JPWO2015016148A1 - トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ポリイソシアネート組成物およびポリウレタン樹脂 - Google Patents

トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ポリイソシアネート組成物およびポリウレタン樹脂 Download PDF

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Abstract

トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法は、ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程とを備える。

Description

本発明は、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ポリイソシアネート組成物およびポリウレタン樹脂に関する。
従来より、繊維、フィルムなどに用いられるポリアミドの原料として、ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが、よく知られている。
また、ビス(アミノメチル)シクロヘキサンから誘導されるビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、例えば、塗料、接着剤、プラスチックレンズなどに用いられるポリウレタンの原料や、例えば、塗料の硬化剤などに用いられるポリイソシアネート組成物の原料などとして、有用である。
このようなビス(アミノメチル)シクロヘキサンには、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(以下、トランス体と略する場合がある。)と、シス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(以下、シス体と略する場合がある。)との2種類の立体異性体があり、ビス(アミノメチル)シクロヘキサンにおけるシス体およびトランス体の比率が、それを用いて得られるポリアミドやポリウレタンの各種物性に影響を及ぼすことが、知られている。
例えば、ポリアミドにおいては、その原料であるビス(アミノメチル)シクロヘキサンのトランス体の比率が高いほど、融点や熱安定性などの物性が向上し、繊維、フィルムなどに好適なポリアミドを得ることができる。
また、ポリウレタンにおいては、その原料として、トランス体の比率の高いビス(アミノメチル)シクロヘキサンから誘導されるビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを用いることにより、耐熱性や、溶剤への溶解性などに優れるポリウレタンを得ることができる。
そのため、各種産業分野において、トランス体の比率の高いビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法が、望まれている。
トランス体の比率の高いビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法としては、例えば、水添テレフタル酸またはその誘導体をアンモニアと接触させて、得られた1,4−ジシアノシクロヘキサンから、水性溶剤を用いた晶析によってトランス−1,4−ジシアノシクロヘキサンを取出し、その後、得られたトランス−1,4−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得る方法が、提案されている。また、晶析によってトランス−1,4−ジシアノシクロヘキサンを取出した後、残存するシス−1,4−ジシアノシクロヘキサンについては、再度、水添テレフタル酸またはその誘導体とともにアンモニアと接触させ、異性化させることが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
一方、一般に、晶析法は煩雑であるため、工業的にトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造する場合、特許文献1に記載されるように、晶析によってトランス−1,4−ジシアノシクロヘキサンを取り出そうとすると、そのプロセスが複雑化する場合がある。そこで、プロセスを簡略化するため、例えば、1,4−ジシアノシクロヘキサンから(シス体およびトランス体混合物)を蒸留してトランス−1,4−ジシアノシクロヘキサンを取り出すことも検討されている。
特開2011−6382号公報
しかしながら、各種産業分野においては、より効率的にトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造する方法が望まれている。
そこで、本発明の目的は、工業的により効率的にトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造することができるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法、また、その方法により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを用いたビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法、その方法により得られるビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、および、得られたビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを用いて得られるポリイソシアネート組成物、さらには、それらビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンまたはポリイソシアネート組成物を用いて得られるポリウレタン樹脂を提供することにある。
本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法は、ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、前記トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程とを備えることを特徴としている。
また、本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法では、タール成分が、ジシアノシクロヘキサン100質量部に対して、2〜30質量部の割合で存在することが好適である。
また、本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法では、前記トランス異性化工程では、蒸留塔を用いてジシアノシクロヘキサンを蒸留し、前記蒸留塔の塔頂からトランス−ジシアノシクロヘキサンを取り出すとともに、前記蒸留塔の塔底からタール成分を取り出し、取り出した前記タール成分を、ジシアノシクロヘキサンに添加することが好適である。
また、本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法では、前記蒸留塔の塔頂温度が、140℃以上220℃以下であり、塔底温度が、200℃以上320℃以下であり、塔底滞留時間が、1時間以上50時間以下であることが好適である。
また、本発明のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法は、上記のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを、イソシアネート化することを特徴としている。
また、本発明のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法により得られることを特徴としている。
また、本発明のポリイソシアネート組成物は、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを変性することにより得られ、下記(a)〜(e)の官能基を少なくとも1種含有することを特徴としている。
(a)イソシアヌレート基
(b)アロファネート基
(c)ビウレット基
(d)ウレタン基
(e)ウレア基
また、本発明のポリウレタン樹脂は、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、活性水素化合物とを反応させることにより得られることを特徴としている。
また、本発明のポリウレタン樹脂は、上記のポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを反応させることにより得られることを特徴としている。
本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法では、ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させることができる。そのため、より効率よくトランス−ジシアノシクロヘキサンを得ることができ、優れた効率でトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造することができる。
また、本発明のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法では、上記のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法により得られたトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが用いられるため、より効率よくビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを得ることができる。
また、本発明のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法が採用されるため、より効率よく得ることができる。
また、本発明のポリイソシアネート組成物は、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが用いられるため、より効率よく得ることができる。
また、本発明のポリウレタン樹脂は、本発明のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンや、本発明のポリイソシアネート組成物を用いて製造されるため、より効率よく得ることができる。
図1は、本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法が採用されるプラントの一実施形態を示す概略構成図である。 図2は、本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法が採用されるプラントの他の実施形態を示す概略構成図である。
本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法では、詳しくは後述するが、シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを蒸留し、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させた後、得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得る。
ジシアノシクロヘキサンとしては、例えば、1,2−ジシアノシクロヘキサン、1,3−ジシアノシクロヘキサン、1,4−ジシアノシクロヘキサンおよびそれらの混合物などが挙げられる。これらジシアノシクロヘキサンは、単独使用または2種類以上併用することができる。ジシアノシクロヘキサンとして、好ましくは、1,3−ジシアノシクロヘキサン、1,4−ジシアノシクロヘキサンが挙げられ、より好ましくは、1,4−ジシアノシクロヘキサンが挙げられる。
また、ジシアノシクロヘキサンとしては、シス−ジシアノシクロヘキサンを含んでいれば、特に制限されないが、通常、シス体(シス−ジシアノシクロヘキサン)と、トランス体(トランス−ジシアノシクロヘキサン)との立体異性体混合物が用いられる。
このようなジシアノシクロヘキサンは、例えば、市販品として入手することができ、また、例えば、フタル酸類、フタル酸エステル類、フタル酸アミド類などから公知の方法により製造することもできる。
以下において、ジシアノシクロヘキサンを製造し、得られたジシアノシクロヘキサンからトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造する方法について、図1に示すプラントを参照して詳述する。
図1において、プラント1は、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造するための製造装置であって、核水素化装置2、シアノ化装置3、触媒分離装置4、高沸点成分分離装置5、トランス体分離装置6、トランス異性化装置7およびアミノメチル化装置8を備えている。
核水素化装置2は、例えば、公知の反応槽からなり、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも1種のフタル酸類またはその誘導体に水素を接触させ、核水素化反応させるための装置として設備されている。
具体的には、この核水素化装置2では、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも1種のフタル酸類またはその誘導体を核水素化し、対応する水添フタル酸類またはその誘導体(すなわち、シクロヘキサンジカルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸エステル類、および、シクロヘキサンジカルボン酸アミド類からなる群から選択される少なくとも1種の水添フタル酸類またはその誘導体)を製造する(核水素化工程)。
フタル酸類としては、例えば、フタル酸(オルト体)、イソフタル酸(メタ体)、テレフタル酸(パラ体)などが挙げられる。
これらフタル酸類またはその誘導体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
なお、核水素化工程で得られる水添フタル酸類またはその誘導体において、各官能基の置換位は、原料成分であるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応する。
すなわち、例えば、フタル酸類またはその誘導体として、イソフタル酸またはその誘導体を用いた場合には、製造される水添フタル酸類またはその誘導体は、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸エステル、および、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸アミドからなる群から選択される少なくとも1種の水添フタル酸類またはその誘導体であり、テレフタル酸またはその誘導体を用いた場合には、製造される水添フタル酸類またはその誘導体は、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸エステル、および、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸アミドからなる群から選択される少なくとも1種の水添フタル酸類またはその誘導体である。
核水素化工程においては、例えば、特開2001−181223号に記載の方法などを採用することができる。
本発明において原料として用いられるフタル酸類またはその誘導体は、工業用として市販されている程度の品質で十分であり、また、フタル酸類の製造において一般に行われる水素化精製工程を経た、未乾燥の(水を含んだ)フタル酸類またはその誘導体を用いることもできる。
核水素化工程の反応は発熱反応であるため、反応熱による温度上昇を適度に抑制するために、また、反応率を高めるために、原料のフタル酸類またはその誘導体に、この反応に不活性な溶媒を希釈剤として加え、反応液中のフタル酸類またはその誘導体の濃度が、例えば、1〜50質量%、好ましくは、2〜30質量%となるように希釈することが好ましい。反応液中の濃度がこの範囲であると、反応速度が低下せず、また、反応器内の温度上昇が小さい点で有利である。
このような溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、1,4−ジオキサンなどの水性溶媒が挙げられる。
溶媒が水性溶媒であれば、核水素化工程の反応生成液を必要に応じて冷却し、再循環して用いることができる点で、有利である。
この場合、その後の分離操作で回収できること、さらに反応系に余計な成分を混入させないこと、またフタル酸類の精製工程を経た未乾燥のフタル酸類を使用できることなどの理由により、好ましくは、水が挙げられる。
核水素化工程において、核水素化に用いられる水素の品質は、工業的に用いられる水素で十分であり、例えば、不活性ガス(例えば、窒素、メタンなど)を含んでいてもよいが、水素濃度は50%以上であることが好ましい。
水素の量は、原料のフタル酸類またはその誘導体に対して、モル比で、3〜50倍程度が好ましい。
水素の量がこの範囲であると、未反応物質が少なく、反応速度も十分で、経済的にも有利である。
また、核水素化工程においては、公知の触媒を添加することができる。
