JP2014201738A - Production method of polycarbonate diol excellent in heat stability - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、ポリカーボネートジオールの原料調製、重縮合反応、精製工程での着色が少なく、また熱安定性に優れたポリカーボネートジオールの製造方法に関するものである。【解決手段】ジヒドロキシ化合物と、カーボネート化合物とを、エステル交換触媒によりエステル交換反応し、数平均分子量が250以上5500以下であるポリカーボネートジオールを製造する方法であって、上記エステル交換反応をリン酸及び/又は亜リン酸の存在下で行い、リン酸及び亜リン酸の合計量が上記エステル交換触媒1モルに対して0.05モル倍以上0.9モル倍以下であることを特徴とするポリカーボネートジオールの製造方法。【選択図】なしAn object of the present invention relates to a method for producing a polycarbonate diol which is less colored during the preparation of a polycarbonate diol raw material, a polycondensation reaction, and a purification process, and which has excellent thermal stability. A method for producing a polycarbonate diol having a number average molecular weight of 250 or more and 5500 or less by subjecting a dihydroxy compound and a carbonate compound to a transesterification reaction using a transesterification catalyst. / Or in the presence of phosphorous acid, and the total amount of phosphoric acid and phosphorous acid is 0.05 mol times or more and 0.9 mol times or less with respect to 1 mol of the transesterification catalyst A method for producing a diol. [Selection figure] None
Description
本発明は熱安定性に優れたポリカーボネートジオールの製造方法に関する。詳しくは、色調が良好で、更に熱安定性に優れたポリカーボネートジオールの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a polycarbonate diol having excellent thermal stability. Specifically, the present invention relates to a method for producing a polycarbonate diol having a good color tone and excellent thermal stability.
ポリカーボネートジオールは、ポリウレタンやウレタンアクリレートの原料として使用されるが、原料のポリカーボネートジオールが着色していると、このポリカーボネートジオールから製造されるポリウレタン等も着色したものとなり、商品価値が低下するため、ポリカーボネートジオールに対しても着色の低減が望まれている。また加熱により、分子量上昇や組成が変化した場合、ポリウレタン等とした場合にポリウレタンの物性が変化するため、加熱によりそれらの変化がないことが望まれている。 Polycarbonate diol is used as a raw material for polyurethane and urethane acrylate, but if the raw material polycarbonate diol is colored, the polyurethane produced from this polycarbonate diol will also be colored, reducing the commercial value. Reduction of coloring is also desired for diols. In addition, when the molecular weight increases or the composition changes due to heating, the physical properties of the polyurethane change when it is made of polyurethane or the like.
特許文献1には、脂肪族ポリカーボネートジオールに有機リン酸エステル化合物を添加し、熱安定化させることが提案されている。
特許文献2には、ブレンステッド酸またはリン酸化合物の存在下ポリカーボネートポリオールを製造することが開示されている。
Patent Document 1 proposes that an organophosphate compound be added to an aliphatic polycarbonate diol for thermal stabilization.
Patent Document 2 discloses that a polycarbonate polyol is produced in the presence of a Bronsted acid or phosphoric acid compound.
また、特許文献3には熱分解に対する安定化のために、ポリカーボネートポリオール等に抗酸化剤を添加することが開示されている。 Patent Document 3 discloses that an antioxidant is added to polycarbonate polyol or the like for stabilization against thermal decomposition.
従前知られた技術では、ジヒドロキシ化合物をモノマー成分としてポリカーボネートジオールを製造する場合、これらのジヒドロキシ化合物は重合反応性が低いため、触媒量を多くしたり、重合温度を高くするなど過酷な条件を選択する必要があった。それゆえ、それらの条件により製造したポリカーボネートジオールは、着色したり熱安定性に劣るという問題があった。 In the known technology, when producing polycarbonate diol using dihydroxy compound as a monomer component, these dihydroxy compounds have low polymerization reactivity, so harsh conditions such as increasing the amount of catalyst and increasing the polymerization temperature are selected. There was a need to do. Therefore, the polycarbonate diol produced under these conditions has a problem that it is colored or inferior in thermal stability.
また反応性の高い触媒を選択した場合、反応速度は速くなるものの、副反応により着色する問題があった。 When a highly reactive catalyst is selected, there is a problem of coloring due to side reactions, although the reaction rate increases.
さらには、上述の課題を有するポリカーボネートジオールを、ポリカーボネート系ポリウレタンの原料として用いた場合には、ポリウレタン化反応時の着色や、ポリウレタンの熱安定性の低下、加熱による着色変化を引き起こすおそれがあった。
これらの課題を解決すべく、ポリカーボネートジオールの着色を低減するために重合反応の際にリン系化合物を添加する等の試みがなされているが、十分ではない。
本発明の目的は、着色が少なく、更に、熱安定性に優れたポリカーボネートジオールを効率よく製造するポリカーボネートジオールの製造方法を提供することである。
Furthermore, when the polycarbonate diol having the above-mentioned problems is used as a raw material for the polycarbonate-based polyurethane, there is a risk of causing coloration during the polyurethane-forming reaction, deterioration of the thermal stability of the polyurethane, and color change due to heating. .
In order to solve these problems, attempts have been made to add a phosphorus compound during the polymerization reaction in order to reduce the coloration of the polycarbonate diol, but this is not sufficient.
An object of the present invention is to provide a method for producing a polycarbonate diol, which efficiently produces a polycarbonate diol with little coloration and excellent thermal stability.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明を完成することに至った。
すなわち、本発明の要旨は、以下である。
[1]
ジヒドロキシ化合物と、カーボネート化合物とを、エステル交換触媒によりエステル交換反応し、数平均分子量が250以上5500以下であるポリカーボネートジオールを製造する方法であって、
上記エステル交換反応をリン酸及び/又は亜リン酸の存在下で行い、リン酸及び亜リン酸の合計量が上記エステル交換触媒1モルに対して0.05モル倍量以上0.9モル倍以下であることを特徴とするポリカーボネートジオールの製造方法。
[2]
前記エステル交換触媒が長周期型周期表第1族元素(水素を除く)及び長周期型周期表第2族元素からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素の化合物である[1]に記載のポリカーボネートジオールの製造方法。
[3]
前記ジヒドロキシ化合物と前記カーボネート化合物とリン酸及び/又はリン酸との混合物に前記エステル交換触媒を添加し、エステル交換反応する[1]又は[2]に記載のポリカーボネートジオールの製造方法。
[4]
前記エステル交換触媒量がジヒドロキシ化合物1モルに対して1μモル倍以上200μモル倍以下である[1]乃至[3]のいずれかに記載のポリカーボネートジオールの製造方法。
[5]
前記カーボネート化合物がジアリールカーボネートである[1]乃至[4]のいずれかに記載のポリカーボネートジオールの製造方法。
[6]
エステル交換反応の進行に伴い、ポリカーボネートジオールの全分子鎖末端のうち、カーボネート化合物に由来する末端基の割合が10モル%以下になった後に、ポリカーボネートジオールに、さらにリン酸及び/又は亜リン酸を添加し、次いで精製工程を有する[1]乃至[5]のいずれかに記載のポリカーボネートジオールの製造方法。
[7]
[1]乃至[6]のいずれかに記載のポリカーボネートジオールの製造方法により製造されたポリカーボネートジオールであって、積分球式濁度計にて測定した濁度が2.0ppm以下であることを特徴とするポリカーボネートジオール。
[8]
[1]乃至[6]のいずれかに記載のポリカーボネートジオールの製造方法により製造されたポリカーボネートジオールであって、JIS K0071−1(1998)に準拠して測定したハーゼン色数が、60以下であることを特徴とするポリカーボネートジオール。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the following inventions meet the above-mentioned object and have completed the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1]
A method for producing a polycarbonate diol having a number average molecular weight of 250 or more and 5500 or less by subjecting a dihydroxy compound and a carbonate compound to an ester exchange reaction using an ester exchange catalyst.
The transesterification reaction is performed in the presence of phosphoric acid and / or phosphorous acid, and the total amount of phosphoric acid and phosphorous acid is 0.05 mol times or more and 0.9 mol times with respect to 1 mol of the transesterification catalyst. A method for producing a polycarbonate diol, characterized by:
[2]
[1] The transesterification catalyst is a compound of at least one element selected from the group consisting of long-period periodic table group 1 elements (excluding hydrogen) and long-period periodic table group 2 elements. A process for producing a polycarbonate diol.
[3]
The method for producing a polycarbonate diol according to [1] or [2], wherein the transesterification catalyst is added to a mixture of the dihydroxy compound, the carbonate compound, and phosphoric acid and / or phosphoric acid, and a transesterification reaction is performed.
[4]
The method for producing a polycarbonate diol according to any one of [1] to [3], wherein the transesterification catalyst amount is 1 μmol to 200 μmol with respect to 1 mol of the dihydroxy compound.
[5]
The method for producing a polycarbonate diol according to any one of [1] to [4], wherein the carbonate compound is diaryl carbonate.
[6]
With the progress of the transesterification reaction, the ratio of the terminal group derived from the carbonate compound out of the total molecular chain terminals of the polycarbonate diol becomes 10 mol% or less, and then the polycarbonate diol is further added with phosphoric acid and / or phosphorous acid. The method for producing a polycarbonate diol according to any one of [1] to [5], which further comprises a purification step.
[7]
A polycarbonate diol produced by the method for producing a polycarbonate diol according to any one of [1] to [6], wherein the turbidity measured with an integrating sphere turbidimeter is 2.0 ppm or less. Polycarbonate diol.
[8]
A polycarbonate diol produced by the method for producing a polycarbonate diol according to any one of [1] to [6], wherein the Hazen color number measured according to JIS K0071-1 (1998) is 60 or less. A polycarbonate diol characterized by that.
本発明のポリカーボネートジオールの製造方法によれば、原料調製、エステル交換反応、精製工程でポリカーボネートジオールの着色を抑制することができ、更に熱安定性に優れたポリカーボネートジオールを効率よく製造することができる。 According to the method for producing a polycarbonate diol of the present invention, coloring of the polycarbonate diol can be suppressed in the raw material preparation, the transesterification reaction, and the purification step, and furthermore, a polycarbonate diol having excellent thermal stability can be efficiently produced. .
以下、詳細に本発明の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, although the form of this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to the following embodiment, Various deformation | transformation can be implemented within the range of the summary.
[1.ポリカーボネートジオールの製造方法]
本発明のポリカーボネートジオールを製造する方法は、ジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物とを、エステル交換触媒によりエステル交換反応し、数平均分子量が250以上5500以下であるポリカーボネートジオールを製造する方法であって、
上記反応をリン酸及び/又は亜リン酸の存在下で行い、リン酸及び亜リン酸の合計量が上記エステル交換触媒1モルに対して0.05モル倍量以上0.9モル倍以下であるポリカーボネートジオールの製造方法である。
[1. Production method of polycarbonate diol]
The method for producing a polycarbonate diol of the present invention is a method for producing a polycarbonate diol having a number average molecular weight of 250 or more and 5500 or less by subjecting a dihydroxy compound and a carbonate compound to an ester exchange reaction using an ester exchange catalyst.
The reaction is carried out in the presence of phosphoric acid and / or phosphorous acid, and the total amount of phosphoric acid and phosphorous acid is 0.05 mol times or more and 0.9 mol times or less with respect to 1 mol of the transesterification catalyst. This is a method for producing a polycarbonate diol.
<1−1.ジヒドロキシ化合物>
ジヒドロキシ化合物は特に限定はされないが、下記式(A)で表される化合物(以下「ジヒドロキシ化合物(A)」と称す場合がある。)を含有することが好ましい。
ジヒドロキシ化合物(A)を含有するジヒドロキシ化合物を原料モノマーとしてポリカーボネートジオールを製造する場合、リン酸及び/又は亜リン酸の存在下にエステル交換触媒によりエステル交換反応する際に、リン酸及び亜リン酸の合計量が特定量であると、より着色が抑えられ、熱安定性に優れたポリカーボネートジオールとすることが可能となる。
<1-1. Dihydroxy Compound>
The dihydroxy compound is not particularly limited, but it preferably contains a compound represented by the following formula (A) (hereinafter sometimes referred to as “dihydroxy compound (A)”).
When a polycarbonate diol is produced using a dihydroxy compound containing the dihydroxy compound (A) as a raw material monomer, phosphoric acid and phosphorous acid are used in the transesterification reaction with a transesterification catalyst in the presence of phosphoric acid and / or phosphorous acid. When the total amount is a specific amount, coloring can be further suppressed and a polycarbonate diol having excellent thermal stability can be obtained.
