JPS6111969B2 - - Google Patents

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JPS6111969B2
JPS6111969B2 JP52035534A JP3553477A JPS6111969B2 JP S6111969 B2 JPS6111969 B2 JP S6111969B2 JP 52035534 A JP52035534 A JP 52035534A JP 3553477 A JP3553477 A JP 3553477A JP S6111969 B2 JPS6111969 B2 JP S6111969B2
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JP
Japan
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catalyst
reaction
carbon atoms
thf
reactor
Prior art date
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Application number
JP52035534A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS52138598A (en
Inventor
Edowaado Hainsoon Jooji
Matsukusueru Robinson Iban
Purutsukumeiru Gaafuriido
Uiruson Girubaato Uorutaa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Priority to JP3553477A priority Critical patent/JPS52138598A/en
Publication of JPS52138598A publication Critical patent/JPS52138598A/en
Publication of JPS6111969B2 publication Critical patent/JPS6111969B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、ポリ(テトラメチレンエーテル)グ
リコールの製造方法に関する。 ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール
(PTMEG)はポリウレタンおよびポリエステル
の製造に広く使用されている化学工業上重要な商
品である。それは従来一般にはフルオロスルホン
酸にテトラヒドロフラン(THF)を反応させそ
して次いでその生成物を水で急冷させることによ
つて製造されている。 この方法は一応は満足すべきものではあるけれ
ども、酸を回収しそして再使用することができな
いためにそれは所望される程効率のよいものでは
ない。更に使用ずみの酸の毒性および腐食性の故
に、その処分が問題である。 本発明によれば、THF、アシリウムイオン前
駆体および重合反応用触媒(実際はもつと複雑で
あるけれども、要約の目的のためにこれはアルフ
アフルオロスルホン酸基含有重合体として記載す
ることができる)を含有する反応混合物中で
THFを重合させることによつてPTMEGのエステ
ルを製造しうることが見出された。次いでこれら
エステルは塩基性媒体中でカルシウム、ストロン
チウム、バリウムまたはマグネシウムの酸化物、
水酸化物またはアルコキシドを触媒として使用し
て加アルコール分解することによつてPTMEGに
変換させることができる。 この方法の最初の部分においては、触媒の性質
がその再使用を可能ならしめ、それによつて投棄
の問題が除外される。また反応物中への触媒の溶
解性の低いことは反応の終りに触媒からの生成物
の分離を容易ならしめる。この溶解性の低いこと
はまた反応を進行させる場合の触媒の損失を最小
ならしめる。 本発明は、先ず重合に適当な条件下にTHF反
応成分、アシリウムイオン前駆体、触媒および場
合によりカルボン酸を一緒にすることを包含す
る。 重合は重合開始、鎖延長、連鎖移動、再分布、
重合停止および触媒再生の各段階を包含すると信
じられている。これらの段階は競合的に同時に起
りそして下記の反応式に示したように進行するも
のと考えられる。下記の反応式では説明の目的で
無水カルボン酸をアシリウムイオン前駆体として
使用する。 重合開始 鎖延長 連鎖移動 再分布 重合停止 触媒再生 これらの反応式においては、Rは水素または炭
化水素基、好ましくは1〜36個の炭素原子を有す
るアルキル基であり、NfSO3Hは触媒を表わして
おりそして〓〓はポリ(テトラメチレンエーテ
ル)鎖を表わす。 反応が完了した時、触媒を反応物から分離しそ
して再使用することができる。 反応成分として使用されるTHFは商業的に入
手可能なもののいずれでもよい。それは好ましく
は約0.001重量%以下の水含量、0.002重量%以下
のパーオキシド含量を有しており、そしてこれは
好ましくは望ましくない副生成物または着色物の
形成を防止させるための酸化防止剤例えばブチル
化ヒドロキシトルエンを含有している。 所望により、THFと共重合しうるアルキルテ
トラヒドロフランをTHFの0.1〜50重量%の量で
共反応成分として使用することができる。そのよ
うなアルキルTHFは次の構造式により表わすこ
とができる。 式中R1、R2、R3またはR4のいずれか一つは1
〜4個の炭素原子を含有するアルキル基であり、
残りの3個は水素である。そのようなアルキルテ
トラヒドロフランの例は2−メチルテトラヒドロ
フランおよび3−メチルテトラヒドロフランであ
る。 本発明の方法で使用される触媒は最終重合体が
または (式中〓〓は重合体鎖またはそのセグメントを表
わし、Dは水素、1〜10個の炭素原子を含有する
脂肪族または芳香族炭化水素基、ハロゲン原子ま
たは重合体鎖のセグメントであり、XおよびYは
水素、ハロゲン、1〜10個の炭素原子を含有する
脂肪族または芳香族炭化水素基または弗素である
がただしその少なくとも1個は弗素でなければな
らず、Rは40個までの炭素原子を主鎖中に有する
直鎖状または分枝鎖状結合基であり、そしてZは
水素、ハロゲンまたは1〜10個の炭素原子を含有
する脂肪族または芳香族炭化水素基または弗素で
ある)の基を含有するような基を有するエチレン
性不飽和単量体(a)のホモポリマーであるか、ある
いは単量体(a)と少なくとも1種の他の共重合しう
るエチレン性不飽和単量体(b)との共重合体であ
る。 式(9)においてRにより定義されている結合基
は、均質性基例えばアルキレン基でありうるし、
またはそれは不均質性基例えばアルキレンエーテ
ル基でありうる。好ましい触媒においては、この
結合基は主鎖中に1〜20個の炭素原子を含有して
いる。特に好ましい触媒においてはRは構造式 の基である。 単量体(a)の例としては、トリフルオロビニルス
ルホン酸、スルホン酸基前駆体を含有する直鎖状
または分枝鎖状ビニル単量体およびスルホン酸基
前駆体を含有するパーフルオロアルキルビニルエ
ーテルのような単量体がある。 単量体(b)の例としては、エチレン、スチレン、
塩化ビニル、弗化ビニル、ビニリデンフルオライ
ド、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ブ
ロモトリフルオロエチレン(BTFE)、ビニルエ
ーテル、パーフルオロアルキルビニルエーテル、
ブタジエン、テトラフルオロエチレン(TFE)
およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)のよ
うな単量体がある。 ホモ重合および共重合は米国特許第3784399号
明細書およびそこに引用されている特許に記載の
方法によつて実施することができる。単量体比は
得られる重合体に適当な当量重量を与えるように
選ばれる。 触媒は、950〜1500そして好ましくは1100〜
1300の当量重量を有している。触媒の当量重量と
は、1g当量重量のスルホン酸基を含有する触媒
のグラム数で表わした重量であり、これは滴定に
より決定することができる。 この触媒は、反応がバツチ式で本明細書に後記
の時間実施される場合にその約5重量%を越えな
い量が反応温度において反応体中に溶解するよう
な溶解度を有しているのが好ましい。この溶解度
は重量分析的に決定される。 触媒の溶解度は可及的小さいことが望ましい。
その理由は、その方が触媒損失を最小にしそして
この方法を触媒を補給することなしにより長期間
操作可能ならしめるからである。好ましくはこの
溶解度は約1重量%を越えないものであり、そし
て更により好ましくはこれは現在の分析技術によ
る検出限界値以下である。 触媒は−SO3H基以外の重合反応を阻害するか
もしれない官能基を有効に除去されているべきで
ある。「有効に除去されている」とは、触媒は少
数のそのような基を含有していてもよいがしかし
それは反応に悪影響を及ぼすかまたは生成物に汚
染を生ずる程に多くてはならないという意味であ
る。そのような官能基の例はカルボキシル基、ヒ
ドロキシル基およびアミノ基である。 その重合体鎖がパーフルオロカーボン単量体に
由来する触媒が使用するに好ましい。そのような
単量体の例はテトラフルオロエチレン(TFE)、
ヘキサフルオロプロピレン、CTFE、ブロモトリ
フルオロエチレンおよびパーフルオロアルキルビ
ニルエーテルである。単量体の混合物もまた使用
できる。 触媒として更により好ましいものはTFEまた
はCTFEとスルホン酸基前駆体(スルホン酸基形
成性基)を含有するパーフルオロアルキルビニル
エーテルとの共重合体である。この群の中で最も
好ましいのは、TFEまたはCTFEと構造式 により表わされる単量体との共重合体である。 これら重合体はスルホニルフルオライドの形で
製造されそして次いで米国特許第3692569号明細
書記載のようにして酸形に加水分解される。 触媒として最も好ましいのは、それぞれの単量
体重量比が50〜75/25〜50であるTEFおよび式
(10)の単量体の共重合体である。1100、1150および
1500の当量重量を有するそのような共重合体がイ
ー・アイ・デユポン・ド・ネモアース・アンド・
コンパニーによつて「ナフイオン(Nafion)」パ
ーフルオロスルホン酸樹脂として発売されてい
る。 触媒は通常は触媒的有効量で反応物中に存在せ
しめられる。これは通常の場合には反応混合物の
約0.01〜30重量%、好ましくは0.05〜15重量%、
更により好ましくは0.1〜10重量%の濃度を意味
する。 使用されるアシリウムイオン前駆体は、反応条
件下に式(1)のアシルオキソニウムイオンを生成さ
せうる任意の化合物でありうる。 ここで使用される「アシリウムイオン」なる用
語は、
The present invention relates to a method for producing poly(tetramethylene ether) glycol. Poly(tetramethylene ether) glycol (PTMEG) is an important commodity in the chemical industry that is widely used in the production of polyurethanes and polyesters. It is conventionally generally prepared by reacting fluorosulfonic acid with tetrahydrofuran (THF) and then quenching the product with water. Although this process is initially satisfactory, it is not as efficient as desired due to the inability to recover and reuse the acid. Furthermore, due to the toxicity and corrosivity of used acids, their disposal is a problem. According to the present invention, THF, an acylium ion precursor and a catalyst for the polymerization reaction (which for summary purposes may be described as an alpha-afluorosulfonic acid group-containing polymer, although in reality is more complex) In the reaction mixture containing
