JPS6056163B2 - ポリブタジエンのエポキシ化方法 - Google Patents

ポリブタジエンのエポキシ化方法

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JPS6056163B2
JPS6056163B2 JP9401479A JP9401479A JPS6056163B2 JP S6056163 B2 JPS6056163 B2 JP S6056163B2 JP 9401479 A JP9401479 A JP 9401479A JP 9401479 A JP9401479 A JP 9401479A JP S6056163 B2 JPS6056163 B2 JP S6056163B2
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polybutadiene
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俊男 安永
芳郎 伊藤
さち子 草野
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Nippon Peroxide Co Ltd
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Nippon Peroxide Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリブタジエンの新規なエポキシ化方法に関す
るものである。
エポキシ化されたポリブタジエン(以下エポキシポリブ
タジエンと称す)は、塗料、接着剤、可塑剤および樹脂
改質剤等に広く利用されており、特に近年、自動車の防
錆のため従来のアニオン型電着塗装からカチオン型電着
塗装に急速に転換されるなかで、自動車用カチオン型電
着塗料の原料エポキシ樹脂としての用途が注目されてい
る。
ポリブタジエンをエポキシ化する従来公知の方法として
は、一般的なエポキシ化剤として知られている過ギ酸、
過酢酸、過プロピオン酸、過ラウリン酸等の有機過酸を
あらかじめ生成させたのち、これら有機過酸によりエポ
キシ化させるPreformed法や、硫酸または強酸
性イオン交換樹脂のような酸性触媒の存在下にギ酸、酢
酸プロピオン酸等の有機酸と過酸化水素とをエポキシ化
反応系に直接添加し、生成する有機過酸を直ちにエポキ
シ化に利用するIn−situ法等がある。これらの従
来方法は次のようないくつかの欠点を有しており、必ず
しも満足すべき方法ではない。(イ)有機過酸を反応に
使用するため安全性に極力注意を払わなければならない
(ロ)反応生成物であるエポキシポリブタジエンを抽出
するに際し、油相中に含有する有機酸や有機過酸を大量
の水で洗浄して除去しなければならず、かつ、その除去
はエポキシ化により油相の粘度が増大しているために極
めて困難である。
←→ オキシラン環が開環し、反応生成物中に水酸基お
よびエステル基を含有する副反応生成物が生成される。
国 反応系中の未反応原料のリサイクルが難しい。本発
明者は上記のごとき従来方法の欠点を改善すべく研究を
重ねた結果、ポリブタジエンの新規なエポキシ化方法を
発明したのである。
すなわち本発明は、非水溶性有機溶媒にポリブタジエン
を溶解した溶液と過酸化水素とをセリウム化合物の存在
下で接触させて反応させることを特徴とするポリブタジ
エンのエポキシ化方法である。
本発明て使用する非水溶性有機溶媒としては、従来から
エポキシ化反応に用いられている非水溶性有機溶媒が同
様に使用でき、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、
n−ヘキサン、n−ヘプタン、クロロホルム等が好まし
く使用できる。
これら溶媒は、生成したエポキシポリブタジエンの粘稠
性を低減させるのに役立つものである。本発明に供され
る過酸化水素は、濃度10〜(1)ml%の市販品が使
用でき、またより濃縮された状態のものでもよい。いず
れの場合でも、エポキシ化反応開始時における過酸化水
素濃度は30〜60Wt%の範囲とするのが適当である
。過酸化水素とエポキシポリブタジエンとのモル比(ヨ
ウ素価より求めた値)は広範囲に変化させることができ
特に制限はないが、一般には過酸化水素:ポリブタジエ
ンのモル比で1:1から1:5の範囲が望ましい。
本発明で使用するセリウム化合物としては、一般的な無
機塩である硫酸セリウム、炭酸セリウム、水酸化セリウ
ム、酸化セリウム、塩化セリウム、臭化セリウム、硝酸
セリウム、リン酸セリウム、硝酸セリウムアンモニウム
、硫酸セリウムアンモニウム等だけでなく、シユウ酸セ
リウム等の有機塩も使用でき、セリウムの原子価が3価
のものおよび4価のものいずれも有効である。
これらのセリウム化合物は触媒量程度の添加量て充分な
効果を示す。本発明の好ましい実施態様においては、ポ
リブタジエン溶液と過酸化水素との反応を、セリウム化
合物と下記構造式(i),(Ii),(■0および(I
v′)を有する化合物群(以下この化合物群に含まれる
物質を化合物(4)と称す)から選ばれた1種または2
種以上との共存下に行なわせる。
(ただし上式中RおよびR″は水素原子またはアルキル
基を示し、nは1〜200を示す)かような化合物Aを
添加することによつて、セリウム化合物のみ使用した場
合に比べてエポキシ化を著しく促進することができる。
化合物Aとしては、(1)式で表わされるグリセリン、
