JP6083224B2 - 石油樹脂製造用触媒およびそれを用いた石油樹脂の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、新規な石油樹脂製造用触媒およびそれを用いた石油樹脂の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、色相および原料油のモノマー重合転化率に優れ、ゲル分の少ない石油樹脂、特にジシクロペンタジエン類を多く含有する原料油を用いることをも可能とする新規な石油樹脂製造用触媒およびそれを用いた石油樹脂の製造方法に関するものである。
石油類の分解、精製の際に得られる不飽和炭化水素含有留分を原料油として、フリーデルクラフツ型触媒の存在下に重合を行い、石油樹脂を製造する方法は良く知られている。そして、その際の不飽和炭化水素含有留分としては、沸点範囲が２０〜１１０℃の不飽和炭化水素留分（脂肪族系炭化水素留分、Ｃ５留分ということもある。）と、沸点範囲が１４０〜２８０℃の不飽和炭化水素留分（芳香族系炭化水素留分、Ｃ９留分ということもある。）の２種類が一般的であり、該Ｃ５留分から得られる脂肪族石油樹脂、該Ｃ９留分から得られる芳香族石油樹脂、並びに該Ｃ５留分と該Ｃ９留分とを共重合して得られる脂肪族／芳香族共重合石油樹脂等が知られている。また、ジシクロペンタジエン類を熱重合することで得られる脂環族石油樹脂も知られている。
該脂環族石油樹脂の原料となるジシクロペンタジエン類としては、具体的にはジシクロペンタジエン、メチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン等が知られている。そして、該ジシクロペンタジエン類をフリーデルクラフツ型触媒の存在下で重合した場合、モノマー重合転化率が上がらない、不飽和結合が樹脂中に多量に存在することから樹脂の色相悪化やゲル生成により品質が低下するという課題が発生する。そのため、脂肪族石油樹脂、芳香族石油樹脂、脂肪族／芳香族共重合石油樹脂等を製造する際は、ジシクロペンタジエン類を蒸留等により除去した留分により製造することが一般的である。
石油樹脂は、一般的にゴム加工助剤、塗料、接着剤、インキ、アスファルト等の用途で使用され、これらの用途で併用されるゴム、ロジン系樹脂等の配合物と相溶する必要があるため、ゲル分が少ないことが望まれる。
そして、石油樹脂を製造する際の重合活性や樹脂物性を改良する試みとして、三フッ化ホウ素を主触媒とし、共触媒の存在下で炭化水素樹脂を製造する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。また、色相を改良するため、Ｃ９留分とＣ５留分をフリーデルクラフト型触媒の存在下、低温で重合する石油樹脂の製造方法が提案されている（例えば特許文献２参照。）。
また、未利用留分の利用という観点から、ジシクロペンタジエン類を原料としてフリーデルクラフツ型触媒の存在下で重合反応を行い、石油樹脂を製造する方法も検討され、ジシクロペンタジエンを５％以上含有するＣ９留分を三フッ化ホウ素、又は三フッ化ホウ素錯体の存在下に、低温で重合する方法（例えば特許文献３参照。）、Ｃ９留分とジシクロペンタジエンとを、フリーデルクラフツ型触媒の存在下に重合する方法（例えば特許文献４〜６参照。）、Ｃ５留分とジシクロペンタジエンとを、フリーデルクラフツ型触媒の存在下に重合する方法（例えば特許文献７参照。）、等が提案されている。
石油樹脂の貯蔵時のゲル化を防止する為、石油樹脂にアミン系安定剤を添加する方法が提案されている（例えば特許文献６、７参照。）。
しかしながら、特許文献１に提案された方法においては、単独の共触媒の効果については述べられているが、複数の共触媒を使用する効果については何ら検討がなされておらず、重合時のゲル化防止、モノマー重合転化率向上、色相改良のすべてを同時に満たす石油樹脂、その製造については何ら検討のなされていないものであった。特許文献２，３に提案された方法においては、低温で重合を行うためモノマー重合転化率が低下する、冷凍設備を必要とする、等の生産性、コスト面に課題を有する。また、特許文献４、５に提案された方法においては、重合触媒について詳細に述べられておらず、重合時のゲル化防止、モノマー重合転化率向上、色相改良のすべてを同時に満たすことができない。また、特許文献６、７に提案された方法においては、貯蔵時のゲル化を防止するためのものであり、重合時のゲル化については何ら検討がなされていない。重合触媒についても詳細に述べられておらず、重合時のゲル化防止、モノマー重合転化率向上、色相改良のすべてを同時に満たすことができない。
