JPH08157590A - ポリオキシアルキレン化合物の製造方法 - Google Patents

ポリオキシアルキレン化合物の製造方法

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JPH08157590A
JPH08157590A JP6302427A JP30242794A JPH08157590A JP H08157590 A JPH08157590 A JP H08157590A JP 6302427 A JP6302427 A JP 6302427A JP 30242794 A JP30242794 A JP 30242794A JP H08157590 A JPH08157590 A JP H08157590A
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JP
Japan
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cesium
polyoxyalkylene
compound
catalyst
compd
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JP6302427A
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English (en)
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Hiroki Fukuda
博樹 福田
Kayoko Takahashi
佳世子 高橋
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】開始剤の存在下、水酸化セシウム触媒によりプ
ロピレンオキシドを開環重合反応させるポリオキシアル
キレン化合物の製法において、触媒中のアルカリ金属成
分中、セシウムが90重量%以上であり、かつ、ナトリ
ウムおよびカリウムの合計量が2重量%以下であること
を特徴とする。 【効果】不飽和度の低いポリオキシアルキレンポリオー
ルが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、活性水素化合物にアル
キレンオキシドを開環重合反応させて得られるポリオキ
シアルキレン化合物の製造方法に関し、特に高分子量の
ポリオキシアルキレン化合物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多価の開始剤(イニシエーターともい
う)にアルキレンオキシドなどの環状エーテル化合物を
反応させて得られるポリオキシアルキレンポリオールは
ポリウレタンの原料として広く使用されている。また、
ポリオキシアルキレンポリオールは界面活性剤、作動
油、潤滑油、あるいはポリウレタン以外の合成樹脂の原
料、その他の用途に、直接に、あるいは、種々の化合物
などを反応させて、使用される。また、モノアルコール
などの1価の開始剤を使用して得られるポリオキシアル
キレンモノオールも界面活性剤や作動油、潤滑油その他
の原料として同様に使用しうる。
【0003】これらポリオキシアルキレン化合物の製造
は、通常触媒の存在下に開始剤の水酸基に環状エーテル
化合物を開環重合反応させることにより行われる。水酸
基に1分子の環状エーテル化合物が開環して付加される
と、新たに1個の水酸基が生成するので引続きこの反応
が進行する。この反応の触媒として、水酸化カリウムや
水酸化ナトリウムなどが広く使用されている。
【0004】しかし、これらの触媒を用いてプロピレン
オキシド(以下POという)の重合を行うと、POの開
環重合反応と並行してPOの異性化によるアリルアルコ
ールの生成反応が起きやすい。生成したアリルアルコー
ル(モノオール)は新たな開始剤となって、POが開環
重合反応するため、ポリオキシアルキレンモノオールが
生成する。特に多価の開始剤を用いてポリオキシアルキ
レンポリオールを重合する場合、ポリオキシアルキレン
モノオールの生成は実質的な官能基数の低下をもたらす
ことになり好ましくない。たとえば、高弾性ポリウレタ
ンフォームでは、ポリオキシアルキレンモノオール量の
増加により圧縮永久歪の上昇、反発弾性の低下、耐久性
の低下等の性能低下をきたす。
【0005】また、ポリオキシアルキレンモノオールを
合成する場合、副反応生成物により実質官能基数が低下
することはないが、不飽和成分が増えることにより、た
とえば潤滑油の熱安定性、化学安定性に悪影響を与える
ため好ましくない。
【0006】以上の理由により、水酸化カリウムや水酸
