JPH10507217A - ポリマー、ポリエステル及びポリエーテルエステルを精製する方法 - Google Patents

ポリマー、ポリエステル及びポリエーテルエステルを精製する方法

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JPH10507217A JP8512332A JP51233296A JPH10507217A JP H10507217 A JPH10507217 A JP H10507217A JP 8512332 A JP8512332 A JP 8512332A JP 51233296 A JP51233296 A JP 51233296A JP H10507217 A JPH10507217 A JP H10507217A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ヘテロポリ化合物で不純化されたポリマー、即ちポリエーテル、ポリエステル又はポリエーテルエステルからヘテロポリ化合物を除去する方法に関し、これは、ポリマー又はその溶液に、ヘテロポリ酸の中心原子の群から選択されたヘテロ原子少なくとも1個を有し、非プロトン性で、その添加が特別な相中でのヘテロポリ化合物を析出させる程度に低い極性を有する化合物を添加し、沈殿したヘテロポリ化合物を分離除去することを特徴とする。残るポリマー相は有利に更に固体吸着剤で精製される。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリマー、ポリエステル及びポリエーテルエステル を精製する方法 本発明は、ヘテロポリ化合物を含有するポリエーテル、ポリエステル及びポリ エーテルエステル又はこれらの溶液を、ヘテロポリ化合物の中心原子として存在 しうるヘテロ原子少なくとも1個を有し、非プロトン性で、その添加が特別な相 中でヘテロポリ化合物を析出させる程度に低い極性である化合物と混合すること により、ヘテロポリ化合物を含有するポリエーテル、ポリエステル及びポリエー テルエステルを精製する方法に関する。 ポリエーテル、ポリエステル及びポリエーテルエステルは、多方面で、例えば 水性油中で、又はポリウレタンの製造時のジオール成分として使用されている。 これらの化合物は、ブレンステッド−又はルイス−酸−触媒を用いる、相応する モノマー、例えば環状エーテル、アセタール、ポリアルコール又はラクトンのカ チオン重合または共重合により製造される。ヘテロポリ酸及びヘテロポリ酸塩( 以後これらを共通してヘテロポリ化合物又はHPAと称する)は開環重合用の特 に有利な触媒であると立証されている。所望のポリマー分子量を調製し、かつ/ 又は特別の末端基変性され た誘導体の製造のために、その重合時に、通常、その取り込みが直接又は間接的 に連鎖中断をもたらす物質が存在する。これは、例えばカルボン酸誘導体、アル コール又は水である。 特開昭58−83028号は、例えばカルボン酸無水物又は−ハロゲン化物の 存在下に、ポリTHF−ジエステルの形成下にテトラヒドロフラン(THF)の 重合を記載しており、この際、触媒としてヘテロポリ酸が使用されている。 欧州特許(EP)第126471号は、水の存在下でポリエーテルグリコール の形成下における、THFのHPA−触媒使用での重合及びTHFと他の種々の 環状エーテルとの共重合を教示している。欧州特許(EP)第158229号中 には、環状エーテルと二価及び多価のアルコールとの共重合によるポリエーテル グリコールの製造が記載されている。 特開昭61−200120号によれば、ラクトン又は環状エーテルと一緒のラ クトンは、ヒドロキシル基含有化合物の存在下に、触媒としてのヘテロポリ酸を 用いて重合することができる。 ポリエーテルグリコールモノエーテル及びポリエーテルグリコールモノエステ ルは、欧州特許(EP)第503393号及び同第503394号によれば、モ ノアルコール又はモノカルボン酸の存在下に、HPA−触媒を用いる環状エーテ ルの重合により製造するこ とができる。 