JP2841525B2 - ポリエーテル類の製造方法 - Google Patents

ポリエーテル類の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はポリエーテル類の製造方法に関するものであ
り特にポリエーテルポリオールの製造方法に関するもの
である。
[従来の技術] イニシエーターにアルキレンオキサイドなどのモノエ
ポキサイドを開環反応させて得られるポリエーテル類は
ポリウレタンなどの合成樹脂の原料、界面活性剤、潤滑
剤、その他の用途に広く用いられている。イニシエータ
ーはA(H)(A;水酸基含有化合物の水酸基の水素原
子を除いた残基、n;1以上の整数)で表わされる水酸基
含有化合物である。イニシエーターとしては、例えば1
価アルコール、多価アルコール、1価フェノール、多価
フェノールなどがある。また、ヒドロキシアルキルアミ
ノ基を有する化合物(アルカノールアミン類やアミン類
−アルキレンオキサイド付加物など)もイニシエーター
として用いられる。さらに上記イニシエーターにモノエ
ポキサイドを反応させて得られるポリエーテル類もまた
イニシエーターとして用いられる。
ポリエーテル類は上記イニシエーターにモノエポキサ
イドを開環反応させて得られる下記のような化合物であ
る。
AR−O)H] R−O:モノエポキサイドの開環した単位 n,m:1以上の整数 従来、ポリエーテル類を製造する方法としてアルカリ
触媒存在下にモノエポキサイドを反応させる方法が広く
用いられている。アルカリ触媒としては水酸化カリウム
や水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属化合物が使用さ
れていた。しかしアルカリ触媒を使用して得られるポリ
エーテル類は、次のような問題点があった。すなわちモ
ノエポキサイド、特にプロピレンオキサイドの異性化に
より生成した不飽和モノオールが開始剤となり、これに
モノエポキサイドが付加した不飽和モノオールが生成す
る。
ポリエーテル類の分子量が高くなるにつれて異性化の
割合は増え、この傾向は、分子量5000以上(3官能の場
合)で顕著になるためモノエポキサイドにプロピレンオ
キサイドを用いた場合、分子量6000以上のポリエーテル
類の合成は事実上不可能であった。
一方、触媒として複合金属シアン化物錯体を用いてポ
リエーテル類を製造することは知られている(US 32784
57,US 3278458,US 3278459)。この触媒は上記不飽和モ
ノオールの生成が少なく、また極めて高分子量のポリエ
ーテル類を製造することも可能である。
[発明が解決しようとする課題] しかし上記複合金属シアン化物錯体触媒は以下のよう
な2つの問題点を有している。第1に、複合金属シアン
化物錯体を触媒に用いてイニシエーターに炭素数3以上
のモノエポキサイドを開環反応して得られるポリエーテ
ル類は、触媒の除去が困難であった。触媒を濾過によっ
て分離することも、活性炭のような吸着剤で吸着分離す
ることも不可能である。
第2に複合金属シアン化物錯体を触媒に用いて、エチ
レンオキサイドの付加は、困難であった。複合金属シア
ン化物錯体を触媒に用い、イニシエーターの炭素数3以
上のモノエポキサイドを開環反応して得られるポリエー
テル類にエチレンオキシドをフィードすると、エチレン
オキシドの高分子量体であるポリエチレングリコールが
生成し、ポリエーテル類への末端ヘエチレンオキシドの
均一な付加はおこらない。
[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされた下記の
発明を提供するものである。
1.複合金属シアン化物錯体触媒の存在下イニシエーター
に炭素数3以上のモノエポキサイドを開環反応せしめて
得られた上記触媒を含むポリエーテル類をナトリウムト
リアルキルシラノエートおよびカリウムトリアルキルシ
ラノエートから選ばれた処理剤で処理して上記触媒を失
活せしめ、ついで失活した上記触媒成分と処理剤成分を
ポリエーテル類から除去することを特徴とするポリエー
テル類の製造方法。
2.複合金属シアン化物錯体触媒の存在下イニシエーター
に炭素数3以上のモノエポキサイドを開環反応せしめて
得られた上記触媒を含むポリエーテル類をナトリウムト
リアルキルシラノエートおよびカリウムトリアルキルシ
