JP2003246852A - 高官能ポリカーボネートポリオールの製造方法 - Google Patents
高官能ポリカーボネートポリオールの製造方法Info
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Abstract
件で製造することができ、かつ、末端アルキル基や末端
アリル基といった不純物が少なく、機械的強度、耐熱
性、耐候性、耐加水分解性、架橋性等に対し優れた性能
を供する、常温下で非結晶性の高官能ポリカーボネート
ポリオールの製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 エステル交換反応により得られる高官能
ポリカーボネートポリオールの製造方法において、高官
能ポリカーボネートポリオール得るための原料組成とし
て、(A)トリオール類のアルキレンオキサイド付加重
合体、(B)ジオール類、(C)ジアルキルカーボネー
トを用いることにより、解決する。
Description
ネートポリオールの製造方法に関する。
ステルポリオールやポリエーテルポリオール等と同様、
イソシアネート化合物との反応により、硬質フォーム、
軟質フォーム、塗料、接着剤、コーティング剤、エラス
トマー、繊維、合成皮革、インキバインダ−などに用い
られるポリウレタン樹脂を製造するための原料となる有
用な化合物である。
水酸基数が2のポリカーボネートジオールについては、
公知のものとして数多く知られている。しかし、架橋密
度の向上を目的とした水酸基数が2を越える高官能ポリ
カーボネートポリオールについては、合成の難しさ等が
障害となり、あまり知られていないのが現状である。
は、第一脂肪族トリオ−ル(トリメチロ−ルプロパン、
又はトリメチロ−ルエタン等)と脂肪族又は脂環式のジ
オ−ルと芳香族カ−ボネ−トを用いエステル交換によ
り、室温で液体であるポリカ−ボネ−トトリオ−ルの製
法が記載されているが、特開平3−220233号公報
で指摘されるように、ジオールとトリオールとの混合物
を芳香族カーボネートとのエステル交換により製造され
たポリカーボネートポリオール中には芳香族アルコール
が遊離、または結合した状態で存在するため、これをジ
イソシアネートとの反応に用いた場合、生成するポリウ
レタン樹脂は、満足する物性を得る事が出来ない事が以
前より指摘されている。また、芳香族カーボネートの替
わりに脂肪族カーボネートを使用する場合も同様に、末
端が水酸基でない部分が残り、ポリウレタン樹脂を作成
した場合、性能の低下を起こす。また、この公報におい
て所望されるポリカ−ボネ−トポリオ−ルを得るために
は、反応過程において終始減圧し続ける必要がある。こ
のような欠点を改良すべく特開平3−220233号公
報には、ポリカーボネートジオールとトリオール化合物
及び/又はテトラオール化合物とを混合し、エステル交
換反応により末端基がほぼ完全に水酸基に変換されたポ
リカーボネートポリオールが記載されているが、ポリカ
ーボネートジオールは合成によって得られるものであ
り、それをベースに多官能化反応と、段階を経て合成が
行われるため、エネルギー消費量が大きく、それに伴い
製造コストが高くなる。また、反応温度が200℃を越
えた辺りから、アリル基末端化合物等の不純物が生じ易
く、且つ、残存するため、これをジイソシアネートとの
反応に用いた場合、生成するポリウレタンは、満足する
物性が得られないことが以前より指摘されている。さら
に、特開平5−9434号公報には、特定の水酸基数、
数平均分子量、水酸基価を有する塗料樹脂用としてのポ
リカーボネートポリオールが記載されており、用いられ
る高官能アルコールとして、トリメチロ−ルエタン、ト
リメチロ−ルプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエ
リスリトール、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌ
レートグリセリンが挙げられているが、この公報におい
ても所望されるポリカ−ボネ−トポリオ−ルを得るため
には、反応過程において終始減圧し続けなければならな
い。
得られる高官能ポリカーボネートポリオールは、いずれ
も常圧下で200℃を越える加温を要し、あるいは20
0℃以下でも減圧を要するという厳しい反応条件を必要
とすること、同時にこの反応条件を満たすための製造コ
ストが高くなること、さらに、200℃を越える高い合
成温度により、アリル基末端化合物等の不純物が多くな
ってしまうという問題点があった。
カーボネートポリオールを製造するうえでの問題点とな
るこれらの課題を解決し、かつ、末端不純物が少ない故
に機械的強度、耐熱性、耐候性、耐加水分解性、架橋性
