JPH10195150A - ポリマーポリオールの製造方法 - Google Patents
ポリマーポリオールの製造方法Info
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Abstract
ポリマーポリオールを製造する。 【解決手段】エチレン性不飽和モノマー、ポリオール、
アゾ系ラジカル開始剤、およびその他の添加剤からなる
混合物の反応によりポリマーポリオールを製造する際
に、混合物中のポリオールとアゾ系ラジカル開始剤の3
〜30重量%のみを2段目以降の多段重合槽に導入する
ことを特徴とするポリマーポリオールの製造方法。
Description
ールの連続的製造方法に関する。
リル等のエチレン性不飽和モノマーを重合させて得られ
る、ポリマー微粒子の分散したポリオールはポリマーポ
リオールまたはポリマー分散ポリオールと呼ばれ、ポリ
ウレタンフォームやポリウレタンエラストマー等の原料
として使用されている。特に、ポリマーポリオールを軟
質ポリウレタンフォームに使用した場合、セルの連通化
の促進、フォーム硬度の向上等の効果が得られる。
は、ポリウレタン原料としての取り扱いの観点から低粘
度で、残留モノマー量が低い方が好ましい。低粘度化の
方法としては、従来のポリマーポリオールの製造方法と
して知られている、回分式方法、半回分式方法、連続的
方法の内、同じポリマー濃度ならば回分式、半回分式方
法よりも連続的方法の方がポリマーポリオールを低粘化
できることを特公昭43−22108号公報は教示して
いる。
回分式製造法に比べ、低粘度の製品が得られるものの、
同程度の生産性で比較すると回分式、半回分式製造法に
比べ、モノマーの転化率が劣るという短所があった。
特公平8−5941号公報のように、特定の過酸化物の
混合物からなるチェーサー触媒を、ラジカル開始剤によ
るモノマーの重合が80〜95%完了した後、添加する
ことによりモノマーの転化率を向上させる方法が知られ
ている。モノマーの転化率を向上させることによって、
残留モノマーを除去するための減圧ストリッピング工程
が簡略化され、製造時間の短縮、生産性の向上が達成さ
れる。
トとジペルオキシケタールおよびペルオキシエステルよ
り選ばれる少なくとも1種の過酸化物との混合物からな
る上記のような特殊でコスト高な触媒を用いない通常の
アゾ系ラジカル開始剤を使用するポリマーポリオールの
連続的製造方法においては、モノマーの転化率向上に及
ぼす重合触媒装入方法の効果については知られていな
い。また、上記のような過酸化物系触媒は、ポリオール
とのグラフトマーを多く生成するため粘度が上昇し、ポ
リウレタン原料用途には、不適であった。
の転化率を向上し、かつ低粘度のポリマー分散ポリオー
ルを連続的に製造する方法について鋭意検討した結果、
本発明に達した。すなわち、本発明は、エチレン性不飽
和モノマー、ポリオール、アゾ系ラジカル開始剤、およ
びその他の添加剤からなる混合物の反応によりポリマー
ポリオールを製造する際に、ポリオールとアゾ系ラジカ
ル開始剤の3〜30重量%のみを2段目以降の多段重合
槽に導入することを特徴とするポリマーポリオールの製
造方法である。
重合槽を使用し、エチレン性不飽和モノマー、ポリオー
ル、アゾ系ラジカル開始剤、およびその他の添加剤から
なる混合物の内、ポリオールとアゾ系ラジカル開始剤の
3〜30重量%のみを2段目以降の重合槽に導入して連
続的に重合を行う。2段目以降の重合槽に導入するポリ
オールとアゾ系ラジカル開始剤が、重合に使用するポリ
オールとアゾ系ラジカル開始剤に対して3重量%未満で
あれば、モノマーの転化率の向上に十分な効果を示さな
い。30重量%を越えると1段目の重合槽でのモノマー
の濃度が高くなるため、ポリマー粒子の凝集が起こり低
粘度のポリマー分散ポリオールが得られず、粒径も大き
くなる。
ため、ポリオールに溶解せず、アゾ系ラジカル開始剤の
みを2段目以降の重合槽に導入するのは困難であり、導
入してもモノマーの転化率向上に効果を示さない。ポリ
オール以外の溶剤、例えばアセトン、メチルエチルケト
ン、酢酸エチル、トルエン、キシレン等にアゾ系ラジカ
ル開始剤を溶解して2段目以降の重合槽に導入すること
も可能だが、脱溶剤工程が加わり、製造法が煩雑にな
る。
和モノマー、ポリオール、アゾ系ラジカル開始剤、およ
びその他の添加剤からなる混合物は、十分混合し、均一