It has been discovered that esters of PTMEG can be prepared by polymerizing THF. These esters are then treated with calcium, strontium, barium or magnesium oxides,
It can be converted to PTMEG by alcoholysis using hydroxides or alkoxides as catalysts. In the first part of the process, the nature of the catalyst allows its reuse, thereby eliminating the problem of disposal. The low solubility of the catalyst in the reactants also facilitates separation of the product from the catalyst at the end of the reaction. This low solubility also minimizes loss of catalyst as the reaction proceeds. The invention involves first bringing together the THF reaction components, acylium ion precursor, catalyst, and optionally carboxylic acid under conditions suitable for polymerization. Polymerization involves polymerization initiation, chain extension, chain transfer, redistribution,
It is believed to include the stages of polymerization termination and catalyst regeneration. It is believed that these steps occur simultaneously and competitively and proceed as shown in the reaction scheme below. In the reaction scheme below, carboxylic acid anhydride is used as the acylium ion precursor for illustrative purposes. Polymerization starts chain extension chain transfer redistribution Polymerization stop catalyst regeneration In these schemes, R is hydrogen or a hydrocarbon group, preferably an alkyl group having 1 to 36 carbon atoms, NfSO 3 H represents the catalyst, and 〓〓 represents poly(tetramethylene ether). Represents a chain. When the reaction is complete, the catalyst can be separated from the reactants and reused. The THF used as a reaction component may be any commercially available THF. It preferably has a water content of about 0.001% by weight or less, a peroxide content of about 0.002% by weight or less, and it preferably has an antioxidant such as butyl to prevent the formation of undesirable by-products or colorants. Contains oxidized hydroxytoluene. If desired, an alkyltetrahydrofuran copolymerizable with THF can be used as a co-reactant in an amount of 0.1 to 50% by weight of THF. Such alkylTHF can be represented by the following structural formula. In the formula, any one of R 1 , R 2 , R 3 or R 4 is 1
an alkyl group containing ~4 carbon atoms;
The remaining three are hydrogen. Examples of such alkyltetrahydrofurans are 2-methyltetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran. The catalyst used in the process of the invention is such that the final polymer has the formula or (where 〓〓 represents a polymer chain or a segment thereof, D is hydrogen, an aliphatic or aromatic hydrocarbon group containing 1 to 10 carbon atoms, a halogen atom or a segment of the polymer chain, and and Y is hydrogen, halogen, an aliphatic or aromatic hydrocarbon group containing from 1 to 10 carbon atoms, or fluorine, provided that at least one is fluorine, and R is up to 40 carbon atoms. a straight-chain or branched linking group having atoms in the main chain, and Z is hydrogen, halogen or an aliphatic or aromatic hydrocarbon group containing from 1 to 10 carbon atoms or fluorine) is a homopolymer of ethylenically unsaturated monomer (a) having a group such as that containing a group of It is a copolymer with polymer (b). The linking group defined by R in formula (9) can be a homogeneous group such as an alkylene group,
Or it may be a heterogeneous group such as an alkylene ether group. In preferred catalysts, the linking group contains 1 to 20 carbon atoms in the backbone. In particularly preferred catalysts, R is of the structural formula It is the basis of Examples of monomer (a) include trifluorovinyl sulfonic acid, linear or branched vinyl monomers containing sulfonic acid group precursors, and perfluoroalkyl vinyl ethers containing sulfonic acid group precursors. There are monomers such as Examples of monomer (b) include ethylene, styrene,
Vinyl chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene (CTFE), bromotrifluoroethylene (BTFE), vinyl ether, perfluoroalkyl vinyl ether,
Butadiene, tetrafluoroethylene (TFE)
and monomers such as hexafluoropropylene (HFP). Homopolymerization and copolymerization can be carried out by the methods described in US Pat. No. 3,784,399 and the patents cited therein. Monomer ratios are selected to give the resulting polymer a suitable equivalent weight. The catalyst is 950-1500 and preferably 1100-
It has an equivalent weight of 1300. The equivalent weight of the catalyst is the weight in grams of catalyst containing 1 g equivalent weight of sulfonic acid groups, which can be determined by titration. The catalyst has a solubility such that no more than about 5% by weight of the catalyst is dissolved in the reactants at the reaction temperature when the reaction is carried out in batches for the times specified below. preferable. This solubility is determined gravimetrically. It is desirable that the solubility of the catalyst is as low as possible.