(Ii)式で表わされるエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレン
グリコール、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテル
類等の他に、(Ji)式のポリオキシエチレンモノアシ
ルエステル類、および(Iv)式のポリオキシエチレン
ジアシルエステル類が含まれる。これら化合物群の中か
ら1種を選んでセリウム化合物と併用することができる
が、化合物群の中から2種以上を選んでセリウム化合物
と併用してもよい。化合物Aの添加量は、併用するセリ
ウム化合物の種類、反応温度により広範囲に変化させる
ことができ特に制限はないが、微量の添加で有効である
。本発明によるエポキシ化の反応速度は、反応温度のほ
かにセリウム化合物および化合物Aの種類と添加量、ポ
リブタジエンおよび過酸化水素の濃度と両者のモル比等
によつて左右されるが、反応温度40〜70℃という比
較的温和な条件て効果的なエポキシ化を行なうことがで
きる。
上述した本発明によれば、有機過酸による従来のエポキ
シ化法のもつ欠点をすべて解消することができる。
すなわち(イ)有機過酸を使用しないから、有機過酸に
起因する反応中の危検性がなく極めて安全である。
(口)反応終了物中に有機酸、有機過酸が持込まれるこ
とがないからこれらの除去操作が不要になる。(ハ)オ
キシラン環の開環がなく、反応生成物中に水酸基および
エステル基を含有する副反応生成物がないから、高純度
のエポキシポリブタジエ.ンを得ることができる。
(ニ)反応終了物中の未反応原料のリサイクルが容易で
ある。
上記(ニ)の未反応原料のリサイクルについて具体的に
説明する。
非水溶性有機溶媒にポリブタジエンを溶解した溶液と過
酸化水素とをセリウム化合物の存在下、またはセリウム
化合物と化合物Aの共下で接触させて反応させたのち、
油相と水相を分離し、水相は濃縮あるいは一部廃棄した
のちこれに不足分の過酸化水素、セリウム化合物、さら
には必要に応じて化合物Aを補充して再び反応に利用す
る。一方、油相は蒸留してエポキシポリブタジエンを取
得したのち、回収した有機溶媒にポリブタジエンを溶解
して再び反応に利用することができる。このように本発
明によれば未反応原料のリサイクルが容易であり、製造
コストを著しく引下げることができ、経済的にも有利に
実施できるものである。以下に本発明を実施例て詳しく
説明する。
なお本明細書において表示されるヨウ素価およびオキシ
ラン酸素含有量は、日本油化学協会編「基準油脂分析試
験法」に従つて求めた。実施例1 分子量1000、ヨウ素価370、ミクロ構造がビニル
結合58%、トランスー1,4結合16%、シスー1,
4結合17%であるポリブタジエン6.86V(ヨウ素
価より求め、ポリブタジエンの二重結合に対して0.1
モル)をコンデンサー付き100m1容三角フラスコに
秤り取り、60m1のトルエンに溶解した。
この溶液に硫酸第二セリウムCe(SO4)2・4H2
0を5×10−4モル添加したのち3紛かけて60%過
酸化水素を2.84y(0.05モル)添加し、マグネ
スターラーを用いて攪拌しながら65℃で1峙間反応さ
せた。反応後、反応混合物を室温まで冷却したのち油相
と水相に分離し、油相を水で充分洗浄して油相中に含ま
れるセリウム塩を除去した。
その後油相を無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥し、ろ過し
、さらにエバポレーターで減圧蒸留してトルエンを留去
し、粘調なエポキシポリブタジエンを得た。このエポキ
シポリブタジエンのオキシラン酸素含有量は0.94%
であつた。実施例2 セリウム化合物として硫酸第二セリウムに代えて硝酸セ
リウムアンモニウム5×10−2モル添加した以外は実
施例1と同様にして、オキシラン酸素含有量1.12%
のエポキシポリブタジエンを得た。
実施例3分子量1000、ヨウ素価370、ミクロ構造
がビニル結合関%、トランスー1,4結合16%、シス
ー1,4結合17%であるポリブタジエン6.85V(
ヨウ素価より求め、ポリブタジエンの二重結合に対して
0.1モル)をコンデンサー付き100m1容三角フラ
スコに秤り取り、60nt1のトルエンに溶解した。
次に、硫酸第二セリウムを5×10−4モル、ポリエチ
レングリコール(分子量400)を0.03mtこのフ
ラスコ中に添加したのち、3紛かけて60%過酸化水素
を2.84ダ(4).05モル)添加し、マグネスター
ラーを用いて攪拌しながら65℃で1時間反応させた。
反応後、反応混合物を室温まで冷却したのち油相と水相
に分離し、油相を水で充分洗浄して油相中に含まれるセ
リウム塩およびポリエチレングリコールを除去した。
その後、油相を無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥し、ろ過
し、さらにエバポレーターで減圧蒸留してトルエンを留
去し、粘調なエポキシポリブタジエンを得た。このエポ
キシポリブタジエンのオキシラン酸素含有量は5.65
%,ヨウ素価は27.2であつた。なお、比較のため下
記のような過酢酸法によつてエポキシポリブタジエンを
調製した。
過酢酸法:前記で用いたと同じポリブタジエン40.4
gをコンデンサー、温度計、H2O2滴下用ビューレッ
ト、攪拌装置を取付けた100m1容四ツロフラスコに
入れトルエン24m1(ポリブタジエンの”(4)県%
)に溶解して50℃の温度に保つた。
次に酢酸6.61f(0.11モル)と95%硫酸0.