ジヒドロキシ化合物(A)の例としては、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(以下ネオペンチルグリコール、「NPG」と略記することがある)、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールおよび2−ペンチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオールなどの2,2−ジアルキル置換1,3−プロパンジオール類(以下、2,2−ジアルキル−1,3−プロパンジオール類と記載することがある。ただし、アルキル基は炭素数15以下のアルキル基である)、2,2,4,4−テトラメチル−1,5−ペンタンジオールおよび2,2,9,9−テトラメチル−1,10−デカンジオールなどのテトラアルキル置換アルキレンジオール類、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等の環状基を含むジオール類、2,2−ジフェニル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジビニル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチニル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメトキシ−1,3−プロパンジオール、ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)エーテル、ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)チオエーテル並びに2,2,4,4−テトラメチル−3−シアノ−1,5−ペンタンジオールなどが挙げられる。 Examples of the dihydroxy compound (A) include 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (hereinafter, sometimes abbreviated as “nepentyl glycol”, “NPG”), 2-ethyl-2-butyl-1,3. -2,2-dialkyl-substituted 1,3-propanediols (hereinafter 2), such as propanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol and 2-pentyl-2-propyl-1,3-propanediol 2,2-dialkyl-1,3-propanediol, where the alkyl group is an alkyl group having 15 or less carbon atoms), 2,2,4,4-tetramethyl-1,5- Tetraalkyl-substituted alkylene diols such as pentanediol and 2,2,9,9-tetramethyl-1,10-decanediol, 3,9-bis (1,1-dimethyl) Ru-2-hydroxyethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane-containing diols, 2,2-diphenyl-1,3-propanediol, 2,2 -Divinyl-1,3-propanediol, 2,2-diethynyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethoxy-1,3-propanediol, bis (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) ether Bis (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) thioether, 2,2,4,4-tetramethyl-3-cyano-1,5-pentanediol, and the like.
(上記式において、nは0または1、R1およびR2はそれぞれ独立に炭素数1〜15のアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基およびアルコキシ基よりなる群から選ばれる基であり、前記炭素数の範囲で、酸素原子、硫黄原子、窒素原子若しくはハロゲン原子またはこれらを含む置換基を有していてよい。Xはヘテロ原子を含有してもよい炭素数1〜15の2価の基を表す。) (In the above formula, n is 0 or 1, R 1 and R 2 are each independently a group selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an aryl group, an alkenyl group, an alkynyl group and an alkoxy group, In the range of the number of carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a halogen atom, or a substituent containing these may be present, and X is a C 1-15 divalent divalent carbon atom that may contain a hetero atom. Represents a group.)
これらの中でも、nが0、R1およびR2が炭素数1〜5のアルキル基であるものが好ましい。当該構造を与える具体的な原料化合物としては、例えば、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールおよび2−ペンチル−2−プロピル−1,3−プ
ロパンジオールなどの2,2−ジアルキル置換1,3−プロパンジオール類が挙げられる。
Among these, those in which n is 0, R 1 and R 2 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms are preferable. Specific raw material compounds that give the structure include, for example, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl-1, 2,2-dialkyl substituted 1,3-propanediols such as 3-propanediol and 2-pentyl-2-propyl-1,3-propanediol.
ジヒドロキシ化合物は特に限定はされないが、下記式(B)で表される部位を有するジヒドロキシ化合物(以下「ジヒドロキシ化合物(B)」と称す場合がある。)を含有することが好ましい。 The dihydroxy compound is not particularly limited, but preferably contains a dihydroxy compound having a site represented by the following formula (B) (hereinafter sometimes referred to as “dihydroxy compound (B)”).
(但し、前記式(B)で表される部位が−CH2−O−Hの一部である場合を除く。)
ジヒドロキシ化合物(B)を含有するジヒドロキシ化合物を原料モノマーとしてポリカーボネートジオールを製造する場合、リン酸及び/又は亜リン酸の存在下にエステル交換触媒によりエステル交換反応する際に、リン酸及び亜リン酸の合計量が特定量であると、より着色が抑えられ、熱安定性に優れたポリカーボネートジオールとすることが可能となる。
(However, the case where the site represented by the formula (B) is a part of —CH 2 —O—H is excluded.)
When a polycarbonate diol is produced using a dihydroxy compound containing the dihydroxy compound (B) as a raw material monomer, phosphoric acid and phosphorous acid are used in the transesterification reaction with a transesterification catalyst in the presence of phosphoric acid and / or phosphorous acid. When the total amount is a specific amount, coloring can be further suppressed and a polycarbonate diol having excellent thermal stability can be obtained.
ジヒドロキシ化合物(B)としてより具体的には、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのオキシアルキレングリコール類、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−tert−ブチル−6−メチルフェニル)フルオレン9,9−ビス(4−(3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロポキシ)フェニル)フルオレン等、側鎖に芳香族基を有し、主鎖に芳香族基に結合したエーテル基を有する化合物、環状エーテル構造を有する化合物が挙げられる。また、環状エーテル構造を有する化合物のなかでも、環状エーテル構造を複数有する化合物がより好ましく、環状エーテル構造を2つ有する化合物が更に好ましい。環状エーテル構造を有する化合物としては、特に下記式(C)で表されるジヒドロキシ化合物に代表される無水糖アルコールが好ましい。これらは得られるポリカーボネートジオールの要求性能に応じて、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 More specific examples of the dihydroxy compound (B) include oxyalkylene glycols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and polyethylene glycol, 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene, 9 , 9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) -3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) -3-isopropylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4 -(2-hydroxyethoxy) -3-isobutylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) -3-tert-butylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (2- Hydroxyethoxy) -3-cyclohexylphenyl) fluorene, 9,9 Bis (4- (2-hydroxyethoxy) -3-phenylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) -3,5-dimethylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) -3-tert-butyl-6-methylphenyl) fluorene 9,9-bis (4- (3-hydroxy-2,2-dimethylpropoxy) phenyl) fluorene, etc., an aromatic group in the side chain And a compound having an ether group bonded to an aromatic group in the main chain and a compound having a cyclic ether structure. Among compounds having a cyclic ether structure, compounds having a plurality of cyclic ether structures are more preferable, and compounds having two cyclic ether structures are more preferable. As the compound having a cyclic ether structure, an anhydrous sugar alcohol represented by a dihydroxy compound represented by the following formula (C) is particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more depending on the required performance of the polycarbonate diol obtained.
これらのジヒドロキシ化合物のうち、芳香環構造を有しないジヒドロキシ化合物を用いることがポリカーボネートジオールから得られるポリウレタンの耐光性の観点から好まし
く、中でも植物由来の資源として豊富に存在し、容易に入手可能な種々のデンプンから製造されるソルビトールを脱水縮合して得られるイソソルビド(以下、「ISB」と略記することがある。)が、入手および製造のし易さ、硬度、耐擦性、耐光性、カーボンニュートラルの面から最も好ましい。
Among these dihydroxy compounds, it is preferable to use a dihydroxy compound having no aromatic ring structure from the viewpoint of the light resistance of polyurethane obtained from polycarbonate diol. Among them, there are various abundantly available as plant-derived resources. Isosorbide (hereinafter sometimes abbreviated as “ISB”) obtained by dehydrating and condensing sorbitol produced from starch is easy to obtain and manufacture, hardness, abrasion resistance, light resistance, carbon neutral From the viewpoint of
本発明のポリカーボネートジオールには、本発明の効果を損なわない限り、ジヒドロキシ化合物(A)、ジヒドロキシ化合物(B)以外のジヒドロキシ化合物(他のジヒドロキシ化合物と称する場合がある)を用いてもよい。他のジヒドロキシ化合物としては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオールおよび1,20−エイコサンジオール等の直鎖状の末端ジオール類、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールなどのエーテル基を有するジオール類、ビスヒドロキシエチルチオエーテルなどのチオエーテルジオール類、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオールおよび2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール等の分岐鎖を有するジオール類、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4−ジシクロヘキシルジメチルメタンジオール、2,2'−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,4−ジヒドロキシエチル
シクロヘキサン、イソソルビド、2,5−ビス(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン、4,4’−イソプロピリデンジシクロヘキサノールおよび4,4’−イソプロピリデンビス(2,2’−ヒドロキシエトキシシクロヘキサン)等の環状基が分子内にあるジオール類、ジエタノールアミンおよびN−メチルージエタノールアミン等の含窒素ジオール類並びにビス(ヒドロキシエチル)スルヒド等の含硫黄ジオール類等を挙げることができる。これらのジオールは単独で(B)成分として用いても、または複数組み合わせて用いてもよい。
As long as the effects of the present invention are not impaired, dihydroxy compounds other than the dihydroxy compound (A) and the dihydroxy compound (B) (sometimes referred to as other dihydroxy compounds) may be used for the polycarbonate diol of the present invention. Other dihydroxy compounds include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octane Linear terminal diols such as diol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol and 1,20-eicosanediol, diethylene glycol, Diols having ether groups such as ethylene glycol, tetraethylene glycol and polytetramethylene glycol, thioether diols such as bishydroxyethyl thioether, 2-ethyl-1,6-hexanediol, 2-methyl-1,3-propane Diol, 3-methyl-1 Branched diols such as 5-pentanediol and 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 4, 4-dicyclohexyldimethylmethanediol, 2,2'-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,4-dihydroxyethylcyclohexane, isosorbide, 2,5-bis (hydroxymethyl) tetrahydrofuran, 4,4'-isopropylidenedi Diols having a cyclic group in the molecule such as cyclohexanol and 4,4′-isopropylidenebis (2,2′-hydroxyethoxycyclohexane), nitrogen-containing diols such as diethanolamine and N-methyl-diethanolamine, and bis (hydroxy Chill) sulfur-containing diols such as Suruhido, and the like can be given. These diols may be used alone as the component (B), or may be used in combination.
<1−2.カーボネート化合物>
使用可能なカーボネート化合物としては、本発明の効果を損なわない限り限定されないが、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、またはアルキレンカーボネートが挙げられる。このうち反応性の観点からジアリールカーボネートが好ましい。
<1-2. Carbonate compound>
The carbonate compound that can be used is not limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and examples thereof include dialkyl carbonate, diaryl carbonate, and alkylene carbonate. Of these, diaryl carbonate is preferred from the viewpoint of reactivity.
本発明のポリカーボネートジオールの製造方法に用いることができるカーボネート化合物の具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート等が挙げられ、ジフェニルカーボネート(以下、「DPC」と略記する場合がある。)が好ましい。 Specific examples of the carbonate compound that can be used in the method for producing a polycarbonate diol of the present invention include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, and the like. Diphenyl carbonate (hereinafter abbreviated as “DPC”). Is preferred).
<1−3.原料モノマーの使用割合>
前記カーボネート化合物の使用量は、特に限定されないが、ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対するモル比率で、下限が好ましくは0.35、より好ましくは0.50、さらに好ましくは0.60であり、上限は好ましくは1.00、より好ましくは0.98、さらに好ましくは0.97である。カーボネート化合物の使用量が上記上限超過では得られるポリカーボネートジオールの末端基が水酸基でないものの割合が増加したり、分子量が所定の範囲とならない場合があり、前記下限未満では所定の分子量まで重合が進行しない場合がある。
<1-3. Use ratio of raw material monomer>
The amount of the carbonate compound used is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.35, more preferably 0.50, even more preferably 0.60, and the upper limit is a molar ratio with respect to a total of 1 mol of dihydroxy compounds. Preferably it is 1.00, More preferably, it is 0.98, More preferably, it is 0.97. If the amount of the carbonate compound used exceeds the above upper limit, the proportion of the polycarbonate diol end group that is not a hydroxyl group may increase or the molecular weight may not fall within the predetermined range. If the amount is less than the lower limit, the polymerization does not proceed to the predetermined molecular weight. There is a case.
<1−4.エステル交換触媒>
本発明のポリカーボネートジオールの製造方法では、エステル交換触媒(以下、「触媒」と称する場合がある)を用いる。
エステル交換触媒としては、一般にエステル交換能があるとされている化合物であれば制限なく用いることができる。
<1-4. Transesterification Catalyst>
In the method for producing a polycarbonate diol of the present invention, a transesterification catalyst (hereinafter sometimes referred to as “catalyst”) is used.
As the transesterification catalyst, any compound that is generally considered to have transesterification ability can be used without limitation.
