JP2012140366A - Method of producing hindered polyol ester - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing polyol ester that has a high reaction velocity, does not need a moisture removal step, has a fully high reaction rate, and has a small acid value.SOLUTION: The method of producing the hindered polyol ester includes: a step 1 of adding 0.01-0.05 mass% of metal alkoxide based on the total mass of polyol and fatty acid lower alkyl ester to a mixed solution containing the fatty acid lower alkyl ester and the polyol having 150-1,000 mass ppm content of water and removing the moisture and generated lower alcohol in the system under a temperature of 60-90°C to make the content of water in the mixed solution to be 100 mass ppm or lower; and a step 2 of increasing the temperature to 160-250°C following the step 1 and maintaining the temperature in the above range.

Description

本発明は、ヒンダードポリオールエステルの製造方法、特にポリオールの水酸基を全てエステルとしたヒンダードポリオールフルエステルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a hindered polyol ester, and more particularly to a method for producing a hindered polyol full ester in which all hydroxyl groups of the polyol are esters.

ヒンダードポリオールエステル、中でもポリオールの水酸基を全てエステルとしたヒンダードポリオールフルエステルは、潤滑性、耐熱性、酸化安定性、低温流動性、生分解性などに優れ、鉱物油の代替として潤滑油の基油などとして用いられている。このヒンダードポリオールエステルは、ポリオールと脂肪酸とのエステル化反応や、ポリオールと脂肪酸低級アルキルエステルとのエステル交換反応によって合成することができる。前記エステル交換反応による場合、その触媒として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、金属アルコキシド等の強アルカリを用いることができるが、特に、アルカリ触媒として、ナトリウムメトキシド等のアルコキシドを用いた場合、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物を使用した場合に比べて、反応時間を短縮でき、高い反応率が得られることが知られている(特許文献1参照)。   Hindered polyol esters, especially hindered polyol full esters in which all the hydroxyl groups of the polyol are esters, are excellent in lubricity, heat resistance, oxidation stability, low-temperature fluidity, biodegradability, etc. Used as base oil. This hindered polyol ester can be synthesized by an esterification reaction between a polyol and a fatty acid or a transesterification reaction between a polyol and a fatty acid lower alkyl ester. In the case of the transesterification reaction, a strong alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or a metal alkoxide can be used as the catalyst. In particular, when an alkoxide such as sodium methoxide is used as the alkali catalyst, It is known that the reaction time can be shortened and a high reaction rate can be obtained as compared with the case where an alkali metal hydroxide such as sodium oxide is used (see Patent Document 1).

特開平7−305079号公報JP-A-7-305079

本発明者らは、金属アルコキシド触媒をエステル交換反応に使用する場合、脂肪酸の副生により目的物であるヒンダードポリオールエステルの酸価が高くなるという新たな課題を見出した。これは、強アルカリ性である金属アルコキシド触媒と脂肪酸エステルとの反応により脂肪酸塩が生成し、これが触媒除去のための水洗工程等で加水分解して脂肪酸となることによるものと推測される。   The present inventors have found a new problem that when a metal alkoxide catalyst is used in a transesterification reaction, the acid value of a hindered polyol ester as a target product is increased due to the by-product of a fatty acid. This is presumably due to the fact that a fatty acid salt is produced by the reaction between a strongly alkaline metal alkoxide catalyst and a fatty acid ester, and this is hydrolyzed into a fatty acid in a washing step for removing the catalyst.

一方、前記酸価の増加を防ぐために、アルカリ触媒の使用量を減らした場合、特にネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のヒンダードアルコールをポリオールとして用いたエステル交換反応によるヒンダードポリオールフルエステルの製造においては、反応速度の低下が問題となる。   On the other hand, when the amount of the alkali catalyst used is reduced in order to prevent the increase in the acid value, hindered polyol fullness by transesterification using hindered alcohol such as neopentyl glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol as a polyol is used. In the production of esters, a decrease in reaction rate becomes a problem.

また、金属アルコキシド触媒は、水と反応して分解し、その触媒活性を失うため、原料中に残存する水分が、ヒンダードポリオールエステルの生産性を低下させる点で問題である。これに対して、触媒の添加前に反応系内の水分を除去する工程を含めると、製造が煩雑となる点で問題である。   Further, since the metal alkoxide catalyst reacts with water and decomposes and loses its catalytic activity, the water remaining in the raw material is problematic in that it reduces the productivity of the hindered polyol ester. On the other hand, including a step of removing moisture in the reaction system before the addition of the catalyst is problematic in that the production becomes complicated.

したがって、本発明は、反応速度が速く、水分の除去工程が不要であり、反応率が十分高く、かつ酸価が小さいポリオールエステルを得ることができるポリオールエステルの製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a polyol ester, which can obtain a polyol ester having a high reaction rate, no need for a water removal step, a sufficiently high reaction rate, and a low acid value. To do.

前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。即ち、水分の含有量が150質量ppm〜1,000質量ppmである前記脂肪酸低級アルキルエステルと前記ポリオールとを含有する混合液に、前記ポリオール及び前記脂肪酸低級アルキルエステルの合計質量に対して0.01質量%〜0.05質量%の金属アルコキシドを添加し、60℃〜90℃の温度下で系内の前記水分と生成する低級アルコールとを留去して混合液中の前記水分の含有量を100質量ppm以下とする工程1と、前記工程1に続いて、160℃〜250℃に加熱昇温し、該温度範囲に維持する工程2とを含むヒンダードポリオールエステルの製造方法は、反応速度が速く、水分の除去工程が不要であり、反応率が十分高く、かつ酸価が小さいポリオールエステルを得ることができることを知見し、本発明の完成に至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made extensive studies and as a result, obtained the following findings. That is, in a mixed solution containing the fatty acid lower alkyl ester having a water content of 150 mass ppm to 1,000 mass ppm and the polyol, the content of the polyol and the fatty acid lower alkyl ester is 0. The content of the moisture in the mixed solution is obtained by adding 01% by mass to 0.05% by mass of a metal alkoxide and distilling off the moisture in the system and the produced lower alcohol at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C. The method for producing a hindered polyol ester, comprising: Step 1 in which the content is 100 ppm by mass or less; and Step 2 followed by Step 1 by heating to 160 ° C. to 250 ° C. and maintaining the temperature in the temperature range. It was found that a polyol ester having a high speed, no water removal step, a sufficiently high reaction rate, and a low acid value could be obtained, and the present invention was completed. It was.