な溶液として導入する。2段目以降の重合槽に導入する
ポリオールとアゾ系ラジカル開始剤も十分混合して、均
一な溶液として導入することが好ましい。これらの混合
液は、重合槽に導入されるまで実質的に重合の起こらな
い温度に保たれる必要がある。アゾ系ラジカル開始剤の
分解速度により異なるが、例えば2,2’−アゾビスイ
ソブチロニトリルを用いる場合の混合液は40℃以下、
好ましくは20℃以下である。
制御できるが、生産性の観点から多段重合槽内の総滞留
時間は、好ましくは2.0時間以内である。各重合槽内
での滞留時間は、1時間以内であることが好ましい。本
発明の重合反応は、常圧下でも、加圧下でも行うことが
できるが、加圧下での反応は10kgf/cm2G以下で行うこ
とが好ましい。重合温度は通常60〜150℃、好まし
くは80〜130℃である。
ルポリオール、ポリエステルポリオール等公知のものが
用いられる。ポリエーテルポリオールとしては、2〜8
官能性で水酸基1個あたりの分子量が100〜800
0、好ましくは200〜5000、より好ましくは60
0〜3000のものである。例えば、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−ブチレングリコール等
のジオール類、グリセリン、ヘキサントリオール、トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビト
ール、スクロース等のポリオール類、ビスフェノール
A、ビスフェノールF、ジヒドロキシビフェニル、ハイ
ドロキノン、レゾルシン、フロログルシン、ナフタレン
ジオール、アミノフェノール、アミノナフトール、フェ
ノールホルムアルデヒド縮合物等の芳香族化合物、メチ
ルジエタノールアミン、エチルジイソプロパノールアミ
ン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレン
ジアミン、ジエチレントリアミン、ビス(p−アミノシ
クロヘキシル)メタン、アニリン、トルイジン、トリレ
ンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ナフタレンジ
アミン等からなる群から任意に選ばれる化合物を開始剤
とし、通常アルカリ金属化合物、アミン類、または複合
金属シアン化物錯体等の触媒を使用して、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレ
ンオキシド等からなる群から任意に選ばれるアルキレン
オキシドを付加して得られるポリオキシアルキレンポリ
オールが挙げられる。更に、これらのポリオキシアルキ
レンポリオールの中から、任意に選ばれる2種以上の混
合物も使用できる。
て、アクリロニトリル単独、または、アクリロニトリル
およびスチレンの併用が挙げられる。本発明でアクリロ
ニトリルおよびスチレンを用いる際のエチレン性不飽和
モノマー中のアクリロニトリルの量は5〜100重量%
が好ましい。エチレン性不飽和モノマー中のアクリロニ
トリルの量が5重量%未満では、軟質フォーム分野での
フォーム硬度向上等の効果が得られにくい。エチレン性
不飽和モノマーの使用量は、ポリオールと該モノマーの
全量に対し5〜70重量%、好ましくは5〜50重量%
である。
ルを発生して重合を開始するアゾ系ラジカル開始剤が用
いられる。具体的には、2,2’−アゾビスイソブチロ
ニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニト
リル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニ
トリル、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカル
ボニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチラ
ート、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリックアシ
ッド、2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)
ジヒドロクロリド等のアゾ化合物が挙げられる。特に好
ましいのは、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルで
