JP5677794B2 - Production method of polyvinyl acetal and polyvinyl acetal - Google Patents
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Description
本発明は、反応阻害や粒子の粗大化をほとんど引き起こすことなく低重合度のポリビニルアセタールを製造することができるポリビニルアセタールの製造方法に関する。また、本発明は、該ポリビニルアセタールの製造方法を用いて製造されたポリビニルアセタールに関する。 The present invention relates to a method for producing a polyvinyl acetal that can produce a polyvinyl acetal having a low polymerization degree with little reaction inhibition and particle coarsening. Moreover, this invention relates to the polyvinyl acetal manufactured using the manufacturing method of this polyvinyl acetal.
ポリビニルブチラールに代表されるポリビニルアセタールは、合わせガラス用中間膜、金属処理のウォッシュプライマー、各種塗料、接着剤、樹脂加工剤及びセラミックスバインダー等に多目的に用いられており、近年では電子材料へと用途が拡大している。このようにポリビニルアセタールの用途が多岐にわたるのは、その重合度やアセタール化度を制御することによって、樹脂の特性を調整することができるためである。 Polyvinyl acetal typified by polyvinyl butyral is used for various purposes in interlayer films for laminated glass, wash primer for metal treatment, various paints, adhesives, resin processing agents, ceramic binders, etc. Is expanding. The reason why polyvinyl acetal is used in various ways is that the characteristics of the resin can be adjusted by controlling the degree of polymerization and the degree of acetalization.
一般に、ポリビニルアセタールは、特許文献1に開示されているように、ポリビニルアルコールとアルデヒド化合物とを塩酸等の酸触媒の存在下で脱水縮合させて製造される。このようにして製造されるポリビニルアセタールの重合度は、実質的に原料のポリビニルアルコールの重合度によって決定される。従って、ポリビニルアセタールの特性を制御するためには、目的のポリビニルアセタールに対して適宜、同一の重合度となるように正確に調整した原料ポリビニルアルコールを準備する必要があった。 Generally, as disclosed in Patent Document 1, polyvinyl acetal is produced by dehydrating and condensing polyvinyl alcohol and an aldehyde compound in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid. The degree of polymerization of the polyvinyl acetal thus produced is substantially determined by the degree of polymerization of the starting polyvinyl alcohol. Therefore, in order to control the properties of the polyvinyl acetal, it is necessary to prepare a raw material polyvinyl alcohol that has been accurately adjusted so as to have the same degree of polymerization with respect to the target polyvinyl acetal.
一般に、ポリビニルアルコールは、メタノール中で溶液重合されたポリ酢酸ビニルをけん化することによって製造される。しかしながら、公知の手法で製造されるポリビニルアルコールは、生産性や品質面の問題から、工業的に製造可能なものは重合度が300を超えるものに限られ、300以下の重合度を有する低重合度のポリビニルアセタールを得ることは困難である。低重合度のポリビニルアルコールを得る方法として、特許文献2には酢酸ビニルの重合に連鎖移動定数の高い溶剤を用いる方法が開示されており、特許文献3には連鎖移動剤を重合開始前及び重合中に供給しながら酢酸ビニルの重合を行う方法が開示されている。しかしながら、これらの方法では、けん化する際に溶剤を置換する必要があったり、残留した連鎖移動剤を回収する必要があったりするといった製造上の問題があった。また、特許文献4には、ポリビニルアルコールを過酸化水素等の酸化剤を用いて主鎖開裂し、還元処理して低重合度化する方法が開示されている。しかしながら、特許文献4に開示されている方法で低重合度化したポリビニルアルコールは、アセタール化後に得られるポリビニルアセタールが、反応阻害によりアセタール化度の低いものとなったり、ポリビニルアセタール粒子が粗大化したりするという問題があった。 In general, polyvinyl alcohol is produced by saponifying polyvinyl acetate solution polymerized in methanol. However, polyvinyl alcohol produced by a known method is low-polymerization having a degree of polymerization of 300 or less, because of the problem of productivity and quality, those that can be produced industrially are limited to those having a degree of polymerization exceeding 300. It is difficult to obtain a degree of polyvinyl acetal. As a method for obtaining polyvinyl alcohol having a low degree of polymerization, Patent Document 2 discloses a method using a solvent having a high chain transfer constant for the polymerization of vinyl acetate, and Patent Document 3 discloses a method in which a chain transfer agent is used before and after polymerization. A method of polymerizing vinyl acetate while being fed into is disclosed. However, these methods have problems in production such that it is necessary to replace the solvent at the time of saponification and it is necessary to recover the remaining chain transfer agent. Patent Document 4 discloses a method in which polyvinyl alcohol is subjected to main chain cleavage using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide and reduced to reduce the degree of polymerization. However, in the polyvinyl alcohol whose degree of polymerization has been reduced by the method disclosed in Patent Document 4, the polyvinyl acetal obtained after acetalization has a low degree of acetalization due to reaction inhibition, or the polyvinyl acetal particles are coarsened. There was a problem to do.
