JP2002037867A - Polyol obtained from biomass and biodegradative polyurethane - Google Patents

Polyol obtained from biomass and biodegradative polyurethane

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JP2002037867A
JP2002037867A JP2000220639A JP2000220639A JP2002037867A JP 2002037867 A JP2002037867 A JP 2002037867A JP 2000220639 A JP2000220639 A JP 2000220639A JP 2000220639 A JP2000220639 A JP 2000220639A JP 2002037867 A JP2002037867 A JP 2002037867A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyol obtained from biomass as starting raw material, and is excellent in reactivity and also in miscibility with other polyols and polyisocyanates, etc., and capable of freely designating the molecular weight over a wide range because of easiness of a molecular weight control, and to provide a biodegradable polyurethane using this polyol. SOLUTION: The polyol is obtained by modifying a hydroxy group of liquefied biomass obtained by reacting biomass and a compound having the hydroxy group in the presence of acid catalyst, with a specified esterification agent or a specified etherification agent. The polyol, and polyisocyanates are reacted to form the biodegradable polyurethane.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、成形
体、発泡体、接着剤、塗料等の用途に用いられる種々の
樹脂の原料等として有用な、バイオマス由来のポリオー
ル、及びこれを用いた生分解性ポリウレタンに関する。
[0001] The present invention relates to a biomass-derived polyol useful as a raw material for various resins used for applications such as molded articles, foams, adhesives, paints, etc. It relates to degradable polyurethane.

【0002】[0002]

【従来の技術】木材工業分野における製材工程等におい
て多量に発生する木粉、木材チップ、単板くず等のリグ
ノセルロース物質や、各種食品、農産品等の加工残渣等
は、有効利用できる用途は極めて少なく、そのほとんど
は産業廃棄物として焼却処理されているが、近年の地球
環境保全の要請から資源の有効活用を図るべく、このよ
うなバイオマス物質を有効利用する方法の開発が望まれ
ている。
2. Description of the Related Art Wood flour, wood chips, lignocellulosic substances such as veneer chips and processing residues from various foods and agricultural products, which are generated in large quantities in the lumbering process in the wood industry, can be used effectively. Very few, most of them are incinerated as industrial waste, but in recent years the demand for global environmental conservation has led to the need for the development of methods for effectively utilizing such biomass materials in order to make effective use of resources. .

【0003】このようなバイオマス物質の有効利用のた
めのアプローチの1つとして、これらバイオマス物質を
液化させ、この液化物を用いて種々の樹脂を製造するこ
とが検討されている。例えば、リグノセルロース物質や
デンプン等のバイオマス物質を、フェノール類の存在下
で高温(200〜250℃)で加熱することで、或いは
フェノール類および酸触媒の存在下で中温(100〜2
00℃)で加熱することで、バイオマス物質を液状化
し、これらバイオマス物質の液状化物を樹脂原料として
利用する技術が開発されてきている。例えば、バイオマ
ス物質が多くの水酸基を有することを利用し、多価アル
コールの存在下でこれを液状化させて一種のポリオール
を製造し、これをポリウレタン発泡体等の樹脂の製造原
料として利用することが提案されている。
[0003] As one approach for the effective utilization of such biomass substances, it has been studied to liquefy these biomass substances and to produce various resins using the liquefied substances. For example, a biomass material such as a lignocellulosic material or starch is heated at a high temperature (200-250 ° C.) in the presence of phenols, or at a medium temperature (100-2 ° C.) in the presence of phenols and an acid catalyst.
(00 ° C.), a technique has been developed in which biomass substances are liquefied by using the biomass substances and the liquefied biomass substances are used as resin raw materials. For example, utilizing the fact that a biomass substance has many hydroxyl groups, producing a kind of polyol by liquefying it in the presence of a polyhydric alcohol, and using this as a raw material for producing resins such as polyurethane foams Has been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法で得られる液状化バイオマスは、液状化されると同
時に脱水・縮合などの反応が起きて水酸基等の反応性基
が消耗されるために、反応性が低いという問題があっ
た。このように反応性が低いと、例えばこの液状化バイ
オマス(ポリオール)を用いてポリウレタン発泡体を製
造する場合には、発泡適性の悪いものとなり成形体とし
て良好な物性が得られない。
However, the liquefied biomass obtained by the above-described method is liquefied, and at the same time, a reaction such as dehydration / condensation occurs and a reactive group such as a hydroxyl group is consumed. There was a problem that the reactivity was low. If the reactivity is low as described above, for example, when a polyurethane foam is produced using this liquefied biomass (polyol), the foamability is poor, and good physical properties as a molded article cannot be obtained.

【0005】そこで、液化溶媒として、加溶媒分解能の
高い親水性低分子量多価アルコール(例えばグリセリ
ン、エチレングリコール等)を一部併用する方法が提案
されている。これにより、反応性の高い、樹脂原料とし
て有用なポリオールが得られる。しかしながら、このポ
リオールは親水性が高く、通常のポリオールやポリイソ
シアネートとの相溶性が悪いという問題があった。この
ように相溶性が悪いと、調合、反応成形の際に分離した
り、沈殿物が発生することが多くなり、成形体として良
好な物性が得られない。
Accordingly, a method has been proposed in which a hydrophilic low-molecular-weight polyhydric alcohol (eg, glycerin, ethylene glycol, or the like) having a high solvating ability is partially used as a liquefied solvent. Thereby, a polyol having high reactivity and useful as a resin raw material can be obtained. However, this polyol has a problem that its hydrophilicity is high and its compatibility with ordinary polyols and polyisocyanates is poor. If the compatibility is poor as described above, separation or precipitation often occurs at the time of preparation and reaction molding, and good physical properties as a molded article cannot be obtained.

【0006】そこで、液化溶媒として、ポリイソシアネ
ートとの相溶性の良いポリカプロラクトンオリゴマー又
はε−カプロラクトンと、親水性低分子量多価アルコー
ルとの混合物を用いることが提案されている(特開平6
−226711号公報、特開平8−225653号公
報)。これにより、前記反応性、相溶性の問題がある程
度解決される。しかし、その一方でポリカプロラクトン
オリゴマー又はε−カプロラクトンは、かなり高価であ
るので、必然的に得られるポリオールも高価格なものと
なりポリウレタン原料としてはコスト的に見合わないと
いう問題があった。更に、ポリカプロラクトンオリゴマ
ー又はε−カプロラクトンは、液化溶媒としての機能を
保つためには、その分子量、組成が自ずと制限されてし
まい、その結果、生成されるポリオールの分子量、水酸
基価等を広範囲で変化させることができず、このように
分子設計の自由度が小さいという問題があった。
Therefore, it has been proposed to use, as a liquefied solvent, a mixture of a polycaprolactone oligomer or ε-caprolactone having good compatibility with polyisocyanate and a hydrophilic low-molecular-weight polyhydric alcohol (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6 (1994)).
-226711, JP-A-8-225653). Thereby, the problem of the reactivity and the compatibility is solved to some extent. However, on the other hand, polycaprolactone oligomers or ε-caprolactone are quite expensive, and the polyols that are inevitably obtained are also expensive, so that there is a problem that the cost is not justified as a polyurethane raw material. Furthermore, in order to maintain the function as a liquefied solvent, the molecular weight and composition of polycaprolactone oligomer or ε-caprolactone are naturally limited, and as a result, the molecular weight, hydroxyl value, etc. of the produced polyol vary widely. However, there is a problem that the degree of freedom in molecular design is small.

【0007】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、バイオマスを出発原料として製造
されるポリオールであって、反応性に優れる上に、他の
ポリオールやポリイソシアネート類等に対して相溶性に
優れ、しかも分子量制御が容易であり分子量を広範囲に
自在に設計できるバイオマス由来のポリオールを提供す
ること、更にはこれを用いた生分解性ポリウレタン等の
生分解性樹脂を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a technical background, and is a polyol produced from biomass as a starting material. The polyol has excellent reactivity and can be used with other polyols and polyisocyanates. To provide a biomass-derived polyol that has excellent compatibility, is easy to control the molecular weight, and can freely design the molecular weight in a wide range, and further provides a biodegradable resin such as a biodegradable polyurethane using the polyol. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は鋭意研究の結果、バイオマス物質と、水
酸基を有する化合物とを、酸触媒の存在下で反応させて
得られる液状化バイオマスの水酸基を、特定のエステル
化剤又は特定のエーテル化剤で変性することにより、上
記所望のバイオマス由来のポリオールが得られること、
更にこれとポリイソシアネート類とを反応させれば生分
解性に優れたポリウレタン、ポリウレタン発泡体が得ら
れることを見出すに至り、この発明を完成した。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies and found that liquefaction obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst. By modifying the hydroxyl group of biomass with a specific esterifying agent or a specific etherifying agent, the desired biomass-derived polyol can be obtained,
Furthermore, they have found that a polyurethane and a polyurethane foam excellent in biodegradability can be obtained by reacting this with a polyisocyanate, thereby completing the present invention.

【0009】即ち、この発明に係るバイオマス由来のポ
リオールは、バイオマス物質と、水酸基を有する化合物
とを、酸触媒の存在下で反応させて得られる下記一般式
(I);
That is, the biomass-derived polyol according to the present invention is obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst, represented by the following general formula (I):

【0010】[0010]

【化5】 Embedded image

【0011】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、nは液状化バイオマス分子中の平均水酸基数を
示す)で表される液状化バイオマスと、前記一般式
(I)における水酸基に対してエステル化反応を行うこ
とができ、かつこれに伴って新たな水酸基の導入をなし
得るエステル化剤と、を反応させて得られる下記一般式
(II);
(Wherein R represents the skeleton of the liquefied biomass and n represents the average number of hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule) and the hydroxyl group in the general formula (I) The following general formula (II) obtained by reacting an esterification agent capable of undergoing an esterification reaction with the esterification agent capable of introducing a new hydroxyl group.

【0012】[0012]

【化6】 Embedded image

【0013】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、Aはエステル化剤から導入されたアルキレン基
等の骨格を示し、xは1以上の整数を示し、nは液状化
バイオマス分子中の平均水酸基数を示し、mは液状化バ
イオマス分子中のエステル化された平均水酸基数を示
し、0<m≦n)で表されるポリオールである。
(Where R represents a skeleton of liquefied biomass, A represents a skeleton of an alkylene group or the like introduced from an esterifying agent, x represents an integer of 1 or more, and n represents a liquefied biomass molecule. And m represents the average number of esterified hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule, and is a polyol represented by 0 <m ≦ n).

【0014】また、この発明の別のバイオマス由来のポ
リオールは、バイオマス物質と、水酸基を有する化合物
とを、酸触媒の存在下で反応させて得られる下記一般式
(I);
Another biomass-derived polyol of the present invention is a polyol represented by the following general formula (I) obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst:

【0015】[0015]

【化7】 Embedded image

【0016】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、nは液状化バイオマス分子中の平均水酸基数を
示す)で表されるバイオマス物質の液化物と、前記一般
式(I)における水酸基に対してエーテル化反応を行う
ことができ、かつこれに伴って新たな水酸基の導入をな
し得るエーテル化剤と、を反応させて得られる下記一般
式(III );
(Where R represents the skeleton of the liquefied biomass and n represents the average number of hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule), and the liquefied biomass substance represented by the general formula (I) The following general formula (III) obtained by reacting a hydroxylating group with an etherifying agent capable of performing an etherification reaction and accompanying the introduction of a new hydroxyl group;

【0017】[0017]

【化8】 Embedded image

【0018】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、Aはエーテル化剤から導入されたアルキレン基
等の骨格を示し、xは1以上の整数を示し、nは液状化
バイオマス分子中の平均水酸基数を示し、mは液状化バ
イオマス分子中のエーテル化された平均水酸基数を示
し、0<m≦n)で表されるポリオールである。
(Where R represents a skeleton of liquefied biomass, A represents a skeleton of an alkylene group or the like introduced from an etherifying agent, x represents an integer of 1 or more, and n represents a liquefied biomass molecule. And m represents the average number of etherified hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule, and is a polyol represented by 0 <m ≦ n).

【0019】上記いずれにおいても、エステル化反応又
はエーテル化反応に伴って新たな水酸基の導入がなされ
るので、得られるバイオマス由来ポリオールは反応性に
優れると共に、他のポリオールやポリイソシアネート類
等に対して相溶性に優れたものとなる。また、導入され
るエステル化剤又はエーテル化剤の種類及び量を自在に
変化させることができるので、得られるバイオマス由来
ポリオールの粘度や分子量の制御が容易であるし、粘度
や分子量を広範囲に自在に変化させることができる。
In any of the above, since a new hydroxyl group is introduced in accordance with the esterification reaction or the etherification reaction, the resulting biomass-derived polyol is excellent in reactivity, and at the same time as other polyols and polyisocyanates. And excellent compatibility. In addition, since the type and amount of the esterifying agent or etherifying agent to be introduced can be freely changed, it is easy to control the viscosity and molecular weight of the obtained biomass-derived polyol, and the viscosity and molecular weight can be freely adjusted over a wide range. Can be changed to

【0020】前記エステル化剤としては環状エステル類
を用いるのが、開環付加重合反応によりエステル化の達
成とエステル化剤の導入量の制御が容易である点で、好
ましい。
It is preferable to use cyclic esters as the esterifying agent, since it is easy to achieve esterification by the ring-opening addition polymerization reaction and to control the amount of the esterifying agent to be introduced.

【0021】前記エーテル化剤としてはエポキシド類を
用いるのが、開環付加重合反応によりエーテル化の達成
とエーテル化剤の導入量の制御が容易である点で、好ま
しい。
The use of epoxides as the etherifying agent is preferred in that the etherification can be achieved by the ring-opening addition polymerization reaction and the amount of the etherifying agent introduced can be easily controlled.

