JPS60248727A - δ−バレロラクトン系重合体の精製方法 - Google Patents

δ−バレロラクトン系重合体の精製方法

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JPS60248727A
JPS60248727A JP10552784A JP10552784A JPS60248727A JP S60248727 A JPS60248727 A JP S60248727A JP 10552784 A JP10552784 A JP 10552784A JP 10552784 A JP10552784 A JP 10552784A JP S60248727 A JPS60248727 A JP S60248727A
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JP
Japan
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valerolactone
polymer
aqueous solution
solution
organic solvent
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JP10552784A
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Michihiro Ishiguro
通裕 石黒
Yasuo Tokito
時任 康雄
Noriaki Yoshimura
吉村 典昭
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、置換基を有していてもよいδ−バレロラクト
ンを重合成分の一成分として得られる末端に水酸基を有
する重合体を精製して、未反応の該δ−バレロラクトン
を除去する方法に関するものである。
置換または非置換のδ−バレロラクトンを重合成分の一
成分として得られたポリエステルポリオールはポリウレ
タンの原料として有用な重合物である。置換または非置
換のδ−バレロラクトンを単独で重合させる方法あるい
は他の共重合性モノマーと共重合させる方法としては、
塩基性、中性または酸性触媒の存在下に開始剤を使用し
て開環重合させる方法がよく知られている。そしてこの
ような方法に一般に使用されている開始剤としては、多
価アルコール類、アミノアルコール類、多価アミン類な
どの活性水素を有した低分子おるいは高分子化合物を挙
げることができ、このような開始剤によって末端に水酸
基を有した重合体が得られる。開始剤によるラクトン類
の開環重合は、生成する重合体の分子量を仕込みモノマ
ーと開始剤のモル比によって一義的に決められるという
利点は有するが、通常重合終了後においても未反応の少
量のモノマー(ラクトン類)が重合体中に残存すること
はさけがたいことである。このような残存モノマーは重
合物に臭気を与えるのみならず、重合物をポリウレタン
製造の原料として用いた場合にイソシアナート化合物と
の反応にも関与するため、工業的には重大な問題点とな
る。したがってδ−バレロラクトン誘導体を用いて得ら
れるポリエステルポリオールをポリウレタン原料とじて
使用するためには、残存モノマーを極力除去してほぼ純
粋な重合物を得るための精製工程が不可欠となる。
通常、生成した重合物が熱的に安定な場合には、重合の
終期において減圧下に加熱することによシ残存するモノ
マーを除去する方法が採用されている。しかしながら重
合したポリマーが比較的加熱に対して不安定なもの、例
えば置換または非置換のδ−バレロラクトンを一成分と
して含む重合体の場合には減圧加熱することKよシポリ
マー中の残存上ツマ−を除去することは不可能である。
何故なら、ポリ−δ−バレロラクトン類の解重合を起こ
すことなくポリマー中に残存する少量のδ−バレロラク
トン類を完全に留去しうる圧力および温度条件は通常存
在しないからである。実際モノマーの含まれていないポ
リ−δ−バレロラクトン類の熱分解反応を調べてみると
、80℃以下ではほぼ安定であるのに対して、100℃
を越えると著しくモノマーに解重合し、180℃を越え
ると急激にモノマーに分解してゆく現象が見出される〇
すなわち置換または非置換のδ−バレロラクトンを重合
成分の一成分として得られる重合体から減圧加熱によシ
残存モノマーを除去することは不可能である。このよう
に熱的に不安定なδ−バレロラクトン類から残存モノマ
〜を除去する方法として、特公昭40〜29013号公
報には、ポリδ−バレロラクトン類をアルコールに溶解
させたのち冷却させて該ポリδ−バレロラクトンのみを
結晶化させたのち固液分離することによル残存モノマー