本発明は、反応阻害や粒子の粗大化をほとんど引き起こすことなく低重合度のポリビニルアセタールを製造することができるポリビニルアセタールの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該ポリビニルアセタールの製造方法を用いて製造されたポリビニルアセタールを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the polyvinyl acetal which can manufacture the polyvinyl acetal with a low polymerization degree, hardly causing reaction inhibition and particle coarsening. Moreover, an object of this invention is to provide the polyvinyl acetal manufactured using the manufacturing method of this polyvinyl acetal.
本発明は、遷移金属イオンを含有する酸性溶液中にてポリビニルアルコールを過酸化水素と接触させて低重合度化する工程1、及び、上記工程1で低重合度化したポリビニルアルコールを、酸触媒の存在下においてアルデヒドと反応させてアセタール化する工程2を有し、上記遷移金属イオンを含有する酸性溶液の遷移金属イオン濃度が0.01〜10mmol/Lであり、上記遷移金属イオンを含有する酸性溶液のpHが0.3〜4であるポリビニルアセタールの製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention includes a step 1 in which polyvinyl alcohol is brought into contact with hydrogen peroxide in an acidic solution containing a transition metal ion to lower the degree of polymerization, and the polyvinyl alcohol having a lower degree of polymerization in step 1 above is converted into an acid catalyst. by reaction aldehyde in the presence have a step 2 of acetalization, the transition metal ion concentration of the acidic solution containing the transition metal ions is 0.01 to 10 mmol / L, containing the transition metal ions It is a manufacturing method of the polyvinyl acetal whose pH of an acidic solution is 0.3-4 .
The present invention is described in detail below.
本発明者らは、ポリビニルアルコールを酸触媒の存在下においてアルデヒドと接触させて反応させるポリビニルアセタールの製造方法において、アルデヒドと反応させるポリビニルアルコールとして、遷移金属イオンを含有する酸性溶液中にて過酸化水素と接触させることによって、低重合度化したポリビニルアルコールを用いることにより、反応阻害や粒子の粗大化をほとんど引き起こすことなく低重合度のポリビニルアセタールを製造することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In the production method of polyvinyl acetal in which polyvinyl alcohol is reacted with aldehyde in the presence of an acid catalyst in the presence of an acid catalyst, the present inventors peroxidize in an acidic solution containing transition metal ions as polyvinyl alcohol to be reacted with aldehyde. By using polyvinyl alcohol having a reduced degree of polymerization by contacting with hydrogen, it was found that a polyvinyl acetal having a low degree of polymerization could be produced with little reaction inhibition and particle coarsening, and the present invention was completed. I came to let you.
本発明のポリビニルアセタールの製造方法は、遷移金属イオンを含有する酸性溶液中にてポリビニルアルコールを過酸化水素と接触させて低重合度化する工程1を有する。 The manufacturing method of the polyvinyl acetal of this invention has the process 1 which makes polyvinyl alcohol contact with hydrogen peroxide in the acidic solution containing a transition metal ion, and reduces a polymerization degree.
上記ポリビニルアルコールは特に限定されないが、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、ラウリル酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル等を、溶液重合法、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法等により重合して得られたポリビニルエステルをアルカリ又は酸けん化することにより製造された樹脂等の従来公知のポリビニルアルコールを用いることができる。
上記ポリビニルアルコールは、完全けん化されていてもよいが、少なくとも主鎖の1カ所にメソ、ラセミ位に対して2連の水酸基を有するユニットが最低1ユニットあれば完全けん化されている必要はなく、部分けん化ポリビニルアルコールであってもよい。また、上記ポリビニルアルコールとしては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、部分けん化エチレン−ビニルアルコール共重合体等のビニルエステルと共重合可能なモノマーとビニルエステルとの共重合体のけん化物も用いることができる。
なお、上記ポリビニルアルコールの重合度の好ましい下限は200、好ましい上限は4000であり、より好ましい下限は300、より好ましい上限は3000である。
The polyvinyl alcohol is not particularly limited, for example, vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl pivalate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, etc. Conventionally known polyvinyl alcohol such as a resin produced by alkali or acid saponification of a polyvinyl ester obtained by polymerization by a bulk polymerization method, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method or the like can be used.
The polyvinyl alcohol may be completely saponified, but it need not be completely saponified if at least one unit having a double hydroxyl group with respect to the meso and racemic positions in at least one position of the main chain, Partially saponified polyvinyl alcohol may be used. Further, as the polyvinyl alcohol, a saponified product of a copolymer of a vinyl ester and a monomer copolymerizable with a vinyl ester such as an ethylene-vinyl alcohol copolymer or a partially saponified ethylene-vinyl alcohol copolymer may be used. it can.