核水素化工程に用いられる触媒は、一般に用いられる貴金属系核水素化触媒であり、具体的には、例えば、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムなどが挙げられ、好ましくは、パラジウム、ルテニウムが挙げられる。
これらは担持触媒として用いるのが好ましく、このような担体としては、例えば、活性炭、アルミナ、シリカ、珪藻土などが使用され、好ましくは、活性炭、シリカが使用される。
金属(例えば、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムなど)の担持量は、触媒の担体を含む総量の、例えば、0.1〜10質量%、好ましくは、0.5〜10質量%である。
金属の担持量がこの範囲にあると、触媒の重量当たりの活性が高いので、好ましい。
触媒の形態としては、例えば、粉末、粒状、ペレット担体に担持された触媒などを使用できる。好ましくは、粉末である。触媒が粉末であるなど、触媒が適度な大きさであると、触媒内部の有効に反応に寄与する部分が多く、反応速度が低下しにくい。
触媒量は、フタル酸類またはその誘導体100質量部に対して、例えば、0.1〜50質量部、好ましくは、0.5〜20質量部である。
フタル酸類またはその誘導体は、水などの汎用溶媒に対する溶解度が高くないため、反応方式は液相懸濁反応が好ましい。
反応器は耐圧容器が好ましい。
原料スラリーおよび水素は、反応器の上部または下部から導入され、懸濁状態で触媒と接触する。反応後、生成物である水添フタル酸類またはその誘導体は、高温で水などの汎用溶媒によく溶解するため、濾過で触媒との分離が可能となる。
濾過においては、上記生成物を、例えば、公知のアルカリ性溶液(例えば、水酸化ナトリウム水溶液など)に溶解させ、濾過した後、公知の酸性溶液(例えば、塩化水素水溶液など)により中和することもできる。
この後、生成物を乾固あるいは濃縮、または、降温などにより結晶化させることにより、水添フタル酸類またはその誘導体を得ることができる。
反応温度は、通常、50〜200℃であり、好ましくは、100〜160℃である。
反応温度がこの範囲であると、未反応物や副生物が少なく、水素化分解が起こりにくくなり、その結果収率が高くなるので有利である。
また、反応圧力は、通常、0.5〜15MPaであり、好ましくは、2〜15MPa、より好ましくは、2〜8MPa、さらに好ましくは、2〜5MPaである。
反応圧力がこの範囲であると、反応速度が遅くならず、副生物も少なく有利である。
フタル酸類またはその誘導体の転化率は、通常、90%以上、好ましくは、95%以上、より好ましくは98%以上である。
上記のように未反応のフタル酸類またはその誘導体が少ないと、後処理の負荷が軽減され、有利である。
核水素化工程により得られる水添フタル酸類またはその誘導体は、原料として用いられるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応した置換位に官能基を備えており、また、シス体およびトランス体の混合物である。
より具体的には、例えば、原料にイソフタル酸またはその誘導体(メタ体)を用いた場合には、得られる水添フタル酸類またはその誘導体は、1,3位−シス体(すなわち、シス−シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、シス−シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸エステル、および/または、シス−シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸アミド)と、1,3位−トランス体(すなわち、トランス−シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、トランス−シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸エステル、および/または、トランス−シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸アミド)との混合物であり、また、例えば、原料にテレフタル酸またはその誘導体(パラ体)を用いた場合には、1,4位−シス体(すなわち、シス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸、シス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸エステル、および/または、シス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸アミド)と、1,4位−トランス体(すなわち、トランス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸、トランス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸エステル、および/または、トランス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸アミド)との混合物である。
また、例えば、原料として、イソフタル酸またはその誘導体(メタ)体と、テレフタル酸またはその誘導体(パラ体)とを併用した場合には、得られる水添フタル酸類またはその誘導体は、上記した1,3位−シス体、1,3位−トランス体、1,4位−シス体および1,4位−トランス体の混合物である。
得られた水添フタル酸類またはその誘導体は、輸送ライン12を介して核水素化装置2から取り出され、シアノ化装置3に供給される。
シアノ化装置3は、例えば、公知の反応槽からなり、水添フタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させ、シアノ化反応させるための装置として設備されている。
具体的には、このシアノ化装置3では、上記した核水素化工程により得られた水添フタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、ジシアノシクロヘキサンを得る(シアノ化工程)。
シアノ化工程においては、例えば、特開昭63−10752号に記載の方法などを採用することができる。
より具体的には、シアノ化工程では、核水素化工程により得られた水添フタル酸類またはその誘導体と、アンモニア供給源となり得る化合物(例えば、アンモニア、尿素、炭酸アンモニウムなど)(以下、アンモニア供給源化合物と略する場合がある。)とを、通常、200℃以上、350℃未満、好ましくは、230℃以上、320℃未満で加熱することにより、反応させる。
反応温度がこの範囲にあると、反応速度が低下せず、また過度の加熱による分解などが起こりにくいため、有利である。
また、シアノ化工程においては、触媒として金属酸化物を用いることができる。
金属酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、五酸化リン、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化コバルトなどが挙げられる。
この中でも、反応後の分離のしやすさから、シリカ、アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化コバルトなどを用いることが好ましい。
また、この工程では、さらに、金属酸化物と、その他の触媒とを併用することができ、そのような触媒としては、例えば、塩酸、リン酸、硫酸などの鉱酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、安息香酸などの有機酸などが挙げられる。
なお、金属酸化物と、その他の触媒とを併用する場合において、それらの配合割合は特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定される。
触媒形態としては、粉末、粒状、ペレット担体に担持された触媒を使用できる。好ましくは、粉末である。
触媒が粉末であるなど、触媒が適度な大きさであると、触媒内部の有効に反応に寄与する部分が多く、反応速度が低下しにくい。
触媒量は、水添フタル酸類またはその誘導体100質量部に対して、例えば、0.1〜50質量部、好ましくは、0.5〜20質量部である。
また、本反応には、適宜溶媒を使用することが好ましい。
溶媒としては、本発明の方法の目的を阻害しなければいかなる溶媒でも構わないが、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、デカリンなどの脂肪族または脂環式炭化水素類、例えば、メシチレン、テトラリン、ブチルベンゼン、p−シメン、ジエチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジペンチルベンゼン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、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などのアルコール類、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、o−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、o−ジエトキシベンゼンなどのエーテル類、例えば、ヨードベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン、o−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼン、o−クロロトルエン、p−クロロトルエン、p−クロロエチルベンゼン、1−クロロナフタレンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類、例えば、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N,N’−ジエチルイミダゾリジノン、N,N’−ジプロピルイミダゾリジノン、N,N’,4−トリメチルイミダゾリジノン、N,N’−ジメチルプロピレン尿素、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒、例えば、本工程での生成物である1,4−ジシアノシクロヘキサンなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
溶媒として、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのジシアノシクロヘキサンの析出を抑制する観点から、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、o−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、o−ジエトキシベンゼンなどのエーテル類、例えば、ヨードベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン、o−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼン、o−クロロトルエン、p−クロロトルエン、p−クロロエチルベンゼン、1−クロロナフタレンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類、例えば、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N,N’−ジエチルイミダゾリジノン、N,N’−ジプロピルイミダゾリジノン、N,N’,4−トリメチルイミダゾリジノン、N,N’−ジメチルプロピレン尿素、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒から選ばれることが好ましい。
上記の溶媒の中でも、その沸点が180℃〜350℃のものが好ましい。沸点が180℃より低い溶媒を使用すると、反応器にかかるエネルギー負荷が増大し好ましくない。また、沸点が350℃より高い溶媒を使用すると、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのジシアノシクロヘキサンの析出を抑制する効果が小さくなるため好ましくない。
これらの観点から、上記溶媒の中でもo−ジクロロベンゼン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N,N’−ジエチルイミダゾリジノン、N,N’−ジプロピルイミダゾリジノン、N,N’,4−トリメチルイミダゾリジノン、N,N’−ジメチルプロピレン尿素、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒から選ばれることがより好ましい。
溶媒の使用量としては、特に制限されないが、通常、反応基質(上記した核水素化工程により得られた水添フタル酸類またはその誘導体を含む。)の10重量倍以下であり,好ましくは反応基質の1重量倍以下であり、より好ましくは水添フタル酸またはその誘導体100質量部に対して3〜50質量部である。溶媒量が少ないまたは無溶媒の場合は、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのジシアノシクロヘキサンの析出抑制が困難になり、溶媒量が多い場合は、反応器にかかるエネルギー負荷が増大し好ましくない。
反応方式は、懸濁床による回分式、半回分式、連続式、固定床連続式など、特に限定されるものではないが、液相懸濁反応が好ましい。
反応器は耐圧容器が好ましい。
例えば、水添フタル酸類またはその誘導体、および、触媒を、反応器の上部または下部から導入し、加熱により水添フタル酸類またはその誘導体を溶解させ、懸濁状態にしたところで、アンモニアなどのアンモニア供給源化合物を、反応器に、間欠的あるいは連続的に供給し、所定温度で反応させる。
アンモニア供給源化合物の供給量としては、反応後のアンモニアの処理あるいは回収を容易にするという観点から、水添フタル酸類またはその誘導体1モルに対して、例えば、1〜20モル、好ましくは、2〜20モルである。
アンモニア供給源化合物の供給速度は特に制限されないが、水添フタル酸類またはその誘導体1モルに対して1時間当たり0.1モル〜2モルであることが好ましく、0.5モルより大きく2モル以下(すなわち、0.5モル当量/水添テレフタル酸またはその誘導体/hrより大きく、2モル当量/水添テレフタル酸またはその誘導体/hr以下)であることがより好ましい。供給速度が水添フタル酸類またはその誘導体1モルに対して1時間当たり0.5モルより小さい場合、反応に長時間を要するため好ましくない。また、供給速度が水添フタル酸類またはその誘導体1モルに対して1時間当たり2モルより大きい場合、未反応のアンモニア供給源化合物が大量となるため、例えば、アンモニア回収再使用する場合にその負荷が大きくなり、経済的に不利である。
また、供給時間は供給速度により適宜選択されるが、例えば、1〜80時間、好ましくは、2〜50時間である。
本反応により水が生成するため、水を系外に除去することが、反応速度向上の観点からは好ましい。また、水を系外に除去するために、例えば、反応器に窒素などの不活性ガスを供給することができる。
反応圧力は、加圧、常圧および減圧のいずれでもよく、適宜選択される。
反応後、生成物であるジシアノシクロヘキサンは、シス体とトランス体との混合物(立体異性体混合物)として得られる。
なお、シアノ化工程により得られるジシアノシクロヘキサンは、原料として用いられるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応した置換位に官能基を備えており、また、シス体およびトランス体の混合物である。
より具体的には、例えば、原料にイソフタル酸またはその誘導体を用いた場合には、得られるジシアノシクロヘキサンは、1,3位−シス体(すなわち、シス−1,3−ジシアノシクロヘキサン)と、1,3位−トランス体(すなわち、トランス−1,3−ジシアノシクロヘキサン)との混合物であり、また、例えば、原料にテレフタル酸またはその誘導体(パラ体)を用いた場合には、1,4位−シス体(すなわち、シス−1,4−ジシアノシクロヘキサン)と、1,4位−トランス体(すなわち、トランス−1,4−ジシアノシクロヘキサン)との混合物である。
また、例えば、原料として、イソフタル酸またはその誘導体(メタ)体と、テレフタル酸またはその誘導体(パラ体)とを併用した場合には、得られるジシアノシクロヘキサンは、上記した1,3位−シス体、1,3位−トランス体、1,4位−シス体および1,4位−トランス体の立体異性体混合物である。
反応後に得られるジシアノシクロヘキサンは、水添フタル酸類またはその誘導体の立体異性体比によらず、反応温度におけるジシアノシクロヘキサンの平衡組成比、概ね、シス体/トランス体=40/60〜60/40程度に収束する。
なお、未反応のアンモニア供給源化合物は、回収ライン11を介してシアノ化装置3から取り出され、回収および再利用される。
また、上記のシアノ化工程においては、ジシアノシクロヘキサンは、例えば、金属酸化物などの触媒や、さらには、シアノ化反応における反応中間体、副生成物などの高沸点成分を含む混合物として得られる。
そこで、このプラント1では、触媒および高沸点成分を分離および回収する。
具体的には、このプラント1では、上記シアノ化工程において得られる混合物(ジシアノシクロヘキサン、触媒および高沸点成分を含む混合物)は、輸送ライン13を介してシアノ化装置3から取り出され、触媒分離装置4に供給される。
触媒分離装置4は、混合物から触媒を分離するための装置として設備されている。この触媒分離装置4において、上記の混合物から触媒が分離される(触媒分離工程)。
