JPH07247302A - ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体の水添方法 - Google Patents

ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体の水添方法

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JPH07247302A
JPH07247302A JP3983194A JP3983194A JPH07247302A JP H07247302 A JPH07247302 A JP H07247302A JP 3983194 A JP3983194 A JP 3983194A JP 3983194 A JP3983194 A JP 3983194A JP H07247302 A JPH07247302 A JP H07247302A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体の水
添を、水添触媒および反応溶媒の存在下で工業的有利に
実施できる方法を提供する。 【構成】 ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体を、
水添触媒および反応溶媒の存在下で水添する方法におい
て、アルコール濃度を20重量%以上とした反応溶媒を
用いることを特徴とするポリヒドロキシ不飽和炭化水素
系重合体の水添方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリヒドロキシ不飽和
炭化水素系重合体の水添方法に関するものである。さら
に詳しくは、水添触媒および反応溶媒の存在下で行う、
ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体の水添方法の改
良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体
のような少なくとも分子の末端に1個の水酸基を有し、
主鎖または側鎖に炭素−炭素二重結合を有する炭化水素
系重合体は、分子中に存在する二重結合に起因して耐熱
性、耐オゾン性および耐候性等に劣るが、これを水添す
るとその性質が改善される。特公昭61−36002号
公報には、ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体を、
反応溶媒および担体担持型の水添触媒の存在下で水添す
る方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案方法により、ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体
の水添を工業的規模で実施する場合には、水添触媒の反
応活性が、用いる反応溶媒によって種々変化することが
判った。本発明は、上記の技術課題を解決しようとする
ものであり、ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体の
水添を、反応触媒および反応溶媒の存在下で工業的有利
に実施できる方法を提供することを目的として鋭意検討
を重ねた結果、アルコール濃度を特定の濃度以上とした
反応溶媒を用いることにより目的が達成できることを見
い出し、本発明を完成したものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】しかして、本発明の要旨
とするところは、ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合
体を、水添触媒および反応溶媒の存在下で水添する方法
において、アルコール濃度が20重量%以上である反応
溶媒を用いることを特徴とするポリヒドロキシ不飽和炭
化水素系重合体の水添方法に存する。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。 <ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体>本発明方法
において、原料として使用されるポリヒドロキシ不飽和
炭化水素系重合体(以下、「水添原料重合体」ともい
う。)とは、分子の主鎖または側鎖に炭素−炭素二重結
合を有し、かつ、その分子中に平均1.1個以上のヒド
ロキシ基を有する炭化水素系重合体をいう。
【0006】上記の分子構造をもつ水添原料重合体は、
種々の方法で製造することができる。例えば、共役ジエ
ン系モノマー単独、2種以上の共役ジエン系モノマーの
混合物、または共役ジエン系モノマーとこれらと共重合
可能な他のモノマーとの混合物を、1)過酸化水素を反
応開始剤として重合させる方法、また、2)他の反応開
始剤、例えば官能基を有するアゾビスイソニトリル化合
物を使用して重合させる方法、さらに、3)ナトリウ
ム、リチウム等のアルカリ金属、または、アルカリ金属
と多環芳香族化合物との錯体を触媒としてアニオン重合
させ、次いでアルキレンオキシド、エピクロルヒドリン
等を反応させ、塩酸、硫酸、酢酸等のプロトン酸で処理
する方法、等によって製造することができる。
【0007】この場合、原料共役ジエン系モノマーとし
ては、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペン
タジエン、クロロプレン等が挙げられ、また、共重合成
分としての他のモノマーとしては、スチレン、アクリロ
ニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル等が挙げられる。上記方法
で得られる水添原料重合体の具体例としては、ポリヒド
ロキシポリブタジエン、ポリヒドロキシポリイソプレ
ン、ポリヒドロキシポリ1,3−ペンタジエン、および
ヒドロキシ基を有する上記各共重合体等が挙げられる。
中でも、ポリヒドロキシポリブタジエン、特に1,2−
ポリブタジエンジオールが好適である。この1,2−ポ
リブタジエンジオールを用いた場合には、水添触媒が極
めて高い活性を発揮し、水添反応を効率的に行わせるこ
とができるからである。なお、本発明方法で得られる水
添後のポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体がポリウ
レタン製造用に使用されるものであるときは、水添原料
重合体は、数平均分子量が500〜100000、好ま
しくは1000〜10000の範囲のもので、分子中に
