KR100562152B1 - Process for producing polytetrahydrofuran - Google Patents
Process for producing polytetrahydrofuran Download PDFInfo
- Publication number
- KR100562152B1 KR100562152B1 KR19990048698A KR19990048698A KR100562152B1 KR 100562152 B1 KR100562152 B1 KR 100562152B1 KR 19990048698 A KR19990048698 A KR 19990048698A KR 19990048698 A KR19990048698 A KR 19990048698A KR 100562152 B1 KR100562152 B1 KR 100562152B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- catalyst
- oxide
- pthf
- prepared
- polytetrahydrofuran
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
- C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
- C08G65/04—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers only
- C08G65/06—Cyclic ethers having no atoms other than carbon and hydrogen outside the ring
- C08G65/16—Cyclic ethers having four or more ring atoms
- C08G65/20—Tetrahydrofuran
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
- C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
- C08G65/26—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
- C08G65/2642—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds characterised by the catalyst used
- C08G65/2669—Non-metals or compounds thereof
- C08G65/2678—Sulfur or compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G67/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing oxygen or oxygen and carbon, not provided for in groups C08G2/00 - C08G65/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polyethers (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 테트라하이드로푸란(THF)을 중합하여 폴리테트라하이드로푸란(PTHF)을 제조함에 있어서, 촉매 전구체인 망간 산화 화합물 또는 크롬 산화 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 산화지지체에 담지 시킨후에 400℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 소성시켜 제조한 촉매를 사용하여서 분자량이 200 내지 5000인 폴리테트라하이드로푸란을 고수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.In the present invention, a tetrahydrofuran (THF) is polymerized to prepare polytetrahydrofuran (PTHF), and after the manganese oxide compound or chromium oxide compound, or a mixture thereof, which is a catalyst precursor, is supported on an oxide support, 400 ° C. to It relates to a method for producing polytetrahydrofuran having a molecular weight of 200 to 5000 in high yield using a catalyst prepared by firing at a temperature in the range of 1200 ° C.
Description
본 발명은 테트라하이드로푸란(THF)을 촉매와 함께 반응시켜서 고분자량의 폴리테트라하이드로푸란(이하 "PTHF"로 약칭)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망간 산화 화합물 또는 크롬 산화 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 촉매전구체로 하여 이를 산화 지지체에 담지시킨 후, 적정 온도에서 소성 시켜서 제조한 촉매를 사용하여 분자량이 200 내지 5000인 폴리테트라하이드로푸란을 고수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of preparing high molecular weight polytetrahydrofuran (hereinafter abbreviated as "PTHF") by reacting tetrahydrofuran (THF) with a catalyst, more specifically manganese oxide compound or chromium oxide compound, Or it relates to a method for producing a polytetrahydrofuran having a molecular weight of 200 to 5000 using a catalyst prepared by supporting a mixture of these, such as a catalyst precursor on an oxidation support, and then calcining at an appropriate temperature.
폴리옥시부틸렌 글리콜로도 명명되는 PTHF는 디올 성분으로 사용되는 폴리우레탄, 폴리에스테르 및 폴리아미드 엘라스토머의 제조의 중간체로 사용된다.PTHF, also called polyoxybutylene glycol, is used as an intermediate in the preparation of polyurethanes, polyesters and polyamide elastomers used as diol components.
이러한 PTHF를 함유한 중합체는, 그 쇄가 유연해져서 연성의 성질을 띄므로, PTHF는 이들 중합체의 연질 세그먼트의 성분으로 사용된다.PTHF is used as a component of the soft segment of these polymers because the polymer containing such PTHF is soft in its chain and exhibits ductile properties.
또한 가소제, 함침제, 단량체, 유화제 및 분산 보조물로 사용되며, 폐지 재생에서 잉크제거를 위해 사용되는 용제, 압력 유체 등으로 사용할 수 있는 공업적으로 유용한 폴리머이며, 이들 용도는 계속해서 증가하고 있다.It is also used as a plasticizer, impregnant, monomer, emulsifier, and dispersion aid, and is an industrially useful polymer that can be used as a solvent, a pressure fluid, and the like used for removing ink in waste paper recycling, and their use continues to increase.
옥소늄 이온 촉매화에 의한 테트라하이드로푸란(THF)의 중합반응은 기초적 실험(H. Mewerwein et al., Angew Chemie 72, (1960), 927)의 결과에 의해 공지 되었으며, 드레이퍼스(Dreyfuss)등의 연구 논문(예:"Polytetrahydrofuran" by P. Dreyfuss, Gordon and Breach Sc. Publishers, New York, London, Paris 1982)에도 설명되어 있다.Polymerization of tetrahydrofuran (THF) by oxonium ion catalysis is known by the results of a basic experiment (H. Mewerwein et al., Angew Chemie 72, (1960), 927), Dreyfuss et al. It is also described in a research paper (eg, "Polytetrahydrofuran" by P. Dreyfuss, Gordon and Breach Sc. Publishers, New York, London, Paris 1982).
미리 제조된 촉매가 이 반응의 촉매로 참여하거나 촉매가 반응혼합물과 동일한 계에서 제조된다.A previously prepared catalyst participates as a catalyst of this reaction or the catalyst is prepared in the same system as the reaction mixture.
촉매로서는 강한 루이스산, 강한 브뢴스테드 산을 사용 할 수 있으며 촉진제로 명명되는 반응력 있는 화합물의 도움으로 옥소늄 이온을 생성하여 이 옥소늄 이온이 테트라하이드로푸란의 중합을 개시한다.Strong Lewis acids and strong Bronsted acids can be used as catalysts, with the help of reactive compounds called accelerators which produce oxonium ions which initiate the polymerization of tetrahydrofuran.