等に優れた、常温において非結晶性(具体的には、示差
走査熱量分析(DSC)において、−30〜50℃の温
度範囲内で吸熱ピークが存在しない)の高官能ポリカー
ボネートポリオールの製造方法を提供することを目的と
する。
研究した結果、特定の化合物を選択してエステル交換反
応させることにより、従来より穏和な温度条件で、常温
において非結晶性の高官能ポリカーボネートポリオール
を得ることにより、上記の一連の諸問題を解決できるこ
とを見い出し、本発明を完成させるに至った。
(6)である。 (1):エステル交換反応により得られる高官能ポリカ
ーボネートポリオールの製造方法において、高官能ポリ
カーボネートポリオール得るための原料組成として、
(A)トリオール類のアルキレンオキサイド付加重合
体、(B)ジオール類、(C)ジアルキルカーボネート
からなることを特徴とする、高官能ポリカーボネートポ
リオールの製造方法。 (2):(1)の(A)トリオール類のアルキレンオキ
サイド付加重合体が、グリセリンのアルキレンオキサイ
ド付加重合体であることを特徴とする、(1)に記載の
高官能ポリカーボネートポリオールの製造方法。 (3):(1)の(A)トリオール類のアルキレンオキ
サイド付加重合体が、グリセリンのエチレンオキサイド
付加重合体であることを特徴とする、(1)に記載の高
官能ポリカーボネートポリオールの製造方法。 (4):(1)の(B)ジオール類が、3−メチル−
1,5−ペンタンジオール(以下、”3−MPD”と称
す)であることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれ
かに記載の高官能ポリカーボネートポリオールの製造方
法。 (5):(1)の(C)ジアルキルカーボネートが、ジ
エチルカーボネート(以下、”DEC”と称す)である
ことを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載の
高官能ポリカーボネートポリオールの製造方法。 (6):1分子中の平均水酸基数が2.1〜3.5であ
ることを特徴とする、(1)〜(5)のうちいずれかに
記載の高官能ポリカーボネートポリオールの製造方法。
る。
付加されていないトリオールモノマー、例えば、トリメ
チロールプロパン(以下、”TMP”と略す)やグリセ
リン等を原料とした場合、所望されるエステル交換反応
が進行し難い。この問題は、本発明においては(A)ト
リオール類のアルキレンオキサイド付加重合体を用いる
ことにより解決される。この(A)トリオール類のアル
キレンオキサイド付加重合体のうち、開始剤となるトリ
オール類としては、グリセリン、TMP、トリメチロー
ルエタン、ヘキサントリオール等が挙げられる。本発明
においては、開始剤となるトリオール類がグリセリン単
品又はグリセリンを含む混合物からなるアルキレンオキ
サイド付加重合体を選択することが好ましく、中でもグ
リセリン単品からなるアルキレンオキサイド付加重合体
を選択することがさらに好ましい。
ド付加重合体のうち、トリオール類と付加重合されるア
ルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プ
ロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等の環状エー
テルモノマーが挙げられる。これらは単品又は混合物と
して、公知の方法により開始剤に付加重合される。本発
明においては、トリオール類と付加重合されるアルキレ
ンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレ
ンオキサイド、又はこれら両者の混合物が付加重合され
ているものが好ましく、中でもエチレンオキサイド単品
が付加重合されているものがさらに好ましい。
パンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブ
タンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペン
タンジオール、1,6−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、2−エチ
ル−1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−
プロパンジオール、2−メチル−1,4−ブタンジオー
ル、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−MP
D、ネオペンチルグリコール、1,3−シクロヘキサン
ジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、2,2′
