェノールが好ましい。
22、好ましくは10〜20、更に好ましくは12〜1
8の飽和または不飽和の直鎖脂肪酸およびその混合物な
どが挙げられる。特に、カプリル酸、カプリン酸、ラウ
リン酸、ミスチリン酸、オレイン酸、ステアリン酸およ
びその混合物が好ましい。このような脂肪酸は、例え
ば、ヤシ油、パーム油、パーム核油、大豆油、ひまわり
油、菜種油、魚脂油の分解により得ることができる。ま
た、脂肪酸エステル類としては、例えば、前記脂肪酸を
炭素数1〜4のアルキル基でエステル化したものが挙げ
られる。
8〜44、好ましくは10〜22、更に好ましくは12
〜18の飽和または不飽和のアルキル基を有する脂肪族
アミンなどが挙げられる。特に、第一級脂肪族アミンが
好ましい。また、脂肪酸アミド類としては、例えば、炭
素数が8〜22、好ましくは10〜20、更に好ましく
は12〜18の飽和または不飽和のアシル基を有する脂
肪酸アミドなどが挙げられる。特に、第一級または第二
級脂肪酸アミドが好ましい。
コール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ソル
ビトールなどが好ましい。ポリエチレングリコールおよ
びポリプロピレングリコールの場合、その平均重合度
は、例えば2〜2000、好ましくは4〜500、更に
好ましくは10〜200である。
イドとしては、炭素数2〜8のアルキレンオキサイドを
使用することが好ましい。特に、炭素数2〜4のアルキ
レンオキサイド、すなわちエチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイドおよびブチレンオキサイドが好ましい。
造方法における反応条件は、特に限定されるものではな
く、例えば、慣用の反応条件により実施することができ
る。以下、好ましい反応条件について説明する。反応温
度は、例えば80〜230℃、好ましくは120〜20
0℃、更に好ましくは160〜180℃である。反応圧
力は、反応温度により適宜決定されるが、例えば0〜2
MPa、好ましくは0〜1MPa、更に好ましくは0.
2〜0.8MPaである。また、触媒の使用量は、反応
に供される有機化合物とアルキレンオキサイドとの比率
などにより適宜決定されるが、有機化合物100質量部
に対して、例えば0.005〜20質量部、好ましくは
0.01〜10質量部、更に好ましくは0.03〜5質
量部である。
る。まず、オートクレーブ内に出発原料である有機化合
物と触媒とを仕込み、オートクレーブ内を窒素で置換し
た後、所定の温度および圧力条件下でアルキレンオキサ
イドを導入して反応させる。反応終了後、反応組成物に
水などの濾過助剤を必要に応じて添加し、反応組成物か
ら触媒を濾別する。
3.31g、硝酸アルミニウム9水和物383.17
g、硝酸マンガン6水和物85.23gを、880mL
の脱イオン水に溶解し、原料水溶液(溶液A)を調製し
た。一方、炭酸ナトリウム40.6g、水酸化ナトリウ
ム240gを、880mLの脱イオン水に溶解し、沈殿
剤水溶液(溶液B)を調製した。前記溶液Aと前記溶液
Bとを、予め2240gの脱イオン水を仕込んだ触媒調
製槽に、0.1mol/LのNaOHでpHを9に保
ち、温度を60℃に保ちながら45分間で滴下し、滴下
終了後1時間熟成させた。溶液より沈殿物を濾別し、こ
れを12リットルの脱イオン水で洗浄した。これを、デ
ィスク式の噴霧乾燥機により250℃で乾燥し、245
gの複合金属水酸化物を得た。この複合水酸化物は、平
均粒径83μmの球状粒子であった。また、含まれるア
ルミニウムと炭酸イオンとのモル比(CO3 2-/Al)
は、0.375であった。前記複合金属水酸化物を、窒
素雰囲気下、800℃で3時間焼成して、Mg、Al、
Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:Al:Mn(原
子比)=0.56:0.34:0.10)を144g得
た。
23.31g、硝酸アルミニウム9水和物296.29
g、硝酸マンガン6水和物151.71gを、880m
Lの脱イオン水に溶解し、溶液Aを調製した。一方、炭
酸ナトリウム31.39g、水酸化ナトリウム240g
を880mLの脱イオン水に溶解し、溶液Bを調製し
た。この溶液Aおよび溶液Bを用いて、実施例1と同様
の操作により、複合金属水酸化物を得た。この複合金属
水酸化物は、平均粒径90μmの球状粒子であった。ま
た、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(C
O3 2-/Al)は、0.375であった。前記複合金属
水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成して、M
g、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:A
l:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.18)
を147g得た。
23.31g、硝酸アルミニウム9水和物247.28
g、硝酸マンガン6水和物189.21gを、880m
Lの脱イオン水に溶解し、溶液Aを調製した。一方、炭
酸ナトリウム26.20g、水酸化ナトリウム240g
を880mLの脱イオン水に溶解し、溶液Bを調製し
た。この溶液Aおよび溶液Bを用いて、実施例1と同様
の操作により、複合金属水酸化物を得た。この複合金属
水酸化物は、平均粒径80μmの球状粒子であった。ま
た、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(C
O3 2-/Al)は、0.375であった。前記複合金属
水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成して、M