ある。重合開始剤の使用量は、通常エチレン性不飽和モ
ノマーに対して、0.1〜10.0重量%、好ましくは
0.5〜5.0重量%である。
定化剤、グラフト化剤、有機溶媒を用いることができ
る。
ることができる。具体的には、イソプロパノール等のア
ルコール類、メルカプタン類、ハロゲン化炭化水素、脂
肪族3級アミン、メタリルスルホン酸ナトリウム、アリ
ルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。連鎖移動剤の
使用量は、ポリオールとエチレン性不飽和モノマーの全
量に対して、0.1〜10.0重量%の範囲が好ましく
使用できる。
的で、例えば分子量が15000以上であるポリオキシ
プロピレンポリオールのような分散安定化剤、分子内に
二重結合を有するグラフト化剤を用いることもできる。
グラフト化剤としては、ポリオールに無水マレイン酸、
無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸無水物を反応させ
た後、必要に応じてプロピレンオキシド、エチレンオキ
シド等のアルキレンオキシドを付加して得られる高分子
量ポリオール等が挙げられる。これらグラフト化剤は本
発明におけるモノマーに含まない。
きるが、有機溶媒の存在下に行うこともできる。有機溶
媒としては、トルエン、キシレン、アセトニトリル、ヘ
キサン、ヘプタン、ジオキサン、エチレングリコールジ
メチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、ブタ
ノール、イソプロパノール等が挙げられる。
ールはそのままポリウレタン等の原料として使用できる
が、未反応モノマー、触媒の分解生成物や連鎖移動剤、
溶媒等を減圧下に留去した後に使用することが好まし
い。
リマー微粒子の量は、得られたポリマー分散ポリオール
100重量部あたり5〜70重量%、好ましくは5〜5
0重量%である。本発明のポリマーポリオールに含まれ
るポリマー微粒子の平均粒子径は、ポリマー微粒子の分
散安定性とポリウレタン樹脂の物性に与える影響の観点
から、0.1〜10μmであることが好ましい。
タンの原料として使用する場合、ポリマーポリオール同
志を混合しても、前記のようなポリオールで希釈しても
使用することができる。
例、比較例に使用した原料は次の通りである。例中の数
字は原則として、重量部を表す。 ポリオールA:水酸化カリウム触媒の存在下、グリセリ
ンにプロピレンオキシドを付加させ、ついでエチレンオ
キシドを付加させた水酸基価33mgKOH/gのポリ
オール(EO含量14%)。 エチレン性不飽和モノマー AN:アクリロニトリル 三井東圧化学(株)製品 St:スチレン 三井東圧化学(株)製品 開始剤 AIBN:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 大
塚化学(株)製品 開始剤B:OO-t- ブチル O- イソプロピルパーオキ
シカーボナート 日本油脂(株)製品 開始剤C:2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン 純
度 50% 日本油脂(株)製品 物性は、以下の要領で測定した。 モノマー転化率:反応混合物が重合槽を出て、蒸発機に
導入される前にサンプルを採取し、ガスクロ分析により
決定した。 ポリマー分散ポリオールの粘度:JIS K 1557
ポリウレタン用ポリエーテル試験方法に準じ、B型粘
度計で測定した。 分散ポリマーの粒径:粒子アナライザーCOULTER
LS230を使用し、体積平均粒径を測定した。 残留モノマー量:得られたポリマーポリオールをガスク
ロ分析した。
90重量%とアクリロニトリル22.4部の混合物を各
室にインペラーを設けた2段重合型連続重合槽の1段目
に、ポリオールAおよびAIBNの各10重量%の混合
物を該重合槽の2段目に、反応温度125℃、反応圧力
3kgf/cm2 G、滞留時間90分(1段目45分、
2段目45分)の条件で連続的に装入し、反応混合物を
連続的に減圧度5mmHg、120℃の蒸発機に導入し、未
反応のモノマーとAIBNの分解物を除去し、ポリマー
ポリオールを得た。蒸発機導入前の時点で、アクリロニ
トリルの転化率は93.0%、得られたポリマーポリオ
ールの粘度は、3100cps./25℃、分散してい
るポリマーの粒径は0.9μm 、残留モノマー量はアク