In addition, the minimum with a preferable polymerization degree of the said polyvinyl alcohol is 200, a preferable upper limit is 4000, a more preferable minimum is 300, and a more preferable upper limit is 3000.
上記工程1において、ポリビニルアルコールを過酸化水素と接触させる際の酸性溶液中のポリビニルアルコールの濃度の好ましい下限は1重量%、好ましい上限は25重量%である。上記工程1における酸性溶液中のポリビニルアルコールの濃度が1重量%未満であると、得られるポリビニルアルコールを工程2でアセタール化する際の反応効率が悪くなることがある。上記工程1における酸性溶液中のポリビニルアルコールの濃度が25重量%を超えると、溶液の粘度が高くなりすぎて攪拌することが困難となり均一に低重合度化することができなくなることがある。上記工程1における酸性溶液中のポリビニルアルコールの濃度のより好ましい下限は3重量%、より好ましい上限は20重量%、更に好ましい下限は5重量%、更に好ましい上限は17重量%である。 In the above step 1, the preferable lower limit of the concentration of polyvinyl alcohol in the acidic solution when the polyvinyl alcohol is brought into contact with hydrogen peroxide is 1% by weight, and the preferable upper limit is 25% by weight. When the concentration of the polyvinyl alcohol in the acidic solution in Step 1 is less than 1% by weight, the reaction efficiency when the obtained polyvinyl alcohol is acetalized in Step 2 may deteriorate. If the concentration of the polyvinyl alcohol in the acidic solution in Step 1 exceeds 25% by weight, the viscosity of the solution becomes so high that it is difficult to stir and the degree of polymerization cannot be uniformly reduced. The more preferable lower limit of the concentration of polyvinyl alcohol in the acidic solution in Step 1 is 3% by weight, the more preferable upper limit is 20% by weight, the still more preferable lower limit is 5% by weight, and the more preferable upper limit is 17% by weight.
上記工程1において、上記酸性溶液に用いる酸性物質は特に限定されず、例えば、塩酸等のハロゲン化水素や、硝酸、硫酸等の鉱酸や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸や、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等のスルホン酸や、リン酸等が挙げられる。これらの酸物質は、単独で用いられてもよく、2種以上の化合物を併用してもよい。なかでも、塩酸、硝酸、硫酸が好適であり、塩酸がより好適である。 In the step 1, the acidic substance used in the acidic solution is not particularly limited. For example, hydrogen halides such as hydrochloric acid, mineral acids such as nitric acid and sulfuric acid, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, and methane Examples thereof include sulfonic acids such as sulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and paratoluenesulfonic acid, and phosphoric acid. These acid substances may be used alone or in combination of two or more compounds. Of these, hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid are preferable, and hydrochloric acid is more preferable.
上記酸性溶液のpHの好ましい下限は0.3、好ましい上限は4である。上記酸性溶液のpHが0.3未満であると、工程2において得られるポリビニルアセタールがイオン成分を多く含むものとなり、溶剤に対する溶解性に悪影響が出ることがある。また、工程2においてpHを調整するためにアルカリ中和剤を用いて中和する必要がある場合があり、コストアップにつながるおそれがある。上記酸性溶液のpHが4を超えると、ポリビニルアルコールの低重合度化が進まず、目的のポリビニルアセタールの重合度が得られないことがある。上記酸性溶液のpHのより好ましい下限は1、より好ましい上限は3である。 The preferable lower limit of the pH of the acidic solution is 0.3, and the preferable upper limit is 4. If the pH of the acidic solution is less than 0.3, the polyvinyl acetal obtained in Step 2 contains a large amount of ionic components, which may adversely affect the solubility in a solvent. Moreover, in order to adjust pH in the process 2, it may be necessary to neutralize using an alkali neutralizer, which may lead to an increase in cost. When the pH of the acidic solution exceeds 4, the degree of polymerization of polyvinyl alcohol does not progress and the desired degree of polymerization of polyvinyl acetal may not be obtained. The more preferable lower limit of the pH of the acidic solution is 1, and the more preferable upper limit is 3.
上記遷移金属イオンは、ポリビニルアルコールの低重合度化を効率的に進めるための触媒的な働きをするものであり、極微量を添加するだけで効果を発現する。
上記遷移金属イオンは特に限定されないが、鉄イオン及び/又は銅イオンが好ましく、二価の鉄イオン、三価の鉄イオン、一価の銅イオン、及び、二価の銅イオンからなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
The transition metal ion functions as a catalyst for efficiently advancing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol, and exhibits an effect only by adding a trace amount.