사용되는 강한 루이스 산으로는 삼염화붕소, 사염화주석, 오염화안티몬, 오불화인 등이 있으며, 강한 브뢴스테드 산으로는 과염소산, 플루오로술폰산, 클로로술폰산, 요오드산, 사염화철산 등이 있다.Strong Lewis acids used include boron trichloride, tin tetrachloride, antimony pentachloride, phosphorus fluoride, and the like, and strong Bronsted acids include perchloric acid, fluorosulfonic acid, chlorosulfonic acid, iodic acid, and ferric tetrachloride.
또한 촉진제로는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 등의 알킬렌 옥사이드등을 사용 할 수 있으며 오르토에스테르, 아세탈, 벤질 할라이드, 산 클로라이드, 카르복실산 무수물, 술폰산 할라이드 등이 사용 될 수 있다.In addition, as an accelerator, alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and the like may be used, and orthoesters, acetals, benzyl halides, acid chlorides, carboxylic anhydrides, sulfonic acid halides, and the like may be used.
그러나 이들 촉매계는 산성이 강하여 부식성이 크고 제조되는 PTHF의 변색을 초래하므로 이들 가운데 몇몇만이 공업적으로 이용되고 있다.However, these catalyst systems are highly acidic and cause corrosive and discoloration of the PTHF produced, so only a few of them are used industrially.
미국 특허 제 3,358,042 호에서는 PTHF를 제조하기 위하여 PTHF 한 분자당 플루오로술폰산 두 분자를 촉매로 사용하여 THF 중합반응을 실시하고 있다.In US Pat. No. 3,358,042, a THF polymerization reaction is carried out using two molecules of fluorosulfonic acid as a catalyst to prepare PTHF.
또 미국 특허 제 3,712,930 호에서는 발연황산을 촉매로 사용하여 THF 중합반응을 실시하고 있다.In addition, US Pat. No. 3,712,930 uses a fuming sulfuric acid as a catalyst to perform THF polymerization.
이 방법들의 단점은 중합에 사용된 플루오로술폰산을 회수 할 수 없으며, 부산물인 황산, 불산 등은 매우 유해하고 강한 산들이므로 환경문제를 야기할 수 있다는 점에 있다.The disadvantage of these methods is that they cannot recover the fluorosulfonic acid used in the polymerization, and by-products such as sulfuric acid and hydrofluoric acid are very harmful and strong acids, which can cause environmental problems.
또한 이러한 방법으로 생성된 PTHF는 일정량의 불소 말단기를 함유한다.The PTHF produced in this way also contains a certain amount of fluorine end groups.
제올라이트를 PTHF의 제조에 사용한 예가 미국특허 제 4,303,782 호에 기재되어 있다.Examples of using zeolites in the preparation of PTHF are described in US Pat. No. 4,303,782.
이 방법으로 얻은 PTHF는 수평균 분자량이 250,000 내지 500,000으로 매우 크므로 상업적으로 사용하기에는 부적합하다.PTHF obtained by this method is unsuitable for commercial use because it has a very large number average molecular weight of 250,000 to 500,000.
또 이 방법은 반응 수율이 매우 낮아서 24시간에 4%의 PTHF 전환율을 나타낸다는 단점도 있다.This method also has the disadvantage that the reaction yield is very low, resulting in a PTHF conversion of 4% in 24 hours.
미국특허 제 5,149,862 호에서는 이산화지르코늄에 황산염을 도핑 하여 제조한 산성의 불균일 중합 촉매를 사용한다.U.S. Patent No. 5,149,862 uses an acidic heterogeneous polymerization catalyst prepared by doping sulfate with zirconium dioxide.
이 방법은 촉진제가 없는 경우에 반응이 매우 느리게 진행되며 19시간 동안 수율이 겨우 6%에 불과하다는 단점이 있으며, 중합을 촉진시키기 위해서 아세트산과 아세트산 무수물의 혼합물을 반응 매질에 첨가하고 있다.This method has the disadvantage that the reaction proceeds very slowly in the absence of an accelerator and yields only 6% for 19 hours. A mixture of acetic acid and acetic anhydride is added to the reaction medium to promote polymerization.
하지만 이와 같은 방법으로 제조한 PTHF 디아세테이트는 반드시 말단 가수분해 반응을 통하여 PTHF로 전환 시켜야만 하는 단점이 있다.However, PTHF diacetate prepared by this method has a disadvantage that it must be converted to PTHF through a terminal hydrolysis reaction.
또 미국 특허 제 4,163,115 호에서는 무수아세트산과 같은 아실리움이온 전 구체를 함유하는 용매에서 술폰산기를 포함한 중합 촉매 또는 초산과 같은 카르복실산을 포함하는 중합 촉매를 사용하여 THF를 중합시킴으로서 PTHF의 에스테르를 생성시키는 방법이 기술되어 있다.U.S. Patent No. 4,163,115 also discloses esters of PTHF by polymerizing THF using a polymerization catalyst comprising a sulfonic acid group or a polymerization catalyst comprising a carboxylic acid such as acetic acid in a solvent containing an acylium ion precursor such as acetic anhydride. The method of making is described.
카르복실산과 아실리움이온 전구체의 비율은 생성되는 에스테르의 분자량과 관계가 있다.The ratio of carboxylic acid and acylium ion precursor is related to the molecular weight of the ester produced.
PTHF를 이용하는 우레탄 탄성 중합체의 연질 세그먼트는 저온에서 용이하게 결정화 되기 때문에 장력하에서 연신된 후 회복이 불충분할 정도의 저온에서는 물성에 문제점을 일으킨다.Soft segments of urethane elastomers using PTHF easily crystallize at low temperatures, causing problems in physical properties at low temperatures that are insufficient to recover after being stretched under tension.