ラノエートから選ばれた処理剤で処理して上記触媒を失
活せしめ、次に上記ポリエーテル類をイニシエーターと
して、それにエチレンオキサイドを開環反応せしめ、そ
の後得られたポリエーテル類から失活した上記触媒成分
と処理剤成分を除去することを特徴とするポリエーテル
類の製造方法。
ここで用いられた複合金属シアン化物錯体は、一般に
次のような構造を有し、これを用いてポリエーテル類を
得ることも知られている。
Ma・M′(CN)(H2O)・(R)(MΧ) [US Pat 3278457,3278458,3278459,3427256,3427334,3
427335] この触媒を用いると、不飽和モノオールの含量の少な
い、極めて高分子量のポリエーテル類を製造することも
可能である。
ポリオキシアルキレンポリオールは、ポリウレタン製
造用の原料としてポリイソシアネート化合物とともに使
用される。このポリオキシアルキレンポリオールはポリ
ヒドロキシ化合物やアミン化合物、その他の活性水素を
少くとも1個有する活性水素化合物にモノエポキシド、
特にアルキレンオキシドを付加して製造される。特に、
エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリ
ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
デキストロース、サッカロース、シュークロースなどの
ポリヒドロキシ化合物にエチレンオキシド、プロピレン
オキシド、ブチレンオキシド、エピクロルヒドリンなど
のアルキレンオキシドを付加して製造されるポリオキシ
アルキレンポリオールが広く使用されている。この付加
反応において、最も普通には水酸化カリウム、水酸化ナ
トリウムなどのアルカリ金属水酸化物が触媒として使用
され、さらに3フッ化ホウ素や3級アミンなどの触媒の
使用も提案されている。
しかし、アルカリ触媒を使用してプロピレンオキシド
を重合して得られるポリエーテル類は、不飽和モノオー
ルが副生物として生成し、この生成量は、ポリエーテル
類の分子量とともに増大するため、分子量には上限がで
きるという問題があった。
一方、不飽和モノオールの生成が少ない、もしくは無
いポリエーテル類の生成方法としては、複合金属シアン
化物錯体を用いる方法の他に、金属ポルフィリン(特開
昭61−197631)を用いる方法が知られているが、製品ポ
リオールが着色するなどの問題点があり、実現的ではな
い。
ポリウレタンの原料として使用されるポリオキシアル
キレンポリオールでは、その残留触媒がポリウレタン製
造の際の反応あるいは生成するポリウレタンの物性に悪
影響を与えることが知られている。従って、ポリオキシ
アルキレンポリオールの製造においては、その後半で充
分精製を行う必要がある。従来、アルカリ金属を触媒に
用いたポリエーテル類の精製はリン酸や炭酸ガスその他
の中和剤による中和やケイ酸マグネシウムや、ケイ酸ア
ルミニウムなどの吸着剤による吸着処理が行なわれてい
た。
しかし、複合金属シアン化物錯体を用いたポリエーテ
ル類から、この触媒を除去するためには、単に濾過や、
吸着剤等で処理するだけでなく、触媒をアルカリもしく
は酸で分解してイオン化し、その後これら分解物や残留
アルカリ、残留を吸着、濾過によって除去することが必
要である。
アルカリで処理する方法としては、アルカリ金属、ア
ルカリ金属のハイドロオキサイド(US 4355188)、アル
カリ金属のハイドライド(US 4721818)が知られている
が、アルカリ金属単体、アルカリ金属ハイドライドで
は、取扱上危険が伴い、また、アルカリ金属水酸化物で
は、特にポリエーテル類が高分子量になった場合、脱水
処理に時間がかかる等の問題点があり、現実的でない。
本発明による、アルカリ金属トリアルキルシラノエー
ト特にナトリウムトリメチルシラノエート、カリウムト
リメチルシラノエートは取扱い、処理も容易で処理剤と
して工業的にも用いうる。
複合金属シアン化物錯体を含むポリエーテル類の処理
方法としては、ナトリウムトリメチルシラノエート、ま
たはカリウムトリメチルシラノエートを加え、70〜150
℃に加熱しで減圧処理を行なう。エチレンオキシドを付
加する場合は、この処理の後付加を行い、続いて精製を
行う。精製工程で中和剤、吸着剤で処理の後、濾過する
ことによって。触媒残留物、アルカリ残留物をすべてポ