そこで、本発明は、色相およびモノマー重合転化率に優れ、ゲル分の少ない石油樹脂を製造するための石油樹脂製造用触媒、それを用いた石油樹脂、特にジシクロペンタジエン類の多い原料油を使用した石油樹脂の製造方法を提供することを課題とするものである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の特性を有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体が、色相およびモノマー重合転化率に優れ、ゲル分の少ない石油樹脂を製造する石油樹脂製造用触媒として有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、三フッ化ホウ素、フェノールおよびプロパノールからなる石油樹脂製造用触媒であって、該石油樹脂製造用触媒は、三フッ化ホウ素１００重量部に対するフェノールとプロパノールの合計が５０〜３００重量部であり、その際のフェノール／プロパノール（重量比）が０．２／１〜６／１の範囲内である、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であり、重クロロホルム中、室温下で測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにおけるフェノールおよびプロパノールの水酸基に由来するピークが、７．３〜８．９ｐｐｍの間で単一ピークを示すものであることを特徴とする石油樹脂製造用触媒、およびそれを用いた石油樹脂の製造方法に関するものである。
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明の石油樹脂製造用触媒は、三フッ化ホウ素、フェノールおよびプロパノールからなる新規な石油樹脂製造用触媒であり、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体からなるものである。また、重クロロホルム中、室温下で測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにおける水酸基に由来するピークが７．３〜８．９ｐｐｍの間で単一のピークとなるものである。
本発明の石油樹脂製造用触媒は、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体からなることにより、原料油のモノマー重合転化率に優れ、得られる石油樹脂は、色調に優れ、ゲル分の少ない石油樹脂を提供する触媒となるものであり、特にジシクロペンタジエン類を多く含有する原料油を用いることをも可能となる石油樹脂製造用触媒となるものである。ここで、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体ではない錯体、例えば三フッ化ホウ素・フェノール錯体又は三フッ化ホウ素・プロパノール錯体等の単一錯体を触媒として用いた場合、原料油のモノマー重合転化率に劣り、得られる石油樹脂は、色調に劣り、ゲル分の多い石油樹脂となる。そして、その傾向は、ジシクロペンタジエン類を多く含有する原料油を用いる場合にはより顕著なものとなる。
そして、本発明の石油樹脂製造用触媒が、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体からなることは、重クロロホルム中、室温下で測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにおける水酸基（フェノールおよびプロパノールに由来する水酸基。）に由来するピークが単一のピークとなることにより確認することができる。三フッ化ホウ素フェノールの水酸基に由来するピークは本来９．５ｐｐｍに観測され、三フッ化ホウ素プロパノールの水酸基に由来するピークは本来８．０ｐｐｍに観測されるものではあるが、本発明の石油樹脂製造用触媒は、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体からなることにより、これらの位置に二本のピークを示すものではなく、単一のピークとなるものである。
本発明の石油樹脂製造用触媒は、重クロロホルム中、室温下で測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにおける水酸基（フェノールおよびプロパノールに由来する水酸基。）に由来するピークが７．３〜８．９ｐｐｍに単一ピークを示すものである。ここで、該ピークが７．３ｐｐｍ未満である触媒、又は８．９ｐｐｍを越える触媒である場合、モノマー重合転化率の低い触媒となり、得られる石油樹脂は、色相に劣ったり、ゲル分の多いものとなる。
本発明の石油樹脂製造用触媒の調製方法としては、重クロロホルム中、室温下で測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにおけるフェノールおよびプロパノールの水酸基に由来するピークが７．３〜８．９ｐｐｍに単一ピークを示す三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体からなる触媒を調製することが可能であれば如何なる方法を用いることも可能であり、例えば三フッ化ホウ素フェノール錯体と三フッ化ホウ素プロパノール錯体とを混合する方法；三フッ化ホウ素、フェノールおよびプロパノールを混合する方法；石油樹脂の原料油に、三フッ化ホウ素フェノール錯体と三フッ化ホウ素プロパノール錯体とを混合する方法；石油樹脂の原料油にフェノール、プロパノールおよび三フッ化ホウ素を添加する方法；等が例示される。石油樹脂の原料油中で触媒を調製する場合、石油樹脂の品質に影響を与えない範囲内であれば、これらの触媒原料を原料油に分割して添加してもよい。
そして、本発明の石油樹脂製造用触媒を調製する際の各成分（三フッ化ホウ素、フェノール、プロパノール）の使用量については本発明の石油樹脂製造用触媒が製造可能である限りにおいて任意であり、その中でも、モノマー重合転化率に優れ、得られる石油樹脂が分子量、軟化点、色相、ゲルの生成量に優れる触媒となることから、三フッ化ホウ素１００重量部に対するフェノールとプロパノールの合計が５０〜３００重量部であり、その際のフェノール／プロパノール（重量比）が０．２／１〜６／１であることが好ましい。
