JPH04253724A - ポリオキシテトラメチレングリコールの製造方法 - Google Patents

ポリオキシテトラメチレングリコールの製造方法

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Publication number
JPH04253724A
JPH04253724A JP3100632A JP10063291A JPH04253724A JP H04253724 A JPH04253724 A JP H04253724A JP 3100632 A JP3100632 A JP 3100632A JP 10063291 A JP10063291 A JP 10063291A JP H04253724 A JPH04253724 A JP H04253724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
water
thf
butanediol
ptmg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3100632A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Yokota
滋 横田
Kunio Tagawa
田川 邦夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Chemical Industries Ltd filed Critical Daicel Chemical Industries Ltd
Priority to JP3100632A priority Critical patent/JPH04253724A/ja
Publication of JPH04253724A publication Critical patent/JPH04253724A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Polyethers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は1,4−ブタンジオール
または/および水とテトラヒドロフラン(以下、THF
と略す)あるいは、1,4−ブタンジオールまたは/お
よび水とTHFとポリオキシテトラメチレングリコール
(以下、PTMGと略す)オリゴマーを重合させて、低
分子量または中分子量のPTMGを製造するに際し、脱
水処理されたモンモリロナイト系鉱物を重合触媒として
用いる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】PTMGは、スパンデックス、エラスト
マー、人口皮革等に用いられるポリウレタン、ポリエー
テルエステル、ポリエーテル(エステル)アミドの主原
料や界面活性剤、圧力流体等に用いられる工業的に有用
なポリマーポリオールであり、近年ではエラストマー分
野を中心にエンジニアリング用素材、医用高分子材料と
して特に注目を浴びている。
【0003】PTMGはTHFの重合によって工業的に
製造されでいるが、この重合反応はカチオン重合であり
、しかも容易には進行しないためにその重合触媒として
は、超強酸として分類される酸強度の大きいプロトン酸
やルイス酸が使われ、かつ、しばしばこれらにActi
vatorを加えたものが使用されてきている。
【0004】前者の代表例は、フルオロスルホン酸、発
煙硫酸であり、後者の例としては、過塩素酸−無水酢酸
、BF3−HF−無水酢酸、ナフイオン(弗素化スルホ
ン酸樹脂)−無水酢酸が挙げられ、これらは工業的に実
施されている。
【0005】これら従来法に共通の且つ致命的欠点は、
THFより一挙にPTMGを製造することができないこ
とである。
【0006】即ち、PTMGの両末端は水酸基でなけれ
ばならないが、従来法においては重合直後の末端基は−
SO3H基、或いは−OCOCH3基として停止されて
おり、これに水或いはアルカリ水を加えて過水分解し、
両末端を水酸基とする二段法によっているのであり、こ
れが故に多くの工業的不利をもたらしている。
【0007】例えば、無水酢酸存在下によって得られる
末端アセチル基の過水分解は、痕跡のアセチル基の残留
をも回避するため還流下1〜5Hrという苛酷な条件を
要し、アルカリも必要とし、無水酢酸を消費してしまう
ことになり、酸触媒のリサイクル使用も困難にしている
(特開昭50−45098等)。
【0008】フルオロスルホン酸触媒使用の場合には、
生成したSO3H基の過水分解は、水を加えるだけで容
易に進行するが、フルオロスルフオン酸は弗化水素と硫
酸に分解され、高価な試薬を多量に消費する事となると
共に、発生するHF等の処理に多額の費用の設備投資を
せざるを得なかった(特公昭54−3718等)。
【0009】発煙硫酸を触媒として用いる重合方法も知
られているが、分子量1000前後に限定される用途に
は用いられるが、この後処理で水を加えねばならず、触
媒のリサイクル利用は極めて困難である(特公昭52−