−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、
p−キシレンジオール、p−テトラクロロキシレンジオ
ール、1,4−ジメチロールシクロヘキサン、ビスヒド
ロキシメチルテトラヒドロフラン、ジ(2−ヒドロキシ
エチル)ジメチルヒダントイン、エチレングリコール、
ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリ
エチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリ
プロピレングリコール、2,6′−ジヒドロキシエチル
ヘキシルエーテル、2,5′−ジヒドロキシエチルペン
チルエーテル、2,4′−ジヒドロキシエチルブチルエ
ーテル、ネオペンチルグリコールのヒドロキシンピバリ
ン酸エステル、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキ
サンジオール、3,3,5−トリメチル−1,6−ヘキ
サンジオール、2,3,5−トリメチル−1,5−ペン
タンジオール、トリメチレングリコール、テトラメチレ
ングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレ
ングリコールなどが挙げられる。本発明においては、得
られる高官能ポリカーボネートポリオールの融点を下げ
る(即ち、常温において非結晶性に導く)という観点か
ら、ジオール類としては、3−MPD単品又は3−MP
Dを含む混合物が好ましく、中でも3−MPD単品がさ
らに好ましい。
ジメチルカーボネート、DEC、メチルエチルカーボネ
ートなどが挙げられる。本発明においては、ジアルキル
カーボネートとしては、DEC単品又はDECを含む混
合物が好ましく、中でもDEC単品がさらに好ましい。
平均水酸基数が2.1〜3.5の高官能ポリカーボネー
トポリオールを得ることができる。1分子中の平均水酸
基数が2.1未満の場合は、本発明の意図する高官能で
あるという点で外れてしまうので除外される。なお、1
分子中の平均水酸基数が3.5を越える高官能ポリカー
ボネートポリオールを得る場合には、平均水酸基数が3
を越えるポリオール類又はポリオール類のアルキレンオ
キサイドの付加重合物を用いる必要があるが、この場
合、液の結晶性や高粘度化などの点で、実用性に欠ける
ためあまり好ましくない。
本発明における反応は、公知のエステル交換反応と同様
な反応メカニズムである。
換反応で用いられる触媒を用いることが好ましい。この
触媒としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビ
ジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コ
バルト、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、セリウ
ム等の金属、金属アルコキシド、金属塩、金属酸化物等
が挙げられる。本発明においては、アルカリ金属・アル
カリ土類金属・亜鉛・チタン・鉛の、炭酸塩・カルボン
酸塩・ホウ酸塩・ケイ酸塩・炭酸塩・酸化物・有機金属
化合物を触媒として用いることが好ましく、中でも有機
チタン化合物がさらに好ましい。
0.0001〜1%、好ましくは0.001〜0.1%
である。触媒量が少なすぎる場合は、反応時間が長くな
るので製造効率が悪くなり、同時に、得られる高官能ポ
リカーボネートポリオールも着色しやすくなるので好ま
しくない。また、触媒量が多すぎる場合は、得られる高
官能ポリカーボネートポリオールの耐水性が低下する可
能性があるので好ましくない。
リオールは、公知のエステル交換反応よりも穏和な条件
で反応を進行させることができる。具体的には、反応を
進行させる過程において、常圧下(即ち減圧を伴わな
い)で70〜200℃の温度範囲で反応を進行させるこ
とが可能である。なお、好ましくは75〜195℃の温
度範囲で、さらに好ましくは80〜190℃の温度範囲
で反応を進行させることが好ましい。反応温度が70℃
未満の場合、所望される反応が進行しないので好ましく
ない。反応温度が200℃を越える場合、製造条件が厳
しくなることによる製造コストの上昇を招き、また、得
られる高官能ポリカーボネートポリオールにおいても、
アリル末端化合物等の不純物が多くなるので好ましくな
い。
後半に減圧下、例えば0.13kPa(1mmHg)〜
26.6kPa(200mmHg)で行ない、反応の進
行を速めることも、本発明においては可能である。ま
た、公知であるエステル交換反応後の脱アルコール処理
の際にも、同様に減圧してこれを促進させることも可能
である。
点近辺、具体的には90〜150℃の温度範囲で行い、
