JP2002543228A - 第1級oh基高含有長鎖ポリエーテルポリオール - Google Patents
第1級oh基高含有長鎖ポリエーテルポリオールInfo
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Abstract
Description
び複金属シアン化物(DMC)触媒作用による該ポリオールの製造方法に関する
。
ウレタンの適用のために求められている。例えば、それらは、熱および冷成形発
泡並びにRIM用途において使用される(例えば、Gum, Riese, Ulrich 編:"Re
action Polymers", Hanser Verlag, ミュンヘン, 1992年, 第67〜70頁参照)。
高含有量の第1級OH基を有する長鎖ポリエーテルポリオールは、通常、2工程
の方法で製造され、その方法では、最初にプロピレンオキシド(またはプロピレ
ンオキシドとエチレンオキシドとの混合物)を、活性水素原子を有する出発化合
物および塩基触媒の存在下で重合させ、主として第2級OH基を有するポリエー
テルポリオールを得る。次いで第2の工程(いわゆるEOチップ)において、エ
チレンオキシドを塩基性ポリマーに付加し、大部分の第2級OH基を第1級OH
基に変換する。この方法では、同じ塩基触媒(例えば、KOH)を、プロポキシ
ル化反応およびエトキシル化反応のために通常使用する。
かなり以前から知られている(例えば、US-A 3 404 109、US-A 3 829 505、US-A
3 941 849 および US-A 5 158 922 参照)。塩基触媒を用いるポリエーテルポ
リオールの通常の製造と比べて、ポリエーテルポリオールの製造のためにこれら
のDMC触媒を使用することは、特に、末端二重結合を有する単官能性ポリエー
テル(いわゆるモノオール)含有量の減少をもたらす。こうして得られたポリエ
ーテルポリオールを加工して、高品質ポリウレタン(例えば、エラストマー、フ
ォーム、塗料)を形成することができる。例えば、EP-A 700 949、EP-A 761 708
、WO 97/40086、WO 98/16310、DE-A 197 45 120、DE-A 197 57 574 および DE-A
198 102 269 に記載されている種類の改良DMC触媒は、ひときわ優れた高活
性を有することに加えて、非常に低濃度の触媒(25ppm以下)でポリエーテ
ルポリオールを製造することを可能にし、それにより、ポリオールから触媒の分
離がもはや不要になる。
これらの触媒を用いると、塩基触媒とは異なり、直接的なEOチップができない
ことである。エチレンオキシド(EO)を、DMC触媒を含有するポリ(オキシ
プロピレン)ポリオールに添加すると、大部分の未反応ポリ(オキシプロピレン)
ポリオール(主として第2級OH基を有する)および少ない程度で高エトキシル
化ポリ(オキシプロピレン)ポリオールおよび/またはポリエチレンオキシドから
なる不均一混合物が結果として得られる。高含有量の第1級OH基を有するDM
Cポリオールを得る通常の方法は、それゆえ、通常の塩基触媒作用(例えば、K
OH触媒作用)による第2の別の工程においてEOチップを行うことから構成さ
れる(例えば、US-A 4 355 188、US-A 4 721 818、EP-A 750 001 参照)。この
二工程法の著しい欠点は、該方法で得られた塩基性ポリマーを、非常に高価な方
法により、例えば、中和、濾過および脱水により回収しなければならないことで
ある。
を有するポリ(オキシアルキレン)ポリオールを開示し、該ポリオールはDMC触
媒作用により製造され、50mol%未満の第1級ヒドロキシル基含有量を有す
る。これらのポリオール中のオキシエチレン単位の最大総含有量は、20質量%
である。US-A 5 700 847 は、25質量%までのオキシエチレン単位を有するポ
リ(オキシアルキレン)ポリオールを記載し、オキシエチレン単位は混合ブロック
または純粋ポリ(オキシエチレン)末端ブロックに含めることができる。EOチッ
プ無しで製造されたポリオールは、50mol%未満の第1級OH基を有する。
US-A 5 668 191 では、同様に、最大20質量%のオキシエチレン単位および5
0mol%未満の第1級ヒドロキシル基を有するポリ(オキシアルキレン)ポリオ
ールを使用する。
0mol%を超える第1級OH基含有量を有する長鎖ポリエーテルポリオールを
、末端ブロックとしてのエチレンオキシド(EO)/プロピレンオキシド(PO
)混合物と、活性水素原子を有する出発化合物とのDMC触媒重付加により得る
