JPH0627165B2 - オキシメチレンコポリマの製造方法 - Google Patents

オキシメチレンコポリマの製造方法

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JPH0627165B2
JPH0627165B2 JP13073086A JP13073086A JPH0627165B2 JP H0627165 B2 JPH0627165 B2 JP H0627165B2 JP 13073086 A JP13073086 A JP 13073086A JP 13073086 A JP13073086 A JP 13073086A JP H0627165 B2 JPH0627165 B2 JP H0627165B2
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、トリオキサンと環状エーテルおよび/または
環状アセタールとを触媒の存在下に塊状で共重合させた
後、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシ
ウムおよび亜硫酸バリウムから成る群から選ばれる少な
くとも一種の亜硫酸金属塩と安定剤を添加して加熱する
ことにより不安定末端を除去し、安定なオキシメチレン
コポリマを得る方法に関する。
<従来の技術> トリオキサン単独、あるいはトリオキサンと環状エーテ
ルおよび/または環状アセタールを触媒の存在下で塊状
重合させてポリオキシメチレンホモポリマあるいはコポ
リマを得ることは、たとえば特公昭44−5234号公
報等で公知である。得られたポリマはこのままでは熱的
に不安定であるので、ホモポリマーの場合にはエステル
化等により末端封鎖をして、またコポリマーの場合に
は、不安定末端を分解除去して安定化するが、それに先
立つて触媒の失活により反応の停止を行なうことが必要
である。すなわちトリオキサン等をカチオン重合して得
られるポリアセタールホモポリマーまたはコポリマー
は、その中に残存している触媒を失活させないと、徐々
に解重合を引起こし、著しい分子量の低下が生じたり、
熱的に極端に不安定となる。
三フツ化ホウ素系重合触媒の失活に関しては、米国特許
第2989509号明細書に、脂肪族アミンやヘテロ環
状アミンを用いることが提案されており、これらのアミ
ンで触媒失活を行ない、洗浄によつてこれらを除去すれ
ば、ポリマーは安定化され、そのまま長期間保存しても
分子量の低下は見られない。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら、通常のアミン化合物で失活しても、洗浄
によつて触媒をポリマーから除去しなければ、ポリマー
を溶融または溶解した場合にやはり解重合が生じ、分子
量の低下が見られる。従つてアミンにより触媒を失活さ
せた後、十分な洗浄操作によりポリマーから触媒を除去
することは下可欠であつた。たとえば特公昭39−80
71号公報や特公昭43−1875号公報にオキシメチ
レン共重合体の末端安定化法が記載されているが、これ
らの方法においても末端安定化に先立つて重合触媒をア
ミンにて失活し、洗浄によつて除去している。
<問題点を解決するための手段> 本発明者らは従来の製造法の欠点を克服し、熱安定性の
優れたオキシメチレンコポリマの製造法を鋭意検討した
結果、触媒失活剤として一般のアミンの代わりに亜硫酸
ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウムおよび
亜硫酸バリウムから成る群から選ばれる少なくとも一種
の亜硫酸金属塩または亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウ
ム、亜硫酸カルシウムおよび亜硫酸バリウムから成る群
から選ばれる少なくとも一種の亜硫酸金属塩とホスフイ
ンオキシド類を使用すれば、触媒がポリマー中に残存し
ても、ポリマーの解重合をまつたく引き起こすことな
く、熱的に非常に安定であることを見い出した。本発明
はこれらの知見に基くものである。
すなわち本発明は、トリオキサンと環状エーテルおよび
/または環状アセタールとの混合物を三フツ化ホウ素、
三フツ化ホウ素水和物および三フツ化ホウ素と酸素原子
またはイオウ原子を含む有機化合物との配位化合物から
成る群から選ばれる少なくとも一種の重合触媒の存在
下、塊状重合させてオキシメチレン単位とオキシアルキ
レン単位を含むオキシメチレンコポリマを製造するに際
して、重合後に亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜
硫酸カルシウムおよび亜硫酸バリウムから成る群から選