이러한 문제를 해결하기 위한 한 방법으로서 기존의 PTHF 단독 중합 대신에 폴리에테르 글리콜과 THF와 같은 환상 에테르와의 공중합체에 대한 검토가 이루어지고 있지만, 환상 에테르의 개환 중합성 또는 환상 에테르의 합성 곤란 등의 이유 때문에 공중합체의 종류에는 제한이 있으며 또한 만족할만한 결과를 얻을 수 없다.In order to solve this problem, a copolymer of polyether glycol and a cyclic ether such as THF has been studied instead of the conventional PTHF homopolymerization, but the ring-opening polymerization of the cyclic ether or the difficulty of synthesizing the cyclic ether, etc. For this reason, the type of copolymer is limited and satisfactory results cannot be obtained.
그리고 일반적으로 개환 중합성이 낮은 THF와 다가 알콜을 공존시켜 공중합 시킴으로써 일시에 양말단에 수산기를 갖는 공중합체를 얻는 방법은 아직 알려지지 않았다.In general, a method of obtaining a copolymer having a hydroxyl group in the sock end at the time by copolymerizing THF having low ring-opening polymerizability and a polyhydric alcohol coexist is not known.
개환성이 높은 에피클로로히드린을 THF에 공존시킨 예는 일본특허공고 제 1973-32220호에 알려져 있지만 이 방법에서 첨가된 다가 알콜은 반응 개시 시에만 작용하는 것으로 생각되기 때문에 중합체의 한쪽 말단에만 결합된다.An example of co-opening epichlorohydrin in THF is known from Japanese Patent Publication No. 1973-32220, but the polyhydric alcohol added in this method is only bound to one end of the polymer because it is thought to act only at the start of the reaction. do.
또 미국특허 제 4,568,775 호 및 미국특허 제 4,658,065 호에서는 PTHF 제조시 헤테로폴리산을 촉매로 사용하는 예를 기재 하고 있다.In addition, US Pat. No. 4,568,775 and US Pat. No. 4,658,065 describe examples of using heteropolyacids as catalysts in the preparation of PTHF.
헤테로폴리산은 헤테로폴리산에 배위되는 물 분자의 갯수에 따라 중합체에 용해되는 정도가 상이하다는 단점이 있으며, 또한 이들은 중합체와의 혼합물을 형성한 가운데 변색을 일으키기 쉽다.Heteropoly acids have the disadvantage that the degree of dissolution in the polymer is different depending on the number of water molecules coordinated to the heteropoly acid, and they are also susceptible to discoloration while forming a mixture with the polymer.
또 이 방법은 중합체와 혼합된 헤테로폴리산을 분리시키기가 용이하지 않다.This method also does not readily separate heteropolyacids mixed with polymers.
이를 위해 탄화수소 첨가 등의 방법으로 중합체와 혼합된 헤테로폴리산을 침전시키는 방법도 강구 되어 있다.To this end, a method of precipitating a heteropoly acid mixed with a polymer by a method such as hydrocarbon addition is also devised.
상기한 바와 같은 PTHF 제조 방법들은 중합 수율이 낮다는 공통적인 단점이 있었으며, 이와 같은 단점을 해소하기 위해서 반응촉진제로 알려진 화합물들을 투입한 다음 다단계로 처리하여 제조하였다.PTHF manufacturing methods as described above had a common disadvantage of low polymerization yield, and in order to eliminate such disadvantages, a compound known as a reaction accelerator was added and then prepared in a multi-step treatment.
본 발명은 테트라하이드로푸란(THF)을 촉매와 함께 반응시켜서 폴리테트라하이드로푸란(PTHF)을 제조함에 있어서, 높은 중합수율로 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 기술적 과제를 둔 것이다.The present invention is to provide a method that can be produced in a high polymerization yield in the production of polytetrahydrofuran (PTHF) by reacting tetrahydrofuran (THF) with a catalyst.
본 발명은 테트라하이드로푸란(THF)을 중합하여 폴리테트라하이드로푸란(PTHF)을 제조함에 있어서, 촉매 전구체인 망간 산화 화합물 또는 크롬 산화 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 산화지지체에 담지 시킨 후에 400℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 소성 시켜서 제조한 촉매를 THF와 반응시켜 분자량이 200 내지 5000인 폴리테트라하이드로푸란을 제조하는 방법에 관한 것이다.According to the present invention, in preparing polytetrahydrofuran (PTHF) by polymerizing tetrahydrofuran (THF), after supporting a manganese oxide compound or a chromium oxide compound, or a mixture thereof, which is a catalyst precursor on an oxide support, 400 to It relates to a method for producing a polytetrahydrofuran having a molecular weight of 200 to 5000 by reacting a catalyst prepared by firing at a temperature in the range of 1200 ℃ with THF.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 중합촉매는 산화 지지체 물질 위에 망간 산화물 또는 크롬 산화물 또는 이들의 혼합물 등을 지지체에 담지시켜 제조한다.The polymerization catalyst of the present invention is prepared by supporting manganese oxide or chromium oxide or a mixture thereof on the support on an oxide support material.
또한 이외에도 추가적으로 황 화합물 또는 인 화합물을 도핑하여 촉매로 사용할 수 도 있다.In addition, it may be used as a catalyst by additionally doping a sulfur compound or a phosphorus compound.