エステル交換触媒の例を挙げると、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の長周期型周期表第1族元素(水素を除く)の化合物;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の長周期型周期表第2族元素の化合物;チタン、ジルコニウム等の長周期型周期表第4族元素の化合物;ハフニウム等の長周期型周期表第5族元素の化合物;コバルト等の長周期型周期表第9族元素の化合物;亜鉛等の長周期型周期表第12族元素の化合物;アルミニウム等の長周期型周期表第13族元素の化合物;ゲルマニウム、スズ、鉛等の長周期型周期表第14族元素の化合物;アンチモン、ビスマス等の長周期型周期表第15族元素の化合物;ランタン、セリウム、ユーロピウム、イッテルビウム等ランタナイド系金属の化合物等が挙げられる。これらのうち、エステル交換反応速度を高めるという観点から、長周期型周期表第1族元素(水素を除く)長周期型周期表第2族元素、長周期型周期表第4族元素、長周期型周期表第5族元素、長周期型周期表第9族元素、長周期型周期表第12族元素、長周期型周期表第13族元素及び長周期型周期表第14族元素からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素の化合物が好ましく、長周期型周期表第1族元素(水素を除く)及び長周期型周期表第2族元素からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素の化合物がより好ましく、長周期型周期表第2族元素の化合物がさらに好ましい。 Examples of transesterification catalysts include compounds of long-period periodic table group 1 elements (excluding hydrogen) such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium; long-periodic periods such as magnesium, calcium, strontium and barium Table 2 Group element compounds; Long Periodic Periodic Table Group 4 element compounds such as titanium and zirconium; Long Periodic Table 5 Group element compounds such as hafnium; Long Periodic Periodic Table 9 such as cobalt Group element compound; Long period type periodic table group 12 element compound such as zinc; Long period type periodic table group 13 element compound such as aluminum; Long period type periodic table group 14 such as germanium, tin, lead, etc. Compound of element; Compound of group 15 element of long-period type periodic table such as antimony and bismuth; Conversion of lanthanide metal such as lanthanum, cerium, europium, ytterbium Thing, and the like. Among these, from the viewpoint of increasing the transesterification reaction rate, long-period periodic table group 1 elements (excluding hydrogen) long-period periodic table group 2 elements, long-period periodic table group 4 elements, long-period elements Group consisting of Group 5 element of long-period type periodic table, Group 9 element of long-period type periodic table, Group 12 element of long-period type periodic table, Group 13 element of long-period type periodic table and Group 14 element of long-period type periodic table A compound of at least one element selected from the group consisting of a long-period periodic table group 1 element (excluding hydrogen) and a long-period periodic table group 2 element. The compound of the long period type periodic table group 2 element is more preferable.
長周期型周期表第1族元素(水素を除く)の化合物の中でも、リチウム、カリウム、ナトリウムの化合物が好ましく、リチウム、ナトリウムの化合物がより好ましく、ナトリウムの化合物がさらに好ましい。長周期型周期表第2族元素の化合物の中でも、マグネシウム、カルシウム、バリウムの化合物が好ましく、カルシウム、マグネシウムの化合物がより好ましく、マグネシウムの化合物がさらに好ましい。これらの金属化合物は主に、水酸化物や塩等として使用される。塩として使用される場合の塩の例としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物塩;酢酸塩、ギ酸塩、安息香酸塩等のカルボン酸塩;メタンスルホン酸やトルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸塩;燐酸塩や燐酸水素塩、燐酸二水素塩等の燐含有の塩;アセチルアセトナート塩;等が挙げられる。触媒金属は、さらにメトキシドやエトキシドの様なアルコキシドとして用いることもできる。 Among the compounds of group 1 elements of the long-period type periodic table (excluding hydrogen), lithium, potassium, and sodium compounds are preferable, lithium and sodium compounds are more preferable, and sodium compounds are more preferable. Among the compounds of Group 2 elements of the long-period type periodic table, compounds of magnesium, calcium and barium are preferable, compounds of calcium and magnesium are more preferable, and compounds of magnesium are more preferable. These metal compounds are mainly used as hydroxides and salts. Examples of salts when used as a salt include halide salts such as chloride, bromide and iodide; carboxylates such as acetate, formate and benzoate; methanesulfonic acid, toluenesulfonic acid and trifluoro Examples thereof include sulfonates such as romethanesulfonic acid; phosphorus-containing salts such as phosphates, hydrogen phosphates, and dihydrogen phosphates; acetylacetonate salts. The catalyst metal can also be used as an alkoxide such as methoxide or ethoxide.
これらのうち、好ましくは、長周期型周期表第2族元素から選ばれた少なくとも1種の金属の酢酸塩や硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、アルコキシドが用いられ、より好ましくは長周期型周期表第2族元素の酢酸塩や炭酸塩、水酸化物が用いられ、さらに好ましくはマグネシウム、カルシウムの酢酸塩や炭酸塩、水酸化物が用いられ、特に好ましくはマグネシウム、カルシウムの酢酸塩が用いられ、最も好ましくは酢酸マグネシウムが用いられる。 Among these, preferably, an acetate, nitrate, sulfate, carbonate, phosphate, hydroxide, halide, alkoxide of at least one metal selected from Group 2 elements of the long-period type periodic table is used. More preferably, long-period periodic table group 2 element acetates, carbonates and hydroxides are used, and magnesium, calcium acetates, carbonates and hydroxides are more preferably used. Preferably, magnesium and calcium acetate are used, and most preferably magnesium acetate is used.
触媒の使用量は、通常、用いた全ジヒドロキシ化合物1モル当たり、通常1μモル倍以上200μモル倍以下であり、下限は好ましくは5μモル倍、より好ましくは10μモル倍、さらにこのましくは15μモル倍である。上限は好ましくは100μモル倍、より好ましくは70μモル倍、さらに好ましくは50μモル倍である。触媒の使用量が少なすぎると、十分な重合活性が得られず重合反応の進行が遅くなるため、所望の分子量のポリカーボネートジオールが得られにくく、生産効率が低下するだけでなく、原料モノマーが重合反応の間、未反応のままで系中に存在する時間が長くなるため、色調の悪化を招く場合がある。また、副生するモノヒドロキシ化合物とともに留出するモノマー量が増加し、結果的に原料原単位の悪化や、その回収のため余分なエネルギーが必要となる可能性があり、更には、複数のジヒドロキシ化合物を用いた共重合の場合には、原料として用いたモノマーの組成比と製品ポリカーボネートジオール中の構成モノマー単位の組成比が変わって
しまう原因となることがある。反対に触媒の使用量が多すぎると、エステル交換反応後に過度に多くの触媒が残存し、ポリカーボネートジオールが白濁したり、加熱により着色しやすくなったりする場合がある。またポリウレタンを製造する際には反応を阻害したり、反応を過度に促進したりする場合がある。
The amount of the catalyst used is usually 1 μmol to 200 μmol, and the lower limit is preferably 5 μmol, more preferably 10 μmol, and even more preferably 15 μmol per 1 mol of all dihydroxy compounds used. Molar times. The upper limit is preferably 100 μmol times, more preferably 70 μmol times, and even more preferably 50 μmol times. If the amount of the catalyst used is too small, sufficient polymerization activity cannot be obtained and the progress of the polymerization reaction is slowed down, so that it is difficult to obtain a polycarbonate diol having a desired molecular weight, not only the production efficiency is lowered, but also the raw material monomer is polymerized. During the reaction, the time remaining in the system in an unreacted state becomes long, so that the color tone may be deteriorated. In addition, the amount of monomer distilling with the by-produced monohydroxy compound increases, and as a result, the raw material basic unit may be deteriorated and extra energy may be required for its recovery. In the case of copolymerization using a compound, the composition ratio of the monomer used as the raw material and the composition ratio of the constituent monomer units in the product polycarbonate diol may change. On the other hand, if the amount of catalyst used is too large, an excessive amount of catalyst may remain after the transesterification reaction, and the polycarbonate diol may become cloudy or may be easily colored by heating. Moreover, when manufacturing a polyurethane, reaction may be inhibited or reaction may be accelerated | stimulated too much.
このため、ポリカーボネートジオール中に残存する触媒量は、特に限定されないが、触媒金属換算の含有量として0.1ppm以上が好ましく、より好ましくは0.5ppm以上、さらに好ましくは1ppm以上、特に好ましくは2ppm以上、最も好ましくは3ppm以上である。また100ppm以下が好ましく、より好ましくは50ppm以下、さらに好ましくは30ppm以下、特に好ましくは20ppm以下、最も好ましくは10ppm以下である。 For this reason, the amount of catalyst remaining in the polycarbonate diol is not particularly limited, but is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 0.5 ppm or more, still more preferably 1 ppm or more, and particularly preferably 2 ppm as the content in terms of catalyst metal. Above, most preferably 3 ppm or more. Moreover, 100 ppm or less is preferable, More preferably, it is 50 ppm or less, More preferably, it is 30 ppm or less, Especially preferably, it is 20 ppm or less, Most preferably, it is 10 ppm or less.
<1−5.分子量・分子量分布>
本発明の製造方法により製造するポリカーボネートジオールの核磁気共鳴法(NMR)から求めた数平均分子量(Mn)の下限は250であり、好ましくは500、より好ましくは750である。一方、上限は5,500であり、好ましくは4,500、より好ましくは3,500、さらに好ましくは3,000である。ポリカーボネートジオールのMnが前記下限未満では、ウレタンとした際に柔軟性が十分に得られない場合がある。一方前記上限超過では粘度が上がり、ポリウレタン化の際のハンドリングを損なう可能性がある。
<1-5. Molecular Weight / Molecular Weight Distribution>
The lower limit of the number average molecular weight (Mn) obtained from the nuclear magnetic resonance (NMR) of the polycarbonate diol produced by the production method of the present invention is 250, preferably 500, more preferably 750. On the other hand, the upper limit is 5,500, preferably 4,500, more preferably 3,500, and still more preferably 3,000. If the Mn of the polycarbonate diol is less than the lower limit, sufficient flexibility may not be obtained when urethane is used. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the viscosity increases, and handling during polyurethane formation may be impaired.
<1−6.分子鎖末端>
本発明の製造法により製造するポリカーボネートジオールの分子鎖末端は主に水酸基である。しかしながら、ジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物との反応で得られるポリカーボネートジオールの場合には、不純物として一部分子鎖末端が水酸基ではないものが存在する可能性がある。その具体例としては、分子鎖末端がアルキルオキシ基又はアリールオキシ基のものであり、多くはカーボネート化合物由来の構造である。
<1-6. Molecular chain end>
The molecular chain terminal of the polycarbonate diol produced by the production method of the present invention is mainly a hydroxyl group. However, in the case of a polycarbonate diol obtained by the reaction of a dihydroxy compound and a carbonate compound, there is a possibility that some molecular chain terminals are not hydroxyl groups as impurities. As specific examples thereof, the molecular chain terminal is an alkyloxy group or an aryloxy group, and many have a structure derived from a carbonate compound.
例えば、カーボネート化合物としてジフェニルカーボネートを使用した場合はアリールオキシ基としてフェノキシ基(PhO−)、ジメチルカーボネートを使用した場合はアルキルオキシ基としてメトキシ基(MeO−)、ジエチルカーボネートを使用した場合はエトキシ基(EtO−)、エチレンカーボネートを使用した場合はヒドロキシエトキシ基(HOCH2CH2O−)が分子鎖末端として残存する場合がある(ここで、Phはフェニル基を表し、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す)。 For example, when diphenyl carbonate is used as the carbonate compound, phenoxy group (PhO-) is used as the aryloxy group, methoxy group (MeO-) is used as the alkyloxy group when dimethyl carbonate is used, and ethoxy group is used when diethyl carbonate is used. (EtO-), when using ethylene carbonate which may hydroxyethoxy group (HOCH 2 CH 2 O-) remains as a molecular chain terminal (here, Ph represents a phenyl group, Me represents a methyl group Et represents an ethyl group).
前記ポリカーボネートジオールの分子鎖末端は、全末端数に対して、ジヒドロキシ化合物に由来する末端数の合計の数の割合が、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは97モル%以上、特に好ましくは99モル%以上である。上記範囲にすることにより、ポリウレタンとしたときに所望の分子量とすることが容易となり、物性バランスに優れたポリウレタンの原料となることが可能となる。
又、ポリカーボネートジオールの分子鎖末端がカーボネート化合物に由来する末端基の数の割合は、全末端数に対して、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、さらに好ましくは3モル%以下、特に好ましくは1モル%以下である。
In the molecular chain terminal of the polycarbonate diol, the ratio of the total number of terminals derived from the dihydroxy compound with respect to the total number of terminals is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, and still more preferably 97. The mol% or more, particularly preferably 99 mol% or more. By setting the amount within the above range, it becomes easy to obtain a desired molecular weight when polyurethane is used, and it becomes possible to become a polyurethane raw material having an excellent balance of physical properties.