本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 金属アルコキシドを触媒とするポリオールと脂肪酸低級アルキルエステルとのエステル交換反応によるヒンダードポリオールエステルの製造方法であって、下記工程1及び下記工程2を含むことを特徴とするヒンダードポリオールエステルの製造方法である。
工程1:水分の含有量が150質量ppm〜1,000質量ppmである前記脂肪酸低級アルキルエステルと前記ポリオールとを含有する混合液に、前記ポリオール及び前記脂肪酸低級アルキルエステルの合計質量に対して0.01質量%〜0.05質量%の前記金属アルコキシドを添加し、60℃〜90℃の温度下で系内の前記水分と生成する低級アルコールとを留去して混合液中の前記水分の含有量を100質量ppm以下とする工程。
工程2:前記工程1に続いて、160℃〜250℃に加熱昇温し、該温度範囲に維持する工程。
<2> 工程1における脂肪酸低級アルキルエステルのモル数/(ポリオールのモル数×ポリオール1分子中の水酸基の数)の比が、1.0〜2.0である前記<1>に記載のヒンダードポリオールエステルの製造方法である。
<3> 工程2の後、更に未反応の脂肪酸低級アルキルエステルを留去し、金属アルコキシド由来の成分を吸着剤を用いて除去する工程を含む前記<1>から<2>のいずれかに記載のヒンダードポリオールエステルの製造方法である。
<4> ポリオールがトリメチロールプロパンである前記<1>から<3>のいずれかに記載のヒンダードポリオールエステルの製造方法である。
<5> 工程1における水分と低級アルコールとの留去が、50kPa以下の減圧下にて行われる前記<1>から<4>のいずれかに記載のヒンダードポリオールエステルの製造方法である。
The present invention is based on the above findings by the present inventors, and means for solving the above problems are as follows. That is,
<1> A method for producing a hindered polyol ester by a transesterification reaction between a polyol and a fatty acid lower alkyl ester using a metal alkoxide as a catalyst, the hindered polyol ester comprising the following step 1 and the following step 2 It is a manufacturing method.
Step 1: In a mixed solution containing the fatty acid lower alkyl ester having a water content of 150 ppm to 1,000 ppm by mass and the polyol, 0 is added to the total mass of the polyol and the fatty acid lower alkyl ester. 0.01% by mass to 0.05% by mass of the metal alkoxide was added, and the water in the system and the lower alcohol produced were distilled off at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C. to remove the water in the mixture. The process which makes content 100 mass ppm or less.
Process 2: The process of heating to 160 to 250 degreeC following the said process 1, and maintaining in this temperature range.
<2> The hinder according to <1>, wherein the ratio of the number of moles of fatty acid lower alkyl ester in step 1 / (number of moles of polyol × number of hydroxyl groups in one molecule of polyol) is 1.0 to 2.0. It is a manufacturing method of depolyol ester.
<3> The method according to any one of <1> to <2>, further including a step of distilling off an unreacted fatty acid lower alkyl ester and removing a metal alkoxide-derived component using an adsorbent after the step 2. It is a manufacturing method of hindered polyol ester.
<4> The method for producing a hindered polyol ester according to any one of <1> to <3>, wherein the polyol is trimethylolpropane.
<5> The method for producing a hindered polyol ester according to any one of <1> to <4>, wherein distillation of water and lower alcohol in step 1 is performed under a reduced pressure of 50 kPa or less.

本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、反応速度が速く、水分の除去工程が不要であり、反応率が十分高く、かつ酸価が小さいポリオールエステルを得ることができるポリオールエステルの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the above-mentioned problems can be solved and the above-mentioned object can be achieved, the reaction rate is fast, the water removal step is unnecessary, the reaction rate is sufficiently high, and the acid value is small. The manufacturing method of the polyol ester which can obtain ester can be provided.

(ヒンダードポリオールエステルの製造方法)
本発明のヒンダードポリオールエステルの製造方法は、比較的低温の条件でエステル交換反応を行う工程1と、その後に加熱昇温して、比較的高温でエステル交換反応を行う工程2とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含んでなる。
(Method for producing hindered polyol ester)
The method for producing a hindered polyol ester of the present invention includes a step 1 for performing a transesterification reaction under a relatively low temperature condition, and a step 2 for performing a transesterification reaction at a relatively high temperature after heating and raising the temperature. Further, it includes other steps as necessary.

<工程1>
前記工程1は、比較的低温の条件でエステル交換反応を行う工程である。前記工程1(以下、「低温反応工程」と称することがある。)においては、ポリオールと脂肪酸低級アルキルエステルとを含有する混合液に、エステル交換触媒としての金属アルコキシドを添加して反応させ、その後系内の水分と生成する低級アルコールを留去する。
<Step 1>
Step 1 is a step of performing a transesterification reaction under relatively low temperature conditions. In the step 1 (hereinafter sometimes referred to as “low temperature reaction step”), a metal alkoxide as a transesterification catalyst is added to and reacted with a mixed solution containing a polyol and a fatty acid lower alkyl ester. Water in the system and lower alcohol produced are distilled off.

<<混合液>>
前記混合液は、ポリオールと、脂肪酸低級アルキルエステルと、を少なくとも含み、必要に応じて、更にその他の成分を含有する。
前記ポリオールと前記脂肪酸アルキルエステルとを反応原料とし、前記金属アルコキシドを触媒としてエステル交換反応を行う場合、反応系に水分が含まれていると、該水分により前記金属アルコキシドの触媒活性が失われてしまうため好ましくないが、通常、このような反応系には、前記原料に由来する水分が150質量ppm〜1,000質量ppm程度含まれてしまう。
本発明のヒンダードポリオールエステルの製造方法では、このような水分含有系であっても、水分の除去工程が不要であり、反応速度が速く、反応率が十分高く、かつ酸価が小さいポリオールエステルを得ることができる点で有利である。
<< Mixed liquid >>
The mixed solution contains at least a polyol and a fatty acid lower alkyl ester, and further contains other components as necessary.
When the transesterification reaction is performed using the polyol and the fatty acid alkyl ester as reaction raw materials and the metal alkoxide as a catalyst, if the reaction system contains moisture, the catalyst activity of the metal alkoxide is lost due to the moisture. However, such a reaction system usually contains about 150 mass ppm to 1,000 mass ppm of water derived from the raw material.
In the hindered polyol ester production method of the present invention, even in such a water-containing system, a water removal step is unnecessary, the reaction rate is fast, the reaction rate is sufficiently high, and the acid value is small. Is advantageous in that it can be obtained.

−ポリオール(多価アルコール)−
前記ポリオール(多価アルコール)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール等のヒンダードポリオールが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
このようなヒンダードポリオールは、立体障害から通常フルエステルとすることが困難であることから、特にこれらのフルエステルを製造する場合に本発明の効果がより有効に得られる点で好ましい。これらの中でも、流動点が低く、潤滑油に適した基材が得られる点で、トリメチロールプロパンが好ましい。
-Polyol (polyhydric alcohol)-
There is no restriction | limiting in particular as said polyol (polyhydric alcohol), According to the objective, it can select suitably, For example, hindered polyols, such as a trimethylol propane, a pentaerythritol, neopentyl glycol, are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Such hindered polyols are preferred in that the effects of the present invention can be obtained more effectively, especially when these full esters are produced, since it is usually difficult to obtain full esters due to steric hindrance. Among these, trimethylolpropane is preferable in that a pour point is low and a base material suitable for lubricating oil can be obtained.

前記ポリオールの仕込み量としては、特に制限はなく、前記脂肪酸低級アルキルエステルの量などに応じて適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as the preparation amount of the said polyol, According to the quantity of the said fatty-acid lower alkyl ester, etc., it can select suitably.