ばれる少なくとも一種の亜硫酸金属塩と安定剤を添加
し、そのまま100〜260℃の温度範囲で加熱し、安
定なオキシメチレンコポリマを得ることを特徴とするオ
キシメチレンコポリマの製造方法であり、好ましくは、
亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウム
および亜硫酸バリウムから成る群から選ばれる少なくと
も一種の亜硫酸金属塩と下記式(A)で表わされるホスフ
インオキシド類を併用する上記オキシメチレンコポリマ
の製造方法である。
(ただし、R1、R2、R3はそれぞれアルキル基、シク
ロアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、置
換アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基を表わ
し、同一であつても異なつていても良い) 本発明によれば、重合反応終了時に亜硫酸ナトリウム、
亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウムおよび亜硫酸バリウ
ムから成る群から選ばれる少なくとも一種の亜硫酸金属
塩と安定剤あるいは亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウ
ム、亜硫酸カルシウムおよび亜硫酸バリウムから成る群
から選ばれる少なくとも一種の亜硫酸金属塩、ホスフイ
ンオキシド類と安定剤を添加するだけで、洗浄工程を経
ることなく、そのまま末端安定化できるので非常に画期
的な製造方法である。
本発明で使用される環状エーテルまたは環状アセタール
とは、一般式(B)で表わされる化合物を意味する。
(ただし、式中、Y1〜Y4は、水素原子、炭素数1〜6
のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を
表わし、それぞれ同一であつても異なつていても良い。
またXはメチレン基またはオキシメチレン基を表わし、
アルキル基やハロゲン化アルキル基で置換されていても
良く、mは0〜3の整数を表わす。あるいは、Xは であつても良く、この場合m=1であり、pは1〜3の
整数である)。
環状エーテルまたは環状アセタールの具体的な例として
は、特にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,
3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,3−ジオ
キセパン、1,3,5−トリオキセパン、1,3,5−
トリオキソカン、1,3,6−トリオキソカン、エピク
ロルヒドリンが好ましい。
重合触媒は三フツ化ホウ素、三フツ化ホウ素水和物およ
び酸素またはイオウ原子を有する有機化合物と三フツ化
ホウ素との配位化合物の群より選ばれる1種以上がガス
状、液状または適当な有機溶媒の溶液として用いられ
る。三フツ化ホウ素との配位化合物としてはアルコー
ル、エーテル、フエノール、スルフイド等が挙げられ
る。触媒としては特に三フツ化ホウ素の配位化合物が好
ましく、とりわけ三フツ化ホウ素ジエチルエーテラー
ト、三フツ化ホウ素ジブチルエーテラートが好ましい。
また、有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレ
ンのような芳香族炭化水素、n−ヘキサン、n−ヘプタ
ン、シクロヘキサンのような脂肪族炭化水素、メタノー
ル、エタノールなどのアルコール類、クロロホルム、ジ
クロロメタン、1,2−ジクロロエタンのようなハロゲ
ン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケトンのような
ケトン類が挙げられる。
重合触媒はトリオキサン1モルに対して5×10-6〜1
×10-1モル使用すれば良く、好ましくは1×10-5
1×10-2モルである。
本発明の製造方法で使用される重合反応装置としては、
Σ型撹拌翼を備えたニーダーや、反応帯域として円筒バ
レルを用い、そのバレル中にバレルと同軸かつ多数の中
断した山を有するスクリユーを備え、この中断部とバレ
ル内面に突出した歯とが噛み合うような混合機や、多数
のパドルを備えた一対の平行撹拌軸と周囲に加熱・冷却
用のジヤケツトを備えたケースを有し、平行撹拌軸が同
時に同方向に回転した際に互いに相手のパドルやケース
内面との間に僅少なクリアランスを保つて回転するよう
なセルフクリーニング型の撹拌装置などが用いられる。
本発明の製造方法においては重合初期に反応熱や内容物
の固化による摩擦熱等により、反応系の温度が上昇する
