JPS63225623A - カルボキシル基含有量の少ないポリ−β−メチル−δ−バレロラクトン系ポリエステルポリオ−ル及びその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カルボキシル基含有量の少ないポリ−β−メ
チル−δ−バレロラクトン系ポリエステルポリオール（
以下単にポリエステルポリオールと称することもある）
の製造方法に関する。

β−メチル−δ−バレロラクトンを含む重合体は液状で
あり、結晶性重合体に非結晶性を付与するために有用で
あるばかりでなく、中でも特にβ−メチル−δ−バレロ
ラクトンをジアミンやジオールを開始剤に開環重合して
得られるポリエステルジオールはポリウレタンのソフト
セグメントとして有用である。ポリウレタンに使用した
場合には従来公知のポリエステル系ポリウレタンに比較
して高い耐加水分解性を有するのみならず耐かび性にも
優れるなど種々の優れた特性がもたらされる。

δ−バレロラクトンを開環重合してポリエステルジオー
ルを製造する方法については公知である（特開昭６０−
５５０２６号公報）。

特開昭６０−５５０２６号公報においては最終製品とし
て得られるポリエステルジオールの゛酸価は０．２７〜
０．５１と高いのみならず、本発明者らの検討によると
重合液の水洗条件のわずかな差やスケールアップによっ
て通常さら桐゛高い酸価を有するポリエステルジオール
が得られることが判明した。

一方、β−メチル−δ−バレロラクトン系ポリエステル
ポリオールの精製方法としてアルカリ水溶液を使用する
方法が知られている（特開昭６０−２４８７２７号公報
）。特開昭６０−２４８７２７＠公報は残存モノマーの
除去をねらった出願で・あり、同時にアルカリ水洗法に
よって酸価の低下も期待される。

しかしながら・、実施例によれば得られるポリエステル
ポリオールの酸価は０．４１〜０．６１と高いものしか
得られていない。

［発明が解決しようとする問題点］ β−メチルーδ−バレロラクトン系ポリエステルポリオ
ールの優れた基本物性の１つに高い耐加水分解性がある
。しかしながら、酸価の高いポリエステルポリオールを
作った場合には、この特性が著るしく低下してしまうと
いう問題点がある。さらに□は、保存安定性が低下し、
ポリウレタンを製造する際にしばしば水酸基価が変化し
ているために重合度が上がらない等の問題点を引き起こ
す場合がある。

以上のような問題点を引き起こさないためには反応およ
び処理を厳密にコントロールすることが要求されるが、
本発明者らの検討によれば厳密にコントロールしても、
なお酸価の高いポリエステルポリオールがしばしば得ら
れることが判った。このような酸価の高いポリエステル
ポリオールを製造した場合、これを製品として使用する
ことが不可能となる。

また、前述の如く、従来の製造方法及び精製方法で得ら
れるβ−メチル−δ−バレロラクトン系ポリエステルポ
リオールは酸価の高いものばかりであった。

本発明の目的は、ポリウレタン等のソフトセグメントと
して有用な酸価の低いβ−メチル−δ−バレロラクトン
系ポリエステルポリオールを提供することである。

［問題点を解決するための手段］ このような状況下にあって、本発明者らは酸価の高いポ
リエステルポリオールを酸価の低いポリエステルポリオ
ールに変換する方法について鋭意検討し本発明を完成す
るに至った。

すなわち、本発明はモノマーの少くとも５０モル％がβ
−メチル−δ−バレロラクトンから成るモノマーを活性
水素を保有した有機化合物を開始剤に重合して得られた
ポリエステルポリオールを１２０〜２００℃に加熱処理
し、生成する低沸成分を減圧下に除去することを特徴と
するカルボキシル基含有量の少ないポリ−β−メチル−
δ−バレロラクトン系ポリエステルポリオールの製造方
法である。本発明により酸価の高いポリ−β−メチル−
δ−バレロラクトン系ポリエステルポリオールが反応あ
るいは処理工程で得られた場合でも酸価の低いポリエス
テルポリオールに簡単な操作で変えることができ工業的
に極めて大きなメリットがもたらされる。しかも、従来
法に従えば酸価は厳密にコントロールしても０．２７以
下にすることは困難であったが、本発明に従えばさらに
低い酸価（例えば０．２５以下の酸価）を有するポリ−
β−メチル−δ−バレロラクトン系ポリエステルポリオ
ールをシ製造することもできる。

本発明に適応できるポリ−β−メチル−δ−バレロラク
トン系ポリエステルポリオールは活性水素を保有した化
合物（以下単に開始剤と称することもある）および触媒
の存在下にβ−メチル−δ−バレロラクトンまたは５０
モル％以上のβ−メチル−δ−バレロラクトンと他の共
重合モノマーを一４０℃〜１５０℃の温度で撹拌し開環
重合することにより得られる。