本発明の石油樹脂製造用触媒は、例えば石油類の熱分解及び／又は精製により得られる不飽和炭化水素含有留分である原料油の重合反応に用いることにより、分子量、軟化点、色相に優れ、ゲルの生成量の少ない石油樹脂を生産効率よく製造することができる。
その際の原料油としては、例えば石油類の熱分解および精製により得られる、沸点範囲２０〜１１０℃のＣ５留分、沸点範囲１４０〜２８０℃のＣ９留分、ジシクロペンタジエン留分、等を挙げることができる。
該Ｃ５留分としては、一般的に石油類の熱分解および精製により得られる沸点範囲２０〜１１０℃の留分として知られているものであれば如何なるものを用いることも可能であり、例えばイソプレン、トランス−１，３−ペンタジエン、シス−１，３−ペンタジエン、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン等に代表される炭素数４〜６の共役ジオレフィン性不飽和炭化水素類；ブテン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、１−ペンテン、２−ペンテン、シクロペンテン等に代表される炭素数４〜６のモノオレフィン性不飽和炭化水素類；シクロペンタン、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、ｎ−ヘキサン等の脂肪族系飽和炭化水素；これらの混合物、等が挙げられる。
該Ｃ９留分としては、一般的に石油類の熱分解および精製により得られる沸点範囲１４０〜２８０℃の留分として知られているものであれば如何なるものを用いることも可能であり、例えばスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ビニルトルエン、インデン、インデンのアルキル誘導体等に代表される炭素数８〜１０のビニル芳香族炭化水素類；炭素数１０以上のオレフィン類；炭素数９以上の飽和芳香族類；ジシクロペンタジエン、メチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン等のジシクロペンタジエン類；これらの混合物、等が挙げられる。
該ジシクロペンタジエン留分は、一般的に石油類の熱分解および精製により得られるものであれば如何なるものを用いることも可能であり、該Ｃ９留分を更に精製したもの、該Ｃ５留分中のシクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンを二量化し精製したもの、等が挙げられる。
本発明の石油樹脂製造用触媒を用いて得られる石油樹脂は、特に色相に優れ、ゲル生成が少ないものとなることから、原料油としてはジシクロペンタジエン類を１０％以上含むものであることが好ましい。その際のジシクロペンタジエン類としては、一般的に石油類の熱分解および精製により得られるジシクロペンタジエン類として知られているものであれば如何なるものでもよく、例えばジシクロペンタジエン、メチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン、これらの混合物等が挙げられる。
該原料油として、該Ｃ５留分を主成分として用いた場合、得られる石油樹脂は脂肪族系石油樹脂と称されるものとなる。また、該Ｃ９留分を主成分として用いた場合、得られる石油樹脂は芳香族系石油樹脂と称されるものとなる。該Ｃ５留分と該Ｃ９留分の混合物（その際の混合割合は任意である。）を用いた場合、得られる石油樹脂は脂肪族／芳香族系石油樹脂と称されるものとなる。さらに、ジシクロペンタジエン類を用いた場合、得られる石油樹脂は脂環族石油樹脂と称されるものとなる。
そして、石油樹脂の製造する際の製造条件としては、本発明の石油樹脂製造用触媒の存在下で重合を行うこと以外の如何なる制限を受けることはなく、例えば原料油に本発明の石油樹脂製造用触媒を加え加熱し重合することにより石油樹脂を製造することができる。
その際の重合温度としては、任意であり、特に色相に優れる石油樹脂を生産効率よく製造できることから、０〜１００℃が好ましく、特に０〜８０℃であることが好ましい。ここで、色相の優れる石油樹脂を製造する際には、一般的には重合温度を０℃未満とする低温重合法がとられているが、低温重合法は、モノマー重合転化率が低く生産効率に劣るという課題を有する。本発明の石油樹脂製造用触媒を用いることにより、０℃以上の条件下であっても、色相に優れる石油樹脂を生産効率よく製造することが可能となる。また、該石油樹脂製造用触媒の添加量としては、任意であり、その中でも特に生産効率に優れた製造方法となることから、該原料油１００重量部に対して０．１〜２重量部であることが好ましい。さらに、重合時間としては、０．１〜１０時間の範囲が好ましい。反応圧力は大気圧〜１ＭＰａが好ましい。
石油樹脂の重合反応の後には、石油樹脂製造用触媒の除去を行うことも可能であり、その際は、塩基による中和処理、水洗、溶媒による留去等の常法を選択することも可能である。
