JP2011219671A - ビニルアセタール樹脂の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ビニルアルコール系樹脂又は酢酸ビニル系樹脂とアルデヒドとを含有する混合液を、100〜400℃、0.2〜100MPaの高温高圧流体中でアセタール化反応させるビニルアセタール樹脂の製造方法であって、反応温度を一定に保持して20〜55モル%のアセタール化度までアセタール化反応を進行させる工程1と、前記工程1の後に反応温度を、工程1の反応温度から10〜250℃低い温度まで0.01〜2℃/分の速度で降下させながらアセタール化反応を更に進行させる工程2とを有するビニルアセタール樹脂の製造方法。
【選択図】図1
Description
一方、塩酸等の酸触媒を用いずにビニルアルコール系樹脂とアルデヒドとを反応させると、実用的には70モル%以上のアセタール化度が求められているにもかかわらず、40モル%程度のアセタール化度を有するビニルアセタール樹脂しか得ることができなかった。更に、アセタール化反応を促進させるために高温に加熱すると、樹脂の主鎖が切断したり、アルデヒド化合物がアセタール化反応以外の副反応を起こし、樹脂が着色したりすることがあった。
本発明2は、酢酸ビニル系樹脂とアルデヒドとを含有する混合液を、100〜400℃、0.2〜100MPaの高温高圧流体中でアセタール化反応させるビニルアセタール樹脂の製造方法であって、反応温度を一定に保持して20〜55モル%のアセタール化度までアセタール化反応を進行させる工程1と、上記工程1の後に反応温度を、工程1の反応温度から10〜250℃低い温度まで0.01〜2℃/分の速度で降下させながらアセタール化反応を更に進行させる工程2とを有するビニルアセタール樹脂の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
そこで本発明者らは、アセタール化反応の進行とともに反応温度を徐々に降下させていくことで、アルデヒドの濃度を低下させてもアセタール化反応の平衡点を高アセタール化度に移行することができることを見出した。即ち、本発明者らは、高温高圧流体で所定のアセタール化度までアセタール化反応を進行させた後、反応温度を徐々に降下させながら更に反応をアルデヒドの濃度を低下させたとしても、得られるビニルアセタール樹脂の着色及び分子量の低下、並びに、アルデヒドのアセタール化反応以外の副反応を抑制することができ、アルデヒドの使用量が少量であってもアセタール化度の高いビニルアセタール樹脂を短時間で製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
上記ビニルアルコール系樹脂は、完全けん化ビニルアルコール系樹脂であってもよく、部分けん化ビニルアルコール系樹脂であってもよい。また、上記ビニルアルコール系樹脂としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂、部分けん化エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂等、ビニルアルコールと共重合可能なモノマーとビニルアルコールとの共重合体も用いることができる。
上記酢酸ビニル系樹脂は、例えば、酢酸ビニル単独重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
なお、本明細書において上記理論反応量とは、全てのアルデヒドがアセタール化反応に使用されると仮定した場合に目的のアセタール化度を得るために必要なアルデヒドの量を意味する。
上記原料混合液と上記高温高圧流体とを攪拌する機構は、反応部内に配置することが可能であり、かつ、流体を攪拌することが可能な部品であれば特に限定されず、例えば、撹拌羽根等のような動的な撹拌機構、スタティックミキサー等の静置的な撹拌機構、温度勾配をつけることによって対流を起こすような撹拌機構等が挙げられる。
図1に示す回分式反応装置を用いてビニルアセタール樹脂を製造した。
ポリビニルアルコール(けん化度99モル%、重合度500)、水をセパラブルフラスコにて加熱攪拌し10wt%のポリビニルアルコール水溶液を得た。次いで、得られた10wt%のポリビニルアルコール水溶液をタンクAに投入した。スラリーポンプを用いて、タンクAから、10wt%のポリビニルアルコール水溶液60gを240℃に加熱した容積100ccの耐圧性の回分式反応装置(反応部)に送り込み、バルブAを閉めた。このとき系内の圧力は3.0MPaとなった。水をタンクBへ、ブチルアルデヒドをタンクCに投入し、それぞれ加圧ポンプにて流速14g/分で耐圧性のラインに流し、ブチルアルデヒドを高温水で240℃に加熱しながら加圧し、圧力が4.5MPaとなったところでバルブBを開放し、加熱アルデヒド/水混合液28gを反応部に送り込み、バルブBを閉めた。反応部内の圧力は3.5MPaとなった。そのまま240℃で20分間攪拌しながら反応を行った後、反応部を180℃まで3時間かけて除熱しながら更に反応を行った。反応時間終了後、反応部を室温まで冷却し、ポリビニルブチラールを含有する混合液を得た。