This is because it minimizes catalyst losses and allows the process to operate for longer periods without replenishing catalyst. Preferably, this solubility will not exceed about 1% by weight, and even more preferably it will be below the detection limits of current analytical techniques. The catalyst should be effectively free of functional groups other than -SO3H groups that may inhibit the polymerization reaction. "Effectively removed" means that the catalyst may contain a small number of such groups, but not so much as to adversely affect the reaction or cause contamination of the product. It is. Examples of such functional groups are carboxyl, hydroxyl and amino groups. Catalysts whose polymer chains are derived from perfluorocarbon monomers are preferred for use. Examples of such monomers are tetrafluoroethylene (TFE),
Hexafluoropropylene, CTFE, bromotrifluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether. Mixtures of monomers can also be used. Even more preferred as the catalyst is a copolymer of TFE or CTFE and a perfluoroalkyl vinyl ether containing a sulfonic acid group precursor (sulfonic acid group forming group). The most preferred of this group are TFE or CTFE and structural formula It is a copolymer with a monomer represented by These polymers are prepared in the sulfonyl fluoride form and then hydrolyzed to the acid form as described in US Pat. No. 3,692,569. The most preferred catalysts are TEF and formulas whose respective monomer weight ratios are 50-75/25-50
It is a copolymer of monomer (10). 1100, 1150 and
Such a copolymer with an equivalent weight of 1500
It is marketed as "Nafion" perfluorosulfonic acid resin by Kompany. The catalyst is usually present in the reactants in a catalytically effective amount. This is usually about 0.01-30% by weight of the reaction mixture, preferably 0.05-15% by weight,
Even more preferably it means a concentration of 0.1 to 10% by weight. The acylium ion precursor used can be any compound capable of producing an acyloxonium ion of formula (1) under the reaction conditions. The term "acyllium ion" used here is

【式】構造(Rは水素または炭化水 素基好ましくは1〜36個の炭水原子を有するアル
キル基である)によつて表わされるイオンを意味
する。 そのような前駆体の代表例はアシルハライドお
よびカルボン酸無水物である。カルボン酸部分が
1〜36個の炭素原子を含有するカルボン酸の無水
物、特に1〜4個の炭素原子を含有するものが好
ましい。 そのような無水物の例は酢酸無水物、プロピオ
ン酸無水物および蟻酸−酢酸無水物である。その
効率の故に、使用するに好ましい無水物は酢酸無
水物である。 アシリウム前駆体は通常、少なくとも最初は
0.1〜15モル%、好ましくは0.7〜10モル%の濃度
で反応系中に存在させる。 重合体生成物の分子量は、1〜36個の炭素原子
好ましくは1〜5個の炭素原子を含有する脂肪族
カルボン酸を反応系に添加することによつて限定
することができる。その低コストおよび効率の故
に酢酸が好ましい。 アシリウムイオン前駆体/酸重量比は20:1〜
0.1:1、好ましくは10:1〜0.5:1の範囲内に
あるべきである。一般的に云つて、より大量のカ
ルボン酸が使用される場合には、その生成物の分
子量はより低くなる。 脂肪族カルボン酸は通常、THFの0.1〜10重量
%、好ましくは0.5〜5重量%の濃度で反応物に
加えられる。 好ましいアシリウムイオン前駆体たる酢酸無水
物はTHFおよび触媒と反応して相当する酸を生
成するのであるから、その場合には別の酸の添加
は不要である。しかしながらそのような酸の添加
は分子量制御を改善するためには一般に望まし
い。 650〜30000の工業的に望ましい数平均分子量を
有する生成物を得るためには、アシリウムイオン
前駆体およびカルボン酸を、反応物の0.5〜20重
量%好ましくは1〜10重量%の合算濃度で反応物
中に存在させることが好ましい。 重合反応はバツチ(回分)式または連続的に実
施することができる。 バツチ式で実施される場合には、適当量の
THF、アシリウムイオン前駆体、触媒およびカ
ルボン酸を反応器に入れそして反応条件を最適に
保ちつつ撹拌する。反応が終了した時点で触媒と
反応物とを分離し、そして生成物を次いで残余か
ら分離する。 反応が連続的に行なわれる場合には、この反応
は好ましくは連続撹拌を使用しそして反応成分を
連続的に加えそして生成物を連続的に除去するこ
とによつて、逆混合スラリー反応器中で行なわれ
る。あるいはまた、この方法はパイプライン反応
器中で実施することができる。 パイプライン反応器中では、この反応はプラグ
フロー条件下に実施される。この場合、予備混合
された反応成分が触媒を充填した反応器を通つて
移動する。移動は連続的であり、初期供給物は一
部分変換された反応成分とはほとんどまたは全く
混合されず、そして反応成分はそれらが移動する
間に反応する。 このパイプライン反応器は好ましくは垂直に配
置されており、反応成分は触媒を通じて上方向に
移動する。これは触媒を懸濁させる傾向がありそ
してこれは反応成分の流れを一層自由にさせる。
反応成分はまた反応器を通して下方に移動させる
こともできるが、しかしこれは触媒を圧縮させそ
して反応成分の流れを制限する傾向がある。 スラリー反応器またはパイプライン反応器のど
ちらにおいても、反応帯域の温度、反応帯域中の
反応成分の濃度および反応帯域中へかまたはそれ
から外部への反応成分の流速は、THFの約5〜
85重量%好ましくは15〜60重量%更により好まし
くは15〜40重量%が反応器の各通過ごとにエステ
ル末端閉止されたPTMEGに変換されるように調
節されるのが好ましい。各通過ごとの流出物は生
成物を除去した後に反応器に再循環される。 また、少なくとも約40重量%更により好ましく
は約80〜90重量%のアシリウムイオン前駆体が反
応器を通しての反応成分の各通過ごとに消費され
ることも好ましい。 供給流れ中の反応成分濃度、流速および温度を
適正に調整した場合には、これらすべては通常、
連続反応器中では、10分ないし2時間、好ましく
は15〜60分更により好ましくは20〜45分の反応成
分滞留時間で達成することができる。 滞留時間(分)は、反応帯域の容積(ml)を測
定し、そして次いでこの数値を反応器を通る反応
成分の流速(ml/分)で除すことにより決定され
る。スラリー反応器においては、反応帯域は反応
混合物の全容積である。パイプライン反応器にお
いては、反応帯域は触媒含有帯域である。 バツチ式または連続様式のどちらの場合にも、
重合は通常大気圧で行なわれる。しかし減圧また
は高圧を使用して反応の間の反応物の温度の制御
をなすことができる。 反応物の温度は0〜120℃、好ましくは22゜〜
65℃の範囲に保たれる。 反応帯域から酸素を除去することが好ましい。
これは例えば乾燥窒素またはアルゴンのような不
活性雰囲気中で操作することによつてなしうる。 THFの重合体への所定の変換率に到達するた
めに必要な反応時間は操作がなされている条件に
依存する。従つてその時間は、温度、圧力、反応
成分濃度および触媒その他の因子によつて変化す
る。しかし一般には連続的操作においては、反応
は10分ないし2時間、好ましくは15分〜60分、更
により好ましくは20〜45分続行される。バツチ様
式においては、反応は通常、1〜24時間行なわれ
る。 重合反応が完了したら、触媒を過、傾瀉また
は遠心により反応系から分離し、そして再使用す
ることができる。反応が連続様式で行なわれる場
合には、触媒を単に反応器中に残留せしめること
ができ、そして一方で新しい反応成分を供給しそ
して生成物を除去する。 バツチ式または連続様式のどちらにおいても、
触媒の除去後、残存未反応THF、アシリウムイ
オン前駆体、およびカルボン酸を蒸留によるかま
たは水蒸気または不活性ガス(例えば窒素)によ
るストリツピングにより抽出することによつてこ
の重合体生成物を反応系から分離する。 このようにして製造されたポリ(テトラメチレ
ンエーテル)ジアセテート(PTMEA)は透明な
粘稠液体からワツクス状固体までの物理的性質の
範囲にありうる。この生成物の数平均分子量は約
30000程度の高いものでありうるが、しかし通常
は650〜約5000、そしてより一般的には約650〜
2900の範囲である。 数平均分子量は当技術では周知のスペクトル分
析法を使用する末端基の分析によつて決定され
る。 PTMEAの分子量は反応成分供給物中のカルボ
ン酸/アシリウムイオン前駆体の比を変化させる
ことにより、反応成分供給物中のカルボン酸およ
び前駆体の総量を変化させることにより、一定限
度内で反応物の温度を変化させることにより、反
応帯域中の反応成分の滞留時間を制御することに
より、そして触媒濃度を変化させることによつて
任意の所望の範囲内に保つことができる。一般的
に云つて、カルボン酸および/またはアシリウム
イオン前駆体の量をより多く使用すると、一層低
い分子量を有する重合体を与え、より低い反応温
度は一層高い分子量の重合体の生成に好ましく、
そしてより高温は一層低分子量の重合体の生成に
好都合であり、そしてより高い触媒濃度はより低
い分子量の形成に好ましい。 次いでこのようにして製造されたPTMEAをそ
れを塩基性媒体中で、触媒としてカルシウム、ス
トロンチウム、バリウムまたはマグネシウムの酸
化物、水酸化物またはアルコキシドを使用してア
ルカノールと反応させることによつて、PTMEG
に変換させる。この変換は容易に達成され、そし
てほとんど触媒を含まないPTMEGを与える。 この加アルコール分解(アルコーリシス)は次
の式に従つて進行する。 式中Rは1〜4個の炭素原子を含有するアルキ
ル基でありそして〓〓はポリ(テトラメチレンエ
ーテル)重合体鎖である。 加アルコール分解においては、PTMEA、触媒
およびアルカノールの混合物が最初に製造され
る。これは単に反応器中で任意の順序でそれら成
分を一緒に混合することによつて実施できる。好
ましくは、アルカノール中で先ず触媒をスラリー
化させ、そして次いでこのスラリーをアルカノー
ル中のPTMEAの溶液と混合する。 この混合物は、それが約5〜80重量%の
PTMEA、約0.05〜20重量%の触媒および10%に
するためのアルカノール量を含有するように調製
される。好ましくは、この混合物は20〜60%のエ
ステル、0.1〜5%の触媒および100%になす量の
アルカノールを含有している。 PTMEAは必要に応じて反応器に加えることが
できるし、またはそれは直接その製造に使用され
る装置から供給することができる。 この混合物中に使用される触媒はカルシウム、
