JPH06207000A - ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールのオキソニウムカップリングを経由するブロックコポリエーテル - Google Patents
ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールのオキソニウムカップリングを経由するブロックコポリエーテルInfo
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Abstract
ロックとヒドロキシ化合物のカップリング反応を通し
て、ポリ(テトラメチレンエーテル)ブロックを製造す
るための方法を提供すること。 【構成】ポリ(テトラメチレンエ−テル)グリコールを
上昇する温度で酸触媒と処理し、分子量の急速な増加を
伴うチェーンカップリンをさせる。ジオール及びトリオ
ールを包含した種々のアルコールをポリ(テトラメチレ
ンエ−テル)グリコール骨格に取り込み、これにより修
正された性質と性能が得られる。
Description
ため、親水性/疎水性の特性を改良するため、及び改質
PTMEGを混合することによって作成されるポリウレ
タン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、ポリエーテルエス
テルを含有した最終重合物の水蒸気透過性に影響を与え
るためのポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール
(PTMEG)の改質に関する。加えて、改質されたポ
リ(テトラメチレンエーテル)グリコールがより低融点
を有し、対応する分子量のPTMEGよりも低い粘度を
有し、これによってこれらの製造及び更なる反応におい
て、これらの物質の取り扱いが容易になる。
ると、テトラヒドロフラン(THF)の生成を伴ったP
TMEGの解重合が起こることが知られている(P.D
reyfuss,「Poly(Tetrahydrof
uran),Gorden&Breach,N.Y.,
1982;米国特許3,925,484、Du Pon
tのM.C.Baker)。
ンエーテルグリコール)ブロックとヒドロキシ化合物の
カップリング反応を通して、ポリ(テトラメチレンエー
テル)ブロックコポリマーを製造するための方法に関す
る。このカップリング反応は、適切な触媒の存在下にポ
リ(テトラメチレンエーテル)グリコールの解重合ステ
ップにおいて生成される3級オキソニウムイオンの形成
を通して進行する。
トリオール等の水酸基と迅速に反応し、置換したPTM
EGを生じる。
シアルキル、ヒドロキシポリエーテル、ヒドロキシアリ
ール、ジヒドロキシアルキル、ポリヒドロキシサイクリ
ック等である。
ール等によって結合したPTMEG鎖を与える。オキソ
ニウムイオンは、PTMEG分子の一端又は両端に生成
し、テトラヒドロフランを分離し、他の3級オキソニウ
ムイオンを生じるポリエーテル鎖を短くするか、又はジ
オール、トリオール等に存在する反応性の水素で停止反
応を受け、ポリウレタン、ポリウレタン尿素及びポリエ
ーテルエステルエラストマーのソフトセグメントとして
表わされるジ−、トリ−等のヒドロキシル官能価を有す
るカップリング改質生成物を与える。カップリング改質
生成物は、PTMEG部位に加えて、例えばエチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、ポリエチレングリコール、1,3−プロパンジオ
ール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,8−オクタンジオール、
又は1,10−n−デカンジオールから誘導されるセグ
メントを含有し、直鎖上に2つの末端水酸基を有しう
る。2官能性グリコールをトリメチロールプロパン又は
グリセリンに置き換えると、3官能性ポリエーテルにな
る。
グ改質反応は、以下の一般的なバッチ法によって行われ
得る。PTMEG及びPTMEGを基準にして0.1か
ら20重量パーセントの、2から40の炭素原子及び2
から6の水酸基を含有するジオール(混合するとすれば