The transition metal ion is not particularly limited, but is preferably an iron ion and / or a copper ion, selected from the group consisting of a divalent iron ion, a trivalent iron ion, a monovalent copper ion, and a divalent copper ion. It is more preferable that it is at least one kind.
上記酸性溶液中における遷移金属イオン濃度の好ましい下限は0.01mmol/L、好ましい上限は10mmol/Lである。上記遷移金属イオン濃度が0.01mmol/L未満であると、ポリビニルアルコールの低重合度化が進まず、目的のポリビニルアセタールの重合度が得られないことがある。上記遷移金属イオン濃度が10mmol/Lを超えると、工程2において得られるポリビニルアセタールがイオン成分を多く含むものとなり、溶剤に対する溶解性に悪影響が出ることがある。上記遷移金属イオン濃度のより好ましい下限は0.03mmol/L、より好ましい上限は5mmol/Lであり、更に好ましい下限は0.05mmol/L、更に好ましい上限は2mmol/Lである。 The preferable lower limit of the transition metal ion concentration in the acidic solution is 0.01 mmol / L, and the preferable upper limit is 10 mmol / L. When the transition metal ion concentration is less than 0.01 mmol / L, the degree of polymerization of polyvinyl alcohol does not progress and the desired degree of polymerization of polyvinyl acetal may not be obtained. When the transition metal ion concentration exceeds 10 mmol / L, the polyvinyl acetal obtained in Step 2 contains a large amount of ionic components, which may adversely affect the solubility in a solvent. The more preferable lower limit of the transition metal ion concentration is 0.03 mmol / L, the more preferable upper limit is 5 mmol / L, the still more preferable lower limit is 0.05 mmol / L, and the still more preferable upper limit is 2 mmol / L.
上記酸性溶液に含有される溶剤は、ポリビニルアルコールを溶解するものであればよいが、得られる低重合度化したポリビニルアルコールを工程2においてアセタール化する際に溶剤置換をする必要を無くすためにアセタール化の溶剤と同一の溶剤を用いることが好ましい。具体的には、水系溶剤が好適に用いられる。 The solvent contained in the acidic solution is not particularly limited as long as it dissolves polyvinyl alcohol. However, in order to eliminate the need for solvent substitution when acetalizing the resulting reduced-polymerized polyvinyl alcohol in step 2, the acetal is used. It is preferable to use the same solvent as the solvent for the chemical conversion. Specifically, an aqueous solvent is preferably used.
上記過酸化水素の添加量は、用いるポリビニルアセタール原料と、目的とするポリビニルアセタールの重合度に応じて変更することができ、これによって得られるポリビニルアルコールの重合度を任意に変更することができる。また、過酸化水素の添加方法は、反応初期に一括で添加してもよく、反応の進行に伴って分割して添加してもよく、連続的に滴下しながら添加してもよい。 The amount of hydrogen peroxide added can be changed according to the polyvinyl acetal raw material to be used and the degree of polymerization of the target polyvinyl acetal, and the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol obtained thereby can be arbitrarily changed. Moreover, the addition method of hydrogen peroxide may be added all at once at the initial stage of the reaction, may be dividedly added as the reaction proceeds, or may be added while continuously dropping.
上記工程1において、上記ポリビニルアルコールを上記過酸化水素と接触させる際の温度の好ましい下限は30℃、好ましい上限は100℃である。上記ポリビニルアルコールを上記過酸化水素と接触させる際の温度が30℃未満であると、ポリビニルアルコールを低重合度化するために必要な時間が長時間となることがある。上記ポリビニルアルコールを上記過酸化水素と接触させる際の温度が100℃を超えると、溶剤が揮発して工程2においてポリビニルアセタールの未溶解物が発生し、得られるポリビニルアセタールの溶剤に対する溶解性に悪影響が出ることがある。上記ポリビニルアルコールを上記過酸化水素と接触させる際の温度のより好ましい下限は40℃、より好ましい上限は95℃である。 In the step 1, a preferable lower limit of the temperature when the polyvinyl alcohol is brought into contact with the hydrogen peroxide is 30 ° C., and a preferable upper limit is 100 ° C. If the temperature at which the polyvinyl alcohol is brought into contact with the hydrogen peroxide is less than 30 ° C., it may take a long time to reduce the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol. When the temperature at which the polyvinyl alcohol is brought into contact with the hydrogen peroxide exceeds 100 ° C., the solvent volatilizes and undissolved polyvinyl acetal is generated in Step 2, and the solubility of the resulting polyvinyl acetal in the solvent is adversely affected. May appear. A more preferable lower limit of the temperature at which the polyvinyl alcohol is brought into contact with the hydrogen peroxide is 40 ° C., and a more preferable upper limit is 95 ° C.