バリウム、ストロンチウムまたはマグネシウムの
酸化物、水酸化物またはアルコキシド(アルキル
基は1〜4個の炭素原子を含有している)であ
る。好ましい触媒は酸化カルシウムである。この
触媒は通常粒体でありそして好ましくは粉末形態
である。 混合物中のアルカノールは1〜4個の炭素原子
を含有している。特に酸化カルシウムが触媒とし
て使用される場合にはメタノールが好ましい。 混合物が塩基性であるということ、すなわちそ
れが7以上のPH値、好ましくは約10〜12のPH値を
有しているということは最も重要である。その理
由は、PH値が約7より低い場合には、この反応は
役に立たない程遅くなるかまたは全く進行しなく
なるからである。通常の場合においては、この混
合物は成分濃度がここに推奨されている限界内に
保たれている場合には、本来的に適正な値を有し
ている。何らかの理由の故に成分濃度を推奨され
ているこれらの数値から変化させなくてはならな
い場合、または成分の一つと共に混合物中に酸が
入つていく場合には、一層多量の触媒を加えるこ
とによつて、その混合物のPHを7またはそれ以上
にしなくてはならないことがある。 次いでこの混合物をその沸点にいたらしめ、そ
して撹拌しつつその温度に保つ。この間生成する
アルカノール/アルキルエステル共沸物の蒸気に
連続的に反応帯域から除去される。通常の場合、
混合物の沸点は約50〜150℃の範囲である。これ
より高い温度が要求されている場合には、この反
応は100気圧までの加圧下で操作することができ
る。 この沸騰および共沸物の除去は、加アルコール
分解が実質的に完了するまで、すなわちもはやそ
れ以上の酢酸アルキルが形成されなくなるまで続
けられる。 加アルコール分解はバツチ式かまたは連続的様
式で実施できる。連続様式がその効率の故に好ま
しい。 加アルコール分解は単一段階で実施することが
できるけれども、それは好ましくはそして特に連
続的に行なわれる場合には二段階で操作される。
その理由は、その方がより高い変換率を与えるか
らである。連続二段階法は、第一反応器の内容が
加アルコール分解が約98%完了した際(これは通
常約90分の滞留時間を必要とする)に第二反応器
に移される以外は正確に一段法と同様に行なわれ
る。加アルコール分解は第二反応器中で完結し、
そしてこれには通常更に約90分の滞留時間を要す
る。 除去される共沸物中のアルカノール量に等しい
量のアルカノールを第二反応器に連続的に加える
ことが望ましい。 加アルコール分解が完了した後、触媒および例
えば存在するかもしれない他の不溶物質を通常の
技術例えば過、傾瀉または遠心によつて反応物
から除去する。通常はそして好ましくは、触媒を
反応物から過しそして反応器の一つに再循環さ
せる。しかしながら反応物はまたフイルター(こ
れは触媒およびその他の不溶物を支えそしてそれ
らを反応器内に保つ)を通して反応器から除去す
ることもできる。 触媒の分離の前または後で、残存アルカノール
およびアルキルエステル副生成物を反応物からス
トリツプすることも望ましい。これは通常の工業
技術により実施することができる。 PTMEG生成物は任意の通常の用途例えば当技
術分野で周知の方法によるポリエステルまたはポ
リウレタンの製造に適用することができる。 下記の実施例においては1100の当量重量、およ
び0.2〜0.5mmの平均粒子サイズを有する「ナフイ
オン」パーフルオロスルホン酸樹脂粉末が使用さ
れ、そしてこれは触媒として言及されている。特
記されていないかぎりは、すべての重合は22℃お
よび常圧で実施された。スクリーンメツシユはタ
イラー系サイズで表わされている。%は特記され
ていないかぎりは重量基準である。 ある試料についてはその分子量が測定されてい
ないけれども、その代りに与えられている固有粘
度の数値は分子量変動を指示するものである。固
有粘度はある所定の溶液の比粘度とその溶液の濃
度との比をゼロ濃度に外挿することにより得られ
る値である。 例 1 1.75gの触媒試料を火焔乾燥させそして風袋を
秤量したフラスコに加え、次いでこれを10-5mm
Hgの圧力の真空に吸引しそして120℃に16時間加
熱した。フラスコを再秤量することによつて、
1.60gの無水触媒の存在することが判つた。 次に、リチウムアルミニウムヒドリド上で乾燥
したTHF134.8gおよび酢酸無水物1.08gを標準
真空ライン技術を使用してこのフラスコ中に蒸留
導入し、そしてこの混合物を24時間撹拌した。次
いでTHT500ml(444g)を加えて溶液の粘度を
低下させ、そして触媒を過により除去した。 減圧下に未重合THFを蒸発させ、次いで80℃
および120mmHgで乾燥させると89.8g(THFの66
重量%変換)の重合体が得られた。このものは
1.05の固有粘度〔η〕およびアセテート末端基に
特性的な1750cm-1の赤外線スペクトル吸収ピーク
を有する。 同様の、酢酸無水物が存在しない以外に同様の
条件(従つて本発明外)においては、51.4g(36
%変換)の重合体が得られ、これは非常に高い分
子量を意味する〔η〕=4.04を有しそしてアセテ
ート末端基の存在を示さない。 例 2 湿つた触媒(約0.3gの水を含有、約1.0g)を
30ml(26.6g)のTHFと混合しそしてそのTHF
を傾瀉した。新しいTHF(50ml、44.4g)およ
び2.16g(2ml)の酢酸無水物をこの触媒に加え
そしてこの混合物を4時間撹拌した。この酢酸無
水物は存在するすべての水と結合して酢酸を形成
させるに充分な量よりも過剰であつた。 反応物から触媒を過し、真空下に溶媒をスト
リツプしそして50mmHgで90℃で生成物を乾燥さ
せた後、粘度〔η〕=0.30の重合体(30%変換)
12.5gが得られた(試料1)。 乾燥触媒を使用しそして水不存在である以外は
同様の条件下において、〔η〕=0.78の重合体への
THF38%の変換が2時間で得られた(試料2)。
これらの結果は次に要約されている。
The formula refers to an ion represented by the structure where R is hydrogen or a hydrocarbon group, preferably an alkyl group having 1 to 36 carbon atoms. Representative examples of such precursors are acyl halides and carboxylic acid anhydrides. Anhydrides of carboxylic acids in which the carboxylic acid moiety contains 1 to 36 carbon atoms, especially those containing 1 to 4 carbon atoms, are preferred. Examples of such anhydrides are acetic anhydride, propionic anhydride and formic-acetic anhydride. Because of its efficiency, the preferred anhydride to use is acetic anhydride. Acyllium precursors are usually, at least initially,
It is present in the reaction system at a concentration of 0.1 to 15 mol%, preferably 0.7 to 10 mol%. The molecular weight of the polymeric product can be limited by adding to the reaction system an aliphatic carboxylic acid containing 1 to 36 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms. Acetic acid is preferred because of its low cost and efficiency. Asylium ion precursor/acid weight ratio is 20:1 ~
It should be in the range 0.1:1, preferably 10:1 to 0.5:1. Generally speaking, the more carboxylic acid is used, the lower the molecular weight of the product will be. The aliphatic carboxylic acid is usually added to the reaction at a concentration of 0.1-10%, preferably 0.5-5% by weight of THF. Since the preferred acylium ion precursor, acetic anhydride, reacts with THF and the catalyst to form the corresponding acid, no additional acid addition is necessary. However, the addition of such acids is generally desirable to improve molecular weight control. The acylium ion precursor and the carboxylic acid are reacted at a combined concentration of 0.5 to 20%, preferably 1 to 10% by weight of the reactants, in order to obtain a product with an industrially desirable number average molecular weight of 650 to 30,000. Preferably, it is present in the product. The polymerization reaction can be carried out batchwise or continuously. When carried out in batches, an appropriate amount of
THF, acylium ion precursor, catalyst and carboxylic acid are placed in a reactor and stirred while maintaining optimal reaction conditions. Once the reaction is complete, the catalyst and reactants are separated and the product is then separated from the remainder. If the reaction is carried out continuously, the reaction is preferably carried out in a backmixed slurry reactor using continuous stirring and by continuously adding the reactants and continuously removing the products. It is done. Alternatively, the process can be carried out in a pipeline reactor. In pipeline reactors, this reaction is carried out under plug flow conditions. In this case, the premixed reaction components are passed through a reactor filled with catalyst. The transfer is continuous, the initial feed has little or no mixing with the partially converted reaction components, and the reaction components react while they are transferred. This pipeline reactor is preferably arranged vertically, with the reaction components moving upwardly through the catalyst. This tends to suspend the catalyst and this allows the reaction components to flow more freely.