化ナトリウムなどのナトリウム系、カリウム系触媒を用
いると、ポリオキシプロピレンポリオールの架橋間分子
量(末端水酸基あたりの分子量)は実用的には2000
が上限であった。
【0007】このような問題を解決するため、水酸化セ
シウム等のセシウム系触媒を用いると副反応生成物(ポ
リオキシアルキレンモノオール)の発生が抑制され、さ
らに高分子量のポリオキシアルキレン化合物を合成でき
ることが知られている(USP3393243)。
【0008】しかし、通常の工業用水酸化セシウムに
は、不純物として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
がある程度含まれているため、副反応生成物の発生を十
分に抑制できなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、活性
水素化合物にアルキレンオキシドを開環重合反応させて
ポリオキシアルキレン化合物を製造する方法において、
架橋間分子量が2000を超える高分子量ポリオキシア
ルキレン化合物を、低濃度のモノオール含量で製造する
方法の提供にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、開始剤として
の活性水素化合物の存在下、セシウムまたはセシウム化
合物を主成分とするアルカリ金属系触媒により環状エー
テルを開環重合反応させてポリオキシアルキレン化合物
を製造する方法において、アルカリ金属系触媒中のアル
カリ金属成分中、セシウムが90重量%以上であり、か
つ、ナトリウムおよびカリウムの合計量が2重量%以下
であることを特徴とするポリオキシアルキレン化合物の
製造方法である。
【0011】本発明に用いうるセシウムまたはセシウム
化合物を主成分とするアルカリ金属触媒(以下セシウム
系触媒ともいう)としては、たとえばセシウム金属、セ
シウムメトキシド、セシウムエトキシド、セシウムプロ
ポキシド等のセシウムアルコキシド、水酸化セシウムお
よび炭酸セシウムから選ばれるものを主成分とするもの
が好ましい。好ましくは水酸化セシウムを主成分とする
ものである。
【0012】これら触媒中には、通常、ナトリウム、カ
リウム、ルビジウムなどのセシウム以外のアルカリ金属
が含まれているが、触媒中のアルカリ金属成分中、セシ
ウムは90重量%以上である。95重量%以上であるこ
とが特に好ましい。また、ナトリウムおよびカリウムの
合計量は触媒中のアルカリ金属の合計量の2重量%以下
であり、好ましくは1重量%以下である。ナトリウム、
カリウムの合計量が2重量%超では、得られたポリオキ
シアルキレン化合物中のモノオール含量が増加する。
【0013】アルカリ金属系触媒の使用量としては、セ
シウムとして仕上がりポリオキシアルキレン化合物中に
0.05〜1.5重量%であることが好ましく、0.1
〜1.0重量%であることが好ましい。0.05重量%
未満では反応速度が十分ではなく、また1.5重量%超
では、ポリオキシアルキレン化合物の精製コストが上昇
するため好ましくない。
【0014】本発明において、開始剤として用いうる活
性水素化合物としては、水酸基、アミノ基、メルカプト
基、カルボキシル基等のアルキレンオキシドの反応しう
る官能基を有する化合物である。ポリウレタン原料とし
て有用なポリオキシアルキレンポリオールには、通常多
価の水酸基含有化合物すなわちポリヒドロキシ化合物あ
るいはアミノ基含有化合物が使用される。界面活性剤、
潤滑油、作動油等の用途においては、上記以外に、1価
の水酸基含有化合物すなわちモノヒドロキシ化合物も使
用できる。
【0015】ポリヒドロキシ化合物の代表例は多価アル
コール、多価フェノール、およびこれらヒドロキシ化合
物や他の開始剤にアルキレンオキシド等の環状エーテル
を反応させて得られる目的ポリオキシアルキレン化合物
よりも低分子量のポリオキシアルキレンポリオールであ
る。好ましいポリヒドロキシ化合物は、多価アルコー
ル、多価フェノールなどのポリオール類、それらポリオ
ール類に環状エーテルを反応させて得られるポリオキシ
アルキレンポリオールである。これらのポリヒドロキシ
化合物は、2種以上の混合物であってもよい。
【0016】ポリヒドロキシ化合物の具体例はたとえば
下記のものおよびその環状エーテル付加物があるが、こ
れらに限られない。また、水は2価のポリヒドロキシ化
合物の一種である。開始剤となる環状エーテル付加物の
分子量は特に限定されず、目的ポリオキシアルキレン化
合物の分子量の1/2以下、特に1/5以下が好まし
い。
【0017】多価アルコ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、水、ネオペンチルグリコール、