触媒を分離する方法としては、特に制限されず、蒸留、濾過、抽出などの公知の分別法を採用することができる。分離された触媒は、触媒分離装置4に接続される触媒回収ライン14を介して回収され、必要により再利用される。
一方、触媒が除去された混合物(ジシアノシクロヘキサンおよび高沸点成分を含む混合物)は、輸送ライン15を介して触媒分離装置4から取り出され、高沸点成分分離装置5に供給される。
高沸点成分分離装置5は、例えば、公知の蒸留塔からなり、上記の混合物から高沸点成分を分離するための装置として設備されている。この高沸点成分分離装置5おいて上記の混合物が蒸留されることによって、高沸点成分が分離される(高沸点成分分離工程)。
高沸点成分分離装置5における蒸留条件として、具体的には、蒸留塔の塔頂圧力が、例えば、2kPa以上、好ましくは、3kPa以上であり、例えば、10kPa以下、好ましくは、5kPa以下である。
また、蒸留塔の塔頂温度が、例えば、130℃以上、好ましくは、140℃以上であり、例えば、200℃以下、好ましくは、190℃以下である。また、塔底温度が、例えば、160℃以上、好ましくは、180℃以上であり、例えば、280℃以下、好ましくは、260℃以下である。
また、塔底滞留時間が、例えば、0.01時間以上、好ましくは、0.1時間以上であり、例えば、50時間以下、好ましくは、25時間以下である。
これにより、上記の混合物から高沸点成分が、塔底成分として分離され、排出ライン16を介して回収される。
一方、高沸点成分が分離(除去)された混合物(ジシアノシクロヘキサンの立体異性体混合物)は、輸送ライン17を介して高沸点成分分離装置5から取り出され、トランス体分離装置6に供給される。
トランス体分離装置6は、例えば、公知の蒸留塔からなり、ジシアノシクロヘキサンの立体異性体混合物からトランス−ジシアノシクロヘキサンを分離(精製)するための装置として設備されている。
このトランス体分離装置6において、上記ジシアノシクロヘキサンの立体異性体混合物を蒸留し、トランス−ジシアノシクロヘキサンを分離(精製)する(トランス体分離工程)。
トランス体分離装置6における具体的な蒸留条件としては、蒸留塔の塔頂圧力が、例えば、3kPa以上、好ましくは、4kPa以上であり、例えば、30kPa以下、好ましくは、15kPa以下である。
また、蒸留塔の塔頂温度が、例えば、130℃以上、好ましくは、140℃以上であり、例えば、200℃以下、好ましくは、190℃以下である。また、塔底温度が、例えば、160℃以上、好ましくは、180℃以上であり、例えば、280℃以下、好ましくは、260℃以下である。
また、塔底滞留時間が、例えば、0.1時間以上、好ましくは、0.2時間以上であり、例えば、50時間以下、好ましくは、25時間以下である。
蒸留条件が上記範囲であれば、立体異性体混合物中のトランス−ジシアノシクロヘキサンを分離(精製)することができる。
また、通常、シス−ジシアノシクロヘキサンは、熱によりトランス異性化され、トランス−ジシアノシクロヘキサンを生じる。そのため、例えば、立体異性体混合物からトランス−ジシアノシクロヘキサンを蒸留する場合、その蒸留時の加熱によって、立体異性体混合物中のシス−ジシアノシクロヘキサンがトランス異性化する場合もある。
得られるトランス−ジシアノシクロヘキサンの純度(トランス体比率)は、反応や分離の条件により適宜制御できるが、概ね、80%以上、好ましくは、82%以上、より好ましくは、85%以上である。
また、このような蒸留では、シアノ化工程において用いられた有機溶剤を、塔頂成分として溶媒回収ライン21を介して回収することができる。回収された有機溶剤は、必要に応じて再利用することができる。
一方、上記の蒸留において残存するシス−ジシアノシクロヘキサンは、輸送ライン19を介してトランス体分離装置6から取り出され、トランス異性化装置7に輸送される。
トランス異性化装置7は、例えば、公知の反応槽からなり、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンにトランス異性化させるための装置として設備されている。
そして、このプラント1では、トランス異性化装置7において上記シス−ジシアノシクロヘキサンを加熱し、トランス異性化させることにより、トランス−ジシアノシクロヘキサンを生じさせる(トランス異性化工程)。
トランス異性化装置7における具体的な加熱条件としては、加熱温度が、例えば、200℃以上、好ましくは、220℃以上であり、例えば、320℃以下、好ましくは、300℃以下である。
また、加熱時間が、例えば、1時間以上、好ましくは、2時間以上であり、例えば、50時間以下、好ましくは、25時間以下である。
加熱条件が上記範囲であれば、良好にシス−ジシアノシクロヘキサンをトランス異性化させることができる。
なお、通常、トランス異性化装置7では、シス−ジシアノシクロヘキサンとトランス−ジシアノシクロヘキサンとの立体異性体混合物が得られる。それらシス体(シス−ジシアノシクロヘキサン)とトランス体(トランス−ジシアノシクロヘキサン)とのモル比は、具体的には、ジシアノシクロヘキサンの平衡組成比、概ね、シス体/トランス体=40/60〜60/40程度に収束する。
そして、トランス異性化装置7において得られたジシアノシクロヘキサン(立体異性体混合物)は、還流ライン20を介してトランス異性化装置7から取り出され、輸送ライン15に還流される。そして、触媒分離装置4から取り出されたジシアノシクロヘキサン(立体異性体混合物)とともに、再度、高沸点成分分離装置5に供給される。
これにより、ジシアノシクロヘキサンを有効利用することができ、収率の向上を図ることができる。
また、上記したトランス異性化工程では、ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させる。
具体的には、例えば、高沸点成分分離装置5において蒸留により回収された高沸点成分(タール成分)の一部を、例えば、排出ライン16の途中部分から抜出ライン23を介して抜き出し(図1参照)、輸送ライン19中のジシアノシクロヘキサンに供給する。
そして、トランス異性化装置7において、上記のタール成分の存在下、シス−ジシアノシクロヘキサンを蒸留し、トランス異性化させる。
このように、タール成分の存在下においてシス−ジシアノシクロヘキサンをトランス異性化させることにより、トランス異性化効率の向上を図ることができる。
ジシアノシクロヘキサンに対するタール成分の配合割合としては、トランス異性化装置7において、ジシアノシクロヘキサンの総量100質量部に対して、タール成分が、例えば、2質量部以上、好ましくは、5質量部以上、例えば、30質量部以下、好ましくは、20質量部以下である。
タール成分の割合が上記範囲であれば、より優れた効率でシス−ジシアノシクロヘキサンをトランス異性化させることができる。
一方、トランス体分離装置6において分離されたトランス−ジシアノシクロヘキサンは、輸送ライン18を介して、アミノメチル化装置8に輸送される。
アミノメチル化装置8は、例えば、公知の反応槽からなり、トランス−ジシアノシクロヘキサンと水素とを接触させて、トランス−ジシアノシクロヘキサンをアミノメチル化させるための装置として、設備されている。
そして、このプラント1では、アミノメチル化装置8において、上記のトランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンと水素とを接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得る(アミノメチル化工程)。
アミノメチル化工程においては、例えば、特開2001−187765号に記載の方法などを採用することができる。
アミノメチル化工程に用いられる水素の品質は、工業的に用いられる水素で十分であり、不活性ガス(例えば、窒素、メタンなど)を含んでいてもよいが、水素濃度は、50%以上であることが好ましい。
アミノメチル化工程に用いられる水素化触媒は、公知の水素化触媒、例えば、コバルト系触媒、ニッケル系触媒、銅系触媒、貴金属系触媒をいずれも使用することができる。
反応性、選択性の点から、ニッケル、コバルトおよび/またはルテニウムを主成分とする触媒を用いること好ましく、ラネー型触媒あるいはシリカ、アルミナ、シリカアルミナ、珪藻土、活性炭などの多孔性金属酸化物に担持した触媒を用いることがより好ましい。
また、さらにアルミニウム、亜鉛、珪素などの金属を含有していてもよい。
これらの水素化触媒は反応促進剤として、クロム、鉄、コバルト、マンガン、タングステン、モリブデンから選ばれる金属を含有できる。
また、水素化触媒は、完全固体触媒として使用できるが、担持固体触媒、例えば、ニッケル、コバルト、ルテニウムなどが酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、マグネシア/アルミナなどに担持されたものを使用することもできる。
触媒形態としては、粉末、粒状、ペレット担体に担持された触媒を使用できる。好ましくは、粉末である。触媒が粉末であるなど、触媒が適度な大きさであると、触媒内部の有効に反応に寄与する部分が多く、反応速度が低下しにくい。
触媒の使用量は、反応性、選択性の点から、トランス−ジシアノシクロヘキサン100質量部に対して、例えば、0.1〜20質量部、好ましくは、0.5〜15質量部である。
反応には適宜溶媒を使用することができる、このような溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノールなどのアルコール類、1,4−ジオキサンなどの水性溶媒が挙げられる。
反応液中のトランス−ジシアノシクロヘキサンの濃度は、例えば、1〜50質量%、好ましくは、2〜40質量%である。
反応液中のトランス−ジシアノシクロヘキサンの濃度がこの範囲であると、反応速度が低下せず、また、反応器内の温度上昇が小さい点で、有利である。
また、本反応はアンモニアの存在下で行うことが好ましい。
このアンモニアは目的とするトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン以外の2級アミンや3級アミン、ポリアミンのような副生物の生成を抑制する働き、すなわち、反応選択性を向上させる働きを持つ。
アンモニアの使用量は、上記副生物の生成を抑制し、水素化速度の低下を防止し、かつ反応後のアンモニアの処理あるいは回収を容易にするという観点から、トランス−ジシアノシクロヘキサン1モルに対して、例えば、0.05〜5モル、好ましくは、0.1〜2.5モルである。
反応方式は、懸濁床による回分式、半回分式、連続式、固定床連続式など、特に限定されるものではないが、液相懸濁反応が好ましい。
反応器は耐圧容器が好ましい。
例えば、トランス−ジシアノシクロヘキサン、触媒、水素および必要であれば溶媒やアンモニアを、反応器の上部または下部から導入し、所定温度で反応させる。
反応圧力は、通常、0.1〜20MPa、好ましくは、0.5〜10MPa、さらに好ましくは、0.5〜8MPa、とりわけ好ましくは、0.5〜5MPaである。
反応温度は、反応性、選択性の観点から、例えば、50〜250℃、好ましくは、50〜200℃、さらに好ましくは、70〜150℃であり、水素化反応中に連続的または段階的に、反応温度を上昇させることが好ましい。
反応後、反応液からトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを分離する方法は、濾過、蒸留など、公知の方法が使用できる。
なお、アミノメチル化工程により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンは、原料として用いられるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応した置換位に官能基を備えている。
より具体的には、例えば、原料にイソフタル酸またはその誘導体を用いた場合には、トランス−1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが得られ、また、例えば、原料にテレフタル酸またはその誘導体(パラ体)を用いた場合には、トランス−1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン)が得られる。
トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの純度(トランス体比率)は、反応や分離の条件により適宜制御できるが、概ね、80%以上、好ましくは、85%以上、より好ましくは、90%以上である。
得られたトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンは、排出ライン22を介して、アミノメチル化装置から排出され、必要により精製された後、他のプラントに供給または貯留される。
このようなトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法では、ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させることができる。そのため、より効率よくトランス−ジシアノシクロヘキサンを得ることができ、優れた効率でトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造することができる。
なお、上記した方法は、核水素化工程、シアノ化工程およびアミノメチル化工程を備えているが、例えば、出発原料として水添フタル酸類またはその誘導体を用い、核水素化工程を省略して、市販の水添フタル酸類またはその誘導体(すなわち、シクロヘキサンジカルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸エステル類、および、シクロヘキサンジカルボン酸アミド類からなる群から選択される少なくとも1種の水添フタル酸類またはその誘導体)を用い、シアノ化工程およびアミノメチル化工程を実施することもできる。
また、上記した方法は、シアノ化工程において得られたジシアノシクロヘキサンから、まず、高沸点成分分離工程において高沸点成分を分離し、次いで、トランス体分離工程においてトランス−ジシアノシクロヘキサンを分離し、その後、トランス異性化工程においてシス−ジシアノシクロヘキサンをトランス異性化させている。そして、上記した方法では、これら各工程のそれぞれに対応する装置を個別に設備している。しかし、例えば、これら各工程における装置を個別に設備することなく、例えば、高沸点成分分離工程、トランス体分離工程およびトランス異性化工程を、1つの蒸留塔で一括処理することができる。
以下において、高沸点成分分離工程、トランス体分離工程およびトランス異性化工程を、1つの蒸留塔で一括処理する場合について、図2を参照して詳述する。なお、上記で説明した各装置については、図2において同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図2において、プラント1は、核水素化装置2、シアノ化装置3、触媒分離装置4、一括処理用蒸留装置9およびアミノメチル化装置8を備えている。
このプラント1では、触媒分離装置4において触媒が分離された混合物(ジシアノシクロヘキサンおよび高沸点成分を含む混合物)は、輸送ライン15を介して触媒分離装置4から取り出され、一括処理用蒸留装置9に供給される。
一括処理用蒸留装置9は、公知の蒸留塔であって、上記の混合物から高沸点成分を分離するとともに、トランス体を分離し、さらに、シス体をトランス異性化させるための装置として、設備されている。
そして、この一括処理用蒸留装置9において、上記の混合物(ジシアノシクロヘキサンおよび高沸点成分を含む)を蒸留することにより、混合物中のシス−ジシアノシクロヘキサンをトランス異性化させ(トランス異性化工程)、また、蒸留塔の塔頂からトランス−ジシアノシクロヘキサンを取り出す(トランス体分離工程)とともに、蒸留塔の塔底からタール成分を取り出す(高沸点成分分離工程)。
一括処理用蒸留装置9における蒸留条件として、具体的には、蒸留塔の塔頂温度が、例えば、130℃以上、好ましくは、140℃以上であり、例えば、220℃以下、好ましくは、200℃以下である。また、塔底温度が、例えば、200℃以上、好ましくは、220℃以上であり、例えば、320℃以下、好ましくは、300℃以下である。
また、塔底滞留時間が、例えば、1時間以上、好ましくは、2時間以上であり、例えば、50時間以下、好ましくは、25時間以下である。
蒸留条件が上記範囲であれば、シス−ジシアノシクロヘキサンのトランス異性化の速度と、トランス−ジシアノシクロヘキサンの取り出し速度とのバランスを調整することができ、効率よくトランス−ジシアノシクロヘキサンを分離することができる。
また、このような蒸留では、シアノ化工程において用いられた反応中間体や副生成物などの高沸点成分(タール成分)は、塔底成分として分離され、排出ライン16を介して回収される。
また、好ましくは、高沸点成分(タール成分)を、排出ライン16の途中部分から抜出ライン23を介して抜き出し(図1参照)、輸送ライン15中のジシアノシクロヘキサンに添加(供給)する。
これにより、一括処理用蒸留装置9では、タール成分の存在下においてシス−ジシアノシクロヘキサンをトランス異性化させることができ、トランス異性化効率の向上を図ることができる。
ジシアノシクロヘキサンに対するタール成分の配合割合としては、一括処理用蒸留装置9において、ジシアノシクロヘキサンの総量100質量部に対して、タール成分が、例えば、2質量部以上、好ましくは、5質量部以上、例えば、30質量部以下、好ましくは、20質量部以下である。