g、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:A
l:Mn(原子比)=0.56:0.22:0.22)
を151g得た。
ガン4水和物129.49gを用いたこと以外は実施例
2と同様の操作により、複合金属水酸化物を得た。この
複合金属水酸化物は、平均粒径76μmの球状粒子であ
った。また、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモ
ル比(CO3 2-/Al)は、0.375であった。前記
複合金属水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成
して、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(M
g:Al:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.
18)を147g得た。
ガン4水和物104.59gを用いたこと以外は実施例
2と同様の操作により、複合金属水酸化物を得た。この
複合金属水酸化物は、平均粒径45μmの球状粒子であ
った。また、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモ
ル比(CO3 2-/Al)は、0.375であった。前記
複合金属水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成
して、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(M
g:Al:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.
18)を149g得た。
80.67g、硝酸アルミニウム9水和物334.16
g、硝酸クロム9水和物237.63gを、880mL
の脱イオン水に溶解し、原料水溶液(溶液A)を調製し
た。一方、炭酸ナトリウム35.41g、水酸化ナトリ
ウム240gを、880mLの脱イオン水に溶解し、沈
殿剤水溶液(溶液B)を調製した。この溶液Aおよび溶
液Bを用いて、実施例1と同様の操作により、複合金属
水酸化物を得た。この複合金属水酸化物は、平均粒径2
2μmの球状粒子であった。また、含まれるアルミニウ
ムと炭酸イオンとのモル比(CO3 2-/Al)は、0.
375であった。前記複合金属水酸化物を、実施例1と
同様の操作により焼成して、Mg、Al、Crを含む複
合金属酸化物触媒(Mg:Al:Cr(原子比)=0.
50:0.30:0.20)を185g得た。
23.31g、硝酸アルミニウム9水和物296.29
g、塩化第一鉄4水和物105.08gを、880mL
の脱イオン水に溶解し、原料水溶液(溶液A)を調製し
た。一方、炭酸ナトリウム31.39g、水酸化ナトリ
ウム240gを880mLの脱イオン水に溶解し、沈殿
剤水溶液(溶液B)を調製した。この溶液Aおよび溶液
Bを用いて、実施例1と同様の操作により、複合金属水
酸化物を得た。この複合金属水酸化物は、平均粒径52
μmの球状粒子であった。また、含まれるアルミニウム
と炭酸イオンとのモル比(CO3 2-/Al)は、0.3
75であった。前記複合金属水酸化物を、実施例1と同
様の操作により焼成して、Mg、Al、Feを含む複合
金属酸化物触媒(Mg:Al:Fe(原子比)=0.5
6:0.27:0.18)を185g得た。
槽に15分間で滴下したこと以外は、実施例2と同様の
操作により、複合金属水酸化物を得た。この複合金属水
酸化物は、平均粒径83μmの球状粒子であった。ま
た、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(C
O3 2-/Al)は、0.375であった。前記複合金属
水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成して、M
g、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:A
l:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.18)
を146g得た。
槽に60分間で滴下したこと以外は、実施例2と同様の
操作により、複合金属水酸化物を得た。この複合金属水
酸化物は、平均粒径83μmの球状粒子であった。ま
た、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(C
O3 2-/Al)は、0.375であった。前記複合金属
水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成して、M
g、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:A
l:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.18)
を142g得た。
製槽に120分間で滴下したこと以外は、実施例2と同
様の操作により、複合金属水酸化物を得た。この複合金
属水酸化物は、平均粒径88μmの球状粒子であった。
また、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比
(CO3 2-/Al)は、0.375であった。前記複合
金属水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成し
て、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(M
g:Al:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.