そして、得られる石油樹脂は、色相およびモノマー重合転化率に優れ、ゲル分の少ないことを特徴とするものであり、特に色相１０以下、全モノマーの平均重合転化率が７０重量％以上であることが好ましい。また、軟化点６０〜１６０℃、特に７０〜１５０℃を有するものであることが好ましい。特に加工性に優れるものとなることから重量平均分子量（Ｍｗ）５００〜５０００である石油樹脂が好ましい。
色相および原料油のモノマー重合転化率に優れ、ゲル分の少ない石油樹脂、特にジシクロペンタジエン類を多く含有する原料油を用いることをも可能とする新規な石油樹脂製造用触媒およびそれを用いた石油樹脂の製造方法を提供するものである。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限を受けるものではない。尚、実施例、比較例において用いた原料油、得られた石油樹脂の分析方法は下記の通りである。
＜原料油＞
ナフサの分解・精製により得られた沸点範囲１４０〜２８０℃のＣ９（（Ａ）、（Ｂ））留分（表１）、ジシクロペンタジエン留分（表２）、沸点範囲２０〜１１０℃のＣ５留分（表３）のそれぞれの組成を表１〜３に示す。なお、表１〜３中のＤＣＰＤはジシクロペンタジエン、ＣＰＤはシクロペンタジエンの略記である。
ナフサの分解・精製により得られた沸点範囲１４０〜２８０℃のＣ９（（Ａ）、（Ｂ））留分（表１）、ジシクロペンタジエン留分（表２）、沸点範囲２０〜１１０℃のＣ５留分（表３）のそれぞれの組成を表１〜３に示す。なお、表１〜３中のＤＣＰＤはジシクロペンタジエン、ＣＰＤはシクロペンタジエンの略記である。
三フッ化ホウ素：（大陽日酸（株）製）
フェノール：（和光純薬（株）製、試薬特級)
プロパノール：（和光純薬（株）製、試薬特級)
メタノール：（和光純薬（株）製、試薬特級)
〜分析方法〜
＜各原料油中の成分分析＞
ＪＩＳ Ｋ−０１１４（２０００年）に準拠してガスクロマトグラフ法を用いて分析した。
＜石油樹脂製造用触媒の１Ｈ−ＮＭＲ測定＞
三フッ化ホウ素とアルコール成分を混合したサンプルを調製し、重クロロホルム中で核磁気共鳴測定装置（日本電子製、（商品名）ＧＳＸ４００、周波数４００ＭＨｚ）により１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを測定し、アルコール成分の水酸基に由来するピークの観察をした。
三フッ化ホウ素とアルコール成分を混合したサンプルを調製し、重クロロホルム中で核磁気共鳴測定装置（日本電子製、（商品名）ＧＳＸ４００、周波数４００ＭＨｚ）により１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを測定し、アルコール成分の水酸基に由来するピークの観察をした。
＜モノマー重合転化率の測定＞
ＪＩＳ Ｋ−０１１４（２０００年）に準拠してガスクロマトグラフ法により重合前後の油中の全モノマー量の測定を行い、モノマー重合転化率を算出した。
ＪＩＳ Ｋ−０１１４（２０００年）に準拠してガスクロマトグラフ法により重合前後の油中の全モノマー量の測定を行い、モノマー重合転化率を算出した。
＜重量平均分子量（Ｍｗ）の測定＞
ポリスチレンを標準物質とし、ＪＩＳ Ｋ−０１２４（１９９４年）に準拠してゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した。
ポリスチレンを標準物質とし、ＪＩＳ Ｋ−０１２４（１９９４年）に準拠してゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した。
＜軟化点の測定＞
ＪＩＳ Ｋ−２５３１（１９６０）（環球法）に準拠した方法で測定した。
ＪＩＳ Ｋ−２５３１（１９６０）（環球法）に準拠した方法で測定した。
＜色相（ガードナー）の測定＞
得られた石油樹脂を５０重量％トルエン溶液として、ＡＳＴＭ Ｄ−１５４４−６３Ｔに従って測定した。
得られた石油樹脂を５０重量％トルエン溶液として、ＡＳＴＭ Ｄ−１５４４−６３Ｔに従って測定した。
実施例１
三フッ化ホウ素０．９０ｇ、フェノール１．５８ｇおよびプロパノール０．４３ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２２３重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝３．７／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により８．５ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
三フッ化ホウ素０．９０ｇ、フェノール１．５８ｇおよびプロパノール０．４３ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２２３重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝３．７／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により８．５ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
内容積２リットルのガラス製オートクレーブに、原料油としてナフサの分解により得たＣ９（Ａ）留分（表１参照。）４００ｇとＤＣＰＤ留分（表２参照。）１００ｇを仕込んだ（Ｃ９留分／ＤＣＰＤ留分＝８０／２０（重量％））。次に、窒素雰囲気下で４０℃に加熱した後、得られた石油樹脂製造用触媒２．９１ｇ（原料油１００重量部に対して、０．５８重量部に相当。）を加えて４０℃で３時間重合した。仕込条件（割合）を表４に示す。