このように各工程を一括処理用蒸留装置9において一括処理することにより、効率よくトランス異性化させ、トランス体を取り出すことができるので、製造効率の向上を図ることができる。
なお、得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンは、上記したように、輸送ライン18を介してアミノメチル化装置8に供給され、アミノメチル化される。これにより、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを製造することができる。
このようにして得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンは、特に制限されないが、例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造において、好適に用いられる。
本発明のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法では、上記のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを、イソシアネート化する。
トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンをイソシアネート化する方法としては、例えば、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンをホスゲン化する方法(以下、ホスゲン化法と称する場合がある。)や、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンをカルバメート化し、その後、熱分解する方法(以下、カルバメート化法と称する場合がある。)などが挙げられる。
ホスゲン化法として、より具体的には、例えば、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを直接ホスゲンと反応させる方法(以下、冷熱二段ホスゲン化法と称する場合がある。)や、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの塩酸塩を不活性溶媒(後述)中に懸濁させてホスゲンと反応させる方法(以下、アミン塩酸塩のホスゲン化法と称する場合がある。)などが挙げられる。
冷熱二段ホスゲン化法では、例えば、まず、撹拌可能とされ、かつ、ホスゲン導入管を備えた反応器に、不活性溶媒を装入し、反応系内の圧力を、例えば、常圧〜1.0MPa、好ましくは、常圧〜0.5MPaとし、また、温度を、例えば、0〜80℃、好ましくは、0〜60℃とする。
不活性溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどの脂肪酸エステル類、例えば、サリチル酸メチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジブチル、安息香酸メチルなどの芳香族カルボン酸エステル類、例えば、モノクロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、パラジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどの塩素化芳香族炭化水素類、例えば、クロロホルム、四塩化炭素などの塩素化炭化水素類などが挙げられる。
これら不活性溶媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
不活性溶媒の配合量(総量)は、原料であるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン100質量部に対して、例えば、400〜3000質量部、好ましくは、500〜2000質量部である。
次いで、この方法では、ホスゲンを、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンのアミノ基1つに対して、例えば、1〜10倍モル、好ましくは、1〜6倍モル導入し、上記の不活性溶媒に溶解したトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを添加する。また、この間、反応液を、例えば、0〜80℃、好ましくは、0〜60℃に維持するとともに、発生する塩化水素を、還流冷却器を通じて反応系外に放出する(冷ホスゲン化反応)。これにより、反応器の内容物をスラリー状とする。
そして、この冷ホスゲン化反応では、カルバモイルクロリド化合物およびアミン塩酸塩が生成される。
次いで、この方法では、反応系内の圧力を、例えば、常圧〜1.0MPa、好ましくは、0.05〜0.5MPaとし、例えば、30分〜5時間で、例えば、80〜180℃の温度範囲に昇温する。昇温後、例えば、30分〜8時間反応を継続して、スラリー液を完全に溶解させる(熱ホスゲン化反応)。
なお、熱ホスゲン化反応において、昇温時および高温反応時には、溶解ホスゲンが気化して還流冷却器を通じて反応系外に逃げるため、還流冷却器からの還流量が確認できるまでホスゲンを適宜導入する。
なお、熱ホスゲン化反応終了後、反応系内を、例えば、80〜180℃、好ましくは、90〜160℃において、窒素ガスなどの不活性ガスを導入し、溶解している過剰のホスゲンおよび塩化水素をパージする。
この熱ホスゲン化反応では、冷ホスゲン化反応で生成したカルバモイルクロリド化合物が熱分解され、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが生成され、さらに、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンのアミン塩酸塩がホスゲン化され、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが生成される。
一方、アミン塩酸塩のホスゲン化法では、まず、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの塩酸塩を合成する。
具体的には、例えば、撹拌可能とされ、かつ、塩酸ガス導入管、ホスゲン導入管を備えた反応器に、不活性溶媒とビス(アミノメチル)シクロヘキサンとを装入し、反応系内の圧力を、例えば、常圧〜1.0MPa、好ましくは、常圧〜0.5MPaとし、また、温度を、例えば、0〜120℃、好ましくは、0〜100℃とする。不活性溶媒の配合量(総量)は、原料であるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン100質量部に対して、例えば、400〜3000質量部、好ましくは、500〜2000質量部である。
次いで、塩酸ガスを、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンのアミノ基1モルに対して、例えば、1〜5倍モル、好ましくは、1〜3倍モル導入する。これにより、ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの塩酸塩が合成される。
次いで、この方法では、反応温度を、例えば、80〜180℃、好ましくは、90〜160℃、反応圧力を、例えば、常圧〜1.0MPa、好ましくは、0.05〜0.5MPaに維持し、ホスゲンを1〜10時間かけて、ホスゲン総量が化学量論の1〜10倍になるように導入する。
これにより、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを合成することができる。
なお、反応の進行は、発生する塩化水素ガスの量と、上記の不活性溶媒に不溶のスラリーが消失し、反応液が澄明均一になることより推測できる。また、発生する塩化水素は、例えば、還流冷却器を通じて反応系外に放出する。また、反応の終了時には、上記の方法で溶解している過剰のホスゲンおよび塩化水素をパージする。その後、冷却し、減圧下において、不活性溶媒を留去する。
カルバメート化法としては、例えば、尿素法などが挙げられる。
尿素法では、例えば、まず、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンをカルバメート化し、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を生成させる。
より具体的には、反応原料として、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンと、尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステルと、アルコールとを反応させる。
N−無置換カルバミン酸エステルとしては、例えば、N−無置換カルバミン酸脂肪族エステル類(例えば、カルバミン酸メチル、カルバミン酸エチル、カルバミン酸プロピル、カルバミン酸iso−プロピル、カルバミン酸ブチル、カルバミン酸iso−ブチル、カルバミン酸sec−ブチル、カルバミン酸tert−ブチル、カルバミン酸ペンチル、カルバミン酸iso−ペンチル、カルバミン酸sec−ペンチル、カルバミン酸ヘキシル、カルバミン酸ヘプチル、カルバミン酸オクチル、カルバミン酸2−エチルヘキシル、カルバミン酸ノニル、カルバミン酸デシル、カルバミン酸イソデシル、カルバミン酸ドデシル、カルバミン酸テトラデシル、カルバミン酸ヘキサデシルなど)、N−無置換カルバミン酸芳香族エステル類(例えば、カルバミン酸フェニル、カルバミン酸トリル、カルバミン酸キシリル、カルバミン酸ビフェニル、カルバミン酸ナフチル、カルバミン酸アントリル、カルバミン酸フェナントリルなど)などが挙げられる。
これらN−無置換カルバミン酸エステルは、単独使用または2種類以上併用することができる。
N−無置換カルバミン酸エステルとして、好ましくは、N−無置換カルバミン酸脂肪族エステル類が挙げられる。
アルコールとしては、例えば、1〜3級の1価のアルコールが挙げられ、より具体的には、例えば、脂肪族アルコール類、芳香族アルコール類などが挙げられる。
脂肪族アルコール類としては、例えば、直鎖状の脂肪族アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール(1−ブタノール)、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール(1−オクタノール)、n−ノナノール、n−デカノール、n−ドデカノール、n−テトラデカノール、n−ヘキサデカノールなど)、分岐状の脂肪族アルコール類(例えば、iso−プロパノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、iso−ペンタノール、sec−ペンタノール、2−エチルヘキサノール、iso−デカノールなど)などが挙げられる。
芳香族アルコール類としては、例えば、フェノール、ヒドロキシトルエン、ヒドロキシキシレン、ビフェニルアルコール、ナフタレノール、アントラセノール、フェナントレノールなどが挙げられる。
これらアルコールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
アルコールとして、好ましくは、脂肪族アルコール類、より好ましくは、直鎖状の脂肪族アルコール類が挙げられる。
また、アルコールとして、好ましくは、上記した炭素数4〜7の1価アルコール(直鎖状の炭素数4〜7の1価アルコール、分岐状の炭素数4〜7の1価アルコール)が挙げられる。
そして、この方法では、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンと、尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステルと、アルコールとを配合し、好ましくは、液相で反応させる。
トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンと、尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステルと、アルコールとの配合割合は、特に制限はなく、比較的広範囲において適宜選択することができる。
通常は、尿素およびN−無置換カルバミン酸エステルの配合量、および、アルコールの配合量が、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンのアミノ基に対して等モル以上あればよく、そのため、尿素および/または上記したN−無置換カルバミン酸エステルや、アルコールそのものを、この反応における反応溶媒として用いることもできる。
なお、尿素および/または上記したN−無置換カルバミン酸エステルや、アルコールを反応溶媒として兼用する場合には、必要に応じて過剰量の尿素および/または上記したN−無置換カルバミン酸エステルやアルコールが用いられるが、過剰量が多いと、反応後の分離工程での消費エネルギーが増大するので、工業生産上、不適となる。
そのため、尿素および/または上記したN−無置換カルバミン酸エステルの配合量は、カルバメートの収率を向上させる観点から、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンのアミノ基1つに対して、0.5〜20倍モル、好ましくは、1〜10倍モル、さらに好ましくは、1〜5倍モルであり、アルコールの配合量は、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンのアミノ基1つに対して、0.5〜100倍モル、好ましくは、1〜20倍モル、さらに好ましくは、1〜10倍モルである。
また、この方法においては、触媒を用いることもできる。
触媒としては、特に制限されないが、例えば、周期律表第1族(IUPAC Periodic Table of the Elements(version date 22 June 2007)に従う。以下同じ。)金属化合物(例えば、リチウムメタノラート、リチウムエタノラート、リチウムプロパノラート、リチウムブタノラート、ナトリウムメタノラート、カリウム−tert−ブタノラートなど)、第2族金属化合物(例えば、マグネシウムメタノラート、カルシウムメタノラートなど)、第3族金属化合物(例えば、酸化セリウム(IV)、酢酸ウラニルなど)、第4族金属化合物(チタンテトライソプロパノラート、チタンテトラブタノラート、四塩化チタン、チタンテトラフェノラート、ナフテン酸チタンなど)、第5族金属化合物(例えば、塩化バナジウム(III)、バナジウムアセチルアセトナートなど)、第6族金属化合物(例えば、塩化クロム(III)、酸化モリブデン(VI)、モリブデンアセチルアセトナート、酸化タングステン(VI)など)、第7族金属化合物(例えば、塩化マンガン(II)、酢酸マンガン(II)、酢酸マンガン(III)など)、第8族金属化合物(例えば、酢酸鉄(II)、酢酸鉄(III)、リン酸鉄、シュウ酸鉄、塩化鉄(III)、臭化鉄(III)など)、第9族金属化合物(例えば、酢酸コバルト、塩化コバルト、硫酸コバルト、ナフテン酸コバルトなど)、第10族金属化合物(例えば、塩化ニッケル、酢酸ニッケル、ナフテン酸ニッケルなど)、第11族金属化合物(例えば、酢酸銅(II)、硫酸銅(II)、硝酸銅(II)、ビス−(トリフェニル−ホスフィンオキシド)−塩化銅(II)、モリブデン酸銅、酢酸銀、酢酸金など)、第12族金属化合物(例えば、酸化亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、亜鉛アセトニルアセタート、オクタン酸亜鉛、シュウ酸亜鉛、ヘキシル酸亜鉛、安息香酸亜鉛、ウンデシル酸亜鉛など)、第13族金属化合物(例えば、アルミニウムアセチルアセトナート、アルミニウム−イソブチラート、三塩化アルミニウムなど)、第14族金属化合物(例えば、塩化スズ(II)、塩化スズ(IV)、酢酸鉛、リン酸鉛など)、第15族金属化合物(例えば、塩化アンチモン(III)、塩化アンチモン(V)、塩化ビスマス(III)など)などが挙げられる。
さらに、触媒としては、例えば、Zn(OSOCF(別表記:Zn(OTf)、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛)、Zn(OSO、Zn(OSO、Zn(OSO、Zn(OSOCH(p−トルエンスルホン酸亜鉛)、Zn(OSO、Zn(BF、Zn(PF、Hf(OTf)(トリフルオロメタンスルホン酸ハフニウム)、Sn(OTf)、Al(OTf)、Cu(OTf)なども挙げられる。
これら触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、触媒の配合量は、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン1モルに対して、例えば、0.000001〜0.1モル、好ましくは、0.00005〜0.05モルである。触媒の配合量がこれより多くても、それ以上の顕著な反応促進効果が見られない反面、配合量の増大によりコストが上昇する場合がある。一方、配合量がこれより少ないと、反応促進効果が得られない場合がある。
なお、触媒の添加方法は、一括添加、連続添加および複数回の断続分割添加のいずれの添加方法でも、反応活性に影響を与えることがなく、特に制限されることはない。
また、この反応において、反応溶媒は必ずしも必要ではないが、例えば、反応原料が固体の場合や反応生成物が析出する場合には、溶媒を配合することにより操作性を向上させることができる。