−脂肪酸低級アルキルエステル−
前記脂肪酸低級アルキルエステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、飽和又は不飽和のアシル基を有する、炭素数が8〜18である脂肪酸や炭素数が1〜4の低級アルコールのエステルが好ましく、脂肪酸メチルエステルが特に好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
-Fatty acid lower alkyl ester-
The fatty acid lower alkyl ester is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The fatty acid lower alkyl ester having a saturated or unsaturated acyl group having 8 to 18 carbon atoms and 1 to 1 carbon atoms. No. 4 esters of lower alcohols are preferred, and fatty acid methyl esters are particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

前記脂肪酸メチルエステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カプリル酸メチル、カプリン酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチルなどが挙げられる。   The fatty acid methyl ester is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, methyl caprylate, methyl caprate, methyl laurate, methyl myristate, methyl palmitate, methyl stearate, olein Examples include methyl acid.

前記脂肪酸低級アルキルエステルの酸価としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、エステル交換反応にアルカリ触媒である金属アルコキシドを使用するため前記酸価が小さいほどより少ない触媒量で高い反応率が得られ、最終生成物中の副生脂肪酸を少なくすることができるために好ましく、0.5以下が好ましく、0.2以下がより好ましく、0.1以下が特に好ましい。
前記酸価は、例えば、JIS K2501に従い測定することができる。
There is no restriction | limiting in particular as an acid value of the said fatty-acid lower alkyl ester, Although it can select suitably according to the objective, Since the metal alkoxide which is an alkali catalyst is used for transesterification, it is so small that the said acid value is small A high reaction rate is obtained with a catalytic amount, and it is preferable because by-product fatty acids in the final product can be reduced, preferably 0.5 or less, more preferably 0.2 or less, and particularly preferably 0.1 or less. .
The acid value can be measured according to, for example, JIS K2501.

前記脂肪酸低級アルキルエステルの仕込み量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ヒンダードポリオールエステルのフルエステルを効率よく得る観点から、前記脂肪酸低級アルキルエステルのモル数/(前記ポリオールのモル数×前記ポリオール1分子中の水酸基の数)の比が、1.0〜2.0の範囲が好ましく、1.05〜1.5がより好ましく、1.1〜1.3が特に好ましい。   The amount of the fatty acid lower alkyl ester charged is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. From the viewpoint of efficiently obtaining a hindered polyol ester full ester, the number of moles of the fatty acid lower alkyl ester is / (Number of moles of the polyol x number of hydroxyl groups in one molecule of the polyol) is preferably in the range of 1.0 to 2.0, more preferably 1.05 to 1.5, and 1.1 to 1 .3 is particularly preferred.

<<金属アルコキシド>>
前記エステル交換触媒としての金属アルコキシドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも入手の容易さの点で、ナトリウムメトキシドが好ましい。
<< metal alkoxide >>
There is no restriction | limiting in particular as a metal alkoxide as said transesterification catalyst, According to the objective, it can select suitably, For example, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, sodium methoxide is preferable in terms of availability.

前記金属アルコキシドの添加量としては、前記ポリオール及び前記脂肪酸低級アルキルエステルの合計質量に対して0.01質量%〜0.05質量%である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ポリオール及び前記脂肪酸低級アルキルエステルの合計質量に対して、0.01質量%〜0.04質量%が好ましく、0.01質量%〜0.03質量%がより好ましく、0.01質量%〜0.02質量%が特に好ましい。前記添加量が、前記ポリオール及び前記脂肪酸低級アルキルエステルの合計質量に対して、0.01質量%以上であると十分な反応速度が得られ、0.05質量%以下であると、脂肪酸塩の生成が抑制され、酸価の低い目的生成物を得ることができる。また、前記添加量が前記好ましい範囲とすることで、より十分な反応速度が安定して得られ、かつ、生成物の酸価がより低くなる点で有利である。
前記金属アルコキシドは、粉末の状態で添加してもよく、メタノール等の低級アルコール溶液として添加してもよい。前記金属アルコキシドをメタノール等の低級アルコール溶液として添加する方法は、反応組成物に触媒を均一に溶解することができる点で有利である。
The addition amount of the metal alkoxide is not particularly limited as long as it is 0.01% by mass to 0.05% by mass with respect to the total mass of the polyol and the fatty acid lower alkyl ester, and is appropriately selected according to the purpose. However, it is preferably 0.01% by mass to 0.04% by mass, more preferably 0.01% by mass to 0.03% by mass with respect to the total mass of the polyol and the fatty acid lower alkyl ester. 0.01 mass% to 0.02 mass% is particularly preferable. When the addition amount is 0.01% by mass or more with respect to the total mass of the polyol and the fatty acid lower alkyl ester, a sufficient reaction rate is obtained, and when the addition amount is 0.05% by mass or less, Production can be suppressed, and a target product having a low acid value can be obtained. Moreover, when the addition amount is within the preferable range, it is advantageous in that a sufficient reaction rate can be stably obtained and the acid value of the product can be further reduced.
The metal alkoxide may be added in a powder state, or may be added as a lower alcohol solution such as methanol. The method of adding the metal alkoxide as a lower alcohol solution such as methanol is advantageous in that the catalyst can be uniformly dissolved in the reaction composition.

前記金属アルコキシドの添加温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、原料である前記ポリオール及び前記脂肪酸低級アルキルエステルを含む混合液中の水分による金属アルコキシドの分解を抑制するために、60℃〜90℃が好ましく、60℃〜85℃がより好ましく、70℃〜80℃が特に好ましい。前記好ましい温度範囲で前記金属アルコキシドを添加した場合、前記金属アルコキシドの添加と共に反応が速やかに進行するため、反応により生成する低級アルコールを減圧等の手段により系外に除去する操作により、水分も速やかに除去でき、これにより前記金属アルコキシドと水分との反応がより抑制されるものと推定している。
なお、前記好ましい温度範囲外であっても、前記金属アルコキシドを仕込み後、速やかに加熱昇温して反応を開始しても本発明の効果を得ることができる。
The addition temperature of the metal alkoxide is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. However, the decomposition of the metal alkoxide with water in the mixed solution containing the polyol and the fatty acid lower alkyl ester as raw materials may be performed. In order to suppress, 60 to 90 degreeC is preferable, 60 to 85 degreeC is more preferable, and 70 to 80 degreeC is especially preferable. When the metal alkoxide is added within the preferred temperature range, the reaction proceeds rapidly with the addition of the metal alkoxide, so that moisture is also rapidly removed by removing the lower alcohol produced by the reaction out of the system by means such as reduced pressure. It is presumed that the reaction between the metal alkoxide and moisture is further suppressed.
In addition, even if it is outside the said preferable temperature range, the effect of this invention can be acquired even if it heats up quickly after charging the said metal alkoxide, and reaction is started.

<<反応方法、条件>>
前記低温反応工程(工程1)では、前記金属アルコキシドを添加した後、60℃〜90℃の温度下、エステル交換反応を行い、留出してくる低級アルコールを系外に除去することで同時に原料由来の水分を留去し、水分を100質量ppm以下とする。
<< Reaction method, conditions >>
In the low temperature reaction step (step 1), after the addition of the metal alkoxide, a transesterification reaction is performed at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C., and the lower alcohol distilled out is removed from the system at the same time. The water content is distilled off to make the water content 100 mass ppm or less.