【0022】前記バイオマス物質としては、リグノセル
ロース類および糖類からなる群より選択される1種また
は2種以上を用いるのが、その量的な豊富さと入手の容
易さ、更には液状化反応における適性(液状化し易い
等)の点で、好ましい。
As the biomass substance, one or more kinds selected from the group consisting of lignocelluloses and saccharides are used, because of their abundance and availability, and their suitability for liquefaction. (E.g., easy to liquefy).

【0023】前記水酸基を有する化合物としては、その
少なくとも一部に、2以上の水酸基を有する分子量20
00以下の多価アルコールが用いられるのが、加溶媒分
解能力に特に優れて一層反応性に優れたバイオマス由来
ポリオールを得ることができる点で、好ましい。
The compound having a hydroxyl group includes a compound having a molecular weight of 20 or more having at least two hydroxyl groups in at least a part thereof.
It is preferable to use a polyhydric alcohol having a molecular weight of 00 or less in that a biomass-derived polyol having particularly excellent solvolysis ability and further excellent reactivity can be obtained.

【0024】中でも、前記多価アルコールの水酸基数は
2又は3であり、かつその分子量が150以下であるの
が好ましい。この場合には、バイオマス物質の加溶媒分
解反応の速度と加溶媒分解の割合を一段と高めることが
でき、ひいては一段と反応性に優れたポリオールを得る
ことができる利点がある。
Among them, the number of hydroxyl groups of the polyhydric alcohol is preferably 2 or 3, and the molecular weight is preferably 150 or less. In this case, there is an advantage that the rate of the solvolysis reaction of the biomass substance and the ratio of the solvolysis can be further increased, so that a polyol having more excellent reactivity can be obtained.

【0025】この発明に係る生分解性ポリウレタンは、
上記いずれかのバイオマス由来ポリオールと、ポリイソ
シアネート類とを反応させて得られる生分解性ポリウレ
タン(発泡体も含まれる)である。前記のバイオマス由
来ポリオールが反応性及び相溶性に優れているので、ポ
リイソシアネート類との反応が良好に進行し、物性に優
れたポリウレタンが得られる。また、前記バイオマス由
来ポリオールの分子量制御が容易であり分子量を広範囲
に設定できるので、得られるポリウレタンとしても多様
な分子設計が可能となる。更に、前記バイオマス由来ポ
リオールは、液状化されたバイオマスにポリエステルま
たはポリエーテルをグラフト重合したものであり、前者
においてはバイオマス成分とポリエステルともに優れた
生分解性を示すものであり、後者においてはバイオマス
成分が優れた生分解性を示すものであるので、得られる
ポリウレタンは生分解性に優れたものとなる。
The biodegradable polyurethane according to the present invention comprises:
It is a biodegradable polyurethane (including a foam) obtained by reacting any of the above biomass-derived polyols with a polyisocyanate. Since the biomass-derived polyol has excellent reactivity and compatibility, the reaction with the polyisocyanate proceeds well, and a polyurethane having excellent physical properties can be obtained. In addition, since the molecular weight of the biomass-derived polyol can be easily controlled and the molecular weight can be set in a wide range, various molecular designs can be made as the resulting polyurethane. Furthermore, the biomass-derived polyol is obtained by graft polymerization of polyester or polyether to liquefied biomass, and in the former, both biomass component and polyester show excellent biodegradability, and in the latter, biomass component Shows excellent biodegradability, so that the obtained polyurethane is excellent in biodegradability.

【0026】また、この発明に係る別の生分解性ポリウ
レタンは、上記いずれかのバイオマス由来のポリオール
と他のポリオールとの混合ポリオールと、ポリイソシア
ネート類とを反応させて得られる生分解性ポリウレタン
(発泡体も含まれる)である。前記のバイオマス由来ポ
リオールが他のポリオールとの相溶性にも優れている
(特に親水性ポリオールとの相溶性に優れている)の
で、他のポリオールとの混合系でもポリイソシアネート
類との反応が良好に進行し、物性に優れたポリウレタン
が得られる。また、このような他のポリオールと併用す
ることで、ポリウレタン特性の更なる向上を図り得ると
共に、得られるポリウレタンとして分子設計の範囲が更
に拡がる。更に、この発明のバイオマス由来ポリオール
をポリオールの一部に用いているので、生分解性に優れ
たポリオールが得られる。
Another biodegradable polyurethane according to the present invention is a biodegradable polyurethane obtained by reacting a mixed polyol of any of the above-mentioned polyols derived from biomass with another polyol, and a polyisocyanate. Foams are also included). Since the biomass-derived polyol is also excellent in compatibility with other polyols (especially excellent in compatibility with hydrophilic polyols), the reaction with polyisocyanates is favorable even in a mixed system with other polyols. And a polyurethane having excellent physical properties is obtained. In addition, by using such other polyols in combination, polyurethane characteristics can be further improved, and the range of molecular design of the obtained polyurethane can be further expanded. Furthermore, since the biomass-derived polyol of the present invention is used as a part of the polyol, a polyol having excellent biodegradability can be obtained.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】この発明に係るバイオマス由来の
ポリオールは、バイオマス物質と、水酸基を有する化合
物とを、酸触媒の存在下で反応させて得られる下記一般
式(I);
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The polyol derived from biomass according to the present invention is obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst, represented by the following general formula (I):

【0028】[0028]

【化9】 Embedded image

【0029】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、nは液状化バイオマス分子中の平均水酸基数を
示す)で表される液状化バイオマスと、前記一般式
(I)における水酸基に対してエステル化反応を行うこ
とができ、かつこれに伴って新たな水酸基の導入をなし
得るエステル化剤と、を反応させて前記水酸基の一部又
は全部をエステル化させて得られる下記一般式(II);
(Where R represents the skeleton of the liquefied biomass and n represents the average number of hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule), and the hydroxyl group in the general formula (I) An esterification agent capable of undergoing an esterification reaction with the esterification agent and capable of introducing a new hydroxyl group with the esterification agent, thereby reacting a part or all of the hydroxyl groups to obtain an esterified compound represented by the following general formula: (II);

【0030】[0030]

【化10】 Embedded image

【0031】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、Aはエステル化剤から導入されたアルキレン基
等の骨格を示し、xは1以上の整数を示し、nは液状化
バイオマス分子中の平均水酸基数を示し、mは液状化バ
イオマス分子中のエステル化された平均水酸基数を示
し、0<m≦n)で表されるポリオールである。
(Where R represents a skeleton of liquefied biomass, A represents a skeleton of an alkylene group or the like introduced from an esterifying agent, x represents an integer of 1 or more, and n represents a liquefied biomass molecule. And m represents the average number of esterified hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule, and is a polyol represented by 0 <m ≦ n).

【0032】また、この発明の別のバイオマス由来のポ
リオールは、バイオマス物質と、水酸基を有する化合物
とを、酸触媒の存在下で反応させて得られる下記一般式
(I);
Another biomass-derived polyol of the present invention is a polyol represented by the following general formula (I) obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst:

【0033】[0033]

【化11】 Embedded image

【0034】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、nは液状化バイオマス分子中の平均水酸基数を
示す)で表されるバイオマス物質の液化物と、前記一般
式(I)における水酸基に対してエーテル化反応を行う
ことができ、かつこれに伴って新たな水酸基の導入をな
し得るエーテル化剤と、を反応させて前記水酸基の一部
又は全部をエーテル化させて得られる下記一般式(III
);
(Where R represents the skeleton of the liquefied biomass and n represents the average number of hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule), and the liquefied biomass substance represented by the general formula (I) An etherification reaction can be performed on a hydroxyl group, and an etherifying agent capable of introducing a new hydroxyl group with the reaction, and reacting a part or all of the hydroxyl group to obtain the following. General formula (III
);

【0035】[0035]

【化12】 Embedded image

【0036】(但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格
を示し、Aはエーテル化剤から導入されたアルキレン基
等の骨格を示し、xは1以上の整数を示し、nは液状化
バイオマス分子中の平均水酸基数を示し、mは液状化バ
イオマス分子中のエーテル化された平均水酸基数を示
し、0<m≦n)で表されるポリオールである。
(Where R represents a skeleton of liquefied biomass, A represents a skeleton of an alkylene group or the like introduced from an etherifying agent, x represents an integer of 1 or more, and n represents a liquefied biomass molecule. And m represents the average number of etherified hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule, and is a polyol represented by 0 <m ≦ n).

【0037】なお、上記いずれにおいても、「n−m」
はエステル化またはエーテル化されず残存する液状化バ
イオマス分子中の平均水酸基数を示し、「xとmの積」
は液状化バイオマス分子に導入されたエステル化剤また
はエーテル化剤の平均分子数を示す。
In any of the above, "nm"
Indicates the average number of hydroxyl groups in the remaining liquefied biomass molecule that has not been esterified or etherified, and is the product of x and m.
Indicates the average number of molecules of the esterifying agent or the etherifying agent introduced into the liquefied biomass molecule.

【0038】また、前者の発明においては、変性剤とし
てエステル化剤の一部をエーテル化剤に置き換えて反応
させたものも含み、後者の発明においては、変性剤とし
てエーテル化剤の一部をエステル化剤に置き換えて反応
させたものも含むものとする。即ち、変性剤としてエス
テル化剤及びエーテル化剤の両方を用いて反応させたも
のも含む。
In the former invention, a part of the esterifying agent is replaced by an etherifying agent as a denaturing agent, and the reaction is carried out. In the latter invention, a part of the etherifying agent is used as a denaturing agent. It includes those reacted by replacing with an esterifying agent. That is, it includes those reacted by using both an esterifying agent and an etherifying agent as a modifying agent.

【0039】前記バイオマス物質としては、特に限定さ
れるものではないが、例えばリグノセルロース類、糖
類、或いは各種食品、農産品の加工残査等が挙げられ
る。
Examples of the biomass material include, but are not particularly limited to, lignocelluloses, saccharides, and processing residues of various foods and agricultural products.

【0040】前記リグノセルロース類としては、例えば
木材のおが屑、各種木製合板屑、木材繊維系の廃棄物、
竹、ケナフ、藁、もみ殻、古紙、パルプ類等が挙げられ
る。
The lignocelluloses include, for example, wood sawdust, various wooden plywood scraps, wood fiber waste,
Examples include bamboo, kenaf, straw, rice hull, waste paper, pulp and the like.

【0041】また、前記糖類としては、セルロース、デ
ンプン、グリコーゲン、カロニン、ラミナラン、デキス
トラン、イヌリン、レバン、マンナン、キシラン、ペク
チン酸、アルギン酸、キチン、グアラン、ヘパリン、コ
ンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、メスキットガム、ガ
ッチガム、アラビアゴム等の多糖類、グルコース、フル
クトース、マンノース、アラビノース、キシロース、ガ
ラクトース等の単糖類、シュークロース、セロビオー
ス、マルトース等の二糖類、セロトリオース等のオリゴ
糖などが挙げられる。
The saccharides include cellulose, starch, glycogen, caronine, laminaran, dextran, inulin, levan, mannan, xylan, pectic acid, alginic acid, chitin, guaran, heparin, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, meskit gum, Examples include polysaccharides such as gatch gum and gum arabic; monosaccharides such as glucose, fructose, mannose, arabinose, xylose, and galactose; disaccharides such as sucrose, cellobiose, and maltose; and oligosaccharides such as cellotriose.

【0042】これら出発原料として用いるバイオマス物
質の粒度は、特に限定されないが、液化の方法、装置、
設備等を考慮して、十分に液化、溶解しうる範囲で適宜
任意の粒度を選択すれば良い。また、これらバイオマス
物質としては、1種類を用いても良いし、2種以上の混
合物で用いても良い。
The particle size of the biomass material used as a starting material is not particularly limited, but the liquefaction method, apparatus,
An arbitrary particle size may be appropriately selected in a range that allows sufficient liquefaction and dissolution in consideration of equipment and the like. In addition, one kind of these biomass substances may be used, or a mixture of two or more kinds may be used.

【0043】バイオマス物質の液状化に用いられる、水
酸基を有する化合物としては、特に限定されるものでは
ないが、例えばエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、トリメチレングリコール、1,4−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、1,2−ヘキサンジオール、2,4−ヘキサンジ
オール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタン
ジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカン
ジオール、ピナコール、シクロペンタン1,2−ジオー
ル、シクロヘキサン1,4−ジオール、ビスフェノール
A、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシプロ
ピレン−ポリオキシエチレングリコール、ポリエチレン
グリコール等の二価アルコール、フェノール、クレゾー
ル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリ
エチレングリコールモノメチルエーテル等の一価アルコ
ール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタ
ノールアミン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペン
タエリスリトール、メチルグルコシド、ソルビトール、
マンニトール、スークロース、或いはこれらを出発物質
とするポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオ
ール等の2以上の水酸基を有する多価アルコール等が挙
げられる。更に、水酸基を有する化合物としては、潜在
的な水酸基を有し液化反応中にこれらの水酸基が解放さ
れ多価アルコールを生成しうる物質またはその物質組成
(例えば環状エステルと多価アルコールの混合物)等も
使用できる。水酸基を有する化合物としては、これらの
うちの1種を用いても良いし、2種以上を混合して用い
ても良い。
The compound having a hydroxyl group used for liquefaction of the biomass material is not particularly limited. For example, ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5- Pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 2,4-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decane Dihydric alcohols such as diol, pinacol, cyclopentane 1,2-diol, cyclohexane 1,4-diol, bisphenol A, polyoxypropylene glycol, polyoxypropylene-polyoxyethylene glycol, polyethylene glycol, phenol, cresol, and polyethylene Recall monoethyl ether, monohydric alcohols such as polyethylene glycol monomethyl ether, glycerol, trimethylolpropane, triethanolamine, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, methyl glucoside, sorbitol,
Examples thereof include polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups, such as mannitol, sucrose, and polyether polyols or polyester polyols using these as starting materials. Further, as the compound having a hydroxyl group, a substance having a latent hydroxyl group and capable of generating a polyhydric alcohol by releasing these hydroxyl groups during a liquefaction reaction, or a substance composition thereof (for example, a mixture of a cyclic ester and a polyhydric alcohol) and the like Can also be used. As the compound having a hydroxyl group, one of these compounds may be used, or a mixture of two or more compounds may be used.