The ratio of the number of terminal groups in which the molecular chain terminal of the polycarbonate diol is derived from the carbonate compound is preferably 10 mol% or less, more preferably 5 mol% or less, and still more preferably 3 mol%, based on the total number of terminals. Hereinafter, it is particularly preferably 1 mol% or less.
前記ポリカーボネートジオールの水酸基価は、下限は好ましくは20mg−KOH/g、より好ましくは25mg−KOH/g、さらに好ましくは30mg−KOH/g、最も好ましくは35mg−KOH/gである。また、上限は好ましくは450mg−KOH/g、より好ましくは230mg−KOH/g、さらに好ましくは150mg−KOH/gである。水酸基価が上記下限未満では、粘度が高くなりすぎポリウレタン化の際のハンドリングが困難となる場合があり、上記上限超過ではポリウレタンとした時に柔軟性や低温
特性などの物性が不足する場合がある。
The lower limit of the hydroxyl value of the polycarbonate diol is preferably 20 mg-KOH / g, more preferably 25 mg-KOH / g, still more preferably 30 mg-KOH / g, and most preferably 35 mg-KOH / g. Moreover, an upper limit becomes like this. Preferably it is 450 mg-KOH / g, More preferably, it is 230 mg-KOH / g, More preferably, it is 150 mg-KOH / g. If the hydroxyl value is less than the above lower limit, the viscosity may be too high and handling during polyurethane formation may be difficult. If the upper limit is exceeded, physical properties such as flexibility and low-temperature characteristics may be insufficient when polyurethane is used.
<1−7.リン酸、亜リン酸>
本発明のポリカーボネートジオールの製造方法では、エステル交換触媒をリン酸及び/又は亜リン酸の存在下で行う。リン酸及び亜リン酸の合計量は、エステル交換触媒1モルに対して、0.05モル倍以上0.9モル倍以下である。合計量の上限は好ましくは0.7モル倍、より好ましくは0.5モル倍、さらに好ましくは0.3モル倍であり、下限は好ましくは0.07モル倍、より好ましくは0.1モル倍、さらに好ましくは0.2モル倍である。リン酸及び亜リン酸の合計量が上記上限を超える場合には、エステル交換反応での反応性が低下する場合がある。また上記下限未満では、着色抑制効果が低く、ポリカーボネートジオールが着色してしまう可能性がある。
<1-7. Phosphoric acid, phosphorous acid>
In the method for producing a polycarbonate diol of the present invention, the transesterification catalyst is carried out in the presence of phosphoric acid and / or phosphorous acid. The total amount of phosphoric acid and phosphorous acid is 0.05 mol times or more and 0.9 mol times or less with respect to 1 mol of the transesterification catalyst. The upper limit of the total amount is preferably 0.7 mol times, more preferably 0.5 mol times, still more preferably 0.3 mol times, and the lower limit is preferably 0.07 mol times, more preferably 0.1 mol times. Double, more preferably 0.2 mole times. When the total amount of phosphoric acid and phosphorous acid exceeds the upper limit, the reactivity in the transesterification reaction may be lowered. Moreover, if it is less than the said minimum, the coloring inhibitory effect is low and polycarbonate diol may color.
リン酸及び/又は亜リン酸をエステル交換反応系に含有させた後に、エステル交換触媒を添加することが好ましい。すなわち、前記ジヒドロキシ化合物と前記カーボネート化合物とリン酸及び/又はリン酸との混合物とした後に、エステル交換触媒を添加することが好ましい。例えば、ジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物を加熱溶融し、混合物とする際、エステル交換触媒が存在しなくてもエステル交換反応が進行する場合があり、とりわけカーボネート化合物がジフェニルカーボネートであれば、エステル交換反応の進行が顕著である。加えて、混合物の保持時間が長い場合、着色しやすくなる。その場合、該混合物中にエステル交換触媒が存在しなくてもリン酸及び/又は亜リン酸が存在することにより、エステル交換反応が抑制され、着色が少なく、品質の安定したポリカーボネートジオールとすることが可能となる。 It is preferable to add a transesterification catalyst after phosphoric acid and / or phosphorous acid is contained in the transesterification reaction system. That is, it is preferable to add a transesterification catalyst after preparing the mixture of the dihydroxy compound, the carbonate compound, and phosphoric acid and / or phosphoric acid. For example, when a dihydroxy compound and a carbonate compound are heated and melted to form a mixture, the transesterification reaction may proceed even if there is no transesterification catalyst. In particular, if the carbonate compound is diphenyl carbonate, the transesterification reaction may occur. Progress is remarkable. In addition, when the holding time of the mixture is long, it becomes easy to color. In this case, even if there is no transesterification catalyst in the mixture, the presence of phosphoric acid and / or phosphorous acid suppresses the transesterification reaction, reduces the coloration, and makes the polycarbonate diol stable in quality. Is possible.
エステル交換反応の進行に伴い、生成するポリカーボネートジオールの全分子鎖末端のうち、カーボネート化合物に由来する末端基の割合が減少する。そして、カーボネート化合物に由来する末端基の割合が、全分子鎖末端基量に対して、10モル%以下になった後に、リン酸及び/又は亜リン酸をエステル交換触媒1モルに対して好ましくは0.1モル倍以上50モル倍以下、さらに添加することが好ましい。リン酸及び/又は亜リン酸の添加時期は、カーボネート化合物に由来する末端基の割合が、5モル%以下がより好ましく、3%以下がさらに好ましく、1%以下が特に好ましい。 As the transesterification proceeds, the proportion of terminal groups derived from the carbonate compound among the total molecular chain terminals of the polycarbonate diol produced decreases. And after the ratio of the terminal group derived from a carbonate compound becomes 10 mol% or less with respect to the total molecular chain terminal group amount, phosphoric acid and / or phosphorous acid are preferable with respect to 1 mol of transesterification catalysts. Is preferably added in an amount of 0.1 mol times to 50 mol times. As for the addition timing of phosphoric acid and / or phosphorous acid, the proportion of the terminal group derived from the carbonate compound is more preferably 5 mol% or less, further preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less.
リン酸及び/又は亜リン酸の添加量の下限はエステル交換触媒1モルに対してより好ましくは0.3モル倍、さらに好ましくは0.4モル倍、とりわけ好ましくは0.5モル倍、特に好ましくは0.6モル倍、最も好ましくは0.7モル倍である。上限はより好ましくは10モル倍、さらに好ましくは5モル倍、とりわけ好ましくは3モル倍、特に好ましくは2モル倍、最も好ましくは1.5モル倍である。前記範囲内であることにより、エステル交換触媒を効率よく失活させることが可能となる。そのため、エステル交換反応後に残存モノマー類の除去や分子量調整を行う場合において、加熱による着色や分子量等の変化がなく、品質の安定したポリカーボネートジオールを製造することが可能となる。 The lower limit of the addition amount of phosphoric acid and / or phosphorous acid is more preferably 0.3 mol times, more preferably 0.4 mol times, particularly preferably 0.5 mol times, especially 0.5 mol times, with respect to 1 mol of the transesterification catalyst. Preferably it is 0.6 mol times, Most preferably, it is 0.7 mol times. The upper limit is more preferably 10 molar times, further preferably 5 molar times, particularly preferably 3 molar times, particularly preferably 2 molar times, and most preferably 1.5 molar times. By being in the said range, it becomes possible to deactivate a transesterification catalyst efficiently. Therefore, when removing residual monomers and adjusting the molecular weight after the transesterification reaction, it is possible to produce a polycarbonate diol with stable quality without coloration or molecular weight change due to heating.
カーボネート化合物に由来する末端基の割合が、全末端基量に対して、10モル%以下になった後にリン酸及び/又は亜リン酸を添加する場合、ポリカーボネートジオール製造に使用したエステル交換触媒1モルに対して好ましくは0.1モル倍以上50モル倍以上反応装置に添加する。添加の条件は室温でも行う事ができるが、加熱処理するとその効果がより効率的である。この加熱処理の温度は、特に限定はされないが、上限が好ましくは150℃、より好ましくは120℃、さらに好ましくは100℃であり、下限は、好ましくは50℃、より好ましくは60℃、さらに好ましくは70℃である。これより低い温度の場合は、効果の発現が不十分な場合がある。一方、150℃を超える温度では、得られたポリカーボネートジオールが熱により着色する可能性がある。
リン酸及び/又は亜リン酸と反応させる時間は特に限定するものではないが、通常0.
1〜5時間である。
In the case where phosphoric acid and / or phosphorous acid is added after the ratio of terminal groups derived from the carbonate compound is 10 mol% or less with respect to the total amount of terminal groups, the transesterification catalyst 1 used for the production of the polycarbonate diol Preferably, it is added to the reaction apparatus in an amount of 0.1 mol times or more and 50 mol times or more per mol. The addition can be performed even at room temperature, but the effect is more efficient when heat-treated. The temperature of this heat treatment is not particularly limited, but the upper limit is preferably 150 ° C., more preferably 120 ° C., still more preferably 100 ° C., and the lower limit is preferably 50 ° C., more preferably 60 ° C., even more preferably. Is 70 ° C. If the temperature is lower than this, the effect may be insufficiently exhibited. On the other hand, at temperatures exceeding 150 ° C., the obtained polycarbonate diol may be colored by heat.
The time for reacting with phosphoric acid and / or phosphorous acid is not particularly limited, but it is usually 0.
1 to 5 hours.
リン酸及び/又は亜リン酸を含有することで、原料調製やエステル交換反応中の加熱による色調悪化を抑制することができ、さらにリン酸及び/又は亜リン酸を添加してエステル交換触媒を失活させることでその後の加熱による着色や分子量、組成変化を抑えることができる。中でもポリカーボネートジオールの色調悪化抑制、ポリウレタン化の際の反応性や色調への影響が少ない等の観点からリン酸がより好ましい。 By containing phosphoric acid and / or phosphorous acid, color tone deterioration due to heating during raw material preparation and transesterification can be suppressed, and phosphoric acid and / or phosphorous acid is added to convert the transesterification catalyst. By deactivation, coloring, molecular weight, and composition change due to subsequent heating can be suppressed. Among these, phosphoric acid is more preferable from the viewpoints of suppressing the deterioration of the color tone of the polycarbonate diol and having less influence on the reactivity and color tone at the time of polyurethane formation.
<1−8.濁度>
本発明の製造方法で製造されたポリカーボネートジオールの濁度は、三菱化学株式会社製積分球式濁度計PT−200にて、10mmのセルにポリカーボネートジオールの50%塩化メチレン溶液を入れ、予め装置に設定されているポリスチレン検量線を使用して測定された値として、2.0ppm以下であることが好ましく、より好ましくは1.0ppm以下、特に好ましくは0.5ppm以下である。濁度が2.0ppmより大きいと、ポリカーボネートジオールを原料として得られるポリウレタンの透明性悪化を招いて商品価値を低下させたり、機械的物性を低下させたりすることがある。濁りは主に、触媒成分の凝集・析出、添加剤の凝集・析出、溶解度の低い環状オリゴマー等の生成が原因と考えられ、濁度を2.0ppm以下にするためには、ポリカーボネートジオール製造時の触媒、添加剤の種類や量の選択、熱履歴、エステル交換反応中およびエステル交換反応終了後のモノヒドロキシ化合物の濃度や未反応モノマーの濃度を総合的に制御する必要がある。例えば、触媒自体のポリカーボネートジオールへの溶解度が低いと触媒の析出が起こり易くなり、濃度が高いと析出を助長する。一方、溶解度に劣る環状オリゴマーの生成を抑制するためには、モノマーであるジヒドロキシ化合物の選択や組合せも重要である。例えば、ホモポリマーの場合、環状オリゴマーが生成しやすい傾向にあるが、共重合にすることにより、安定な環状構造を取り難くなり、濁度が下がる傾向にある。また、ポリカーボネートジオール製造時の温度が高いと、熱力学的に環状オリゴマーが生成し易くなるため、重合温度を低下させることは有効である。但し、低下させすぎると生産性に支障が出たり、過度に時間がかかって、色調の悪化を招いたり、濁度の悪化を招いたりする場合がある。
<1-8. Turbidity>
The turbidity of the polycarbonate diol produced by the production method of the present invention was measured by adding a 50% methylene chloride solution of polycarbonate diol to a 10 mm cell using an integrating sphere turbidimeter PT-200 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. Is preferably 2.0 ppm or less, more preferably 1.0 ppm or less, and particularly preferably 0.5 ppm or less. When the turbidity is larger than 2.0 ppm, the transparency of polyurethane obtained using polycarbonate diol as a raw material may be deteriorated, and the commercial value may be lowered, or the mechanical properties may be lowered. Turbidity is thought to be mainly caused by aggregation / precipitation of catalyst components, aggregation / precipitation of additives, and cyclic oligomers with low solubility. To reduce the turbidity to 2.0 ppm or less, It is necessary to comprehensively control the concentration of the monohydroxy compound and the concentration of the unreacted monomer during the transesterification reaction and after the end of the transesterification reaction. For example, if the solubility of the catalyst itself in polycarbonate diol is low, the catalyst is likely to precipitate, and if the concentration is high, the precipitation is promoted. On the other hand, in order to suppress the formation of cyclic oligomers having poor solubility, selection and combination of dihydroxy compounds as monomers are also important. For example, in the case of a homopolymer, a cyclic oligomer tends to be generated, but by copolymerization, it becomes difficult to obtain a stable cyclic structure, and the turbidity tends to decrease. Further, if the temperature during the production of the polycarbonate diol is high, a cyclic oligomer is likely to be generated thermodynamically, so it is effective to lower the polymerization temperature. However, if the amount is too low, productivity may be hindered, excessive time may be required, and the color tone may be deteriorated or the turbidity may be deteriorated.
