JPH1087813A - 共重合ポリエーテルポリオールの精製方法 - Google Patents

共重合ポリエーテルポリオールの精製方法

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JPH1087813A
JPH1087813A JP24236496A JP24236496A JPH1087813A JP H1087813 A JPH1087813 A JP H1087813A JP 24236496 A JP24236496 A JP 24236496A JP 24236496 A JP24236496 A JP 24236496A JP H1087813 A JPH1087813 A JP H1087813A
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JP
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diol
copolymerized
ptmg
thf
purifying
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JP24236496A
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Kazuyoshi Imamura
和義 今村
Takashi Yamamoto
敬 山本
Satoshi Furubetsupu
聡 古別府
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 共重合ポリエーテルポリオール中の未反応ジ
オールを除去すること。 【解決手段】 テトラヒドロフランと炭素原子数2〜6
のジオールとを共重合して得られるポリエーテルポリオ
ールを精製するに際し、共重合ポリエーテルポリオール
又は共重合ポリエーテルポリオールと有機溶媒との混合
物を水と接触させて、未反応の炭素原子数2〜6のジオ
ールを水層に抽出して共重合ポリエーテルポリオールを
精製する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テトラヒドロフラ
ン(以下、THFという)と炭素原子数2〜6のジオー
ル(以下、ジオールという)とを共重合して得られるポ
リエーテルポリオール(以下、共重合PTMGという)
中に残存するジオールの除去方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリオキシテトラメチレングリコール
(以下、PTMGという)は、ポリウレタン等からなる
弾性体、弾性繊維、弾性構造体等の弾性製品の主要原料
として多方面に使用されている工業的に有用なポリマー
である。近年、特に、THFと炭素原子数2〜6のジオ
ールとを共重合した共重合PTMGが注目を集めてい
る。共重合PTMGはPTMGと比べてガラス転移温度
が低く、共重合PTMGを原料とするポリウレタン弾性
製品はPTMGを使用したものと比べ、伸度、ヒステリ
シスロス、低温特性等が著しく改善される。例えばポリ
ウレタン弾性繊維の場合、PTMGを使用した従来品
は、氷点下では瞬間回復性が著しく低下するが、THF
とネオペンチルグリコールからなる共重合PTMGを使
用した弾性繊維では、−10℃の低温下でも常温とほと
んど変わらない瞬間回復性を示す。
【0003】これら共重合PTMGはヘテロポリ酸を触
媒として重合することができる(例えば、特開昭60−
203633号公報、特開昭61−120830号公
報、特開昭61−123630号公報)。しかし、上記
方法で共重合PTMGを重合する場合、ジオールの付加
は重縮合により進行する平衡反応と考えられるので、未
反応のジオールが数100ppm〜数%残存する。未反
応のジオールはポリウレタンのソフトセグメントとして
作用しないため、未反応ジオールを含む共重合PTMG
を原料としたポリウレタン弾性製品は設計通りの特性を
発揮しない。一般に短鎖の未反応ジオールはポリウレタ
ンのハードセグメントとして作用し、その量が多くなる
とポリウレタン弾性製品は高モジュラス、低伸度とな
る。
【0004】この問題を解決する方法としては、ほとん
どのジオールがポリマーとして消費される条件で重合を
行うか、あるいは、未反応ジオールを含む共重合PTM
Gからジオールを除去することが考えられる。しかし前
者の場合は反応温度を上げ、なおかつ、反応で生成する
縮合水を徹底的に系外へ除去し平衡をずらせる必要があ
る。しかし、この方法では副反応、例えばジオールの熱
分解が起こり、得られる共重合PTMGは着色や末端水