The reaction components can also be moved downward through the reactor, but this tends to compress the catalyst and restrict the flow of the reaction components. In either a slurry reactor or a pipeline reactor, the temperature of the reaction zone, the concentration of the reaction components in the reaction zone, and the flow rate of the reaction components into or out of the reaction zone vary from about 5 to
Preferably, 85% by weight, preferably 15-60% by weight, even more preferably 15-40% by weight, is adjusted to be converted to ester-terminated PTMEG in each pass through the reactor. The effluent from each pass is recycled to the reactor after product removal. It is also preferred that at least about 40% by weight and even more preferably about 80-90% by weight of the acylium ion precursor be consumed with each pass of the reaction components through the reactor. With proper adjustment of reactant concentrations, flow rates, and temperatures in the feed stream, all of this typically
In a continuous reactor, reaction component residence times of 10 minutes to 2 hours, preferably 15 to 60 minutes and even more preferably 20 to 45 minutes can be achieved. Residence time (min) is determined by measuring the volume of the reaction zone (ml) and then dividing this number by the flow rate of the reaction components through the reactor (ml/min). In a slurry reactor, the reaction zone is the total volume of the reaction mixture. In pipeline reactors, the reaction zone is the catalyst-containing zone. In either batchwise or continuous mode,
Polymerization is usually carried out at atmospheric pressure. However, reduced or elevated pressure can be used to control the temperature of the reactants during the reaction. The temperature of the reactant is 0 to 120°C, preferably 22° to
Maintained within 65℃ range. Preferably, oxygen is removed from the reaction zone.
This can be done, for example, by operating in an inert atmosphere such as dry nitrogen or argon. The reaction time required to reach a given conversion of THF to polymer depends on the conditions under which the operation is being carried out. Therefore, the time will vary depending on temperature, pressure, reactant concentrations, catalyst, and other factors. Generally, however, in continuous operation, the reaction is continued for 10 minutes to 2 hours, preferably 15 minutes to 60 minutes, even more preferably 20 to 45 minutes. In batch mode, the reaction is usually carried out for 1 to 24 hours. Once the polymerization reaction is complete, the catalyst can be separated from the reaction system by filtration, decantation, or centrifugation and reused. If the reaction is carried out in continuous mode, the catalyst can simply be left in the reactor, while fresh reaction components are fed in and the products removed. In either batchwise or continuous mode,
After removal of the catalyst, the polymer product is removed from the reaction system by extracting the remaining unreacted THF, acylium ion precursor, and carboxylic acid by distillation or by stripping with steam or an inert gas (e.g., nitrogen). To separate. Poly(tetramethylene ether) diacetate (PTMEA) thus produced can range in physical properties from clear viscous liquids to waxy solids. The number average molecular weight of this product is approximately
It can be as high as 30,000, but usually from 650 to about 5,000, and more commonly from about 650 to
The range is 2900. Number average molecular weight is determined by end group analysis using spectral analysis methods well known in the art. The molecular weight of PTMEA can be determined within certain limits by varying the ratio of carboxylic acid/acyllium ion precursor in the reactant feed and by varying the total amount of carboxylic acid and precursor in the reactant feed. can be maintained within any desired range by varying the temperature of the catalyst, by controlling the residence time of the reaction components in the reaction zone, and by varying the catalyst concentration. Generally speaking, the use of higher amounts of carboxylic acid and/or acylium ion precursor will give a polymer with lower molecular weight, and lower reaction temperatures are preferred for the production of higher molecular weight polymer;
And higher temperatures favor the formation of lower molecular weight polymers, and higher catalyst concentrations favor the formation of lower molecular weights. The PTMEA thus produced is then converted into PTMEG by reacting it with an alkanol in a basic medium using calcium, strontium, barium or magnesium oxides, hydroxides or alkoxides as catalysts.
Convert it to This conversion is easily accomplished and gives almost catalyst-free PTMEG. This alcoholysis proceeds according to the following formula. where R is an alkyl group containing 1 to 4 carbon atoms and 〓〓 is a poly(tetramethylene ether) polymer chain. In alcoholysis, a mixture of PTMEA, catalyst and alkanol is first produced. This can be done simply by mixing the components together in any order in the reactor. Preferably, the catalyst is first slurried in alkanol and then the slurry is mixed with a solution of PTMEA in alkanol. This mixture contains about 5-80% by weight of
PTMEA is prepared to contain about 0.05-20% by weight catalyst and an amount of alkanol to make up to 10%. Preferably, the mixture contains 20-60% ester, 0.1-5% catalyst and an amount to 100% alkanol. PTMEA can be added to the reactor as needed or it can be supplied directly from the equipment used for its production. The catalyst used in this mixture is calcium,
Barium, strontium or magnesium oxides, hydroxides or alkoxides (the alkyl group containing 1 to 4 carbon atoms). A preferred catalyst is calcium oxide. The catalyst is usually granular and preferably in powder form. The alkanol in the mixture contains 1 to 4 carbon atoms. Methanol is preferred, especially when calcium oxide is used as a catalyst. It is most important that the mixture is basic, ie it has a PH value of 7 or more, preferably about 10-12. The reason is that if the PH value is lower than about 7, this reaction becomes unhelpfully slow or does not proceed at all. In normal cases, this mixture will have inherently adequate values if the component concentrations are kept within the limits recommended herein. If for any reason the component concentrations must be varied from these recommended values, or if acid is introduced into the mixture with one of the components, it may be necessary to change the concentration by adding more catalyst. Therefore, it may be necessary to raise the pH of the mixture to 7 or higher. The mixture is then brought to its boiling point and maintained at that temperature with stirring. During this time, the alkanol/alkyl ester azeotrope vapors formed are continuously removed from the reaction zone. In normal cases,
The boiling point of the mixture ranges from about 50 to 150°C. If higher temperatures are required, the reaction can be operated under pressure up to 100 atmospheres. This boiling and azeotrope removal is continued until the alcoholysis is substantially complete, ie, no more alkyl acetate is formed. Alcoholysis can be carried out in batch or continuous mode. Continuous mode is preferred because of its efficiency. Although the alcoholysis can be carried out in a single stage, it is preferably operated in two stages, especially if carried out continuously.