<1−9.APHA値>
本発明の製造方法で製造されたポリカーボネートジオールの色は、ハーゼン色数(JIS −K0071−1:1998に準拠)で表した場合の値(以下「APHA値」と表記
する。)で60以下であることが好ましく、50以下がより好ましく、さらに好ましくは30以下、特に好ましくは20以下である。APHA値が60を越えると、ポリカーボネートジオールを原料として得られるポリウレタンの色調が悪化し、商品価値を低下させたり、熱安定性が悪くなったりする。APHA値を60以下にするためには、ポリカーボネートジオール製造時の触媒、添加剤の種類や量の選択、熱履歴、エステル交換反応中およびエステル交換反応終了後のモノヒドロキシ化合物の濃度や未反応モノマーの濃度を総合的に制御する必要がある。また、エステル交換反応中およびエステル交換反応終了後の遮光も効果的である。また、ポリカーボネートジオールの分子量の設定やモノマーであるジヒドロキシ化合物種の選定も重要である。特にアルコール性水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物を原料とするポリカーボネートジオールは、ポリウレタンに加工した場合に、柔軟性や耐水性、耐光性等の種々の優れた性能を示すが、芳香族ジヒドロキシ化合物を原料とした場合より熱履歴や触媒による着色が著しくなる傾向にあり、APHA値を60以下にするのは容易ではない。
<1-9. APHA value>
The color of the polycarbonate diol produced by the production method of the present invention is 60 or less in terms of the value (hereinafter referred to as “APHA value”) represented by the Hazen color number (based on JIS-K0071-1: 1998). Preferably, it is 50 or less, more preferably 30 or less, and particularly preferably 20 or less. When the APHA value exceeds 60, the color tone of polyurethane obtained using polycarbonate diol as a raw material is deteriorated, and the commercial value is lowered or the thermal stability is deteriorated. In order to reduce the APHA value to 60 or less, the catalyst at the time of producing the polycarbonate diol, the selection of the type and amount of the additive, the thermal history, the concentration of the monohydroxy compound during the transesterification reaction and after the transesterification reaction, and the unreacted monomer It is necessary to comprehensively control the concentration of. Further, light shielding during the transesterification reaction and after completion of the transesterification reaction is also effective. It is also important to set the molecular weight of the polycarbonate diol and to select the dihydroxy compound species that is a monomer. Polycarbonate diols made from aliphatic dihydroxy compounds having alcoholic hydroxyl groups as raw materials show various excellent performances such as flexibility, water resistance, and light resistance when processed into polyurethane, but aromatic dihydroxy compounds are used as raw materials. The heat history and the coloration due to the catalyst tend to be remarkably higher than in the case of the above, and it is not easy to make the APHA value 60 or less.
<1−10.残存モノマー類等>
原料として例えばジフェニルカーボネート等の芳香族カーボネート化合物を使用した場合、ポリカーボネートジオール製造中にフェノール類が副生する。フェノール類は一官能性化合物なので、例えば、該ポリカーボネートジオールを原料としてポリウレタンを製造
する場合には、フェノール類が反応の阻害因子となる可能性がある上、フェノール類によって形成されたウレタン結合は、その結合力が弱いために、その後の工程等で熱によって解離してしまい、イソシアネートやフェノール類が再生し、不具合を起こす可能性がある。また、フェノール類は刺激性物質でもあるため、ポリカーボネートジオール中のフェノール類の残存量は、少ない方が好ましい。具体的にはポリカーボネートジオールに対する重量比として好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下、さらに好ましくは300ppm以下、中でも100ppm以下であることが好ましい。ポリカーボネートジオール中のフェノール類を低減するためには、後述するようにポリカーボネートジオールのエステル交換反応の圧力を絶対圧力として1kPa以下の高真空としたり、ポリカーボネートジオールのエステル交換反応後に薄膜蒸留等の精製工程を行うことが有効である。
<1-10. Residual monomers, etc.>
For example, when an aromatic carbonate compound such as diphenyl carbonate is used as a raw material, phenols are by-produced during the production of the polycarbonate diol. Since phenols are monofunctional compounds, for example, when polyurethane is produced using the polycarbonate diol as a raw material, the phenols may be an inhibitor of the reaction, and the urethane bond formed by the phenols is Since the bonding force is weak, it is dissociated by heat in the subsequent steps, etc., and there is a possibility that the isocyanate and phenols are regenerated and cause problems. Moreover, since phenols are also stimulating substances, it is preferable that the residual amount of phenols in the polycarbonate diol is small. Specifically, the weight ratio with respect to the polycarbonate diol is preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, still more preferably 300 ppm or less, and particularly preferably 100 ppm or less. In order to reduce the phenols in the polycarbonate diol, as described later, the pressure of the transesterification reaction of the polycarbonate diol is set to a high vacuum of 1 kPa or less as an absolute pressure, or a purification process such as thin film distillation after the transesterification reaction of the polycarbonate diol It is effective to do.
ポリカーボネートジオール中には、製造時の原料として使用したカーボネート化合物が残存することがある。ポリカーボネートジオール中のカーボネート化合物の残存量は限定されるものではないが、少ないほうが好ましく、ポリカーボネートジオールに対する重量比として上限が好ましくは5重量%、より好ましくは3重量%、さらに好ましくは1重量%である。ポリカーボネートジオールのカーボネート化合物含有量が多すぎるとポリウレタン化の際の反応を阻害する場合がある。一方、その下限は特に制限はないが、好ましくは0.1重量%、より好ましくは0.01重量%、さらに好ましくは0重量%である。 In the polycarbonate diol, the carbonate compound used as a raw material during production may remain. The remaining amount of the carbonate compound in the polycarbonate diol is not limited, but a smaller amount is preferable, and the upper limit of the weight ratio with respect to the polycarbonate diol is preferably 5% by weight, more preferably 3% by weight, still more preferably 1% by weight. is there. If the carbonate compound content of the polycarbonate diol is too large, the reaction during polyurethane formation may be inhibited. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.1% by weight, more preferably 0.01% by weight, and still more preferably 0% by weight.
ポリカーボネートジオールには、製造時に使用したジヒドロキシ化合物が残存する場合がある。ポリカーボネートジオール中のジヒドロキシ化合物の残存量は、限定されるものではないが、少ないほうが好ましく、ポリカーボネートジオールに対する重量比として1重量%以下が好ましく、より好ましくは0.1重量%以下であり、さらに好ましくは0.05重量%以下である。ポリカーボネートジオール中のジヒドロキシ化合物の残存量が多いと、ポリウレタンとした際のソフトセグメント部位の分子長が不足し、所望の物性が得られない場合がある。 In polycarbonate diol, the dihydroxy compound used at the time of manufacture may remain. The residual amount of the dihydroxy compound in the polycarbonate diol is not limited, but a smaller amount is preferable, and the weight ratio with respect to the polycarbonate diol is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and still more preferably. Is 0.05% by weight or less. If the residual amount of the dihydroxy compound in the polycarbonate diol is large, the molecular length of the soft segment portion when polyurethane is used may be insufficient, and desired physical properties may not be obtained.
ポリカーボネートジオール中には、製造の際に副生した環状のカーボネート(環状オリゴマー)を含有する場合がある。例えばジヒドロキシ化合物(A)として2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールを用いた場合、2,2−ジメチル−1,3−ジオキサン−2−オンもしくはさらにこれらが2分子ないしそれ以上で環状カーボネートとなったものなどが生成してポリカーボネートジオール中に含まれる場合がある。これらの化合物は、ポリウレタン化反応においては副反応をもたらす可能性があり、また濁りの原因となるため、ポリカーボネートジオールのエステル交換反応の圧力を絶対圧力として1kPa以下の高真空にしたり、ポリカーボネートジオールの合成後に薄膜蒸留等を行ったりしてできる限り除去しておくことが好ましい。ポリカーボネートジオール中に含まれるこれら環状カーボネートの含有量は、限定されないが、ポリカーボネートジオールに対する重量比として好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。 In polycarbonate diol, the cyclic carbonate (cyclic oligomer) byproduced in the case of manufacture may be contained. For example, when 2,2-dimethyl-1,3-propanediol is used as the dihydroxy compound (A), 2,2-dimethyl-1,3-dioxan-2-one or more of these two or more molecules are cyclic. A carbonate or the like may be produced and contained in the polycarbonate diol. These compounds may cause side reactions in the polyurethane-forming reaction and cause turbidity. Therefore, the pressure of the transesterification reaction of the polycarbonate diol is set to a high vacuum of 1 kPa or less as an absolute pressure, It is preferable to remove as much as possible by performing thin film distillation after the synthesis. The content of these cyclic carbonates contained in the polycarbonate diol is not limited, but is preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, and still more preferably 0.5% by weight or less as a weight ratio to the polycarbonate diol. .
<1―11.反応温度>
エステル交換反応の際の反応温度は、実用的な反応速度が得られる温度であれば任意に採用することが出来る。通常反応温度の下限は70℃であることが好ましく、100℃であることがより好ましく、130℃であることがさらに好ましい。反応温度の上限は、通常は250℃であることが好ましく、230℃であることがより好ましく、200℃であることがさらに好ましい。反応温度の上限を前記の値とすることにより、得られるポリカーボネートジオールが着色したり、エーテル構造が生成するなどの品質上の問題が生じるのを防ぐことができる。
<1-11. Reaction temperature>
The reaction temperature in the transesterification reaction can be arbitrarily adopted as long as a practical reaction rate can be obtained. Usually, the lower limit of the reaction temperature is preferably 70 ° C, more preferably 100 ° C, and further preferably 130 ° C. The upper limit of the reaction temperature is usually preferably 250 ° C, more preferably 230 ° C, and further preferably 200 ° C. By setting the upper limit of the reaction temperature to the above value, it is possible to prevent quality problems such as coloring of the obtained polycarbonate diol and formation of an ether structure.
さらには、ポリカーボネートジオールを製造するエステル交換反応の全工程を通じて反応温度を180℃以下とすることが好ましく、170℃以下とすることがより好ましく、160℃以下とすることがさらに好ましい。上記全工程を通じて反応温度を180℃以下とすることにより、条件によって着色し易くなるのを防ぐことができる。 Furthermore, the reaction temperature is preferably 180 ° C. or lower, more preferably 170 ° C. or lower, and even more preferably 160 ° C. or lower throughout the entire ester exchange reaction for producing polycarbonate diol. By setting the reaction temperature to 180 ° C. or lower throughout all the steps, it is possible to prevent the color from being easily colored depending on conditions.
<1−12.反応中のヒドロキシアリール量>
ポリカーボネートジオールは通常反応中の溶液に含まれるフェノール等のヒドロキシアリールの含有量を45重量%以下にすることが好ましく、30重量%以下にすることがより好ましく、20重量%以下にすることがさらに好ましい。
<1-12. Amount of hydroxyaryl during reaction>
In the polycarbonate diol, the content of hydroxyaryl such as phenol usually contained in the solution during the reaction is preferably 45% by weight or less, more preferably 30% by weight or less, and further preferably 20% by weight or less. preferable.
