JPH0859817A - ポリジオキソラン及びその製造方法 - Google Patents

ポリジオキソラン及びその製造方法

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JPH0859817A
JPH0859817A JP19323194A JP19323194A JPH0859817A JP H0859817 A JPH0859817 A JP H0859817A JP 19323194 A JP19323194 A JP 19323194A JP 19323194 A JP19323194 A JP 19323194A JP H0859817 A JPH0859817 A JP H0859817A
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polydioxolane
chr
hydrocarbon group
dioxolane
iii
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JP19323194A
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Takashi Nanba
多加志 難波
Hiroya Kobayashi
博也 小林
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分子量の制御されたポリジオキソラン及び該
ポリジオキソランを工業的に安全に製造する方法を提供
する。 【構成】 本発明は、下記一般式(I)で表される構造
を有するポリジオキソランである。 R1−O−(X)n−H (I) (ただし、式中、R1は炭素数1〜24の、炭化水素基
またはエーテル結合を有していてもよい炭化水素基、X
は1,3−ジオキソラン環開環物を表わし、nは1以上
の整数を表わす。) また本発明の製造方法は、1,3−ジオキソラン環含有
化合物を1価のアルコールの存在下、重合させることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリジオキソラン及び
その製造方法に関する。更に詳しくは分子の片末端にア
ルコール残基を有し分子量の制御されたポリジオキソラ
ン及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】1,3ージオキソランを開環重合して得
られるポリジオキソランは、例えば、特公昭48−17
390号公報等に開示されているように公知である。ま
た1,3−ジオキソランの開環重合は、例えば、前記公
報等に開示されているように通常カチオン重合触媒を用
いて行われるカチオン重合である。通常、カチオン重合
では、得られる重合体の分子量の制御は、重合開始剤の
量を調節することによって行われる。
【0003】しかしながら、1,3−ジオキソランの開
環重合反応は不純物の影響を非常に受けやすく、また連
鎖移動を伴うために重合開始剤量による分子量の制御は
困難であった。さらに、数平均分子量が数千〜数万のポ
リジオキソランを多量の重合開始剤を使用することで得
ようとした場合、重合反応が非常に激しくなり危険であ
るために工業的には実施不可能であった。
【0004】そのため、分子量の制御されたポリジオキ
ソランの工業的に実施可能な製造方法は今までなかっ
た。また分子量を制御されたポリジオキソランは今まで
なかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のごとき
状況に鑑みてなされたものであり、前記の問題点を解決
し、分子量の制御されたポリジオキソランの工業的に安
全に実施可能な製造方法を提供することを目的とするも
のである。
【0006】また、本発明の他の目的は、分子量の制御
されたポリジオキソランを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、1,3−ジオ
キソラン環含有化合物を1価のアルコールの存在下、重
合開始剤を添加して重合させることを特徴とする下記一
般式(I)で表される構造を有するポリジオキソランの
製造方法である。
【0008】 R1−O−(X)n−H (I) (ただし、式中、R1は炭素数1〜24の、炭化水素基
またはエーテル結合を有していてもよい炭化水素基、X
は下記一般式(II)又は(III)で表される1,3
−ジオキソラン環開環物を表わし、nは1以上の整数を
表わす。) −CHR2−O−CHR3−CH2−O− (II) 又は、 −CHR3−CH2−O−CHR2−O− (III) (ただし、(II)及び(III)式中、R2及びR3
それぞれ独立に水素又は炭化水素基を表わす。)本発明
の他の発明は、下記一般式(I)で表される構造を有す
るポリスチレン換算数平均分子量150〜10万のポリ
ジオキソランである。
【0009】 R1−O−(X)n−H (I) (ただし、式中、R1は炭素数1〜24の、炭化水素基
またはエーテル結合を有していてもよい炭化水素基、X