ポリエーテル、ポリエステル及びポリエーテルエステルの製造のためのこの重 合法では、不完全な反応に基づき、なおモノマーの残留量、連鎖中断をもたらす 化合物の残留量、場合によっては使用した溶剤並びに溶けているヘテロポリ化合 物を含有するポリマー相が生じる。このポリマー相中に溶けているHPA−触媒 のパーセントは、この反応ではかなりあり、ポリマー相に対して1重量%までで ありうる。この溶けている触媒は、この相からの未反応のモノマー、連鎖中断試 薬及び場合によっては使用溶剤の蒸発よりなる分離除去の際には沈殿せず、溶け た形でポリマー中に残留する。一方で、このことは品質の理由から禁止すべきで あり、他方、経費の理由から(ヘテロポリ酸は非常に高価であるので)、大部分 の触媒を回収することが望ましい。 更に、ヘテロポリ化合物は、時間の経過で、かつ熱負荷の増加に伴い分解する ことが公知である。このことは、特に相応する酸化物の形成下での加水分解によ り進行する。ヘテロポリ化合物中の中心原子として現れ得る元素を含有する化合 物を添加する場合には、ヘテロポリ化合物の分解は減少又は全く阻止することが できる。例えばポリ燐酸の加水分解安定性は、燐酸の存在で明らかに増大される (A.Aoshima,S.Yamamatsu,T. Yamaguchi,Nippon Kagaku Kaishi,(1990)233)。 還 元性の条件下に、HPAの加水分解安定性は同様に高められる(M.T.Pope,E.Pap aconstantinou,Inorg.Chem.6(1967)1147)。 ヘテロポリ化合物の分離除去のこの問題を解決するために、欧州特許1816 21号では、ポリマー相に炭化水素又はハロゲン化された炭化水素を添加して、 溶けているヘテロポリ酸の大部分を沈殿させ、かつ/又は特別の相として析出さ せることが提案されている。この分離された炭化水素/ポリマー相は引き続き固 体の吸着剤で処理される。ヘテロポリ化合物の安定化は、この方法における(場 合によってはハロゲン化された)炭化水素を用いる沈殿によっては、達成されな い。 ソ連特許(SU)第1754732A1号中では、ポリマー相をポリマー50 〜90%まで濃縮の後に、同様にC−原子数1〜15を有する炭化水素がヘテロ ポリ化合物の沈殿のために添加されている。吸着による更なる精製の代わりに、 なお存在するヘテロポリ化合物(ここでは酸である)と不溶の塩を形成する液状 の有機窒素塩基を添加して、これを沈殿させ、常法で分離除去することができる 。しかしながら、これによって得られる、ポリマー中のヘテロポリ化合物約50 ×10-6%の純度は、大抵の目的には充分ではない。 相応して、本発明の課題は、ヘテロポリ化合物を分 離除去し、同時に使用されるHPAの安定化のために作用することのできる、ヘ テロポリ化合物を含有するポリエーテル、ポリエステル及びポリエーテルエステ ル又はそれらの溶液を精製する方法を提供することである。 この課題は、ヘテロポリ化合物で不純化されたポリマー、即ちポリエーテル、 ポリエステル及びポリエーテルエステルからヘテロポリ化合物を除くための請求 の範囲1に記載のような方法により解決され、これは、これらポリマー又はこれ らの溶液と、ヘテロポリ酸の中心原子の群から選択される少なくとも1個のヘテ ロ原子を有し、非プロトン性で、その添加がヘテロポリ化合物の沈殿をもたらす 程度に低い極性である化合物と混合することを特徴とする。 本発明による方法により、ポリエーテル、ポリエステル及び/又はポリエーテ ルエステルは、ヘテロポリ化合物から精製することができる。 この場合に、この記載の精製法は、HPA及びこのようなポリマーを含有する 任意の混合物に使用できる。 前記のポリマー化合物は、例えば環状エーテル、アセタール、ジオール、高級 アルコール及びラクトンの群のモノマーから構成されていてよい。しかしながら 、他のモノマーよりなるポリマー化合物から本発明の方法で溶けているヘテロポ リ化合物を除去することも 可能である。精製すべきポリエーテル、ポリエステル及び/又はポリエーテルエ ステルの分子量は制限されないが、5000より低いのが有利である。 ヘテロポリ化合物を含有するポリエーテル、ポリエステル及び/又はポリエー テルエステルをそれ自体として又は溶液の形で、例えば有利に重合時に生じるそ の溶液として使用する。