JP3852961B2 - ポリマーポリオールの製造法 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ポリマーポリオールの製造法に関する。さらに詳しくは本発明は、ポリオール中で反応調節剤を存在させず、エチレン性不飽和単量体を重合させてポリマーポリオールを製造する方法において、分散安定化剤としてのアミン系ポリオールとジカルボン酸無水物との反応生成物にアルキレンオキシドを付加重合して得られる酸価が1以下のポリエーテルエステルポリオールの存在下で該重合を行うことを特徴とするポリマーポリオールの製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させてポリマーポリオールを製造する方法は公知である。ポリマーポリオールは、一般に分散安定性が悪く、粘度が高い。これを解決するため、連鎖移動剤としてアルキルメルカプタンを用い、低粘度なポリマーポリオールを得る方法が提案されている(米国特許第3953393号公報、特開平01−221403号公報)。しかしながら、これらの方法では得られたポリマーポリオールの臭気の問題があり、また、ポリマー濃度を高くした場合の急激な粘度上昇を抑えることができないため、実用的なポリマーポリオールを得ることは困難である。また、連鎖移動剤としてメルカプタン、ケトン、アルコール、アルデヒド、ハロゲン化合物、ベンゼン誘導体、特にイソプロピルアルコールを用いる方法が提案されている(特開昭58−210917号公報)。しかし、この方法では、高濃度のポリマーポリオールを低粘度化するには不十分である。一方、ポリマーポリオールの分散安定性を維持するためには、ポリマー重合末端ラジカルのポリオールとの停止反応により生成するグラフトポリオールの存在が重要である。しかしながら、以上述べた連鎖移動剤を用いた場合には、このグラフトポリオールの生成が抑制されるため、ポリマーポリオールの分散安定性も悪くなる傾向にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低粘度かつ分散安定性の良いポリマーポリオールの製造法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討し、分散安定化剤としてのアミン系ポリオールとジカルボン酸無水物との反応生成物にアルキレンオキシドを付加重合して得られる酸価が1以下のポリエーテルエステルポリオールの存在下で、ポリオール中で反応調節剤を存在させず、エチレン性不飽和単量体の重合を行えばよいことを見出し、遂に本発明を完成させるに至った。
【0005】
即ち、本発明は、ポリオール中で反応調節剤を存在させず、エチレン性不飽和単量体を重合させてポリマーポリオールを製造する方法において、分散安定化剤としてのアミン系ポリオールとジカルボン酸無水物との反応生成物にアルキレンオキシドを付加重合して得られる酸価が1以下のポリエーテルエステルポリオールの存在下で該重合を行うことを特徴とするポリマーポリオールの製造法である。
【0006】
本発明で用いるポリオールとしては、2〜8官能性で水酸基1個あたりの分子量が600〜3000、好ましくは1000〜2000のものが適当である。例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール等のジオール類、グリセリン、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース等のポリオール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、レゾルシン、フロログルシン、ナフタレンジオール、アミノフェノール、アミノナフトール、フェノールホルムアルデヒド縮合物等の芳香族化合物、メチルジエタノールアミン、エチルジイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ビス(p−アミノシクロヘキシル)メタン、アニリン、トルイジン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ナフタレンジアミン等のアミン化合物等の、1種または2種以上の混合物に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを1種または2種以上付加せしめて得られるポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。さらにこれらのポリオキシアルキレンポリオールの中から選ばれた2種以上の混合物も使用できる。
【0007】