溶媒としては、反応原料であるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステル、および、アルコールと、反応生成物であるウレタン化合物などに対して不活性であるか反応性に乏しいものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサン、ペンタン、石油エーテル、リグロイン、シクロドデカン、デカリン類など)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ブチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、メチルナフタレン、クロロナフタレン、ジベンジルトルエン、トリフェニルメタン、フェニルナフタレン、ビフェニル、ジエチルビフェニル、トリエチルビフェニルなど)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなど)、カーボネート類(例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネートなど)、ニトリル類(例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、アジポニトリル、ベンゾニトリルなど)、脂肪族ハロゲン化炭化水素類(例えば、塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、1,4−ジクロロブタンなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)、ニトロ化合物類(例えば、ニトロメタン、ニトロベンゼンなど)や、N−メチルピロリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。
これら反応溶媒のなかでは、経済性、操作性などを考慮すると、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類が好ましく用いられる。
また、このような反応溶媒は、単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、反応溶媒の配合量は、目的生成物のカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)が溶解する程度の量であれば特に制限されないが、工業的には、反応液から反応溶媒を回収する必要があるため、その回収に消費されるエネルギーをできる限り低減し、かつ、配合量が多いと、反応基質濃度が低下して反応速度が遅くなるため、できるだけ少ない方が好ましい。より具体的には、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン1質量部に対して、通常、0.1〜500質量部、好ましくは、1〜100質量部の範囲で用いられる。
また、この反応においては、反応温度は、例えば、100〜350℃、好ましくは、150〜300℃の範囲において適宜選択される。反応温度がこれより低いと、反応速度が低下する場合があり、一方、これより高いと、副反応が増大して目的生成物であるカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)の収率が低下する場合がある。
また、反応圧力は、通常、大気圧であるが、反応液中の成分の沸点が反応温度よりも低い場合には加圧してもよく、さらには、必要により減圧してもよい。
また、反応時間は、例えば、0.1〜20時間、好ましくは、0.5〜10時間である。反応時間がこれより短いと、目的生成物であるカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)の収率が低下する場合がある。一方、これより長いと、工業生産上、不適となる。
そして、この反応は、上記した条件で、例えば、反応容器内に、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステル、アルコール、および、必要により触媒、反応溶媒を仕込み、攪拌あるいは混合すればよい。そうすると、温和な条件下において、短時間、低コストかつ高収率で、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)が生成する。
なお、得られるカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)は、通常、原料成分として用いられる上記のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンに対応し、より具体的には、原料成分としてトランス−1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが用いられる場合には、1,3−ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサンが得られ、また、原料成分としてトランス−1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが用いられる場合には、1,4−ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサンが得られる。
また、この反応においては、アンモニアが副生される。
また、この反応において、N−無置換カルバミン酸エステルを配合する場合には、そのエステルに対応するアルコールが副生される。
なお、この反応において、反応型式としては、回分式、連続式いずれの型式も採用することができる。
また、この反応は、好ましくは、副生するアンモニアを系外に流出させながら反応させる。さらには、N−無置換カルバミン酸エステルを配合する場合には、副生するアルコールを系外に留出させながら反応させる。
これにより、目的生成物であるカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)の生成を促進し、その収率を、より一層向上することができる。
また、得られたカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を単離する場合には、例えば、過剰(未反応)の尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステル、過剰(未反応)のアルコール、触媒、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)、反応溶媒、副生するアンモニア、場合により副生するアルコールなどを含む反応液から、公知の分離精製方法によって、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を分離すればよい。
次いで、このビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法では、得られたカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を熱分解して、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、および、副生物であるアルコールを生成させる。
なお、得られるビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、通常、原料成分として用いられる上記のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンに対応し、より具体的には、原料成分としてトランス−1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが用いられる場合には、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが得られ、また、原料成分としてトランス−1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが用いられる場合には、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが得られる。
また、アルコールとしては、通常、原料成分として用いられるアルコールと同種のアルコールが、副生する。
この熱分解は、特に限定されず、例えば、液相法、気相法などの公知の分解法を用いることができる。
気相法では、熱分解により生成するビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよびアルコールは、気体状の生成混合物から、分別凝縮によって分離することができる。また、液相法では、熱分解により生成するビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよびアルコールは、例えば、蒸留や、担持物質としての溶剤および/または不活性ガスを用いて、分離することができる。
熱分解として、好ましくは、作業性の観点から、液相法が挙げられる。
液相法におけるカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)の熱分解反応は、可逆反応であるため、好ましくは、熱分解反応の逆反応(ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとアルコールとのウレタン化反応)を抑制するため、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を熱分解するとともに、反応混合物からビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、および/または、副生するアルコールを、例えば、気体として抜き出し、それらを分離する。
熱分解反応の反応条件として、好ましくは、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を良好に熱分解できるとともに、熱分解において生成したビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよびアルコールが蒸発し、これによりカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)とビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとが平衡状態とならず、さらには、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの重合などの副反応が抑制される条件が挙げられる。
このような反応条件として、より具体的には、熱分解温度は、通常、350℃以下であり、好ましくは、80〜350℃、より好ましくは、100〜300℃である。80℃よりも低いと、実用的な反応速度が得られない場合があり、また、350℃を超えると、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの重合など、好ましくない副反応を生じる場合がある。また、熱分解反応時の圧力は、上記の熱分解反応温度に対して、生成するアルコールが気化し得る圧力であることが好ましく、設備面および用役面から実用的には、0.133〜90kPaであることが好ましい。
また、この熱分解に用いられるカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)は、精製したものでもよいが、上記反応(すなわち、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンと、尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステルと、アルコールとの反応)の終了後に、過剰(未反応)の尿素および/またはN−無置換カルバミン酸エステル、過剰(未反応)のアルコール、触媒、反応溶媒、副生するアンモニア、場合により副生するアルコールを回収して分離されたカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)の粗原料を用いて、引き続き熱分解してもよい。
さらに、必要により、触媒および不活性溶媒を添加してもよい。これら触媒および不活性溶媒は、それらの種類により異なるが、上記反応時、反応後の蒸留分離の前後、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)の分離の前後の、いずれかに添加すればよい。
熱分解に用いられる触媒としては、イソシアネートと水酸基とのウレタン化反応に用いられる、Sn、Sb、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cr、Ti、Pb、Mo、Mnなどから選ばれる1種以上の金属単体またはその酸化物、ハロゲン化物、カルボン酸塩、リン酸塩、有機金属化合物などの金属化合物が用いられる。これらのうち、この熱分解においては、Fe、Sn、Co、Sb、Mnが副生成物を生じにくくする効果を発現するため、好ましく用いられる。
Snの金属触媒としては、例えば、酸化スズ、塩化スズ、臭化スズ、ヨウ化スズ、ギ酸スズ、酢酸スズ、シュウ酸スズ、オクチル酸スズ、ステアリン酸スズ、オレイン酸スズ、リン酸スズ、二塩化ジブチルスズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、1,1,3,3−テトラブチル−1,3−ジラウリルオキシジスタノキサンなどが挙げられる。
Fe、Co、Sb、Mnの金属触媒としては、例えば、それらの酢酸塩、安息香酸塩、ナフテン酸塩、アセチルアセトナート塩などが挙げられる。
なお、触媒の配合量は、金属単体またはその化合物として、反応液に対して0.0001〜5質量%の範囲、好ましくは、0.001〜1質量%の範囲である。
また、不活性溶媒は、少なくとも、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を溶解し、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)およびイソシアネートに対して不活性であり、かつ、熱分解における温度において安定であれば、特に制限されないが、熱分解反応を効率よく実施するには、生成するイソシアネートよりも高沸点であることが好ましい。このような不活性溶媒としては、例えば、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジデシル、フタル酸ジドデシルなどのエステル類、例えば、ジベンジルトルエン、トリフェニルメタン、フェニルナフタレン、ビフェニル、ジエチルビフェニル、トリエチルビフェニルなどの熱媒体として常用される芳香族系炭化水素や脂肪族系炭化水素などが挙げられる。
また、不活性溶媒は、市販品としても入手可能であり、例えば、バーレルプロセス油B−01(芳香族炭化水素類、沸点:176℃)、バーレルプロセス油B−03(芳香族炭化水素類、沸点:280℃)、バーレルプロセス油B−04AB(芳香族炭化水素類、沸点:294℃)、バーレルプロセス油B−05(芳香族炭化水素類、沸点:302℃)、バーレルプロセス油B−27(芳香族炭化水素類、沸点:380℃)、バーレルプロセス油B−28AN(芳香族炭化水素類、沸点:430℃)、バーレルプロセス油B−30(芳香族炭化水素類、沸点:380℃)、バーレルサーム200(芳香族炭化水素類、沸点:382℃)、バーレルサーム300(芳香族炭化水素類、沸点:344℃)、バーレルサーム400(芳香族炭化水素類、沸点:390℃)、バーレルサーム1H(芳香族炭化水素類、沸点:215℃)、バーレルサーム2H(芳香族炭化水素類、沸点:294℃)、バーレルサーム350(芳香族炭化水素類、沸点:302℃)、バーレルサーム470(芳香族炭化水素類、沸点:310℃)、バーレルサームPA(芳香族炭化水素類、沸点:176℃)、バーレルサーム330(芳香族炭化水素類、沸点:257℃)、バーレルサーム430(芳香族炭化水素類、沸点:291℃)、(以上、松村石油社製)、NeoSK−OIL1400(芳香族炭化水素類、沸点:391℃)、NeoSK−OIL1300(芳香族炭化水素類、沸点:291℃)、NeoSK−OIL330(芳香族炭化水素類、沸点:331℃)、NeoSK−OIL170(芳香族炭化水素類、沸点:176℃)、NeoSK−OIL240(芳香族炭化水素類、沸点:244℃)、KSK−OIL260(芳香族炭化水素類、沸点:266℃)、KSK−OIL280(芳香族炭化水素類、沸点:303℃)、(以上、綜研テクニックス社製)などが挙げられる。
不活性溶媒の配合量は、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)1質量部に対して0.001〜100質量部の範囲、好ましくは、0.01〜80質量部、より好ましくは、0.1〜50質量部の範囲である。
また、この熱分解反応は、カルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)、触媒および不活性溶媒を一括で仕込む回分反応、また、触媒を含む不活性溶媒中に、減圧下でカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を仕込んでいく連続反応のいずれでも実施することができる。
また、熱分解では、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよびアルコールが生成するとともに、副反応によって、例えば、アロファネート、アミン類、尿素、炭酸塩、カルバミン酸塩、二酸化炭素などが生成する場合があるため、必要により、得られたビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、公知の方法により精製される。