反応が進行するにつれて、徐々に温度を上げて、更に反
応を進行させる。
ルとジアルキルカーボネートとの分離が可能な装置は、
通常は蒸留塔付反応器であり、ジアルキルカーボネート
を還流させながら反応を行い、反応の進行とともに生成
してくる低分子の水酸基含有化合物を溜出させる。この
時、溜出される低分子の水酸基含有化合物とともに、ジ
アルキルカーボネートが一部共沸して散逸する場合に
は、原料を計量して仕込む際にこの散逸量を見込むのが
好ましい。実際には、ジアルキルカーボネートは、理論
モル比に対して1.1〜1.3倍とするのが好ましい。
リオールの1分子中の平均水酸基数は、原料であるトリ
オール類のアルキレンオキサイド付加重合物、ジオール
類、及びジアルキルカーボネートとの反応モル比を変え
ることにより調節することができる。
発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、
例中において、特に断り書きがない場合は全て、「部」
は質量部を、又、「%」は質量%を示す。
ネートポリオールについて、次の項目について、以下に
示す方法により測定(又は算定)を行った。75℃にお
ける粘度、水酸基価、酸価、水分、色数、外観はJIS
K1557に規定された方法で、融点はDSC(セイ
コーインスツルメンツ(株)製DSC6200Rを使用。
−100〜100℃まで10℃/min.で昇温)で測
定し、末端エチル基濃度、及び末端アリル基濃度はNM
R(バリアン製UNITY−500型、溶媒:CDC
l3 )で測定した。なお、1分子中の平均水酸基数は反
応に関与したポリオール類のモル比より計算し、数平均
分子量は、この計算により得た平均水酸基数と水酸基価
より算出した。
に、グリセリンのエチレンオキサイド付加重合物(「レ
オコンGE230」水酸基価730mgKOH/g、ラ
イオン製)を57部、3−MPDを789部、DECを
758部、反応触媒としてテトラブチルチタネートを
0.05部仕込み、窒素気流下にて反応物を125℃〜
135℃の温度範囲に保ちながら、生成するエチルアル
コールを留出させた。エチルアルコールの留出が理論生
成量の30〜40質量%の範囲に達したことを確認した
時点で、4〜10℃/hr.の割合で190℃まで昇温
を開始した。昇温終了後、反応温度を190℃に保ちな
がらエチルアルコールの留出がなくなるまで反応を継続
した。その後、低沸物を除去するために減圧を開始し
た。減圧は、反応温度を190℃に保ちながら真空度を
6.6〜13.2kPa/hr.の減圧速度で行い、最
終的に1.3kPaの圧力で5時間、反応を継続した。
NMRで末端エチル基濃度がウレタン化反応に影響しな
いであろう0.2%以下となった時点で反応を終了と
し、常温において液状のポリカーボネートポリオールを
得た。得られたポリカーボネートポリオールの性状を以
下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :2.5 数平均分子量 :1961(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :1460(mm2 /s) 水酸基価 :71.5(mgKOH/g) 酸価 :0.01(mgKOH/g) 水分 :0.01(%) 色数 :10 (APHA No.) 融点 :−100℃以下 末端エチル基濃度(%):0.08 末端アリル基濃度(%):0.05
キサイド付加重合物(「レオコンGE230」)を11
5部、3−MPDを725部、DECを725部、反応
触媒としてテトラブチルチタネートを0.05部仕込
み、窒素気流下にて反応物を125℃〜135℃の温度
範囲に保ちながら、生成するエチルアルコールを留出さ
せた。エチルアルコールの留出が理論生成量の30〜4
0質量%の範囲に達したことを確認した時点で、4〜1
0℃/hr.の割合で190℃まで昇温した。昇温終了
後、反応温度を190℃に保ちながらエチルアルコール
の留出がなくなるまで反応を継続した。その後、低沸物
を除去するために減圧を開始した。減圧は、反応温度を
190℃に保ちながら真空度を6.6〜13.2kPa
/hrの減圧速度で行い、最終的に1.3kPaの圧力
で5時間、反応を継続した。NMRで末端エチル基濃度
がウレタン化反応に影響しないであろう0.2%以下と
なった時点で反応を終了とし、常温において液状のポリ
カーボネートポリオールを得た。得られたポリカーボネ
ートポリオールの性状を以下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量 :1997(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :1548(mm2 /s) 水酸基価 :84.3(mgKOH/g) 酸価 :0.01(mgKOH/g) 水分 :0.01(%) 色数 :10 (APHA No.) 融点 :−100℃以下 末端エチル基濃度(%) :0.10 末端アリル基濃度(%) :0.07