32680等)。
【0010】また、Activator等を使用せずに
THFを重合させ、且つ一挙に末端OH基を有するPT
MGとする方法として、ヘテロポリ酸触媒や固体超強酸
を用いる方法も知られているが、前者は高価なヘテロポ
リ酸触媒を高濃度で使用しているため、触媒回収に神経
を払わなくてはならず、さらにはヘテロポリ酸触媒がT
HFに僅かに溶解するため、PTMG製品化時に、微量
のヘテロポリ酸触媒をPTMGと分離するために、一段
法であるにもかかわらず、プロセスが複雑になっていた
(特公昭63−30931)。また、後者も高価な五弗
化アンチモンを触媒として用いており、担体から担持物
である五弗化アンチモンが溶出して、特殊材質を用いな
いと反応器が腐食されてしまうばかりか、触媒寿命が短
いために実用化には至っていない(特開昭63−356
23)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】これら従来技術は、大
部分がTHFより一挙にPTMGを製造する事ができな
く、製造工程が複雑になっており、またTHFより一挙
にPTMGを製造する方法においても、高価な触媒を用
いており、しかも触媒が若干THFに溶解するために、
触媒回収が複雑になっている。
【0012】
【発明の目的】本発明の目的は、回収・リサイクルの簡
単で、かつ安価な触媒を使って1,4−ブタンジオール
または/および水とTHFあるいは、1,4−ブタンジ
オールまたは/および水とTHFとPTMGのオリゴマ
ーを重合させる事により一挙にPTMGを製造する方法
を開発することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、脱
水処理されたモンモリロナイト系鉱物の存在下、1,4
−ブタンジオールまたは/および水とTHFあるいは、
1,4−ブタンジオールまたは/および水とTHFとP
TMGのオリゴマーを重合させる事を特徴とするPTM
Gの製造方法である。本発明で使用するモンモリロナイ
ト系鉱物は通常活性白土および酸性白土等として市販さ
れているものの中から選ぶことができる。
【0014】例えば、日産ガードラー社(株)製Kシリ
ーズ触媒のKSF、KSF/O、KP10、KS等が挙
げられる。また、モンモリロナイト系鉱物はイオン交換
能があり、プロトン型で用いても良いし、アルカリ金属
(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム等)、
アルカリ土類金属(ベリリウム、マグネシウム、カルシ
ウム、ストロンチウム等)、希土類金属(ランタン、セ
リウム、プラセオジウム、ネオジウム等)のイオンで交
換された型で用いても良い。
【0015】通常、上記のモンモリロナイト系鉱物は水
を最大10%程度吸着しており、この状態で1,4−ブ
タンジオールまたは/および水とTHFとの混合物と接
触させても全く重合活性は認められなかった。しかしな
がら、上記のモンモリロナイト系鉱物を脱水処理した後
、重合活性を調べると重合活性が出現し、1,4−ブタ
ンジオールまたは/および水とTHFは共に消費され、
この場合も両末端がOH基のPTMGが製造される。
【0016】モンモリロナイト系鉱物の脱水温度は特に
限定されないが、脱水温度が低すぎても脱水時間が掛か
り過ぎるので良くないし、逆に脱水温度が高すぎても触
媒表面積の低下が起きるので良くない。通常、脱水温度
としては常圧下70〜700℃で行われ、より好ましく
常圧下100〜500℃で行われる。なお、本発明にお
いては、水およびTHFに溶解するヘテロポリ酸や固体
超強酸等の固体触媒は含まれない。
【0017】脱水処理されたモンモリロナイト系鉱物の
量は、特に限定されないが反応器内における触媒が少な
すぎると反応系内の1,4−ブタンジオールや水の影響
を受けやすくなり重合速度が低くなり、また、逆に触媒
が多すぎると重合速度が高くなり過ぎ、重合熱の除去の
問題や触媒のスラリー濃度が高くなり過ぎるため、攪拌
の問題や重合終了後の触媒分離の問題等が生じるため、
通常1,4−ブタンジオールまたは/および水とTHF
あるいは、1,4−ブタンジオールまたは/および水と
THFとPTMGのオリゴマーに対して0.1〜20重
量倍量使用される。
【0018】1,4−ブタンジオールの使用量は、脱水
処理されたモンモリロナイト系鉱物の量や製造したいP
TMGの分子量にもよるが、好ましくは脱水処理された
モンモリロナイト系鉱物以外の粗液中の濃度で40重量
%以下、より好ましくは30重量%以下で使用される。
【0019】同じく、水の使用量は、脱水処理されたモ
ンモリロナイト系鉱物の量や製造したいPTMGの分子
量にもよるが、好ましくは脱水処理されたモンモリロナ
イト系鉱物以外の粗液中の濃度で30重量%以下、より
好ましくは20重量%以下で使用される。
【0020】また、1,4−ブタンジオールと水はそれ
ぞれ単独にTHFと組み合わせて用いても好いし、同時
にTHFと組み合わせて用いてもよい。
【0021】反応温度は高すぎると重合度が低下する傾