酸基が封鎖されたりするため、実質的には実施が困難で
ある。
【0005】後者の方法として、真空蒸留による低分子
量ジオールの留去や、溶剤によるジオールの抽出が考え
られる。しかし、真空蒸留法は実施条件が共重合PTM
Gにとって極めて厳しいものとなり、熱的変質を避ける
ことができず、設備も過大となる。例えば、特開平1−
92221号公報では、PTMGまたは共重合PTMG
の低分子量成分の分離法として、反応生成物を真空蒸留
にかけることを開示しているが、その際の条件は0.3
mバール以下の圧力および200〜260℃の温度であ
る。未反応ジオールの分離でも同様の条件が必要であ
り、共重合PTMGの熱的変質は避けられない。
【0006】抽出法ではジオールを選択的に溶解する適
当な溶剤がないため、ジオールの回収あるいは溶剤の回
収のために複雑なプロセスが必要となる。これらの方法
はいずれも、製品品質面および設備投資金額や回収費用
等のコスト面を考慮すると工業的には実施が困難であ
る。
【0007】
【本発明が解決しようとする課題】THFと炭素原子数
2〜6のジオールからなる共重合PTMGを原料とした
ポリウレタン弾性製品は伸度、ヒステリシスロス、低温
特性が著しく改善される。しかし、THFとジオールを
共重合して得られる共重合PTMG中には未反応のジオ
ールが残存し、このジオールはポリウレタンのソフトセ
グメントとして作用しない。本発明の目的は、反応生成
物から未反応ジオールを分離することからなる共重合P
TMGの精製方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、共重合P
TMG中の未反応ジオールを、簡単な手段で効率よく除
去する方法を種々検討した結果、水を抽出剤として使用
することでジオールを選択的に分離できることを見出
し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、テトラヒ
ドロフランと炭素原子数2〜6のジオールとを共重合し
て得られるポリエーテルポリオールを精製するに際し、
共重合ポリエーテルポリオール又は共重合ポリエーテル
ポリオールと有機溶媒との混合物を水と接触させて、未
反応の炭素原子数2〜6のジオールを水層に抽出するこ
とを特徴とする共重合ポリエーテルポリオールの精製方
法である。
【0009】本発明に使用する共重合PTMGは、特開
昭60ー203633号公報、特開昭61ー12083
0号公報、特開昭61−123630号公報に記載の方
法により合成される。具体的には、原料モノマーである
THFとジオールに、それらの合計重量の0.1〜20
倍重量の触媒を加え、30〜80℃で加熱しながら攪拌
混合する。反応に要する時間は、触媒量や反応温度、ジ
オールの種類及び共重合率によっても異なるが、一般的
に0.5〜50時間の範囲である。
【0010】本発明におけるヘテロポリ酸は,Mo、
W、Vのうち、少なくとも一種の酸化物と、他の元素、
例えば、P,Si,As,Ge,B,Ti,Ce,Co
等のオキシ酸が縮合して生ずるオキシ酸の総称で、後者
に対する前者の原子比は2.5〜12であり、特に、
9、12のものが好ましい。これらヘテロポリ酸の具体
例としては、リンモリブデン酸、リンタングステン酸、
リンモリブドタングステン酸、リンモリブドバナジン
酸、リンモリブドタングストバナジン酸、リンタングス
トバナジン酸、リンモリブドニオブ酸、ケイタングステ
ン酸、ケイモリブデン酸、ケイモリブドタングステン
酸、ケイモリブドタングストバナジン酸、ゲルマニウム
タングステン酸、ホウタングステン酸、ホウモリブデン
酸、ホウモリブドタングステン酸、ホウモリブドバナジ
ン酸、ホウモリブドタングストバナジン酸、コバルトモ
リブデン酸、コバルトタングステン酸、砒素モリブデン
酸、砒素タングステン酸、チタンモリブデン酸、セリウ
ムモリブデン酸等が挙げられる。又、ヘテロポリ酸の塩
の種類は特に限定されないが例えば、Li、Na、K、
Rb、Cs、Cu、Ag、Au等の周期律表I族、M
g、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hg等のII族、
Sc、La、Ce、Al、Ga,In等のIII族、及
びFe、Co、Ni、Ru、Pd,Pt等のVIII
族、Sn 、Pb、Mn、Bi等の金属塩、又はアンモ
ニウム塩、アミン塩等である。
【0011】共重合PTMGの共重合成分であるジオー
ルの具体例としては、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタ
ンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6ーヘキ