また、カルバメート法としては、詳しくは述べないが、上記した尿素法の他、公知のカーボネート法、すなわち、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンと、炭酸ジアルキルあるいは炭酸ジアリールとからカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を合成し、そのカルバメート(ビス(メトキシカルボニルアミノメチル)シクロヘキサン)を、上記と同様に熱分解して、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを得る方法などを採用することもできる。
このようなビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法では、上記のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法により得られたトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが用いられるため、より効率よくビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを得ることができる。
また、このようなビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法が採用されるため、より効率よく得ることができる。
このようにして得られる本発明のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの純度は、例えば、95〜100質量%、好ましくは、97〜100質量%、より好ましくは98〜100質量%、とりわけ好ましくは、99〜100質量%、最も好ましくは、99.5〜100質量%である。
また、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンには、例えば、安定剤などを添加することができる。
安定剤としては、例えば、酸化防止剤、酸性化合物、スルホンアミド基を含有する化合物、有機亜リン酸エステルなどが挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤などが挙げられ、具体的には、例えば、2,6−ジ(t−ブチル)−4−メチルフェノール、2,4,6−トリ−t−ブチルフェノール、2,2’−メチレンビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−チオ−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、4,4’−メチリデン−ビス−(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−[4−メチル−6−(1−メチルシクロヘキシル)−フェノール]、テトラキス−[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオニル]−メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオニル−メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−ベンゼン、N,N’−ヘキサメチレン−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロ桂皮酸アミド、1,3,5−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレート、1,1,3−トリス−(5−t−ブチル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−ブタン、1,3,5−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−メシチレン、エチレングリコール−ビス−[3,3−ビス−(3’−t−ブチルー4’−ヒドロキシフェニル)−ブチレート、2,2’−チオジエチル−ビス−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、ジ−(3−t−ブチル−4’−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−ジシクロペンタジエン、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、1,6−ヘキサンジオール−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、ジエチル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベジルホスホネート、トリエチレングリコール−ビス−3−(t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオネート、さらには、例えば、IRGANOX1010、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1726、IRGANOX245、IRGANOX3114、IRGANOX3790(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
これら酸化防止剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
酸性化合物としては、例えば、有機酸性化合物が挙げられ、具体的には、例えば、リン酸エステル、亜リン酸エステル、次亜リン酸エステル、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ヒドロキシ酢酸、シュウ酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、スルホン酸、スルホン酸エステル、フェノール、エノール、イミド、オキシムなどが挙げられる。
これら酸性化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
スルホンアミド基を含有する化合物としては、例えば、芳香族スルホンアミド類、脂肪族スルホンアミド類などが挙げられる。
芳香族スルホンアミド類としては、例えば、ベンゼンスルホンアミド、ジメチルベンゼンスルホンアミド、スルファニルアミド、o−およびp−トルエンスルホンアミド、ヒドロキシナフタレンスルホンアミド、ナフタレン−1−スルホンアミド、ナフタレン−2−スルホンアミド、m−ニトロベンゼンスルホンアミド、p−クロロベンゼンスルホンアミドなどが挙げられる。
脂肪族スルホンアミド類としては、例えば、メタンスルホンアミド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジメチルエタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド、N−メトキシメタンスルホンアミド、N−ドデシルメタンスルホンアミド、N−シクロヘキシル−1−ブタンスルホンアミド、2−アミノエタンスルホンアミドなどが挙げられる。
これらスルホンアミド基を含有する化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
有機亜リン酸エステルとしては、例えば、有機亜リン酸ジエステル、有機亜リン酸トリエステルなどが挙げられ、より具体的には、例えば、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス(トリデシル)ホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ジフェニルデシルホスファイト、ジフェニル(トリデシル)ホスファイトなどのモノフォスファイト類、例えば、ジステアリル・ペンタエリスリチル・ジホスファイト、ジ・ドデシル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、ジ・トリデシル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、ジノニルフェニル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、テトラフェニル・テトラ・トリデシル・ペンタエリスリチル・テトラホスファイト、テトラフェニル・ジプロピレングリコール・ジホスファイト、トリペンタエリスリトール・トリホスファイトなどの多価アルコールから誘導されたジ、トリあるいはテトラホスファイト類、さらに、例えば、炭素数が1〜20のジ・アルキル・ビスフェノールA・ジホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ・トリデシル)ホスファイトなどのビスフェノール系化合物から誘導されたジホスファイト類、水添ビスフェノールAホスファイトポリマー(分子量2400〜3000)などのポリホスファイト類、トリス(2,3−ジクロロプロピル)ホスファイトなどが挙げられる。
これら有機亜リン酸エステルは、単独使用または2種類以上併用することができる。
安定剤として、好ましくは、酸化防止剤、酸性化合物、スルホンアミド基を含有する化合物が挙げられる。より好ましくは、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに、酸化防止剤と、酸性化合物および/またはスルホンアミド基を含有する化合物とを配合し、含有させる。
これら安定剤を添加することにより、そのビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを用いて得られるイソシアネート変性体(後述)の、貯蔵安定性の向上を図ることができる。
なお、安定剤の配合割合は、特に制限されず、必要および用途に応じて、適宜設定される。
具体的には、酸化防止剤の配合割合は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン100質量部に対して、例えば、0.0005〜0.05質量部である。
また、酸性化合物および/またはスルホンアンド基を含有する化合物の配合割合(併用される場合には、それらの総量)は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン100質量部に対して、例えば、0.0005〜0.02質量部である。
また、本発明は、さらに、ポリイソシアネート組成物を含んでいる。
ポリイソシアネート組成物は、より具体的には、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを変性することにより得られ、下記(a)〜(e)の官能基を少なくとも1種含有している。
(a)イソシアヌレート基
(b)アロファネート基
(c)ビウレット基
(d)ウレタン基
(e)ウレア基
上記(a)の官能基(イソシアヌレート基)を含有するポリイソシアネート組成物は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのトリマー(三量体)であって、例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを公知のイソシアヌレート化触媒の存在下において反応させ、三量化することにより、得ることができる。
上記(b)の官能基(アロファネート基)を含有するポリイソシアネート組成物は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのアロファネート変性体であって、例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとモノアルコールとを反応させた後、公知のアロファネート化触媒の存在下でさらに反応させることにより、得ることができる。
上記(c)の官能基(ビウレット基)を含有するポリイソシアネート組成物は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのビウレット変性体であって、例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、例えば、水、第三級アルコール(例えば、t−ブチルアルコールなど)、第二級アミン(例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミンなど)などとを反応させた後、公知のビウレット化触媒の存在下でさらに反応させることにより、得ることができる。
上記(d)の官能基(ウレタン基)を含有するポリイソシアネート組成物は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのポリオール変性体であって、例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとポリオール成分(例えば、トリメチロールプロパンなど。詳しくは後述)との反応により、得ることができる。
上記(e)の官能基(ウレア基)を含有するポリイソシアネート組成物は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのポリアミン変性体であって、例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと水、ポリアミン成分(後述)などとの反応により、得ることができる。
なお、ポリイソシアネート組成物は、上記(a)〜(e)の官能基を少なくとも1種含有していればよく、2種以上含有することもできる。そのようなポリイソシアネート組成物は、上記の反応を適宜併用することにより、生成される。
ポリイソシアネート組成物として、好ましくは、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのトリマー(イソシアヌレート基を含有するポリイソシアネート組成物)が挙げられる。
なお、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのトリマーは、イソシアヌレート基の他、さらに、イミノオキサジアジンジオン基などを有するポリイソシアネートを、含んでいる。
このようなポリイソシアネート組成物は、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが用いられるため、より効率よく得ることができる。
そして、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、および/または、上記のポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを反応させることにより、ポリウレタン樹脂を得ることができる。
活性水素化合物としては、例えば、ポリオール成分、ポリアミン成分などが挙げられ、好ましくは、ポリオール成分が挙げられる。
ポリオール成分としては、低分子量ポリオールおよび高分子量ポリオールが挙げられる。
低分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する数平均分子量400未満の化合物であって、例えば、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、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−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、2,2,2−トリメチルペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、アルカン(C7〜20)ジオール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールおよびそれらの混合物、水素化ビスフェノールA、1,4−ジヒドロキシ−2−ブテン、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオール、ビスフェノールA、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどの2価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどが挙げられる。
これら低分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
高分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する数平均分子量400以上の化合物であって、例えば、ポリエーテルポリオール(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど)、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、ビニルモノマー変性ポリオールなどが挙げられ、好ましくは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールが挙げられる。
これらポリオール成分は、単独使用または2種類以上併用することができる。
なお、この方法では、必要に応じて、公知の添加剤、例えば、アミン類、有機金属化合物、カリウム塩などのウレタン化触媒、さらには、可塑剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、耐光安定剤、酸化防止剤、離型剤、顔料、染料、滑剤、フィラー、加水分解防止剤などを添加することができる。これら添加剤は、各成分の合成時に添加してもよく、あるいは、各成分の混合・溶解時に添加してもよく、さらには、合成後に添加することもできる。