【0044】ところで、酸触媒と、水酸基を有する化合
物の存在下でのバイオマス物質の液状化反応は、バイオ
マス物質の加溶媒分解、加水分解、熱分解、さらには加
溶媒/加水分解生成物の脱水、縮合といった複雑な反応
系である。加溶媒分解、加水分解以外の反応は、水酸基
を消耗するので、得られるポリオールの反応性を低下さ
せることとなる。従って、水酸基を有する化合物(多価
アルコールなど)としては、バイオマス物質の加溶媒分
解に十分に寄与するものを使用するのが好ましい。この
ような加溶媒分解能力に特に優れている点で、水酸基を
有する化合物としては、2以上の水酸基を有する分子量
2000以下の多価アルコールを用いるのが好ましい。
中でも、2以上の水酸基を有する分子量1000以下の
多価アルコールを用いるのが一層好ましく、特に好まし
いのは分子量500以下の多価アルコールである。これ
らの中でも最も好適なのは、水酸基を有する化合物とし
て、その少なくとも一部に、水酸基数が2又は3でその
分子量が150以下の多価アルコールを使用する構成で
あり、この場合にはバイオマス物質の加溶媒分解反応の
速度と加溶媒分解の割合を一段と高めることができ、ひ
いては一段と反応性に優れたポリオールを得ることがで
きる利点がある。なお、このような水酸基数が2又は3
でその分子量が150以下の多価アルコールの使用割合
は、水酸基を有する化合物の全量に対して50重量%以
下とするのが好ましい。
The liquefaction reaction of a biomass material in the presence of an acid catalyst and a compound having a hydroxyl group is carried out by solvolysis, hydrolysis, and thermal decomposition of the biomass material, and further, dehydration of the solvolysis / hydrolysis product. It is a complicated reaction system such as condensation. Reactions other than solvolysis and hydrolysis deplete the hydroxyl groups, thereby reducing the reactivity of the resulting polyol. Therefore, it is preferable to use a compound having a hydroxyl group (such as a polyhydric alcohol) that sufficiently contributes to the solvolysis of a biomass substance. As the compound having a hydroxyl group, it is preferable to use a polyhydric alcohol having a molecular weight of 2,000 or less and having two or more hydroxyl groups in view of particularly excellent solvolysis ability.
Among them, it is more preferable to use a polyhydric alcohol having a molecular weight of 1,000 or less and having two or more hydroxyl groups, and particularly preferable is a polyhydric alcohol having a molecular weight of 500 or less. Among them, the most preferable is a configuration in which a polyhydric alcohol having 2 or 3 hydroxyl groups and a molecular weight of 150 or less is used as at least a part of the compound having a hydroxyl group. There is an advantage that the rate of the solvolysis reaction and the rate of solvolysis can be further increased, so that a polyol having more excellent reactivity can be obtained. The number of such hydroxyl groups is 2 or 3
The proportion of the polyhydric alcohol having a molecular weight of 150 or less is preferably 50% by weight or less based on the total amount of the compound having a hydroxyl group.

【0045】バイオマス物質と、水酸基を有する化合物
とを反応させてバイオマスを液化する際のこれらの混合
比率は、水酸基を有する化合物100重量部に対してバ
イオマス物質20〜400重量部とするのが好ましい。
20重量部未満では、全体反応容量に対してバイオマス
由来物質の量が小さくなる、即ち得られたポリオールに
おいてバイオマス由来物質の量が小さくなり、ひいては
生産性が低下するので、好ましくない。一方400重量
部を超えると反応系の粘度が大きくなって液状化反応の
進行が困難となり、液状化が不十分なものとなるか反応
が不均一となるので、好ましくない。中でも、水酸基を
有する化合物100重量部に対してバイオマス物質25
〜200重量部とするのがより好ましい。
When the biomass substance is reacted with a compound having a hydroxyl group to liquefy biomass, the mixing ratio thereof is preferably 20 to 400 parts by weight of the biomass substance with respect to 100 parts by weight of the compound having the hydroxyl group. .
If the amount is less than 20 parts by weight, the amount of the biomass-derived substance becomes small with respect to the total reaction volume, that is, the amount of the biomass-derived substance in the obtained polyol becomes small, and thus the productivity is undesirably reduced. On the other hand, if the amount exceeds 400 parts by weight, the viscosity of the reaction system becomes large and the progress of the liquefaction reaction becomes difficult, and the liquefaction becomes insufficient or the reaction becomes non-uniform, which is not preferable. Among them, biomass substance 25 per 100 parts by weight of a compound having a hydroxyl group
More preferably, it is set to 200 parts by weight.

【0046】前記酸触媒としては、特に限定されず、例
えば無機酸、有機酸、ルイス酸等が挙げられ、中でも硫
酸、塩酸、硝酸、リン酸等の鉱酸、或いはトルエンスル
ホン酸、フェノールスルホン酸が好適に用いられる。こ
の酸触媒の使用量は、反応物全体(バイオマス物質と水
酸基を有する化合物の合計量)に対して0.01〜10
重量%とするのが好ましく、さらには0.1〜5重量%
とするのがより好ましい。
The acid catalyst is not particularly restricted but includes, for example, inorganic acids, organic acids, Lewis acids and the like. Among them, mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid, or toluenesulfonic acid and phenolsulfonic acid Is preferably used. The amount of the acid catalyst used is 0.01 to 10 with respect to the whole reaction product (the total amount of the biomass substance and the compound having a hydroxyl group).
% By weight, and more preferably 0.1 to 5% by weight.
More preferably,

【0047】バイオマス物質と、水酸基を有する化合物
とを酸触媒の存在下で反応させてバイオマスを液状化す
る液化反応の具体的方法や装置等は、従来公知の方法や
装置を適用することができる。例えば、特開平4−10
6128号公報、特開平8−225653号公報、特開
平11−130872号公報に記載された方法および装
置を適用できる。具体的に例示すると、例えば単軸押出
機または2軸押出機による連続押出式液化装置、或いは
回分式液化装置を用いて、80〜200℃の温度条件下
でバイオマスを多価アルコールと酸触媒の存在下で反応
させることによってバイオマス物質の液化物(液状化バ
イオマス)を製造することができる。なお、液状化後の
エステル化又はエーテル化反応の能率、選択性を高め、
加水分解等の副反応を抑制する観点から、液化装置とし
ては、減圧等の脱水手段を備え、液化中に生成した水分
を効率的に除去できるものを用いるのが、望ましい。液
化反応時間は、連続押出式液化装置による場合は1〜6
0分、回分式液化装置による場合は10〜300分が一
般的である。なお、得られる液状化バイオマスは通常多
くの種類の水酸基含有化合物の混合物である。
As a specific method and apparatus of a liquefaction reaction for liquefying biomass by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst, conventionally known methods and apparatuses can be applied. . For example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The method and apparatus described in JP-A-6128, JP-A-8-225653, and JP-A-11-130873 can be applied. Specifically, for example, using a continuous extrusion liquefaction apparatus or a batch liquefaction apparatus using a single-screw extruder or a twin-screw extruder, the biomass is converted into a polyhydric alcohol and an acid catalyst under a temperature condition of 80 to 200 ° C. By reacting in the presence, a liquefied biomass substance (liquefied biomass) can be produced. In addition, the efficiency of the esterification or etherification reaction after liquefaction, enhance the selectivity,
From the viewpoint of suppressing side reactions such as hydrolysis, it is desirable to use a liquefaction apparatus that is provided with a dehydration unit such as a reduced pressure and that can efficiently remove water generated during liquefaction. The liquefaction reaction time is 1 to 6 when using a continuous extrusion liquefaction apparatus.
It is generally 10 minutes to 300 minutes when using a batch liquefaction apparatus for 0 minutes. The liquefied biomass obtained is usually a mixture of many types of hydroxyl group-containing compounds.

【0048】この発明において、液状化バイオマス物質
の変性反応に用いられるエステル化剤としては、液状化
バイオマス物質の水酸基に対してエステル化反応を行う
ことができ、かつこれに伴って新たな水酸基の導入をな
し得るものであれば特に限定されない。中でも、エステ
ル化剤としては環状エステル類を用いるのが、開環付加
重合反応によりエステル化の達成が容易である点、エス
テル化剤の導入量を広範囲に変化させ得る点で、好まし
い。前記環状エステル類としては、例えばプロピオラク
トン、β−ブチロラクトン、α,α′−ビスクロロメチ
ルプロピオラクトン、α,α−ジメチル−β−プロピオ
ラクトン、δ−バレロラクトン、β−エチル−δ−バレ
ロラクトン、3,4,5−トリメトキシ−δ−バレロラ
クトン、1,4−ジオキサン−2−オン、グリコリド、
トリメチルカルボネート、ネオペンチルカルボネート、
エチレンオキサレート、プロピレンオキサレート、ε−
カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン、β
−メチル−ε−カプロラクトン、γ−メチル−ε−カプ
ロラクトン、4−メチル−7−イソプロピル−ε−カプ
ロラクトン、3,3,5−トリメチル−ε−カプロラク
トン、シス−ジサリシリド、トリサリシリド、ラクチト
等が挙げられる。前記環状エステル類の中でも、安価で
工業的にも入手しやすく、取扱いが容易なε−カプロラ
クトンが特に好適に用いられる。なお、エステル化剤と
しては1種のみを用いてもよく、また2種以上を適宜に
選んで混合して用いることもできる。
In the present invention, as the esterifying agent used for the denaturation reaction of the liquefied biomass substance, an esterification reaction can be carried out on the hydroxyl group of the liquefied biomass substance, and a new hydroxyl group is thereby added. There is no particular limitation as long as it can be introduced. Among them, cyclic esters are preferably used as the esterifying agent in that the esterification can be easily achieved by the ring-opening addition polymerization reaction and the amount of the esterifying agent to be introduced can be changed over a wide range. Examples of the cyclic esters include propiolactone, β-butyrolactone, α, α′-bischloromethylpropiolactone, α, α-dimethyl-β-propiolactone, δ-valerolactone, and β-ethyl-δ. Valerolactone, 3,4,5-trimethoxy-δ-valerolactone, 1,4-dioxan-2-one, glycolide,
Trimethyl carbonate, neopentyl carbonate,
Ethylene oxalate, propylene oxalate, ε-
Caprolactone, α-methyl-ε-caprolactone, β
-Methyl-ε-caprolactone, γ-methyl-ε-caprolactone, 4-methyl-7-isopropyl-ε-caprolactone, 3,3,5-trimethyl-ε-caprolactone, cis-disalicylide, trisalicylide, lactide and the like. . Among the cyclic esters, ε-caprolactone, which is inexpensive, easily available industrially, and easy to handle, is particularly preferably used. As the esterifying agent, only one kind may be used, or two or more kinds may be appropriately selected and used by mixing.

【0049】この発明において、液状化バイオマス物質
の変性反応に用いられるエーテル化剤としては、液状化
バイオマス物質の水酸基に対してエーテル化反応を行う
ことができ、かつこれに伴って新たな水酸基の導入をな
し得るものであれば特に限定されない。中でも、エーテ
ル化剤としてはエポキシド類を用いるのが、安価である
点、開環付加重合反応によりエステル化の達成が容易で
ある点、エステル化剤の導入量を広範囲に変化させ得る
点で、好ましい。前記エポキシド類としては、例えばエ
チレンオキシド、プロピレンオキシド等の開環付加反応
のできるアルキレンオキシド等が挙げられる。なお、エ
ーテル化剤としては1種のみを用いてもよく、また2種
以上を適宜に選んで混合して用いることもできる。ま
た、前記エステル化剤による変性と、このエーテル化剤
による変性の両方を遂行するものとしても良く、この場
合エステル化反応とエーテル化反応を同時に行わせても
良いし、いずれかを先にして順次に反応を行わせても良
い。
In the present invention, the etherifying agent used for the denaturation reaction of the liquefied biomass substance can carry out an etherification reaction on the hydroxyl groups of the liquefied biomass substance, and accordingly, a new hydroxyl group is formed. There is no particular limitation as long as it can be introduced. Among them, the use of epoxides as the etherifying agent is inexpensive, easy to achieve esterification by ring-opening addition polymerization reaction, and in that the amount of esterifying agent introduced can be varied over a wide range. preferable. Examples of the epoxides include alkylene oxides capable of undergoing a ring-opening addition reaction such as ethylene oxide and propylene oxide. As the etherifying agent, only one kind may be used, or two or more kinds may be appropriately selected and mixed. Further, both the modification with the esterifying agent and the modification with the etherifying agent may be performed. In this case, the esterification reaction and the etherification reaction may be performed simultaneously, or either of them may be performed first. The reaction may be performed sequentially.