本発明で用いるエチレン性不飽和単量体としては、重合しうるエチレン性不飽和基を少なくとも1個有するものが適当である。例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、無水メタクリル酸、アクリルアミド、スチレン、メチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレン、ブタジエン、1,4−ペンタジエン、酢酸ビニル等の1種または2種以上の混合物が挙げられる。好ましくは、アクリロニトリルとスチレンの混合物である。
【0008】
アクリロニトリル/スチレンの比率は、重量比で90/10〜50/50である。
エチレン性不飽和単量体の使用量は、ポリオールと該単量体の全量に対し20〜60重量%、好ましくは30〜50重量%である。
【0009】
本発明で用いる分散安定化剤としてのアミン系ポリオールとジカルボン酸無水物との反応生成物にアルキレンオキシドを付加重合して得られるポリエーテルエステルポリオールは、分子量が4000〜40000のものが好ましい。
アミン系ポリオールとしては1級または2級アミン化合物、例えば、エチルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン等のアルキルアミン類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジブチルアミノプロピルアミン等のポリアミン類、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン等のアルカノールアミン類の1種または2種以上の混合物に、前述したアルキレンオキシドを1種または2種以上付加せしめて得られるポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。
ジカルボン酸無水物としては、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水アジピン酸、無水酪酸等が挙げられる。
【0010】
上記アミン系ポリオールとジカルボン酸無水物の反応は、アミン系ポリオールとジカルボン酸無水物のモル比が1/0.5〜1/2、好ましくは1/1〜1/2の範囲で、反応温度は70〜150℃、好ましくは90〜130℃の条件下で行う。この反応を促進するために触媒として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン、モルホリン等を用いることもできる。このようにして得られた反応生成物に上記のアルキレンオキシドを反応生成物の酸価が1以下になるまで、常法により付加重合することにより、目的のポリエステルエーテルポリオールが得られる。また、以上述べたジカルボン酸無水物を用いたエステル交換反応を利用して高分子量化する方法以外にも、例えば、アミン系ポリオールをポリイソシアネートを用いてカップリングする方法や、ポリエポキシドを用いてエポキシ樹脂変性する方法等も本目的の高分子量化した分散安定化剤を得るためには有効である。
【0011】
分散安定化剤としてのアミン系ポリオールとジカルボン酸無水物との反応生成物にアルキレンオキシドを付加重合して得られるポリエステルエーテルポリオールの使用量は、エチレン性不飽和単量体100重量部に対して1〜100重量部、好ましくは10〜100重量部である。
【0012】
本発明で用いる重合触媒としては、周知のビニル重合反応用触媒が用いられる。例えば、過酸化水素、ベンゾイルパーオキシド、アセチルパーオキシド、t−ブチルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、のような過酸化物、アゾイソブチロニトリルのようなアゾ化合物、あるいは過硫酸塩、過コハク酸、ジ−イソプロピルパーオキシ・ジカーボネート等のような過酸化化合物が挙げられる。本発明において触媒は、ポリエーテルポリオールとエチレン性不飽和単量体の合計重量に対して0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜2重量%が添加される。
【0013】
上記ポリオール、エチレン性不飽和単量体、分散安定化剤、触媒を用いて重合反応を行い、ポリマーポリオールを製造する。
本発明による重合反応はバッチ式でも、連続式でも行うことができる。重合温度は触媒の種類に応じて決められるが、触媒の分解温度以上、好ましくは60〜200℃、さらに好ましくは90〜160℃で行う。また、重合反応は加圧系でも、常圧系でも行うことができる。
【0014】
重合反応終了後、得られたポリマーポリオールはそのままポリウレタンの原料として使用できるが、未反応単量体、触媒の分解生成物を減圧処理して除去した後に使用することが好ましい。