前記温度条件としては、60℃〜90℃である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60〜85℃が好ましく、70〜80℃がより好ましい。
前記温度条件が、60℃未満であると、エステル交換反応の進行が遅いため脱水が進行しない場合があり、90℃を超えると、触媒活性が低下する場合がある。
The temperature condition is not particularly limited as long as it is 60 ° C. to 90 ° C., and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 60 to 85 ° C., more preferably 70 to 80 ° C.
If the temperature condition is less than 60 ° C., dehydration may not proceed because the transesterification reaction proceeds slowly, and if it exceeds 90 ° C., the catalyst activity may decrease.

前記低温反応工程においては、エステル交換反応により生成する低級アルコールを系外に除去することで同時に水分を同伴させて効率よく短時間のうちに水分の除去を行うことができる。
前記低級アルコール等の除去方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば。減圧法、窒素等の気体の流通による方法などが挙げられる。
前記減圧法の場合、その圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50kPa以下が好ましく、30kPa以下がより好ましい。
In the low-temperature reaction step, the lower alcohol produced by the transesterification reaction is removed from the system, and at the same time, moisture can be entrained and the moisture can be efficiently removed in a short time.
There is no restriction | limiting in particular as a removal method of the said lower alcohol etc., It can select suitably according to the objective from well-known methods, for example. Examples thereof include a decompression method and a method using a gas such as nitrogen.
In the case of the decompression method, the pressure is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 50 kPa or less, and more preferably 30 kPa or less.

前記低温反応工程の反応時間としては、特に制限はなく、水分含有量が100質量ppm以下になる範囲で目的に応じて適宜選択することができるが、概ね30分間〜120分間である。   There is no restriction | limiting in particular as reaction time of the said low temperature reaction process, Although it can select suitably according to the objective in the range from which water content will be 100 mass ppm or less, It is about 30 minutes-120 minutes.

前記低温反応工程の反応後の水分含有量としては、100質量ppm以下である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、70質量ppm以下が好ましい。
前記水分含有量が、100質量ppmを超えると、反応率が低下し、最終的に得られるヒンダードポリオールエステル中のフルエステル含有量が低下する場合がある。一方、前記水分含有量が前記好ましい範囲内であると、安定して高い反応率が得られる点で有利である。
前記水分含有量は、例えば、カールフィッシャー水分計(商品名:AQV−7、平沼産業株式会社製)で測定することができる。
なお、前記低温反応工程において水分含有量が100質量ppmになったときの反応率(ポリオール及びヒンダードポリオールエステル中のフルエステル含有量)は、概ね15質量%〜30質量%である。
There is no restriction | limiting in particular as long as it is 100 mass ppm or less as water content after reaction of the said low temperature reaction process, Although it can select suitably according to the objective, 70 mass ppm or less is preferable.
When the water content exceeds 100 ppm by mass, the reaction rate may decrease, and the full ester content in the finally obtained hindered polyol ester may decrease. On the other hand, when the water content is within the preferable range, it is advantageous in that a high reaction rate can be stably obtained.
The water content can be measured, for example, by a Karl Fischer moisture meter (trade name: AQV-7, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).
In addition, the reaction rate (full ester content in the polyol and hindered polyol ester) when the water content becomes 100 mass ppm in the low-temperature reaction step is approximately 15 mass% to 30 mass%.

<工程2>
前記工程2は、前記工程1の反応物を160℃〜250℃に加熱昇温し、該温度範囲に温度を維持し、更にエステル交換反応を進行させる工程である。
本願発明の製造方法によれば、160℃〜250℃に昇温することにより、触媒量が従来と比べて少ない場合であっても、エステル交換反応を行うことができ、反応率を向上させて、短時間でエステル交換反応を完了することができる。
<Process 2>
The step 2 is a step of heating the reaction product of the step 1 to 160 ° C. to 250 ° C., maintaining the temperature within the temperature range, and further allowing the ester exchange reaction to proceed.
According to the production method of the present invention, by raising the temperature to 160 ° C. to 250 ° C., the transesterification reaction can be performed even when the amount of the catalyst is small compared to the conventional case, and the reaction rate is improved. The transesterification reaction can be completed in a short time.

昇温時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、160℃に到達するまでの昇温時間を、60分間〜300分間とすることが、全体の反応時間を不必要に延長することなく、所望の反応率のヒンダードポリオールエステルを、特にフルエステルを得ることができるために好ましい。昇温完了後は、該温度を160℃〜250℃の範囲に維持し、エステル交換反応を更に進行させる。   The temperature raising time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The temperature raising time until reaching 160 ° C. is set to 60 minutes to 300 minutes. A hindered polyol ester having a desired reaction rate is particularly preferable because a full ester can be obtained without unnecessarily extending. After completion of the temperature increase, the temperature is maintained in the range of 160 ° C. to 250 ° C., and the transesterification reaction is further advanced.

前記維持する温度としては、160℃〜250℃である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、180℃〜230℃が好ましく、200℃〜220℃が特に好ましい。前記温度が、160℃未満であると、反応率が低下することがあり、250℃を超えると、着色が問題となることがある。前記好ましい範囲とすることでより少ない触媒量により高い反応率でフルエステルを得ることができる。   The temperature to be maintained is not particularly limited as long as it is 160 ° C to 250 ° C, and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 180 ° C to 230 ° C, and particularly preferably 200 ° C to 220 ° C. When the temperature is less than 160 ° C., the reaction rate may decrease, and when it exceeds 250 ° C., coloring may be a problem. By setting it as the said preferable range, a full ester can be obtained with a high reaction rate with a smaller catalyst amount.

前記工程2の反応は、攪拌混合下、減圧或いは窒素などのガス流通によりエステル交換反応で生成する低級アルコールを系外に除去しながら行うことができる。
前記反応方法としては、特に制限なく、目的に応じて適宜公知の方法を選択して行うことができる。
The reaction in Step 2 can be performed while removing the lower alcohol produced by the transesterification reaction under reduced pressure or a gas flow such as nitrogen under stirring and mixing.
The reaction method is not particularly limited and can be carried out by appropriately selecting a known method according to the purpose.

<その他の工程>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記工程2で得られたヒンダードポリオールエステルから、未反応の脂肪酸低級アルキルエステルを除去する工程(以下、「脂肪酸低級アルキルエステル除去工程」と称することがある。)、前記金属アルコキシド由来の塩基成分及び酸性成分を除去する工程(以下、「塩基成分乃至酸性成分除去工程」と称することがある。)等の精製工程などが挙げられる。
<Other processes>
There is no restriction | limiting in particular as said other process, According to the objective, it can select suitably, For example, the process of removing unreacted fatty-acid lower alkyl ester from the hindered polyol ester obtained at the said process 2 ( Hereinafter, it may be referred to as “fatty acid lower alkyl ester removal step”), and a step of removing the base component and acidic component derived from the metal alkoxide (hereinafter referred to as “base component or acidic component removal step”). ) And the like.

<<脂肪酸低級アルキルエステル除去工程>>
前記脂肪酸低級アルキルエステル除去工程において、前記未反応の脂肪酸低級アルキルエステルを除去する方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、減圧蒸留法などが挙げられる。
<< fatty acid lower alkyl ester removal step >>
In the fatty acid lower alkyl ester removal step, the method for removing the unreacted fatty acid lower alkyl ester is not particularly limited and may be appropriately selected from known methods according to the purpose. For example, vacuum distillation Law.