【0050】前記変性反応においては、必ずしも液状化
バイオマス分子の全てにエステル化剤又はエーテル化剤
が導入される必要はなく、その一部のみが変性されるも
のであっても良く、いずれにしてもこれらの変性によっ
て得られたポリオール(バイオマス由来のポリオール)
は、他の未変性分子の相溶化剤として十分に効果を発揮
する。なお、高分子量のバイオマス由来ポリオールを得
る場合には、エステル化剤又はエーテル化剤を多く導入
する必要がある。
In the modification reaction, it is not always necessary to introduce an esterifying agent or an etherifying agent into all of the liquefied biomass molecules, and only a part thereof may be modified. Polyols obtained by these modifications (polyols derived from biomass)
Is sufficiently effective as a compatibilizer for other unmodified molecules. When a biomass-derived polyol having a high molecular weight is obtained, it is necessary to introduce a large amount of an esterifying agent or an etherifying agent.

【0051】前記液状化バイオマスと、エステル化剤又
はエーテル化剤との反応(変性反応)において、エステ
ル化剤又はエーテル化剤の導入量は、液状化バイオマス
の水酸基1モルに対して0.05〜50モルの範囲に設
定されるのが好ましい。0.05モル未満では変性が十
分になされないことで本発明の効果を十分に発揮させる
ことが困難となるので、好ましくない。一方、50モル
を超えると得られるポリオール(バイオマス由来のポリ
オール)においてバイオマスの割合が低いものとなり、
バイオマスを十分に効率よく有効利用できなくなるの
で、好ましくない。
In the reaction (denaturation reaction) between the liquefied biomass and the esterifying agent or the etherifying agent, the amount of the esterifying agent or the etherifying agent introduced is 0.05 to 1 mol of the hydroxyl group of the liquefied biomass. It is preferably set in the range of 5050 mol. If the amount is less than 0.05 mol, the modification is not sufficiently performed, so that it becomes difficult to sufficiently exert the effects of the present invention. On the other hand, if the amount exceeds 50 mol, the ratio of biomass in the obtained polyol (polyol derived from biomass) becomes low,
It is not preferable because biomass cannot be used effectively and efficiently.

【0052】前記エステル化反応またはエーテル化反応
は、例えば液状化バイオマスにエステル化剤又はエーテ
ル化剤を添加し、室温〜180℃の温度で10分〜10
時間程度行えば良い。酸触媒存在下で得られた液状化バ
イオマスは通常pH1〜2の酸性度を有し、これはエス
テル化反応またはエーテル化反応の触媒ともなるので、
通常は特に他の触媒を添加しなくても良い。もちろん、
他の触媒を添加して行うものとしても良く、エステル化
反応の場合には例えば錫、鉛、マンガン、アルミニウム
等の金属アルコラート、金属カルボキシレート、アルキ
ル金属、キレート金属等の触媒、より具体的には例えば
ジラウリン酸ジ−n−ブチル錫、ジ(2−エチルn−ヘ
キサン酸)錫、チタニウムテトライソプロポキシド、ア
ルミニウムトリイソプロポキシド等の触媒を添加しても
良いし、エーテル化反応の場合には例えば酸を追加した
り、アルカリ性に調整したり、或いはトリメチルアミ
ン、トリエチルアミン等のアミン類触媒を添加して反応
を行っても良い。
In the esterification or etherification reaction, for example, an esterification agent or an etherification agent is added to liquefied biomass, and the mixture is added at room temperature to 180 ° C. for 10 minutes to 10 minutes.
It should be done for about an hour. The liquefied biomass obtained in the presence of an acid catalyst usually has an acidity of pH 1 to 2, which also serves as a catalyst for an esterification reaction or an etherification reaction.
Usually, it is not necessary to add another catalyst. of course,
It may be performed by adding another catalyst, in the case of an esterification reaction, for example, a metal alcoholate such as tin, lead, manganese, and aluminum, a metal carboxylate, an alkyl metal, a catalyst such as a chelate metal, and more specifically. For example, a catalyst such as di-n-butyltin dilaurate, tin di (2-ethyl n-hexanoate), titanium tetraisopropoxide, aluminum triisopropoxide or the like may be added. For example, the reaction may be performed by adding an acid, adjusting the alkalinity, or adding an amine catalyst such as trimethylamine or triethylamine.

【0053】前記液状化バイオマスには通常は水が含ま
れるが、水は前記エステル化剤又はエーテル化剤と反応
して、ホモポリマーになるので、変性効果を低減させる
ことがある。従って、このような場合にはエステル化剤
又はエーテル化剤との反応(変性反応)の前に、又は反
応と同時に、液状化バイオマス中の水を減圧除去するの
が好ましく、これにより変性効果を一層高めることがで
きる。
The liquefied biomass usually contains water, but the water reacts with the esterifying agent or the etherifying agent to form a homopolymer, so that the denaturing effect may be reduced. Therefore, in such a case, it is preferable to remove the water in the liquefied biomass under reduced pressure before or simultaneously with the reaction (denaturation reaction) with the esterifying agent or the etherifying agent, thereby reducing the denaturing effect. Can be further enhanced.

【0054】前記変性反応(エステル化反応またはエー
テル化反応)を行う装置としては、特に限定されない。
例えば連続押出式液化装置を用いてバイオマスの液状化
を行う場合には、液状化が完了した時点、部位でエステ
ル化剤またはエーテル化剤を連続的、定量的に注入し、
引き続き変性反応を行うことができる。また、バッチ式
液化装置を用いてバイオマスの液状化を行う場合にも、
液状化が完了した後にエステル化剤またはエーテル化剤
を定量で注入し、引き続き変性反応を行うことができ
る。もちろん、液状化反応とは分離して別の装置、場所
で変性反応を行うものとしても良い。
The apparatus for performing the above-mentioned modification reaction (esterification reaction or etherification reaction) is not particularly limited.
For example, when liquefying biomass using a continuous extrusion liquefaction device, when liquefaction is completed, the esterification agent or etherification agent is continuously and quantitatively injected at the site,
Subsequently, a denaturation reaction can be performed. Also, when liquefying biomass using a batch type liquefaction device,
After the liquefaction is completed, the esterification agent or the etherification agent is injected in a fixed amount, and the denaturation reaction can be subsequently performed. Needless to say, the modification reaction may be performed in another device or place separately from the liquefaction reaction.

【0055】上記のような変性反応により得られたバイ
オマス由来変性ポリオールは、必要に応じて中和剤など
でpHを調整した後、一般的なポリオールと同様にポリ
ウレタン等の樹脂の製造原料として利用できる。例え
ば、前記バイオマス由来変性ポリオールの水酸基価、分
子量を適宜に設定することにより、ポリイソシアネート
との反応で軟質から硬質まで幅広い種類の生分解性ポリ
ウレタンを製造できる。また、前記バイオマス由来変性
ポリオールと、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤、
更に必要に応じて発泡触媒、無機又は有機添加剤などの
存在下で反応させることによって、生分解性ポリウレタ
ン発泡体を製造することができる。もちろん、この発明
のバイオマス由来変性ポリオールを用いてポリウレタン
以外の樹脂も製造できる。例えば、エピクロロヒドリン
等と反応させてエポキシ樹脂を製造できるし、不飽和二
塩基酸と反応させて不飽和ポリエステル樹脂を製造でき
る。また、このバイオマス由来変性ポリオールは他のポ
リオールとの相溶性に優れているので、これを相溶化剤
として、他のバイオマス由来変性ポリオール又はバイオ
マス由来未変性ポリオール等と混合して、前記ポリウレ
タン等の樹脂の製造原料として利用することもできる。
The modified polyol derived from biomass obtained by the above modification reaction is used as a raw material for producing a resin such as polyurethane after adjusting the pH with a neutralizing agent or the like, if necessary, in the same manner as a general polyol. it can. For example, by appropriately setting the hydroxyl value and molecular weight of the biomass-derived modified polyol, a wide variety of biodegradable polyurethanes from soft to hard can be produced by reaction with polyisocyanate. Further, the biomass-derived modified polyol, polyisocyanate, foaming agent, foam stabilizer,
Further, if necessary, a biodegradable polyurethane foam can be produced by reacting in the presence of a foaming catalyst, an inorganic or organic additive, or the like. Of course, resins other than polyurethane can also be produced using the biomass-derived modified polyol of the present invention. For example, an epoxy resin can be produced by reacting with epichlorohydrin or the like, or an unsaturated polyester resin can be produced by reacting with an unsaturated dibasic acid. In addition, since this biomass-derived modified polyol has excellent compatibility with other polyols, it is used as a compatibilizer and mixed with other biomass-derived modified polyols or biomass-derived unmodified polyols and the like to form the polyurethane and the like. It can also be used as a raw material for producing resins.

【0056】前記中和剤としては、特に限定されるもの
ではなく、例えばアルカリ金属またはアルカリ土類金属
の水酸化物、ルイス塩基等を例示できる。例えば水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ、アミン
類等の有機アルカリ等が挙げられる。
The neutralizing agent is not particularly restricted but includes, for example, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, Lewis bases and the like. Examples thereof include inorganic alkalis such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and organic alkalis such as amines.

【0057】前記ポリイソシアネートとしては、特に限
定されるものではなく、一般のポリウレタンの製造に用
いられるものを使用でき、例えば脂肪族イソシアネー
ト、芳香族イソシアネート、或いはこれらの変性体を使
用できる。前記脂肪族イソシアネートとしては、例えば
ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられ、また芳
香族イソシアネートとしては、例えばジフェニルメタン
ジイソシアネート(MDI)、ポリメリックジフェニル
イソシアネート、トリレンジイソシアネート(TD
I)、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシ
アネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等が
挙げられ、またイソシアネート変性体としては、例えば
ウレタンプレポリマー等が挙げられる。もちろん、これ
らを混合して用いても良い。
The polyisocyanate is not particularly limited, and those used in general production of polyurethane can be used. For example, aliphatic isocyanate, aromatic isocyanate, or a modified product thereof can be used. Examples of the aliphatic isocyanate include hexamethylene diisocyanate, and examples of the aromatic isocyanate include diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymeric diphenyl isocyanate, and tolylene diisocyanate (TD).
I), xylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, and the like. Examples of the isocyanate-modified product include urethane prepolymer. Of course, these may be mixed and used.

【0058】前記ポリウレタン(発泡体も含む)の製造
に際しては、バイオマス由来変性ポリオール及びポリイ
ソシアネートの他に、反応・発泡速度を調節するための
反応触媒、発泡させるための発泡剤、各成分の混合性お
よび発泡の安定性を向上させるための整泡剤、更には所
望する材料硬さ、脆さ、柔軟性等に応じて活性水素化合
物が添加されても良い。
In the production of the polyurethane (including the foam), in addition to the biomass-derived modified polyol and polyisocyanate, a reaction catalyst for controlling the reaction / foaming rate, a foaming agent for foaming, and a mixture of the components An active hydrogen compound may be added in accordance with the foam stabilizer for improving the properties and foaming stability, and further, depending on the desired material hardness, brittleness, flexibility and the like.

【0059】前記反応・発泡触媒としては、例えば、ウ
レタン化反応に用いられる触媒を用いることができ、特
に限定されないが、例えばトリエチレンジアミン、テト
ラメチルヘキサメチレンジアミン等の3級アミン化合
物、ジブチルチンジラウレート等の有機金属化合物など
が挙げられる。この反応・発泡触媒の添加量は、通常全
ポリオール成分100重量部に対して5重量部以下であ
る。
As the reaction / foaming catalyst, for example, a catalyst used for a urethane-forming reaction can be used, and it is not particularly limited. For example, tertiary amine compounds such as triethylenediamine and tetramethylhexamethylenediamine, dibutyltin dilaurate And the like. The addition amount of this reaction / foaming catalyst is usually 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of all polyol components.

【0060】また、前記発泡剤としては、特に限定され
るものではないが、例えば従来一般にウレタン発泡(軟
質・硬質)に使用されている発泡剤を使用できる。例え
ば、水、メチレンクロライド、エチレンクロライド、H
CFC141b等が挙げられる。環境に十分に配慮でき
る点、及びバイオマス由来ポリオールとの相溶性に優れ
る点で、発泡剤としては水を用いるのが好ましい。発泡
剤としての水の配合量は、一般のポリウレタンフォーム
を製造する場合の常用量で良く、全ポリオール100重
量部に対して1〜20重量部とするのが好ましく、特に
好ましくは2〜15重量部である。
The foaming agent is not particularly limited. For example, a foaming agent conventionally used for urethane foaming (soft / hard) can be used. For example, water, methylene chloride, ethylene chloride, H
CFC141b and the like. It is preferable to use water as the foaming agent, in that the environment can be sufficiently considered and the compatibility with the biomass-derived polyol is excellent. The amount of water as a foaming agent may be an ordinary amount when a general polyurethane foam is produced, and is preferably 1 to 20 parts by weight, particularly preferably 2 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total polyol. Department.

【0061】また、前記整泡剤としては、特に限定され
るものではないが、例えば従来一般にウレタン発泡(軟
質・硬質)に使用されているシリコーン系整泡剤が挙げ
られる。このシリコーン系整泡剤としては、例えばジメ
チルポリシロキサン−ポリエーテルコポリマー系整泡剤
を例示でき、市販品として「SH192」「SH19
3」(いずれも東レダウコーニングシリコーン社製)、
「L−5420」(日本ユニカー社製)「SZ−112
7」(日本ユニカー社製)、「F−242T」(信越化
学社製)等が挙げられる。この整泡剤の添加量は、ポリ
オール成分100重量部に対して0.2〜5重量部とす
るのが、好ましい。
The foam stabilizer is not particularly restricted but includes, for example, silicone-based foam stabilizers conventionally used for urethane foaming (soft and hard). Examples of the silicone-based foam stabilizer include a dimethylpolysiloxane-polyether copolymer-based foam stabilizer. Examples of commercially available products include “SH192” and “SH19”.
3 "(all manufactured by Toray Dow Corning Silicone),
"L-5420" (manufactured by Nippon Unicar) "SZ-112
7 "(manufactured by Nippon Unicar)," F-242T "(manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the like. The amount of the foam stabilizer is preferably 0.2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component.