特に、エステル交換反応の全工程を通じて反応中の溶液に含まれるフェノール類の含有量を前記上限以下に維持することが好ましい。前記上限以下にすることにより、エステル交換反応時の高温条件下においてフェノール類の量を制限することができ、着色しにくくなる。
なお、フェノール類の含有量を上限値以下とする方法としては、例えば、反応初期から減圧下で反応を行い、生成したフェノール類を留去することなどが挙げられる。
In particular, it is preferable to maintain the content of phenols contained in the solution during the reaction throughout the transesterification reaction below the upper limit. By making it below the upper limit, the amount of phenols can be limited under high temperature conditions during the transesterification reaction, and it becomes difficult to color.
In addition, as a method of making content of phenol below an upper limit, for example, it reacts under reduced pressure from the reaction initial stage, Distilling off the produced | generated phenols etc. is mentioned.
また、前記フェノール類の含有量は、例えば、反応器から反応溶液の一部を一定時間おきに抜き取り、それをNMR、および液体クロマトグラフィーで定量することにより測定することができる。 The content of the phenols can be measured by, for example, extracting a part of the reaction solution from the reactor at regular intervals and quantifying it with NMR and liquid chromatography.
<1−13.反応圧力>
反応は常圧で行なうこともできるが、エステル交換反応は平衡反応であり、生成する軽沸成分を系外に留去することで反応を生成系に偏らせることができる。従って、通常、反応後半には、減圧条件を採用して軽沸成分を留去しながら反応することが好ましい。
<1-13. Reaction pressure>
Although the reaction can be carried out at normal pressure, the transesterification reaction is an equilibrium reaction, and the reaction can be biased toward the production system by distilling off the light-boiling components produced out of the system. Therefore, usually, in the latter half of the reaction, it is preferable to carry out the reaction while distilling off the light-boiling components under reduced pressure conditions.
または、反応の途中から徐々に圧力を下げて生成する軽沸成分を留去しながら反応させていくことも可能である。特に反応の終期において減圧度を高めて反応を行うと、副生したモノアルコール、フェノール類および環状カーボネートなどを留去することができるので好ましい。
この際の反応終了時の反応圧力は、上限が、10kPaであることが好ましく、5kPaであることがより好ましく、1kPaであることがさらに好ましい。これら軽沸成分の留出を効果的に行うために、反応系へ、窒素、アルゴンおよびヘリウムなどの不活性ガスを流通しながら該反応を行うこともできる。
Or it is also possible to make it react, distilling off the light boiling component produced | generated by reducing pressure gradually from the middle of reaction. In particular, it is preferable to increase the degree of vacuum at the end of the reaction because the by-produced monoalcohol, phenols and cyclic carbonate can be distilled off.
In this case, the upper limit of the reaction pressure at the end of the reaction is preferably 10 kPa, more preferably 5 kPa, and further preferably 1 kPa. In order to effectively distill these light-boiling components, the reaction can be carried out while flowing an inert gas such as nitrogen, argon and helium through the reaction system.
エステル交換反応の際に低沸のジヒドロキシ化合物やカーボネート化合物を使用する場合は、反応初期はジヒドロキシ化合物やカーボネート化合物の沸点近辺で反応を行い、反応が進行するにつれて、徐々に温度を上げて、更に反応を進行させる、という方法も採用可能である。この場合、反応初期に未反応のカーボネート化合物の留去を防ぐことができるので好ましい。
さらにこれら原料の留去を防ぐ意味で、反応器に還流管をつけて、ジヒドロキシ化合物とカーボネート化合物を還流させながら反応を行うことも可能であり、この場合、仕込んだ原料が失われず試剤の量比を正確に合わせることが出来るので好ましい。
In the case of using a low-boiling dihydroxy compound or carbonate compound in the transesterification reaction, the reaction is initially performed near the boiling point of the dihydroxy compound or carbonate compound, and the temperature is gradually raised as the reaction proceeds. A method of allowing the reaction to proceed can also be employed. In this case, the unreacted carbonate compound can be prevented from being distilled off at the initial stage of the reaction, which is preferable.
Furthermore, in order to prevent the distillation of these raw materials, it is possible to carry out the reaction while refluxing the dihydroxy compound and the carbonate compound by attaching a reflux tube to the reactor. In this case, the charged raw materials are not lost. This is preferable because the ratio can be accurately adjusted.
<1−14.反応方式>
エステル交換反応は、バッチ式または連続式に行うことができるが、本発明では製品の安定性等から連続式で行うことが好ましい。使用する装置は、槽型、管型および塔型のいずれの形式であってもよく、各種の攪拌翼を具備した公知の重合槽等を使用することができる。装置昇温中の雰囲気は特に制限はないが、製品の品質の観点から、窒素ガス等の不活性ガス中、常圧または減圧下で行われるのが好ましい。
<1-14. Reaction method>
The transesterification reaction can be carried out batchwise or continuously. In the present invention, it is preferred to carry out the transesterification continuously in view of the stability of the product. The apparatus to be used may be any of a tank type, a tube type and a tower type, and a known polymerization tank equipped with various stirring blades can be used. The atmosphere during the temperature rise of the apparatus is not particularly limited, but from the viewpoint of product quality, it is preferably carried out in an inert gas such as nitrogen gas under normal pressure or reduced pressure.
<1−15.精製工程>
前記ポリカーボネートジオールにリン酸及び/又は亜リン酸を添加し、次いで精製工程を有することが好ましい。精製工程とはポリカーボネートジオール生成物中の原料ジヒドロキシ化合物、原料カーボネート化合物、副生する軽沸の環状カーボネート、カーボネート化合物から副生するアルコール類、フェノール類および添加した触媒などを除去する目的で精製する工程であり、例えば、減圧蒸留、水蒸気蒸留および薄膜蒸留などが挙げられ、中でも薄膜蒸留が効果的である。
<1-15. Purification process>
It is preferable to add a phosphoric acid and / or phosphorous acid to the polycarbonate diol and then have a purification step. The purification step is to purify the raw material dihydroxy compound, raw material carbonate compound, light-boiling cyclic carbonate by-product, alcohols by-produced from the carbonate compound, phenols and added catalyst in the polycarbonate diol product. Examples of the process include vacuum distillation, steam distillation, and thin film distillation, and thin film distillation is particularly effective.
薄膜蒸留条件としては特に制限はないが、薄膜蒸留時の温度は、上限が250℃であることが好ましく、200℃であることが好ましい。また、下限が120℃であることが好ましく、150℃であることがより好ましい。
薄膜蒸留時の温度の下限を前記の値とすることにより、軽沸成分の除去効果が十分となる。また、上限を250℃とすることにより、薄膜蒸留後に得られるポリカーボネートジオールが着色するのを防ぐことができる。
Although there is no restriction | limiting in particular as thin film distillation conditions, As for the temperature at the time of thin film distillation, it is preferable that an upper limit is 250 degreeC, and it is preferable that it is 200 degreeC. Moreover, it is preferable that a minimum is 120 degreeC, and it is more preferable that it is 150 degreeC.
By setting the lower limit of the temperature at the time of thin-film distillation to the above value, the effect of removing light boiling components becomes sufficient. Further, by setting the upper limit to 250 ° C., it is possible to prevent the polycarbonate diol obtained after thin film distillation from being colored.
薄膜蒸留時の圧力は、上限が500Paであることが好ましく、150Paであることがより好ましく、50Paであることが更に好ましい。薄膜蒸留時の圧力を前記上限値以下とすることにより、軽沸成分の除去効果が十分に得られる。
また、薄膜蒸留直前のポリカーボネートジオールの保温の温度は、上限が250℃であることが好ましく、150℃であることがより好ましい。また、下限が80℃であることが好ましく、120℃であることがより好ましい。
The upper limit of the pressure during thin film distillation is preferably 500 Pa, more preferably 150 Pa, and even more preferably 50 Pa. By setting the pressure during thin film distillation to the upper limit value or less, a light boiling component removal effect can be sufficiently obtained.
Moreover, the upper limit of the temperature of the polycarbonate diol just before thin film distillation is preferably 250 ° C, and more preferably 150 ° C. Moreover, it is preferable that a minimum is 80 degreeC, and it is more preferable that it is 120 degreeC.
薄膜蒸留直前のポリカーボネートジオールの保温の温度を前記下限以上とすることにより、薄膜蒸留直前のポリカーボネートジオールの流動性が低下するのを防ぐことができる。一方、上限以下とすることにより、薄膜蒸留後に得られるポリカーボネートジオールが着色するのを防ぐことができる。
また、水溶性の不純物を除くために、水、アルカリ性水、酸性水およびキレート剤溶解溶液などで洗浄してもよい。その場合水に溶解させる化合物は任意に選択できる。
By setting the temperature for keeping the polycarbonate diol just before the thin film distillation to the lower limit or more, it is possible to prevent the flowability of the polycarbonate diol just before the thin film distillation from being lowered. On the other hand, by setting it to the upper limit or less, it is possible to prevent the polycarbonate diol obtained after thin film distillation from being colored.
Further, in order to remove water-soluble impurities, it may be washed with water, alkaline water, acidic water, a chelating agent solution or the like. In that case, the compound to be dissolved in water can be arbitrarily selected.
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
以下において、各物性値の評価方法は下記の通りである。
[評価方法:ポリカーボネートジオール]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
Below, the evaluation method of each physical property value is as follows.
[Evaluation method: Polycarbonate diol]
<NMRによるフェノキシ基量、ジヒドロキシ化合物含有量及びフェノール含有量の定量とポリカーボネートジオールの数平均分子量の測定>
ポリカーボネートジオールをCDCl3に溶解し、400MHz 1H−NMR(日本電子株式会社製AL−400)を測定し、各成分のシグナル位置より、フェノキシ基、ジヒドロキシ化合物、フェノールを同定し、積分値より各々の含有量を算出した。その際の検出下限界は、サンプル全体の重量に対するフェノールの重量として100ppm、ジヒドロキシ化合物は0.1重量%である。またフェノキシ基の割合は、フェノキシ基の1プロトン分の積分値と末端全体の1プロトン分の積分値の比から求めており、フェノキシ基の検出下限界は末端全体に対して0.1%である。またポリカーボネートの積分値より、ポリカーボネートジオールの数平均分子量を算出した。
各積分値は以下のケミカルシフトに従い算出した。なお、ケミカルシフト値は組成により若干異なる場合があるので、その場合は積分値の取り方を適宜変更する場合がある。
<Quantification of phenoxy group content, dihydroxy compound content and phenol content by NMR and measurement of number average molecular weight of polycarbonate diol>
Polycarbonate diol was dissolved in CDCl 3 , 400 MHz 1 H-NMR (AL-400 manufactured by JEOL Ltd.) was measured, phenoxy group, dihydroxy compound, and phenol were identified from the signal position of each component, and each integrated value was determined. The content of was calculated. In this case, the lower detection limit is 100 ppm as the weight of phenol with respect to the weight of the entire sample, and 0.1% by weight of the dihydroxy compound. The ratio of the phenoxy group is determined from the ratio of the integrated value of one proton of the phenoxy group to the integrated value of one proton of the entire terminal, and the detection limit of the phenoxy group is 0.1% with respect to the entire terminal. is there. The number average molecular weight of the polycarbonate diol was calculated from the integral value of the polycarbonate.
Each integral value was calculated according to the following chemical shift. Note that the chemical shift value may vary slightly depending on the composition. In this case, the method of taking the integral value may be changed as appropriate.
〔組成分析(ISB/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール)〕
前記1H−NMRにより、以下ケミカルシフト値の積分値を取得した。尚、1,6ヘキ
サンジオールは「16HD」と略記する場合がある。
δ5.207〜4.973ppmの積分値=a
δ4.697〜4.599ppmの積分値=b
δ4.599〜4.464ppmの積分値=c
δ3.686〜3.501ppmの積分値=d
δ2.764〜2.717ppmの積分値=e
δ1.493〜1.295ppmの積分値=f
ISBに由来する鎖末端の構造は2種存在し、それぞれを「ISB末端1」、「ISB末端2」とする。また末端以外のポリカーボネートジオール中のISB由来構造部分を「ISB中」とする。同様に16HDに関して、「16HD末端」「16HD中」とする。それぞれのプロトン数を考慮し、以下の式によりそれぞれの数を計算する。
(ISB)末端1=b−e
(ISB)中=c−(ISB)末端1
(ISB)末端2=a−(ISB)末端1−(ISB)中×2
(16HD)末端=(d−e−(ISB)末端1)÷2
(16HD)中=(f−(16HD)末端×4)÷4
[Composition analysis (ISB / 1,6-hexanediol copolymer polycarbonate diol)]
The integral value of the chemical shift value was obtained by the 1 H-NMR. 1,6 hexanediol may be abbreviated as “16HD”.