を除去する方法が記載されている。しかしながらこの方
法では多量の溶媒を一10℃以下に冷却しなければなら
ずエネルギー的に不経済であるのみならず、モノマー除
去中にポリδ−バレロラクトンの平均分子量が変化する
という問題も生じ、さらにδ−バレロラクトンが置換基
を有している場合には結晶化温度が極めて低くこの再結
晶法は工業上採用不可能である。
本発明者らは、置換または非置換のδ−バレロラクトン
を重合成分の一成分として得られる重合体から簡単な方
法でかつ平均分子量の変化を伴うことなく残存上ツマ−
1すなわち置換または非置換のδ−バレロラクトンをほ
ぼ完全に除去する方法に関して種々検討を重ねた結果、
アルカリ水溶液を用い、このアルカリでモノマーのみを
反応させてモノマーを水溶性化合物に変化させて除去す
る方法を見出し、本発明に至った。
本発明方法において用いられる有機溶媒は、水と実質的
に相溶性を有しない溶媒であって、好ましくは本発明の
処理条件下においてアルカリ水溶液に対して安定な常圧
での沸点が約150℃以下、よジ好ましくは120℃以
下の溶媒である。具体的Kid、ベンゼン、トルエン、
キシレンナトノ芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、
ジブチルエーテルなどのエーテル類、ジクロルメタン、
クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類などが挙げら
れるが、これらの内でも特に芳香族炭化水素類が安定性
および水との非相溶性の点で好ましい。
溶媒の使用量はポリマーの重量に対して0.5〜10倍
量、好ましくは1〜5倍量である。
本発明において用いられるアルカリ水溶液を構成してい
るアルカリ性化合物の代表例としてはアルカリ金属また
はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩または重炭酸塩
があげられる。その具体例としては、水酸化リチウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム
、水酸化バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭
酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどが
挙げられる。これらの内でも特に水酸化ナトリウムが価
格の点で好ましい。使用するアルカリ水溶液の濃度とし
ては特に制限はないが、通常01〜5規定の水溶液とし
て用いるのが重合体の解重合を来たさない点で好ましい
本発明においてモノマーを含む重合体はまず有機溶媒に
溶解されるが、重合時に予め有機溶媒を゛ 存在させて
おくこともできる。こうして得られた重合体を含む有機
溶液にアルカリ水溶液が加えられるのであるが、アルカ
リ水溶液を加えるに先立って有機溶液には該有機溶液の
10重量倍以下の水を添加するのが処理中の重合体の分
解を防ぐ上で好ましい。有機溶液をアルカリ水溶液と接
触させる際には、有機溶媒を激しく攪拌させ、温度とし
ては0〜50℃、好ましくは15〜35℃が採用される
。アルカリ水溶液の使用量は、残存するモノマーがアル
カリと完全開環反応してカルボン酸塩となるに必要な最
小限の量であるのが好ましい。具体的には、残存上ツマ
−と当量ないしそれ法によシ容易に測定することができ
る。
アルカリ水溶液の添加方法としては、有機溶液中に一度
に全量を添加する方法や少量ずつ徐々に添加する方法等
が用いられる。%にアルカリ水溶液を徐々に添加する方
法を用いる場合には、水層中の水素イオン指数〔田〕を
田メーターで測定しなからF4(が10〜12になった
時点で終点にする方法を用いることによシ、アルカリの
使用量を上記最適範囲内とすることが可能となる。
反応終了後、有機溶媒層を分離し、必要ならば水洗また
は希薄な鉱酸水溶液洗浄および水洗をしたのち、50〜
110℃温度下で減圧下に有機溶媒を留去することによ
シモノマーを営まない重合体が得られる。
本操作の好ましい方法は、100℃以下の温度で予め大
半の溶媒を留去したのち、最終的にilll−1t50
 f以下、特KIO■H2以下の減圧下で必要ならば攪
拌または不活性ガスを送シながら溶媒を留去する方法で
ある。
本発明の置換δ−バレロラクトンの置換基の代表例とし
てはメチル基、エチル基等の低級アルキル基であシ、置
換または非置換のδ−バレロラクト/の具体例としては
5−バレロラクトン、3−メチル−5−バレロラクトン
、3.3−ジメチル−5−バレロラクトン、2−メチル
−5−バレロラクトン、3−エチル−5−バレロラクト
ンfxトi:zE挙げられる。
以下、実施例でもって更に詳細に説明する。
実施例1 冷却器、温度計、滴下ロートおよび攪拌装置を備えた内