トリオール若くは他の適切なカップリング剤)を強酸性
触媒、例えば硫酸と共に、好ましくは不活性ガスパージ
下、約90℃から150℃で約0.5から8時間、任意
に約1から150mmHg、好ましくは10から120mmHg
の減圧下で加熱する。これらの条件は、カップリング反
応で生成される水を効果的に除去し、無水の反応環境を
維持するために与えられるものである。
を含有する任意の酸及び反応条件下で3級のオキソニウ
ムイオンを生成できる任意の酸である。このカップリン
グ反応の条件下で、酸触媒のエステルが副生成物として
生成されうる。例えば、触媒が硫酸であれば、有機硫酸
塩が生成しうる。これらのエステルは、生成物の精製行
程で除去されなければならない。
ルと他のジオール、トリオール及びポリオールとのオキ
ソニウムカップリングを経るブロックコポリマーの生成
に対するより低い閾値は、約85℃の反応温度である。
過剰の分解が150℃以上で起こる。好ましい温度範囲
は100から150℃であり、最も好ましい範囲は12
0から145℃である。出発混合物は一般に酸を加える
前に窒素でパージされる。
によって決定された予め決められた段階のカップリング
が反応混合物で達成された後、縮合反応を水を加えるこ
とによって停止する。次に、これを還流下に約1時間加
熱し、任意のエステルを加水分解する。次いで、水層を
分離し、ポリマー層を水酸化カルシウムの様な塩基を加
えることによって中和する。これに続いて、ポリエーテ
ルを真空下(1mmHg)、120℃で少なくとも1時間乾
燥する。最後に、乾燥したポリエーテルをセライト濾過
助剤を通して濾過し、透明な明るい黄色のコポリエーテ
ルジオール(又はポリオール等)を得る。
反応によっても行われる。まず、反応容器に、PTME
G、ジオール、(又はポリオール等)及び強酸を導入す
るため、及び窒素のパージための管接続口を取り付け
る。この反応容器を、任意に、わずかな減圧下で130
℃に加熱し、揮発したTHF及び水を分液漏斗に集め
た。
たコポリエーテルの硫酸エステルが入り、反応生成物を
加水分解するための保持時間に適合した速度で水を加え
る。このとき反応容器を還流させておく。
ターに送られ、ここで水層が分離される。コポリエーテ
ル層は、第3の反応容器に入れられる。第3の反応容器
では、コポリエーテル層は塩基(例えば水酸化カルシウ
ム)で中和される。コポリエーテルを少なくとも1時間
の滞留時間、1mmHg下、120℃で乾燥する。この容器
からの流出物を、好ましくは硅藻土濾過助剤を通して濾
過し、最終生成物を得る。
は、一般に200から3,500の数平均分子量を有す
る。生成物であるブロックコポリマーは、一般に出発物
質PTMEGの数平均分子量の110%から600%の
数平均分子量を有する。
PTMEGへの重合が起こらない最高限度の温度である
約82.5℃以上の温度でPTMEGを用いて開始さ
れ、PTMEG残基に対応する量のオキソニウムイオン
を生成しながら、THFと水へのPTMEGの少量の触
媒的解重合が開始される。3級オキソニウムイオン種
は、迅速にジオール若くはポリオールと反応し、全分子
量を増加させ、修飾されたセグメント末端又はブロック
構造を与える。これらの新規なPTMEG修飾物には、
高性能なポリウレタン、ポリウレタン尿素、ポリエーテ
ルエステル及びポリ尿素の製造において、エラストマー
のソフトセグメントとしての適用が見い出されている。
本発明のブロックコポリマー及び芳香族性ジイソシアネ
ートから作成されるポリウレタンは、ジオール又はジア
ミンチェーンエクステンダー(chainextender)でキュ
アーされる。
(テトラメチレンエーテル)グリコール(650の数平
均分子量のPTMEG、Du Pont社製)、及び2
0gのエチレングリコールの混合物をガラス反応容器に
充填した。これに4gの濃硫酸(96%)をゆっくり加
えた。この混合物を、撹拌し、わずかに減圧(120mm
Hg)して、125℃で1時間加熱した。集められた蒸留
物は67gの重量であり、THF中に12%の水を含有
していた。この時点で、水50mlを加えることにより反
応を停止し、ポリエーテルエステルを1時間還流下に加
熱することによって加水分解した。冷却後、下部の水層