3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−ブタ
ンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、シグ
リセリン、ソルビトール、デキストロール、メチルグル
コシド、シュークロースが例示できる。
【0018】多価フェノールとしてはビスフェノール
A、ホルムアルデヒド初期縮合物が例示できる。
【0019】モノヒドロキシ化合物としてはメタノー
ル、エタノール、プロパノール、ブタノール、2−エチ
ルヘキサノール、高級脂肪族モノアルコール、その他の
1価アルコールやフェノール、ノニルフェノール等のア
ルキル置換フェノール、その他の1価フェノール、およ
びその環状エーテル付加物が例示できる。
【0020】アミノ基含有化合物としては、ピペラジ
ン、アニリン、モノエノタールアミン、ジエタノールア
ミン、トリエタノールアミン、アンモニア、アミノエチ
ルピペラジン、エチレンジアミン、トリレンジアミン、
ジエチレントリアミン、およびその環状エーテル付加物
が例示できる。
【0021】本発明に使用しうる環状エーテルとして
は、環内に1個の酸素原子を有する3〜4員の環状エー
テル基を含む化合物が適当であり、好ましくは3員環状
エーテル基を1個有する化合物(モノエポキシド)であ
る。特に好ましい化合物は、炭素数2〜4のアルキレン
オキシドである。その他、スチレンオキシド、グリシジ
ルエーテル、その他のモノエポキシドも使用しうる。
【0022】好ましいアルキレンオキシドは、エチレン
オキシド(以下EOという)、PO、1,2ブチレンオ
キシド、2,3−ブチレンオキシド、2−エチルヘキシ
ルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテルで
ある。これら環状エーテルは2種以上併用でき、その場
合、それらを混合して反応させたり、順次反応させるこ
とができる。特に好ましい環状エーテルは炭素数2〜4
のアルキレンオキシド、特にPO、またはPOとEOの
組み合わせである。
【0023】ポリオキシアルキレン化合物は通常環状エ
ーテルと活性水素化合物との混合物に触媒を存在させて
反応を行い、生成させる。また、反応系に環状エーテル
を徐々に加えながら反応を行うこともできる。
【0024】反応温度は60℃〜150℃、好ましくは
70℃〜130℃である。反応終了後、精製して触媒を
除去し、精製されたポリオキシアルキレン化合物を得
る。
【0025】本発明におけるポリオキシアルキレン化合
物の水酸基あたりの分子量は2000を超えることが好
ましい。水酸基あたりの分子量は10000以下である
ことが好ましい。特に水酸基あたりの分子量が2000
を超え、5000以下であることが好ましい。ここで、
分子量は水酸基価換算分子量であり、56100×(1
分子あたり平均の水酸基数)/(水酸基価)で示され
る。
【0026】
【実施例】以下、実施例(例1〜2、例6〜7)および
比較例(例3〜5、例8〜10)を挙げて、本発明につ
いて説明する。
【0027】[例1:ポリオールAの合成]ステンレス
製の耐圧オートクレーブ中に、グリセリンにPOを反応
させて得られる分子量1000のポリオキシプロピレン
ポリオール700gと表1に示す高純度水酸化セシウム
の50%水溶液(触媒aとする)126gを窒素雰囲気
下に投入した。これを120℃に昇温し、脱水を行っ
た。次に100℃に降温し、この温度に維持しながらP
Oを連続的に導入し、11時間かけて6260gのPO
を導入した。POの導入終了後、さらにEOを950g
導入した。反応終了後未反応のPOおよびEOを減圧下
留去した後、酸および吸着剤を添加して撹拌し、触媒を
中和、吸着させ、濾過、乾燥してポリオールを得た。得
られたポリオールの水酸基価は16.9、不飽和度は
0.071meq/gであった。
【0028】[例2:ポリオールBの合成]ステンレス
製の耐圧オートクレーブ中に、グリセリンにPOを反応
させて得られる分子量1000のポリオキシプロピレン
ポリオール1235gと触媒aの126gを窒素雰囲気
下に投入した。これを120℃に昇温し、脱水を行っ
た。次に100℃に降温し、この温度に維持しながらP
Oを連続的に導入し、7時間かけて6040gのPOを
導入した。POの導入終了後、さらにEOを630g導
入した。反応終了後未反応のPOおよびEOを減圧下留
去した後、酸および吸着剤を添加して撹拌し、触媒を中
和、吸着させ、濾過、乾燥してポリオールを得た。得ら
れたポリオールの水酸基価は28.0、不飽和度は0.