キサイド付加重合物(「レオコンGE350」水酸基価
480mgKOH/g、ライオン製)を87部、3−M
PDを753部、DECを723部、反応触媒としてテ
トラブチルチタネートを0.05部仕込み、窒素気流下
にて反応物を125℃〜135℃の温度範囲に保ちなが
ら、生成するエチルアルコールを留出させた。エチルア
ルコールの留出が理論生成量の30〜40質量%の範囲
に達したことを確認した時点で、4〜10℃/時間の割
合で190℃まで昇温を開始した。昇温終了後、反応温
度を190℃に保ちながらエチルアルコールの留出がな
くなるまで反応を継続した。その後、低沸物を除去する
ために減圧を開始した。減圧は、反応温度を190℃に
保ちながら真空度を6.6〜13.2kPa/hrの減
圧速度で行い、最終的に1.3kPaの圧力で5時間、
反応を継続した。NMRで末端エチル基濃度がウレタン
化反応に影響しないであろう0.2%以下となった時点
で反応を終了とし、常温において液状のポリカーボネー
トポリオールを得た。得られたポリカーボネートポリオ
ールの性状を以下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :2.5 数平均分子量 :1908(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :1640(mm2 /s) 水酸基価 :73.5(mgKOH/g) 酸価 :0.04(mgKOH/g) 水分 :0.01(%) 色数 :10 (APHA No.) 融点 :−100℃以下 末端エチル基濃度(%) :0.09 末端アリル基濃度(%) :0.07
キサイド付加重合物(「レオコンGE350」)を17
5部、3−MPDを676部、DECを676部、反応
触媒としてテトラブチルチタネートを0.05部仕込
み、窒素気流下にて反応物を125℃〜135℃の温度
範囲に保ちながら、生成するエチルアルコールを留出さ
せた。エチルアルコールの留出が理論生成量の30〜4
0質量%の範囲に達したことを確認した時点で、4〜1
0℃/時間の割合で190℃まで昇温を開始した。昇温
終了後、反応温度を190℃に保ちながらエチルアルコ
ールの留出がなくなるまで反応を継続した。その後、低
沸物を除去するために減圧を開始した。減圧は、反応温
度を190℃に保ちながら真空度を6.6〜13.2k
Pa/hrの減圧速度で行い、最終的に1.3kPaの
圧力で5時間、反応を継続した。NMRで末端エチル基
濃度がウレタン化反応に影響しないであろう0.2%以
下となった時点で反応を終了とし、常温において液状の
ポリカーボネートポリオールを得た。得られたポリカー
ボネートポリオールの性状を以下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量 :2052(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :1640(mm2 /s) 水酸基価 :82.0(mgKOH/g) 酸価 :0.04(mgKOH/g) 水分 :0.01(%) 色数 :30(APHA No.) 融点 :−100℃以下 末端エチル基濃度(%) :0.12 末端アリル基濃度(%) :0.03
キサイド付加重合物(「レオコンGE350」)を35
0部、3−MPDを533部、DECを532部、反応
触媒としてテトラブチルチタネートを0.05部仕込
み、窒素気流下にて反応物を125℃〜135℃の温度
範囲に保ちながら、生成するエチルアルコールを留出さ
せた。エチルアルコールの留出が理論生成量の30〜4
0質量%の範囲に達したことを確認した時点で、4〜1
0℃/時間の割合で190℃まで昇温を開始した。昇温
終了後、反応温度を190℃に保ちながらエチルアルコ
ールの留出がなくなるまで反応を継続した。その後、低
沸物を除去するために減圧を開始した。減圧は、反応温
度を190℃に保ちながら真空度を6.6〜13.2k
Pa/hrの減圧速度で行い、最終的に1.3kPaの
圧力で5時間、反応を継続した。NMRで末端エチル基
濃度がウレタン化反応に影響しないであろう0.2%以
下となった時点で反応を終了とし、常温において液状の
ポリカーボネートポリオールを得た。得られたポリカー