を除去し、ポリエーテル層を、6gの水酸化カルシウム
を加えることによって中和した。次にコポリエーテルを
減圧下(1mmHg)下で1時間120℃で乾燥し、セライ
ト濾過助剤の層を通して濾過される。
テルグリコールは155gの重量であり、以下の様に特
徴づけられる。 数平均分子量 1840 分子量比 1.87 40℃での粘度 9.08ポイズ オキシエチレン含量(NMRによる) 12モル% 比較として、2000の数平均分子量の市販のPTME
Gは、40℃で12.0ポイズの粘度を有する。
び窒素パージ口を取り付けたガラス反応容器に400g
のTERATHANE(登録商標)650(Du Po
nt社、数平均分子量650のPTMEG)及び数平均
分子量200の120gのポリエチレングリコール(P
EG200)を充填した。このポリエーテル混合物に、
10gの96%硫酸の20gテトラヒドロフラン溶液を
加えた。均一溶液を10mmHgの減圧下で120℃に加熱
し、水とTHFからなる蒸留物を冷却容器に集めた。
クすることでモニターした。約4時間後、8.5ポイズ
(40℃で)の粘度に達し、反応を600gの水を加え
ることによって停止した。約50mlの水が留去され、任
意の残留硫酸エステルの加水分解がなされた。反応マス
を分液漏斗に移した。層の分離は80℃で起こった。水
層を分離し、ポリエーテル層を3gの水酸化カルシウム
を加えることによって塩基性にした。次に、中和された
ブロックコポリエーテルグリコールを1mmHgの減圧下、
120℃で1時間乾燥した。セライト濾過助剤を通した
瀘液から、以下のように特徴づけられる320gの透明
なブロックコポリエーテルグリコールを得た。
のPTMEGは、以下の性質を有する。 数平均分子量 2000 分子量比 2.0 40℃での粘度 12.0ポイズ 例3 100gのTERATHANE(登録商標)650及び
20gのネオペンチルグリコールをガラス反応容器中で
混合し、4gの96%硫酸の20gTHF溶液を加え
た。混合物は、減圧(80mmHg)下で2時間120℃に
加熱すると均一になった。66gの重量の水とTHFの
蒸留物を集めた。次に反応を150mlの水を加えること
によって停止し、加熱して硫酸エステルを加水分解し
て、150mlの追加の水で洗浄した。1gの水酸化カル
シウムで中和した後、コポリエーテルグリコールを12
0℃において減圧下に乾燥した。硅藻土のベッドを通し
て濾過した後、以下の性質を有する60gの最終のコポ
リエーテルグリコールを回収した。
融解温度を有する。
り付けたガラス反応容器中で、560gのネオペンチル
グリコール及び3250gのTERATHANE(登録
商標)1000を混合し、少なくとも1時間乾燥窒素を
流した。次に、激しく撹拌しながら210gの25%H
2 SO4 水溶液を触媒として加え、窒素を流しながら混
合物を135℃に加熱することによって反応を開始し
た。
た。3〜5時間の反応時間に全量で約1600mlの蒸留
物が集められた。反応の進行は、粘度をモニターする
か、又は分子量をゲル浸透クロマトグラフィーでチェッ
クすることで行った。所望の分子量に達したとき、10
00mlの熱水を加えて反応を停止した。
水分解を行った。次に、500mlの追加の水を加え、反
応生成物を2液層に分離させた。下部の水層を除去し、
ポリマー層を水酸化カルシウムで中和した。中性の生成
物を減圧(15mmHg)下、120℃で乾燥し、濾過し
た。
リマーは、1880の数平均分子量を有しており、23
%のネオペンチルグリコールユニットを含有していた。
このコポリマーは0℃以下の結晶性の融点を有してい
た。一方、同じ様な平均分子量のポリテトラメチレング
リコールホモポリマーは、約35℃の融解温度を有して
いる。
を用いてPTMEG650とPEG200(例5A)か
ら、及びPTMEG1000とPEG200(例5B)
から調製した。このコポリエーテルグリコールは、例5
Aに対しては2092の数平均分子量を、例5Bに対し
ては2050の数平均分子量を有していた。市販のTE
RATHANE(登録商標)(例5C)は、参照用のポ
リオールとして与えられた。
撹拌機を取り付けた2lのフラスコに乾燥窒素を連続的