40f(過酸化水素と酢酸のa%)の混合液を添加した
のち、10紛かけて60%過酸化水素を12.47y(
0.22モル)添加し、攪拌しながら60℃で8時間反
応さ:せた。反応後、反応混合物を7m1採取し、イソ
プロピルエーテル50m1に溶解させてから2%NaO
H5Omlで酢酸と硫酸を中和し、充分水洗したのち、
油相を無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥し、ろ過し、さら
にエバポレーターで減圧蒸留してイjソプロピルエーテ
ルとトルエンを留去し、粘稠なエポキシポリブタジエン
を得た。このエポキシポリブタジエンのオキシラン酸素
含有量は5.09%、ヨウ素価は290であつた。過酢
酸法および本実施例により得られたエポキシポリブタジ
エンは、それぞれ第1図および第2図のNMRスペクト
ルかられかるように同一物質であることが確認された。
またIRスペクトルの結果から、本実施例(第4図)に
おいては、過酢酸法(第3図)と異なり、3400cu
−1付近の水酸基、1720c7n−1付近のエステル
基の吸収が認められず、副反応生成物がないことが確認
された。実施例4〜11化合物Aの種類を変えて、実施
例3と同様な方法で反応させたときの実験条件ならびに
実験結果を第1表に示す。
実施例12〜14 化合物Aとして分子量の異なるポリエチレングリコール
を用い、実施例3と同様な方法で反応させたときの実験
条件ならびに実験結果を第1表に示す。
実施例15〜18 硫酸第二セリウムの触媒量を変えて、実施例3と同様な
方法で反応させたときの実験条件ならびに実験結果を第
1表に示す。
実施例19〜22 トルエンの溶媒量を変えて、実施例3と同様な方法で反
応させたときの実験条件ならびに実験結果を第1表に示
す。
実施例23〜25 化合物Aであるポリエチレングリコール(分子量400
)の添加量を変えて、実施例3と同様な方法で反応させ
たときの実験条件ならびに実験結果を第!表に示す。
実施例26〜27 反応温度を変えて、実施例3と同様な方法で反応させた
ときの実験条件ならびに実験結果を第1表に示す。
実施例18〜31 セリウム化合物の種類を変えて、実施例3と同様な方法
で反応させたときの実験条件ならびに実験結果を第1表
に示す。
実施例32〜33 2種類の化合物Aを併用し、実施例3と同様な方法で反
応させたときの実験条件ならびに実験結果を第1表に示
す。
【図面の簡単な説明】 第1図および第2図はそれぞれ過酢酸法および本発明法
により得らAん−エヂ■シポリブタジエンのNMRスペ
クトルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非水溶性有機溶媒にポリブタジエンを溶解した溶液
    と過酸化水素とをセリウム化合物の存在下で接触させて
    反応させることを特徴とするポリブタジエンのエポキシ
    化方法。 2 セリウム化合物と下記構造式(i)〜(iv)▲数
    式、化学式、表等があります▼…( I )▲数式、化学
    式、表等があります▼…(ii)▲数式、化学式、表等
    があります▼…(iii)▲数式、化学式、表等があり
    ます▼…(iv)(ただし上式中RおよびR′は水素原
    子またはアルキル基を示し、nは1〜200を示す)を
    有する化合物群から選ばれた1種または2種以上との共
    存下で反応させることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の方法。
JP9401479A 1979-07-24 1979-07-24 ポリブタジエンのエポキシ化方法 Expired JPS6056163B2 (ja)

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EP0761763A4 (en) * 1995-03-10 1998-12-09 Daicel Chem RECOVERED THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

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