向があり、また、工業的にペイする重合収率を考慮した
場合、0〜150℃、特に30〜80℃が好ましい。1
50℃を越えると収率は激減する。0℃未満では反応性
が極めて低く、実用価値がない。
【0022】重合反応は通常、設備費等の問題から常圧
で行われ、加圧で反応を行っても、ほとんどメリットは
ないが、高沸点の反応に不活性な溶媒を用いずに、TH
Fの沸点以上で反応を行う場合などは加圧で反応を行っ
ても良い。
【0023】重合時間は触媒量や反応温度によっても異
なるが0.5〜20Hrである。ここで、本発明におけ
る重合時間とは、バッチ方式においては、反応温度にな
ってから冷却を開始するまでの時間(冷却をせずに触媒
を分離する場合、反応温度になってから触媒を分離する
までの時間)のことを云い、連続方式においては、反応
温度における反応器内の反応液の滞留時間のことを云う
【0024】重合反応には、溶媒を用いると重合反応後
に溶媒の回収工程が新たに必要となるので、通常溶媒は
用いないが、高い重合温度で反応を行いたい時などは高
沸点の反応に不活性な溶媒を用いても構わない。
【0025】反応形式は、槽型、塔型等、一般に用いら
れるものが使用される。バッチ方式、連続方式のいずれ
の方法で行っても良い。具体的には、1,4−ブタンジ
オールまたは/および水とTHFあるいは、1,4−ブ
タンジオールまたは/および水とTHFとPTMGのオ
リゴマーおよび重合触媒を反応器に張り込んで、重合さ
せる方法(バッチ方式)、1,4−ブタンジオールまた
は/および水とTHFあるいは、1,4−ブタンジオー
ルまたは/および水とTHFとPTMGのオリゴマーお
よび重合触媒を適当な滞留時間となるように、連続的に
反応器へ仕込んで、連続的に重合触媒含みの反応粗液を
抜き取って行く方法または、重合触媒を反応器内に封じ
込めておき、1,4−ブタンジオールまたは/および水
とTHFあるいは、1,4−ブタンジオールまたは/お
よび水とTHFとPTMGのオリゴマーを適当な滞留時
間となるように、連続的に反応器へ仕込んで、連続的に
反応粗液を抜き取って行く方法(連続方式)のいずれか
の方法で行われる。反応方式の選択は、PTMG製造量
、重合熱の除熱量、触媒の性状等を考慮して決定すべき
である。
【0026】重合反応後、重合触媒含みの反応粗液から
、触媒は濾過または遠心分離で除去され、回収された触
媒は脱水処理後再使用される。また、触媒分離後の反応
粗液から未反応の1,4−ブタンジオール、水、THF
および溶媒を用いた場合には溶媒がフラッシュ、抽出等
の通常の分離操作により分離された後、PTMGが缶出
製品して得られる。
【0027】以下、実施例および比較例を挙げて本発明
を説明するが、本発明はこれらの実施例および比較例に
よって何ら制限されるものではない。
【0028】以下の実施例および比較例において、数平
均分子量MNはJIS  K1557−1970に準拠
したPTMGのOH価により求めた。
【0029】
【実施例1】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと1,4−ブタンジオール1.0gを
仕込み、これに400℃で4時間電気炉中で加熱して、
吸着水を除去した日産ガードラー(株)社製KS触媒を
120g加える。反応温度が60℃になるようにコント
ロールして、9時間攪拌を続けた後、触媒を濾過分離す
る。触媒分離後の反応粗液から未反応THFおよび1,
4−ブタンジオールを分離することにより数平均分子量
4770のPTMGが缶出製品として60.3g得られ
た。
【0030】
【実施例2】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと1,4−ブタンジオール2.0gを
仕込み、これに400℃で4時間電気炉中で加熱して、
吸着水を除去した日産ガードラー(株)社製KS触媒を
120g加える。反応温度が60℃になるようにコント
ロールして、9時間攪拌を続けた後、触媒を濾過分離す
る。触媒分離後の反応粗液から未反応THFおよび1,
4−ブタンジオールを分離することにより数平均分子量
4540のPTMGが缶出製品として34.8g得られ
た。
【0031】
【実施例3】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと1,4−ブタンジオール3.0gを
仕込み、これに400℃で4時間電気炉中で加熱して、
吸着水を除去した日産ガードラー(株)社製KS触媒を
120g加える。反応温度が60℃になるようにコント
ロールして、9時間攪拌を続けた後、触媒を濾過分離す
る。触媒分離後の反応粗液から未反応THFおよび1,
4−ブタンジオールを分離することにより数平均分子量
4540のPTMGが缶出製品として12.6g得られ
た。
【0032】
【実施例4】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと1,4−ブタンジオール3.0gを
仕込み、これに400℃で4時間電気炉中で加熱して、
吸着水を除去した日産ガードラー(株)社製KS触媒を