この明細書及び請求の範囲の中では、少なくとも1種の 前記のポリマーを含有する相を、「ポリマー相」又は「(ポリマー)混合物」と 称し、なお付加的に溶剤として作用する低分子量の有機成分を含有する相を、「 ポリマー溶液」と称する。 重合法そのものは、ポリエーテル、ポリエステル及び/又はポリエーテルエス テルの本発明による精製のために特別の役割をしない。この重合は、連続的に又 は非連続的に実施することができ、この重合系は、例えば1相、2相で又は不均 一相であってよい。 一般に、この重合時に形成されたポリマー溶液は、かなりの割合のモノマー、 当初に添加された連鎖中断試薬及び溶解されたヘテロポリ化合物の大部分を含有 する。溶剤の存在で重合を実施するのが有利であるので、この重合系は、場合に よってはそのようなものを含有していてもよい。 HPA−触媒を用いる有利な重合法では、重合混合物が、一方が触媒相であり 、他方が、モノマー/ポリマー相である2相で生じるように操作する。例えば水 の存在下での、触媒としてH3OW1240を用いてTHFを開環重合してポリテ トラヒドロフラン(ポリTHF)にする際に、2相の重合系で生じるような典型 的なモノマー/ポリマー相は次のような組成を有する(重量%で記載):THF 77.3%、ポリTHF21.2%、H3PW1240 1.2%、水0.3%。 本発明による方法のために使用されるポリマー相の組成は、相応して触媒、モ ノマー、連鎖中断剤の種類及び使用可能な溶剤の含分に応じて決まり、この方法 にとって厳密ではない。 本発明による方法によれば、HPA含有ポリマーの精製のために、ヘテロポリ 化合物中の中心原子として現れうるヘテロ原子少なくとも1個を有し、非プロト ン性で、その添加が溶けているヘテロポリ化合物の沈殿をもたらす程度に低い極 性を有する化合物を添加する。 本発明における意味でのヘテロポリ酸とは、少なくとも2個の異なる中心原子 を有する無機ポリ酸と理解され、これは、金属、有利にクロム、モリブデン、バ ナジウム及びタングステンの弱い多塩基性酸素酸及び/又はこれら金属の相応す る酸化物、例えばCrO3、MoO3、V25又はWO3及び他の金属又は非金属 、例えば砒素、ホウ素、ヨウ素、燐、セレン、珪素、ゲルマニウム又はテルルの それから成り、混合、 部分的無水物として生じるものである。一般に、このヘテロポリ酸中の最初に記 載の元素と最後に記載の元素との間の原子比は2.5〜12有利に9又は12の 原子比である。 本発明による方法で除去することのできるようなヘテロポリ酸の例としては、 次の化合物が挙げられる: ドデカモリブダト燐酸(H3PWO1240×nH2O)、 ドデカモリブダト珪酸(H4SiMo1240×nH2O)、 ドデカモリブダトセリウム(IV)酸(H8CeMo1242×nH2O)、 ドデカモリブダト砒素(V)酸(H3AsMo1240×nH2O)、 ヘキサモリブダトクロム(III)酸(H3CrMo6246×nH2O)、 ヘキサモリブダトニッケル(II)酸(H4NiMo6246×5H2O)、 ヘキサモリブダトヨウ素酸(H5IMoO24×nH2O)、 オクタデカモリブダトジ燐酸(H62Mo1862×11H2O)、 オクタデカモリブダトジ砒素(V)酸(H6As2Mo1862×25H2O)、 ノナモリブダトマンガン(IV)酸(H6MnMo932 ×nH2O)、 ウンデカモリブダトバナダト燐酸(H4PMo11VO40×nH2O)、 デカモリブダトジバナダト燐酸(H5PMo10240×nH2O)、 ドデカバナダト燐酸(H7PV1236×nH2O)、 ドデカウオルフラマト珪酸(H4SiW1240×7H2O)、 ドデカウオルフラマト燐酸(H3PW1240×nH2O)、 ドデカウオルフラマトほう酸(H5BW1240×nH2O)、 オクタデカウオルフラマトジ燐酸(H621862×14H2O)、 オクタデカウオルフラマトジ砒素(V)酸(H6As21862×14H2O)、 ヘキサモリブダトヘキサウオルフラマト燐酸(H3PMo6640×nH2O)。 当然、ヘテロポリ酸の混合物も除去できる。屡々、本発明の方法は、ドデカウ オルフラマト燐酸、ドデカウオルフォラマト珪酸及び/又はドデカモリブダト珪 酸の除去のために役立つ。