リエーテル類から除去することができる。
本発明の方法によって得られるポリエーテル類として
はポリオキシアルキレンポリオールが好ましく、ポリオ
キシアルキレンポリオールは少くとも2個の活性水素を
有する活性水素化合物にアルキレンオキシドを付加した
ものである。活性水素化合物としては特に少くとも2個
の水酸基を有するポリヒドロキシ化合物が好ましい。ポ
リヒドロキシ化合物としては、たとえばエチレングリコ
ール、プロピレングリコールなどの2価アルコール、グ
リセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオー
ルなどの3価アルコール、ペンタエリスリトール、ジグ
リセリン、デキストロース、ソルビトール、シュークロ
ースなどの4価以上のアルコールなどがある。また、ビ
スフェノールA、レゾール、ノボラックなどのフェノー
ル性水酸基やメチロール基を有する化合物、エタノール
アミン、ジエタノールアミンなどの水酸基と他の活性水
素を有する化合物、ポリヒドロキシ化合物その他の活性
水素化合物に目的とする最終量以下のアルキレンオキシ
ドを付加して得られる化合物等のポリヒドロキシ化合物
も使用できる。その他、リン酸やその誘導体やアミン
類、その他の活性水素化合物も使用できる。これら活性
水素化合物は2種以上を併用することもできる。
アルキレンオキシドとして、炭素数3以上のモノエポ
キサイド、すなわちプロピレンオキシド、1,2−ブチレ
ンオキシド、エピクロルヒドリンなどの炭素数4以下の
アルキレンオキシドが好ましく、それら単独あるいはそ
れらの2種以上またはそれらとスチレンオキシドやグリ
シジルエーテルなどの他のエポキシ基含有化合物を併用
して使用することができる。2種以上のアルキレンオキ
シドの使用あるいはアルキレンオキシドと他のエポキシ
基含有化合物の使用の場合は、それらを混合して付加し
あるいは順次付加し、ランダム重合鎖やブロック重合鎖
を形成することができる。
ただし複合金属シアン化物錯体を触媒に用いて、イニ
シエーターに直接、エチレンオキサイドを付加させる
と、エチレンオキシドのホモポリマーである高分子量体
が生成し、イニシエーターの末端に均一にエチレンオキ
シドを付加した、1級OHの割合の高いポリエーテル類を
得ることは不可能である。本発明の方法により、ナトリ
ウムトリアルキルシラノエート、カリウムトリアルキル
シラノエートで処理することによってイニシエーターに
エチレンオキシドを付加して1級OHの割合の高いポリエ
ーテル類を得ることが可能となる。
ここで用いるナトリウム、カリウムのトリアルキルシ
ラノエートは、塩化メチレン、トルエン、THF等の溶液
として希釈してあるもの、もしくは単体を用いることが
できる。
本発明は、また、1価のイニシエーターに上記のよう
なモノエポキシドを開環反応せしめてポリエーテルモノ
オールを製造する方法にも適用できる。以下のイニシエ
ーターとしては、たとえばエタノール、エタノール、ブ
タノール、ヘキサノール、その他のモノオール、フェノ
ール、アルキル置換フェノールなどのフェノール誘導体
が好ましい。
以下に本発明を実施例および比較例により具体的に説
明するが、本発明は、これら実施例にのみ限定されるも
のではない。
[実施例] 下記のポリオキシプロピレンポリオールをナトリウム
トリアルキルシラノエート、カリウムトリアルキルシラ
ノエートで処理しEO(エチレンオキシド)付加および残
留物の除去を行った。
ポリオールA:亜鉛ヘキサシアノコバルテート触媒残留物
(Zn 35ppm,Co 18ppm)を含有する分子量5000のポリオ
キシプロピレントリオール ポリオールB:亜鉛ヘキサシアノコバルテート触媒残留物
(Zn 60ppm,Co 31ppm)を含有する分子量7000のポリオ
キシプロピレントリオール ポリオールC:亜鉛ヘキサシアノコバルテート触媒残留物
(Zn 80ppm,Co 39ppm)を含有する分子量9000のポリオ
キシプロプレントリオール 実施例1 ポリオールA1000gにナトリウムトリメチルシラノエー
ト(1.0モル、THF溶液)110gを添加し、脱溶剤、脱トリ
メチルシラノール反応を70℃、10Torr、1時間行った
後、エチレンオキサイド、300gを導入し、100℃で3Hr反
応を行った。
反応後、触媒残留物、ナトリウムを吸着剤、(合成ケ