そして、この方法では、例えば、ワンショット法、プレポリマー法などの公知の方法を採用し、バルク重合や溶液重合などの重合方法で上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよび/または上記のポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを重合反応させることにより、ポリウレタン樹脂を製造することができる。なお、各成分の配合処方および反応条件は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
このようなポリウレタン樹脂は、原料成分として、上記のビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンや上記のポリイソシアネート組成物が用いられるため、より効率よく得ることができ、さらに、各種物性にも優れる。
そのため、本発明に関わるポリウレタン樹脂は、コーティング、接着剤、シーラント、熱可塑性、熱硬化性エラストマー、ミラブルタイプ、スパンデックス(とりわけ、溶融紡糸スパンデックス)、紫外線硬化系ポリウレタン、ポリウレタンフォーム、マイクロセルラー、人工あるいは合成皮革などとして用いることができ、より具体的には、例えば、紙おむつや生理用品などの衛生材料、例えば、手術用衣料、絆創膏、創傷保護フィルム、手袋などのメディカル材料、例えば、食品包装材料などの包装材料、さらには、アイウエア材料、スポーツ用衣料材料、テントなどの材料など、幅広い用途に使用することができる。
以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。以下に示す実施例の数値は、実施形態において記載される数値(すなわち、上限値または下限値)に代替することができる。なお、分析はガスクロマトグラフィーで行った。
実施例1
[ステップ1:シアノ化工程]
攪拌器、温度計、ガス導入管、ガス排気管およびガス冷却装置を装備した3Lフラスコに、市販の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸1400質量部、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン600質量部および、酸化スズ(II)17.6質量部を仕込み、170℃まで加熱した。その後、500rpmで攪拌しながらアンモニアガスを1760mL/minで流通し、280℃まで昇温して、この温度で一定にして14時間反応させた。反応終了後、150℃まで冷却し、熱時濾過して固形物を除去した。濾液を分析した結果、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸の転化率は100%、1,4−ジシアノシクロヘキサンの収率は90.2%であり、そのトランス体比率は52%で、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン濃度は6.9質量%であった。
[ステップ2:高沸点成分分離工程(1)]
攪拌器、温度計、ガス排気管およびガス冷却装置を装備した500mLフラスコに、上記のステップ1のシアノ化工程で得られた1,4−ジシアノシクロヘキサンを含む濾液370質量部を仕込み、圧力4kPa、冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)190〜230℃の条件で加熱し、ガス冷却装置での凝縮液を留出させて、仕込み量に対して90質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)4時間)、留出液を得た。
留出液を分析した結果、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は、仕込み量に対して94.9%で、そのトランス体比率は54%であった。釜残の1,4−ジシアノシクロヘキサン濃度は43.4質量%で、トランス体比率は38%であった。
[ステップ3:トランス体分離工程(1)]
撹拌器、温度計、ガス排気管および還流装置付きの充填塔(充填物:スルーザーパック、理論段数:10段)を装備した500mLフラスコに、上記高沸点成分分離工程(1)で得られた留出液300質量部を仕込み、塔頂圧力6.7kPa、冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)230℃、還流比1の条件で、仕込み量に対して45質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)5時間)、留分を分取した。各留分を分析した結果、トランス体比率が90%以上の1,4−ジシアノシクロヘキサンの合計は、仕込み量に対して37.5質量%で、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は41.5%、その平均したトランス体比率は92%であった。また、釜残の1,4−ジシアノシクロヘキサン濃度は96.4質量%で、トランス体比率は28%であった。
[ステップ4:トランス異性化工程]
攪拌器、温度計、ガス排気管およびガス冷却装置を装備した500mLフラスコに、上記ステップ3のトランス体分離工程(1)で得られた釜残145質量部と、上記ステップ2の高沸点成分分離工程(1)で得られた釜残30質量部を仕込み、280℃で4時間加熱した。反応液を分析した結果、トランス体比率は48%であった。
[ステップ5:高沸点成分分離工程(2)]
さらに上記ステップ4のフラスコに、ステップ1のシアノ化工程で得られた濾液175質量部を仕込み、圧力4kPa、冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)190〜230℃で加熱し、ガス冷却装置での凝縮液を留出させて、仕込み量に対して85質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)4時間)、留出液を得た。
留出液を分析した結果、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は、仕込み量に対して91.0%で、そのトランス体比率は52%であった。釜残の1,4−ジシアノシクロヘキサン濃度は50.1質量%で、トランス体比率は44%であった。
[ステップ6:トランス体分離工程(2)]
撹拌器、温度計、ガス排気管および還流装置付きの充填塔(充填物:スルーザーパック、理論段数:10段)を装備した500mLフラスコに、上記トランス異性化工程で得られた留出液280質量部を仕込み、塔頂圧力6.7kPa、塔頂冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)230℃、還流比1の条件で、仕込み量に対して45質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)5時間)、留分を分取した。各留分を分析した結果、トランス体比率が90%以上の1,4−ジシアノシクロヘキサンの合計は、仕込み量に対して41.0質量%で、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は44.2%、その平均したトランス体比率は93%であった。また、釜残のトランス体比率は24%であった。
[ステップ7:アミノメチル化工程]
攪拌器、温度計、ガス導入管を装備した1Lステンレス製反応器に、ステップ3のトランス体分離工程(1)およびステップ6のトランス体分離工程(2)で得られた留分の混合物(トランス−1,4−ジシアノシクロヘキサン)140質量部、触媒(川研ファインケミカル社製マンガン含有ラネーコバルト)14質量部、28質量%アンモニア水156mL、1−ブタノール292mLを仕込み、常圧状態で400rpm攪拌下に80℃に加熱した。
80℃に到達したところで、圧力が0.95MPaになるように水素を間欠的に供給し、水素吸収がなくなるまで反応した。
反応終了後、室温まで冷却して反応生成液を抜き出し、濾過をして触媒を除去した。
濾液を分析したところ、1,4−ジシアノシクロヘキサンの転化率は100%、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの収率は96%、そのトランス体比率は87%であった。
この反応液を1.3kPaで減圧蒸留し、純度99.5%以上のトランス体比率が88%の1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを97%の収率で得た。
[ステップ8:イソシアネート化工程]
撹拌器、温度計、窒素導入管、塩素ガス導入管、ホスゲン導入管、ガス排気管、ガス冷却装置、及び、自動圧力調整弁を装備した1.5Lステンレス製反応器に、上記アミノメチル化工程で得られた1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを55質量部、オルトジクロロベンゼンを700質量部仕込み、300rpmで撹拌しながら60℃に加熱した。その後、塩酸ガスを0.15L/minの流量で1.2モル導入した。反応器のジャケットには冷水を通し、内温を60〜100℃に保った。
次に、ホスゲンを77質量部加え、反応液を150℃に昇温しながら0.2MPaに加圧し、さらに圧力0.2MPa、反応温度150℃でホスゲンを追加しながら6時間反応させた。反応の途中で追加したホスゲンは230質量部であった。
反応終了後、100〜150℃で窒素ガスを0.4L/minで通気し脱ガスした。減圧下で溶媒のオルトジクロロベンゼンを留去し、さらに減圧蒸留により、純度99.5%以上のトランス体比率86%の1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを90%の収率で得た。
実施例2
[ステップ4:トランス異性化工程]
攪拌器、温度計、ガス排気管およびガス冷却装置を装備した500mLフラスコに、上記実施例1におけるステップ3のトランス体分離工程(1)で得られた釜残172質量部と、実施例1におけるステップ2の高沸点成分分離工程で得られた釜残3質量部を仕込み、320℃で50時間加熱した。反応液を分析した結果、トランス体比率は45%であった。
[ステップ5:高沸点成分分離工程(2)]
さらに上記フラスコに、実施例1におけるステップ1のシアノ化工程で得られた濾液175質量部を仕込み、圧力4kPa、冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)190〜230℃で加熱し、ガス冷却装置での凝縮液を留出させて、仕込み量に対して85質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)4時間)、留出液を得た。
留出液を分析した結果、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は、仕込み量に対して88.7%で、そのトランス体比率は49%であった。釜残の1,4−ジシアノシクロヘキサン濃度は68.3質量%で、トランス体比率は47%であった。
[ステップ6:トランス体分離工程(2)]
撹拌器、温度計、ガス排気管および還流装置付きの充填塔(充填物:スルーザーパック、理論段数:10段)を装備した500mLフラスコに、上記ステップ4のトランス異性化工程で得られた留出液280質量部を仕込み、塔頂圧力6.7kPa、塔頂冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)230℃、還流比1の条件で、仕込み量に対して45質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)5時間)、留分を分取した。
各留分を分析した結果、トランス体比率が90%以上の1,4−ジシアノシクロヘキサンの合計は、仕込み量に対して41.0質量%で、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は43.6%、その平均したトランス体比率は92%であった。また、釜残のトランス体比率は18%であった。
[ステップ7:アミノメチル化工程]
上記により得られた留分を用いて、実施例1におけるステップ7のアミノメチル化工程と同様にして、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを含む濾液を得た。
濾液を分析したところ、1,4−ジシアノシクロヘキサンの転化率は100%、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの収率は97%、そのトランス体比率は86%であった。
この反応液を1.3kPaで減圧蒸留し、純度99.5%以上のトランス体比率が87%の1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを97%の収率で得た。
実施例3
[ステップ4:トランス異性化工程]
攪拌器、温度計、ガス排気管およびガス冷却装置を装備した500mLフラスコに、上記実施例1におけるステップ3のトランス体分離工程(1)で得られた釜残130質量部と、実施例1におけるステップ2の高沸点成分分離工程で得られた釜残45質量部を仕込み、280℃で3時間加熱した。反応液を分析した結果、トランス体比率は49%であった。
[ステップ5:高沸点成分分離工程(2)]
さらに上記フラスコに、実施例1におけるステップ1のシアノ化工程で得られた濾液175質量部を仕込み、圧力4kPa、冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)190〜230℃で加熱し、ガス冷却装置での凝縮液を留出させて、仕込み量に対して81質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)4時間)、留出液を得た。
留出液を分析した結果、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は、仕込み量に対して89.0%で、そのトランス体比率は54%であった。釜残の1,4−ジシアノシクロヘキサン濃度は49.5質量%で、トランス体比率は46%であった。
[ステップ6:トランス体分離工程(2)]
撹拌器、温度計、ガス排気管および還流装置付きの充填塔(充填物:スルーザーパック、理論段数:10段)を装備した500mLフラスコに、上記ステップ4のトランス異性化工程で得られた留出液280質量部を仕込み、塔頂圧力6.7kPa、塔頂冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)230℃、還流比1の条件で、仕込み量に対して45質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)5時間)、留分を分取した。
各留分を分析した結果、トランス体比率が90%以上の1,4−ジシアノシクロヘキサンの合計は、仕込み量に対して41.5質量%で、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は45.2%、その平均したトランス体比率は92%であった。また、釜残のトランス体比率は32%であった。
[ステップ7:アミノメチル化工程]
上記により得られた留分を用いて、実施例1におけるステップ7のアミノメチル化工程と同様にして、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを含む濾液を得た。
濾液を分析したところ、1,4−ジシアノシクロヘキサンの転化率は100%、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの収率は96%、そのトランス体比率は86%であった。
この反応液を1.3kPaで減圧蒸留し、純度99.5%以上のトランス体比率が85%の1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを97%の収率で得た。
実施例4
[ステップ2〜6:高沸点成分分離工程+トランス体分離工程+トランス異性化工程]
撹拌器、温度計、ガス排気管および還流装置付きの充填塔(充填物:スルーザーパック、理論段数:10段)を装備した500mLフラスコに、上記実施例1におけるステップ1のシアノ化工程で得られた濾液330質量部を仕込み、塔頂圧力25kPa、塔頂冷却器冷媒温度(塔頂温度)140℃、フラスコ内温度(塔底温度)260〜280℃、還流比3の条件で、仕込み量に対して80質量%まで留出させ(フラスコ滞留時間(塔底滞留時間)8時間)、留分を分取した。
各留分を分析した結果、トランス体比率が90%以上の1,4−ジシアノシクロヘキサンの合計は、仕込み量に対して71.1質量%で、1,4−ジシアノシクロヘキサンの回収率は84.6%、その平均したトランス体比率は94%であった。また、釜残のトランス体比率は46%であった。
[ステップ7:アミノメチル化工程]
攪拌器、温度計、ガス導入管を装備した1Lステンレス製反応器に、上記で得られた1,4−ジシアノシクロヘキサン140質量部、触媒(川研ファインケミカル社製マンガン含有ラネーコバルト)14質量部、28質量%アンモニア水156mL、1−ブタノール292mLを仕込み、常圧状態にて400rpmで攪拌しながら80℃に加熱した。その後、圧力が0.95MPaになるように水素を間欠的に供給し、水素吸収がなくなるまで反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、濾過をして触媒を除去した。