망간 산화물 또는 크롬 산화물 또는 이들 혼합물 등의 촉매전구체를 지지체 물질에 담지 시킨 후에 400℃ 내지 1200℃ 온도에서 소성시켜 본 발명의 촉매로 전환 시킨다.Catalyst precursors such as manganese oxide or chromium oxide or a mixture thereof are supported on the support material and then calcined at 400 ° C. to 1200 ° C. to be converted into the catalyst of the present invention.
산화 지지체로는 이산화지르코늄, 이산화티타늄, 산화하프늄, 산화이트늄, 산화철(III), 산화알루미늄, 산화주석(IV), 이산화규소, 산화아연 또는 이들 산화물의 혼합물이 있다.Examples of the oxide support include zirconium dioxide, titanium dioxide, hafnium oxide, yttrium oxide, iron oxide (III), aluminum oxide, tin oxide (IV), silicon dioxide, zinc oxide or a mixture of these oxides.
이들 중 바람직한 것으로는 이산화지르코늄이다.Preferred of these is zirconium dioxide.
촉매성질을 띠는 촉매 전구체의 지지체에 대한 중량비는 삼산화 망간(MnO3) 또는 삼산화 크롬(CrO3)의 중량을 기준으로 촉매의 총중량 대비 0.1 내지 50 중량%, 바람직하기로는 1 내지 30 중량%, 더욱 바람직하기로는 5 내지 20 중량% 이다.The weight ratio of the catalytic precursor to the support is 0.1 to 50% by weight, preferably 1 to 30% by weight, based on the weight of manganese trioxide (MnO 3 ) or chromium trioxide (CrO 3 ), More preferably 5 to 20% by weight.
상기 범위를 벗어나게 되면 촉매의 활성도가 감소하게 된다.Outside the above range, the activity of the catalyst is reduced.
모든 경우에 있어 이 발명에 사용되는 촉매는 황 또는 인을 포함하는 산소 함유 화합물로 도핑 될 수 있다.In all cases the catalyst used in this invention may be doped with an oxygen containing compound comprising sulfur or phosphorus.
도핑되는 양은 황(S) 및 인(P)을 기준으로 지지된 촉매 전체의 질량에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 바람직하기로는 0.5 내지 3 중량%, 더욱 바람직하기로는 0.1 내지 1 중량%이다.The amount doped is 0.01 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, more preferably 0.1 to 1% by weight, based on the total weight of the catalyst supported on the basis of sulfur (S) and phosphorus (P).
도핑의 경우에 있어서도 상기 범위를 벗어나게 되면 황(S) 및 인(P)을 함유하는 촉매의 활성이 감소하게 되어 본 발명의 촉매로서는 적합하지 않다.Also in the case of doping, if it is out of the said range, the activity of the catalyst containing sulfur (S) and phosphorus (P) will decrease, and it is not suitable as a catalyst of this invention.
본 발명에서 사용되는 중합 촉매의 지지체로는 수산화물에서부터 시작하는 것이 더 효과적이다.It is more effective to start with hydroxide as a support for the polymerization catalyst used in the present invention.
촉매적으로 활성화된 산소를 함유하는 망간 산화물 또는 크롬 산화물의 전구체 화합물은 함침에 의해 지지체 성분의 수산화물에 입혀질 수 있다.Precursor compounds of manganese oxide or chromium oxide containing catalytically activated oxygen may be coated on the hydroxide of the support component by impregnation.
망간 산화물 또는 크롬 산화물의 전구체 화합물은, 암모니아 수용액에 삼산화망간을 용해시킴으로써 제조된 망간산의 수용성 염과 암모니아 수용액에 삼산화크롬을 용해시킴으로써 제조된 크롬산의 수용성염을 함침 시킴으로써 상기 성분의 수산화물에 입혀진다.The precursor compound of manganese oxide or chromium oxide is coated on the hydroxide of the above component by impregnating a water-soluble salt of manganese acid prepared by dissolving manganese trioxide in an aqueous ammonia solution and a water-soluble salt of chromic acid prepared by dissolving chromium trioxide in an aqueous ammonia solution. .
이와 같이 함침된 수산화물은 통상적으로 80 내지 400℃, 바람직하기로는 100 내지 150℃의 온도에서, 대기압 또는 감압하에 건조 시킨다.The hydroxide impregnated in this way is usually dried at an atmospheric pressure or reduced pressure at a temperature of 80 to 400 ℃, preferably 100 to 150 ℃.
이렇게 함침되고 건조된 촉매 전구체는 400 내지 1200℃, 바람직하게는 500 내지 1000℃, 더욱 바람직하게는 600 내지 800℃ 범위의 온도 및 대기 중에서 소성에 의해 최종 촉매로 전환 된다.This impregnated and dried catalyst precursor is converted to the final catalyst by firing in air and at temperatures ranging from 400 to 1200 ° C., preferably from 500 to 1000 ° C., more preferably from 600 to 800 ° C.
상기 온도범위를 벗어나게 되면 생성물의 수율과 깊은 관계를 갖고 있는 촉매의 활성도가 감소하게 되고 결과적으로 PTHF 수율이 감소하게 된다.Outside the above temperature range, the activity of the catalyst, which has a deep relationship with the yield of the product, decreases, and consequently, the PTHF yield decreases.
소성 과정에서 출발 물질로 사용된 수산화물은 산화 지지체 물질로 전환이 일어나게 되며, 상기 방법으로 이루어지고 함침에 의해 상기 지지체 물질에 입혀졌 으며 산소를 함유하는 망간 또는 크롬 화합물의 전구체 화합물은 촉매적으로 활성화된 화합물로 전환된다.The hydroxide used as starting material in the calcination process is converted into an oxidizing support material, and the precursor compound of the manganese or chromium compound containing oxygen, which is made by the above method and coated on the support material by impregnation, is catalytically activated. Converted to the compound.