傾向があるので、温度制御できる装置が好ましい。
また、重合初期に内容物が固化して大きなトルクがかか
る傾向にあるため、強力な撹拌能力が必要であるが、い
つたん内容物が粉砕されてしまえばあまり大きなトルク
はかからないため、重合工程を2段階に分けても良い。
重合反応はトリオキサンの融点近傍からトリオキサンの
沸点近傍、すなわち約60℃〜約115℃の温度範囲で
行なうのが好ましい。
本発明で使用される亜硫酸金属塩としては、亜硫酸ナト
リウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウムおよび亜硫
酸バリウムから成る群から選ばれる少なくとも一種が用
いられる。
また本発明で使用できるホスフインオキサイド類として
は、一般式(A)で表わされるが、 (R1、R2、R3はそれぞれアルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、置換アリー
ル基、アルコキシ基、アリールオキシ基を表わし、同一
であつても異なつていても良い) たとえば、トリフエニルホスフインオキシド、ジシクロ
ヘキシルフエニルホスフインオキシド、トリ(n−ブチ
ル)ホスフインオキシド、ジ(n−ブチル)フエニルホ
スフインオキシド、トリフエニルホスフエート等が挙げ
られるが、特にトリフエニルホスフインオキシドが好ま
しい。
亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウム
および亜硫酸バリウムから成る群から選ばれる少なくと
も一種の亜硫酸金属塩の添加量は使用した触媒と当モル
以上あれば良い。添加量がそれより少なくても触媒失活
効果は現われるが、最終的に得られるポリマーの耐熱安
定性は若干低くなる。
本発明で使用される安定剤としては、酸化安定剤、熱安
定剤などが挙げられるが、両者の併用が特に好ましい。
酸化安定剤としては、ヒンダードフエノール系酸化安定
剤が好ましいが、リン系やイオウ系酸化安定剤でも良
い。
具体的には、スミライザーMDP−S、イルガノツクス101
0、イルガノツクス259、イルガノツクス245、イ
ルガノツクス1098、イルガノツクス1035、イルガノ
ツクス565、イルガノツクス1076、イルガノツクス
1081、イルガノツクス1222、イルガノツクス1
330、イルガノツクスMD1024、イルガフオスP
−EPQFF、チヌビン234、チヌビン320、チヌビン
326、チヌビン327、チヌビン328、サノールL
S2626、マークAO−20、マークAO−30、マーク
AO−40、マークAO−50、マークAO−60、マ
ークPEP−8、マークPEP−4、マーク2112、マー
ク1500、マーク522A、マーク260、マークAO−
23、マークAO−412S、マークAO−503A、
マークLA−36、(いずれも商品名)などが挙げられ
る。
熱安定剤としては、カルボン酸ポリアミド、ポリウレタ
ン、ポリウレア、ポリビニルピロリドン、尿素誘導体、
ヒドラジン誘導体、ヒドラゾン誘導体、アミジン化合物
等が使用できる。
本発明においては、重合後に亜硫酸ナトリウム、亜硫酸
カリウム、亜硫酸カルシウムおよび亜硫酸バリウムから
成る群から選ばれる少なくとも一種の亜硫酸金属塩と安
定剤あるいは亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫
酸カルシウムおよび亜硫酸バリウムから成る群から選ば
れる少なくとも一種の亜硫酸金属塩、ホスフインオキシ
ド類と安定剤を加え、洗浄等による触媒の除去を行なう
ことなく加熱して不安定末端を分解除去する。加熱温度
は100〜260℃であり、好ましくはポリマの融点以
上である。
<実施例> 以下、実施例及び比較例により本発明を説明する。
なお実施例中の固有粘度〔η〕inhおよび加熱分解率K
x(x℃での加熱分解率)は次のように定義する。
〔η〕inh 2%のα−ピネンを含有するp−クロロフ
エノール100ml中に0.5gのポリマを溶解し、6
0℃にて測定した溶液粘度。
Kx X℃恒温・空気中で測定した加熱分解率。
Wo:最初のサンプル重量 W :一定時間後のサンプル重量 Kxはデユポン社の熱分析機1090/1091を使用
して測定した。
実施例1 2枚のΣ型撹拌翼を有する3ニーダーにトリオキサン
3000g、1,3−ジオキソラン75ml、トリオキ
サンに対して200ppm(トリオキサン1モルに対し
て1.2×10-4モル)のBF3・Et2Oをベンゼン溶液と
して加え、60〜80℃で60分間撹拌した。生成した
ポリマーに対して触媒の5倍モル量に相当する亜硫酸ナ
トリウム(粒径200μm以下)を添加し、さらにイル