なお、240℃で20分間反応を行った時点で反応混合液の一部を抜き出し、1H−NMR測定によりブチラール化度を測定した結果、ブチラール化度は32モル%であった。
図1に示す回分式反応装置を用いてビニルアセタール樹脂を製造した。
ポリビニルアルコール(けん化度99モル%、重合度500)、水をセパラブルフラスコにて加熱攪拌し10wt%のポリビニルアルコール水溶液を得た。次いで、得られた10wt%のポリビニルアルコール水溶液をタンクAに投入した。スラリーポンプを用いて、タンクAから、10wt%のポリビニルアルコール水溶液60gを200℃に加熱した容積100ccの耐圧性の回分式反応装置(反応部)に送り込み、バルブAを閉めた。このとき系内の圧力は1.2MPaとなった。水をタンクBへ、ブチルアルデヒドをタンクCに投入し、それぞれ加圧ポンプにて流速14g/分で耐圧性のラインに流し、ブチルアルデヒドを高温水で200℃に加熱しながら加圧し、圧力が3.5MPaとなったところでバルブBを開放し加熱アルデヒド/水混合液28gを反応部に送り込み、バルブBを閉めた。反応部の圧力は1.5MPaとなった。そのまま200℃で30分間攪拌しながら反応を行った後、反応部を160℃まで3時間かけて除熱しながら更に反応を行った。反応時間終了後、反応部を室温まで冷却し、ポリビニルブチラールを含有する混合液を得た。
なお、200℃で30分間反応を行った時点で反応混合液の一部を抜き出し、1H−NMR測定によりブチラール化度を測定した結果、ブチラール化度は48モル%であった。
図1に示す回分式反応装置を用いてビニルアセタール樹脂を製造した。
ポリビニルアルコール(けん化度99モル%、重合度500)、水をセパラブルフラスコにて加熱攪拌し10wt%のポリビニルアルコール水溶液を得た。次いで、得られた10wt%のポリビニルアルコール水溶液をタンクAに投入した。スラリーポンプを用いて、タンクAから、10wt%のポリビニルアルコール水溶液60gを200℃に加熱した容積100ccの耐圧性の回分式反応装置(反応部)に投入しバルブAを閉めた。このとき系内の圧力は1.2MPaとなった。水をタンクBへ、ブチルアルデヒドをタンクCに投入し、それぞれ加圧ポンプにて流速10g/分で耐圧性のラインに流し、ブチルアルデヒドを高温水で200℃に加熱しながら加圧し、圧力が3.5MPaとなったところでバルブBを開放し加熱アルデヒド/水混合液20gを反応部に送り込み、バルブBを閉めた。反応部内の圧力は1.4MPaとなった。そのまま200℃で30分間攪拌しながら反応を行った後、反応部を160℃まで5時間かけて除熱しながら更に反応を行った。反応時間終了後、反応部を室温まで冷却し、ポリビニルブチラールを含有する混合液を得た。
なお、200℃で30分間反応を行った時点で反応混合液の一部を抜き出し、1H−NMR測定によりブチラール化度を測定した結果、ブチラール化度は41モル%であった。
図1に示す回分式反応装置を用いてビニルアセタール樹脂を製造した。
粉末状のポリ酢酸ビニル(重合度2000)、水をセパラブルフラスコにて攪拌し10wt%のポリ酢酸ビニル懸濁液を得た。次いで得られた10wt%のポリ酢酸ビニル懸濁液をタンクAに投入した。スラリーポンプを用いて、タンクAから、10wt%のポリ酢酸ビニル懸濁液70gを200℃に加熱した容積100ccの耐圧性の回分式反応装置(反応部)に送り込み、バルブAを閉めた。このとき系内の圧力は1.2MPaとなった。このまま3時間攪拌を行った。水をタンクBへ、ブチルアルデヒドをタンクCに投入し、それぞれ加圧ポンプにて流速15g/分で耐圧性のラインに流し、ブチルアルデヒドを高温水で200℃に加熱しながら加圧し、圧力が3.5MPaとなったところでバルブBを開放して加熱アルデヒド/水混合液30gを反応部に送り込み、バルブBを閉めた。反応部内の圧力は1.4MPaとなった。そのまま200℃で30分間攪拌しながら反応を行った後、反応部を160℃まで5時間かけて除熱しながら更に反応を行った。反応時間終了後、反応部を室温まで冷却し、ポリビニルブチラールを含有する混合液を得た。
なお、200℃で30分間反応を行った時点で反応混合液の一部を抜き出し、1H−NMR測定によりブチラール化度を測定した結果、ブチラール化度は43モル%であった。
図1に示す回分式反応装置を用いてビニルアセタール樹脂を製造した。