有するヒドロキシ基の数が平均1.8〜8.0個の範囲
のものが好ましい。
【0008】<水添触媒>本発明において水添触媒と
は、上記ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体の水添
反応を円滑に行わせるための触媒をいう。本発明方法で
用いることができる水添触媒としては、従来から水添触
媒として知られているニッケル(例えばラネーニッケ
ル)、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、
白金、およびこれらの混合物または合金系触媒を挙げる
ことができる。上記金属触媒の中ではルテニウムが特に
好ましい。この触媒を用いると、水添反応に対する選択
性が極めて優れているので、ヒドロキシ基の水素化分解
を起こさせることなく、二重結合への水添反応を選択的
に容易に行わせることができる。
【0009】これらの水添触媒は、単独で、固体または
可溶性均一錯体として、或いはカーボン、シリカ、珪そ
う土等の担体に担持された担体担持型として使用でき
る。さらに、水添触媒としては、上記金属触媒のほか、
ニッケル、チタン、コバルト等を含む化合物を有機金属
化合物(例えば、トリアルキルアルミニウム、アルキル
リチウム等)で還元して得られる金属錯体も使用でき
る。上記金属触媒を担体担持型として使用する場合に
は、担体に対する触媒金属の割合を0.01〜50重量
%、好ましくは0.1〜15重量%の範囲とするのがよ
い。
【0010】<反応溶媒>本発明において反応溶媒と
は、上記ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体の水添
反応を行わせる際に使用する溶媒をいう。本発明の水添
方法においては、反応溶媒として、アルコール濃度が2
0重量%以上であるものを用いることが必要である。ア
ルコール濃度が20重量%未満の溶媒を使用すると、水
添触媒の活性が著しく低下するからである。反応溶媒と
しては、1種または2種以上のアルコールのみからなる
アルコール溶媒、およびアルコール濃度が20重量%以
上、好ましくは25重量%以上であるアルコールと他の
溶媒との混合溶媒のいずれも使用できるが、アルコール
と他の溶媒との混合溶媒の方が好ましい。アルコールの
みからなる溶媒を用いた場合には、前記ポリヒドロキシ
不飽和炭化水素系重合体が十分に溶解せず、全体が白濁
状でかつ粘度も高くなる恐れがあり、このような水添反
応液からの触媒濾過には長時間を要するのに対し、アル
コールと他の溶媒、例えば脂肪族炭化水素との混合溶媒
を用いた場合には、このような懸念が少ないからであ
る。
【0011】アルコールとしては、イソプロピルアルコ
ール、n−プロピルアルコール、イソブチルアルコール
等が用いられるが、これら例示されたものに限定される
ものではない。また、アルコールに混合して使用可能な
溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタ
ン等の脂肪族炭化水素が用いられるが、これら例示され
たものに限定されるものではない。これらアルコールに
混合して使用可能な溶媒は、単独でも、2種以上を混合
したものであっても、混合溶媒のアルコール濃度が20
重量%以上であれば差し支えない。特に好適な混合溶媒
としては、イソプロピルアルコールとn−ヘプタンより
なり、イソプロピルアルコールの濃度が20重量%以
上、好ましくは25重量%以上のものが挙げられる。
【0012】<水添反応>本発明方法においては、水添
反応に際し、通常、前記ポリヒドロキシ不飽和炭化水素
系重合体100重量部に対し、前記特定の反応溶媒を3
0〜300重量部の範囲で使用する。使用する水添触媒
の量は、金属の種類や担持量等によって異なるが、通常
は原料重合体に対し、0.01〜20重量%の範囲から
選ばれる。また、反応温度は常温〜300℃、通常50
〜200℃の範囲であるが、ヒドロキシ基の水素化分解
を防ぐために180℃以下が好ましい。水添反応用の水
素は、通常は分子状水素が用いられるが、触媒毒となる
物質を含まない限り水素含有ガスを使用することもでき
る。水素圧は、常圧フロー系または加圧系のいずれでも
よく、さらに水添反応は、固定床方式、懸濁方式等いか
なる反応方式であってもよい。
【0013】本発明方法によって得られる水添重合体
は、耐候性、耐熱性等に優れ、海底ケーブル等の止水被
覆材用の電気絶縁性成形材料、ポリウレタン製造用の原
料ポリオールとして好適に使用することができる。さら
に、この水添重合体は、ポリプロピレン、ポリエチレン
等のポリオレフィン系樹脂の改質剤としても使用でき、
これをポリオレフィン系樹脂に適量配合することによ
り、延伸性等の成形加工性や耐衝撃性等の機械的特性を
向上させることができ、また、得られる成形品も塗装性
や接着性が改善されたものとなる。
【0014】
【実施例】次に、本発明を、実施例および比較例により
更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない
限り以下の実施例の記載に限定されるものではない。な
お、以下の例において「%」は、特に記載のない限り全
て重量基準である。また、得られた水添重合体の水添率
およびヒドロキシ基水素化分解率は、それぞれ次の
(I)式および(II)式より求めたものである。
【0015】
【数1】 水添率(%)= (A−B)/A × 100 (I) [式中、Aは、用いた1,2−ポリブタジエンジオール
のヨウ素価(g−I2/100g)であり、Bは、得ら
れた水添重合体のヨウ素価(g−I2/100g)であ
る。なお、これらのヨウ素価はJIS K0070に準
拠して測定したものである。]
【0016】
【数2】 ヒドロキシ基水素化分解率(%) = (C−D)/C × 100 (II) [式中、Cは、用いた1,2−ポリブタジエンジオール
の水酸基価(mg−KOH/g)であり、Dは、得られ
た水添重合体の水酸基価(mg−KOH/g)である。
なお、これらの水酸基価はJIS K0070に準拠し
て測定したものである。]
【0017】実施例1 加温用ヒーター、攪拌機構、温度計、および蓄圧器と定
圧供給弁等を備えた容量200mlのオートクレーブ
に、1,2−ポリブタジエンジオール(数平均分子量:
2000、1,2−結合:90%、1,4−結合:10
%、ヨウ素価:460g−I2/100g、水酸基価:
54mg−KOH/g)50g、イソプロピルアルコー
ルとn−ヘプタンよりなる混合溶媒(イソプロピルアル
コール:n−ヘプタンの重量比は1:3、水分濃度0.