容500WLlの三つロフラスコに無水のエチレングリ
コール9.3fおよび無水の3−メチル−5−バレロラ
クトン131.5f金入れ、窒素雰囲気下撹拌しなから
内温を30℃に保った。ここに注射益金用いてn−Bu
Liの15%ヘキサ/溶液を1.77加えた。次いて滴
下ロートよシ3−メチルー5−バレロラクトン1252
を1時間かけて滴下した。この間内温は常に30〜35
℃に保った。
面下終了後さらに室温で8時間攪拌を続けた。反応混合
液は粘性のある液体であった。この重合物中のモノマー
を液体クロマトグラフィーで分析したところ13.45
Fであった。得られた重合物をトルエン350−に溶解
し、蒸留水125dを加えたのちIJの攪拌器および田
メーターを備えたフラスコに移した。激しく攪拌しなが
ら2N水酸化ナトリウム水溶液を使用して、川が12に
なるまで水酸化ナトリウム水溶液を加えた(約60m1
)。
反応後、反応混合液を分液ロートに移し、水層を分離し
た。トルエン層は蒸留水2501fflJ’e用いて2
回洗浄した。トルエン層はエバポレーターを用いてバス
温60℃で大半のトルエンを留去した。
次に重合物を減圧蒸留装置に移し311I+IIH2の
減圧下、パス温110℃で1時間処理し、残存するトル
エンを留去してトルエンを含まない重合物2472を得
た。得られた重合物を液体クロマトグラフィーで分析し
た結果上ツマ−は検出されなかった。
重合物の物性は次の通シであった。平均分子量1690
、酸価0.41゜ 実施例2 冷却器、温度計、滴下ロートおよび攪拌装置を備えた内
容200 alの三つロフラスコに無水のエチレングリ
コール8.22および3−メチル−5−バレロラクトン
91.2ff入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら、注射器
を用いてn−BuLiの15%ヘキサ/溶液1.40f
を加えた。内温を30〜35℃に保って60分反応させ
た後、滴下ロートよりε−カプロラクトン22.8fを
10分間で加えた。
その後室温で5時間反応を続けた。反応混合液は粘性の
ある液体であった。この重合物中のモノマーを液体クロ
マトグラフィーで分析した結果6.21であった。得ら
れた重合物をベンゼン300dに溶解して攪拌装置およ
び田メーターを備えた1!のフラスコに移した。ここに
水100dを加えたのち、IN水酸化ナトリウム水溶液
を激しく攪拌しなからゆつくシ加え田が11となった時
点で加えるのを止めた(55d加えた)。反応後、反応
混合液を分液ロートに移し、水層を分離した。
ベンゼン層を1/ION塩酸水溶液1001で洗浄後、
さらに蒸留水250 W/を用いて3回洗浄した。以後
、実施例1と同様に処理して重合物113vを得た。得
られた重合物の物性は次の通シであった。
平均分子量875、酸化0.50、モノマー含有量0.
01%。
実施例3〜5 実施例2において3−メチル−5−バレロラクトンに変
えて、3,3−ジメチル−5−バレロラクトン(実施例
3)、3−エチル−5−バレロラクトン(実施例4)、
2−メチル−5−バレロラクトン(′実施例5)を使用
する以外は同様の実験を行なった。得られた結果を表1
に示した。
表 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、置換または非置換のδ−バレロラクトンを重合成分
    の一成分として得られる末端に水酸基を有する重合体を
    、水と実質的に相溶性を有しない有機溶媒に溶解させ、
    得られる有機溶液をアルカリ性水溶液と接触させたのち
    、有機溶液から該有機溶媒を除去することを特徴とする
    置換または非置換δ−バレロラクトン系重合体の精製方
    法。 2、置換または非置換δ−バレロラクトンが3−メチル
    −5−バレロラクトンである特許請求の範囲第1項記載
    の方法。 3、 アルカリ性水溶液が、アルカリ金属またはアルカ
    リ土類金属の水酸化物、炭酸塩または重炭酸塩の水溶液
    である特許請求の範囲第1項または第2項記載の方法。 4、 アルカリ性水溶液中のアルカリの量が、有機溶液
    中に存在している未反応の置換または非置換δ−バレロ
    ラクトンの当量以上である特許請求の範囲第1〜3項の
    いずれかに記載の方法。 5、 アルカリ性水溶液の使用量が、有機溶液と接触さ
    せた後の水層の水素イオン指数〔田〕として10〜12
    となる量でおる特許請求の範囲第1〜4項のいずれかに
    記載の方法。 6、有機溶媒が芳香族系炭化水素である特許請求の範囲
    第1〜5項記載の方法。
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