이 과정에 있어서의 소성 온도는 THF 중합 과정의 수율과 관계가 깊다.The firing temperature in this process is deeply related to the yield of the THF polymerization process.
높은 전환율을 얻기 위해서는 높은 온도에서의 소성이 중요하다.Firing at high temperatures is important for obtaining high conversions.
상기 기재된 온도 보다 낮은 온도에서 소성을 하는 경우, 원하는 높은 수율을 얻기 힘들고 비경제적이어서 상업적 가치가 떨어진다.When firing at temperatures lower than those described above, the desired high yields are difficult to obtain and are uneconomical and of low commercial value.
상기 기재된 바와 같이, 촉매적으로 활성화된 산소를 함유하는 망간 산화물 또는 크롬 산화물을 지지체 위에 함침 시킨 화합물 이외에도 황을 포함하는 화합물인 설페이트기 및 인을 포함하는 화합물인 포스페이트기를 도핑하여 촉매로 사용 할 수 있다.As described above, in addition to a compound in which manganese oxide or chromium oxide containing catalytically activated oxygen is impregnated on a support, a sulfate group which is a compound containing sulfur and a phosphate group which is a compound containing phosphorus can be used as a catalyst. have.
이러한 촉매의 제조는 망간 산화물 또는 크롬 산화물을 포함하는 촉매에 대해 기재된 바와 유사한 방식으로 일어나며 황 및 인을 포함하는 화합물은 유사한 방법으로 제조된 상기 성분의 수산화물에 대한 추가적 함침으로 이루어진다.The preparation of such catalysts takes place in a similar manner as described for catalysts comprising manganese oxides or chromium oxides and the compounds comprising sulfur and phosphorus consist in further impregnation of the hydroxides of the above components prepared in a similar manner.
황 또는 인을 포함하는 화합물을 지지체 위에 입히는 과정은 망간 및 크롬 성분을 입히는 과정과 동시에 또는 그 이후에 일어난다.The process of coating the compound containing sulfur or phosphorus on the support occurs simultaneously with or after the process of coating the manganese and chromium components.
황 및 인을 포함하는 화합물로는 설페이트기 및 포스페이트기를 포함하는 화합물이 유리하다.Compounds containing sulfur and phosphorus are advantageous compounds comprising sulfate groups and phosphate groups.
예를 들면, 황산 또는 인산의 수용액에 상기 성분의 수산화물을 함침 시킴으로써 제조된다.For example, it is prepared by impregnating a hydroxide of the above components in an aqueous solution of sulfuric acid or phosphoric acid.
특히 황산염 또는 인산염의 수용액에 함침시켜서 제조한 촉매가 유리하며 사 용되는 황산염 및 인산염으로는 황산암모늄 또는 인산암모늄이 바람직하다.In particular, catalysts prepared by impregnation with an aqueous solution of sulfate or phosphate are advantageous, and ammonium sulfate or ammonium phosphate is preferred as the sulfate and phosphate used.
텔로젠인 물을 사용하고 본 발명에 기재된 촉매를 사용하는 경우 높은 수율의 PTHF를 일단계 반응으로 얻을 수 있다.When using telogen water and the catalyst described in the present invention, high yields of PTHF can be obtained in one step reaction.
텔로젠으로 사용되는 물은 중합 반응을 종결 시킬 수 있으므로 제조하고자 하는 PTHF의 평균 분자량은 사용되는 물의 양을 조절함으로써 조절 할 수 있다.Since water used as telogen can terminate the polymerization reaction, the average molecular weight of the PTHF to be prepared can be controlled by adjusting the amount of water used.
물의 농도가 반응 용액에서 높게 되면 저분자량의 PTHF를 얻을 수 있으며, 반대로 반응 용액 중의 물의 농도가 낮은 경우는 고분자량의 PTHF를 제조 할 수 있다.When the concentration of water is high in the reaction solution, a low molecular weight PTHF may be obtained. On the contrary, when the concentration of water in the reaction solution is low, a high molecular weight PTHF may be prepared.
반응 용액에 투입되는 물의 양에 따라 200 내지 10000의 분자량을 갖는 PTHF를 제조 할 수 있다.PTHF having a molecular weight of 200 to 10000 can be prepared according to the amount of water added to the reaction solution.
본 발명의 방법은 바람직하기로는 200 내지 5000의 분자량을, 더욱 바람직하기로는 1000 내지 3000의 분자량을 갖는 PTHF 제조에 유리하게 사용 될 수 있다.The process of the present invention can be advantageously used for the preparation of PTHF, preferably having a molecular weight of 200 to 5000, more preferably of 1000 to 3000.
이를 위해서 PTHF 제조를 위해 사용된 THF 양의 0.01 내지 20몰%, 바람직하기로는 0.1 내지 10몰%, 더욱 바람직하기로는 0.5 내지 5몰%의 텔로젠이 투입된다.To this end, telogen is added in an amount of 0.01 to 20 mol%, preferably 0.1 to 10 mol%, more preferably 0.5 to 5 mol%, of the amount of THF used for preparing PTHF.
중합은 통상적으로 20 내지 80℃, 바람직하기로는 40 내지 60℃의 온도에서, 대기압 하에서 수행한다.The polymerization is usually carried out at atmospheric temperature at a temperature of 20 to 80 ° C., preferably 40 to 60 ° C.
반응 시간은 통상적으로 반응에 투입된 양에 따라 1시간 내지 30 시간이며 바람직하기로는 3 시간 내지 20 시간이다.The reaction time is usually from 1 hour to 30 hours and preferably from 3 hours to 20 hours, depending on the amount added to the reaction.