18)を146g得た。
9g使用すること以外は、実施例2と同様の操作によ
り、複合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物
は、平均粒径66μmの球状粒子であった。また、含ま
れるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(CO 3 2-/
Al)は、0.400であった。前記複合金属水酸化物
を、実施例1と同様の操作により焼成して、Mg、A
l、Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:Al:Mn
(原子比)=0.56:0.27:0.18)を142
g得た。
8g使用すること以外は、実施例2と同様の操作によ
り、複合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物
は、平均粒径81μmの球状粒子であった。また、含ま
れるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(CO 3 2-/
Al)は、0.750であった。前記複合金属水酸化物
を、実施例1と同様の操作により焼成して、Mg、A
l、Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:Al:Mn
(原子比)=0.56:0.27:0.18)を得た。
1g使用すること以外は、実施例2と同様の操作によ
り、複合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物
は、平均粒径86μmの球状粒子であった。また、含ま
れるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(CO 3 2-/
Al)は、1.000であった。前記複合金属水酸化物
を、実施例1と同様の操作により焼成して、Mg、A
l、Mnを含む複合金属酸化物触媒(Mg:Al:Mn
(原子比)=0.56:0.27:0.18)を得た。
H2Oの組成式で表される水酸化マグネシウム・アルミ
ニウムゲル(協和化学社製;キョーワード300(商品
名))25gを、窒素雰囲気下、800℃で3時間焼成
し、Mg、Alを含む複合金属酸化物触媒16gを得
た。
槽に180分間で滴下したこと以外は、実施例2と同様
の操作により、複合金属水酸化物を得た。この複合金属
水酸化物の平均粒径は10μmであり、その形状は不定
形の微粉であった。また、含まれるアルミニウムと炭酸
イオンとのモル比(CO3 2-/Al)は、0.375で
あった。前記複合金属水酸化物を、実施例1と同様の操
作により焼成して、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸
化物触媒(Mg:Al:Mn(原子比)=0.56:
0.27:0.18)を130g得た。
g使用すること以外は、実施例2と同様の操作により、
複合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物の平均
粒径は19μmであり、その形状は球状の微粉であっ
た。また、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル
比(CO3 2-/Al)は、0.200であった。前記複
合金属水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成し
て、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(M
g:Al:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.
18)を得た。
3g使用すること以外は、実施例2と同様の操作によ
り、複合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物の
平均粒径は8μmであり、その形状は不定形の微粉であ
った。また、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモ
ル比(CO3 2-/Al)は、2.000であった。前記
複合金属水酸化物を、実施例1と同様の操作により焼成
して、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(M
g:Al:Mn(原子比)=0.56:0.27:0.
18)を120g得た。
を用いたこと以外は、実施例2と同様の操作により、複
合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物は、平均
粒径が21μmであり、不定形粗大粒子と不定形微粉と
の混合物であった。また、含まれるアルミニウムと炭酸
イオンとのモル比(CO3 2-/Al)は、0.375で
あった。前記複合金属水酸化物を、実施例1と同様の操
作により焼成して、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸
化物触媒(Mg:Al:Mn(原子比)=0.56:
0.27:0.18)を140g得た。
ヤーを用いたこと以外は、実施例2と同様の操作によ
り、複合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物の
平均粒径は107μmであり、その形状は板状粗大粒子
であった。また、含まれるアルミニウムと炭酸イオンと
のモル比(CO3 2-/Al)は、0.375であった。
前記複合金属水酸化物を、実施例1と同様の操作により
焼成して、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒
(Mg:Al:Mn(原子比)=0.56:0.26:
0.18)を140g得た。
使用し、溶液Aと溶液Bとを触媒調製槽に120分間で
滴下したこと以外は、実施例1と同様の操作により、複
合金属水酸化物を得た。この複合金属水酸化物の平均粒
径は221μmであり、その形状は球形であった。ま
た、含まれるアルミニウムと炭酸イオンとのモル比(C
O3 2-/Al)は、0.750であった。前記複合金属
水酸化物を、窒素雰囲気下、900℃で0.5時間焼成
して、Mg、Al、Mnを含む複合金属酸化物触媒(M
g:Al:Mn(原子比)=0.56:0.34:0.