重合反応終了後、苛性ソーダ水溶液を添加して中和した後、ろ過によりゲル分を回収し、乾燥してゲル分の重量を測定した。また、油層の未反応油を蒸留して石油樹脂を回収した。
得られた石油樹脂の物性を表６に示す。モノマー重合転化率は７５％であり、得られた石油樹脂はゲルを含まず、色相も８と優れるものであった。
比較例１
三フッ化ホウ素０．９０ｇ、フェノール１．９６ｇおよびプロパノール０．２３ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２４３重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝８．５／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．３ｐｐｍに水酸基に由来するピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール錯体であることを確認した。
三フッ化ホウ素０．９０ｇ、フェノール１．９６ｇおよびプロパノール０．２３ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２４３重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝８．５／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．３ｐｐｍに水酸基に由来するピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール錯体であることを確認した。
得られた触媒３．０９ｇを用いた以外は、実施例１と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件（割合）を表５に示す。
得られた石油樹脂の物性を表７に示す。モノマー重合転化率は６４％であり、得られた石油樹脂は色相１２と悪いものであった。
実施例２
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２２３重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝３．７／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により８．４ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２２３重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝３．７／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により８．４ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
内容積２リットルのガラス製オートクレーブに、原料油としてナフサの分解により得たＣ９（Ｂ）留分（表１参照。）４００ｇとＣ５留分（表３参照。）１００ｇを仕込んだ（Ｃ９留分／Ｃ５留分＝８０／２０（重量％））。次に、窒素雰囲気下で４０℃に加熱した後、得られた石油樹脂製造用触媒３．８７ｇ（原料油１００重量部に対して、０．７７重量部に相当。）を加えて４０℃で２時間重合した。仕込条件（割合）を表４に示す。
重合反応終了後、苛性ソーダ水溶液を添加して中和した後、ろ過によりゲル分を回収し、乾燥してゲル分の重量を測定した。また、油層の未反応油を蒸留して石油樹脂を回収した。
得られた石油樹脂の物性を表６に示す。モノマー重合転化率は７９％であり、得られた石油樹脂はゲルを含まず、色相も９と優れるものであった。
比較例２
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．８０ｇおよびプロパノール０．２１ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２５１重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝１３．３／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．４ｐｐｍに水酸基に由来するピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール錯体であることを確認した。
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．８０ｇおよびプロパノール０．２１ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２５１重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝１３．３／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．４ｐｐｍに水酸基に由来するピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール錯体であることを確認した。