【0062】前記活性水素化合物としては、特に限定さ
れないが、例えば従来一般にポリウレタン発泡体の製造
に用いられているものを使用でき、例えばエチレングリ
コール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、
ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキ
サントリオール、グリセリン、トリメチロールエタン、
ペンタエリスリトール等の低分子ポリオール、ポリオキ
シエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコー
ル、ポリ(オキシプロピレン)ポリ(オキシエチレン)
グリコール、ポリ(オキシブチレン)グリコール、ポリ
(オキシテトラメチレン)グリコール等のポリエーテル
ポリオール、さらにはポリカプロラクトン、多塩基酸と
ヒドロキシル化合物から製造されるポリエステルポリオ
ールなどを挙げることができる。また、アクリルポリオ
ール、ヒマシ油、トール油誘導体を用いることもでき
る。これら活性水素化合物の添加量は、バイオマス由来
変性ポリオール100重量部に対して100重量部以下
とするのが好ましい。100重量部を超えると、得られ
るポリウレタン発泡体において十分な生分解性が得られ
難くなるので好ましくない。特に好ましい活性水素化合
物の添加量は、バイオマス由来変性ポリオール100重
量部に対して80重量部以下である。
The active hydrogen compound is not particularly limited. For example, those which are conventionally used in the production of polyurethane foams can be used. Examples thereof include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, and the like.
Diethylene glycol, trimethylolpropane, hexanetriol, glycerin, trimethylolethane,
Low molecular weight polyols such as pentaerythritol, polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, poly (oxypropylene) poly (oxyethylene)
Examples thereof include polyether polyols such as glycol, poly (oxybutylene) glycol, and poly (oxytetramethylene) glycol, as well as polycaprolactone, and polyester polyols produced from polybasic acids and hydroxyl compounds. In addition, acrylic polyols, castor oil, and tall oil derivatives can also be used. The amount of these active hydrogen compounds to be added is preferably 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the biomass-derived modified polyol. If it exceeds 100 parts by weight, it is difficult to obtain sufficient biodegradability in the obtained polyurethane foam, which is not preferable. Particularly preferred addition amount of the active hydrogen compound is 80 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the biomass-derived modified polyol.

【0063】この発明に係るバイオマス由来変性ポリオ
ールと、ポリイソシアネート類とを反応させて得られる
ポリウレタン(発泡体も含む)には、例えば生分解促進
剤、光分解促進剤、酸化促進剤、紫外線吸収剤、酸化防
止剤、耐熱性向上剤、難燃剤、着色剤、無機充填剤、有
機充填剤、補強材等の各種添加剤を配合することもでき
る。また、農業、園芸用途では、肥料が添加されて用い
られることもある。
Polyurethanes (including foams) obtained by reacting the biomass-derived modified polyol according to the present invention with polyisocyanates include, for example, a biodegradation accelerator, a photolysis accelerator, an oxidation accelerator, and an ultraviolet absorber. Various additives such as an agent, an antioxidant, a heat resistance improver, a flame retardant, a colorant, an inorganic filler, an organic filler, and a reinforcing material can also be compounded. In addition, in agricultural and horticultural applications, fertilizers may be added and used.

【0064】[0064]

【実施例】次に、この発明の具体的実施例について説明
するが、この発明はこれら実施例のものに限定されるも
のではない。
EXAMPLES Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

【0065】<実施例1>予め濃度98%硫酸9gを混
合したポリエチレングリコール(PEG400、分子量
400)240gと、グリセリン(Gly)60gと、
乾燥したアカマツ木粉150gとを、500mlのガラ
スフラスコに入れ、150℃のオイルバス中で撹拌しな
がら60分間反応させた。得られた液化物(液化バイオ
マス)の未液化残渣率(投入した木粉に対して)は8%
であり、水酸基価は410mgKOH/gであった。液
化生成物(液化バイオマス)を225g取り出し、後出
の比較例1における発泡にポリオールとして用いる。
Example 1 240 g of polyethylene glycol (PEG 400, molecular weight 400) preliminarily mixed with 9 g of 98% sulfuric acid, 60 g of glycerin (Gly),
150 g of dried red pine wood flour was placed in a 500 ml glass flask and reacted for 60 minutes while stirring in a 150 ° C. oil bath. The unliquefied residue ratio of the obtained liquefied product (liquefied biomass) (based on the input wood powder) is 8%
And the hydroxyl value was 410 mg KOH / g. 225 g of a liquefied product (liquefied biomass) is taken out and used as a polyol for foaming in Comparative Example 1 described later.

【0066】次に、フラスコに残る225gの液化バイ
オマスに対して、オイルバスの温度を120℃に下げた
上で、ε-カプロラクトン(CPL)45gを添加し、
20分間反応させた。その後フラスコを冷水につけ室温
まで冷やし反応を停止させた。反応生成物のHPLC、
GPC分析によると、ε−カプロラクトンは100%反
応しており、その内2%は6−ハイドロキシ−n−ヘキ
サン酸になり、95%以上は液化バイオマスと反応し
た。生成物であるバイオマス由来変性ポリオールは、均
一な黒褐色粘液であり、その水酸基価は335mgKO
H/gであった。
Next, to the 225 g of liquefied biomass remaining in the flask, after lowering the temperature of the oil bath to 120 ° C., 45 g of ε-caprolactone (CPL) was added.
The reaction was performed for 20 minutes. Thereafter, the flask was placed in cold water and cooled to room temperature to stop the reaction. HPLC of the reaction product,
According to GPC analysis, ε-caprolactone reacted 100%, of which 2% became 6-hydroxy-n-hexanoic acid, and 95% or more reacted with liquefied biomass. The product-modified biomass-derived modified polyol is a uniform black-brown mucus having a hydroxyl value of 335 mg KO.
H / g.

【0067】<実施例2>バイオマスとしてアカマツ木
粉に代えて新聞古紙を用いた以外は、実施例1と同様に
して液状化古紙(液状化バイオマス)を得た。この液状
化バイオマスの未液化残渣率(投入した古紙に対して)
は12.4%であり、水酸基価は432mgKOH/g
であった。液化生成物(液状化バイオマス)を225g
取り出し、フラスコに残る225gに対して、オイルバ
スの温度を120℃に下げた上で、ε−カプロラクトン
45gを添加し、20分間反応させた。その後フラスコ
を冷水につけ室温まで冷やした。反応生成物のHPL
C、GPC分析によると、ε−カプロラクトンは100
%反応しており、その内2%は6−ハイドロキシ−n−
ヘキサン酸になり、95%以上は液化バイオマスと反応
した。生成物であるバイオマス由来変性ポリオールは均
一な黒褐色粘液であり、その水酸基価は360mgKO
H/gであった。
<Example 2> A liquefied wastepaper (liquefied biomass) was obtained in the same manner as in Example 1, except that used newspaper was used instead of red pine wood flour as biomass. Unliquefied residue ratio of this liquefied biomass (based on the used waste paper)
Is 12.4%, and the hydroxyl value is 432 mgKOH / g.
Met. 225 g of liquefied product (liquefied biomass)
The temperature of the oil bath was lowered to 120 ° C., and 45 g of ε-caprolactone was added to 225 g of the remaining 225 g of the flask, followed by reaction for 20 minutes. Thereafter, the flask was immersed in cold water and cooled to room temperature. HPL of reaction product
C, According to GPC analysis, ε-caprolactone was 100
% Of which 2% is 6-hydroxy-n-
It became hexanoic acid and more than 95% reacted with liquefied biomass. The modified biomass-derived polyol as a product is a uniform black-brown mucus having a hydroxyl value of 360 mg KO.
H / g.

【0068】<実施例3>予め濃度98%硫酸6gを混
合したポリエチレングリコール(PEG400)210
gと、グリセリン90gと、乾燥したトウモロコシデン
プン200gとを、500mlのガラスフラスコに秤取
り、140℃のオイルバス中で撹拌しながら40分間反
応させた。得られた液化物(液化バイオマス)の未液化
残渣率(投入したデンプンに対して)は1%であり、水
酸基価は490mgKOH/gであった。液化生成物
(液化バイオマス)を250g取り出し、後の比較例に
おいて用いる。
Example 3 Polyethylene glycol (PEG 400) 210 previously mixed with 6 g of 98% sulfuric acid
g, 90 g of glycerin, and 200 g of dried corn starch were weighed into a 500 ml glass flask, and reacted for 40 minutes while stirring in a 140 ° C. oil bath. The liquefied product (liquefied biomass) obtained had a non-liquefied residue ratio (based on the amount of starch) of 1% and a hydroxyl value of 490 mgKOH / g. 250 g of a liquefied product (liquefied biomass) is taken out and used in a comparative example to be described later.

【0069】次に、フラスコに残る300gに対して、
オイルバスの温度を120℃に下げた上で、ε−カプロ
ラクトン30gを添加し、40分間反応させた。その後
フラスコを冷水につけ室温まで冷やした。反応生成物の
HPLC、GPC分析によると、ε−カプロラクトンは
100%反応し、その内4%は6−ハイドロキシ−n−
ヘキサン酸になり、90%以上は液化バイオマスと反応
した。生成物であるバイオマス由来変性ポリオールは均
一な褐色半透明液状であり、その水酸基価は442mg
KOH/gであった。
Next, for 300 g remaining in the flask,
After lowering the temperature of the oil bath to 120 ° C., 30 g of ε-caprolactone was added and reacted for 40 minutes. Thereafter, the flask was immersed in cold water and cooled to room temperature. According to HPLC and GPC analysis of the reaction product, ε-caprolactone reacted 100%, of which 4% was 6-hydroxy-n-
It became hexanoic acid and more than 90% reacted with liquefied biomass. The biomass-derived modified polyol, which is a product, is a uniform brown translucent liquid and has a hydroxyl value of 442 mg.
KOH / g.

【0070】<実施例4>バイオマスとしてデンプンに
代えて乾燥したグルコースを用いた以外は、実施例3と
同様にして液状化バイオマスを得た。この液状化バイオ
マスの未液化残渣率(投入したグルコースに対して)は
0%であり、水酸基価は542mgKOH/gであっ
た。液化バイオマスを300g取り出し、フラスコに残
る300gに対して、オイルバスの温度を120℃に下
げ、ε−カプロラクトン90gを添加し、40分間反応
させた。その後フラスコを冷水で室温まで冷やした。H
PLC、GPC分析によると、ε−カプロラクトンは1
00%反応し、その内9%は6−ハイドロキシ−n−ヘ
キサン酸になり、88%以上は液化バイオマスと反応し
た。生成物であるバイオマス由来変性ポリオールは均一
な褐色半透明粘液で、その水酸基価は410mgKOH
/gであった。なお、カプロラクトンと水との加水分解
反応に由来する6−ハイドロキシ−n−ヘキサン酸の生
成量が全添加カプロラクトン量の9%にも達しているの
は、液化生成物の中の水分量が、実施例1〜3の2〜3
%程度に対して、本実施例においては6%もあったこと
に拠ると考えられる。このように本実施例で液化生成物
中の水分量が多くなったのは、グルコースと液化溶媒と
のエーテル化反応の際の脱水等により水分が多く生じて
いたためと考えられる。
Example 4 A liquefied biomass was obtained in the same manner as in Example 3, except that dried glucose was used instead of starch as the biomass. The liquefied biomass had a non-liquefied residue ratio (based on the charged glucose) of 0% and a hydroxyl value of 542 mgKOH / g. 300 g of the liquefied biomass was taken out, and the temperature of the oil bath was lowered to 120 ° C., and 90 g of ε-caprolactone was added to the remaining 300 g in the flask, followed by a reaction for 40 minutes. Thereafter, the flask was cooled with cold water to room temperature. H
According to PLC and GPC analysis, ε-caprolactone was 1
00% reacted, 9% of which became 6-hydroxy-n-hexanoic acid, and 88% or more reacted with liquefied biomass. The resulting biomass-derived modified polyol is a uniform brown translucent mucus having a hydroxyl value of 410 mg KOH.
/ G. The amount of 6-hydroxy-n-hexanoic acid derived from the hydrolysis reaction between caprolactone and water reached 9% of the total amount of caprolactone added because the amount of water in the liquefied product was 2-3 of Examples 1-3
It is considered that this is due to 6% in the present embodiment compared to about%. As described above, it is considered that the reason why the amount of water in the liquefied product was increased in the present example is that a large amount of water was generated due to dehydration during the etherification reaction between glucose and the liquefied solvent.