それというのも、これらは、その良好な入手性に基づ き有利に触媒として有利に使用されるからである。 本発明による方法は、その製造方法で遊離のヘテロポリ酸が触媒として使用さ れているポリマーの精製のために特に有利に使用される。しかしながら、ヘテロ ポリ酸のアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩の分離除去も可能である 。 ヘテロポリ化合物の除去のために使用される請求の範囲1に記載の化合物のヘ テロ原子は、相応して、元素の周期律表の主族及び副族の元素であってよい。主 族−ヘテロ元素の例は、ホウ素、珪素、ゲルマニウム、錫、燐、砒素、アンチモ ン、セレン及びテルルである。副族−ヘテロ元素の例は、セリウム、バナジウム 、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン及びニッケルである。 「非プロトン性」とは、本発明では、そのpKs≧20である化合物と理解さ れる。 適当な置換基を選択することにより、HPA−沈殿ために役立つ化合物は、屡 々精製すべきポリマー又はその溶液に最適に適合させることができる。更に、加 水分解安定性の付加的上昇のために、還元性に作用する、即ちそれ自体が酸化さ れうる化合物が有利である。これは、その中のヘテロ元素がその最高の酸化段階 では存在しない化合物である。 本発明による方法で使用されるヘテロ元素化合物の例は、次のものである:亜 燐酸エステル、例えば亜燐酸トリエチルエステル、ホスホン酸エステル、例えば ジメチルメタンホスホネート、ホスフイン、例えばトリブチルホスフイン、ホス フィンオキサイド、例えばトリブチルホスフィンオキサイド、シラン、例えばテ トラメチルシラン、トリイソプロピルクロロシラン、メトキシトリメチルシラン 又はテトラブトキシシラン、ヘテロ元素含有エーテル、例えばビス(トリメチル シリル)エーテル、ボラン、例えばトリスボラン、又はテトラアルキル錫化合物 、例えばテトラブチル錫。 これらの化合物中に含有されているヘテロ元素は、有利に、その都度使用され たHPA−触媒中に存在するもの、例えば沈殿のために使用されたヘテロ元素化 合物としての亜燐酸トリエチルエステル中の、かつ触媒としてのドデカモリブダ ト燐酸中の燐である。しかしながら、そのヘテロ元素が、使用されたHPA中の それとは異なる、例えば触媒としてのドデカウオルフラマト燐酸の使用下に沈殿 のために使用されたヘテロ元素化合物としてのテトラメチルシラン中の珪素であ る化合物も使用できる。 本発明による方法の簡略化のために、沈殿のために好適である、室温で液状で あるヘテロ元素化合物が使用される。更に、このヘテロ元素化合物は、反応条件 下に有利に安定であるべきである。 使用されるヘテロ元素化合物の重量は、精製すべきポリマー相中のHPA−願 分及び他の低分子量の化合物、例えばモノマー、連鎖中断試薬、溶剤等の含分に 依存するが、通常は、他の低分子量化合物の全重量の少なくとも半分、屡々2倍 までの量である。ポリエーテル量、ポリエステル量及び/又はポリエーテルエス テル量に対して、ヘテロ元素化合物の量は一般に50重量%又はそれ以上、有利 には100重量%以上であるべきである。 精製すべきポリマーと一緒に多量の低分子量化合物が存在する場合には、HP Aの沈殿のために、同様に、多量のヘテロ元素化合物を添加すべきである。従っ て同様に、ポリマー含有混合物を、使用ヘテロ元素化合物の沈殿のために添加の 前に、ポリマー分少なくとも10重量%まで、有利には少なくとも50重量%及 びそれ以上まで濃縮するのが好適でありうる。 ヘテロ元素化合物の本発明による添加の際に、ポリマー相中に溶けているHP Aの大部分が沈殿する。この場合に、ポリマー相を、適当な方法で、例えば慣用 の撹拌により混合することは有利でありうる。HPA−除去のために、この方法 を簡単に実施できるような温度及び圧力を選択する。ポリマー相中でのHPAの 溶解性は、温度の上昇に伴い向上するので、使用温度は高すぎてはならず、通常 は25〜60℃の温度を選択すべきである。