Integral value of δ 5.207 to 4.973 ppm = a
Integral value of δ 4.697 to 4.599 ppm = b
Integral value of δ4.599 to 4.464 ppm = c
Integral value of δ 3.686 to 3.501 ppm = d
Integral value of δ2.764-2.717 ppm = e
Integral value of δ 1.493 to 1.295 ppm = f
There are two types of structures of chain ends derived from ISB, which are referred to as “ISB end 1” and “ISB end 2”, respectively. Further, the ISB-derived structure portion in the polycarbonate diol other than the terminal is referred to as “in ISB”. Similarly, regarding 16HD, “16HD end” and “16HD medium” are set. Considering the number of each proton, calculate the number according to the following formula.
(ISB) Terminal 1 = be
(ISB) middle = c- (ISB) terminal 1
(ISB) terminal 2 = a- (ISB) terminal 1- (ISB) medium × 2
(16HD) terminal = (d-e- (ISB) terminal 1) / 2
(16HD) medium = (f− (16HD) terminal × 4) ÷ 4
〔組成分析(NPG/16HD共重合ポリカーボネートジオール)〕
前記1H−NMRにより、以下ケミカルシフト値の積分値を取った。
δ4.25〜4.05ppmの積分値=g
δ4.05〜3.87ppmの積分値=h
δ3.70〜3.57ppmの積分値=i
δ3.41〜3.30ppmの積分値=j
δ1.15〜1.12ppmの積分値=k
NPGに由来する末端を「NPG末端」とする。また末端以外のポリカーボネートポリオール中のNPG由来構造部分を「NPG中」とする。同様に16HDに関して、「16HD末端」「16HD中」とする。それぞれのプロトン数を考慮し、以下の式によりそれぞれの数を計算する。
NPG末端=j÷2
NPG中=(h−j)÷4
16HD末端=i÷2
16HD中=(g−16HD末端×2−k÷6×4)÷4
[Composition analysis (NPG / 16HD copolymer polycarbonate diol)]
The integrated value of the chemical shift value was taken by the 1 H-NMR.
Integral value of δ 4.25 to 4.05 ppm = g
Integral value of δ 4.05 to 3.87 ppm = h
Integral value of δ 3.70 to 3.57 ppm = i
Integral value of δ3.41-3.30 ppm = j
Integral value of δ 1.15 to 1.12 ppm = k
The terminal derived from NPG is referred to as “NPG terminal”. Further, the NPG-derived structure part in the polycarbonate polyol other than the terminal is referred to as “in NPG”. Similarly, regarding 16HD, “16HD end” and “16HD medium” are set. Considering the number of each proton, calculate the number according to the following formula.
NPG end = j ÷ 2
In NPG = (h−j) ÷ 4
16HD end = i ÷ 2
16HD medium = (g-16HD end × 2-k ÷ 6 × 4) ÷ 4
<液体クロマトグラフィー(以下、「LC」と略称で記載する場合がある。)によるポリカーボネートジオール中のISB量の定量分析>
10mLメスフラスコにポリカーボネートジオール1gを精秤し、アセトニトリルを加えて10mLに定容した。その溶液を100μL採取し、純水を900μL加えてポリカーボネートジオールを析出させ、析出したポリカーボネートジオールをろ過にて除去した。ろ過後の溶液を用いてLCによる定量分析にて測定した。
<Quantitative analysis of ISB amount in polycarbonate diol by liquid chromatography (hereinafter sometimes abbreviated as “LC”)>
1 g of polycarbonate diol was precisely weighed into a 10 mL volumetric flask, and acetonitrile was added to make a constant volume of 10 mL. 100 μL of the solution was collected, 900 μL of pure water was added to precipitate polycarbonate diol, and the precipitated polycarbonate diol was removed by filtration. It measured by quantitative analysis by LC using the solution after filtration.
(分析条件)
カラム:Synergi 4μm Hydro−RP 250mmL×4.6mmI.D.
注入量:50μL
溶離液:0.1%ぎ酸水溶液
流速:0.8mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI
(Analysis conditions)
Column: Synergi 4 μm Hydro-RP 250 mmL × 4.6 mmI. D.
Injection volume: 50 μL
Eluent: 0.1% formic acid aqueous solution
Flow rate: 0.8mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: RI
<LCによるポリカーボネートジオール中のNPG量、ネオペンチルカーボネート(NPC)量の定量分析>
10mLメスフラスコにポリカーボネートジオール1gを精秤し、アセトニトリルを加えて10mLに定容した。その溶液を100μL採取し、純水を900μL加えてポリカーボネートジオールを析出させ、析出したポリカーボネートジオールをろ過にて除去した。ろ過後の溶液を用いてLCによる定量分析にて測定した。
<Quantitative analysis of NPG content and neopentyl carbonate (NPC) content in polycarbonate diol by LC>
1 g of polycarbonate diol was precisely weighed into a 10 mL volumetric flask, and acetonitrile was added to make a constant volume of 10 mL. 100 μL of the solution was collected, 900 μL of pure water was added to precipitate polycarbonate diol, and the precipitated polycarbonate diol was removed by filtration. It measured by quantitative analysis by LC using the solution after filtration.
(分析条件)
カラム:CADENZA CD−C18 3μm 250mm×4.6mmI.D.
注入量:50μL
溶離液:水/アセトニトリル=95/5(容積比)
流速:0.8mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI
(Analysis conditions)
Column: CADENZA CD-C18 3 μm 250 mm × 4.6 mm I.D. D.
Injection volume: 50 μL
Eluent: Water / acetonitrile = 95/5 (volume ratio)
Flow rate: 0.8mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: RI
<LCによるポリカーボネートジオール中のジフェニルカーボネート、フェノール量の定量分析>
10mLメスフラスコにポリカーボネートジオール1gを精秤し、アセトニトリルを加えて10mLに定容した。その溶液を用いてLCによる定量分析にて測定した。
<Quantitative analysis of diphenyl carbonate and phenol content in polycarbonate diol by LC>
1 g of polycarbonate diol was precisely weighed into a 10 mL volumetric flask, and acetonitrile was added to make a constant volume of 10 mL. The solution was used for quantitative analysis by LC.
(分析条件)
カラム:CAPCELL PAK 3μm 75mmL×4.6mmI.D.MG
溶離液:水/アセトニトリル=95/5〜0/100 (容積比)
流速:1.0mL/min
カラム温度:40℃
検出器:UV
(Analysis conditions)
Column: CAPCELL PAK 3 μm 75 mmL × 4.6 mmI. D. MG
Eluent: water / acetonitrile = 95 / 5-0 / 100 (volume ratio)
Flow rate: 1.0 mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: UV
<APHA値>
JIS K0071−1(1998)に準拠して、比色管に入れた標準液と比較して測定した。試薬は色度標準液1000度(1mgPt/mL)(キシダ化学)を使用した。またAPHA50までは5刻みで溶液を調整し判定した。
<APHA value>
In accordance with JIS K0071-1 (1998), the measurement was made in comparison with a standard solution placed in a colorimetric tube. As a reagent, a chromaticity standard solution of 1000 degrees (1 mg Pt / mL) (Kishida Chemical) was used. In addition, the solution was adjusted in steps of 5 until APHA50.
<濁度>
三菱化学株式会社製積分球式濁度計PT−200にて、10mmのセルにポリカーボネートジオールの50%塩化メチレン溶液を入れ、予め装置に設定されているポリスチレン検量線を使用して測定した。
<Turbidity>
A 50% methylene chloride solution of polycarbonate diol was placed in a 10 mm cell using an integrating sphere turbidimeter PT-200 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and measurement was performed using a polystyrene calibration curve set in advance in the apparatus.
<金属量の分析>
ポリカーボネートジオール0.1gを精秤し、4gのアセトニトリルに溶解した後、20gの純水を加えてポリカーボネートジオールを析出させ、析出したポリカーボネートジオールをろ過にて除去した。そしてろ過後の溶液を純水で所定濃度まで希釈し、金属イオン濃度をイオンクロマトグラフィーで分析した。なお、溶媒として使用するアセトニトリルの金属イオン濃度をブランク値として測定し、溶媒分の金属イオン濃度を差し引いた値をポリカーボネートジオールの触媒金属イオン濃度とした。更に、該金属イオン濃度分析より、長周期型周期表第1族元素(水素を除く)及び長周期型周期表第2族元素を抽出し、該元素の合計含有モル濃度を産出した。尚、測定条件は以下の表1に示す通りである。
<Analysis of metal content>
After accurately weighing 0.1 g of polycarbonate diol and dissolving in 4 g of acetonitrile, 20 g of pure water was added to precipitate the polycarbonate diol, and the precipitated polycarbonate diol was removed by filtration. The filtered solution was diluted with pure water to a predetermined concentration, and the metal ion concentration was analyzed by ion chromatography. In addition, the metal ion concentration of acetonitrile used as a solvent was measured as a blank value, and the value obtained by subtracting the metal ion concentration of the solvent was used as the catalyst metal ion concentration of polycarbonate diol. Further, from the metal ion concentration analysis, a long-period periodic table group 1 element (excluding hydrogen) and a long-period periodic table group 2 element were extracted to yield a total molar concentration of the element. Measurement conditions are as shown in Table 1 below.
<リン酸、亜リン酸量の分析>
ポリカーボネートジオール1gを精秤し、10mLのアセトニトリルに溶解した後、純水を滴下して100mLに定容後、析出したポリカーボネートジオールをろ過にて除去した。ろ過後の溶液のリン酸、亜リン酸をイオンクロマトグラフィーで分析した。なお、溶媒として使用するアセトニトリルのリン酸、亜リン酸濃度をブランク値として測定し、溶媒分のリン酸、亜リン酸濃度を差し引いた値をポリカーボネートジオールのリン酸、亜リン酸濃度とした。測定条件は以下の表2に示す通りである。
<Analysis of amount of phosphoric acid and phosphorous acid>
After precisely weighing 1 g of polycarbonate diol and dissolving in 10 mL of acetonitrile, pure water was added dropwise to adjust the volume to 100 mL, and the precipitated polycarbonate diol was removed by filtration. The phosphoric acid and phosphorous acid of the solution after filtration were analyzed by ion chromatography. In addition, the phosphoric acid and phosphorous acid density | concentration of acetonitrile used as a solvent were measured as a blank value, and the value which deducted the phosphoric acid and phosphorous acid density | concentration of a solvent part was made into the phosphoric acid and phosphorous acid density | concentration of polycarbonate diol. The measurement conditions are as shown in Table 2 below.
<リン原子量の分析>
ポリカーボネートジオール1gを精秤し、89%硫酸10mLを加え、高温ホットプレートにて200℃から400℃になるまで加熱を行った。室温まで冷却後、69%硝酸を1mL添加し、再び高温ホットプレートにて200℃から400℃になるまで加熱を行った。硝酸添加、加熱の操作を分解液が透明になるまで繰り返した。室温まで冷却後、上記で得られた液を使用してICP−OES Vista−Pro(Agilent社製)で定量し、ポリカーボネート中のリン原子のモル濃度を算出した。
<Analysis of phosphorus atomic weight>
1 g of polycarbonate diol was precisely weighed, 10 mL of 89% sulfuric acid was added, and heating was performed from 200 ° C. to 400 ° C. on a high temperature hot plate. After cooling to room temperature, 1 mL of 69% nitric acid was added, and heating was again performed from 200 ° C. to 400 ° C. on a high temperature hot plate. The operation of adding nitric acid and heating was repeated until the decomposition solution became transparent. After cooling to room temperature, it was quantified with ICP-OES Vista-Pro (manufactured by Agilent) using the liquid obtained above, and the molar concentration of phosphorus atoms in the polycarbonate was calculated.
<薄膜蒸留装置>
直径50mm、高さ200mm、面積0.0314m2の内部コンデンサー、ジャケット付きの柴田科学株式会社製、分子蒸留装置MS−300特型を使用した。
<Thin film distillation device>
An internal condenser having a diameter of 50 mm, a height of 200 mm, and an area of 0.0314 m 2 and a jacketed Shibata Kagaku Co., Ltd. molecular distillation apparatus MS-300 special type were used.