【0015】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。略号、分析方法等は次に示す。
PO;プロピレンオキシド
EO;エチレンオキシド
アミン価;酢酸溶媒中、過塩素酸−酢酸溶液による中和滴定により測定した。
酸価;JIS K−1557に準処して測定した。
平均分子量;GPC分析によるポリスチレン換算の分子量。
ポリオールP;グリセリンにプロピレンオキシド、次いでエチレンオキシドを開環重合して得られるOH価56mgKOH/gのポリオキシアルキレンポリオール。
AIBN;アゾビスイソブチロニトリル。
AN;アクリロニトリル。
St;スチレン。
IPA;イソプロピルアルコール。
粘度;JIS K−1557に準処して測定した。
分散安定性;ポリマーポリオールを遠心分離機を用いて5000rpmで24時間遠心処理した後、遠心管を4時間倒立させる。遠心管中に残った固形分の重量の初期重量に対する割合を求め、分散安定性の指標とした。
【0016】
1.分散安定化剤の製造
2リットルのオートクレーブにジエチルアミン366g、水酸化カリウム3gを仕込み窒素置換した後、120℃まで昇温した。内圧を4kg/cm2 以下に保ちながらPO714gを装入した。反応終了後、未反応の低沸物を減圧除去した。この反応液300gを水酸化カリウム4gとともに改めてオートクレーブに仕込み、同様の操作でさらに1300gのPOを反応させた。得られたジエチルアミンPO付加物のアミン価は49.7mgKOH/gであった。次にこのジエチルアミンPO付加物1000gを無水マレイン酸86gとともにオートクレーブ中で120℃に昇温し、2時間エステル化反応を行った後、内圧を4kg/cm2 以下に保ちながらEO180gを装入した。反応終了後、未反応の低沸物を減圧除去した。得られたポリエーテルエステルポリオールのアミン価は39.3mgKOH/g、酸価は0.03mgKOH/g、平均分子量は7100であった。
【0017】
2.ポリマーポリオールの製造
温度計、攪拌装置、送液装置付の1リットルオートクレーブに、ポリオールPを満液状態に仕込み、攪拌しながら120℃まで昇温した。この反応機に、あらかじめ表1に示す比率で混合した、ポリオールP、AIBN、AN、St、IPA(連鎖移動剤)、分散安定化剤の混合液を連続的に装入し、得られた反応液を排出口より連続的に薄膜蒸発機を通過させることにより、定常状態到達以降の排出液をポリマーポリオールとして得た。このとき、反応圧力は3.5kg/cm2 、滞留時間は50分であり、蒸発機は130℃、10mmHgの条件であった。結果を表1に示す。
【0018】
【表1】
Figure 0003852961
【0019】
【発明の効果】
本発明の方法により、低粘度かつ分散安定性の良いポリマーポリオールが得られる(実施例1)。
分散安定化剤が添加されない場合は、粘度が上昇し、分散安定性に劣るポリマーポリオールが得られる(比較例1)。
一方、連鎖移動剤としてIPAを使用した場合は、粘度が若干上昇し、分散安定性が大幅に低下したポリマーポリオールが得られる(比較例2)。

Claims (7)

  1. ポリオール中で反応調節剤を存在させず、エチレン性不飽和単量体を重合させてポリマーポリオールを製造する方法において、分散安定化剤としてのアミン系ポリオールとジカルボン酸無水物との反応生成物にアルキレンオキシドを付加重合して得られる酸価が1以下のポリエーテルエステルポリオールの存在下で該重合を行うことを特徴とするポリマーポリオールの製造法。
  2. 水酸基1個あたりの分子量が600〜3000であるポリオールを使用することを特徴とする請求項1記載のポリマーポリオールの製造法。
  3. エチレン性不飽和単量体がアクリロニトリルとスチレンの混合物であることを特徴とする請求項1記載のポリマーポリオールの製造法。
  4. アクリロニトリルとスチレンの混合物の混合比が重量比で90/10〜50/50であることを特徴とする請求項3記載のポリマーポリオールの製造法。
  5. アミン系ポリオールがアルキルアミン、ポリアミン、アルカノールアミンから選択されるアミン化合物を基剤にしたポリオールであることを特徴とする請求項1記載のポリマーポリオールの製造法。
  6. アミン系ポリオールがジエチルアミンを基剤にしたポリオールであることを特徴とする請求項1記載のポリマーポリオールの製造法。
  7. アミン系ポリオールがポリアミンを基剤にしたポリオールであることを特徴とする請求項1記載のポリマーポリオールの製造法。
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