ボネートポリオールの性状を以下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量 :1008(目標:1000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :380 (mm2 /s) 水酸基価 :167(mgKOH/g) 酸価 :0.01(mgKOH/g) 水分 :0.01(%) 色数 :20 (APHA No.) 融点 :−100℃以下 末端エチル基濃度(%) :0.10 末端アリル基濃度(%) :0.05
キサイド付加重合物(「レオコンGE230」)を46
0部、3−MPDを443部、DECを442部、反応
触媒としてテトラブチルチタネートを0.05部仕込
み、窒素気流下にて反応物を125℃〜135℃の温度
範囲に保ちながら、生成するエチルアルコールを留出さ
せた。エチルアルコールの留出が理論生成量の30〜4
0質量%の範囲に達したことを確認した時点で、4〜1
0℃/時間の割合で190℃まで昇温を開始した。昇温
終了後、反応温度を190℃に保ちながらエチルアルコ
ールの留出がなくなるまで反応を継続した。その後、低
沸物を除去するために減圧を開始した。減圧は、反応温
度を190℃に保ちながら真空度を6.6〜13.2k
Pa/hrの減圧速度で行い、最終的に1.3kPaの
圧力で5時間、反応を継続した。NMRで末端エチル基
濃度がウレタン化反応に影響しないであろう0.2%以
下となった時点で反応を終了とし、常温において液状の
ポリカーボネートポリオールを得た。得られたポリカー
ボネートポリオールの性状を以下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量 :500(目標:500) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :153 (mm2 /s) 水酸基価 :336.8(mgKOH/g) 酸価 :0.03(mgKOH/g) 水分 :0.01(%) 色数 :20 (APHA No.) 融点 :−100℃以下 末端エチル基濃度(%) :0.12 末端アリル基濃度(%) :0.08
カーボネートポリオールは、200℃未満かつ低沸物の
除去時以外は常圧下という、穏和な条件で合成を行った
にも関わらず、末端アルキル基(該一連の実施例におい
ては末端エチル基)及び末端アリル基がともに殆どな
い。結果、品質的に非常に優れた高官能ポリカーボネー
トポリオールを得ることができた。
−MPDを765部、DECを764部、反応触媒とし
てテトラブチルチタネートを0.05部仕込み、窒素気
流下にて反応物を125℃〜135℃の温度に保ちなが
ら、生成するエチルアルコールを留出させた。エチルア
ルコールの留出が理論生成量の30〜40質量%の範囲
に達したことを確認した時点で、4〜10℃/時間の割
合で220℃まで昇温を開始した。昇温終了後、反応温
度を220℃に保ちながらエチルアルコールの留出がな
くなるまで反応を継続した。その後、低沸物を除去する
ために減圧を開始した。減圧は、反応温度を220℃に
保ちながら真空度を6.6〜13.2kPa/hrの減
圧速度で行い、最終的に1.3kPaの圧力で5時間、
反応を継続した。NMRで末端エチル基濃度がウレタン
化反応に影響しないであろう0.2%以下を目標に合成
を行ったが、一方でウレタン化反応に影響するであろう
末端アリル基濃度が上昇し、0.5%以上となったた
め、末端エチル基濃度が0.2以上であったが反応を終
了とし、常温において液状のポリカーボネートポリオー
ルを得た。得られたポリカーボネートポリオールの性状
を以下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量(注) :約1795(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :450(mm2 /s) 水酸基価 :102.2(mgKOH/g) 酸価 :0.09(mgKOH/g) 水分 :0.04(%) 色数 :30(APHA No.) 融点 :(未測定) 末端エチル基濃度(%) :5.2 末端アリル基濃度(%) :3.8 (注) 数平均分子量につき”約”と付したのは、末端
が水酸基でない不純物が多く介在しているためである。
トポリオールは、200℃超(該例においては220
℃)という高温条件で合成を行ったことにより、末端ア
ルキル基(該実施例においては末端エチル基)及び末端
アリル基が多く介在している。このような高官能ポリカ
ーボネートポリオールは前述の通り不純物が多く、良好
なものとは言い難い。
−MPDを765部、DECを764部、反応触媒とし
てテトラブチルチタネートを0.05部仕込み、窒素気
流下にて反応物を125℃〜135℃の温度範囲に保ち
ながら、生成するエチルアルコールを留去させた。エチ
ルアルコールの留出が理論生成量の30〜40質量%の
範囲に達したことを確認した時点で、4〜10℃/時間