중합을 하기 위해서 투입되는 촉매의 양은 반응에 투입된 THF의 중량을 기준으로 하여 20 내지 80 중량%, 바람직하기로는 30 내지 60 중량%로 투입하는 것이 적당하다.The amount of catalyst added for the polymerization is suitably added in an amount of 20 to 80% by weight, preferably 30 to 60% by weight, based on the weight of THF added to the reaction.
실시예 1Example 1
촉매는 25% 농도의 암모니아 용액 1000g에 망간산(H2MnO4) 130g을 투입 후 상온, 대기압하에서 2시간 교반 시키고 이 용액에 수산화지르코늄 850g을 첨가하여 제조 하였다.The catalyst was prepared by adding 130 g of manganese acid (H 2 MnO 4 ) to 1000 g of ammonia solution at 25% concentration, stirring at room temperature and atmospheric pressure for 2 hours, and adding 850 g of zirconium hydroxide to the solution.
이 혼합물을 2시간 교반 시킨 후 대기압하, 120℃에서 24시간 건조 시켰다.The mixture was stirred for 2 hours and then dried at 120 ° C for 24 hours under atmospheric pressure.
건조 후 생성된 촉매 전구체를 분말로 만든 후 600℃에서 6시간 소성 시켰다.The catalyst precursor produced after drying was powdered and calcined at 600 ° C. for 6 hours.
위와 같은 방법으로 제조된 촉매 500g을 텔로젠인 물의 함량을 400ppm으로 하는 THF 500g 용액에 투입한 후 대기압하, 60℃에서 6시간 교반 시켰다.500 g of the catalyst prepared as described above was added to a THF 500 g solution having a telogen water content of 400 ppm, and stirred at 60 ° C. for 6 hours at atmospheric pressure.
반응 후 촉매를 침전 시키고 상층부 용액을 취하여 건조하여 수평균 분자량 2,800의 PTHF 290g을 얻었다.After the reaction, the catalyst was precipitated, and the upper layer solution was taken and dried to obtain 290 g of PTHF having a number average molecular weight of 2,800.
비교예 1Comparative Example 1
실시예 1에 기재된 바와 동일한 방식으로 얻은 촉매 전구체 500g을 분말로 만든 후 350℃에서 6시간 소성 시켰다.500 g of the catalyst precursor obtained in the same manner as described in Example 1 was powdered and then calcined at 350 ° C. for 6 hours.
실시예 1과 동일한 조건에서 반응을 진행 시켰다.The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1.
그 결과 수평균 분자량 1,300의 PTHF 24g을 얻었다.As a result, 24 g of PTHF having a number average molecular weight of 1,300 was obtained.
실시예 2Example 2
실시예 1에 기재된 바와 동일한 방식으로 얻은 촉매 500g을 텔로젠인 물의 함량을 1,000ppm으로 하는 THF 500g 용액에 투입한 후 실시예 1과 동일한 방식으로 반응을 진행 시켰다.500 g of the catalyst obtained in the same manner as described in Example 1 was added to a THF 500 g solution having a telogen water content of 1,000 ppm, and the reaction was performed in the same manner as in Example 1.
그 결과 수평균 분자량 2,100의 PTHF 220g을 얻었다.As a result, 220 g of PTHF having a number average molecular weight of 2,100 was obtained.
실시예 3Example 3
실시예 1과 동일한 방식으로 제조된 촉매를 실시예 1과 동일한 조건의 THF 용액에 투입 하였다.A catalyst prepared in the same manner as in Example 1 was added to a THF solution under the same conditions as in Example 1.
반응 시간을 10시간으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 반응을 진행 시켰다.The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the reaction time was 10 hours.
그 결과 수평균 분자량 3,700의 PTHF 330g을 얻었다.As a result, 330 g of PTHF having a number average molecular weight of 3,700 was obtained.
실시예 4Example 4
촉매 전구체의 소성 온도를 800℃로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 촉매를 제조 하였다.A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature of the catalyst precursor was 800 ° C.
이렇게 제조된 촉매 500g을 실시예 1과 같은 용액에 투입하여 동일한 방식으로 반응을 진행 시켰다.500 g of the catalyst thus prepared was added to the same solution as in Example 1 to carry out the reaction in the same manner.
그 결과 수평균 분자량 3,500의 PTHF 310g을 얻었다.As a result, 310 g of PTHF having a number average molecular weight of 3,500 was obtained.
실시예 5Example 5
촉매는 25% 농도의 암모니아 용액 1,000g에 크롬산(H2CrO4) 130g을 투입 후 상온, 대기압하에서 2시간 교반 시키고 이 용액에 수산화지르코늄 850g을 첨가하여 제조 하였다.The catalyst was prepared by adding 130 g of chromic acid (H 2 CrO 4 ) to 1,000 g of ammonia solution at 25% concentration, stirring the mixture at room temperature and atmospheric pressure for 2 hours, and adding 850 g of zirconium hydroxide to the solution.
이 혼합물을 2시간 교반 시킨 후 대기압하, 120℃에서 24시간 건조 시켰다.The mixture was stirred for 2 hours and then dried at 120 ° C for 24 hours under atmospheric pressure.
건조 후 생성된 촉매 전구체를 분말로 만든 후 600℃에서 6시간 소성 시켰다.The catalyst precursor produced after drying was powdered and calcined at 600 ° C. for 6 hours.
제조된 촉매 500g을 텔로젠인 물의 함량을 400ppm으로 하는 THF 500g 용액에 투입한 후 대기압하, 60℃에서 6시간 교반 시켰다.500 g of the prepared catalyst was added to a THF 500 g solution having a telogen water content of 400 ppm, and stirred at 60 ° C. for 6 hours at atmospheric pressure.
