JPH03270730A - 化学反応方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は化学反応方法に関する。

［従来の技術］ 化学反応方法として、回分式、多段式、管流通式等があ
るが、いずれも撹拌羽根、邪魔板等を利用して混合して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来のものは、混合効率が悪く、特に高粘
度物の場合、波紋律速となり反応時間が長くなる等の問
題があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、高粘度物の場合でも、拡散律速とならず
、反応時間が短い反応方法を検討した結果、本発明に到
達した。

すなわち本発明は、１種又は２種以上の物質を化学的に
反応させるにあたり、ｌＨＺ〜３１１０１１ＨＺの低周
波、音波、超音波及びラジオ波からなる群より選ばれる
波を利用することを特徴とする化学反応方法：ｔＬびに
反応温度における粘度が、少なくとも反応途中に、ｌＯ
ポイズ以上となる１種又は２種以上の物質を化学的に反
応させるにあたり、１ＨＺ〜３×１０１１ＨＺの低周波
、音波、超音波及びラジオ波からなる群より選ばれる波
を利用することを特徴とする化学反応方法である。

化学的に反応させる１種又は２種以上の物質としては、
有機化合物の単独又は２種以上の組合せ、具体的には、
■ポリウレタンの原料である有機ジイソシアネートと多
官能性活性水素原子含有化合物［高分子ジオール（ポリ
エーテルジオール及び／又はポリエステルジオール）及
び低分子多官能性活性水素原子含有化合物コの組合せ：
■ポリアルキレンオキシドの原料であるアルキレンオキ
シド；■ポリエステルの原料であるジカルボン酸及びグ
リコールの組合せ；■ポリアミドの原料であるジカルボ
ン酸及びジアミンの組合せ；■ウレア樹脂の原料である
尿素及びホルマリンの組合せ及び■オレフィン樹脂の原
料であるオレフィンモノマーが挙げられる。

■において、有機ジイソシアネートとしては、脂肪族ジ
イソシアネート及び脂環族ジイソシアネート、及び芳香
族ジイソシアネート（ｌ、３−及びｌ。

４−フェニレンジイソシアネート、２．４−及ヒ／又ζ
工２．６−）リレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフ
ェニルメタン−２，４′−及び／又は４，４′−ジイン
シアネー）　（ＭＤＩ）、ナフチレン−１，５−ジイソ
シアネート、履−及びｐ−インシアネートフェニルスル
ホニルイソシアネート等）が挙げられる。

ポリエーテルジオールとしては、低分子グリコール［後
述（ポリエステルジオールの原料として記載）のもの、
例えばエチレングリコール、プロピレングリコール及び
１，４−ブタンジオールコのアルキレンオキシド（炭素
数２〜４のアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド及び！、２−１２．３−１１．
３−ブチレンオキシド）付加物、及びアルキレンオキシ
ド又は環状エーテル（テトラヒドロフラン等）を開環重
合又は開環共重合　（ブロック及び／又はランダム）し
て得られるもの；例えばポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、ポリエチレン−ポリプロピレン
（ブロック及び／又はランダム）グリコール、ポリテト
ラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレン−
エチレン（ブロック及び／又はランダム）グリコール、
ポリテトラメチレン−プロピレン（ブロック及び／又は
ランダム）グリコール、ポリへキサメチレンエーテルグ
リコール、ポリオクタメチレンエーテルグリコール及び
これらの２種以上の混合物が挙げられる。

ポリエステルジオールとしては、低分子ジオール及び／
又は分子量が通常、１０ｏｏ以下のポリエーテルジオー
ルとジカルボン酸とからの縮合ポリエステルジオール及
びラクトンの開環重合により得られるポリラクトンジオ
ール等が挙げられる。

上記低分子ジオールとしては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−、１．３−メタンジオール、ネ
オペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、１
，８−オクタメチレンジオール、アルキルジアルカノー
ルアミン、環状基を有する低分子ジオール類［特公昭４
５−１４７４号記載のもの例えばビス（ヒドロキシメチ
ル）シクロヘキサン、ｍ−及ヒｐ−キシリレングリコー
ル、ビス（ヒドロキシエチルベンゼン、ｌ、４−ビス（
２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、４．４’−ビス（
２−ヒドロキシエトキシ）−ジフェニルプロパン（ビス
フェノールＡのエチレンオキシド付加物）等コ、及びこ
れらの２種以上の混合物が挙げられる。

分子量が通常、１０００以下のポリエーテルジオールと
しては、前記ポリエーテルジオールのうち分子量が１０
００以下のもの、例えばポリエチレングリコール、ポリ
テトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレング
リコール、トリエチレングリコール等で分子量が１００
０以下のもの及びこれらの２種以上の混合物が挙げられ
る。

又、ジカルボン酸としては脂肪族ジカルボン酸（コハク
酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、アゼライン
酸、マレイン酸、フマル酸等）、芳香族ジカルボン酸（
テレフタル酸、イソフタル酸等）及びこれらの２種以上
の混合物が挙げられ、る。