【0071】<実施例5>実施例4の6−ハイドロキシ
−n−ヘキサン酸の生成量を減らすために、実施例4と
同様な条件で液化グルコースを得た後に120℃下で2
0分間真空脱水した。これにより液化物の含水率は6%
から2%になった。次いで、液化生成物300gに対し
てε−カプロラクトン90gを添加し、40分間反応さ
せた。その後フラスコを冷水で室温まで冷やした。HP
LC、GPC分析によると、ε−カプロラクトンは10
0%反応し、その内2%は6−ハイドロキシ−n−ヘキ
サン酸になり、95%以上は液化バイオマスと反応し
た。生成物であるバイオマス由来変性ポリオールは均一
な褐色半透明液状であり、その水酸基価は402mgK
OH/gであった。この結果より、反応系中の水分を除
去することによりカプロラクトンのグラフト率が高めら
れ、加水分解生成物の6−ハイドロキシ−n−ヘキサン
酸の生成量を減らすことが出来ることを確認し得た。
Example 5 In order to reduce the amount of 6-hydroxy-n-hexanoic acid produced in Example 4, liquefied glucose was obtained under the same conditions as in Example 4 and then dried at 120 ° C.
Vacuum dehydrated for 0 minutes. As a result, the moisture content of the liquefied product is 6%
To 2%. Next, 90 g of ε-caprolactone was added to 300 g of the liquefied product and reacted for 40 minutes. Thereafter, the flask was cooled with cold water to room temperature. HP
According to LC and GPC analysis, ε-caprolactone was 10
0% reacted, of which 2% became 6-hydroxy-n-hexanoic acid, and 95% or more reacted with liquefied biomass. The biomass-derived modified polyol as a product is a uniform brown translucent liquid having a hydroxyl value of 402 mgK.
OH / g. From these results, it was confirmed that by removing water in the reaction system, the graft ratio of caprolactone was increased, and the amount of 6-hydroxy-n-hexanoic acid produced as a hydrolysis product could be reduced.

【0072】<実施例6〜10>実施例3と同様な条件
で液化デンプン(液化バイオマス)を調製し、それを1
00gずつ五つに分け、それぞれ別のフラスコに入れ
た。それらに対してε−カプロラクトンをそれぞれ5
0、100、300、500、1000gを加え、実施
例3と同様にしてエステル化反応を行った。その結果を
表1に示す。
<Examples 6 to 10> Liquefied starch (liquefied biomass) was prepared under the same conditions as in Example 3 and
The mixture was divided into five portions of 00 g each and placed in separate flasks. Ε-caprolactone was added to them for 5
0, 100, 300, 500 and 1000 g were added, and an esterification reaction was carried out in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the results.

【0073】表1から明らかなように、通常親水性が高
くテトラヒドロフラン(THF)に溶けない液化バイオ
マスが、ある程度以上のエステル化変性によりTHFに
完全に溶解できるものとなり、分子量の測定が可能とな
った。分子量測定の結果からも、カプロラクトンが高い
選択性で液化デンプンに開環重合反応し、ほぼ計算とお
りの分子量を持つポリエステルポリオールが得られるこ
とがわかる。この現象も、液化バイオマスに対するエス
テル化反応の均一性と、エステル化変性により反応生成
物ポリオールの脂溶性物質に対する親和性を大きく向上
できることを十分に裏付けるものである。
As is evident from Table 1, liquefied biomass, which is usually highly hydrophilic and insoluble in tetrahydrofuran (THF), can be completely dissolved in THF by a certain degree of esterification and modification, and the molecular weight can be measured. Was. The results of the molecular weight measurement also show that caprolactone undergoes a ring-opening polymerization reaction with liquefied starch with high selectivity to obtain a polyester polyol having a molecular weight almost as calculated. This phenomenon also sufficiently supports that the uniformity of the esterification reaction on the liquefied biomass and that the affinity of the reaction product polyol for the fat-soluble substance can be greatly improved by the esterification modification.

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】<実施例11〜14>表2に示す条件、即
ち乾燥デンプン100gに対し、液化溶媒としてエチレ
ングリコール(EG)/PEG400=1/1、グリセ
リン、グリセリン+ε−カプロラクトン、ポリカプロラ
クトン(プラクセル303、ダイセル化学社製)をそれ
ぞれ100g、100g、150g、150g用いた以
外は、実施例3と同様にして液化溶解を行った後、液化
生成物に対して所定重量部のε−カプロラクトンを加
え、実施例3と同じ条件でエステル化反応を行った。生
成物であるバイオマス由来変性ポリオールはいずれも均
一な褐色半透明液状であった。結果を表2に示す。表2
から明らかなように、これらの液化溶媒系においても、
デンプンの液化、エステル化(変性)ともに順調に行わ
れ、均一なバイオマス由来変性ポリオールが得られた。
<Examples 11 to 14> The conditions shown in Table 2, ie, 100 g of dry starch, ethylene glycol (EG) / PEG 400 = 1/1, glycerin, glycerin + ε-caprolactone, polycaprolactone (Placcel 303) And 100 g, 100 g, 150 g, and 150 g, respectively, were used for liquefaction and dissolution in the same manner as in Example 3, and then a predetermined weight part of ε-caprolactone was added to the liquefaction product. The esterification reaction was performed under the same conditions as in Example 3. All of the biomass-derived modified polyols were uniform brown translucent liquids. Table 2 shows the results. Table 2
As is clear from these, in these liquefied solvent systems,
Both liquefaction and esterification (denaturation) of starch were performed smoothly, and a uniform biomass-derived modified polyol was obtained.

【0076】[0076]

【表2】 [Table 2]

【0077】<実施例15>ポリエチレングリコール
(PEG400)70重量部、グリセリン30重量部、
硫酸2重量を混合した液化溶媒と、バイオマス物質とし
て含水率10wt%のトウモロコシデンプンとを、液化
溶媒:デンプン=15:10の重量比率で混合した。次
に、得られた混合物を、連続押出式液化装置(フジカー
ボン社製、単軸押出機:L/D=30、スクリュー径1
00mm)を用い、バレル温度175℃、スクリュー回
転数40rpmに設定して、前記混合物を、原料投入口
から定量ポンプを用いて30kg/hrの速度で連続的
に投入した。液化装置の出口の手前のベント口から定量
ポンプでε−カプロラクトンを6kg/hrの速度で投
入した。液化装置の出口から連続的に排出された液化物
を引き続きスクリューコンベアー式冷却装置に流れ込ま
せ通過させながら冷却して、バイオマス由来変性ポリオ
ール(液化デンプンエステル化ポリオール)を得た。H
PLC、GPC分析によると、ε−カプロラクトンは1
00%反応し、その内1%は6−ハイドロキシ−n−ヘ
キサン酸になり、95%以上は液化バイオマスと反応し
た。生成物であるバイオマス由来変性ポリオールは均一
な褐色透明液状で、その水酸基価は372mgKOH/
gであった。
Example 15 70 parts by weight of polyethylene glycol (PEG400), 30 parts by weight of glycerin,
A liquefied solvent mixed with 2 weight of sulfuric acid and a corn starch having a water content of 10 wt% as a biomass substance were mixed in a weight ratio of liquefied solvent: starch = 15:10. Next, the obtained mixture was subjected to a continuous extrusion type liquefaction apparatus (manufactured by Fuji Carbon Co., single screw extruder: L / D = 30, screw diameter 1).
00 mm), the barrel temperature was set to 175 ° C., and the number of revolutions of the screw was set to 40 rpm, and the mixture was continuously charged from the raw material charging port at a rate of 30 kg / hr using a metering pump. Ε-Caprolactone was introduced at a rate of 6 kg / hr from a vent port in front of the outlet of the liquefaction apparatus by a metering pump. The liquefied material continuously discharged from the outlet of the liquefaction apparatus was cooled while being continuously passed through a screw conveyor type cooling apparatus and cooled to obtain a biomass-derived modified polyol (liquefied starch esterified polyol). H
According to PLC and GPC analysis, ε-caprolactone was 1
00%, 1% of which became 6-hydroxy-n-hexanoic acid, and 95% or more reacted with liquefied biomass. The biomass-derived modified polyol as a product is a uniform brown transparent liquid having a hydroxyl value of 372 mgKOH /
g.

【0078】<実施例16>実施例3と同じ条件で作ら
れた液化デンプン100gを還流冷却器、滴下ロート、
攪拌機を設けたフラスコに移し、反応物の温度を100
℃に調温した後プロピレンオキシド30gを滴下ロート
から15分かけて滴下し、滴下終了後さらに100℃下
で60分反応させた。反応生成物の重量が28g増加し
た。生成物であるバイオマス由来変性(エーテル化変
性)ポリオールは均一な褐色透明液状で、その水酸基価
は395mgKOH/gであった。
Example 16 100 g of liquefied starch produced under the same conditions as in Example 3 was subjected to a reflux condenser, a dropping funnel,
Transfer to a flask equipped with a stirrer and bring the temperature of the
After the temperature was adjusted to 30 ° C, 30 g of propylene oxide was added dropwise from the dropping funnel over 15 minutes, and after the completion of the addition, the reaction was further performed at 100 ° C for 60 minutes. The weight of the reaction product increased by 28 g. The biomass-derived modified (etherified modified) polyol as a product was a uniform brown transparent liquid, and had a hydroxyl value of 395 mgKOH / g.

【0079】<実施例17>実施例3と同じ条件で作ら
れた液化デンプン100gを耐圧容器に秤入れ、室温下
でプロピレンオキシド100gを添加した後反応器を密
閉し、攪拌しながらゆっくり温度を100℃までに昇温
した後、2時間反応した。生成物であるバイオマス由来
変性(エーテル化変性)ポリオールは均一な褐色透明液
状で、その水酸基価は285mgKOH/gであった。
<Example 17> 100 g of liquefied starch prepared under the same conditions as in Example 3 was weighed in a pressure vessel, and 100 g of propylene oxide was added at room temperature. After the temperature was raised to 100 ° C., the reaction was performed for 2 hours. The biomass-derived modified (etherified modified) polyol as the product was a uniform brown transparent liquid, and had a hydroxyl value of 285 mgKOH / g.

【0080】<実施例18>実施例1で得られたバイオ
マス由来ポリオール100gを500ml容量のポリコ
ップに秤取り、濃度48%の水酸化ナトリウム水溶液3
gを加え十分撹拌したのち、整泡剤としてL−5421
(日本ユニカー社製)を2g、発泡触媒としてカオーラ
イザーNo.31(花王社製)1gとU−100(日東
化成社製)0.2gを加えた。中和の際に生成した水と
液化物(バイオマス由来変性ポリオール)に含まれてい
る水を発泡剤として用いた。上記の配合物を十分混合撹
拌したのち、ポリイソシアネートとしてミリオネートM
R−100(ジフェニルメタンジイソシアネート、日本
ポリウレタン社製、NCO含量31.1%)164gを
加えて(イソシアネートインデックス105)撹拌回転
数7000rpmで10秒間撹拌し、18cm角のダン
ボール製の箱に入れられたポリエチレン製の袋の中に投
入し、自由発泡させて発泡体を得た。こうして得られた
ポリウレタン発泡体は、外観が良好で、スキン層が平滑
で艶もあり、セルが均一であり、比重が0.028g/
cm3で、欠陥はなく強度も良好であった。
<Example 18> 100 g of the biomass-derived polyol obtained in Example 1 was weighed into a 500-ml polycup, and a 48% aqueous sodium hydroxide solution 3 was used.
g, and after sufficiently stirring, L-5421 was used as a foam stabilizer.
(Manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.) as a foaming catalyst. 1 g of 31 (manufactured by Kao Corporation) and 0.2 g of U-100 (manufactured by Nitto Kasei) were added. Water generated during the neutralization and water contained in a liquefied product (modified polyol derived from biomass) were used as a foaming agent. After thoroughly mixing and stirring the above-mentioned mixture, a polyisocyanate, Millionate M
164 g of R-100 (diphenylmethane diisocyanate, manufactured by Nippon Polyurethane Co., NCO content: 31.1%) was added (isocyanate index 105), and the mixture was stirred for 10 seconds at a stirring rotation speed of 7000 rpm, and polyethylene was placed in an 18 cm square cardboard box. It was thrown into a plastic bag and was freely foamed to obtain a foam. The polyurethane foam thus obtained has a good appearance, a smooth and glossy skin layer, uniform cells, and a specific gravity of 0.028 g /
In cm 3 , there was no defect and the strength was good.

【0081】<実施例19>実施例18と同様の方法で
混合撹拌した発泡原料の90gを300×130×70
mmのアルミ製箱型モールド内に充填した。10分後に
取り出したポリウレタン発泡体は、良好なスキン層と均
一なセルを有し比重が0.033g/cm3であった。
また、このポリウレタン発泡体を室温で2昼夜放置した
後に観察しても変形は見られなかった。
<Example 19> 90 g of a foaming raw material mixed and stirred in the same manner as in Example 18 was weighed 300 x 130 x 70.
mm in an aluminum box mold. The polyurethane foam taken out after 10 minutes had a good skin layer and uniform cells and a specific gravity of 0.033 g / cm 3 .
No deformation was observed when the polyurethane foam was left standing at room temperature for two days and nights.

【0082】<実施例20〜35>実施例2〜6、実施
例9〜11、実施例13〜17で得られたバイオマス由
来変性ポリオール100g(実施例35では40g)を
500ml容量のポリコップに秤取り、それぞれ濃度4
8%の水酸化ナトリウム水溶液で中和点の付近までに中
和し、表3で示した処方で実施例18と同様にしてポリ
ウレタン発泡体を得た。発泡結果を表4に示した。
<Examples 20 to 35> 100 g (40 g in Example 35) of the biomass-derived modified polyol obtained in Examples 2 to 6, 9 to 11, and 13 to 17 was weighed into a 500 ml polycup. Take each concentration 4
Neutralization was performed to the vicinity of the neutralization point with an 8% aqueous sodium hydroxide solution, and a polyurethane foam was obtained in the same manner as in Example 18 using the formulation shown in Table 3. Table 4 shows the foaming results.

【0083】実施例20は古紙液化物のエステル変性ポ
リオールの発泡であるが、良好な発泡適性、相溶性、反
応性を示し、均一なポリウレタン発泡体が得られた。
In Example 20, foaming of the ester-modified polyol of waste paper liquefaction showed good foaming suitability, compatibility and reactivity, and a uniform polyurethane foam was obtained.