は下記一般式(II)又は(III)で表される1,3
−ジオキソラン環開環物を表わし、nは1以上の整数を
表わす。) −CHR2−O−CHR3−CH2−O− (II) 又は、 −CHR3−CH2−O−CHR2−O− (III) (ただし、(II)及び(III)式中、R2及びR3
それぞれ独立に水素又は炭化水素基を表わす。)
【0010】
【作用】一般式(I)中のXに相当する構造を与える
1,3−ジオキソラン環含有化合物としては、1,3−
ジオキソラン、2−メチル−1,3ージオキソラン、2
−フェニル−1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,
3−ジオキソラン、4−エチル−1,3−ジオキソラン
等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上の混
合物を用いることができる。また、これら1,3−ジオ
キソラン環含有化合物の中でも、1,3−ジオキソラン
は特に高い反応性を有している。一方、その他の1,3
−ジオキソラン環を含有化合物は、反応性の点では1,
3−ジオキソランに劣るものの1,3−ジオキソランの
重合では得られない高融点でやや親水性の低い重合体を
与えるという特徴を有している。
【0011】本発明のポリジオキソランの重合に用いら
れるアルコールは、1価のアルコールであれば特に制限
はなく、脂肪族、芳香族何れの1価のアルコールでも使
用でき、分子中にエーテル結合を有していてもよい。例
えば、脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノ
ール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−
ブタノール、iso−ブタノール、n−ペンタノール、
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリ
コールモノエチルエーテル等が挙げられ、中でも、炭素
数が1〜24の1価のアルコールは1,3−ジオキソラ
ン含有化合物との相溶性が良好であるので好ましい。ま
た、芳香族アルコールとしては、フェノール、ベンジル
アルコール等が挙げられる。
【0012】本発明に用いられる1価のアルコールの使
用量は、単量体1モルに対して0.0002〜1モル、
好ましくは0.0005〜0.1モルである。使用量が
0.0002モルより少ない場合には、得られるポリジ
オキソランの分子量が重合開始剤量によって支配される
傾向が強くなり、アルコールによって分子量を制御する
のが困難になる場合がある。一方、使用量が1モルより
も多い場合には、重合の為に大量の重合開始剤を要した
り、全く反応が進行しない場合がある。
【0013】また、前記アルコールの添加方法について
も特に制限はなく、重合開始剤投入前にあらかじめ1,
3−ジオキソラン環含有化合物と混合しておく方法や重
合開始剤と混合した後1,3−ジオキソラン環含有化合
物に添加する方法等が挙げられる。
【0014】本発明に用いられる重合開始剤にも特に制
限はなく、従来公知の1,3−ジオキソラン環を開環重
合させることのできる重合開始剤を用いることができ
る。具体的には、ヘテロポリ酸、三弗化ホウ素のエーテ
ラート、トリエチルオキソニウムテトラフルオロボレー
ト等の四フッ化ホウ素オキソニウム化合物、アルミノキ
サン/硫酸混合物、塩化スズなどが挙げられ、これらの
中から選ばれる1種または2種以上が用いられる。ヘテ
ロポリ酸としては、リンタングステン酸やケイタングス
テン酸、リンモリブデン酸が挙げられる。前記重合開始
剤の中でも、トリエチルオキソニウムテトラフルオロボ
レート等の四フッ化ホウ素オキソニウム化合物、ヘテロ
ポリ酸、及びアルミノキサン/硫酸混合物は高活性であ
るので好ましく、またヘテロポリ酸中でもリンタングス
テン酸は、1,3−ジオキソラン含有化合物中に含まれ
る不純物や水分の影響を受け難く、さらに得られるポリ
ジオキソランが非着色性である点で好ましい。
【0015】本発明の重合は、無溶媒で行なっても、活
性水素を有しない溶媒中で行ってもよい。好適に用いら
れる活性水素を有しない溶媒としては、例えばメチルエ
チルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケ
トン類、ジオキサン等の環状エーテル、クロロホルム、
ジクロロメタン、トリクロロ−トリフルオロ−エタン等
の含ハロゲン炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族
炭化水素を挙げることができ、これらの1種又は2種以
上を混合して用いることができる。
【0016】本発明のポリジオキソランを製造する際の
反応温度についても特に制限はないが、通常0℃〜10
0℃、好ましくは25℃〜80℃で反応を行うのが好ま
しい。反応温度が0℃未満の場合には、反応速度が非常
に遅く、生産性が著しく低下する場合がある。一方、反
応温度が100℃を超える場合には、反応速度が非常に