得られた触媒４．２１ｇを用いた以外は、実施例２と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件（割合）を表５に示す。
得られた石油樹脂の物性を表７に示す。モノマー重合転化率は７２％であり、得られた石油樹脂は、ゲル分を有し、色相も１３と悪いものであった。
実施例３
三フッ化ホウ素１．００ｇ、フェノール１．００ｇおよびプロパノール０．８１ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が１８１重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝１．２／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により７．７ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
三フッ化ホウ素１．００ｇ、フェノール１．００ｇおよびプロパノール０．８１ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が１８１重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝１．２／１に相当。）とし、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により７．７ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
内容積２リットルのガラス製オートクレーブに、原料油としてナフサの分解により得たＣ９（Ｂ）留分（表１参照。）４００ｇとＣ５留分（表３参照。）１００ｇを仕込んだ（Ｃ９留分／Ｃ５留分＝８０／２０（重量％））。次に、窒素雰囲気下で４０℃に加熱した後、得られた石油樹脂製造用触媒２．８１ｇ（原料油１００重量部に対して、０．５６重量部に相当。）を加えて４０℃で２時間重合した。仕込条件（割合）を表４に示す。
重合反応終了後、苛性ソーダ水溶液を添加して中和した後、ろ過によりゲル分を回収し、乾燥してゲル分の重量を測定した。また、油層の未反応油を蒸留して石油樹脂を回収した。
得られた石油樹脂の物性を表６に示す。モノマー重合転化率は８０％であり、得られた石油樹脂はゲルを含まず、色相も８と優れるものであった。
比較例３
三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール２ｇを混合し、触媒の調製を行った。得られた触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．５ｐｐｍにフェノールの水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素フェノール錯体であることを確認した。
三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール２ｇを混合し、触媒の調製を行った。得られた触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．５ｐｐｍにフェノールの水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素フェノール錯体であることを確認した。
得られた触媒３ｇを用いた以外は、実施例３と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件（割合）を表５に示す。
得られた石油樹脂の物性を表７に示す。モノマー重合転化率は７２％であり、得られた石油樹脂は、ゲル分を有し、色相も１４と悪いものであった。
実施例４
内容積２リットルのガラス製オートクレーブに、原料油としてナフサの分解により得たＣ９（Ｂ）留分（表１参照。）３００ｇとＣ５留分（表３参照。）２００ｇを仕込んだ（Ｃ９留分／Ｃ５留分＝６０／４０（重量％））。次に、窒素雰囲気下で４０℃に加熱した後、
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇ（実施例２で得られた石油樹脂製造用触媒に相当する配合割合）を加えて４０℃で２時間重合した。仕込条件（割合）を表４に示す。
内容積２リットルのガラス製オートクレーブに、原料油としてナフサの分解により得たＣ９（Ｂ）留分（表１参照。）３００ｇとＣ５留分（表３参照。）２００ｇを仕込んだ（Ｃ９留分／Ｃ５留分＝６０／４０（重量％））。次に、窒素雰囲気下で４０℃に加熱した後、
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇ（実施例２で得られた石油樹脂製造用触媒に相当する配合割合）を加えて４０℃で２時間重合した。仕込条件（割合）を表４に示す。
重合反応終了後、苛性ソーダ水溶液を添加して中和した後、ろ過によりゲル分を回収し、乾燥してゲル分の重量を測定した。また、油層の未反応油を蒸留して石油樹脂を回収した。
得られた石油樹脂の物性を表６に示す。モノマー重合転化率は８１％であり、得られた石油樹脂はゲルを含まず、色相も７と優れるものであった。
比較例４