ポリビニルアルコール(けん化度99モル%、重合度500)、水をセパラブルフラスコにて加熱攪拌し10wt%のポリビニルアルコール水溶液を得た。次いで、得られた10wt%のポリビニルアルコール水溶液をタンクAに投入した。スラリーポンプを用いて、タンクAから、10wt%のポリビニルアルコール水溶液60gを240℃に加熱した容積100ccの耐圧性の回分式反応装置(反応部)に送り込み、バルブAを閉めた。このとき系内の圧力は3.0MPaとなった。水をタンクBへ、ブチルアルデヒドをタンクCに投入し、それぞれ加圧ポンプにて流速14g/分で耐圧性のラインに流し、ブチルアルデヒドを高温水で240℃に加熱しながら加圧し、圧力が4.5MPaとなったところでバルブBを開放し加熱アルデヒド/水混合液28gを反応部に送り込み、バルブBを閉めた。反応部内の圧力は3.5MPaとなった。そのまま240℃で4時間攪拌しながら反応を行った後、反応部を室温まで冷却し、ポリビニルブチラールを含有する混合液を得た。
図1に示す回分式反応装置を用いてビニルアセタール樹脂を製造した。
ポリビニルアルコール(けん化度99モル%、重合度500)、水をセパラブルフラスコにて加熱攪拌し10wt%のポリビニルアルコール水溶液を得た。次いで、得られた10wt%のポリビニルアルコール水溶液をタンクAに投入した。スラリーポンプを用いて、タンクAから、10wt%のポリビニルアルコール水溶液60gを200℃に加熱した容積100ccの耐圧性の回分式反応装置(反応部)に送り込み、バルブAを閉めた。このとき系内の圧力は1.2MPaとなった。水をタンクBへ、ブチルアルデヒドをタンクCに投入し、それぞれ加圧ポンプにて流速10g/分で耐圧性のラインに流し、ブチルアルデヒドを高温水で200℃に加熱しながら加圧し、圧力が3.5MPaとなったところでバルブBを開放し加熱アルデヒド/水混合液20gを反応部に送り込み、バルブBを閉めた。反応部内の圧力は1.4MPaとなった。そのまま200℃で4時間攪拌しながら反応を行った後、反応部を室温まで冷却し、ポリビニルブチラールを含有する混合液を得た。
実施例及び比較例で製造したポリビニルブチラール又はポリビニルブチラールを含有する混合液について、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
実施例及び比較例で得られたポリビニルブチラールを乾燥した後、ジメチルスルホキシドに溶解し、水への沈殿を3回行ってから充分乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに再溶解し、1H−NMR測定によりブチラール化度を測定した。
実施例及び比較例で得られたポリビニルブチラールを含有する混合液を取り出し、ポリビニルブチラールの着色を目視にて評価した。白色である場合を「○」、黄又は茶色に着色している場合を「×」として評価した。
実施例及び比較例で得られたポリビニルブチラールを含有する混合液から重クロロホルムにより副生成物を抽出した。得られた重クロロホルム溶液を1H−NMRにより測定し、仕込んだアルデヒド量に対する副生成物(縮合物)に変化したアルデヒド量の割合を求めた。なお、縮合物中に存在する二重結合の量と縮合物の末端に存在するアルデヒド基の量との合計を、副生成物に変化したアルデヒド量として計算した。
2 原料タンクB
3 原料タンクC
4 反応部
5 バルブA
6 バルブB
7 流体加熱ヒーター
8 反応部加熱ヒーター
9 スラリーポンプ
10 高圧液送ポンプ
11 メッシュ
12 反応部攪拌機
13 圧力調整弁
Claims (3)
- ビニルアルコール系樹脂とアルデヒドとを含有する混合液を、100〜400℃、0.2〜100MPaの高温高圧流体中でアセタール化反応させるビニルアセタール樹脂の製造方法であって、
反応温度を一定に保持して20〜55モル%のアセタール化度までアセタール化反応を進行させる工程1と、
前記工程1の後に反応温度を、工程1の反応温度から10〜250℃低い温度まで0.01〜2℃/分の速度で降下させながらアセタール化反応を更に進行させる工程2とを有する
ことを特徴とするビニルアセタール樹脂の製造方法。 - 酢酸ビニル系樹脂とアルデヒドとを含有する混合液を、100〜400℃、0.2〜100MPaの高温高圧流体中でアセタール化反応させるビニルアセタール樹脂の製造方法であって、
反応温度を一定に保持して20〜55モル%のアセタール化度までアセタール化反応を進行させる工程1と、
前記工程1の後に反応温度を、工程1の反応温度から10〜250℃低い温度まで0.01〜2℃/分の速度で降下させながらアセタール化反応を更に進行させる工程2とを有する
ことを特徴とするビニルアセタール樹脂の製造方法。 - 高温高圧流体は、水、アルコール、又は、水とアルコールとの混合流体のいずれかであることを特徴とする請求項1又は2記載のビニルアセタール樹脂の製造方法。
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