<<塩基成分乃至酸性成分除去工程>>
前記塩基成分乃至酸性成分除去工程において、前記金属アルコキシド由来の塩基成分及び酸性成分を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吸着剤により除去する方法などが挙げられる。
<< Base Component or Acid Component Removal Step >>
In the base component to acidic component removal step, the method for removing the base component and acidic component derived from the metal alkoxide is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The method etc. are mentioned.

−吸着剤−
前記吸着剤としては、塩基成分及び酸性成分を吸着可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属アルコキシド由来の塩基成分を吸着可能な吸収剤(例えば、キョーワード700(協和化学工業株式会社製))と、金属アルコキシド由来の酸性成分を吸着可能な吸収剤(例えば、キョーワード500(協和化学工業株式会社製))との混合物、などが挙げられる。
これら吸着剤の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粗生成物に対して、0.5質量%〜3質量%程度が好ましい。
本発明のヒンダードポリオールエステルの製造方法は、前記触媒(金属アルコキシド)の添加量が少ないため、より酸価の低い粗生成物を得ることができる。そのため、これら吸着剤の使用によって、更に酸価の低いヒンダードポリオールエステルを得ることができる点で有利である。一方、従来の触媒量の多い製造方法では吸着剤を前記程度に使用しても十分には酸価の低いヒンダードポリオールエステルを製造することができない。
-Adsorbent-
The adsorbent is not particularly limited as long as it can adsorb a base component and an acidic component, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an adsorbent capable of adsorbing a base component derived from a metal alkoxide (for example, , KYOWARD 700 (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.)) and an absorbent capable of adsorbing metal alkoxide-derived acidic components (for example, KYOWARD 500 (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.)), and the like. .
There is no restriction | limiting in particular as usage-amount of these adsorption agents, Although it can select suitably according to the objective, About 0.5 mass%-3 mass% are preferable with respect to a crude product.
Since the amount of the catalyst (metal alkoxide) added is small in the method for producing a hindered polyol ester of the present invention, a crude product having a lower acid value can be obtained. Therefore, the use of these adsorbents is advantageous in that a hindered polyol ester having a lower acid value can be obtained. On the other hand, the conventional production method with a large amount of catalyst cannot produce a hindered polyol ester having a sufficiently low acid value even if the adsorbent is used in the above-mentioned degree.

<ヒンダードポリオールエステル>
本発明の製造方法は、反応速度が速く、水分の除去工程が不要であり、反応率が十分高いだけでなく、脂肪酸等の副生成物が少なく、高い反応率でフルエステルを得ることができ、更に酸価の低いヒンダードポリオールエステルを得ることができる。
<Hindered polyol ester>
The production method of the present invention has a high reaction rate, does not require a water removal step, has a sufficiently high reaction rate, has few by-products such as fatty acids, and can obtain a full ester at a high reaction rate. Further, a hindered polyol ester having a lower acid value can be obtained.

前記反応率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、95%以上が好ましく、98%以上がより好ましく、100%(全てがフルエステル)であることが特に好ましい。
前記フルエステルの反応率は、例えば、ガスクロマトグラフィーにより、反応生成物を測定試料として、該測定試料中のポリオール(未反応の原料)、モノエステル、ジエステル、及びトリエステルをそれぞれ分析し、トリエステルの面積比から、ポリオールを基準としたポリオールエステルの反応率を算出することにより求めることができる。
There is no restriction | limiting in particular as said reaction rate, Although it can select suitably according to the objective, 95% or more is preferable, 98% or more is more preferable, and it is especially preferable that it is 100% (all are full esters). .
The reaction rate of the full ester is determined by, for example, analyzing the polyol (unreacted raw material), monoester, diester, and triester in the measurement sample by gas chromatography using the reaction product as the measurement sample. It can obtain | require by calculating the reaction rate of the polyol ester on the basis of a polyol from the area ratio of ester.

前記酸価としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5以下が好ましく、0.2以下がより好ましく、0.1以下が特に好ましい。前記酸価が0.5を超えると、安定性が悪くなることがある。
なお、本発明の製造方法により製造されたヒンダードポリオールエステルにおいて、酸価は、副生成物である前記脂肪酸に由来するものであり、該副生成物は含まれないことが好ましいため、前記酸価の下限値に臨界的意義はない。
前記酸価は、例えば、JIS K2501に従い測定することができる。
There is no restriction | limiting in particular as said acid value, Although it can select suitably according to the objective, 0.5 or less is preferable, 0.2 or less is more preferable, 0.1 or less is especially preferable. When the acid value exceeds 0.5, the stability may be deteriorated.
In the hindered polyol ester produced by the production method of the present invention, the acid value is derived from the fatty acid as a by-product, and it is preferable that the by-product is not contained. The lower limit of value is not critical.
The acid value can be measured according to, for example, JIS K2501.

以下に本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

<評価方法、測定方法>
以下の実施例及び比較例において、水分含有率、反応率、及び酸価は、以下の測定方法により測定した。
<Evaluation method, measurement method>
In the following examples and comparative examples, the moisture content, the reaction rate, and the acid value were measured by the following measuring methods.

<<水分含有率の測定方法>>
水分含有率は、カールフィッシャー水分計(商品名:AQV−7、平沼産業株式会社製)により測定した。
<< Method for measuring moisture content >>
The moisture content was measured with a Karl Fischer moisture meter (trade name: AQV-7, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).

<<反応率の測定方法>>
反応率としては、下記条件のガスクロマトグラフィーにより、ポリオール(原料)、モノエステル、ジエステル、及びトリエステルをそれぞれ分析し、トリエステルの面積比から、ポリオールを基準としたポリオールエステルの反応率を算出した。
[ガスクロマトグラフィーの条件]
装置:5890ガスクロマトグラフ(アジレント・テクノロジー株式会社製)
カラム:商品名 J&W DB−1HT(アジレント・テクノロジー株式会社製)
オーブン温度:80℃〜390℃、10℃/分間
気化室温度:390℃
検出器温度:390℃(FID)
キャリアガス:ヘリウム
<< Method for measuring reaction rate >>
As the reaction rate, the polyol (raw material), monoester, diester, and triester are analyzed by gas chromatography under the following conditions, and the reaction rate of the polyol ester based on the polyol is calculated from the area ratio of the triester. did.
[Conditions for gas chromatography]
Apparatus: 5890 gas chromatograph (manufactured by Agilent Technologies)
Column: Product name J & W DB-1HT (manufactured by Agilent Technologies)
Oven temperature: 80 ° C. to 390 ° C., 10 ° C./min Vaporization chamber temperature: 390 ° C.
Detector temperature: 390 ° C (FID)
Carrier gas: helium

<<酸価の測定方法>>
酸価は、JIS K2501に従い、電位差滴定法により測定した。
<< Method for Measuring Acid Value >>
The acid value was measured by potentiometric titration according to JIS K2501.