混合物は、沈殿の完全化のために、 0.1〜200時間放置することができ、この際、通常は0.5時間で充分であ る。屡々エマルジヨンの形成が観察される。この場合には、適当な手段で(例え ば脱乳化フィルターの使用)、相分離を促進することができる。 本発明の方法により、ポリエーテル−、ポリエステル−及び/又はポリエーテ ルエステル−相中に溶けているHPAの大部分の分離除去が成功する。HPAは 、大抵は、液相中に沈殿し、これは、直接重合工程に戻すことができる。 例えば、水及び触媒としてのH3PW1240の存在下での前記のTHF−重合 時に得られるTHF/ポリTHF−相に半分重量のテトラメチルシランを添加す ると、溶けていたHPAの大部分が液相の形で析出する。THF/ポリTHF/ テトラメチルシラン−相中のHPA−残含分は、この際に5ppmまで低下する 。 ヘテロ元素化合物の添加によりHPA−沈殿時に進行する経過は、なお全ての 詳細は解明されていない。可能な作用方式は、ヘテロ芳香族成分の添加が、ポリ マー相中でのヘテロポリ化合物の溶解性を、その極性の低下により著しく低下し て、これがポリマー相から沈殿することができることらしい。 前記のような低いHPA−含分を有するポリエーテル、ポリエステル及びポリ エーテルエステルは、固体吸着剤との接触により更に精製することができる。こ の場合に、これらのポリマーは直接又は溶液中で固体吸着剤で処理することがで きる。場合によりなお溶剤 を含有するモノマー/ポリマー混合物の使用が有利である。この場合に、これら 混合物は、HPA−沈殿の場合と同様に生じるが、濃縮された又は希釈された形 でも使用できる。ポリマー相中に有利に含有しているモノマー量は、少なくとも 10重量%、良好には50重量%以上であるべきである。 固体吸着剤の種類は、それがヘテロポリ化合物を吸着できるかぎり、限定され ない。活性炭、酸化アルミニウム、アルカリ土類金属又は稀土類金属の酸化物、 水酸化物及び炭酸塩及び塩基性イオン交換体が有利である。この吸着剤の量は、 HPA−含分に依存し、溶けているHPAの2〜5000倍、有利に10〜10 00倍であり得る。一般に、より多量の固体吸着剤の使用は、処理後にHPA− 残含分を低める。 この精製工程での温度は、特別に限定されず、処理すべき溶液が適当な粘度を 有するように選択すべきである。平均分子量1000を有するポリエーテルを純 粋な形で使用する場合には、適当な温度は通常20〜150℃、有利に30〜1 00℃である。 固体吸着剤での処理の後の精製されたポリマーがなおモノマー及び溶剤を含有 する場合には、これらを、例えば常圧で又は真空中での蒸発により除去すること ができ、この際、純粋なポリエーテル、ポリエステル及び/又はポリエーテルエ ステルに対して1ppm以下であり得る非常に低いHPA−含有率を有するポリ マーを得ることができる。相応して、本発明の方法で、ポリエーテル、ポリエス テル及び/又はポリエーテルエステルを経済的に有利な方法で高い純度で得るこ とができる。 次に説明する実施例の全ての濃度記載は、重量%で記載する。この実験は全て 窒素気下に実施した。ヘテロポリ酸の定量分析は、蛍光X線及び原子吸収を用い て実施した。例1 触媒としてのH3PW1240を含有する水の存在下に、テトラヒドロフラン( THF)の重合でポリテトラヒドロフラン(ポリTHF)にする場合に生じる次 の組成:THF(77.3%)、ポリTHF(21.2%)、H3PW1240( 1.2%)、水(0.3%)を有するポリマー相を使用した。 この混合物100gに亜燐酸トリエチルエステル200gを添加した。30時 間の後に、予め溶けていたH3PW1240の大部分を液状混合物の形で沈殿させ 、分離することができた。THF/ポリTHF/亜燐酸トリエチルエステル−相 は、なおH3PW1240 200ppmの残含分を有した。引き続き、この有機 相に活性炭(Merck)20gを添加し、室温で4時間振動させた。活性炭の分離 及び真空中での濃縮の後に得られたポリTHF中のH3PW1240−含分は、全 ての場合に1ppmより下であった。例2 触媒としてのH3PW1240を含有する水の存在下に、カプロラクトンの重合 でポリカプロラクトンにする場合に生じる次の組成:ポリカプロラクトン(98 .2%)、H3PW1240(1.8%)を有するポリマー相を使用した。 