The reason is that it gives a higher conversion rate. The continuous two-stage process is a precise process, except that the contents of the first reactor are transferred to the second reactor when the alcoholysis is approximately 98% complete (which typically requires a residence time of approximately 90 minutes). It is performed in the same way as the one-stage method. The alcoholysis is completed in the second reactor,
And this usually requires an additional residence time of about 90 minutes. It is desirable to continuously add an amount of alkanol to the second reactor equal to the amount of alkanol in the azeotrope to be removed. After the alcoholysis is complete, the catalyst and other insoluble materials that may be present are removed from the reaction by conventional techniques such as filtration, decantation, or centrifugation. Usually and preferably the catalyst is filtered from the reactants and recycled to one of the reactors. However, the reactants can also be removed from the reactor through a filter, which supports the catalyst and other insolubles and keeps them within the reactor. It may also be desirable to strip residual alkanol and alkyl ester byproducts from the reactants before or after separation of the catalyst. This can be carried out using conventional industrial techniques. PTMEG products can be applied in any conventional use, such as in the production of polyesters or polyurethanes by methods well known in the art. In the examples below a "nafion" perfluorosulfonic acid resin powder with an equivalent weight of 1100 and an average particle size of 0.2-0.5 mm is used and is referred to as the catalyst. All polymerizations were carried out at 22° C. and atmospheric pressure unless otherwise noted. The screen mesh is represented in Tyler-like sizes. Percentages are by weight unless otherwise specified. Although the molecular weight of certain samples has not been determined, the intrinsic viscosity values given instead are indicative of molecular weight variations. Intrinsic viscosity is a value obtained by extrapolating the ratio of the specific viscosity of a given solution to the concentration of that solution to zero concentration. Example 1 A 1.75 g catalyst sample was flame dried and added to a tared flask, which was then added to a 10 -5 mm
A vacuum of Hg pressure was applied and heated to 120° C. for 16 hours. By reweighing the flask,
1.60 g of anhydrous catalyst was found to be present. Next, 134.8 g of THF dried over lithium aluminum hydride and 1.08 g of acetic anhydride were distilled into the flask using standard vacuum line techniques and the mixture was stirred for 24 hours. 500 ml (444 g) of THT was then added to reduce the viscosity of the solution and the catalyst was removed by filtration. Evaporate unpolymerized THF under reduced pressure and then heat to 80 °C.
and 89.8g (66% of THF) when dried at 120mmHg.
(wt% conversion) was obtained. This thing is
It has an intrinsic viscosity [η] of 1.05 and an infrared spectral absorption peak at 1750 cm -1 characteristic of the acetate end group. Under similar conditions except in the absence of acetic anhydride (and therefore outside the invention), 51.4 g (36
% conversion) is obtained, which has a very high molecular weight [η]=4.04 and shows no presence of acetate end groups. Example 2 Wet catalyst (contains approx. 0.3 g of water, approx. 1.0 g)
Mix with 30ml (26.6g) of THF and the THF
was decanted. Fresh THF (50ml, 44.4g) and 2.16g (2ml) of acetic anhydride were added to the catalyst and the mixture was stirred for 4 hours. The acetic anhydride was in excess sufficient to combine with any water present to form acetic acid. After filtering the catalyst from the reactants, stripping the solvent under vacuum and drying the product at 90 °C and 50 mm Hg, a polymer with a viscosity [η] = 0.30 (30% conversion) was obtained.
12.5g was obtained (Sample 1). Using a dry catalyst and under similar conditions but in the absence of water, [η] = 0.78 into a polymer.
A conversion of 38% THF was obtained in 2 hours (sample 2).
These results are summarized below.

【表】 例 3 3gの触媒を反応容器に加え、種々の量の酢酸
無水物および酢酸のTHF中溶液70ml(62g)を
加えそして次いで22℃で記載の時間その反応物を
撹拌することによつて、酢酸無水物対酢酸の重量
比9:1〜1:9の範囲を包含する一連の別々の
バツチ試験を実施した。 変換%および分子量測定のために試料をある時
間間隔で除去した。その結果は次に与えられてい
る(試料3〜9)。 これらの実験は、分子量が酢酸無水物対酢酸の
比および時間の函数でありうるということを示し
ている。
Table Example 3 3 g of catalyst was added to a reaction vessel, various amounts of acetic anhydride and 70 ml (62 g) of a solution of acetic acid in THF were added and the reaction was then stirred at 22° C. for the indicated time. A series of separate batch tests were conducted covering a range of weight ratios of acetic anhydride to acetic acid from 9:1 to 1:9. Samples were removed at time intervals for % conversion and molecular weight measurements. The results are given below (samples 3-9). These experiments show that molecular weight can be a function of the ratio of acetic anhydride to acetic acid and time.

【表】 例 4 例3におけるようにして、1gの触媒をトリフ
ルオロ酢酸0.36gおよび10%酢酸無水物含有
THF溶液21ml(18.7g)を使用して、THFのバ
ツチ式重合を行つた。その結果は次に与えられて
いる(試料10〜12)。
Table: Example 4 As in Example 3, 1 g of catalyst was mixed with 0.36 g of trifluoroacetic acid and 10% acetic anhydride.
Batch polymerization of THF was carried out using 21 ml (18.7 g) of THF solution. The results are given below (samples 10-12).