上記工程1において、上記ポリビニルアルコールを過酸化水素と接触させる時間は、目的のポリビニルアセタールの重合度に応じて変更することができるが、10分〜2時間行えば上記工程1で目的とする低重合度化したポリビニルアルコールを得ることができる。 In Step 1, the time for which the polyvinyl alcohol is brought into contact with hydrogen peroxide can be changed according to the degree of polymerization of the target polyvinyl acetal. Polyvinyl alcohol having a degree of polymerization can be obtained.
本発明のポリビニルアセタールの製造方法は、上記工程1で低重合度化したポリビニルアルコールを、酸触媒の存在下においてアルデヒドと反応させてアセタール化する工程2を有する。 The method for producing a polyvinyl acetal of the present invention includes a step 2 in which the polyvinyl alcohol having a reduced degree of polymerization in the step 1 is reacted with an aldehyde in the presence of an acid catalyst to acetalize.
上記工程2において、上記低重合度化したポリビニルアルコールを酸触媒の存在下においてアルデヒドと反応させてアセタール化し、ポリビニルアセタールを得る方法としては、従来公知の方法を使用することができる。例えば、ポリビニルブチラールを得る場合は、過酸化水素により低重合度化したポリビニルアルコールを1〜25重量%含む水溶液を調製し、−5〜30℃の温度範囲で酸触媒、及び、ブチルアルデヒドを接触させて20分〜6時間反応を進行させ、その後に温度を10〜50℃上昇させて更に30分〜5時間熟成反応させて反応を完了し、好ましくは冷却工程を経た後、析出したポリビニルブチラールを洗浄する方法が挙げられる。 In the above step 2, a conventionally known method can be used as a method for obtaining polyvinyl acetal by reacting the polyvinyl alcohol having a reduced degree of polymerization with an aldehyde in the presence of an acid catalyst to acetalize. For example, when polyvinyl butyral is obtained, an aqueous solution containing 1 to 25% by weight of polyvinyl alcohol having a degree of polymerization reduced by hydrogen peroxide is prepared, and an acid catalyst and butyraldehyde are contacted at a temperature range of -5 to 30 ° C. The reaction is allowed to proceed for 20 minutes to 6 hours, after which the temperature is raised by 10 to 50 ° C. and further aged for 30 minutes to 5 hours to complete the reaction, and preferably after passing through a cooling step, the precipitated polyvinyl butyral The method of washing | cleaning is mentioned.
上記工程2において、上記低重合度化したポリビニルアルコールをアルデヒドと反応させる際の系の過酸化水素濃度は0.1mol/L以下であることが好ましい。上記過酸化水素濃度が0.1mol/Lを超えている場合、ポリビニルアルコールとアルデヒドとが反応する前に、アルデヒドが過酸化水素と付加体を形成することによってアセタール化が阻害され、得られるポリビニルアセタールのアセタール化度が低くなったり、生成したポリビニルアセタールの形状が粉体では得られずに粗大粒子となり、洗浄や乾燥が充分にできず、品質に悪影響を及ぼしたりすることがある。 In step 2, the hydrogen peroxide concentration of the system when the polyvinyl alcohol having a reduced polymerization degree is reacted with an aldehyde is preferably 0.1 mol / L or less. When the hydrogen peroxide concentration exceeds 0.1 mol / L, the acetalization is inhibited by the aldehyde forming an adduct with hydrogen peroxide before the polyvinyl alcohol reacts with the aldehyde, and the resulting polyvinyl is obtained. The degree of acetalization of the acetal may be low, or the shape of the generated polyvinyl acetal may not be obtained in a powder form and become coarse particles, which may not be sufficiently washed and dried, which may adversely affect quality.
上記低重合度化したポリビニルアルコールをアルデヒドと反応させる際の系の過酸化水素濃度を0.1mol/L以下とする方法としては、上記工程1において添加する過酸化水素の量や、工程1の時間や、工程1の温度を適宜調整することによって、過酸化水素がポリビニルアルコールの低重合度化によって消費されることにより上記濃度範囲となるよう工程1の条件を設定すればよい。また、工程1から工程2へと移行する段階において過酸化水素濃度が0.1mol/Lを超えている場合には、過酸化水素の分解を促進する化合物を添加して過酸化水素濃度を調整する方法や、過酸化水素と酸化還元反応を起こす化合物を添加して過酸化水素濃度を調整する方法によっても、過酸化水素濃度を上記範囲以内に調整することができる。
上記過酸化水素の分解を促進する化合物としては、二酸化マンガンやカタラーゼ等が挙げられ、上記過酸化水素と酸化還元反応を起こす化合物としては、過マンガン酸カリウムや重クロム酸カリウム等が挙げられる。
As a method of setting the hydrogen peroxide concentration of the system when reacting the low-polymerization degree polyvinyl alcohol with an aldehyde to 0.1 mol / L or less, the amount of hydrogen peroxide added in the above step 1, By adjusting the time and the temperature of step 1 as appropriate, the conditions of step 1 may be set so that hydrogen peroxide is consumed by lowering the degree of polymerization of polyvinyl alcohol and the above concentration range is reached. If the hydrogen peroxide concentration exceeds 0.1 mol / L at the stage of transition from step 1 to step 2, a compound that promotes the decomposition of hydrogen peroxide is added to adjust the hydrogen peroxide concentration. The hydrogen peroxide concentration can be adjusted within the above range also by the method of adjusting the hydrogen peroxide concentration by adding a compound that causes a redox reaction with hydrogen peroxide.