濾液を分析したところ、1,4−ジシアノシクロヘキサンの転化率は100%、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの収率は96%、そのトランス体比率は90%であった。
この反応液を1.3kPaで減圧蒸留し、純度99.5%以上のトランス体比率88%の1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを97%の収率で得た。
[ステップ8:イソシアネート化工程]
撹拌器、温度計、窒素導入管、塩素ガス導入管、ホスゲン導入管、ガス排気管、ガス冷却装置、及び、自動圧力調整弁を装備した1.5Lステンレス製反応器に、上記アミノメチル化工程で得られた1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを55質量部、オルトジクロロベンゼンを700質量部仕込み、300rpmで撹拌しながら60℃に加熱した。その後、塩酸ガスを0.15L/minの流量で1.2モル導入した。反応器のジャケットには冷水を通し、内温を60〜100℃に保った。
次に、ホスゲンを77質量部加え、反応液を150℃に昇温しながら0.2MPaに加圧し、さらに圧力0.2MPa、反応温度150℃でホスゲンを追加しながら6時間反応させた。反応の途中で追加したホスゲンは230質量部であった。
反応終了後、100〜150℃で窒素ガスを0.4L/minで通気し脱ガスした。減圧下で溶媒のオルトジクロロベンゼンを留去し、さらに減圧蒸留により、純度99.5%以上のトランス体比率87%の1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを91%の収率で得た。
比較例1
[ステップ4:トランス異性化工程]
攪拌器、温度計、ガス排気管およびガス冷却装置を装備した500mLフラスコに、上記実施例1におけるステップ3のトランス体分離工程(1)で得られた釜残175質量部を仕込み、一方、実施例1におけるステップ2の高沸点成分分離工程(1)で得られた釜残を添加することなく、320℃で50時間加熱した。反応液を分析した結果、トランス体比率は27%で、トランス体比率にほとんど変化は見られなかった。
実施例5
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管およびジムロート冷却管を装着した反応機に、窒素ガス雰囲気下、実施例1で得られたトランス体比率86%の1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを338.11質量部、および、ドデシルアルコール32.38質量部を仕込み、85℃に昇温し、同温度で4時間反応させた。
その後、90℃に昇温させ、同温度にて、触媒であるオクチル酸ビスマスを0.007質量部添加して1時間反応させ、100℃に昇温した。同温度で4時間反応後、FT−IRおよびNCO質量%測定し、イソシアネート基濃度を確認した。
その後、さらに、オクチル酸ビスマスを0.01質量部添加し、引き続き、100℃にて、最終的に20時間反応を継続した。その後、o−トルエンスルホン酸アミドを0.02質量部添加し、反応を終了した。
得られた反応液を薄膜蒸発器で処理することにより、未反応の1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除去して、淡黄色透明のポリイソシアネート組成物を得た。このポリイソシアネート組成物を、NMR、FT−IRおよびGPC測定したところ、アロファネート/イソシアヌレート組成比が82/18であり、ウレタン基は実質的に認められなかった。
また、未反応の1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの含有量は0.5質量%であり、NCO質量%は、13.6%であった。また、酢酸エチルに1000%以上希釈しても白濁せず、完全に溶解していた。
実施例6
実施例5で得られたポリイソシアネート組成物と、市販のアクリルポリオール(DIC製、商品名:アクリディックA−801)とを、イソシアネート基/水酸基の当量比が1.0となるように配合した。
その後、得られた混合液を、クロメート処理した鋼板およびガラス板に、平均膜厚25±5μmに塗布した。25℃、相対湿度55%の条件下で硬化させた。
その結果、指触乾燥時間は3.5分、硬化乾燥時間は4.8時間であり、塗膜硬度がH、耐衝撃性が50cm、エリクセンが8mmおよび引張強度が73MPaのポリウレタン樹脂が得られた。
なお、ポリウレタン樹脂の評価方法を下記する。
<評価>
<指触乾燥時間(単位:分)>
JIS K 5600−1−1に準拠して、25℃、相対湿度55%の条件下で、塗った面の中央に触れてみて、試料で指先が汚れない状態になった時間を測定した。
<硬化乾燥時間(単位:時間)>
JIS K 5600−1−1に準拠して、25℃、相対湿度55%の条件下で、試験片の中央を親指と人差し指で強く挟んでみて、塗面に指紋によるへこみが付かず、すり跡が付かない状態になった時間を測定した。
<塗膜硬度>
JIS K 5600−5−6に準拠して、塗膜表面に傷がついた時点での鉛筆硬度を、塗膜硬度として評価した。
<耐衝撃性(単位:cm)>
JIS K 56005−6に準拠して、塗膜表面に1/2インチ径のセンターポンチを当て、500g重量物を落下させて塗膜が破壊された時点での高さ(cm)を耐衝撃性(cm)として評価した。
<エリクセン(mm)>
JIS K 5600−5−6に準拠して、塗膜表面に1/2インチ径のセンターポンチを当て、塗装板の周辺をしっかり固定しておき、所定の速度で塗装板に対して、ポンチを押出し塗膜表面に亀裂が入った時の押出し長さ(mm)を、エリクセン(mm)として評価した。
<引張強度(単位:MPa)>
引張圧縮試験機(インテスコ社製、Model205N)を用いて、ガラス板から試料を剥がし、乾燥後、23℃、引張速度300mm/minの条件で引張試験し、引張強度を測定した。
実施例7
撹拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、実施例1で得られた1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを253.2質量部、添加剤(商品名:JP−310、城北化学株式会社製)を0.025質量部添加し、溶解させた。
次いで、数平均分子量2000のポリエチレングリコール(商品名:PEG−2000U、日本油脂株式会社製)を646.5質量部装入し、窒素雰囲気下、80℃にて4時間反応させ、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー を得た。
得られたプレポリマーを80℃に調整後、耐熱安定剤(商品名:スミライザーGA−80、住友化学株式会社製)9.92質量部、触媒(商品名:U−600(オクタン酸ビスマス)、日東化成株式会社製)をジイソノニルアジペート(商品名:DINA、ジェイ・プラス社製)を用いて4質量%に希釈した溶液0.05質量部を、それぞれ添加した。
次いで、安定剤1(商品名:チヌビン234、BASF社製)2.95質量部および安定剤2(商品名:アデカスタブLA−72、旭電化株式会社製)2.95質量部を加え、溶解するまで、スリーワンモータを使用して、600rpmの撹拌下、約2分間撹拌混合した。
その後、鎖伸長剤として予め80℃に調整した1,4−ブタンジオール(三菱化学株式会社製)84.2質量部を添加し、さらに約8分間全体が均一になるまで充分に撹拌した。その後、この反応混合液をテフロンコートした容器に注入し、窒素雰囲気下、150℃で1時間反応させた後、続けて、100℃、23時間反応させ、ポリウレタン樹脂を得た。
その後、容器からポリウレタン樹脂の塊を取り外し、粉砕機で粉砕後、バレル温度を205〜225℃の範囲に調整した単軸押出機を用いて、連続的にペレットを得た。
次いで、窒素雰囲気下、80℃で24時間、乾燥後、射出成形機により、厚み2mm、20cm角の射出シートを得た。このシートを23℃、相対湿度50%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生した。
得られたシートについて、「JIS K−7311 ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試験方法」に準じて、JIS−A硬さおよび引張強度を測定した結果、硬さは90であり、引張強度は42MPaであった。
一方、得られたペレットを窒素雰囲気下、80℃で24時間、乾燥させた後、Tダイスを装着した単軸押出機により、スクリュー回転数20rpm、シリンダー温度200〜250℃の範囲で押出成形し、厚みが20μmのフィルムを得た。その後、得られたフィルム(厚み20μm)を室温23℃、相対湿度50%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生した。
フィルムの軟化温度は176℃であり、JIS L−1099に基づく、A−1法による透湿度が、6500(g/m2・24h)であり、B−1法による透湿度が114100(g/m2・24h)であった。
さらに、「JIS K−7311 ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試験方法」に準じて、引張強度を測定した結果、100%モジュラスが7.9MPa、引張強度は42MPa、破断伸びは680%であった。
なお、ポリウレタン樹脂の評価方法を下記する。
<評価>
<軟化温度(単位:℃)>
熱機械分析計(Seiko Instruments社製、モデル:TMA/6600)を用いて、20μm厚のポリウレタンエラストマーフィルムの軟化温度をJIS K7196記載の方法で測定した。
<フィルムの透湿度(単位:(g/m2・24h))>
JIS L−1099 A−1法(塩化カルシウム法)、B−1法(酢酸カリウム法)記載の方法に準拠し、測定した。B−1法では、フィルムと水が接する面に、ナイロンタフタを重ねた後に測定を行った。その後、24時間の値に換算した。
なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記特許請求の範囲に含まれる。
本発明のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、および、ポリイソシアネート組成物は、ポリウレタン樹脂の原料およびその製造方法として有用であり、本発明のポリウレタン樹脂は、各種産業分野において、広範囲に用いることができる。
1 プラント
3 シアノ化装置
5 高沸点成分分離装置
6 トランス体分離装置
7 トランス異性化装置
8 アミノメチル化装置

Claims (9)

  1. ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、
    シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、
    前記トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程と
    を備えることを特徴とする、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法。
  2. タール成分が、ジシアノシクロヘキサン100質量部に対して、2〜30質量部の割合で存在することを特徴とする、請求項1に記載のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法。
  3. 前記トランス異性化工程では、
    蒸留塔を用いてジシアノシクロヘキサンを蒸留し、
    前記蒸留塔の塔頂からトランス−ジシアノシクロヘキサンを取り出すとともに、前記蒸留塔の塔底からタール成分を取り出し、
    取り出した前記タール成分を、ジシアノシクロヘキサンに添加することを特徴とする、請求項1に記載のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法。
  4. 前記蒸留塔の
    塔頂温度が、140℃以上220℃以下であり、
    塔底温度が、200℃以上320℃以下であり、
    塔底滞留時間が、1時間以上50時間以下である
    ことを特徴とする、請求項3に記載のトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法。
  5. ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、
    シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、
    前記トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程と
    を備えるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを、イソシアネート化することを特徴とする、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法。
  6. ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、
    シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、
    前記トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程と
    を備えるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを、イソシアネート化するビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られることを特徴とする、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン。
  7. ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、
    シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、
    前記トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程と
    を備えるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを、イソシアネート化するビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン
    を変性することにより得られ、
    下記(a)〜(e)の官能基を少なくとも1種含有することを特徴とする、ポリイソシアネート組成物。
    (a)イソシアヌレート基
    (b)アロファネート基
    (c)ビウレット基
    (d)ウレタン基
    (e)ウレア基
  8. ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、
    シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、
    前記トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程と
    を備えるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを、イソシアネート化するビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、
    活性水素化合物とを反応させることにより得られることを特徴とする、ポリウレタン樹脂。
  9. ジシアノシクロヘキサンの蒸留により得られるタール成分の存在下において、
    シス−ジシアノシクロヘキサンを含むジシアノシクロヘキサンを加熱することにより、シス−ジシアノシクロヘキサンをトランス−ジシアノシクロヘキサンに異性化させるトランス異性化工程と、
    前記トランス異性化工程により得られたトランス−ジシアノシクロヘキサンを水素と接触させて、トランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを得るアミノメチル化工程と
    を備えるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるトランス−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンを、イソシアネート化するビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの製造方法
    により得られるビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン
    を変性することにより得られ、
    下記(a)〜(e)の官能基を少なくとも1種含有するポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを反応させることにより得られることを特徴とする、ポリウレタン樹脂。
    (a)イソシアヌレート基
    (b)アロファネート基
    (c)ビウレット基
    (d)ウレタン基
    (e)ウレア基
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