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１．２０ｇ及びプロパノール２．２７ｇを用いた以外は、実施例４と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１．２０ｇ及びプロパノール２．２７ｇを用いた以外は、実施例４と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
なお、別途三フッ化ホウ素１．２０ｇ及びプロパノール２．２７ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、プロパノールが１８９重量部に相当。）し、三フッ化ホウ素プロパノール錯体の調製を行い、得られた三フッ化ホウ素プロパノール錯体が、１Ｈ−ＮＭＲ測定により８．０ｐｐｍにプロパノールの水酸基に由来する単一ピークを有することを確認した。
得られた石油樹脂の物性を表７に示す。モノマー重合転化率は６６％と低く、得られた石油樹脂は、ゲル分を有するものであった。
実施例５
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇ及びプロパノール０．２０ｇを用いた以外は、実施例４と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表４に示す。
三フッ化ホウ素１．２０ｇ、フェノール２．１０ｇおよびプロパノール０．５７ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇ及びプロパノール０．２０ｇを用いた以外は、実施例４と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表４に示す。
なお、別途三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇおよびプロパノール０．２０ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が９５重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝３．８／１に相当。）し、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体の調製を行い、得られた三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体が、１Ｈ−ＮＭＲ測定により８．５ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有することを確認した。
得られた石油樹脂の物性を表６に示す。モノマー重合転化率は７６％であり、得られた石油樹脂はゲルを含まず、色相も８と優れるものであった。
比較例５
三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇ及びプロパノール０．２０ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇおよびメタノール０．２５ｇを用いた以外は、実施例５と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇ及びプロパノール０．２０ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇおよびメタノール０．２５ｇを用いた以外は、実施例５と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
なお、別途三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇおよびメタノール０．２５ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとメタノールの合計が１００重量部、フェノール／メタノール（重量比）＝３／１に相当。）し、三フッ化ホウ素・フェノール・メタノール錯体の調製を行い、得られた三フッ化ホウ素・フェノール・メタノール錯体が、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．１ｐｐｍに水酸基に由来するピークを有することを確認した。
得られた石油樹脂の物性を表７に示す。モノマー重合転化率は６２％と低く、得られた石油樹脂は、ゲル分を有し、色相の１２と悪いものであった。
比較例６
三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇ及びプロパノール０．２０ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１ｇ及びプロパノール１．８９ｇを用いた以外は、実施例５と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
三フッ化ホウ素１ｇ、フェノール０．７５ｇ及びプロパノール０．２０ｇの代わりに、三フッ化ホウ素１ｇ及びプロパノール１．８９ｇを用いた以外は、実施例５と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