반응 후 촉매를 침전 시키고 상층부 용액을 취하여 건조하여 수평균 분자량 1,500의 PTHF 130g을 얻었다.After the reaction, the catalyst was precipitated, and the upper layer solution was taken and dried to obtain 130 g of PTHF having a number average molecular weight of 1,500.
비교예 2Comparative Example 2
실시예 5에 기재된 바와 동일한 방식으로 얻은 촉매 전구체 500g을 분말로 만든 후 350℃에서 6시간 소성 시켰다.500 g of the catalyst precursor obtained in the same manner as described in Example 5 was powdered and then calcined at 350 ° C. for 6 hours.
실시예 5와 동일한 조건에서 반응을 진행 시켰다.The reaction was carried out under the same conditions as in Example 5.
그 결과 수평균 분자량 1100의 PTHF 15g을 얻었다.As a result, 15 g of PTHF having a number average molecular weight of 1100 was obtained.
실시예 6Example 6
실시예 5에 기재된 바와 동일한 방식으로 얻은 촉매 500g을 텔로젠인 물의 함량을 800ppm으로 하는 THF 500g 용액에 투입한 후 실시예 5와 동일한 방식으로 반응을 진행 시켰다.500 g of the catalyst obtained in the same manner as described in Example 5 was added to a THF 500 g solution having a telogen water content of 800 ppm, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 5.
그 결과 수평균 분자량 1,400의 PTHF 110g을 얻었다.As a result, 110 g of PTHF having a number average molecular weight of 1,400 was obtained.
실시예 7Example 7
실시예 5와 동일한 방식으로 제조된 촉매를 실시예 5와 동일한 조건의 THF 용액에 투입 하였다.A catalyst prepared in the same manner as in Example 5 was added to a THF solution under the same conditions as in Example 5.
반응 시간을 10시간으로 하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조건에서 반응을 진행 시켰다.The reaction was carried out under the same conditions as in Example 5 except that the reaction time was 10 hours.
그 결과 수평균 분자량 2,400의 PTHF 260g을 얻었다.As a result, 260 g of PTHF having a number average molecular weight of 2,400 was obtained.
실시예 8Example 8
촉매 전구체의 소성 온도를 800℃로 하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방식으로 촉매를 제조 하였다.A catalyst was prepared in the same manner as in Example 5 except that the firing temperature of the catalyst precursor was 800 ° C.
이렇게 제조한 촉매 500g을 실시예 5와 같은 용액에 투입하여 동일한 방식으로 반응을 진행 시켰다.500 g of the catalyst thus prepared was added to the same solution as in Example 5, and the reaction was performed in the same manner.
그 결과 수평균 분자량 2,800의 PTHF 240g을 얻었다.As a result, 240 g of PTHF having a number average molecular weight of 2,800 was obtained.
실시예 9Example 9
25% 농도의 암모니아 용액 1,000g에 망간산(H2MnO4) 130g을 투입 후 1N 농도의 황산(H2SO4) 200g과 혼합하여 대기압하에서 2시간 교반 시켰다.130 g of manganese acid (H 2 MnO 4 ) was added to 1,000 g of ammonia solution at 25% concentration, and then mixed with 200 g of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) at 1 N concentration, followed by stirring at atmospheric pressure for 2 hours.
이 혼합물에 수산화지르코늄 850g을 첨가하여 2시간 더 교반시킨 후 대기압하, 120℃에서 24시간 건조 시켰다.850 g of zirconium hydroxide was added to the mixture, followed by further stirring for 2 hours, followed by drying at 120 ° C. for 24 hours.
건조 후 생성된 촉매의 전구체를 분말로 만든 후 800℃에서 5시간 소성 시켰다.The precursor of the catalyst produced after drying was powdered and calcined at 800 ° C. for 5 hours.
이와 같이 제조한 촉매 500g을 실시예 1과 동일한 실험 조건으로 반응을 진행 시켰다.500 g of the catalyst thus prepared was subjected to reaction under the same experimental conditions as in Example 1.
그 결과 수평균 분자량 3,300의 PTHF 310g을 얻었다.As a result, 310 g of PTHF having a number average molecular weight of 3,300 was obtained.
실시예 10Example 10
1N 농도의 인산(H3PO4)을 황산 대신 투입하는 것을 제외하고는 실시예 9와 동일하게 진행하여 촉매를 제조 하였다.A catalyst was prepared in the same manner as in Example 9, except that phosphoric acid (H 3 PO 4 ) of 1N concentration was added instead of sulfuric acid.
제조된 촉매를 사용하여 실시예 9와 동일한 조건으로 반응을 진행시킨 결과 수평균 분자량 2,900의 PTHF 230g을 얻었다.The reaction was carried out under the same conditions as in Example 9 using the prepared catalyst to obtain 230 g of PTHF having a number average molecular weight of 2,900.
실시예 11Example 11
25% 농도의 암모니아 용액 1,000g에 크롬산(H2CrO4 ) 130g을 투입 후 1N 농도의 황산(H2SO4) 200g과 혼합하여 대기압하에서 2시간 교반 시켰다.130 g of chromic acid (H 2 CrO 4 ) was added to 1,000 g of ammonia solution at 25% concentration, and then mixed with 200 g of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) at 1 N concentration, followed by stirring at atmospheric pressure for 2 hours.
이 혼합물에 수산화지르코늄 850g을 첨가하여 2시간 더 교반시킨 후 대기압하, 120℃에서 24시간 건조 시켰다.850 g of zirconium hydroxide was added to the mixture, followed by further stirring for 2 hours, followed by drying at 120 ° C. for 24 hours.