(実施例1)
<工程1>
コンデンサ、温度計、攪拌機をつけた容量5Lのガラス製反応器に、トリメチロールプロパン(三菱ガス化学株式会社製)680.4g及びカプリン酸メチル(ライオンケミカル株式会社製)2,888.4gを仕込み、攪拌しながら80℃まで昇温した。反応原料混合液の水分含有率(初期水分)は、200質量ppmであった。
前記反応原料混合液を80℃に昇温した後、トリメチロールプロパン及びカプリン酸メチルの合計質量3,568.8gに対して0.01質量%に当たる量のナトリウムメトキシド 28質量%メタノール溶液(純正化学株式会社製)1.275g(純分として0.357g、0.0066モル)を、大気圧条件下、及び80℃の温度条件下で添加した。
触媒添加後直ちに減圧し、4kPa〜7kPaの圧力条件下、及び80℃の温度条件下で60分間保持し、その後、20分間かけて90℃まで昇温して、コンデンサに留出してくるメタノールを除去しながらエステル交換反応を行った。90℃到達時の、水分含有率は40質量ppmであり、反応率は23.4%であった。
Example 1
<Step 1>
A glass reactor with a capacity of 5 L equipped with a condenser, thermometer and stirrer was charged with 680.4 g of trimethylolpropane (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and 2,888.4 g of methyl caprate (Lion Chemical Co., Ltd.). The temperature was raised to 80 ° C. with stirring. The water content (initial water content) of the reaction raw material mixture was 200 mass ppm.
After raising the temperature of the reaction mixture to 80 ° C., sodium methoxide 28 mass% methanol solution (genuine equivalent to 0.01 mass% with respect to the total mass 3,568.8 g of trimethylolpropane and methyl caprate) 1.275 g (manufactured by Chemical Co., Ltd.) (0.357 g, 0.0066 mol as a pure component) was added under atmospheric pressure conditions and 80 ° C. temperature conditions.
Immediately after the addition of the catalyst, the pressure is reduced and maintained for 60 minutes under a pressure condition of 4 kPa to 7 kPa and a temperature condition of 80 ° C. Then, the temperature is raised to 90 ° C. over 20 minutes, The transesterification was carried out while removing. When the temperature reached 90 ° C., the water content was 40 ppm by mass, and the reaction rate was 23.4%.

<工程2>
前記工程1に続けて、減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、280分間かけて90℃から160℃まで昇温し、その後、120分間かけて220℃まで昇温しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物2,600gに、吸着剤(商品名:キョーワード700を26g及び商品名:キョーワード500を26g(ともに協和化学工業株式会社製))を添加して、90℃で60分間の攪拌を行った後、孔径0.45μmのPTFE製フィルター(商品名:オムニポアメンブレン、ミリポア社製)と、濾過助剤(商品名:ハイフロスーパーセル、東京珪藻土工業株式会社製;ろ過面積に対して0.8kg/m)とを用いて濾過した。
その結果、反応率98.2%で、酸価0.04mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,510gが得られた。
<Process 2>
Following the step 1, while removing methanol by-produced under reduced pressure, the temperature was raised from 90 ° C. to 160 ° C. over 280 minutes, and then the temperature was raised to 220 ° C. over 120 minutes. An exchange reaction was performed. To 2,600 g of the crude product obtained by the transesterification reaction, an adsorbent (26 g of trade name: Kyoward 700 and 26 g of trade name: Kyoward 500 (both manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.)) was added. After stirring for 60 minutes at 90 ° C., a PTFE filter (trade name: Omnipore Membrane, manufactured by Millipore) with a pore size of 0.45 μm and a filter aid (trade name: Hyflo Supercell, Tokyo Diatomite Industries, Ltd.) Manufactured; 0.8 kg / m 2 ) with respect to the filtration area.
As a result, 2,510 g of trimethylolpropane caprylate having a reaction rate of 98.2% and an acid value of 0.04 mgKOH / g was obtained.

(実施例2)
<工程1>
実施例1と同様のガラス製反応器に、トリメチロールプロパン(三菱ガス化学株式会社製)680.4g及びカプリン酸メチル(ライオンケミカル株式会社製)2,888.4gを仕込み、攪拌しながら70℃まで昇温した。ここで、イオン交換水を添加して反応原料混合液の水分含有率(初期水分)を800質量ppmに調整した。
水分調整した後、トリメチロールプロパン及びカプリン酸メチルの合計質量3,568.8gに対して0.04質量%に当たる量のナトリウムメトキシド 28質量%メタノール溶液(純正化学株式会社製)5.10g(純分として1.43g、0.026モル)を、大気圧条件下、及び70℃の温度条件下で添加した。
触媒添加後直ちに減圧し、4kPa〜7kPaの圧力条件下、及び70℃の温度条件下で60分間保持し、その後、30分間かけて90℃まで昇温して、コンデンサに留出してくるメタノールを除去しながらエステル交換反応を行った。90℃到達時の、水分含有率は60質量ppmであり、反応率は20.6%であった。
(Example 2)
<Step 1>
In a glass reactor similar to Example 1, 680.4 g of trimethylolpropane (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and 2,888.4 g of methyl caprate (Lion Chemical Co., Ltd.) were charged and stirred at 70 ° C. The temperature was raised to. Here, ion exchange water was added to adjust the water content (initial water content) of the reaction raw material mixture to 800 ppm by mass.
After adjusting the water content, 5.10 g of a sodium methoxide 28 mass% methanol solution (manufactured by Junsei Co., Ltd.) in an amount corresponding to 0.04 mass% with respect to the total mass of 3,568.8 g of trimethylolpropane and methyl caprate 1.43 g (0.026 mol) as a pure component was added under atmospheric pressure and at a temperature of 70 ° C.
Immediately after the addition of the catalyst, the pressure is reduced and maintained for 60 minutes under a pressure condition of 4 kPa to 7 kPa and a temperature condition of 70 ° C. Then, the temperature is raised to 90 ° C. over 30 minutes, The transesterification was carried out while removing. When the temperature reached 90 ° C., the water content was 60 ppm by mass, and the reaction rate was 20.6%.

<工程2>
前記工程1に続けて、減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、150分間かけて90℃から160℃まで昇温し、その後、240分間かけて220℃まで昇温しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物は、実施例1と同様の方法で、吸着、濾過を行った。
その結果、反応率99.4%で、酸価0.1mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,509gが得られた。
<Process 2>
Continuing from step 1 above, while removing methanol by-produced under reduced pressure, the temperature was raised from 90 ° C. to 160 ° C. over 150 minutes, and then the temperature was raised to 220 ° C. over 240 minutes. An exchange reaction was performed. The crude product obtained by transesterification was adsorbed and filtered in the same manner as in Example 1.
As a result, 2,509 g of trimethylolpropane caprylate having a reaction rate of 99.4% and an acid value of 0.1 mgKOH / g was obtained.

(比較例1)
<工程1>
実施例2の工程1において、昇温温度及びナトリウムメトキシド 28質量%メタノール溶液の添加時の温度を100℃に変え、触媒添加後直ちに減圧し、4kPa〜7kPaの圧力条件下、及び100℃の温度条件下で30分間保持し、コンデンサに留出してくるメタノールを除去しながらエステル交換反応を行ったこと以外は、実施例2の工程1と同様の方法で比較例1の工程1の反応を行った。1時間保持後の、水分含有率は50質量ppmであり、反応率は46.6%であった。
(Comparative Example 1)
<Step 1>
In Step 1 of Example 2, the temperature rise and the temperature at the time of addition of the sodium methoxide 28% by mass methanol solution were changed to 100 ° C., and the pressure was reduced immediately after the addition of the catalyst, under pressure conditions of 4 kPa to 7 kPa, and at 100 ° C. The reaction in Step 1 of Comparative Example 1 was carried out in the same manner as in Step 1 of Example 2, except that the transesterification was carried out for 30 minutes under the temperature condition and removing methanol distilling in the condenser. went. After holding for 1 hour, the water content was 50 ppm by mass, and the reaction rate was 46.6%.