ラクトンとしてはε−カプロラクトンが挙げられる。

これらのポリエステルジオールの具体例としては、ポリ
エチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリへ
キサメチレンアジペート、ポリネオペンチルアジペート
、ポリエチレンプロピレンアジペート、ポリエチレンブ
チレンアジペート、ポリブチレンヘキサメチレンアジペ
ート、ポリジエチレンアジペート、ポリ（ポリテトラメ
チレンエーテル）アジペート、ポリエチレンアゼレート
、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンアゼレート、
ポリブチレンセバケート、ポリカプロラクトンジオール
；及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。

低分子多官能性水素原子化合物としては上記ポリエステ
ルジオールの原料として挙げたグリコール及びそのアル
キレンオキシド低モル付加物（分子量５００未満のもの
）、アミン化合物、例えば脂肪族ジアミン（エチレンジ
アミン等）、脂環族シアミン（インホロンジアミン等）
、芳香族ジアミン（４，４’−ジアミノジフェニルメタ
ン等）、芳香脂肪族ジアミン（キシレンジアミン等）、
アルカノールアミン（エタノールアミン等）等、ヒドラ
ジン、ジヒドラジッド（アジピン酸ジヒドラジッド等）
及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。

■において、ポリアルキレンオキシドの原料であるアル
キレンオキシドとしては、ポリウレタンの原料として前
記したもの、例えば炭素数２〜４のアルキレンオキシド
（エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ｌ、２−１
２，３−１！、３−ブチレンオキシド及びそれらの混合
物）が挙げられる。

■において、ポリエステルの原料であるジカルボン酸お
よびグリコールとしてはポリウレタンの原料として記載
したジカルボン酸およびグリコールと同様のものが挙げ
られる。

■において、ポリアミドの原料であるジカルボン酸及び
ジアミンとしてはポリウレタンの原料として記載したジ
カルボン酸およびジアミンと同様のものが挙げられる。

■において、オレフィン樹脂の原料であるオレフィンモ
ノマーとしては、エチレン、プロピレン、４−メチルペ
ンテン、ブテン、α−オレフィン、ブタジェン、イソプ
レン及びこれらの２種以上の混合物）が挙げられる。

■において、ビニル樹脂の原料であるビニルモノマーと
しては、　（メタ）アクリレート、塩化ビニル、酢酸ビ
ニル、スチレン、（メタ）アクリロニトリル、　（メタ
）アクリルアミド及びこれらの２種以上の混合物が挙げ
られる。

好適な１種又は２種以上の物質は、反応温度における粘
度が、少なくとも反応途中に、１０ポイズ以上、さらに
好ましくは１００ポイズ以上になる物質、例えば■であ
る。

化学反応は、重合反応、重付加反応（ウレタン化反応等
）、重縮合反応等、特に限定されない。

好ましくは重付加反応、特に好ましくは有機ジイソシア
ネートと多官能性活性水素原子含有化合物の反応（ポリ
ウレタン生成反応等）である。

化学反応方法としては、溶液反応又は無溶剤での反応、
加熱又は冷却又は断熱系での反応、並びに回分式又は多
段式又は管流通式等の方法が挙げられる。

１種又は２種以上の物質を化学的に反応させるにあタリ
、１ＨＺ〜３×１０１１　Ｈｌｌ　　好＊　Ｌ　＜　ハ
２０１（Ｚ　〜３Ｘ１０”ＨＺ，さらに好ましくは１０
３　ＨＺ−３ＸＩ　Ｏ６Ｈ７の波を利用する。

このような波の種類としては、低周波、音波、超音波及
びラジオ波等が挙げられる。好ましくは音波及び超音波
である。

１１１［２未満の周波数の波を利用した場合、撹拌効果
がほとんどなく、反応時間の短縮が図れず、また、３１
１０１１　ＨＺを越える周波数の波を利用した場合、撹
拌の効果は殆どなく、かつ反応物の温度上昇又は分子を
励起するため、副反応物の増加に繋がる。

波の利用法としては、振動子を反応物中に浸漬する方法
、反応容器を振動させる方法、及び／又は間接的に波を
反応物に照射する方法等が挙げられる。

振動子としては、例えば超音波工業（株）製の剪断安定
試験機（ＵＳＶ−１５ＯＮＳ型）、（株）日本精機製作
新製の超音波ホモジナイザー（ＲＵＳ−ＢＯＯＴ型）に
付属の振動子等が挙げられる。

波の利用は、いずれの場合も、反応初期から終了時まで
全工程において行ってよいが、重付加反応の反応後期の
高粘度化合物の反応に波を利用するのが特に効果的であ
る。

このような波を利用することにより、撹拌が十分に行え
るが、必要により、この波とともに、撹拌羽根、邪魔板
等を併用して混合してもよい。

波を利用する以外は、反応の形態（反応温度、圧力、時
間、溶剤等）は従来と同じでよい。

［実施例コ 以下実施例により、本発明をさらに説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。以下の記載において
部及び％それぞれ重量部及び重量％を意味する。