【0084】実施例21〜23は実施例3で得られた液
化デンプンエステル変性ポリオールと他のポリオールの
相溶性と発泡性を調べたものである。他のポリオール添
加なしの実施例21に対して、実施例22ではMN30
0(PPG系3官能硬質ウレタン発泡用ポリオール、水
酸基価550mgKOH/g、三井化学社製)10g、
実施例23ではPE450(PPG系多官能硬質ウレタ
ン発泡用ポリオール、水酸基価450mgKOH/g、
三井化学社製)30gをそれぞれ添加し、発泡させた。
液化デンプンエステル変性ポリオールと上記の添加のポ
リオールとの相溶性が良く、混合の段階で沈殿、分離が
なかった。三つの処方とも発泡の際にMR−100(ジ
フェニルメタンジイソシアネート)との相溶性、反応性
が良好で、均一なポリウレタン発泡体が得られた。
Examples 21 to 23 examine the compatibility and foamability of the liquefied starch ester-modified polyol obtained in Example 3 with other polyols. In contrast to Example 21 without other polyol addition, Example 22 had MN30
0 (PPG-based trifunctional rigid urethane foaming polyol, hydroxyl value 550 mg KOH / g, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) 10 g,
In Example 23, PE450 (PPG-based polyfunctional rigid urethane foaming polyol, hydroxyl value 450 mgKOH / g,
30 g (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was added and foamed.
The compatibility between the liquefied starch ester-modified polyol and the polyol added above was good, and no precipitation or separation occurred during the mixing stage. All three formulations had good compatibility and reactivity with MR-100 (diphenylmethane diisocyanate) during foaming, and uniform polyurethane foams were obtained.

【0085】実施例24、25はグルコースからのエス
テル変性ポリオールを用いたものであるが、両者とも前
記実施例の液化デンプンエステル変性ポリオールと同様
に良好な相溶性、発泡性が得られ、物性、構造ともに優
れたポリウレタン発泡体が得られた。
In Examples 24 and 25, an ester-modified polyol derived from glucose was used. In both cases, good compatibility and foamability were obtained as in the case of the liquefied starch ester-modified polyol of the above example. A polyurethane foam having an excellent structure was obtained.

【0086】実施例26〜28はカプロラクトンの添加
量を変えて調製した異なった分子量を有するバイオマス
由来変性ポリオールのウレタン発泡体化を行ったもので
ある。実施例26は硬質処方であるが、実施例27、2
8は軟質処方とした。なお、実施例27、28で用いら
れた高分子量の液化デンプンエステル変性ポリオールは
室温下でワックス状(実施例9、10で得られたもの)
であるので、それを50℃に昇温し溶解してからMR−
100と混合して発泡を行った。三つの処方とも良好な
相溶性、反応性、発泡性を示し、期待どおりの良好なポ
リウレタン発泡体を得た。
In Examples 26 to 28, biomass-derived modified polyols having different molecular weights prepared by changing the amount of caprolactone added were converted into urethane foams. Example 26 is a hard formulation, but Examples 27 and 2
8 was a soft formulation. The high-molecular-weight liquefied starch ester-modified polyol used in Examples 27 and 28 was waxy at room temperature (obtained in Examples 9 and 10).
Therefore, it is heated to 50 ° C. and dissolved, and then MR-
100 and foamed. All three formulations exhibited good compatibility, reactivity, and foamability, and a good polyurethane foam as expected was obtained.

【0087】実施例29〜32はバイオマスを液状化す
るために用いた液化溶媒を変えた上で得られたバイオマ
ス由来変性ポリオールの発泡である。表4から明らかな
ように、すべて前記実施例の液化デンプンエステル変性
ポリオールと同様に良好な相溶性、発泡性が得られ、均
一なポリウレタン発泡体が得られた。
Examples 29 to 32 show foaming of a biomass-derived modified polyol obtained after changing the liquefaction solvent used for liquefying biomass. As is clear from Table 4, as in the case of the liquefied starch ester-modified polyol of the above example, good compatibility and foamability were obtained, and a uniform polyurethane foam was obtained.

【0088】実施例33、34は液化デンプンをプロピ
レンオキシドでエーテル変性した液化バイオマス由来変
性ポリオールを通常の硬質処方での発泡例を示した。前
記液化デンプンエステル変性ポリオールと同様に、良好
な相溶性、発泡性が得られ、均一なポリウレタン発泡体
が得られた。
Examples 33 and 34 show foaming examples of a modified polyol derived from liquefied biomass obtained by modifying liquefied starch with ether using propylene oxide in a usual hard formulation. Similar to the liquefied starch ester-modified polyol, good compatibility and foamability were obtained, and a uniform polyurethane foam was obtained.

【0089】実施例35では実施例6で得られたバイオ
マス由来変性ポリオールを、実施例3で得られた液化デ
ンプン(バイオマス由来の未変性ポリオール)と混合し
てから発泡を行った。バイオマス由来変性ポリオールの
混合により、通常MDI(ジフェニルメタンジイソシア
ネート)との相溶性が悪く発泡の際に相分離する液化デ
ンプン(比較例3参照)は、分離することがなく、良好
なポリウレタン発泡体が得られた。
In Example 35, the modified polyol derived from biomass obtained in Example 6 was mixed with the liquefied starch (unmodified polyol derived from biomass) obtained in Example 3, followed by foaming. By mixing the biomass-derived modified polyol, a liquefied starch (see Comparative Example 3), which usually has poor compatibility with MDI (diphenylmethane diisocyanate) and separates during foaming, does not separate, and a good polyurethane foam is obtained. Was done.

【0090】[0090]

【表3】 [Table 3]

【0091】[0091]

【表4】 [Table 4]

【0092】<比較例1>実施例1で第一段階の液化反
応を経てカプロラクトン修飾をする前の液化木材100
gを500ml容量のポリコップに秤取り、実施例18
と同様な方法で発泡体を調製した。この処方では発泡中
に表面から混合物が相分離する様子が見え、硬化速度も
遅かった。得られた発泡体はスキン層が二色に見え、少
しべたつきがあった。内部にもセルが不均一なところが
あり、小さい斑点もあった。比重は0.031g/cm
3であり、全体がルーズな構造であった。(表5参照) <比較例2>比較例1と同様の処方で混合撹拌した発泡
原料90gを300×130×70mmのアルミ製箱型
モールド内に充填した。10分後に取り出したポリウレ
タン発泡体は、スキン層は二色分離でべたつきがあり、
まだ完全に硬化反応が終わってないので取り出し中に変
形した。
Comparative Example 1 Liquefied wood 100 before being modified with caprolactone through the first-stage liquefaction reaction in Example 1
g was weighed into a 500 ml capacity polycup,
A foam was prepared in the same manner as described above. With this formulation, the mixture was seen to phase separate from the surface during foaming, and the cure rate was slow. The obtained foam had a two-colored skin layer and was slightly sticky. There were also non-uniform cells inside and small spots. Specific gravity is 0.031 g / cm
3 , the whole structure was loose. (See Table 5) <Comparative Example 2> 90 g of a foaming raw material mixed and stirred in the same manner as in Comparative Example 1 was filled in an aluminum box mold of 300 x 130 x 70 mm. In the polyurethane foam taken out after 10 minutes, the skin layer is sticky by two-color separation,
Since the curing reaction was not completely completed yet, it deformed during removal.

【0093】<比較例3>実施例3で第一段階の液化反
応を経てカプロラクトン修飾をする前の液化デンプン1
00gを500ml容量のポリコップに秤取り、表5に
示した処方で実施例18と同様な方法で発泡体を調製し
た。発泡過程中に液化デンプンとイソシアネートとの間
に相分離が起こり、得られた発泡体は表面が二色に見
え、べたつきがあった。内部にも褐色斑点が多かった。
Comparative Example 3 Liquefied starch 1 before being modified with caprolactone through the liquefaction of the first stage in Example 3
00 g was weighed into a 500 ml polycup, and a foam was prepared in the same manner as in Example 18 using the formulation shown in Table 5. During the foaming process, phase separation occurred between the liquefied starch and the isocyanate, and the resulting foam had a two-color surface and was sticky. There were also many brown spots inside.

【0094】<比較例4>実施例4で第一段階の液化反
応を経てカプロラクトン修飾をする前の液化グルコース
100gを500ml容量のポリコップに秤取り、表5
に示した処方で実施例18と同様な方法で発泡体を調製
した。発泡過程中に液化デンプンとイソシアネートとの
間にはっきりした相分離が起こり、得られた発泡体は表
面が二色に見え、べたつきが目立った。内部にも褐色斑
点が多かった。
<Comparative Example 4> 100 g of liquefied glucose before caprolactone modification through the first-stage liquefaction reaction in Example 4 was weighed into a 500 ml polycop.
A foam was prepared in the same manner as in Example 18 using the formulation shown in (1). A clear phase separation occurred between the liquefied starch and the isocyanate during the foaming process, and the resulting foam appeared bicolor on the surface and was noticeably sticky. There were also many brown spots inside.

【0095】<比較例5、6>実施例3で第一段階の液
化反応を経てカプロラクトン修飾をする前の液化デンプ
ンに対して、実施例22、23と同様な方法でMN30
0を10%又はPE450を30%添加し、混合した。
これらのポリオールを添加すると液化デンプンから固形
物が析出した。より多量に添加した比較例6では液体部
分も2層に分離した。析出した固形物は攪拌しても溶解
しなかった。そのまま発泡体を調製したが発泡過程中に
液化デンプンとイソシアネートとの間に相分離が起こ
り、得られた発泡体は表面が二色に見え、べたつきが目
だち、発泡体内部にも黒斑点が多かった(表6参照)。
<Comparative Examples 5 and 6> The liquefied starch before the caprolactone modification through the first-stage liquefaction reaction in Example 3 was treated with MN30 in the same manner as in Examples 22 and 23.
0 or 30% of PE450 was added and mixed.
When these polyols were added, solids precipitated from the liquefied starch. In Comparative Example 6 in which a larger amount was added, the liquid portion also separated into two layers. The precipitated solid did not dissolve even when stirred. The foam was prepared as it was, but phase separation occurred between the liquefied starch and the isocyanate during the foaming process, and the resulting foam appeared bicolor, sticky, and black spots inside the foam (See Table 6).

【0096】[0096]

【表5】 [Table 5]

【0097】[0097]

【表6】 [Table 6]

【0098】なお、前記液状化バイオマスの未液化残渣
率は、次のようにして測定される数値である。
The unliquefied residue rate of the liquefied biomass is a value measured as follows.

【0099】(未液化残渣率)液化物試料10gに、
1,4−ジオキサン/水=7/3(重量比)の混合溶媒
を加えて希釈して、十分に撹拌して溶解させた後、予め
絶乾にして重量を測定してあるガラス繊維フィルターを
用いて濾過を行い、不溶解残渣(未液化残渣)を濾別し
た。不溶解残渣を更に1,4−ジオキサン/水混合溶媒
を用いて数回洗浄して十分に洗浄した後、濾別し、濾別
された残渣を105℃で恒量となるまで乾燥した後、秤
量して未液化残渣率(%)を算出した。 未液化残渣率(%)=残渣重量(g)÷仕込みバイオマ
ス重量(g)×100
(Unliquefied residue ratio) A 10 g liquefied material sample was
A mixed solvent of 1,4-dioxane / water = 7/3 (weight ratio) was added to dilute the mixture, sufficiently stirred and dissolved, and then dried in advance to obtain a glass fiber filter whose weight was measured. Then, filtration was performed, and an insoluble residue (unliquefied residue) was separated by filtration. The insoluble residue was further washed several times with a 1,4-dioxane / water mixed solvent, washed sufficiently, filtered, dried at 105 ° C. to a constant weight at 105 ° C., and weighed. Then, the unliquefied residue rate (%) was calculated. Unliquefied residue ratio (%) = residue weight (g) / prepared biomass weight (g) × 100

【0100】また、得られるポリウレタン発泡体の密度
の測定は、JIS K6401に準拠して行った。
The density of the obtained polyurethane foam was measured according to JIS K6401.

【0101】[0101]

【発明の効果】この発明に係るバイオマス由来のポリオ
ールは、バイオマス物質と、水酸基を有する化合物と
を、酸触媒の存在下で反応させて得られる液状化バイオ
マスの水酸基を、特定のエステル化剤又は特定のエーテ
ル化剤で変性して得られるものであり、これらエステル
化反応又はエーテル化反応に伴って新たな水酸基の導入
がなされるので、得られるバイオマス由来変性ポリオー
ルは反応性に優れると共に、他のポリオールやポリイソ
シアネート類等に対して相溶性に優れたものとなる。ま
た、このバイオマス由来変性ポリオールは粘度、分子量
の制御が容易であるし、その分子量も広範囲に自在に変
化させることができて自由度が大きく、多様な分子設計
を行い得る。従って、ポリウレタン、エポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂等の樹脂の製造原料として好適で
ある。
Industrial Applicability The biomass-derived polyol according to the present invention is characterized in that a hydroxyl group of a liquefied biomass obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst is converted into a specific esterifying agent or It is obtained by denaturation with a specific etherifying agent, and a new hydroxyl group is introduced in accordance with the esterification reaction or etherification reaction, so that the resulting biomass-derived modified polyol has excellent reactivity and other properties. And has excellent compatibility with polyols and polyisocyanates. In addition, the biomass-derived modified polyol is easy to control in viscosity and molecular weight, and its molecular weight can be freely changed in a wide range, so that the degree of freedom is large and various molecular designs can be performed. Therefore, it is suitable as a raw material for producing resins such as polyurethane, epoxy resin and unsaturated polyester resin.