速く、重合反応に伴う発熱を除去して反応を制御するの
が困難となるため危険であるばかりでなく、連鎖移動反
応が促進されるために分子量を制御できなくなる場合が
ある。
【0017】本発明のポリジオキソランを製造する装置
についても特に制限はなく、通常の櫂型や錨型攪拌翼を
備えた槽型反応器の他、住友重機械工業(株)製のマッ
クスブレンド翼やスーパーブレンド翼を備えた槽型反応
器、(株)ノリタケ製スタティックミキサーや住友重機
械工業(株)製スルーザーミキサーの如き駆動部を有し
ないピストンフロー型連続式反応器や、(株)栗本鐵工
所製KRCニーダー、住友重機械工業(株)製バイボラ
ック、三菱重工業(株)製SCRニーダー、(株)日本
製鋼所製TEX−K、(株)神戸製鋼所製NEX−T、
MIXTRON、HYPERKTX等の一軸又は二軸の
連続式反応器等を用いることができる。
【0018】本発明の製造方法により得られる分子量を
制御されたポリジオキソランは、重合開始剤の活性を保
ったまま放置すると重合体の分解が起こる場合があるの
で、重合後に安定化のために重合開始剤を失活させるの
が好ましい。重合開始剤の失活剤としては、アンモニ
ア、トリエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン、
ピリジン、ピペリジン等のアミン類、アンモニア、ナト
リウムメチラートの塩基性化合物等が挙げられ、これら
の1種又は2種以上を用いることができる。前記失活剤
の中でもアミン類は重合体内での拡散性が良好であり、
迅速に重合開始剤を失活させることができるので特に好
適に用いられる。
【0019】重合開始剤の失活は、重合開始剤投入時点
から2〜300分、好ましくは5〜60分以内に行うの
が好ましい。重合開始剤投入から重合開始剤の失活まで
の時間が300分より長い場合には重合体の分解が進行
するために所望の分子量のポリジオキソランを得ること
ができない場合がある。
【0020】重合開始剤の失活方法に関しては特に制限
はなく、重合装置内で行っても良いし、また重合装置か
ら重合物を取り出した後、引き続いて重合装置で記載し
た如きバッチ式あるいは連続式の別の混合装置を用いて
行っても良い。
【0021】本発明の製造方法により制御されるポリジ
オキソランの分子量の範囲は、通常ポリスチレン換算の
数平均分子量で表わして150〜10万の範囲である。
特に該分子量が1000〜10万の範囲、中でも500
0〜5万の範囲で容易に制御できる。
【0022】本発明のポリジオキソランは、前記一般式
(I)で表される構造を有するポリスチレン換算数平均
分子量150〜10万のポリジオキソランである。特に
該分子量が1000〜10万の範囲、中でも5000〜
5万の範囲が容易に生産でき取扱い易い点で有用であ
る。また前記一般式(I)中のR1が、炭素数1〜5の
アルキル基であるポリジオキソランが、容易に生産でき
取扱い易い点で有用である。
【0023】本発明のポリジオキソランは、例えば、上
記に述べた本発明のポリジオキソランの製造方法等によ
り得られる。さらに、本発明のポリジオキソランは、各
種添加剤、例えばフィラーや染料、顔料、安定化剤、滑
剤、結晶核剤等を添加しても良い。
【0024】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
【0025】<実施例1>攪拌機、冷却器、温度計およ
び窒素導入管を備えた容量300mlの4つ口フラスコ
に1,3−ジオキソラン200.00g及びn−ブタノ
ール2.86gを入れ、水浴にて30℃にした。これ
に、重合開始剤としてリンタングステン酸の5重量%メ
チルエチルケトン溶液1.0mlを攪拌下添加した。重
合開始剤投入後3分経過してから重合反応の発熱に伴う
温度上昇が認められ、重合開始剤投入から45分で発熱
ピーク78℃を迎えた。その後さらに15分間熟成した
後、濃度0.1重量%のトリエチルアミンの1,3−ジ
オキソラン溶液5mlを添加して、反応を停止した。
【0026】得られたポリジオキソラン中に残存する
1,3−ジオキソラン、n−ブタノール、トリエチルア
ミン、メチルエチルケトンを除去するため、先ず80℃
−1mmHgで5時間かけて揮発分を除去した。さら
に、得られたポリジオキソランを50重量%水溶液と
し、これを飽和食塩水で再沈精製した。その後、精製し
たポリジオキソランを100℃−1mmHgで48時間
乾燥させ、ポリジオキソラン(1)を得た。該ポリジオ
キソラン(1)の、サイズ排除クロマトグラフィーによ
って測定したポリスチレン換算数平均分子量は6500
であった。
【0027】得られたポリジオキソラン(1)のフーリ
エ変換赤外線吸収スペクトルを図1に、フーリエ変換核
磁気共鳴スペクトルを図2に示した。
【0028】ポリジオキソラン(1)のフーリエ変換赤
外線吸収スペクトルには、アルコールのOH基に起因す
る吸収が、3500cm-1近辺に認められる。
【0029】一方、ポリジオキソラン(1)のフーリエ
変換核磁気共鳴スペクトルでは、0.84ppm、1.