ことができることを見出した。
基含有量および25質量%超、好ましくは30質量%超、特に好ましくは35質
量%超のオキシエチレン単位総含有量を有し、DMC触媒の存在下で製造された
ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)末端ブロックを有する長鎖ポリエーテ
ルポリオールを提供する。
:5、好ましくは50:50〜90:10、特に好ましくは60:40〜90:
10である末端ブロックとしてのエチレンオキシド(EO)/プロピレンオキシ
ド(PO)混合物と、活性水素原子を有する出発化合物とを重付加させることに
よる本発明のポリオールの製造方法を提供する。
用した先行技術に詳細に記載されている。改良高活性DMC触媒を使用すること
が好ましく、該触媒は、例えば、EP-A 700 949、EP-A 761 708、WO 97/40086、W
O 98/16310、DE-A 197 45 120、DE-A 197 57 574 および DE-A 198 102 269 に
記載されている。典型例は、EP-A 700 949 に記載されているDMC触媒であり
、該触媒は、複金属シアン化物化合物(例えば、ヘキサシアノコバルト(III)酸
亜鉛)および有機錯体配位子(例えば、tert-ブタノール)に加えて、500g
/molを超える数平均分子量を有するポリエーテルも含有する。
,000g/mol、好ましくは200〜2,000g/molの分子量および1
〜8個、好ましくは2〜6個のヒドロキシル基を有する化合物である。挙げるこ
とができる例は、ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、
1,6-ヘキサンジオール、ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、グリセ
ロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、カンショ糖、分解デンプンまた
は水である。
200〜2,000g/molの数平均分子量を有するオリゴマーアルコキシル
化生成物である活性水素原子含有出発化合物を使用することがより有利である。
〜6個のヒドロキシル基および200〜2,000g/molの数平均分子量を
有するオリゴマープロポキシル化出発化合物である。
0、特に好ましくは60:40〜90:10である末端ブロックとしてのエチレ
ンオキシド/プロピレンオキシド混合物とのDMC触媒重付加により、活性水素
原子を有する出発化合物を、高含有量の第1級OH基、および25質量%超、好
ましくは30質量%超、特に好ましくは35質量%超のオキシエチレン単位含有
量を有する長鎖ポリエーテルポリオールに直接転化できる。
くは500〜15,000g/molの間の数平均分子量に伸長し、次いでこの
伸長プロポキシル化中間体と、EO:PO質量比が40:60〜95:5、好ま
しくは50:50〜90:10、特に好ましくは60:40〜90:10である
末端ブロックとしてのエチレンオキシド/プロピレンオキシド混合物とをDMC
触媒重付加させることにより、高含有量の第1級OH基および25質量%超、好
ましくは30質量%超、特に好ましくは35質量%超のオキシエチレン単位含有
量を有する長鎖ポリエーテルポリオールを製造することが好ましい。
して行う。ワンバッチ反応では、DMC触媒プロポキシル化後に、DMC触媒を
含有するポリマーの中間回収を行わずに、次いで末端ブロックとしてのエチレン
オキシド/プロピレンオキシド混合物との重付加を、同じ反応容器内で同じDM
C触媒を用いて行う。
合物(または伸長プロポキシル化中間体)とのDMC触媒重付加を、一般に20
〜200℃の温度、好ましくは40〜180℃の範囲内、特に好ましくは50〜
150℃の温度で行う。反応を、0.001〜20barの全圧で行うことがで
きる。重付加を、バルクで、または不活性有機溶媒(例えば、トルエンまたはT
HF)中で行うことができる。溶媒の量は、製造されるポリエーテルポリオール
の量を基準に通常10〜30質量%である。
法で)行うことができる。 使用するエチレンオキシド/プロピレンオキシド混合物の質量比は、40:6
0〜95:5、好ましくは50:50〜90:10、特に好ましくは60:40
〜90:10である。
ポリオールの分子量は、1,000〜100,000g/molの間の範囲内、好
ましくは1,500〜50,000g/molの範囲内、特に好ましくは2,00
0〜20,000g/molの範囲内である。