<工程2>
前記工程1に続けて、減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、120分間かけて100℃から160℃まで昇温し、その後、330分間かけて220℃まで昇温しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物は、実施例1と同様の方法で、吸着、濾過を行った。
その結果、反応率88.2%で、酸価0.1mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,502gが得られた。
<Process 2>
Following the step 1, while removing methanol by-produced under reduced pressure, the temperature was raised from 100 ° C. to 160 ° C. over 120 minutes, and then the temperature was raised to 220 ° C. over 330 minutes. An exchange reaction was performed. The crude product obtained by transesterification was adsorbed and filtered in the same manner as in Example 1.
As a result, 2,502 g of trimethylolpropane caprylate having a reaction rate of 88.2% and an acid value of 0.1 mgKOH / g was obtained.

(比較例2)
<工程1>
実施例2の工程1において、触媒添加後直ちに減圧し、4kPa〜7kPaの圧力条件下、70℃の温度条件下での保持時間をとらずに昇温を開始して、30分間で70℃から90℃に昇温したこと以外は、実施例2の工程1と同様の方法で工程1の反応を行った。
90℃到達時の、水分含有率は230質量ppmであり、反応率は14.6%であった。
(Comparative Example 2)
<Step 1>
In Step 1 of Example 2, the pressure was reduced immediately after the addition of the catalyst, and the temperature was raised without taking the holding time under the pressure condition of 4 to 7 kPa and the temperature condition of 70 ° C., and from 70 ° C. in 30 minutes. The reaction of step 1 was performed in the same manner as step 1 of Example 2 except that the temperature was raised to 90 ° C.
When the temperature reached 90 ° C., the water content was 230 mass ppm and the reaction rate was 14.6%.

<工程2>
前記工程1に減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、150分間かけて90℃から160℃まで昇温し、その後、300分間かけて220℃まで昇温しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物は、実施例1と同様の方法で、吸着、濾過を行った。
その結果、反応率89.2%で、酸価0.1mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,510gが得られた。
<Process 2>
While removing methanol produced as a by-product in step 1 under reduced pressure, the temperature was raised from 90 ° C. to 160 ° C. over 150 minutes, and then the ester exchange reaction was further carried out while raising the temperature to 220 ° C. over 300 minutes. went. The crude product obtained by transesterification was adsorbed and filtered in the same manner as in Example 1.
As a result, 2,510 g of trimethylolpropane caprylate having a reaction rate of 89.2% and an acid value of 0.1 mgKOH / g was obtained.

(比較例3)
<工程1>
実施例1の工程1において、触媒添加後直ちに減圧し、4kPa〜7kPaの圧力条件下、80℃の温度条件下での保持時間をとらずに昇温を開始して、20分間で80℃から90℃に昇温したこと以外は、実施例1の工程1と同様の方法で工程1の反応を行った。
90℃到達時の、水分含有率は140質量ppmであり、反応率は20.2%であった。
(Comparative Example 3)
<Step 1>
In Step 1 of Example 1, the pressure was reduced immediately after the addition of the catalyst, and the temperature was raised without taking the holding time under the pressure condition of 4 kPa to 7 kPa and the temperature condition of 80 ° C., and from 80 ° C. in 20 minutes. The reaction of Step 1 was performed in the same manner as Step 1 of Example 1 except that the temperature was raised to 90 ° C.
When the temperature reached 90 ° C., the moisture content was 140 ppm by mass, and the reaction rate was 20.2%.

<工程2>
前記工程1に減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、280分間かけて90℃から160℃まで昇温し、その後、180分間かけて220℃まで昇温しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物は、実施例1と同様の方法で、吸着、濾過を行った。
その結果、反応率94.2%で、酸価0.1mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,490gが得られた。
<Process 2>
While removing methanol produced as a by-product in the step 1 under reduced pressure, the temperature was raised from 90 ° C. to 160 ° C. over 280 minutes, and then the temperature was raised to 220 ° C. over 180 minutes. went. The crude product obtained by transesterification was adsorbed and filtered in the same manner as in Example 1.
As a result, 2,490 g of trimethylolpropane caprylate having a reaction rate of 94.2% and an acid value of 0.1 mgKOH / g was obtained.

(比較例4)
<工程1>
比較例4の工程1は、実施例1と同様の方法で行った。
90℃到達時の、水分含有率は50質量ppmであり、反応率は24.3%であった。
(Comparative Example 4)
<Step 1>
Step 1 of Comparative Example 4 was performed in the same manner as in Example 1.
When the temperature reached 90 ° C., the water content was 50 ppm by mass, and the reaction rate was 24.3%.

<工程2>
前記工程1に続けて、減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、120分間かけて90℃から140℃まで昇温し、その後、280分間140℃で保持しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物は、実施例1と同様の方法で、吸着、濾過を行った。
その結果、反応率90.1%で、酸価0.1mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,507gが得られた。
<Process 2>
Subsequent to step 1, the methanol produced as a by-product under reduced pressure is removed, the temperature is raised from 90 ° C. to 140 ° C. over 120 minutes, and then the transesterification reaction is further carried out while maintaining at 140 ° C. for 280 minutes. went. The crude product obtained by transesterification was adsorbed and filtered in the same manner as in Example 1.
As a result, 2,507 g of trimethylolpropane caprylate having a reaction rate of 90.1% and an acid value of 0.1 mgKOH / g was obtained.

(比較例5)
<工程1>
実施例2の工程1と同様の方法で、水分含有率(初期水分)800質量ppmの反応原料混合液を調製した。次いで、トリメチロールプロパン及びカプリン酸メチルの合計質量3,568.8gに対して0.1質量%に当たる量のナトリウムメトキシド 28質量%メタノール溶液(純正化学株式会社製)12.7g(純分として3.57g、0.07モル)を、大気圧条件下、及び70℃の温度条件下で添加した。
触媒添加後直ちに減圧し、4kPa〜7kPaの圧力条件下、及び70℃の温度条件下で120分間保持し、その後、30分間かけて90℃まで昇温して、コンデンサに留出してくるメタノールを除去しながらエステル交換反応を行った。90℃到達時の、水分含有率は60質量ppmであり、反応率は77.6%であった。
(Comparative Example 5)
<Step 1>
A reaction raw material mixture having a moisture content (initial moisture) of 800 mass ppm was prepared in the same manner as in Step 1 of Example 2. Next, 12.7 g of a sodium methoxide 28% by mass methanol solution (manufactured by Junsei Co., Ltd.) in an amount corresponding to 0.1% by mass with respect to 3,568.8 g of the total mass of trimethylolpropane and methyl caprate 3.57 g, 0.07 mol) was added under atmospheric conditions and at a temperature of 70 ° C.
Immediately after the addition of the catalyst, the pressure is reduced and held for 120 minutes under a pressure condition of 4 kPa to 7 kPa and a temperature condition of 70 ° C. Then, the temperature is raised to 90 ° C. over 30 minutes, and the methanol distilled into the condenser is removed. The transesterification was carried out while removing. When the temperature reached 90 ° C., the water content was 60 ppm by mass, and the reaction rate was 77.6%.