【0102】従来の液化バイオマス由来ポリオールは、
適用(使用)範囲が狭い、発泡適性が悪い、硬化速度が
遅い、成形物外観が良好でない、物性が悪いといった様
々な問題点を抱えていたのであるが、この発明のバイオ
マス由来ポリオールは、これらの問題点を一気に解決し
得たものであり、従来の合成系ポリオールと類似な感覚
と処方で使用することができ、かつその品質特性を広範
囲に制御することができる。また、従来では低分子量の
液化バイオマスしか得られなかったので、これを用いて
製造したポリウレタン発泡体は殆ど硬質のものに限られ
ていたのに対し、この発明によれば、バイオマス由来ポ
リオールの分子量を自由自在に制御できるので、硬質か
ら軟質まで広範囲の種類のポリウレタンを製造できる。
The conventional liquefied biomass-derived polyol is:
The application (use) range was narrow, the foaming aptitude was poor, the curing speed was low, the appearance of the molded product was not good, and the physical properties were poor, but the biomass-derived polyol of the present invention had these problems. Can be used at once with a sense and formula similar to those of conventional synthetic polyols, and its quality characteristics can be controlled over a wide range. Conventionally, only a low-molecular-weight liquefied biomass was obtained, so that polyurethane foams produced using the same were almost limited to rigid ones. Can be freely controlled, so that a wide variety of polyurethanes from hard to soft can be manufactured.

【0103】このように、この発明のバイオマス由来ポ
リオールは、極めて容易に高品質のものが得られるの
で、工業化に非常に適しており、ウレタン用ポリオール
原料等として極めて実用性が高く、バイオマスの有効利
用に極めて有用である。
Thus, the biomass-derived polyol of the present invention is very suitable for industrialization because a high-quality biomass-derived polyol can be obtained very easily, and is extremely practical as a polyol raw material for urethane and the like. Very useful for utilization.

【0104】エステル化剤として環状エステル類が用い
られる場合には、開環付加重合反応によりエステル化の
達成が容易なものとなるし、エステル化剤の導入量の制
御も容易である。
When cyclic esters are used as the esterifying agent, the esterification can be easily achieved by the ring-opening addition polymerization reaction, and the amount of the esterifying agent introduced can be easily controlled.

【0105】エーテル化剤としてエポキシド類が用いら
れる場合には、開環付加重合反応によりエーテル化の達
成が容易なものとなるし、エーテル化剤の導入量の制御
も容易である。
When epoxides are used as the etherifying agent, the etherification can be easily achieved by the ring-opening addition polymerization reaction, and the amount of the etherifying agent can be easily controlled.

【0106】バイオマス物質として、リグノセルロース
類および糖類からなる群より選択される1種または2種
以上を用いる場合には、コストを低減できる上に、液状
化反応を容易に行うことができる利点がある。
When one or more selected from the group consisting of lignocelluloses and sugars is used as the biomass substance, the cost can be reduced and the liquefaction reaction can be easily performed. is there.

【0107】水酸基を有する化合物として、その少なく
とも一部に、2以上の水酸基を有する分子量2000以
下の多価アルコールを用いる場合には、加溶媒分解能力
に特に優れているので、一層反応性に優れたバイオマス
由来ポリオールを得ることができる。
When a polyhydric alcohol having two or more hydroxyl groups and a molecular weight of 2,000 or less is used as at least a part of the compound having a hydroxyl group, the solvolytic ability is particularly excellent, and thus the reactivity is further improved. The biomass-derived polyol can be obtained.

【0108】水酸基を有する化合物として、その少なく
とも一部に、水酸基数が2又は3であり、かつその分子
量が150以下である多価アルコールを用いる場合に
は、バイオマス物質の加溶媒分解反応の速度と加溶媒分
解の割合を一段と高めることができ、ひいては一段と反
応性に優れたポリオールを得ることができる。
When a polyhydric alcohol having 2 or 3 hydroxyl groups and a molecular weight of 150 or less is used as at least a part of the compound having a hydroxyl group, the rate of the solvolysis reaction of the biomass substance is reduced. And the rate of solvolysis can be further increased, and as a result, a polyol having further excellent reactivity can be obtained.

【0109】この発明に係る生分解性ポリウレタンは、
上記バイオマス由来ポリオールと、ポリイソシアネート
類とを反応させて得られるものであり、このバイオマス
由来ポリオールが反応性及び相溶性に優れているので、
ポリイソシアネート類との反応が良好に進行し、物性に
優れたポリウレタンとなる。また、出発物質であるバイ
オマス由来ポリオールの分子量制御が容易であり分子量
を広範囲に設定できるので、得られるポリウレタンとし
ても多様な分子設計を行える。更に、前記バイオマス由
来ポリオールは、液状化されたバイオマスにポリエステ
ルまたはポリエーテルをグラフト重合したものであり、
前者においてはバイオマス成分とポリエステルともに優
れた生分解性を示すものであり、後者においてはバイオ
マス成分が優れた生分解性を示すものであるので、この
ポリウレタンは生分解性に優れたものとなる。
The biodegradable polyurethane according to the present invention comprises:
The biomass-derived polyol is obtained by reacting a polyisocyanate with a polyisocyanate.Since this biomass-derived polyol is excellent in reactivity and compatibility,
The reaction with the polyisocyanate proceeds favorably, resulting in a polyurethane having excellent physical properties. Further, since the molecular weight of the biomass-derived polyol as the starting material can be easily controlled and the molecular weight can be set in a wide range, various molecular designs can be performed as the polyurethane obtained. Further, the biomass-derived polyol is obtained by graft polymerization of polyester or polyether to liquefied biomass,
In the former, both the biomass component and the polyester exhibit excellent biodegradability, and in the latter, the biomass component exhibits excellent biodegradability, so that the polyurethane is excellent in biodegradability.

【0110】また、この発明に係る別の生分解性ポリウ
レタンは、上記バイオマス由来のポリオールと他のポリ
オールとの混合ポリオールと、ポリイソシアネート類と
を反応させて得られるものであり、このバイオマス由来
ポリオールが他のポリオールとの相溶性にも優れている
ので、他のポリオールとの混合系でもポリイソシアネー
ト類との反応が良好に進行し、物性に優れたポリウレタ
ンが得られる。また、このような他のポリオールと併用
することで、ポリウレタン特性の更なる向上を図り得る
と共に、ポリウレタンとしての分子設計の多様性を更に
拡げることができる。更に、この発明のバイオマス由来
ポリオールを一部に用いているので、このポリオールは
生分解性に優れたものとなる。
Further, another biodegradable polyurethane according to the present invention is obtained by reacting a mixed polyol of the above-mentioned biomass-derived polyol with another polyol and a polyisocyanate. Is also excellent in compatibility with other polyols, so that the reaction with polyisocyanates proceeds well even in a mixed system with other polyols, and a polyurethane having excellent physical properties can be obtained. In addition, by using such other polyols in combination, it is possible to further improve the properties of the polyurethane and to further expand the variety of molecular designs as the polyurethane. Furthermore, since the biomass-derived polyol of the present invention is partially used, this polyol has excellent biodegradability.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森 薫 滋賀県甲賀郡甲賀町大字岩室1340番地 フ ジカーボン株式会社内 (72)発明者 藤森 源信 滋賀県甲賀郡甲賀町大字岩室1162番地 Fターム(参考) 4J005 AA13 BD03 4J029 AA01 AC01 AE17 EG02 EG07 EG09 EH01 4J034 CA03 CB07 DA01 DF11 DF12 DG03 DG04 DG14 EA08 EA09 HA01 HA02 HA07 HA08 HC12 HC13 HC64 HC65 HC67 HC71 HC73 KB05  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kaoru Fujimori 1340 Iwamuro, Koka-cho, Koka-gun, Shiga Prefecture Inside Fuji Carbon Co., Ltd. 4J005 AA13 BD03 4J029 AA01 AC01 AE17 EG02 EG07 EG09 EH01 4J034 CA03 CB07 DA01 DF11 DF12 DG03 DG04 DG14 EA08 EA09 HA01 HA02 HA07 HA08 HC12 HC13 HC64 HC65 HC67 HC71 HC73 KB05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バイオマス物質と、水酸基を有する化合
物とを、酸触媒の存在下で反応させて得られる下記一般
式(I); 【化1】 (但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格を示し、nは
液状化バイオマス分子中の平均水酸基数を示す)で表さ
れる液状化バイオマスと、 前記一般式(I)における水酸基に対してエステル化反
応を行うことができ、かつこれに伴って新たな水酸基の
導入をなし得るエステル化剤と、 を反応させて得られる下記一般式(II); 【化2】 (但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格を示し、Aは
エステル化剤から導入されたアルキレン基等の骨格を示
し、xは1以上の整数を示し、nは液状化バイオマス分
子中の平均水酸基数を示し、mは液状化バイオマス分子
中のエステル化された平均水酸基数を示し、0<m≦
n)で表されるバイオマス由来のポリオール。
1. A compound represented by the following general formula (I) obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst: (Where R represents the skeleton of the liquefied biomass and n represents the average number of hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule), and an ester with respect to the hydroxyl group in the general formula (I). And an esterifying agent capable of carrying out an oxidation reaction and introducing a new hydroxyl group with the reaction, and the following general formula (II) obtained by reacting: (Where R represents the skeleton of the liquefied biomass, A represents the skeleton of an alkylene group or the like introduced from the esterifying agent, x represents an integer of 1 or more, and n represents the average in the liquefied biomass molecule. Indicate the number of hydroxyl groups, m indicates the average number of esterified hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule, and 0 <m ≦
A biomass-derived polyol represented by n).
【請求項2】 前記エステル化剤として環状エステル類
が用いられた請求項1に記載のバイオマス由来のポリオ
ール。
2. The biomass-derived polyol according to claim 1, wherein a cyclic ester is used as the esterifying agent.
【請求項3】 バイオマス物質と、水酸基を有する化合
物とを、酸触媒の存在下で反応させて得られる下記一般
式(I); 【化3】 (但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格を示し、nは
液状化バイオマス分子中の平均水酸基数を示す)で表さ
れるバイオマス物質の液化物と、 前記一般式(I)における水酸基に対してエーテル化反
応を行うことができ、かつこれに伴って新たな水酸基の
導入をなし得るエーテル化剤と、 を反応させて得られる下記一般式(III ); 【化4】 (但し、式中Rは液状化バイオマスの骨格を示し、Aは
エーテル化剤から導入されたアルキレン基等の骨格を示
し、xは1以上の整数を示し、nは液状化バイオマス分
子中の平均水酸基数を示し、mは液状化バイオマス分子
中のエーテル化された平均水酸基数を示し、0<m≦
n)で表されるバイオマス由来のポリオール。
3. The following general formula (I) obtained by reacting a biomass substance with a compound having a hydroxyl group in the presence of an acid catalyst: (Where R represents the skeleton of the liquefied biomass and n represents the average number of hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule) and the liquefied biomass substance represented by the formula (I): And an etherifying agent which can carry out an etherification reaction by introducing a new hydroxyl group with the reaction, and the following general formula (III) obtained by reacting: (Where R represents the skeleton of the liquefied biomass, A represents the skeleton of an alkylene group or the like introduced from the etherifying agent, x represents an integer of 1 or more, and n represents the average in the liquefied biomass molecule. Shows the number of hydroxyl groups, m shows the average number of etherified hydroxyl groups in the liquefied biomass molecule, and 0 <m ≦
A biomass-derived polyol represented by n).
【請求項4】 前記エーテル化剤としてエポキシド類が
用いられた請求項3に記載のバイオマス由来のポリオー
ル。
4. The biomass-derived polyol according to claim 3, wherein an epoxide is used as the etherifying agent.
【請求項5】 前記バイオマス物質として、リグノセル
ロース類および糖類からなる群より選択される1種また
は2種以上を用いる請求項1〜4のいずれか1項に記載
のバイオマス由来のポリオール。
5. The polyol derived from biomass according to claim 1, wherein one or more kinds selected from the group consisting of lignocelluloses and saccharides are used as the biomass substance.
【請求項6】 前記水酸基を有する化合物として、その
少なくとも一部に、2以上の水酸基を有する分子量20
00以下の多価アルコールが用いられた請求項1〜5の
いずれか1項に記載のバイオマス由来のポリオール。
6. The compound having a hydroxyl group having a molecular weight of 20 or more having at least two hydroxyl groups in at least a part thereof.
The biomass-derived polyol according to any one of claims 1 to 5, wherein a polyhydric alcohol of 00 or less is used.
【請求項7】 前記多価アルコールの水酸基数が2又は
3であり、かつその分子量が150以下である請求項6
に記載のバイオマス由来のポリオール。
7. The polyhydric alcohol has 2 or 3 hydroxyl groups and a molecular weight of 150 or less.
The polyol derived from biomass according to 1.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1項に記載のバ
イオマス由来のポリオールと、ポリイソシアネート類と
を反応させて得られる生分解性ポリウレタン。
8. A biodegradable polyurethane obtained by reacting the biomass-derived polyol according to any one of claims 1 to 7 with a polyisocyanate.
【請求項9】 請求項1〜7のいずれか1項に記載のバ
イオマス由来のポリオールと他のポリオールとの混合ポ
リオールと、ポリイソシアネート類とを反応させて得ら
れる生分解性ポリウレタン。
9. A biodegradable polyurethane obtained by reacting a mixed polyol of the polyol derived from biomass according to any one of claims 1 to 7 with another polyol, and a polyisocyanate.
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