の割合で190℃まで昇温を開始した。昇温終了後、反
応温度を190℃に保ちながらでエチルアルコールの留
出がなくなるまで反応を継続した。その後、低沸物を除
去するために減圧を開始した。減圧は、反応温度を19
0℃に保ちながら真空度を6.6〜13.2kPa/h
rの減圧速度で行い、最終的に1.3kPaの圧力で5
時間、反応を継続した。NMRで末端エチル基濃度がウ
レタン化反応に影響しないであろう0.2%以下を目標
に合成を行ったが、末端エチル基濃度が目標値以上と下
がらず、同条件で更に10時間反応を継続した。末端エ
チル基濃度が0.2%以上であったが反応を終了とし、
常温において液状のポリカーボネートポリオールを得
た。得られたポリカーボネートポリオールの性状を以下
に示す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量(注) :約1713(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :340(mm2 /s) 水酸基価 :112.2(mgKOH/g) 酸価 :0.09(mgKOH/g) 水分 :0.04(%) 色数 :30(APHA No.) 融点 :(未測定) 末端エチル基濃度(%) :14.2 末端アリル基濃度(%) :0.07 (注) 数平均分子量につき”約”と付したのは、末端
が水酸基でない不純物が多く介在しているためである。
応装置に、TMPを67.1部、3−MPDを765
部、DECを764部、反応触媒としてテトラブチルチ
タネートを0.05部仕込み、窒素気流下にて反応物を
125℃〜135℃の温度範囲に保ちながら、エチルア
ルコールを留去させた。エチルアルコールの留出が理論
生成量の30〜40質量%の範囲に達したことを確認し
た時点で、4〜10℃/時間の割合で190℃まで昇温
を開始した。昇温終了後、反応温度を190℃に保ちな
がらエチルアルコールの留出がなくなるまで反応を継続
した。その後、低沸物を除去するために減圧を開始し
た。減圧は、反応温度を190℃に保ちながら真空度を
6.6〜13.2kPa/hrの減圧速度で行い、最終
的に1.3kPaの圧力で5時間、反応を継続した。N
MRで末端エチル基濃度がウレタン化反応に影響しない
であろう0.2%以下を目標に、比較例2と全く同じ条
件により合成を行ったが、比較例2と同様、末端エチル
基濃度が目標値以上と下がらず、同条件で更に10時間
反応を継続した。末端エチル基濃度が0.2%以上であ
ったが反応を終了とし、常温において液状のポリカーボ
ネートポリオールを得た。得られたポリカーボネートポ
リオールの性状を以下に示す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量(注) :約1673(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :322(mm2 /s) 水酸基価 :116.2(mgKOH/g) 酸価 :0.08(mgKOH/g) 水分 :0.03(%) 色数 :20(APHA No.) 融点 :(未測定) 末端エチル基濃度(%) :15.5 末端アリル基濃度(%) :0.08 (注) 数平均分子量につき”約”と付したのは、末端
が水酸基でない不純物が多く介在しているためである。
ボネートポリオールは、トリオールのアルキレンオキサ
イド付加重合物の代わりにTMPを用いたものである
が、実施例1〜6と同じ雰囲気条件での合成を試みたも
のの、前述の通り反応が進行せず、途中で反応を中止せ
ざるを得なかった。従って、末端アルキル基(該実施例
においては末端エチル基)が多く介在している。このよ
うに、比較例2及び3で得られた高官能ポリカーボネー
トポリオールは不純物が多く、良好なものとは言い難
い。
部、3−MPDを782部、DECを782部、反応触
媒としてテトラブチルチタネートを0.05部仕込み、
窒素気流下にて反応物を125℃〜135℃の温度範囲
に保ちながら、エチルアルコールを留去させた。エチル
アルコールの留出が理論生成量の30〜40質量%の範
囲に達したことを確認した時点で、4〜10℃/時間の
割合で190℃まで昇温を開始した。昇温終了後、反応
温度を190℃に保ちながらエチルアルコールの留出が
なくなるまで反応を継続した。その後、低沸物を除去す
るために減圧を開始した。減圧は、反応温度を190℃
に保ちながら真空度を6.6〜13.2kPa/hrの
減圧速度で行い、最終的に1.3kPaの圧力で5時
間、反応を継続した。NMRで末端エチル基濃度がウレ
タン化反応に影響しないであろう0.2%以下を目標に
合成を行ったが、末端エチル基濃度が目標値以上と下が
らず、同条件で更に10時間反応を継続した。末端エチ