10)を得た。
れた触媒の真球度、平均粒径および比表面積を測定し
た。結果を、表1に示す。なお、各値の測定方法は下記
の通りである。また、実施例2、9および12、比較例
1、2、4、5および6で得られた触媒の外観を走査型
電子顕微鏡で観察した。実施例2を図1に、実施例9を
図2に、実施例12を図3に、比較例1を図4に、比較
例2を図5に、比較例4を図6に、比較例5を図7に、
比較例6を図8にそれぞれ示す。
触媒前駆体(すなわち、複合金属水酸化物)の平均粒径
は、触媒の平均粒径と同様の方法で測定し、その形状は
走査型電子顕微鏡で観察することにより評価した。
布測定装置(東日コンピュータアプリケーションズ社製
LDSA−1400A(商品名))を使用し、ロジン−
ラムラー分布関数を用いて算出される粒径分布から数平
均粒子径を求めた。
装置(柴田化学器械工業社製SA−1000(商品
名))を使用し、BET法により測定した。
−2380N(商品名))で得られた写真像から、粒子
の長径および短径を、スケールを用いて測定した。得ら
れた測定値より、長径(DL)と短径(DS)との比(D
S/DL)を算出した。
は、平均粒径20〜150μmであり、真球度0.9〜
1.0の球状粒子であった。また、その比表面積は50
〜400m2/gであった。
媒は、平均粒径および真球度が前記範囲から逸脱してい
た。また、比較例1および6の触媒は、平均粒径は前記
範囲に属しているものの、真球度が0.9未満であっ
た。
れた触媒を用いて、下記反応方法Iによりアルキレンオ
キサイド付加反応を実施した(反応例1〜20)。ま
た、実施例2および比較例1で得られた触媒を用いて、
下記反応方法IIによりアルキレンオキサイド付加反応を
実施した(反応例21および22)。各反応例におい
て、触媒活性および副生高分子量ポリエチレングリコー
ル(PEG)量を評価した。結果を表2および3に示
す。なお、反応方法および評価方法は、下記の通りであ
る。
ラウリルアルコール400gおよび触媒0.4gを仕込
み、オートクレーブ内を窒素で置換した後、攪拌しなが
ら昇温した。次いで、オートクレーブ内を180℃、
0.3MPaに維持しながら、エチレンオキサイド(E
O)663g(ラウリルアルコール1モル当たり7モ
ル)を導入し、ラウリルアルコールとEOとを反応させ
た。
に、ラウリン酸メチル400g、触媒0.4gおよび4
0質量%KOH水溶液0.12gを仕込み、オートクレ
ーブ内を窒素で置換した後、攪拌しながら昇温した。次
いで、オートクレーブ内を180℃、0.3MPaに維
持しながら、エチレンオキサイド(EO)494g(ラ
ウリン酸メチル1モル当たり6モル)を導入し、ラウリ
ン酸メチルとEOとを反応させた。
たはIIにより付加反応を行い、オートクレーブ内が定温
(180℃)、定圧(0.3MPa)になった時点から
のEO供給速度(g-EO/min)を、単位触媒量あたりに換
算し、触媒活性の評価尺度とした(単位:g-EO/(min・g-
cat))。EO供給速度は、定温定圧下における単位時間
当たりのEO消費量に相当する。なお、この測定の際に
は、化学反応速度支配下での触媒活性が正しく評価でき
る程度に触媒濃度が小さくなるように調整した。
反応方法IまたはIIにより付加反応を行い、反応組成物
中に存在する高分子量PEG量を、HPLC法により定
量分析し、質量%で表した。
13の触媒によれば、高い触媒活性を維持しながら、高
分子量ポリエチレングリコールの副生を抑制できること
が確認できた。これに対して、比較例1〜7の触媒で
は、高分子量ポリエチレングリコールの副生を十分に抑
制できなかった。
て、得られたエチレンオキサイド付加物の付加モル分布
を測定した。結果を、図9および10に示す。また、比
較のため、KOH触媒を用いること以外は前記反応方法
Iと同様にして、ラウリルアルコールとエチレンオキサ
イドとを反応させ、得られたエチレンオキサイド付加物
の付加モル分布を測定した。結果を、図11に示す。な
お、エチレンオキサイド付加モル分布の測定は、HPL
C法により実施した。
を用いることにより、KOH触媒を用いた場合よりも狭
く、比較例1の触媒を用いた場合と比べても同程度に狭
い付加モル分布が得られることが確認できた。
例においては、比較例1〜7の触媒を用いた場合と比較
して、反応組成物からの触媒の回収が容易であった。
シル化用触媒は、球状の金属酸化物粒子であって、平均