180g加える。反応温度が60℃になるようにコント
ロールして、9時間攪拌を続けた後、触媒を濾過分離す
る。触媒分離後の反応粗液から未反応THFおよび1,
4−ブタンジオールを分離することにより数平均分子量
6200のPTMGが缶出製品として40.5g得られ
た。
【0033】
【実施例5】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと1,4−ブタンジオール2.0gを
仕込み、これに日産ガードラー(株)社製KS触媒を硝
酸アルミニウムで処理して、プロトンをアルミニウムカ
チオンで交換し、400℃で4時間電気炉中で加熱して
、吸着水を除去した触媒120gを加える。反応温度が
60℃になるようにコントロールして、9時間攪拌を続
けた後、触媒を濾過分離する。触媒分離後の反応粗液か
ら未反応THFおよび1,4−ブタンジオールを分離す
ることにより数平均分子量8310のPTMGが缶出製
品として56.1g得られた。
【0034】
【比較例1】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと1,4−ブタンジオール2.0gを
仕込み、吸着水を除去していない日産ガードラー(株)
社製KS触媒を120g加える。反応温度が60℃にな
るようにコントロールして、9時間攪拌を続けた後、触
媒を濾過分離する。触媒分離後の反応粗液から未反応T
HFおよび1,4−ブタンジオールを分離したが、PT
MGは全く得られなかった。
【0035】
【実施例5】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと水0.6gを仕込み、これに400
℃で4時間電気炉中で加熱して、吸着水を除去した日産
ガードラー(株)社製KS触媒を120g加える。反応
温度が60℃になるようにコントロールして、9時間攪
拌を続けた後、触媒を濾過分離する。触媒分離後の反応
粗液から未反応THFおよび水を分離することにより数
平均分子量12540のPTMGが缶出製品として42
.3g得られた。
【0036】
【実施例6】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと水1.2gを仕込み、これに400
℃で4時間電気炉中で加熱して、吸着水を除去した日産
ガードラー(株)社製KS触媒を120g加える。反応
温度が60℃になるようにコントロールして、9時間攪
拌を続けた後、触媒を濾過分離する。触媒分離後の反応
粗液から未反応THFおよび水を分離することにより数
平均分子量4210のPTMGが缶出製品として6.9
g得られた。
【0037】
【比較例2】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと水1.2gを仕込み、吸着水を除去
していない日産ガードラー(株)社製KS触媒を120
g加える。反応温度が60℃になるようにコントロール
して、9時間攪拌を続けた後、触媒を濾過分離する。触
媒分離後の反応粗液から未反応THFおよび水を分離し
たが、PTMGは全く得られなかった。
【0038】
【実施例7】攪拌装置と還流冷却器を備えた容量1lの
ジャケット付きガラス製フラスコに水分300ppmの
THFを300gと1,4−ブタンジオール2.0gと
2〜4量体前後のPTMGオリゴマー18.0gを仕込
み、これに400℃で4時間電気炉中で加熱して、吸着
水を除去した日産ガードラー(株)社製KS触媒を12
0gを加える。反応温度が60℃になるようにコントロ
ールして、9時間攪拌を続けた後、触媒を濾過分離する
。触媒分離後の反応粗液から未反応THFおよび1,4
−ブタンジオールを分離することにより数平均分子量5
100のPTMGが缶出製品として40.2g得られた
【0039】
【発明の効果】本発明の方法により、回収・リサイクル
の簡単で、かつ安価なモンモリロナイト系鉱物を重合触
媒として使用して、1,4−ブタンジオールまたは/お
よび水とTHFあるいは、1,4−ブタンジオールまた
は/および水とTHFとPTMGのオリゴマーを重合さ
せることにより、高収率で効率良くPTMGを製造する
ことが可能になった。(以下余白)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項】  脱水処理されたモンモリロナイト系鉱物
    の存在下、1,4−ブタンジオールまたは/および水と
    テトラヒドロフランあるいは、1,4−ブタンジオール
    または/および水とテトラヒドロフランとポリオキシテ
    トラメチレングリコールのオリゴマーを重合させる事を
    特徴とするポリオキシテトラメチレングリコールの製造
    方法。
JP3100632A 1991-02-05 1991-02-05 ポリオキシテトラメチレングリコールの製造方法 Pending JPH04253724A (ja)

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