29ppm,1.48ppm及び3.64ppmにブチ
ル基に基づくピークが、また2.64ppmにはアルコ
ールのOH基に基づくピークが観測される。
【0030】以上の結果より、ポリジオキソラン(1)
の構造は、前記一般式(I)においてR1がn−ブチル
基であり、前記一般式(II)又は(III)中のR2
およびR3が水素である構造であることが特定された。
【0031】<実施例2>攪拌機、冷却器、温度計およ
び窒素導入管を備えた容量300mlの4つ口フラスコ
に1,3−ジオキソラン200.00g及びn−ブタノ
ール1.43gを入れ、水浴にて30℃にした。これ
に、重合開始剤としてリンタングステン酸の5重量%メ
チルエチルケトン溶液0.5mlを攪拌下添加した。重
合開始剤投入後1分経過してから重合反応の発熱に伴う
温度上昇が認められ、重合開始剤投入から15分で発熱
ピーク82℃を迎えた。その後さらに15分間熟成した
後、濃度0.1重量%のトリエチルアミンの1、3−ジ
オキソラン溶液5mlを添加して、反応を停止した。そ
の後、実施例1と同様にして精製を行ってポリジオキソ
ラン(2)を得た。該ポリジオキソラン(2)の、サイ
ズ排除クロマトグラフィーによって測定したポリスチレ
ン換算数平均分子量は13000であった。
【0032】実施例2では、実施例1で使用したn−ブ
タノールの量を半分にすることにより、実施例1で得ら
れるポリジオキソランの2倍の分子量を有するポリジオ
キソランが得られた。このことから、1価のアルコール
の存在下に1,3−ジオキソラン環含有化合物を重合す
ることにより、得られるポリジオキソランの分子量が制
御されていることは明らかである。
【0033】<実施例3>攪拌機、冷却器、温度計およ
び窒素導入管を備えた容量100mlの4つ口フラスコ
に1,3−ジオキソラン60.00g及びエタノール
0.552gを入れ、水浴にて30℃にした。これに、
重合開始剤としてリンタングステン酸の5重量%メチル
エチルケトン溶液1.0mlを攪拌下添加した。重合開
始剤投入後20分経過してから重合反応の発熱に伴う温
度上昇が認められ、重合開始剤投入から90分で発熱ピ
ーク35℃を迎えた。その後さらに90分間熟成した
後、濃度0.1重量%のトリエチルアミンの1,3−ジ
オキソラン溶液5mlを添加して、反応を停止した。得
られたポリジオキソラン中に残存する1,3−ジオキソ
ラン、エタノール、トリエチルアミン、メチルエチルケ
トン等を除去するため、80℃−1mmHgで5時間か
けて揮発分を除去した。得られたポリジオキソランを5
0重量%水溶液とし、これを飽和食塩水で再沈精製し
た。その後、精製したポリジオキソランを100℃−1
mmHgで48時間乾燥させ、ポリジオキソラン(3)
を得た。該ポリジオキソラン(3)の、サイズ排除クロ
マトグラフィーによって測定したポリスチレン換算数平
均分子量は8600であった。
【0034】得られたポリジオキソラン(3)のフーリ
エ変換赤外線吸収スペクトルを図3に、フーリエ変換核
磁気共鳴スペクトルを図4に示した。
【0035】ポリジオキソラン(3)のフーリエ変換赤
外線吸収スペクトルには、アルコールのOH基に起因す
る吸収が、3500cm-1近辺に認められる。
【0036】一方、ポリジオキソラン(3)のフーリエ
変換核磁気共鳴スペクトルでは、1.2ppm付近にエ
タノール残基のメチル基に基づくピークが観測される。