01%)35g、およびカーボン担持ルテニウム触媒
(ルテニウム担持量5%、水分含有量50%[湿量基
準])0.36gを仕込み、系内を精製アルゴンにて置
換した。次に、この系内に、ボンベからの高圧水素ガス
を蓄圧器に分取し、反応系の内圧が常に25kg/cm
2Gの一定圧になるように設定された定圧供給弁を経由
させて、蓄圧器内の水素ガスを供給した。次いでこの反
応系を約30分かけて115℃まで昇温して水添反応を
開始させ、この圧力、温度条件下で4時間の水添反応を
行った。反応を終えた後、内容物を取り出し、触媒を濾
別し、さらに溶媒を減圧下で溜去し、目的とする水添重
合体を得た。なお、水添反応の進行途中、蓄圧器の圧力
を読み取り、次の(III)式から水添初期活性を算出
し、水添反応の活性を評価した。
【0018】
【数3】 水添初期活性 = 1/(1−(ΔPi/ΔP0)) (III) [式中、ΔPiとΔP0とはいずれも水添反応の進行に伴
う蓄圧器の圧力低下(kg/cm2G)を意味し、ΔPi
は、反応系の温度が115℃に到達した時から更に6分
間経過した時点までの圧力低下であり、ΔP0は、4時
間の水添反応を終了した時点までの圧力低下(ΔPa)
とこの間に達成された水添率(Ha%)とから、次の
(IV)式に基づいて算出された圧力低下であり、この
ΔP0は、水添率100%時に換算された圧力低下に相
当する。]
【0019】
【数4】 ΔP0 = ΔPa×(100/Ha) (IV) 得られた結果を、用いた反応溶媒の組成とともに表1に
示す。
【0020】実施例2〜実施例4、比較例1、2 実施例1に記載の例において、用いた反応溶媒の組成
を、それぞれ表1に示す組成に変更したほかは、同例に
おけると同様にして水添重合体を得た。また、同例にお
けると同様にして、水添初期活性を算出して水添反応の
活性を評価するとともに、水添重合体の水添率およびヒ
ドロキシ基水素化分解率を測定した。それらの結果を、
同じく表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1から明らかなように、本発明方法の要
件を満足し、アルコール濃度が20重量%以上である反
応溶媒を用いた場合には、水添触媒は極めて高い水添初
期活性を示し、また水添率が高く、ヒドロキシ基水素化
分解率の低い水添重合体が得られる(実施例1〜実施例
4)。これに対し、アルコール濃度が20重量%未満で
ある反応溶媒を用いた場合(比較例1)、およびアルコ
ールを全く含まない反応溶媒を用いた場合(比較例2)
には、反応触媒は各実施例より大幅に低い水添初期活性
を示し、水添率の高い重合体は得られない。
【0023】
【発明の効果】本発明方法は、ポリヒドロキシ不飽和炭
化水素系重合体を、水添触媒および反応溶媒の存在下で
水添するに際し、アルコール濃度が20重量%以上であ
る特定の反応溶媒を用いるので、水添触媒が極めて高い
水添初期活性を示し、ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系
重合体の水添反応を生産性よく工業的有利に実施できる
という効果を奏する。また、この特定の反応溶媒の存在
下でルテニウム触媒を用いると、ヒドロキシ基の水素化
分解を起こさせることなく、二重結合への水添反応を選
択性よく容易に行わせることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体
    を、水添触媒および反応溶媒の存在下で水添する方法に
    おいて、アルコール濃度が20重量%以上である反応溶
    媒を用いることを特徴とするポリヒドロキシ不飽和炭化
    水素系重合体の水添方法。
  2. 【請求項2】 ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体
    が、ポリヒドロキシポリブタジエンであることを特徴と
    する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 反応溶媒が、アルコールと脂肪族炭化水
    素とからなり、かつ、アルコール濃度が25重量%以上
    であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の
    方法。
  4. 【請求項4】 反応溶媒が、イソプロピルアルコールと
    n−ヘプタンとからなり、かつ、イソプロピルアルコー
    ル濃度が25重量%であることを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2記載の方法。
  5. 【請求項5】 水添触媒が、ニッケル、コバルト、ルテ
    ニウム、ロジウム、パラジウム、および白金のうちから
    選ばれたものであることを特徴とする請求項1ないし請
    求項4のいずれかの一つに記載の方法。
  6. 【請求項6】 水添触媒が、ルテニウムであることを特
    徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかの一つに記
    載の方法。
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WO2014109232A1 (ja) * 2013-01-10 2014-07-17 日本曹達株式会社 ポリヒドロキシ不飽和炭化水素系重合体水素化物の製造方法

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