<工程2>
前記工程1に続けて、減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、240分間かけて90℃から160℃まで昇温し、その後、90分間160℃で保持しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物は、実施例1と同様の方法で、吸着、濾過を行った。
その結果、反応率99.1%で、酸価0.3mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,507gが得られた。
<Process 2>
Subsequent to Step 1, while removing methanol by-produced under reduced pressure, the temperature was raised from 90 ° C. to 160 ° C. over 240 minutes, and then the ester exchange reaction was further carried out while maintaining at 160 ° C. for 90 minutes. went. The crude product obtained by transesterification was adsorbed and filtered in the same manner as in Example 1.
As a result, 2,507 g of trimethylolpropane caprylate having an acid value of 9 mg and an acid value of 0.3 mgKOH / g was obtained.

(比較例6)
<工程1>
実施例2の工程1と同様の方法で、水分含有率(初期水分)800質量ppmの反応原料混合液を調製した。次いで、トリメチロールプロパン及びカプリン酸メチルの合計質量3,568.8gに対して0.3質量%に当たる量のナトリウムメトキシド 28質量%メタノール溶液(純正化学株式会社製)38.1g(純分として10.7g、0.21モル)を、大気圧条件下、及び70℃の温度条件下で添加した。
触媒添加後直ちに減圧し、4kPa〜7kPaの圧力条件下、及び70℃の温度条件下で120分間保持し、その後、30分間かけて90℃まで昇温して、コンデンサに留出してくるメタノールを除去しながらエステル交換反応を行った。90℃到達時の、水分含有率は60質量ppmであり、反応率は88.2%であった。
(Comparative Example 6)
<Step 1>
A reaction raw material mixture having a moisture content (initial moisture) of 800 mass ppm was prepared in the same manner as in Step 1 of Example 2. Next, 38.1 g of a sodium methoxide 28% by mass methanol solution (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) in an amount corresponding to 0.3% by mass with respect to the total mass of 3,568.8 g of trimethylolpropane and methyl caprate 10.7 g, 0.21 mol) was added under atmospheric pressure and at a temperature of 70 ° C.
Immediately after the addition of the catalyst, the pressure is reduced and held for 120 minutes under a pressure condition of 4 kPa to 7 kPa and a temperature condition of 70 ° C. Then, the temperature is raised to 90 ° C. over 30 minutes, and the methanol distilled into the condenser is removed. The transesterification was carried out while removing. When the temperature reached 90 ° C., the water content was 60 ppm by mass, and the reaction rate was 88.2%.

<工程2>
前記工程1に続けて、減圧条件下で副生するメタノールを除去しながら、60分間かけて90℃から120℃まで昇温し、その後、180分間120℃で保持しながら、更にエステル交換反応を行った。エステル交換反応により得られた粗生成物は、実施例1と同様の方法で、吸着、濾過を行った。
その結果、反応率99.0%で、酸価0.4mgKOH/gのトリメチロールプロパンカプリレート2,507gが得られた。
<Process 2>
Subsequent to the step 1, while removing methanol by-produced under reduced pressure, the temperature was raised from 90 ° C. to 120 ° C. over 60 minutes, and then the ester exchange reaction was further carried out while maintaining at 120 ° C. for 180 minutes. went. The crude product obtained by transesterification was adsorbed and filtered in the same manner as in Example 1.
As a result, 2,507 g of trimethylolpropane caprylate having a reaction rate of 99.0% and an acid value of 0.4 mgKOH / g was obtained.

実施例1〜2及び比較例1〜6の反応条件及び結果を下記表1及び下記表2にまとめて示す。   The reaction conditions and results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6 are summarized in Table 1 and Table 2 below.

Figure 2012140366
Figure 2012140366
Figure 2012140366
Figure 2012140366

表1及び表2の結果より、実施例1〜2では、少ない触媒量(0.01質量%、0.04質量%)で98%以上の反応率が得られることが分かった。また、実施例1〜2では、触媒量の削減により、脂肪酸塩の生成を抑制し、水洗などの煩雑な工程を含まない簡便な精製で、酸価の小さい基材が得られることが分かった。   From the results of Tables 1 and 2, it was found that in Examples 1 and 2, a reaction rate of 98% or more was obtained with a small amount of catalyst (0.01% by mass, 0.04% by mass). Moreover, in Examples 1-2, it turned out that the production | generation of a fatty acid salt is suppressed by reduction of a catalyst amount, and a base material with a small acid value is obtained by simple refinement | purification which does not include complicated processes, such as water washing. .

本発明の方法により製造されたポリオールエステルは、反応速度が速く、水分の除去工程が不要であり、反応率が十分高く、かつ酸価が小さいため、圧延用潤滑油、2サイクル,4サイクル用潤滑油等のエンジン油、工業用ギヤ油、油圧作動油、繊維用潤滑油などに好適に利用することができる。   The polyol ester produced by the method of the present invention has a high reaction rate, does not require a water removal step, has a sufficiently high reaction rate, and has a low acid value. It can be suitably used for engine oil such as lubricating oil, industrial gear oil, hydraulic hydraulic oil, textile lubricating oil, and the like.

Claims (2)

金属アルコキシドを触媒とするポリオールと脂肪酸低級アルキルエステルとのエステル交換反応によるヒンダードポリオールエステルの製造方法であって、下記工程1及び下記工程2を含むことを特徴とするヒンダードポリオールエステルの製造方法。
工程1:水分の含有量が150質量ppm〜1,000質量ppmである前記脂肪酸低級アルキルエステルと前記ポリオールとを含有する混合液に、前記ポリオール及び前記脂肪酸低級アルキルエステルの合計質量に対して0.01質量%〜0.05質量%の前記金属アルコキシドを添加し、60℃〜90℃の温度下で系内の前記水分と生成する低級アルコールとを留去して混合液中の前記水分の含有量を100質量ppm以下とする工程。
工程2:前記工程1に続いて、160℃〜250℃に加熱昇温し、該温度範囲に維持する工程。
A method for producing a hindered polyol ester by transesterification of a polyol and a fatty acid lower alkyl ester using a metal alkoxide as a catalyst, comprising the following step 1 and step 2: .
Step 1: In a mixed solution containing the fatty acid lower alkyl ester having a water content of 150 ppm to 1,000 ppm by mass and the polyol, 0 is added to the total mass of the polyol and the fatty acid lower alkyl ester. 0.01% by mass to 0.05% by mass of the metal alkoxide was added, and the water in the system and the lower alcohol produced were distilled off at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C. to remove the water in the mixture. The process which makes content 100 mass ppm or less.
Process 2: The process of heating to 160 to 250 degreeC following the said process 1, and maintaining in this temperature range.
工程1における脂肪酸低級アルキルエステルのモル数/(ポリオールのモル数×ポリオール1分子中の水酸基の数)の比が、1.0〜2.0である請求項1に記載のヒンダードポリオールエステルの製造方法。
The ratio of the number of moles of fatty acid lower alkyl ester in step 1 / (number of moles of polyol x number of hydroxyl groups in one molecule of polyol) is 1.0 to 2.0. Production method.
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