テルポリオールの1H-NMRスペクトルより決定することができる。ポリエーテ
ルポリオール中の第1級OH基含有量は、40〜95mol%、好ましくは50
〜90mol%である。ポリエーテルポリオール中の第1級OH基含有量は、反
応条件(例えば、圧力、温度および溶媒)および使用するエチレンオキシド/プ
ロピレンオキシド混合物の組成に依存する。一般に、エチレンオキシド/プロピ
レンオキシド混合物中のエチレンオキシド含有量が増加すると、ポリエーテルポ
リオール中の第1級OH基含有量が増加する。
に選択する。触媒濃度は、製造されるポリエーテルポリオールの量を基準に、一
般に0.0005〜1質量%の範囲内、好ましくは0.001〜0.1質量%の範
囲内、特に好ましくは0.001〜0.01質量%の範囲内である。
ルの量を基準に50ppm以下)を用いて高含有量の第1級OH基を有する長鎖
ポリエーテルポリオールを製造することを可能にする。このようにして製造され
たポリエーテルポリオールをポリウレタンの製造のために使用すると、得られる
ポリウレタンの製品品質を損なうこと無しに、ポリエーテルポリオールから触媒
の除去を不要にすることができる。
しながら(24,000回転/分)、蒸留水70ml中ヘキサシアノコバルト酸
カリウム4g(12mmol)溶液に添加する。その直後に、tert-ブタノール
50gと蒸留水50gとの混合物を、形成された懸濁液に添加し、次いで10分
間激しく撹拌する(24,000回転/分)。次いで、プロピレングリコール(
数平均分子量=2,000g/mol)1g、tert-ブタノール1gおよび蒸留水
100gの混合物をそれに添加し、全部を3分間攪拌する(1000回転/分)
。固体物を濾過により単離し、次いで tert-ブタノール70g、蒸留水30gお
よび上記プロピレングリコール1gの混合物を用いて10分間撹拌し(10,0
00回転/分)、再濾過する。最後に、その生成物を、tert-ブタノール100
gと上記プロピレングリコール0.5gとの混合物を用いて、もう一度10分間
攪拌する(10,000回転/分)。濾過後、触媒が恒量に達するまで、50℃
、標準圧力で乾燥する。 乾燥粉末触媒の収量:6.23g
ol)873gおよびDMC触媒0.30g(製造する長鎖ポリエーテルポリオ
ールの量を基準に50ppm)を、保護ガス(窒素)下、10Lガラス耐圧フラ
スコに入れ、攪拌しながら105℃に加熱する。次いで、エチレンオキシド/プ
ロピレンオキシド混合物(質量比70:30、約100g)を、全圧が1.5b
arに上昇するまで、一度に添加する。次いで、さらなるエチレンオキシド/プ
ロピレンオキシド混合物を、圧力低下の促進が観察された場合にだけ、再度添加
する。この圧力低下の促進は、触媒が活性化したことを示す。次いで、エチレン
オキシド/プロピレンオキシド混合物の残り(質量比70:30、5027g)
を、一定の全圧(1.5bar)下で連続的に添加する。すべてのアルキレンオ
キシドを添加し、105℃での後反応を5時間行った後、揮発成分を105℃(
1mbar)で留去し、次いで混合物を室温に冷却する。
重結合含有量2mmol/kg、第1級OH基含有量56mol%およびオキシ
エチレン単位含有量59.8質量%を有する。
ol)873gおよびDMC触媒0.30g(製造する長鎖ポリエーテルポリオ
ールの量を基準に50ppm)を、保護ガス(窒素)下、10Lガラス耐圧フラ
スコに入れ、攪拌しながら105℃に加熱する。次いで、エチレンオキシド/プ
ロピレンオキシド混合物(質量比89.4:10.6、約100g)を、全圧が1
.5barに上昇するまで、一度に添加する。次いで、さらなるエチレンオキシ
ド/プロピレンオキシド混合物を、圧力低下の促進が観察された場合にだけ、再
度添加する。この圧力低下の促進は、触媒が活性化したことを示す。次いで、エ
チレンオキシド/プロピレンオキシド混合物の残り(質量比89.4:10.6、
5027g)を、一定の全圧(1.5bar)下で連続的に添加する。すべての
アルキレンオキシドを添加し、105℃での後反応を5時間行った後、揮発成分
を105℃(1mbar)で留去し、次いで混合物を室温に冷却する。
重結合含有量2mmol/kg、第1級OH基含有量81mol%およびオキシ
エチレン単位含有量76.4質量%を有する。
ol)840gおよびDMC触媒0.30g(製造する長鎖ポリエーテルポリオ
ールの量を基準に50ppm)を、保護ガス(窒素)下、10Lガラス耐圧フラ
スコに入れ、攪拌しながら105℃に加熱する。次いで、プロピレンオキシド(
約100g)を、全圧が1.5barに上昇するまで、一度に添加する。次いで