なお、別途三フッ化ホウ素１ｇ及びプロパノール１．８９ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、プロパノールが１８９重量部に相当。）し、三フッ化ホウ素プロパノール錯体の調製を行い、得られた三フッ化ホウ素プロパノール錯体が、１Ｈ−ＮＭＲ測定により８．０ｐｐｍにプロパノールの水酸基に由来する単一ピークを有することを確認した。
得られた石油樹脂の物性を表７に示す。モノマー重合転化率は５２％と低く、得られた石油樹脂は、ゲル分を有するものであった。
実施例６
三フッ化ホウ素０．９ｇ、フェノール１．０５ｇ及びプロパノール０．８５ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２１１重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝１．２／１に相当。）し、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により７．７ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
三フッ化ホウ素０．９ｇ、フェノール１．０５ｇ及びプロパノール０．８５ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールとプロパノールの合計が２１１重量部、フェノール／プロパノール（重量比）＝１．２／１に相当。）し、石油樹脂製造用触媒の調製を行った。得られた石油樹脂製造用触媒は、１Ｈ−ＮＭＲ測定により７．７ｐｐｍに水酸基に由来する単一ピークを有する三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であることを確認した。
内容積２リットルのガラス製オートクレーブに、原料油としてナフサの分解により得たＣ９（Ｂ）留分（表１参照。）５００ｇを仕込んだ。次に、窒素雰囲気下で４０℃に加熱した後、得られた石油樹脂製造用触媒２．８ｇ（原料油１００重量部に対して、０．５６重量部に相当。）を加えて４０℃で３時間重合した。仕込条件（割合）を表４に示す。
重合反応終了後、苛性ソーダ水溶液を添加して中和した後、ろ過によりゲル分を回収し、乾燥してゲル分の重量を測定した。また、油層の未反応油を蒸留して石油樹脂を回収した。
得られた石油樹脂の物性を表６に示す。モノマー重合転化率は７４％であり、得られた石油樹脂はゲルを含まず、色相も９と優れるものであった。
比較例７
三フッ化ホウ素０．９ｇ、フェノール１．０５ｇ及びプロパノール０．８５ｇの代わりに、三フッ化ホウ素０．９ｇ、フェノール２．１０ｇを用いた以外は、実施例６と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
三フッ化ホウ素０．９ｇ、フェノール１．０５ｇ及びプロパノール０．８５ｇの代わりに、三フッ化ホウ素０．９ｇ、フェノール２．１０ｇを用いた以外は、実施例６と同様の方法により石油樹脂の製造を行った。仕込条件を表５に示す。
なお、別途三フッ化ホウ素０．９ｇ、フェノール２．１０ｇを混合（三フッ化ホウ素１００重量部に対し、フェノールが２３３重量部に相当。）し、三フッ化ホウ素フェノール錯体の調製を行い、得られた三フッ化ホウ素フェノール錯体が、１Ｈ−ＮＭＲ測定により９．５ｐｐｍにフェノールの水酸基に由来する単一ピークを有することを確認した。
得られた石油樹脂の物性を表７に示す。モノマー重合転化率は６５％と低く、得られた石油樹脂は、色相が１３と悪いものであった。
色相および原料油のモノマー重合転化率に優れ、ゲル分の少ない石油樹脂、特にジシクロペンタジエン類を多く含有する原料油を用いることをも可能とする新規な石油樹脂製造用触媒およびそれを用いた石油樹脂の製造方法を提供するものであり、その産業的価値は極めて高いものである。
Claims (4)
- 三フッ化ホウ素、フェノールおよびプロパノールからなる石油樹脂製造用触媒であって、該石油樹脂製造用触媒は、三フッ化ホウ素１００重量部に対するフェノールとプロパノールの合計が５０〜３００重量部であり、その際のフェノール／プロパノール（重量比）が０．２／１〜６／１の範囲内である、三フッ化ホウ素・フェノール・プロパノール複合錯体であり、重クロロホルム中、室温下で測定した１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにおけるフェノールおよびプロパノールの水酸基に由来するピークが、７．３〜８．９ｐｐｍの間で単一ピークを示すものであることを特徴とする石油樹脂製造用触媒。
- 石油類の熱分解及び／又は精製により得られる不飽和炭化水素含有留分である原料油を請求項１に記載の石油樹脂製造用触媒を用い、重合することを特徴とする石油樹脂の製造方法。
- 原料油が、ジシクロペンタジエン類を１０重量％以上含む原料油であることを特徴とする請求項２に記載の石油樹脂の製造方法。
- 原料油が、沸点範囲２０〜１１０℃のＣ５留分、沸点範囲１４０〜２８０℃のＣ９留分及びジシクロペンタジエン留分からなる群より選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２又は３に記載の石油樹脂の製造方法。
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