[実施例1]
攪拌機、留出液トラップ、及び圧力調整装置を備えた5Lガラス製セパラブルフラスコに1,6−ヘキサンジオール(16HD):404.3g、イソソルビド(ISB):500.0g、ジフェニルカーボネート:1095.6g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:7.0mL(濃度:8.4g/L、酢酸マグネシウム4水和物:59mg)、亜リン酸0.0104gを入れ、次いで、5Lガラス製セパラブルフラスコの気相部を窒素ガス
により置換した。まず、内温を160℃まで昇温して内容物を加熱溶解させた。内容物が溶解したら5分間で圧力を21kPaまで下げ、160℃、21kPaで150分間反応した。そして、280分かけて圧力を0.40kPaまで下げた後、60分間かけて温度を170℃まで上げつつ、フェノール及び未反応のジヒドロキシ化合物を留出させ除きながら反応した。尚、酢酸マグネシウムはエステル交換触媒である。
[Example 1]
In a 5 L glass separable flask equipped with a stirrer, distillate trap, and pressure regulator, 1,6-hexanediol (16HD): 404.3 g, isosorbide (ISB): 500.0 g, diphenyl carbonate: 1095.6 g Magnesium acetate tetrahydrate aqueous solution: 7.0 mL (concentration: 8.4 g / L, magnesium acetate tetrahydrate: 59 mg) and 0.0104 g of phosphorous acid were added, and then the 5 L glass separable flask was charged with The phase part was replaced with nitrogen gas. First, the internal temperature was raised to 160 ° C., and the contents were heated and dissolved. When the contents were dissolved, the pressure was reduced to 21 kPa in 5 minutes and reacted at 160 ° C. and 21 kPa for 150 minutes. Then, after the pressure was lowered to 0.40 kPa over 280 minutes, the reaction was carried out while distilling off phenol and unreacted dihydroxy compound while raising the temperature to 170 ° C. over 60 minutes. Magnesium acetate is a transesterification catalyst.
(亜リン酸添加)
前記反応中のポリカーボネートジオールにおける全分子鎖末端のうち、カーボネート化合物に由来する末端基の割合が、NMRにて未検出になったことを確認後に、亜リン酸0.0122gを更に前記反応中のポリカーボネートジオールに添加しポリカーボネートジオールを得た。反応結果は表3に記載した。
(Phosphorous acid added)
After confirming that the proportion of terminal groups derived from the carbonate compound out of all molecular chain terminals in the polycarbonate diol during the reaction was not detected by NMR, 0.0122 g of phosphorous acid was further added during the reaction. Polycarbonate diol was obtained by adding to polycarbonate diol. The reaction results are shown in Table 3.
[比較例1]
5Lガラス製セパラブルフラスコに亜リン酸を入れなかったこと、反応中のポリカーボネートジオールに亜リン酸を添加しなかった以外は、実施例1と同様に実施した。結果を表3に記載した。
[Comparative Example 1]
This was carried out in the same manner as in Example 1 except that phosphorous acid was not put into a 5 L glass separable flask and phosphorous acid was not added to the polycarbonate diol during the reaction. The results are shown in Table 3.
[比較例2]
5Lガラス製セパラブルフラスコに入れる亜リン酸の量を0.0104gより0.0207gに変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
但し、160℃、21kPaにて150分間反応したが、フェノールの留出が確認できなかったため反応途中で反応を終了した。
[Comparative Example 2]
The same operation as in Example 1 was carried out except that the amount of phosphorous acid placed in the 5 L glass separable flask was changed from 0.0104 g to 0.0207 g.
However, the reaction was carried out at 160 ° C. and 21 kPa for 150 minutes, but since the distillation of phenol could not be confirmed, the reaction was terminated during the reaction.
[比較例3]
5Lガラス製セパラブルフラスコに酢酸マグネシウム4水和物水溶液を入れず、亜リン酸の量を0.0104gより0.2075gに変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
但し、160℃、21kPaにて180分間反応したが、フェノールの留出が確認できなかったため反応途中で反応を終了した。
[Comparative Example 3]
This was carried out in the same manner as in Example 1 except that the magnesium acetate tetrahydrate aqueous solution was not put into a 5 L glass separable flask and the amount of phosphorous acid was changed from 0.0104 g to 0.2075 g.
However, although the reaction was carried out at 160 ° C. and 21 kPa for 180 minutes, the reaction was terminated in the middle of the reaction because the distillation of phenol could not be confirmed.
[実施例2]
攪拌機、留出液トラップ、及び圧力調整装置を備えた3Lガラス製セパラブルフラスコにネオペンチルグリコール(NPG):343.4g、ジフェニルカーボネート:1046.8g、85wt%リン酸0.0013gを入れ、3Lガラス製セパラブルフラスコの気相部を窒素ガスにより置換した。内温を140℃に昇温後、140℃で20時間加熱した。
その後、1,6−ヘキサンジオール(16HD):259.8g、酢酸マグネシウム4水和物水溶液:2.8mL(濃度:8.4g/L、酢酸マグネシウム4水和物:24mg)を3Lガラス製セパラブルフラスコに更に追加添加し、3Lガラス製セパラブルフラスコの気相部を窒素ガスにより置換した。次いで、内温を160℃まで昇温して内容物を加熱溶解させた。内容物が溶解したら5分間で圧力を20kPaまで下げ、160℃、20kPaで20分間反応した。そして、340分かけて圧力を1.3kPaまで下げた後、160℃で60分間フェノール及び未反応のジヒドロキシ化合物を留出させ除きながら反応した。
[Example 2]
A 3 L glass separable flask equipped with a stirrer, a distillate trap, and a pressure control device is charged with 33.4 L of neopentyl glycol (NPG): 343.4 g, diphenyl carbonate: 1046.8 g, and 85 wt% phosphoric acid 0.0013 g. The gas phase portion of the glass separable flask was replaced with nitrogen gas. The internal temperature was raised to 140 ° C. and then heated at 140 ° C. for 20 hours.
Thereafter, 1,6-hexanediol (16HD): 259.8 g, magnesium acetate tetrahydrate aqueous solution: 2.8 mL (concentration: 8.4 g / L, magnesium acetate tetrahydrate: 24 mg) was added to 3 L glass separa. Additional addition was made to the bull flask, and the gas phase part of the 3 L glass separable flask was replaced with nitrogen gas. Next, the internal temperature was raised to 160 ° C., and the contents were heated and dissolved. When the contents were dissolved, the pressure was reduced to 20 kPa in 5 minutes and reacted at 160 ° C. and 20 kPa for 20 minutes. Then, after reducing the pressure to 1.3 kPa over 340 minutes, the reaction was conducted while distilling off and removing phenol and unreacted dihydroxy compound at 160 ° C. for 60 minutes.
(リン酸添加)
前記反応中のポリカーボネートジオールにおける全分子鎖末端のうち、カーボネート化合物に由来する末端基の割合が、NMRにて未検出になったことを確認後に、85wt%リン酸0.0091gを前記反応中のポリカーボネートジオールに添加しポリカーボネートジオールを得た。反応結果は表3に記載した。
(Phosphoric acid added)
After confirming that the ratio of the terminal groups derived from the carbonate compound among all the molecular chain terminals in the polycarbonate diol during the reaction was not detected by NMR, 0.0091 g of 85 wt% phosphoric acid was added during the reaction. Polycarbonate diol was obtained by adding to polycarbonate diol. The reaction results are shown in Table 3.
[比較例4]
表3に記載した仕込み重量に変更し、3Lガラス製セパラブルフラスコにリン酸を入れなかったこと、反応中のポリカーボネートジオールにリン酸を添加しなかったこと以外は、実施例2と同様に実施した。結果を表3に記載した。
[Comparative Example 4]
The same procedure as in Example 2 was carried out except that the charging weight described in Table 3 was changed and phosphoric acid was not added to the 3 L glass separable flask, and no phosphoric acid was added to the polycarbonate diol during the reaction. did. The results are shown in Table 3.
実施例1、比較例1の比較により、適量の亜リン酸を添加してエステル交換反応した場合、反応速度を落すことなく、APHA値の低い色調の良好なポリカーボネートジオールが製造できることがわかる。
比較例2では亜リン酸添加量が触媒量に対して多いため、触媒が失活して反応速度が遅くなり、実質的には反応できないことがわかる。
比較例3では、金属触媒を添加せずに亜リン酸の添加のみで重合しようとしたが、実質的には反応できないことがわかる。
また実施例2、比較例4の比較により、適量の亜リン酸を添加してエステル交換反応した場合、エステル交換触媒の添加が遅くなると、色調の改善効果がより顕著になることがわかる。
上記の通り、適量のリン酸又は亜リン酸を添加してエステル交換反応を行うことで、生成するポリカーボネートジオールの色調が改善されることがわかる。
Comparison between Example 1 and Comparative Example 1 shows that when an appropriate amount of phosphorous acid is added and the ester exchange reaction is carried out, a polycarbonate diol having a low APHA value and good color tone can be produced without reducing the reaction rate.
In Comparative Example 2, it can be seen that since the amount of phosphorous acid added is larger than the amount of catalyst, the catalyst is deactivated and the reaction rate becomes slow, and the reaction cannot be performed substantially.
In Comparative Example 3, an attempt was made to perform polymerization only by adding phosphorous acid without adding a metal catalyst.
Moreover, it is understood from the comparison between Example 2 and Comparative Example 4 that when an appropriate amount of phosphorous acid is added and the ester exchange reaction is performed, the effect of improving the color tone becomes more remarkable when the addition of the ester exchange catalyst is delayed.
As above-mentioned, it turns out that the color tone of the polycarbonate diol to produce | generate is improved by performing transesterification by adding a suitable quantity phosphoric acid or phosphorous acid.
[実施例3]
実施例1で得られたポリカーボネートジオールを20g/分の流量で薄膜蒸留(ジャケットオイル温度:180℃、圧力:0.027kPa)を行った。結果を表4に記載した。
[Example 3]
The polycarbonate diol obtained in Example 1 was subjected to thin film distillation (jacket oil temperature: 180 ° C., pressure: 0.027 kPa) at a flow rate of 20 g / min. The results are shown in Table 4.
[比較例5]
比較例2で得られたポリカーボネートジオール生成物を20g/分の流量で薄膜蒸留(ジャケットオイル温度:180℃、圧力:0.027kPa)を行った。結果を表4に記
載した。
[Comparative Example 5]
The polycarbonate diol product obtained in Comparative Example 2 was subjected to thin film distillation (jacket oil temperature: 180 ° C., pressure: 0.027 kPa) at a flow rate of 20 g / min. The results are shown in Table 4.
表4の結果より、適量の亜リン酸を含有したポリカーボネートジオールは、含有していない場合に比べて、薄膜蒸留のような加熱状態での分子量上昇や着色が抑えられ、また残存モノマー量もより低減することができるため、有用である。 From the results in Table 4, the polycarbonate diol containing an appropriate amount of phosphorous acid can suppress the increase in molecular weight and coloration in a heating state such as thin film distillation, and the amount of residual monomer can be suppressed as compared with the case where the polycarbonate diol is not contained. Since it can reduce, it is useful.
本発明のポリカーボネートジオールの製造方法によれば、原料調製、エステル交換反応、精製工程でポリカーボネートジオールの着色を抑制することができ、更に熱安定性に優れたポリカーボネートジオールとすることができる。よって、例えば、該製造方法により製造されたポリカーボネートを使用してポリウレタンを製造した場合、該ポリウレタンの色調や各物性に変化が生ずる可能性が少なく、産業上極めて有用である。 According to the method for producing a polycarbonate diol of the present invention, the coloring of the polycarbonate diol can be suppressed in the raw material preparation, the transesterification reaction, and the purification step, and further, the polycarbonate diol having excellent thermal stability can be obtained. Therefore, for example, when a polyurethane is produced using a polycarbonate produced by the production method, there is little possibility that the color tone or each physical property of the polyurethane is changed, and this is extremely useful industrially.
Claims (8)
上記エステル交換反応をリン酸及び/又は亜リン酸の存在下で行い、リン酸及び亜リン酸の合計量が上記エステル交換触媒1モルに対して0.05モル倍以上0.9モル倍以下であることを特徴とするポリカーボネートジオールの製造方法。 A method for producing a polycarbonate diol having a number average molecular weight of 250 or more and 5500 or less by subjecting a dihydroxy compound and a carbonate compound to an ester exchange reaction using an ester exchange catalyst.
The transesterification reaction is performed in the presence of phosphoric acid and / or phosphorous acid, and the total amount of phosphoric acid and phosphorous acid is 0.05 mol times or more and 0.9 mol times or less with respect to 1 mol of the transesterification catalyst. A process for producing a polycarbonate diol, characterized in that
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