本発明で用いられる開始剤はカルボン酸以外の活性水素
を保有した有機化合物であればいずれでもよいが、通常
アミノ基または水酸基を有した有機化合物が使用される
。

好適な開始剤の具体例としてはメタノール、エタノール
、ブタノール、２−エチルヘキサノール、２，７−オク
タジニノール、ラウリルアルコール、シクロヘキサノー
ル、ベンジルアルコール等の炭素数１〜１，８のモノア
ルコール類、エチレングリコール、１．２−プロパンジ
オール、１，４−ブタンジオール、１．６−ヘキサンジ
オール、３−メンジオール、ネオペンチルグリコール、
ナフタレンジオール、ジエチレングリコール、平均分子
量１００〜２，０００のポリエチレングリコールまたは
ポリ、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン、トリエタノールアミンなどの多価アルコ
ール類、ブチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、ラ
ウリルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、モル
ホリン等の炭素数１〜１８のモノアミン類、エチレンジ
アミン、１．４−ブタンジアミン、Ｐ−フェニレンジア
ミン、ピペラジン等のポリアミン類が挙げられる。ポリ
エステルポリオールを製造するための好適な触媒として
は、硫酸、リン酸、三フッ化ホウ素エーテラート、リチ
ウム、ナトリウム、カリウム、ｎ−ブチルリチウム°等
が開始剤に対して０．０１〜１０モル％の量で用いられ
る。

ポリエステルポリオールとしてはβ−メチル−δ−バレ
ロラクトン単独で開環重合させたちの以外にも５０モル
％未満の量で他の共重合性モノマーと共重合させたもの
であってもよい。共重合上ツマ−の具体例としてはδ−
バレロラクトン、−一カプロラクトン、ホルムアルデヒ
ド、エチレンオキサイド等が挙げられる。また、ポリエ
ステルポリオールの平均分子量は特に制限はないが好適
には２８０以上、特に好ましくは３００〜１０，０００
の範囲である。

重合反応で得られたポリエステルポリオール中には触媒
が残存しており、使用した触媒の種類にもよるが、これ
ら触媒は水洗などにより出来る限り除去しておくことが
、得られる重合体の保存安定性および耐加水分解性など
の物性低下を起こさないためにも望ましい。

以上のような方法によって得られてくる従来のポリエス
テルポリオールは反応条件および操作条件にもよるが、
通常０．２７〜５．０の高い酸価を有したものである。

本発明においては、高い酸価を有したポリエステルポリ
オールを１２０〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０
℃の温度において加熱処理して生成してくる低沸成分を
減圧下に除去することによりカルボキシル基含有量の少
ない（酸価の低い）ポリ−β−メチル−δ−バレロラク
トン系ポリエステルポリオールを得ることができ、該処
理方法によれば、従来では達成しえなかった程に低い酸
価を有するポリエステルポリオールをも得ることが可能
となる。加熱処理温度が１２０℃以下の場合にはカルボ
キシル基含有量の低下はもたらされない。又、加熱処理
温度が２００℃をこすとポリエステルポリオ−ル自身の
熱安定性に問題が生じるため用いられない。

本発明の操作を実施した場合には、カルボキシル基含有
量の低下と共にβ−メチル−δ−バレロラクトンが生成
してくる。すなわち、本発明においてはカルボキシル基
含有化合物はそのまま除去されることはなく、すべてカ
ルボキシル基を持たないβ−メチル−δ−バレロラクト
ンが低沸成分として除去される。酸価の減少と共に生成
してくるβ−メチル−δ−バレロラクトンはそのままポ
リエステルポリオール中に残存させた場合、臭気および
ポリマーからのモノマーのブリード等が問題となるため
、出来る限り留去しておく必要がある。本発明において
は、この目的のた゛めに０．０１〜２０ＴＯｒｒ１好ま
しくは１〜５ＴＯｒｒの減圧下に実施される。

本発明のβ−メチル−δ−バレロラクトン系ポリエステ
ルポリオールの耐熱性は充分高くないので加熱蒸発処理
は滞留時間の短かい装置を使用して行なうことが望まし
い。処理温度によっても変化するが、通常１パスの加熱
滞留時間は１５分以内とするのが望ましい。このような
目的の為に好適に使用される装置の具体例としては流下
膜式蒸発装置、遠心式蒸発装置、撹拌模式蒸発装置など
が挙げられる。カルボキシル基の価になるまで処理回数
を増すことができる。

処理されたポリエステルポリオールは熱分解による品質
低下を防ぐため１００℃以下の温度に冷却することが望
ましい。

［発明の効果］ 本発明に従えば、β−メチル−δ−バレロラクトン系ポ
リエステルポリオールの分子量低下をほとんど起こすこ
となく、カルボキシル基含有化合物のみを有効に低減さ
せることが可能であり、かつカルボキシル基含有化合物
量の低下に伴なって、原料であるβ−メチル−δ−バレ
ロラクトンを回収できるというメリットも合わせて得ら
れる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