粒径が20〜150μmであり、真球度が0.9〜1で
あるため、狭い付加モル分布を有するアルキレンオキサ
イド付加物を製造することができ、且つ、その製造にお
いて高い触媒活性を示しながら、高分子量ポリアルキレ
ングリコールの副生を抑制することができる。また、こ
のアルコキシル化用触媒は、反応組成物からの回収が容
易であるという利点も有している。
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
子顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
物の付加モル分布を示す図である。
付加物の付加モル分布を示す図である。
レンオキサイド付加物の付加モル分布を示す図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 球状の金属酸化物粒子であって、平均粒
径が20〜150μmであり、真球度が0.9〜1であ
るアルコキシル化用触媒。 - 【請求項2】 比表面積が50〜400m2/gである
請求項1に記載のアルコキシル化用触媒。 - 【請求項3】 6A族、7A族および8族から選ばれる
少なくとも1種の金属と、マグネシウムと、アルミニウ
ムとを含有する請求項1または2に記載のアルコキシル
化用触媒。 - 【請求項4】 6A族、7A族および8族から選ばれる
少なくとも1種の金属が、クロム、モリブデン、マンガ
ン、テクネチウム、鉄、コバルト、ニッケルおよびルテ
ニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属で
ある請求項3に記載のアルコキシル化用触媒。 - 【請求項5】 マグネシウムとアルミニウムとの原子比
が、Al/(Mg+Al)により表示した場合、0.1
〜0.7である請求項3または4に記載のアルコキシル
化用触媒。 - 【請求項6】 6A族、7A族および8族から選ばれる
金属の総量が、全金属原子に対する原子比で表示した場
合、0.05〜0.4である請求項3〜5のいずれかに
記載のアルコキシル化用触媒。 - 【請求項7】 少なくとも1種の金属の化合物を含有す
る原料水溶液と、沈殿剤水溶液とを混合することによ
り、前記金属を含む沈殿物を生成させ、前記沈殿物を乾
燥して平均粒径22〜165μmの球状粒子とした後、
前記沈殿物を焼成するアルコキシル化用触媒の製造方
法。 - 【請求項8】 前記原料水溶液が、6A族、7A族およ
び8族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物と、
マグネシウム化合物と、アルミニウム化合物とを含有
し、前記沈殿物が、6A族、7A族および8族から選ば
れる少なくとも1種の金属と、マグネシウムと、アルミ
ニウムとを含む請求項7に記載のアルコキシル化用触媒
の製造方法。 - 【請求項9】 前記沈殿剤水溶液が、炭酸塩を含むアル
カリ性水溶液である請求項8に記載のアルコキシル化用
触媒の製造方法。 - 【請求項10】 前記沈殿物に含まれるアルミニウムと
炭酸イオンとのモル比が、CO3 2-/Alにより表示し
た場合、0.25〜1.5である請求項9に記載のアル
コキシル化用触媒の製造方法。 - 【請求項11】 前記沈殿物の乾燥が、噴霧乾燥によっ
て実施される請求項7〜10のいずれかに記載のアルコ
キシル化用触媒の製造方法。 - 【請求項12】 前記沈殿物を生成させる工程がバッチ
方式で実施され、前記原料水溶液と前記沈殿剤水溶液と
の混合が、前記両水溶液を1バッチ当たり5〜120分
間で滴下することにより実施される請求項7〜11のい
ずれかに記載のアルコキシル化用触媒の製造方法。 - 【請求項13】 前記原料水溶液が含有する前記金属の
化合物が、前記金属の硝酸塩、前記金属の硫酸塩、前記
金属の酢酸塩、前記金属の炭酸塩および前記金属の塩化
物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であ
る請求項7〜12のいずれかに記載のアルコキシル化用
触媒の製造方法。 - 【請求項14】 請求項1〜6のいずれかに記載のアル
コキシル化用触媒を用いて、有機化合物にアルキレンオ
キサイドを付加するアルキレンオキサイド付加物の製造
方法。
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