Examples of the compound that promotes the decomposition of hydrogen peroxide include manganese dioxide and catalase. Examples of the compound that causes an oxidation-reduction reaction with hydrogen peroxide include potassium permanganate and potassium dichromate.
上記酸触媒は特に限定されず、塩酸等のハロゲン化水素や、硝酸、硫酸等の鉱酸や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸や、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等のスルホン酸や、リン酸等が挙げられる。これらの酸触媒は、単独で用いられてもよく、2種以上の化合物を併用してもよい。なかでも、塩酸、硝酸、硫酸が好適であり、塩酸がより好適である。 The acid catalyst is not particularly limited, hydrogen halide such as hydrochloric acid, mineral acid such as nitric acid and sulfuric acid, carboxylic acid such as formic acid, acetic acid and propionic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, Examples thereof include sulfonic acids such as paratoluenesulfonic acid, phosphoric acid and the like. These acid catalysts may be used alone or in combination of two or more compounds. Of these, hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid are preferable, and hydrochloric acid is more preferable.
上記アルデヒドは、例えば、炭素数1〜19の直鎖状、分枝状、環状飽和、環状不飽和、又は、芳香族のアルデヒドが挙げられる。具体的には例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオニルアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、tert−ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、シクロヘキシルアルデヒド等が挙げられる。上記アルデヒドは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、上記アルデヒドはホルムアルデヒドを除き、1以上の水素原子がハロゲン等により置換されたものであってもよい。 Examples of the aldehyde include linear, branched, cyclic saturated, cyclic unsaturated, or aromatic aldehydes having 1 to 19 carbon atoms. Specific examples include formaldehyde, acetaldehyde, propionyl aldehyde, n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, tert-butyraldehyde, benzaldehyde, cyclohexyl aldehyde and the like. The aldehyde may be used alone or in combination of two or more. The aldehyde may be one obtained by substituting one or more hydrogen atoms with halogen or the like except formaldehyde.
上記工程2で得られるポリビニルアセタールのアセタール化度は、上記ポリビニルアルコールに対する上記アルデヒドの配合量を適宜変更することにより調整することができる。 The degree of acetalization of the polyvinyl acetal obtained in the step 2 can be adjusted by appropriately changing the blending amount of the aldehyde with respect to the polyvinyl alcohol.
本発明のポリビニルアセタールの製造方法を用いることにより、粒子を粗大化させることなく低重合度かつ高いアセタール化度を有するポリビニルアセタールを得ることができる。このようにして製造されるポリビニルアセタールもまた、本発明の1つである。 By using the method for producing polyvinyl acetal of the present invention, a polyvinyl acetal having a low degree of polymerization and a high degree of acetalization can be obtained without coarsening the particles. Polyvinyl acetal thus produced is also one aspect of the present invention.
本発明によれば、反応阻害や粒子の粗大化をほとんど引き起こすことなく低重合度のポリビニルアセタールを製造することができるポリビニルアセタールの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該ポリビニルアセタールの製造方法を用いて製造されるポリビニルアセタールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the polyvinyl acetal which can manufacture the polyvinyl acetal with a low polymerization degree hardly causes reaction inhibition and particle coarsening can be provided. Moreover, according to this invention, the polyvinyl acetal manufactured using the manufacturing method of this polyvinyl acetal can be provided.
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
ポリビニルアルコールA(鹸化度99%、重合度2000)100g、イオン交換水860gを2Lのセパラブルフラスコにて95℃で1時間、150rpmで加熱攪拌しポリビニルアルコール水溶液を得た。次いで、攪拌したまま温度を60℃とした後、塩酸を投入してpHを1.3とし、塩化鉄(II)を二価の鉄イオン濃度が0.2mmol/Lとなるように添加した。次いで、35重量%濃度の過酸化水素水25gを添加し、1時間反応させて低重合度化したポリビニルアルコールを得た。
得られたポリビニルアルコール水溶液を60分かけて5℃にまで冷却した後、25重量%の塩酸110gとブチルアルデヒド62gを添加し180分間アセタール化反応させた。その後、60分かけて40℃にまで昇温し、その温度で更に120分反応させ、室温にまで冷却した後に析出した樹脂を濾過により回収し、樹脂分をイオン交換水で洗浄した。次いで、得られた樹脂を炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、再度水洗し、乾燥させてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
Example 1
Polyvinyl alcohol A (saponification degree 99%, polymerization degree 2000) 100 g and ion exchange water 860 g were heated and stirred at 150 rpm in a 2 L separable flask at 95 ° C. for 1 hour to obtain a polyvinyl alcohol aqueous solution. Next, the temperature was adjusted to 60 ° C. with stirring, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 1.3, and iron (II) chloride was added so that the divalent iron ion concentration was 0.2 mmol / L. Next, 25 g of 35% by weight hydrogen peroxide water was added and reacted for 1 hour to obtain a polyvinyl alcohol having a reduced degree of polymerization.