、さらなるプロピレンオキシドを、圧力低下の促進が観察された場合にだけ、再
度添加する。この圧力低下の促進は、触媒が活性化したことを示す。次いで、プ
ロピレンオキシドの残り(2152g)を、一定の全圧(1.5bar)下で連
続的に添加する。次いで、エチレンオキシド/プロピレンオキシド混合物(質量
比80:20、2908g)を、一定の全圧(1.5bar)下で連続的に添加
する。すべてのアルキレンオキシドを添加し、105℃での後反応を5時間行っ
た後、揮発成分を105℃(1mbar)で留去し、次いで混合物を室温に冷却
する。
重結合含有量5mmol/kg、第1級OH基含有量52mol%およびオキシ
エチレン単位含有量38.8質量%を有する。
ol)840gおよびDMC触媒0.30g(製造する長鎖ポリエーテルポリオ
ールの量を基準に50ppm)を、保護ガス(窒素)下、10Lガラス耐圧フラ
スコに入れ、攪拌しながら105℃に加熱する。次いで、プロピレンオキシド(
約100g)を、全圧が1.5barに上昇するまで、一度に添加する。次いで
、さらなるプロピレンオキシドを、圧力低下の促進が観察された場合にだけ、再
度添加する。この圧力低下の促進は、触媒が活性化したことを示す。次いで、プ
ロピレンオキシドの残り(989g)を、一定の全圧(1.5bar)下で連続
的に添加する。次いで、エチレンオキシド/プロピレンオキシド混合物(質量比
80:20、4071g)を、一定の全圧(1.5bar)下で連続的に添加す
る。すべてのアルキレンオキシドを添加し、105℃での後反応を5時間行った
後、揮発成分を105℃(1mbar)で留去し、次いで混合物を室温に冷却す
る。
重結合含有量2mmol/kg、第1級OH基含有量67mol%およびオキシ
エチレン単位含有量54.3質量%を有する。
Claims (9)
- 【請求項1】 40〜95mol%の第1級OH基含有量および25質量%
を超えるオキシエチレン単位総含有量を有し、DMC触媒存在下で製造されたポ
リ(オキシエチレン/オキシプロピレン)末端ブロックを有するポリエーテルポリ
オール。 - 【請求項2】 1,000〜100,000g/molの数平均分子量を有す
る請求項1に記載のポリエーテルポリオール。 - 【請求項3】 活性水素原子を有する出発化合物を、DMC触媒重付加によ
り、エチレンオキシド(EO):プロピレンオキシド(PO)質量比が40:6
0〜95:5であるエチレンオキシド/プロピレンオキシド混合物と反応させる
請求項1または2に記載のポリオールの製造方法。 - 【請求項4】 1〜8個のヒドロキシル基および18〜2,000g/mo
lの分子量を有する出発化合物を使用する請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 1〜8個のヒドロキシル基および200〜2,000g/m
olの数平均分子量を有するオリゴマープロポキシル化出発化合物を、活性水素
原子を有する出発化合物として使用する請求項3または4に記載の方法。 - 【請求項6】 最初に活性水素原子を有する出発化合物をDMC触媒プロポ
キシル化により伸長させ、次いでこの伸長プロポキシル化中間体と、EO:PO
質量比が40:60〜95:5である末端ブロックとしてのエチレンオキシド/
プロピレンオキシド混合物とをDMC触媒重付加させることにより、40〜95
mol%の第1級OH基含有量および25質量%を超えるオキシエチレン単位総
含有量を有する長鎖ポリエーテルポリオールを製造する請求項3〜5のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項7】 末端ブロックとしてのエチレンオキシド/プロピレンオキシ
ド混合物と活性水素原子を有する出発化合物とのDMC触媒重付加を、20〜2
00℃の温度、0.001〜20barの全圧で、任意に不活性有機溶媒の存在
下で行う請求項3〜6のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 DMC触媒を、製造するポリエーテルポリオールの量を基準
に0.001〜0.1質量%の濃度で使用する請求項3〜7のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項9】 ポリウレタン、ポリウレタンウレアまたはポリウレアの製造
のための請求項1または2に記載のポリエーテルポリオールの使用。
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