【表】 得られる重合体はアセテートおよびトリフルオ
ロアセテートの両末端基を有する粘稠な油であつ
た。 例 5 THF75.5g、プロピオン酸無水物3.1gおよび
触媒1.0gの混合物を4時間撹拌した。 触媒を過により除去しそして未反応THFを
真空蒸留により除去した後、プロピオネート末端
基を有する重合体24.1g(33.5%変換)が得られ
た。 例 6 THF75.5g、蟻酸−酢酸無水物4.2gおよび触
媒1.0gの混合物を2.5時間撹拌した。 触媒を過により除去しそして未反応THFを
真空蒸留により除去した後、〔η〕=0.33を有する
重合体16.3g(23%変換)が得られた。 例 7 THF72.0g、プロピオン酸無水物5.0g、酢酸
3.0gおよび触媒1.0gの混合物を6時間撹拌し
た。触媒を過により除去した混合物のNMRス
ペクトルによる分析は、19%のTHFが、3:2
の比率でプロピオネートおよびアセテート末端基
を有しそしてM1500を有する重合体に変換され
ていることを示した。 例 8 触媒2g、THF100g、M650を有する
PTMEG10gおよび酢酸無水物6gの混合物を25
℃で4時間撹拌した。次いで触媒を過によつて
混合物から分離し、そして未反応単量体を真空蒸
留により除去した。重合体収量は42gでありそし
てこのPTMEGジアセテートの分子量は2000であ
つた。 例 9 例1におけるようにして乾燥させた触媒試料1
gを、80gのTHFおよび20gの3−メチル−テ
トラヒドロフラン(3MeTHF)よりなる単量体
混合物に加えた。9gの酢酸無水物および1gの
酢酸の混合物を加え、そしてこの系を22℃で4時
間撹拌した。この時点で、無色の粘稠な重合体溶
液を過してそれから触媒を除去することによつ
て重合を停止させた。未反応単量体を真空蒸留に
よつて反応物から除去し、そして重合体生成物を
水で抽出し、そして2mmの圧力および80℃で恒量
となるまで乾燥させた。 ジアセテート共重合体への変換 56% 純共重合体の収率(全重合体の%) 94% M 3130 共重合体の分子組成 11%3MeTHF単位 89%THF単位 例 10 例1のようにして乾燥した触媒試料1gを、40
gのTHFおよび10gの2−メチルテトラヒドロ
フラン(2MeTHF)よりなる単量体混合物に加
えた。4.5gの酢酸無水物および0.5gの酢酸の混
合物を加えそしてこの系を5時間撹拌した。この
時点で、その無色の粘稠な重合体溶液からそれを
過して触媒を除去することによつて重合を停止
させた。未反応単量体を真空蒸留によつて反応物
から除去しそして重合体生成物を水洗しそして例
9におけるようにして乾燥した。 ジアセテート共重合体への変換 44% 純共重合体の収率(全重合体の%) 89% M 1800 共重合体の分子組成 6.5%2MeTHF単位 93.2%THF単位 例 11 50mlの容積および25mmの内径を有しそしてチユ
ーブの各端に触媒を保持させるためのステンレス
スチールスクリーンパツク(120メツシユ)を有
する垂直パイプライン反応器が使用された。底部
スクリーンパツクの下に反応成分を供給しそして
頂部スクリーンパツクの上から反応成分および生
成物を取出すためにバルブおよびチユーブ系が設
けられていた。一定温度の浴が反応器をかこんで
いた。 反応室中の例1のようにして乾燥された触媒5
gを、および90%THF、9%酢酸無水物および
1%酢酸の反応成分供給組成物を使用して、制御
された滞留時間を与えるような速度で反応成分を
供給しそして生成物を除去した。 190分間の滞留時間を使用した場合、PTMEA
へのTHFの変換は49%でありそしてMは1500
〜2000であつた。425分間の接触時間では、変換
率は74%でありそしてその重合体はM900〜
1200を有していた。同一供給組成物および43分間
の滞留時間を使用して、同一反応器中で行なつた
実験では、39%のTHF変換および5gPTMEA/
g触媒/時の生産性が得られた。 この同一系を用いて上方向流れまたは下方向流
れのいずれでも操作することができる。 例 12 100mlの容積を有する逆混合スラリー反応器が
使用された。 この反応器は50mlの液体容積で操作された。反
応混合物は磁気的に撹拌された。一定温度の浴が
反応器を囲んでいた。 例1におけるようにして乾燥された触媒1gの
初期仕込み物および3.5%の酢酸無水物および1.5
%の酢酸をTHF中に含有する反応成分供給組成
物を使用して、42℃で52分の滞留時間で反応器を
操作した。定常状態操作が得られた後、重合体は
21%変換率で生成されそしてM2000〜2200を有
していることが見出された。この系の生産性は
11.1gPTMEA/g触媒/時であることが見出さ
れた。 同一の操作条件であるがただしパイプライン反
応器中で行なわれた同様の実験は、9g
PTMEA/g触媒/時を与えた。このPTMEAは
M=4800を有していた。 例 13 二段階反応でPTMEAからPTMEGを生成させ
た。両反応器は500ml容積のものでありそして流
出物の流れは重力によつて行なわれるように配置
されていた。 メタノール中の40重量%のPTMEA溶液および
メタノール中の5重量%酸化カルシウムのスラリ
ーを別々に製造した。PTMEA溶液を4〜5ml/
分の速度で第一の反応器に供給した。CaOスラリ
ーをPTMEAの0.5重量%のCaOを含有する反応
混合物を与えるような割合で第一反応器に供給し
た。そこから反応混合物を第二反応器に流入せし
めた。 各反応器中の反応物の温度は約68℃に保たれそ
して反応物のPHは約11.5であつた。各反応器中で
生成されたメタノール/酢酸メチル共沸物の蒸気
を連続的に除去した。各反応器中での滞留時間は
約90分であつた。 第二反応器からその反応物をフイルター中に流
入せしめ、そこで酸化カルシウムおよび他の不溶
物質を除去し、そこから回転蒸発器中に流入せし
め、ここで残存するメタノールおよび酢酸メチル
を除去しそして生成物を恒量になるまで乾燥し
た。 連続操作8時間後に、430gのPTMEGが回収
された。生成物の赤外線分析は1750cm-1のカルボ
ニル吸収が存在しないことを示した。これは
PTMEGへのPTMEAの完全な変換を意味してい
る。 例 14 25gのPTMEA試料を100mlのメタノールに溶
解した。0.5gの水酸化カルシウムの添加後、こ
の混合物を65℃に加熱しそして3時間撹拌しつつ
その温度に保つた。この間形成したメタノール/
酢酸メチル共沸物の蒸気を除去した。 次いでその生成物を85℃で1時間約1mmHgの
真空下で乾燥した。過助剤0.1gを加えそして
その生成物を過して不溶性物質を除去した。 最終生成物は炎光分析により測定して2ppm以
下のカルシウムを含有していた。赤外線スペクト
ル分析は加アルコール分解が完全であることを示
した。 例 15 25gのPTMEA試料を例14におるようにして
100mlのメタノールに溶解した。水酸化カルシウ
ムの代りに0.5gの酸化カルシウムを加え、そし
てこの混合物を例14におけるようにして処理し
た。 赤外線スペクトル分析は加アルコール分解が完
全であることを示した。 例 16 36gのPTMEA試料を160mlのメタノールに溶
解させ、そして1gの酸化バリウムをこの溶液に
加えた。得られたスラリーを65℃に加熱しそして
そこに3時間保持したがこの間生成したメタノー
ル/酢酸メチル共沸物の蒸気を連続的に除去し
た。 得られる生成物を例14におけるように処理して
エステル基のないPTMEGを生成させた。
Table: The resulting polymer was a viscous oil with both acetate and trifluoroacetate end groups. Example 5 A mixture of 75.5 g THF, 3.1 g propionic anhydride and 1.0 g catalyst was stirred for 4 hours. After removing the catalyst by filtration and removing unreacted THF by vacuum distillation, 24.1 g (33.5% conversion) of polymer with propionate end groups were obtained. Example 6 A mixture of 75.5 g THF, 4.2 g formic acid-acetic anhydride and 1.0 g catalyst was stirred for 2.5 hours. After removing the catalyst by filtration and removing unreacted THF by vacuum distillation, 16.3 g (23% conversion) of polymer with [η]=0.33 were obtained. Example 7 THF72.0g, propionic anhydride 5.0g, acetic acid
A mixture of 3.0 g and 1.0 g of catalyst was stirred for 6 hours. Analysis by NMR spectroscopy of the mixture from which the catalyst had been removed by filtration showed that 19% THF was 3:2
was shown to be converted into a polymer having propionate and acetate end groups and having M1500 in a ratio of . Example 8 Contains 2g catalyst, 100g THF, M650
25 g of a mixture of 10 g of PTMEG and 6 g of acetic anhydride
Stirred at ℃ for 4 hours. The catalyst was then separated from the mixture by filtration and unreacted monomers were removed by vacuum distillation. The polymer yield was 42 g and the molecular weight of the PTMEG diacetate was 2000. Example 9 Catalyst sample 1 dried as in Example 1
g was added to a monomer mixture consisting of 80 g THF and 20 g 3-methyl-tetrahydrofuran (3MeTHF). A mixture of 9g acetic anhydride and 1g acetic acid was added and the system was stirred at 22°C for 4 hours. At this point, the polymerization was stopped by removing the catalyst from the colorless viscous polymer solution. Unreacted monomer was removed from the reaction by vacuum distillation and the polymer product was extracted with water and dried at 2 mm pressure and 80° C. to constant weight. Conversion to diacetate copolymer 56% Yield of pure copolymer (% of total polymer) 94% M 3130 Molecular composition of copolymer 11% 3MeTHF units 89% THF units Example 10 As in Example 1 1 g of dried catalyst sample was added to 40
of THF and 10 g of 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF). A mixture of 4.5 g acetic anhydride and 0.5 g acetic acid was added and the system was stirred for 5 hours. At this point, the polymerization was stopped by removing the catalyst from the colorless viscous polymer solution. Unreacted monomer was removed from the reaction by vacuum distillation and the polymer product was washed with water and dried as in Example 9. Conversion to diacetate copolymer 44% Yield of pure copolymer (% of total polymer) 89% M 1800 Molecular composition of copolymer 6.5% 2MeTHF units 93.2% THF units Example 11 Volume of 50 ml and 25 mm A vertical pipeline reactor was used that had an internal diameter and stainless steel screen packs (120 mesh) to retain the catalyst at each end of the tube. A valve and tube system was provided to supply the reactants below the bottom screen pack and remove the reactants and products from above the top screen pack. A constant temperature bath surrounded the reactor. Catalyst 5 dried as in Example 1 in the reaction chamber