尚、例中、酸価は次に示す方法によって求めた。

試料１〜３ｇを正確に秤■し、これを約タノール溶液で
中和滴定した。

合成例−１ 温度計、滴下ロートおよび撹拌装置を備えた内容２１の
三つロフラスコに無水エチレングリコール１６９および
無水のβ−メチル−δ−バレロラクトン６１０９を仕込
み、窒素雰囲気下撹拌しなからｎ−Ｂｕｔ＋のへキサン
溶液（濃度１．５モル／１　）　　１．０ｍを滴下した
。発熱反応がおだやかになった時点で内温を６０℃に保
って２時間反応させた。

）ｑられた重合液をトルエン６００ａｄ！に溶解し、蒸
溜水２００ａｔ！を加えたのち、撹拌しなから１）Ｈメ
ーターを使用してＤＩが１２になるまで４Ｎ水酸化ナト
リウムを加えた（約２５０ａｄり。反応混合液を分液ロ
ートに移し、水層を分離した。トルエン層は蒸溜水３０
０−を使用して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４６０℃で大半のトルエンを留去した
。次に重合物を減圧前溜装置に移し１履ＨＤの減圧下、
バスｌ　１００℃で１時間処理し、残存するトルエンを
留去し、トルエンを含まない重合物４８０９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
、モノマーは検出されなかった。重合物の物性は次の通
りであった。平均分子量２，０２０．酸価０．４８゜実
験例１ ワイパ一式薄膜式蒸発装置（６，Ｏ柳φ×２００ｍＨ）
を使用し、合成例１で合成したβ−メチル−δ−バレロ
ラクトン系ポリエステルジオール４００　（ｊを４Ｔｏ
ｒｒの減圧下１５０℃、２００ｇ／ｈｒのフィード速度
で熱処理した。なお、受器は外部から水で冷却した。処
理液を分析した結果、酸価は０．１９であり、平均分子
量は２０４０であった。

なお、低沸成分を分析した所、中性であり、１００％β
−メチル−δ−バレロラクトンであった。

実験例２〜６ 合成例１と同様にして合成した平均分子量２．０３０１
酸価０．３８のβ−メチル−δ−バレロラクトン系ポリ
ニスデルジオールを実験例１と同一の装置を使用して表
１に示した条件下で各１００９を処理した。処理して得
られたポリエステルジオールの物性を表１に示した。

表１ 表１に示された如く、本発明の加熱処理条件外の加熱処
理条件を採用した場合は、実験例６のように酸価の高い
ものしか得られなかったり、実験例７のように低い酸価
が得られるにもかかわらず、分子量の低下が生ずるとい
う結果が得られた。

実験例８ 合成例１に準じてエチレングリコールを開始剤に２０モ
ル％のε−カプロラクトンを含むβ−メチル−δ−バレ
ロラクトンを開環重合して合成した平均分子量２，００
０、酸価０．５２のβ−メチル−δ−バレロラクトン共
重合体系ポリエステルジオール２００ｇを実施例１の装
置を用いて５Ｔｏｒｒの減圧下、フィード量２００ｇ／
ｈｒ、１５０℃で２回処理した。処理後のポリエステル
ジオールの酸価は０．１２であり、平均分子量は２，０
２０であった。

実験例９ 合成例１に準じ−てピペラジンを開始剤にβ−メチル−
δ−バレロラクトンを開環重合して合成した平均分子量
５，０００．酸価０．４４のβ−メチル−δ−バレロラ
クトン系ポリエステルジオール１００９を実施例１の装
置を用いて２ＴＯｒｒの減圧下、フィード量１００ｇ／
ｈｒ、　　１４０℃で１回処理した。

処理後のポリエステルジオールの酸価は０、２０であり
、平均分子量は５，０００であった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸価が０．２５以下、数平均分子量が２８０以上
   のポリエステルポリオールであり、 該ポリエステルポリオールの繰り返し単位が少なくとも
   ５０モル％以上の ▲数式、化学式、表等があります▼単位からなる ことを特徴とするポリ−β−メチル−δ−バレロラクト
   ン系ポリエステルポリオール。
2. （２）モノマーの少くとも５０モル％がβ−メチル−δ
   −バレロラクトンから成るモノマーを 活性水素を保有した有機化合物を開始剤に重合して得ら
   れたポリエステルポリオールを １２０〜２００℃に加熱処理し、生成する低沸成分を減
   圧下に除去することを特徴とするカルボキシル基含有量
   の少ないポリ−β−メチル−δ−バレロラクトン系ポリ
   エステルポリオールの製造方法。
3. （３）加熱および生成する低沸成分の除去を薄膜式蒸発
   装置により行なうことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の方法。