After cooling the obtained polyvinyl alcohol aqueous solution to 5 ° C. over 60 minutes, 110 g of 25 wt% hydrochloric acid and 62 g of butyraldehyde were added and acetalized for 180 minutes. Thereafter, the temperature was raised to 40 ° C. over 60 minutes, and the reaction was further continued at that temperature for 120 minutes. After cooling to room temperature, the precipitated resin was collected by filtration, and the resin content was washed with ion-exchanged water. Next, the obtained resin was washed with an aqueous sodium carbonate solution, then washed again with water and dried to obtain polyvinyl butyral. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例2)
ポリビニルアルコールAに代えてポリビニルアルコールB(鹸化度99%、重合度3000)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Example 2)
Polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl alcohol B (degree of saponification 99%, degree of polymerization 3000) was used instead of polyvinyl alcohol A. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例3)
塩化鉄(II)に代えて塩化銅(I)を、一価の銅イオン濃度が0.2mmol/Lとなるように添加したこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
Example 3
Polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1 except that copper (I) chloride was added instead of iron (II) chloride so that the monovalent copper ion concentration was 0.2 mmol / L. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例4)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際の溶液中の二価の鉄イオン濃度を10mmol/Lに変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
Example 4
Polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1 except that the divalent iron ion concentration in the solution for reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol was changed to 10 mmol / L. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例5)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際の溶液中の二価の鉄イオン濃度を0.01mmol/Lに変更し、過酸化水素水を添加した後の反応時間を3時間としたこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Example 5)
Example except that the divalent iron ion concentration in the solution when reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol was changed to 0.01 mmol / L, and the reaction time after adding hydrogen peroxide was 3 hours In the same manner as in 1, polyvinyl butyral was obtained. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例6)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際の溶液のpHを0.3に変更し、二価の鉄イオン濃度を10mmol/Lに変更し、過酸化水素水を添加した後の反応時間を3時間としたこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Example 6)
The pH of the solution for reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol was changed to 0.3, the divalent iron ion concentration was changed to 10 mmol / L, and the reaction time after adding hydrogen peroxide was 3 hours. Except that, polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例7)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際の溶液のpHを3に変更し、二価の鉄イオン濃度を10mmol/Lに変更し、過酸化水素水を添加した後の反応時間を3時間としたこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Example 7)
The pH of the solution for reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol was changed to 3, the divalent iron ion concentration was changed to 10 mmol / L, and the reaction time after adding hydrogen peroxide was 3 hours. Except for the above, polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例8)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際の溶液のpHを3.5に変更し、二価の鉄イオン濃度を15mmol/Lに変更し、過酸化水素水を添加した後の反応時間を3時間としたこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Example 8)
The pH of the solution for reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol was changed to 3.5, the divalent iron ion concentration was changed to 15 mmol / L, and the reaction time after adding hydrogen peroxide was 3 hours. Except that, polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例9)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際の溶液中の二価の鉄イオン濃度を0.005mmol/Lに変更し、過酸化水素水を添加した後の反応時間を3時間としたこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
Example 9
Example except that the divalent iron ion concentration in the solution when reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol was changed to 0.005 mmol / L, and the reaction time after addition of hydrogen peroxide was 3 hours In the same manner as in 1, polyvinyl butyral was obtained. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(実施例10)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際の溶液のpHを0.2に変更し、二価の鉄イオン濃度を10mmol/Lに変更し、過酸化水素水を添加した後の反応時間を3時間としたこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Example 10)
The pH of the solution for reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol was changed to 0.2, the divalent iron ion concentration was changed to 10 mmol / L, and the reaction time after adding hydrogen peroxide was 3 hours. Except that, polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(比較例1)
過酸化水素を添加しなかったこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Comparative Example 1)
Polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1 except that hydrogen peroxide was not added. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(比較例2)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際に塩酸を添加せず、酸性条件にしなかった(pH7)こと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Comparative Example 2)
Polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1 except that hydrochloric acid was not added to lower the degree of polymerization of polyvinyl alcohol and the acidic condition was not used (pH 7). Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
(比較例3)
ポリビニルアルコールを低重合度化する際に塩化鉄(II)を添加しなかったこと以外は実施例1と同様にしてポリビニルブチラールを得た。アルデヒドを添加した際の溶液中の過酸化水素濃度を表1に示した。
(Comparative Example 3)
Polyvinyl butyral was obtained in the same manner as in Example 1 except that iron (II) chloride was not added when reducing the degree of polymerization of polyvinyl alcohol. Table 1 shows the hydrogen peroxide concentration in the solution when the aldehyde was added.