サンジオール、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、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール等が挙げられる。
【0012】ヘテロポリ酸を触媒とする共重合におい
て、反応を均一に進めるため、反応液は撹拌される。こ
の時、反応系は重合体を含んだTHF層と触媒層との2
つの層がエマルジョン状に分散した溶液を形成する。重
合反応は触媒層で進行し、生成ポリマーのうち分子量の
大きいものはTHF層により分配しやすくなり成長がと
まる。
【0013】この反応では、ヘテロポリ酸の触媒活性
上、反応系内のヘテロポリ酸に対する水和量を15以下
に維持する必要がある。ジオールが反応して生成する縮
合水が共重合PTMGのポリマー末端として消費される
量以上になる場合は、蒸留等で水を系外に除きながら反
応を進める。重合反応はバッチ式、連続式のいずれでも
実施できる。
【0014】重合反応後は、反応液をTHF層と触媒層
に2層分離し、高分子量ポリマーを多量含むTHF層を
得る。この層は共重合PTMG、THF、少量の触媒お
よび未反応ジオールからなる溶液であり、例えば特開昭
61ー118420号公報に記載された方法等で残触媒
およびTHFを分離して共重合PTMGを得る。しか
し、ここで得られる共重合PTMには未反応ジオールが
数100ppmから数%残存するものである。本発明
は、この未反応ジオールの除去を工業的に可能としたも
のである。なお、反応液のもう一つの層である触媒層は
繰返し使用に供することができる。
【0015】本発明において、共重合PTMGと混合し
て用いることのできる有機溶媒としては、ヘテロポリ酸
の除去に使用する溶媒、例えば、特開昭61ー1159
34号公報、特開昭61ー118420号公報、特開昭
61ー123629号公報に記載されたヘキサン、シク
ロヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン等の炭
化水素が挙げられる。
【0016】本発明は共重合PTMG、又は共重合PT
MGと有機溶剤との混合物(以下、これら抽出される前
の液を共重合PTMG原液という)に水を接触させると
未反応ジオールが選択的に水層に抽出され、水層と共重
合PTMGは層分離できる。接触させる水の量は抽出効
率と共重合PTMGの水相への分配およびその後の廃棄
処理等を考慮して選択すればよいが、一般には、共重合
PTMGに対して、0.1〜10.0重量倍が好適であ
る。0.1未満になると抽出効率が低下し、10.0を
越すと共重合PTMGの液状微粒子の水層への混入が多
くなる。
【0017】抽出温度は特に制限はないが、未反応ジオ
ールの物質移動速度は拡散速度とも関係するので、共重
合PTMGが液状を示す温度以上で、粘性が低く、かつ
取り扱い易い温度を選択すればよい。抽出装置はミキサ
ーセトラー抽出器等を用いたバッチ式あるいは撹拌式又
は非撹拌式の向流多段抽出器を用いた連続式のいずれで
も実施できる。バッチ式における抽出回数及び連続式の
段数の設定は処理前のジオール濃度や製品としての共重
合PTMGに対する許容ジオール濃度から決めればよ
い。
【0018】抽出処理後の共重合PTMGには極少量の
水が混入しているので、弾性製品のソフトセグメントと
して使用する前には脱水するのがよい。例えば、減圧蒸
発等で脱水等を行うことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、実施例を挙げて本発明を更
に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限
定されるものではない。なお、以下の実施例、及び比較
例中のジオール定量は次に示した機器、条件、方法に従
い測定を行った。
【0020】 測定機器:HEWLETT・PACKARD(株)社製 ガスクロマトグラフ HP5890A 積分装置:HEWLETT・PACKARD(株)社製
INTEGRATOR 3392A カラム :HEWLETT・PACKARD(株)社製 キャピラリカラム Ultra1(25m×0.2m
m) 測定条件: 検出器 :水素炎イオン化検出器(FID) 注入口温度 :300℃ 検出器温度 :300℃ キャリアガス:He 流量 :100ml/min 試料注入量 :1μl 内部標準 :n−デカン 昇温条件 :50℃で5分保持、その後20℃/mi
nの速さで300℃まで昇温、300℃で5分保持。
【0021】測定方法:標準液として測定サンプルのジ
オール濃度付近になるよう調整したジオールのアセトン