031meq/gであった。
【0029】[例3:ポリオールCの合成]触媒aの代
わりに、表1に示す組成の工業用水酸化セシウムの50
%水溶液(触媒bとする)を使う以外は、例1と全く同
様の操作を行った。得られたポリオールの水酸基価は1
8.0、不飽和度は0.098meq/gであった。
【0030】[例4:ポリオールDの合成]触媒aの代
わりに、触媒bを使う以外は、例2と全く同様の操作を
行った。得られたポリオールの水酸基価は28.4、不
飽和度は0.042meq/gであった。
【0031】[例5:ポリオールEの合成]126gの
触媒aの代わりに水酸化カリウムの50%水溶液47g
を使う以外は例2と全く同様の操作を行った。得られた
ポリオールの水酸基価は29.3、不飽和度は0.07
5meq/gであった。
【0032】例1〜4で用いた水酸化セシウムの高純度
品および工業用品についてアルカリ金属成分を原子吸光
法で成分分析した結果を表1(単位:重量%)を示す。
【0033】[例6〜10]例1〜5のポリオールを使
用して高弾性ポリウレタンフォームを製造し、フォーム
の物性、振動特性、耐久性能、成形性について比較し
た。表2に示した副資材を用い、表3に示した処方(数
字は重量部)で使用した。
【0034】このうち、ポリイソシアネート化合物を反
応射出成形装置(高圧発泡機)の一方の原料タンクに入
れ、その液温を25〜30℃に調節した。また、ポリオ
ール、架橋剤、触媒、整泡剤および発泡剤の混合物を反
応射出成形装置の他方の原料タンクに入れ、その液温を
25〜30℃に調節した。
【0035】両者をイソシアネートインデックス(全活
性水素化合物の1当量に対するイソシアネート化合物の
当量の100倍)が100となる割合で混合して射出し
た。射出条件は、射出圧力140kg/cm2 、射出量
300g/秒とした。成形型には400mm×400m
m×100mm(t)の内寸法をもつ金型を使用し、そ
の型温は58〜62℃に調整した。金型からの脱型は、
原料注入後、4分で行った。
【0036】得られた高弾性ポリウレタンフォームのフ
ォーム物性、振動特性、耐久性能、成形性を表3に示
す。なお、クラッシング性の評価は◎を良好、○をやや
良好、△を不良とした。
【0037】例1〜2と例3〜5の比較から明らかなよ
うに、ナトリウム、カリウム分の少ないセシウム系触媒
を用いると、不飽和度の低いポリオキシアルキレンポリ
オールが得られる。また、表3の例6〜7と例8〜10
との比較で明らかなように、ナトリウム、カリウム分の
少ないセシウム系触媒で合成したポリオキシアルキレン
ポリオールを用いると、高弾性ポリウレタンフォームの
乗り心地性能および成形性が向上する効果が認められ
る。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
【表3】
【0041】
【発明の効果】ナトリウム、カリウム分の少ないセシウ
ム系触媒を用いると、不飽和度の低いポリオキシアルキ
レンポリオールが得られる。さらに該ポリオキシアルキ
レンポリオールを用いて高弾性ポリウレタンフォームを
製造すると、乗り心地性能および成形性が向上する効果
が認められる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】開始剤としての活性水素化合物の存在下、
    セシウムまたはセシウム化合物を主成分とするアルカリ
    金属系触媒により環状エーテルを開環重合反応させてポ
    リオキシアルキレン化合物を製造する方法において、ア
    ルカリ金属系触媒中のアルカリ金属成分中、セシウムが
    90重量%以上であり、かつ、ナトリウムおよびカリウ
    ムの合計量が2重量%以下であることを特徴とするポリ
    オキシアルキレン化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】アルカリ金属系触媒が金属セシウム、セシ
    ウムアルコキシド、水酸化セシウムおよび炭酸セシウム
    から選ばれるものを主成分とする触媒である請求項1の
    製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2の製造方法で得ら
    れるポリオキシアルキレン化合物とポリイソシアネート
    化合物を触媒の存在下、反応させることを特徴とするポ
    リウレタンの製造方法。
JP6302427A 1994-12-06 1994-12-06 ポリオキシアルキレン化合物の製造方法 Pending JPH08157590A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9994674B2 (en) 2011-02-22 2018-06-12 Basf Se Polymers based on glycerol carbonate

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