ガノツクス1010(Ciba−Geigy社)0.5重量%、
及びジシアンジアミド0.5重量%を加えて210℃で
20分間加熱混練した。
実施例2、3 亜硫酸ナトリウムを0.1、50倍モル量使用する以外
は実施例1と同様にしてポリマを製造した。
実施例4、5 亜硫酸ナトリウム5倍モル量の他に、トリフエニホスフ
インオキシドを触媒に対して0.1、5倍モル量添加す
る以外は実施例1と同様にしてポリマを製造した。
実施例6 2枚のΣ型撹拌翼を有する3ニーダーにトリオキサン
3000g、1,3−ジオキセパン102ml、トリオ
キサンに対して200ppm(トリオキサン1モルに対
して1.2×10-4モル)のBF3・Et2Oをベンゼン溶液
として加え、60〜80℃で60分間撹拌した。生成し
たポリマーに対して触媒の5倍モル量に相当する亜硫酸
ナトリウム(粒径200μm以下)及び5倍モル量のト
リフエニルホスフインオキシドを添加し、さらにイルガ
ノツクス245(Ciba−Geigy社)0.5重量%、及び
メラミン0.5重量%を加えて210℃で20分間加熱
混練した。
比較例1 亜硫酸ナトリウムの代わりに、触媒に対して5倍モル量
のトリ(n−ブチル)アミンを使用する以外は実施例1
と同様にしてポリマーを製造した。
比較例2 実施例1と同様にして重合した後、5%のトリエチルア
ミン水溶液中へ投入し、30分間撹拌し、ろ過してポリ
マを取出した。このポリマをさらに水洗し、乾燥した
後、0.5重量%のイルガノツクス1010、0.5重
量%のジシアンジアミドを加えて210℃で20分間加
熱混練した。
比較例3 亜硫酸ナトリウムの代わりに、触媒に対して5倍モル量
のトリフエニルホスフインオキシドを使用する以外は実
施例1と同様にしてポリマーを製造した。
実施例1〜6、比較例1〜3で得られたポリマーの物性
を表1に示す。
実施例1、比較例1から、亜硫酸ナトリウムの触媒失活
効果は、通常のアミンと比較して著しく高く、得られた
ポリマの耐熱安定性が著しく高いことがわかる。
さらに、実施例1、比較例2から、亜硫酸ナトリウムを
添加して混練する方が、通常のアミン水溶液で洗浄する
よりも、触媒失活効果が大きく、得られたポリマの耐熱
安定性が著しく高いことがわかる。
実施例1〜3から、亜硫酸ナトリウムのモル数が使用し
た触媒のモル数より少ないと、得られたポリマの耐熱安
定性が若干低下することがわかる。また添加量が多い分
には耐熱安定性に影響はない。
実施例1、4、5、比較例3から、亜硫酸ナトリウムと
トリフエニルホスフインオキシドを併用すると、得られ
たポリマの耐熱安定性は、亜硫酸ナトリウム単独の場合
より良くなるが、トリフエニルホスフインオキシド単独
では触媒失活効果がまつたく無いことがわかる。
実施例6では、共重合成分として1,3−ジオキセパン
を使用したが、得られたポリマの耐熱安定性は、1,3
−ジオキソランを使用した実施例5の場合と同等であつ
た。
表2に実施例1、6の成形品の物性を示す。
<発明の効果> 実施例が示すように、本発明による製造法を使用するこ
とにより、洗浄による触媒の除去を行うことなく、きわ
めて簡単なプロセスで耐熱安定性に優れたオキシメチレ
ンコポリマを製造することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トリオキサンと環状エーテルおよび/また
    は環状アセタールとの混合物を三フッ化ホウ素、三フッ
    化ホウ素水和物および三フッ化ホウ素と酸素原子または
    イオウ原子を含む有機化合物との配位化合物からなる群
    から選ばれる少なくとも一種の重合触媒の存在下、塊状
    重合させてオキシメチレン単位とオキシアルキレン単位
    を含むオキシメチレンコポリマを製造するに際して、重
    合後に亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カル
    シウムおよび亜硫酸バリウムから成る群から選ばれる少
    なくとも一種の亜硫酸金属塩と安定剤を添加し、そのま
    ま100〜260℃の温度範囲で加熱し、安定なオキシ
    メチレンコポリマを得ることを特徴とするオキシメチレ
    ンコポリマの製造方法。
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US5866670A (en) * 1995-08-21 1999-02-02 Polyplastics Co., Ltd. Process for preparing polyacetal copolymer
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