溶液(以下モデル液という。)を3種以上作成する。こ
れとは別に、希釈用溶媒として内部標準であるn−デカ
ンのアセトン溶液(以下、希釈液という。)を調整す
る。サンプル瓶にモデル液を0.1gと希釈液1gを精
秤し混合してから上記条件に従いガスクロマトグラフィ
測定を行う。3種以上の試料を測定し、ジオールと内部
標準の重量比から下式に従って各測定での応答係数(R
F)を計算する。応答係数の平均値(RFa)は全ての
測定の平均値として下記(a)式より求められる。
【0022】
【数1】
【0023】測定サンプルもモデル液と同様に0.1g
精秤し、1gの希釈液と混合しガスクロマトグラフィ測
定を行う。測定サンプル中のジオール量は下記(b)式
に従って計算できる。
【0024】
【数2】
【0025】
【実施例1】攪拌装置、留出器及び、THF供給器を付
けた容器にTHF600gとネオペンチルグリコール
(以下、NPGという。)34gを仕込み、ついで12
−タングスト−1−リン酸6水和物(H3 PW1240
6H2 O)を340g加えた。加熱浴温度を75℃に設
定して10時間攪拌を続け、ポリマー末端として消費さ
れる量以上に生成する縮合水分は気相水分としてTHF
とともに留去した。なお、留出量に相当するTHF量を
連続的に補充した。その後、室温で静置して2層に分離
させた。デカンテーションで上層を抜き出し、水酸化カ
ルシウム5gを加え30分間攪拌した後1昼夜静置し、
溶液中に溶解した触媒を沈殿させた。ついで、この沈殿
物をろ過し、濾液を40℃、20mmHg下、減圧蒸発
し、THFを除去し、粘性のある共重合PTMG、18
0gを得た。
【0026】この共重合PTMGは、NPGを1.20
%含有していた。共重合PTMG100gに純水100
gを加え、30℃で20分間撹拌し、その後、室温で1
8時間静置し、上層に共重合PTMGを、下層に水層を
分離させた。上層液中のNPG濃度をガスクロマトグラ
フィ測定した。結果を表1に示す。上層中のNPG濃度
は0.09%であり、抽出率は92.5%であった。水
層中の共重合PTMG量は僅か1.3gであり、ロスは
殆どなかった。。
【0027】
【実施例2〜4】原料ジオールを他のジオールに変更
し、実施例1と同様の方法で重合を行い、触媒を除去し
た。ついで、得られた共重合PTMGを実施例1と同様
に、水抽出を行った。結果を表1に示す。
【0028】
【実施例5】加熱撹拌を12時間続けた以外は実施例1
と同様の重合を行い、THFとNPGからなる共重合P
TMG:45%、NPG:0.36%と触媒:1.3%
のTHF溶液を400gを得た。ついでn−オクタン6
00gを加え、3時間攪拌した後、20℃で24時間静
置した。沈殿した触媒液層はデカンテーションで分離
し、THF、NPG、共重合PTMG、n−オクタンか
ら成る上澄み液750gを得た。上澄み液に純水150
gを加え、30℃で20分間撹拌し、その後室温で18
時間静置し、層分離した。本実施例では3層に分離し、
上層はオクタンを主とし、中層は共重合PTMGを主と
し、下層は水を主とする層であった。上、中層を取り出
し、40℃、20mmHg下でTHFを留去し、ついで
80℃、に20mmHgでオクタンを留去し、共重合P
TMG175gを得た。この共重合PTMG中の未反応
NPGは0.03%であった。水抽出によるロスは僅か
2g(ロス率1,1%)であった。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明を適用すれば、容易に共重合PT
MG中の未反応ジオールを除去する事ができ、ジオール
を含まない高品質のポリエーテルポリオールを得ること
が出来る。しかも、ジオール除去に伴う共重合PTMG
のロスは極めて少なく、コスト的にも有利である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テトラヒドロフランと炭素原子数2〜6
    のジオールとを共重合して得られるポリエーテルポリオ
    ールを精製するに際し、共重合ポリエーテルポリオール
    又は共重合ポリエーテルポリオールと有機溶媒との混合
    物を水と接触させて、未反応の炭素原子数2〜6のジオ
    ールを水層に抽出することを特徴とする共重合ポリエー
    テルポリオールの精製方法。
JP24236496A 1996-09-12 1996-09-12 共重合ポリエーテルポリオールの精製方法 Pending JPH1087813A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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