<評価>
実施例及び比較例で製造したポリビニルブチラールについて、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the polyvinyl butyral manufactured by the Example and the comparative example. The results are shown in Table 1.
(1)重合度
エタノール25gに得られたポリビニルブチラール2gを加え、次いで、塩酸ヒドロキシルアミン15gをイオン交換水100gに溶解した溶液10mlと塩酸5mlとを加え、沸騰水浴中で3時間加熱した。冷却後、アンモニア水で中和してからメタノールを加えて樹脂を析出させ、更にメタノールで洗浄してから乾燥させた樹脂を水100gに加熱溶解させた。得られた溶液に対してJIS K6726に準拠して重合度を測定した。また、得られたポリビニルブチラールの重合度を、低重合度化前のポリビニルアルコールの重合度で除した数値(重合度低下率)についても評価した。
(1) Degree of polymerization 2 g of polyvinyl butyral obtained in 25 g of ethanol was added, then 10 ml of a solution of 15 g of hydroxylamine hydrochloride dissolved in 100 g of ion-exchanged water and 5 ml of hydrochloric acid were added and heated in a boiling water bath for 3 hours. After cooling, neutralized with ammonia water, methanol was added to precipitate the resin, and the resin washed with methanol and then dried was dissolved in 100 g of water by heating. The degree of polymerization of the obtained solution was measured according to JIS K6726. Moreover, it evaluated also about the numerical value (polymerization degree fall rate) which remove | divided the polymerization degree of the obtained polyvinyl butyral by the polymerization degree of the polyvinyl alcohol before low polymerization degree.
(2)ブチラール化度
得られたポリビニルブチラールを重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、1H−NMR測定によりブチラール化度を測定した。
(2) Degree of butyralization The obtained polyvinyl butyral was dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide, and the degree of butyralization was measured by 1 H-NMR measurement.
(3)樹脂粒子形状
得られたポリビニルブチラールの粒子形状を目開き1mmのふるいにかけて評価した。ほぼ全ての樹脂がふるいから落下した場合を「○」、半分程度落下した場合を「△」、ほとんど落下しなかった場合を「×」として評価した。
(3) Resin Particle Shape The obtained polyvinyl butyral particle shape was evaluated through a sieve having an opening of 1 mm. The case where almost all the resin dropped from the sieve was evaluated as “◯”, the case where it dropped about half was “Δ”, and the case where almost no resin was dropped was evaluated as “×”.
本発明によれば、反応阻害や粒子の粗大化をほとんど引き起こすことなく低重合度のポリビニルアセタールを製造することができるポリビニルアセタールの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該ポリビニルアセタールの製造方法を用いて製造されるポリビニルアセタールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the polyvinyl acetal which can manufacture the polyvinyl acetal with a low polymerization degree hardly causes reaction inhibition and particle coarsening can be provided. Moreover, according to this invention, the polyvinyl acetal manufactured using the manufacturing method of this polyvinyl acetal can be provided.
Claims (6)
前記工程1で低重合度化したポリビニルアルコールを、酸触媒の存在下においてアルデヒドと反応させてアセタール化する工程2を有し、
前記遷移金属イオンを含有する酸性溶液の遷移金属イオン濃度が0.01〜10mmol/Lであり、
前記遷移金属イオンを含有する酸性溶液のpHが0.3〜4である
ことを特徴とするポリビニルアセタールの製造方法。 Step 1 for reducing the degree of polymerization by contacting polyvinyl alcohol with hydrogen peroxide in an acidic solution containing a transition metal ion, and
The step 2 comprises reacting the polyvinyl alcohol having a reduced degree of polymerization in the step 1 with an aldehyde in the presence of an acid catalyst to form an acetal;
The transition metal ion concentration of the acidic solution containing the transition metal ion is 0.01 to 10 mmol / L,
The method for producing polyvinyl acetal, wherein the acidic solution containing the transition metal ion has a pH of 0.3 to 4.
6. The polyvinyl acetal according to claim 1, wherein the concentration of hydrogen peroxide in the system when the polyvinyl alcohol and the aldehyde are contacted in Step 2 is 0.1 mol / L or less. Production method.
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