この混合物100gに亜燐酸トリエチルエステル200gを添加した。30時 間の後に、予め溶けていたH3PW1240の大部分を液状混合物の形で沈殿させ 、分離除去することができた。THF/ポリカプロラクトン/亜燐酸トリエチル エステル−相は、なおH3PW1240 420ppmの残含分を有した。引き続 き有機相に活性炭(Merck)20gを添加し、室温で4時間振動させた。活性炭 の分離及び真空中での濃縮の後に得られたポリカプロラクトン中のH3PW124 0 −含分は、1ppmより下であった。例3〜11 例3〜11のために第1表中に記載の組成を有するTHF/ポリTHF/HP A−溶液それぞれ100gを使用した。この混合物に、「精製化合物」と称され るヘテロ原子含有化合物を添加し、50時間後に混合物中のHPA−残含分を測 定した。全ての試料に、引き続き活性炭20gを添加し、室温で4時間振動し、 次いで、10ミリバール/140℃で濃縮させた。こうして得られたポリTHF の分析は、1ppmより下 のHPA−残含分を示した。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ヘテロポリ化合物で不純化されたポリマー、即ちポリエーテル、ポリエス テル又はポリエーテルエステルからヘテロポリ化合物を除去する方法において、 ポリマー又はそれらの溶液に、ヘテロポリ酸の中心原子の群から選択されたヘテ ロ原子少なくとも1個を有し、非プロトン性で、その添加が特別な相中でのヘテ ロポリ化合物を析出させる程度に低い極性を有する化合物を添加し、沈殿したヘ テロポリ化合物を分離除去することを特徴とする、ヘテロポリ化合物で不純化さ れたポリマーからヘテロポリ化合物を除去する方法。 2.少なくとも1個のヘテロ原子を含有する化合物中のヘテロ原子を、B、S i、Ge、Sn、P、As、Sb、Se、Te、Ce、V、Cr、Mo、W、M n及びNiから選択する、請求の範囲1に記載の方法。 3.ヘテロ原子を、B、Si又はPから選択する、請求の範囲2に記載の方法 。 4.少なくとも1個のヘテロ原子を有する化合物は、その最大の酸化段階では 存在しない、請求の範囲1から3のいずれかに記載の方法。 5.少なくとも1個のヘテロ原子を有する化合物を、通常条件下に液体として 存在させる、請求の範囲1から4のいずれかに記載の方法。 6.少なくとも1個のヘテロ原子を有する化合物を、存在する他の低分子量の 化合物の重量の少なくとも半量であるか又は存在するポリマーの重量の少なくと も50重量%で添加する、請求の範囲1から5のいずれかに記載の方法。 7.ポリマーの溶液を、少なくとも1個のヘテロ原子を有する化合物を添加す る前に、少なくとも10重量%、有利に少なくとも50重量%のポリマー含有率 まで濃縮する、請求の範囲1から6のいずれかに記載の方法。 8.ポリマーを、ヘテロポリ化合物相の分離除去の後にヘテロポリ化合物を吸 着することのできる固体吸着剤と接触させる、請求の範囲1から7のいずれかに 記載の方法。 9.固体吸着剤として、活性炭、酸化アルミニウム、アルカリ土類金属−及び 稀土類金属酸化物、−水酸化物及び−炭酸塩及び塩基性イオン交換体の群からの 1種又は数種の混合物を使用する、請求の範囲1から8のいずれかに記載の方法 。 10.ヘテロポリ化合物の除去の後に、モノマー、連鎖中断試薬、場合により添 加された溶剤及び他の低沸点の化合物の分離除去により、ポリマーを得る、請求 の範囲1から9のいずれかに記載の方法。 11.ポリオキシテトラメチレン−基を有するポリエーテルを使用する、請求の 範囲1から10のいずれか に記載の方法。 12.分離されたヘテロポリ化合物相を重合触媒として再使用する、請求の範囲 1から11のいずれかに記載の方法。
JP8512332A 1994-10-07 1995-10-06 ポリマー、ポリエステル及びポリエーテルエステルを精製する方法 Pending JPH10507217A (ja)

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