リロニトリル90ppm であった。
ニトリルの混合物を2段重合型連続重合槽の1段目に、
ポリオールAおよびAIBNの各20重量%の混合物を
該重合槽の2段目に装入した以外、原料組成、重合条件
等は、実施例1と同様に重合を行った。アクリロニトリ
ルの転化率は、94.5%、得られたポリマーポリオー
ルの粘度は、3000cps./25℃、分散している
ポリマーの粒径は0.9μm 、残留モノマー量はアクリ
ロニトリル70ppm であった。
90重量%とアクリロニトリル19.0部、スチレン
5.0部の混合物を2段重合型連続重合槽の1段目に、
ポリオールAおよびAIBNの各10重量%の混合物を
該重合槽の2段目に装入した以外は、実施例1と同様な
重合条件でポリマーポリオールを得た。アクリロニトリ
ルの転化率は96.2%、スチレンの転化率は97.2
%、得られたポリマーポリオールの粘度は、2900c
ps./25℃、分散しているポリマーの粒径は0.9
μm 、残留モノマー量はアクリロニトリル25ppm 、ス
チレン120ppm であった。
ニトリル、スチレンの混合物を2段重合型連続重合槽の
1段目に、ポリオールAおよびAIBNの各20重量%
の混合物を該重合槽の2段目に装入した以外、原料組
成、重合条件等は、実施例3と同様に重合を行った。ア
クリロニトリルの転化率は96.2%、スチレンの転化
率は98.3%、得られたポリマーポリオールの粘度は
2900cps./25℃、分散しているポリマーの粒
径は0.9μm 、残留モノマー量はアクリロニトリル1
0ppm 、スチレン100ppm であった。
ロニトリルの混合物を2段重合型連続重合槽の1段目に
装入した以外、原料組成、重合条件等は、実施例1と同
様に重合を行った。アクリロニトリルの転化率は、8
8.5%、得られたポリマーポリオールの粘度は、27
00cps./25℃、分散しているポリマーの粒径は
0.6μm 、残留モノマー量はアクリロニトリル180
ppm であった。
を行った。アクリロニトリルの転化率は、87.9%、
得られたポリマーポリオールの粘度は、2900cp
s./25℃、分散しているポリマーの粒径は0.6μ
m 、残留モノマー量はアクリロニトリル200ppm であ
った。
ニトリルの混合物を2段重合型連続重合槽の1段目に、
ポリオールAおよびAIBNの各35重量%の混合物を
該重合槽の2段目に装入した以外、原料組成、重合条件
等は、実施例1と同様に重合を行った。アクリロニトリ
ルの転化率は、94.9%、得られたポリマーポリオー
ルの粘度は、3800cps./25℃、分散している
ポリマーの粒径は1.8μm 、残留モノマー量はアクリ
ロニトリル60ppm であった。
ニトリルの混合物を2段重合型連続重合槽の1段目に、
ポリオールAおよびAIBNの各2重量%の混合物を該
重合槽の2段目に装入した以外、原料組成、重合条件等
は、実施例1と同様に重合を行った。アクリロニトリル
の転化率は、89.8%、得られたポリマーポリオール
の粘度は、3000cps./25℃、分散しているポ
リマーの粒径は0.7μm 、残留モノマー量はアクリロ
ニトリル160ppm であった。
ロニトリル、スチレンの混合物を2段重合型連続重合槽
の1段目に装入した以外、原料組成、重合条件等は、実
施例3と同様に重合を行った。アクリロニトリルの転化
率は91.2%、スチレンの転化率は96.4%、得ら
れたポリマーポリオールの粘度は、2800cps./
25℃、分散しているポリマーの粒径は0.7μm 、残
留モノマー量はアクリロニトリル125ppm 、スチレン
200ppm であった。
ニトリル、スチレンの混合物を2段重合型連続重合槽の
1段目に、ポリオールAおよびAIBNの各35重量%
の混合物を該重合槽の2段目に装入した以外、原料組
成、重合条件等は、実施例3と同様に重合を行った。ア
クリロニトリルの転化率は98.1%、スチレンの転化
率は98.4%、得られたポリマーポリオールの粘度
は、3900cps./25℃、分散しているポリマー
の粒径は1.9μm 、残留モノマー量はアクリロニトリ
ル10ppm 、スチレン100ppm であった。
ニトリル、スチレンの混合物を2段重合型連続重合槽の
1段目に、ポリオールAおよびAIBNの各2重量%の
混合物を該重合槽の2段目に装入した以外、原料組成、
重合条件等は、実施例3と同様に重合を行った。アクリ