ル基濃度が0.2%以上であったが反応を終了とし、常
温において液状のポリカーボネートポリオールを得た。
得られたポリカーボネートポリオールの性状を以下に示
す。 1分子中の平均水酸基数 :3.0 数平均分子量(注) :約1731(目標:2000) 外観 :常温透明液体 75℃における粘度 :372(mm2 /s) 水酸基価 :110.2(mgKOH/g) 酸価 :0.08(mgKOH/g) 水分 :0.03(%) 色数 :30(APHA No.) 融点 :(未測定) 末端エチル基濃度(%) :13.3 末端アリル基濃度(%) :0.07 (注) 数平均分子量につき”約”と付したのは、末端
が水酸基でない不純物が多く介在しているためである。
トポリオールは、トリオールのアルキレンオキサイド付
加重合物の代わりにグリセリンを用いたものであるが、
比較例2及び3と同様、実施例1〜6と同じ雰囲気条件
での合成を試みたものの、前述の通り反応が進行せず、
途中で反応を中止せざるを得なかった。従って、末端ア
ルキル基(該実施例においては末端エチル基)が多く介
在している。このように、比較例4で得られた高官能ポ
リカーボネートポリオールは不純物が多く、良好なもの
とは言い難い。
ボネートポリオールは、原料として(A)トリオール類
のアルキレンオキサイド付加重合体、(B)ジオール
類、(C)ジアルキルカーボネートを選択することによ
り、従来より穏和な反応条件で得ることができ、同時
に、これにかかる製造コストを抑えることが可能であ
る。また、本発明において得られる高官能ポリカーボネ
ートポリオールは、常温下において非結晶性であり、さ
らに、末端アルキル基やアリル基末端化合物等の不純物
が少ない。
ネートポリオールは、末端アルキル基やアリル基末端化
合物等の不純物が少ないことから、例えばこれを原料と
してイソシアネート化合物と反応させたポリウレタン樹
脂に、優れた耐候性、耐熱性、耐水性、機械的強度、架
橋性等を具備させることができるという点で有用であ
る。従って、ポリウレタン樹脂の主な用途である硬質フ
ォーム、軟質フォーム、塗料、接着剤、コーティング
剤、エラストマー、繊維、磁気テープ用バインダー、各
種シール材等、種々の工業的用途に広く用いることがで
きる。また、ポリエステル樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル−スチレン
樹脂、エポキシ樹脂などに強靭性、加工性などを付与す
るための改質材あるいはウレタンアクリレ−ト樹脂原料
としても有用である。
Claims (6)
- 【請求項1】 エステル交換反応により得られる高官能
ポリカーボネートポリオールの製造方法において、高官
能ポリカーボネートポリオールを得るための原料組成と
して、(A)トリオール類のアルキレンオキサイド付加
重合体、(B)ジオール類、(C)ジアルキルカーボネ
ートを用いることを特徴とする、高官能ポリカーボネー
トポリオールの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1の(A)トリオール類のアルキ
レンオキサイド付加重合体が、グリセリンのアルキレン
オキサイド付加重合体であることを特徴とする、請求項
1に記載の高官能ポリカーボネートポリオールの製造方
法。 - 【請求項3】 請求項1の(A)トリオール類のアルキ
レンオキサイド付加重合体が、グリセリンのエチレンオ
キサイド付加重合体であることを特徴とする、請求項1
に記載の高官能ポリカーボネートポリオールの製造方
法。 - 【請求項4】 請求項1の(B)ジオール類が、3−メ
チル−1,5−ペンタンジオールであることを特徴とす
る、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の高官能
ポリカーボネートポリオールの製造方法。 - 【請求項5】 請求項1の(C)ジアルキルカーボネー
トが、ジエチルカーボネートであることを特徴とする、
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の高官能ポリ
カーボネートポリオールの製造方法。 - 【請求項6】 1分子中の平均水酸基数が2.1〜3.
5であることを特徴とする、請求項1〜請求項5のうち
いずれか一項に記載の高官能ポリカーボネートポリオー
ルの製造方法。
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- 2002-02-22 JP JP2002047122A patent/JP3985264B2/ja not_active Expired - Fee Related
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