건조 후 생성된 촉매의 전구체를 분말로 만든 후 800℃에서 5시간 소성 시켰다.The precursor of the catalyst produced after drying was powdered and calcined at 800 ° C. for 5 hours.
이와 같이 제조한 촉매 500g을 실시예 1과 동일한 조건으로 반응을 진행 시켰다.500 g of the catalyst thus prepared was allowed to react under the same conditions as in Example 1.
그 결과 수평균 분자량 1,700의 PTHF 140g을 얻었다.As a result, 140 g of PTHF having a number average molecular weight of 1,700 was obtained.
실시예 12Example 12
1N 농도의 인산(H3PO4)을 황산 대신 투입하는 것을 제외하고는 실시예 11과 동일한 방법으로 촉매를 제조 하였다.A catalyst was prepared in the same manner as in Example 11, except that 1N phosphoric acid (H 3 PO 4 ) was added instead of sulfuric acid.
제조된 촉매를 사용하여 상기 실시예 11과 동일한 조건으로 반응을 진행시킨 결과 수평균 분자량 1,500의 PTHF 120g을 얻었다.The reaction was carried out under the same conditions as in Example 11 using the prepared catalyst to obtain 120 g of PTHF having a number average molecular weight of 1,500.
표 1로 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 소성온도 범위를 벗어나게 되면 수율이 감소하게 됨을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, it can be seen that the yield is reduced when it is out of the firing temperature range of the present invention.
본 발명은 텔로젠인 물을 사용하고 특정한 방법으로 제조한 중합촉매를 사용하여서 THF를 중합시키기 때문에 PTHF를 고수율로 제조할 수 있다.The present invention can produce PTHF in high yield because water is telogen and the THF is polymerized using a polymerization catalyst prepared by a specific method.
또 본 발명은 사용되는 물의 함량을 조절함으로서 분자량이 200 내지 5000인 PTHF를 제조할 수 있으며 PTHF의 분자량도 쉽게 제조할 수 있다.In addition, the present invention can prepare a PTHF having a molecular weight of 200 to 5000 by adjusting the amount of water used, and can also easily prepare a molecular weight of PTHF.
아울러 본 발명은 텔로젠으로 물을 사용하므로 일단계의 반응으로 PTHF를 제조할 수 있는 장점도 있다.In addition, since the present invention uses water as the telogen, there is also an advantage in that PTHF may be prepared in one step.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR19990048698A KR100562152B1 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Process for producing polytetrahydrofuran |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR19990048698A KR100562152B1 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Process for producing polytetrahydrofuran |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20010045417A KR20010045417A (en) | 2001-06-05 |
KR100562152B1 true KR100562152B1 (en) | 2006-03-16 |
Family
ID=19618603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR19990048698A KR100562152B1 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Process for producing polytetrahydrofuran |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100562152B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5773648A (en) * | 1994-09-21 | 1998-06-30 | Basf Aktiengesellschaft | Preparation of polytetrahydrofuran |
WO1998058982A1 (en) * | 1997-06-23 | 1998-12-30 | Basf Aktiengesellschaft | Method for producing polytetrahydrofuran |
-
1999
- 1999-11-04 KR KR19990048698A patent/KR100562152B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5773648A (en) * | 1994-09-21 | 1998-06-30 | Basf Aktiengesellschaft | Preparation of polytetrahydrofuran |
WO1998058982A1 (en) * | 1997-06-23 | 1998-12-30 | Basf Aktiengesellschaft | Method for producing polytetrahydrofuran |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20010045417A (en) | 2001-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100355979B1 (en) | Manufacturing Method of Polytetrahydrofuran | |
JP4912602B2 (en) | Acidification of initiator feedstream in DMC catalysis | |
GB2101619A (en) | Cationic polymerization | |
US5541346A (en) | Polymerization of, and depolymerization to, cyclic ethers using selected metal compound catalysts | |
EP0665859B1 (en) | Polymerization of cyclic ethers using selected metal compound catalysts | |
KR101759358B1 (en) | Improved polyether glycol manufacturing process | |
JP2004502807A (en) | Improved catalyst and process for preparing polytetrahydrofuran | |
JP2001504891A (en) | Improved method for producing polytetrahydrofuran | |
KR100562152B1 (en) | Process for producing polytetrahydrofuran | |
WO1995002626A1 (en) | Cyclic ether polymerization using silicon compound accelerators | |
US6313262B1 (en) | Method for preparing polyether polyol and copolymer thereof | |
US5344964A (en) | Method for preparing ester end-capped polyalkylene ether | |
KR100974129B1 (en) | Method for Producing Monoesters and Diesters of Polytetrahydrofuran and of Tetrahydrofuran Copolymers | |
EP0708794B1 (en) | Polymerization of cyclic ethers using heterogeneous catalysts | |
CN101024686B (en) | Process for preparing polytetrahydrofuran or tetrahydrofuran copolymers | |
KR20040030945A (en) | Improved method for producing polytetrahydrofuran | |
JP3284031B2 (en) | Method for producing polyether glycol | |
KR20010014083A (en) | Method for producing polytetrahydrofuran | |
KR20010046899A (en) | Preparation Method of Polytetramethylene Ether Glycol Diester | |
US5371276A (en) | Ring-opening polymerization of cyclic ethers | |
CN114891200A (en) | Ionic liquid catalyst and method for catalytically synthesizing tetrahydrofuran ethylene oxide copolyether by using same | |
KR20000033576A (en) | Process for producing copolymerized polyetherglycol containing polyoxytetramethyleneglycol or oxytetramethylene group |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121220 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140206 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150205 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180212 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190212 Year of fee payment: 14 |