ロニトリルの転化率は93.5%、スチレンの転化率
は、96.5%、得られたポリマーポリオールの粘度は
2800cps./25℃、分散しているポリマーの粒
径は0.6μm 、残留モノマー量はアクリロニトリル9
0ppm 、スチレン200ppm であった。
トリルの混合物を2段重合型連続重合槽の1段目に、開
始剤B、Cの混合物を該重合槽の2段目に装入した以
外、反応条件は実施例1と同様に重合を行った。アクリ
ロニトリルの転化率は95.0%、得られたポリマーポ
リオールの粘度は4500cps./25℃、分散して
いるポリマーの粒径は1.1μm 、残留モノマー量はア
クリロニトリル60ppm であった。
に、実施例3〜4と比較例5〜7の結果を表2に、およ
び比較例8の結果を表3に示した。実施例1〜2(2段
目以降に導入するポリオールとアゾ系ラジカル開始剤が
3〜30重量%の場合)では比較例1〜2(2段目以降
に導入するポリオールとアゾ系ラジカル開始剤が0重量
%の場合)と比べて、また、実施例3〜4(2段目以降
に導入するポリオールとアゾ系ラジカル開始剤が3〜3
0重量%の場合)では比較例5(2段目以降に導入する
ポリオールとアゾ系ラジカル開始剤が0重量%の場合)
と比べて、残留モノマーの低減効果が認められかつモノ
マーの転化率が高い。この場合粘度の上昇は問題になる
ほど上昇していない。
導入するポリオールとアゾ系ラジカル開始剤が30重量
%を越える場合)と比べて、また、実施例3〜4では比
較例6(2段目以降に導入するポリオールとアゾ系ラジ
カル開始剤が30重量%を越える場合)と比べて、モノ
マー転化率はほヾ同等であり、粘度の上昇は認められな
い。
導入するポリオールとアゾ系ラジカル開始剤が3重量%
を越えない場合)と比べて、また、実施例3〜4では比
較例7(2段目以降に導入するポリオールとアゾ系ラジ
カル開始剤が3重量%を越えない場合)と比べて、モノ
マー転化率が向上し、残留モノマーの低減に十分な効果
を示す。
降に導入するポリオールとアゾ系ラジカル開始剤が0重
量%の場合)から、単に滞留時間を2倍に延ばしただけ
では、本発明のようなモノマーの転化率向上の効果が得
られない。
段目以降に添加するとモノマーの転化率向上には効果を
示すものの、実施例1〜2よりも、得られるポリマーポ
リオールの粘度が著しく上昇することがわかる。
オールを連続的に製造する際に、ポリオールとアゾ系ラ
ジカル開始剤の3〜30重量%を2段目以降の重合槽に
導入することにより、モノマーの転化率が向上し残留モ
ノマーが低減され、脱モノマー工程が簡略化される。
Claims (3)
- 【請求項1】 エチレン性不飽和モノマー、ポリオー
ル、アゾ系ラジカル開始剤、およびその他の添加剤から
なる混合物の反応によりポリマーポリオールを製造する
際に、ポリオールとアゾ系ラジカル開始剤の3〜30重
量%のみを2段目以降の多段重合槽に導入することを特
徴とするポリマーポリオールの製造方法。 - 【請求項2】 エチレン性不飽和モノマーが、アクリロ
ニトリル単独または、アクリロニトリルおよびスチレン
の併用である請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 アゾ系ラジカル開始剤が2,2’−アゾ
ビスイソブチロニトリル(AIBN)である請求項2記
載の方法。
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---|---|---|---|
JP00288597A JP3657074B2 (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | ポリマーポリオールの製造方法 |
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JP00288597A JP3657074B2 (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | ポリマーポリオールの製造方法 |
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JPH10195150A true JPH10195150A (ja) | 1998-07-28 |
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