イ酸マグネシウム)で処理した後濾過し、透明なポリオ
ールを得た。得られたポリオールの性状値は以下の通り
である。
比較例1 ポリオールA1000gに直接実施例1と同様の操作にて、
EOの付加反応を行った。得られたポリオールには、白色
沈殿がみられた。
実施例2 ポリオールB1000gにカリウムトリメチルシラノエート
11gを添加し、脱トリメチルシラノール反応を70℃、10T
orr、1時間行った後、反応生成物に対して2倍量のn
−ヘキサンを加え150℃、3Hr、処理の後、上澄を分離
し、上澄より、n−ヘキサンを蒸留により分離してポリ
エーテルを回収した。
比較例2 ポリオールB1000gに水酸化カリウム(48%水溶液)12
gを加え、実施例2と同様の処理を行った。脱水操作に
て水分は0.4%以上には下げられなかった。
また得られたポリオールには、わずかな濁りが見られ
た。
実施例3 ポリオールC1000gにカリウムトリメチルシラノエート
13gを添加し、脱トリメチルシラノール反応を90℃、10T
orr、1時間行った後、エチレンオキシド100gを導入
し、100℃で、3時間反応させた。
反応後生成物に、THFを500g、H2Oを100g加えた後、陽
イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂を通し、最後にTHF,
H2Oを加熱、真空下に除去し、透明な生成物を得た。
比較例3 ポリエーテルCにナトリウム金属(鉱油中に分散)を
加えて、同上に反応処理を行った。
得られたポリオールには、着色、濁りが見られた。
[発明の効果] 以上複合金属シアン化物錯体を触媒に用い、イニシエ
ーターに炭素数3以上のモノエポキサイドを開環反応せ
しめて得られた上記触媒を含むポリエーテル類をナトリ
ウムトリアルキルシラノエート、カリウムトリアルキル
シラノエートから選ばれた処理剤で処理し、上記触媒を
失活せしめ、次いで失活した上記触媒成分と処理剤成分
を精製で除去することにより、上記触媒成分、処理剤成
分は、ポリエーテル類から完全に除去されること、また
ナトリウムトリアルキルシラノエート、カリウムトリア
ルキルシラノエートから選ばれた処理剤による処理の
後、エチレンオキサイドを開環反応せしめることにより
ポリエーテル類の末端にエチレンオキサイドが付加され
ること、が明らかになった。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−242821(JP,A) 特開 平2−265921(JP,A) 特開 平1−301713(JP,A) 特開 平2−265922(JP,A) 特開 平2−265923(JP,A) 特開 平2−276821(JP,A) 特開 平3−6220(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 65/00 - 65/32 CAS ONLINE(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複合金属シアン化物錯体触媒の存在下イニ
    シエーターに炭素数3以上のモノエポキサイドを開環反
    応せしめて得られた上記触媒を含むポリエーテル類をナ
    トリウムトリアルキルシラノエートおよびカリウムトリ
    アルキルシラノエートから選ばれた処理剤で処理して上
    記触媒を失活せしめ、ついで失活した上記触媒成分と処
    理剤成分をポリエーテル類から除去することを特徴とす
    るポリエーテル類の製造方法。
  2. 【請求項2】複合金属シアン化物錯体触媒の存在下イニ
    シエーターに炭素数3以上のモノエポキサイドを開環反
    応せしめて得られた上記触媒を含むポリエーテル類をナ
    トリウムトリアルキルシラノエートおよびカリウムトリ
    アルキルシラノエートから選ばれた処理剤で処理した上
    記触媒を失活せしめ、次にポリエーテル類をイニシエー
    ターとして、それにエチレンオキサイドを開環反応せし
    め、その後得られたポリエーテル類から失活した上記触
    媒成分と処理剤成分を除去することを特徴とするポリエ
    ーテル類の製造方法。
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