g, and a reactant feed composition of 90% THF, 9% acetic anhydride, and 1% acetic acid was used to feed the reactants and remove the product at a rate to provide a controlled residence time. . PTMEA when using a residence time of 190 minutes
The conversion of THF to is 49% and M is 1500
It was ~2000. At a contact time of 425 minutes, the conversion was 74% and the polymer had an M900~
Had 1200. Experiments conducted in the same reactor using the same feed composition and residence time of 43 minutes resulted in 39% THF conversion and 5g PTMEA/
A productivity of g catalyst/hour was obtained. This same system can be used to operate in either upward or downward flow. Example 12 A backmixed slurry reactor with a volume of 100ml was used. The reactor was operated with a liquid volume of 50 ml. The reaction mixture was stirred magnetically. A constant temperature bath surrounded the reactor. An initial charge of 1 g of catalyst dried as in Example 1 and 3.5% acetic anhydride and 1.5%
The reactor was operated at 42° C. with a residence time of 52 minutes using a reactant feed composition containing % acetic acid in THF. After steady-state operation is obtained, the polymer
It was produced at 21% conversion and was found to have an M2000-2200. The productivity of this system is
It was found to be 11.1 g PTMEA/g catalyst/hour. Similar experiments conducted under identical operating conditions but in a pipeline reactor showed that 9 g
PTMEA/g catalyst/hour was given. This PTMEA had M=4800. Example 13 PTMEG was produced from PTMEA in a two-step reaction. Both reactors were of 500 ml capacity and arranged so that the flow of the effluent was by gravity. A 40 wt% PTMEA solution in methanol and a 5 wt% calcium oxide slurry in methanol were prepared separately. 4-5ml of PTMEA solution/
was fed to the first reactor at a rate of 1.5 min. The CaO slurry was fed to the first reactor at a rate to provide a reaction mixture containing 0.5% CaO by weight of PTMEA. From there the reaction mixture flowed into the second reactor. The temperature of the reactants in each reactor was maintained at about 68°C and the PH of the reactants was about 11.5. The methanol/methyl acetate azeotrope vapor produced in each reactor was continuously removed. Residence time in each reactor was approximately 90 minutes. The reactants from the second reactor flow into a filter to remove calcium oxide and other insoluble materials, and from there into a rotary evaporator to remove remaining methanol and methyl acetate and produce The material was dried to constant weight. After 8 hours of continuous operation, 430 g of PTMEG was recovered. Infrared analysis of the product showed the absence of carbonyl absorption at 1750 cm -1 . this is
It implies a complete conversion of PTMEA to PTMEG. Example 14 25g of PTMEA sample was dissolved in 100ml of methanol. After addition of 0.5 g of calcium hydroxide, the mixture was heated to 65° C. and kept at that temperature with stirring for 3 hours. Methanol formed during this time/
The methyl acetate azeotrope vapor was removed. The product was then dried at 85° C. for 1 hour under a vacuum of about 1 mm Hg. 0.1 g superaid was added and the product was filtered to remove insoluble material. The final product contained less than 2 ppm calcium as determined by flame photometry. Infrared spectrum analysis showed that the alcoholysis was complete. Example 15 Place 25g of PTMEA sample as in Example 14.
Dissolved in 100ml methanol. 0.5 g of calcium oxide was added in place of the calcium hydroxide and the mixture was treated as in Example 14. Infrared spectrum analysis showed that the alcoholysis was complete. Example 16 36 g of PTMEA sample was dissolved in 160 ml of methanol and 1 g of barium oxide was added to this solution. The resulting slurry was heated to 65°C and held there for 3 hours while the methanol/methyl acetate azeotrope vapors formed were continuously removed. The resulting product was treated as in Example 14 to produce PTMEG without ester groups.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 テトラヒドロフラン単独またはアルキル置換
テトラヒドロフランとテトラヒドロフランとを重
合せしめてエステル末端閉止されたポリ(テトラ
メチレンエーテル)グリコールを生成するにあた
り、その重合を (A) アシルハライドまたはカルボン酸無水物から
なる群から選ばれたアシリウムイオン前駆体、 (B) 式 【式】または【式】 (式中〓〓は重合体鎖またはそのセグメントを
表わし、Dは水素、1〜10個の炭素原子を含有
する脂肪族または芳香族炭化水素基、ハロゲン
原子または前記重合体鎖のセグメントであり、
XおよびYは水素、ハロゲン、1〜10個の炭素
原子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基
または弗素であるがただしその少なくとも1個
は弗素であり、Rは40個までの炭素原子を主鎖
中に有する直鎖状または分枝鎖状結合基であ
り、そしてZは水素、ハロゲン、1〜10個の炭
素原子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素
基または弗素である)の基を含有しそして反応
を阻害する官能基が有効に除去されているエチ
レン性不飽和単量体の重合体である触媒、およ
び場合により (C) 1〜36個の炭素原子を含有する脂肪族カルボ
ン酸 を含有する反応媒体中で実施することを特徴とす
る、テトラヒドロフランまたはアルキル置換テト
ラヒドロフランの重合方法。 2 アシリウムイオン前駆体が酢酸無水物であ
り、そして触媒がテトラフルオロエチレンまたは
クロロトリフルオロエチレンと、式 により表わされる単量体との加水分解された共重
合体(しかもこの場合テトラフルオロエチレンま
たはクロロトリフルオロエチレンと単量体単位と
がそれぞれ50〜75/25〜50の重量比で存在してい
る)である、前記第1項記載の方法。
[Scope of Claims] 1. In producing ester-terminated poly(tetramethylene ether) glycol by polymerizing tetrahydrofuran alone or with alkyl-substituted tetrahydrofuran and tetrahydrofuran, the polymerization is performed using (A) an acyl halide or carboxylic acid anhydride; an acyllium ion precursor selected from the group consisting of (B) formula [formula] or [formula] where 〓〓 represents a polymer chain or a segment thereof, D is hydrogen, 1 to 10 carbon atoms an aliphatic or aromatic hydrocarbon group, a halogen atom or a segment of the polymer chain containing
X and Y are hydrogen, halogen, aliphatic or aromatic hydrocarbon groups containing from 1 to 10 carbon atoms, or fluorine, provided that at least one is fluorine, and R contains up to 40 carbon atoms. a straight-chain or branched linking group having in the main chain, and Z is hydrogen, halogen, an aliphatic or aromatic hydrocarbon group containing 1 to 10 carbon atoms, or fluorine) and optionally (C) an aliphatic carbon containing from 1 to 36 carbon atoms. A process for the polymerization of tetrahydrofuran or alkyl-substituted tetrahydrofuran, characterized in that it is carried out in an acid-containing reaction medium. 2 The acylium ion precursor is acetic anhydride, and the catalyst is tetrafluoroethylene or chlorotrifluoroethylene, and the formula A hydrolyzed copolymer with a monomer represented by ), the method according to item 1 above.
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