実施例１ 超音波発振機、攪拌機、還流冷却器、温度計及び窒素吹
き込み口を備えたフラスコに、分子量が２４９３のポリ
エチレンアジペート（０，０１モル）とエチレングリコ
ール（０，０４モル）を投入し、最終的に５０重量％溶
液となるようにＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下Ｄ
ＭＦと略記）を加え、均一に溶解させた後、ジフェニル
メタン−４，４′−ジイソシアネート（０，０５１モル
）を加え、１００Ｗノ出力で１０ＫＨＺの波を反応物中
で発振させながら６０℃で反応させた。反応開始５時間
後、メタノール０．４部を投入し反応を停止した後、Ｄ
ＭＦを加え３０重ｆｆ１％に希釈し、３０重ｆｆｉ％で
の粘度が２８０．０００　ＣＰＳ／２０℃、数平均分子
量が７８゜０００、重量平均分子量が２２０，０００、
固形分あたりのウレタン結合に対する副反応物であるア
ロファネート・ビューレット結合金量が０．０２％の透
明均一なポリウレタン樹脂溶液を得た。アロファネート
、ビューレット結合金量の測定は、武田研究所報、４７
．１０５（１９８８）記載の方法で行った比較例１ 超音波を利用せず、反応時間を長くした以外は実施例１
と同様の操作を行なった。結果を表１に示す。

比較例２ 超音波を利用せず、反応温度を６０”Ｃから９０’Ｃへ
高くした以外は実施例１と同様の操作を行なった。

結果を表１に示す。

比較例３〜４ 波の周波数、反応時間を変更した以外は実施例１と同様
の操作を行なった。結果を表１に示す。

実施例　２ 超音波発振機、撹拌機、温度計及び滴下ロートを備えた
オートクレーブに、分子量２００Ｇのポリプロピレング
リコール２ｏ部（０，０１モル）、水酸化カリウム０．
０２部を加え、均一に溶解させた後、１００Ｗの出力で
１０ＫＨＺの波を反応物中で発振させながら、プロピレ
ンオキシド４４部（１，０モル）を１２０”Ｃで５時間
要して加え、その後１２０”Ｃで熟成反応を１０時間行
い、ヒドロキシル価＝１７．５、不飽和基当量＝ｏ。

０５ｍｅｑ／ｇのプロピレンオキシドを得た。

比較例５ 超音波を利用せず、反応時間を長くした以外は実施例２
と同様の操作を行なった。結果を表２に示す。

比較例６ 超音波を利用せず、反応温度を高くした以外は実施例２
と同様の操作を行なった。結果を表２に示す。

比較例７〜８ 波の周波数、反応時間を変更した以外は実施例２と同様
の操作を行なった。その結果を表２に示す。

表１ ポリウレタンの評価結果 表２ ポリアルキレンオキシドの評価結果 「発明の効果コ 本発明の化学反応は高粘度物の場合でも、拡散律速とな
らず、反応時間が短いという効果を有する。

すなわち、従来の化学反応方法例えば回分式、多段式、
管流通式等のような攪拌羽根、邪魔板等を利用した混合
の場合のように、混合効率が悪くなることがなく、高粘
度物の場合でも、拡散律速とならず反応時間が長くなる
等の問題がない。

上記効果を奏することから、本化学反応方法は例えば、
ポリウレタン、ポリアルキレンオキシド、ポリエステル
、ポリアミド等さまざまな化合物の製造に使用できる。

巳

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１種又は２種以上の物質を化学的に反応させるにあ
   たり、１ＨＺ〜３×１０＾１＾１ＨＺの低周波、音波、
   超音波及びラジオ波からなる群より選ばれる波を利用す
   ることを特徴とする化学反応方法。 ２、反応温度における粘度が、少なくとも反応途中に、
   １０ポイズ以上となる１種又は２種以上の物質を化学的
   に反応させるにあたり、１ＨＺ〜３×１０＾１＾１ＨＺ
   の低周波、音波、超音波及びラジオ波からなる群より選
   ばれる波を利用することを特徴とする化学反応方法。 ３、１種又は２種以上の物質が有機ジイソシアネート、
   と多官能性活性水素原子含有化合物の組合せ；アルキレ
   ンオキシド；ジカルボン酸及びグリコールの組合せ；ジ
   カルボン酸及びジアミンの組合せ；尿素及びホルマリン
   の組合せ；又はオレフィンモノマーである請求項１記載
   の方法。 ４、反応が重付加反応、重縮合反応又は重合反応である
   請求項１〜２のいずれか記載の化学反応方法。 ５、反応が有機ジイソシアネートと多官能性活性水素原
   子含有化合物との反応である請求項１〜３のいずれか記
   載の化学反応方法。