にパージし、コポリエーテルグリコールをポリウレタン
に変換するための反応容器として使用した。
コール(例5A)(又は例5Cについては、2036g
のTERATHANE(登録商標)2000)、2モル
(180g)の1,4−ブタンジオール及び商業的に利
用可能なポリウレタン触媒である0.02%ポリキャッ
ト70(Polycat70)を充填した。この混合物
の温度を60℃に維持し、容器を真空脱気し、乾燥窒素
でパージした。次に、3モル(750g)の70℃で溶
融するMDI(メチレンジフェニルジイソシアネート)
を加えた。完全に混合した後、反応マスを、予め140
℃に加熱したスチールモールドに95℃であけた。ポリ
ウレタンを120℃で1時間キュアーし、100℃で1
6時間アフターキュアーした。
RATHANE”1000/PEG200を使用し、触
媒を用いずに例5Bを行い、プレポリマーを作成した。
ポリオールの平均分子量は、2050であり、40℃で
の粘度は7.74ポイズであり、NMRによるオキシエ
チレンの含量は35モルパーセントであった。1,4−
ブタンジオール(2.0モル)を最終のポリウレタンの
チェーンエクステンダーとして使用した。キュアーの管
理は例5A及び例5Cと同様であった。 ポリウレタンの物理試験データ
質されていない例5Cに対する例5A及び例5Bの両方
で改善されたホットオイル中での膨張抵抗性は、シール
のような幾つかの最終用途に対して有用なものとして重
要視される。
Claims (7)
- 【請求項1】 ブロックコポリマーを製造するための方
法であって、 (a)200から3,500の数平均分子量を有するポ
リ(テトラメチレンエーテル)グリコールと、触媒量の
強酸、及びポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール
を基準にして0.1から20重量パーセントの、2から
40の炭素原子及び2から6の水酸基を含有するポリオ
ールとを、水及びテトラヒドロフランを留去しながら9
0°から150℃の温度で0.5から8時間処理するこ
と、 (b)存在する何れの中間のポリオールエステルをも対
応するポリエーテルポリールに加水分解すること、 (c)有機層を水層から分離すること、 (d)ポリオール層を中和すること、 (e)ポリ(テトラメチレンエーテル)のブロック及び
前記ポリオールから誘導されるブロックを含有するポリ
エーテルポリオールを回収すること、を具備した製造方
法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、強酸が
10から98wt%濃度の0.1から10wt%の硫酸
である方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の方法であって、出発材
料のポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールを基準
にして、1から5wt%の硫酸が存在する方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載の方法であって、テトラ
ヒドロフランが窒素パージ下、又は1から760mmHgの
圧力で留去される方法。 - 【請求項5】 請求項2に記載の方法であって、温度が
110°から145℃である方法。 - 【請求項6】 40から95モルパーセントブロック
の、200から3,500の数平均分子量を有するポリ
テトラメチレンエーテル、及び60重量パーセントの、
ランダムに分散したジオール又はトリオールから誘導さ
れる(O−CnRn −R1 n −)y のポリアルキレンブロ
ック若くは式−O−(−Cm H2mO−)x −(ここで、
mは2から13であり、xは1から40である。)の繰
り返し単位を含むポリアルキレンエーテルブロックを含
有する1,000から5,000の数平均分子量を有す
るブロックコポリマーグリコール。 - 【請求項7】 ジオール又はジアミンチェーンエクステ
ンダーとキュアーされる、本発明のブロックコポリマー
及びジイソシアネートからのポリウレタン。
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