【0037】以上の結果より、ポリジオキソラン(1)
の構造は、前記一般式(I)においてR1がエチル基で
あり、前記一般式(II)又は(III)中のR2およ
びR3が水素である構造であることが特定された。
【0038】<実施例4>攪拌機、冷却器、温度計およ
び窒素導入管を備えた容量300mlの4つ口フラスコ
に1,3−ジオキソラン200.00g及びベンジルア
ルコール4.17gを入れ、水浴にて30℃にした。こ
れに、重合開始剤としてリンタングステン酸の5重量%
メチルエチルケトン溶液0.5mlを攪拌下添加した。
重合開始剤投入後1分経過してから重合反応の発熱に伴
う温度上昇が認められ、重合開始剤投入から15分で発
熱ピーク82℃を迎えた。その後さらに15分間熟成し
た後、濃度0.1重量%のトリエチルアミンの1,3−
ジオキソラン溶液5mlを添加して、反応を停止した。
その後、実施例1と同様にして精製を行ってポリジオキ
ソラン(3)を得た。該ポリジオキソラン(3)の、サ
イズ排除クロマトグラフィーによって測定したポリスチ
レン換算数平均分子量は7000であった。
【0039】<実施例5>攪拌機、冷却器、温度計およ
び窒素導入管を備えた容量100mlの4つ口フラスコ
に1,3−ジオキソラン60.00g及びn−ブタノー
ル4.4gを入れ、水浴にて50℃にした。これに、重
合開始剤としてリンタングステン酸の5重量%メチルエ
チルケトン溶液0.6mlを攪拌下添加し反応を開始し
た。重合開始剤投入後90分後に、さらにリンタングス
テン酸の5重量%メチルエチルケトン溶液0.3mlを
添加した。重合開始剤投入後13時間後に、濃度0.1
重量%のトリエチルアミンの1,3−ジオキソラン溶液
5mlを添加して、反応を停止した。
【0040】その後、実施例1と同様にして精製を行っ
て得られたポリジオキソランのサイズ排除クロマトグラ
フィーによって測定したポリスチレン換算数平均分子量
は1400であった。
【0041】<実施例6>攪拌機、冷却器、温度計およ
び窒素導入管を備えた容量100mlの4つ口フラスコ
に1,3−ジオキソラン60.00g及びn−ブタノー
ル0.055gを入れ、水浴にて30℃にした。これ
に、重合開始剤としてリンタングステン酸の5重量%メ
チルエチルケトン溶液0.6mlを攪拌下添加した。重
合開始剤投入後直ちに重合反応の発熱に伴う温度上昇が
認められ、重合開始剤投入から1分20秒後に発熱ピー
ク74℃を迎えた。その後さらに15分間熟成した後、
濃度0.1重量%のトリエチルアミンの1,3−ジオキ
ソラン溶液5mlを添加して、反応を停止した。
【0042】その後、実施例1と同様にして精製を行っ
て得られたポリジオキソランのサイズ排除クロマトグラ
フィーによって測定したポリスチレン換算数平均分子量
は60000であった。
【0043】
【発明の効果】本発明の製造方法を用いることにより、
従来困難であった分子量の制御されたポリジオキソラン
を安全に工業的に製造することが可能となった。
【0044】また本発明のポリジオキソランは、分子量
の制御されたポリジオキソランである。該ポリジオキソ
ランは樹脂添加剤として極めて有用であり、ポリエチレ
ンやポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレ
ンの如き樹脂に添加することにより、該樹脂に帯電防止
性や親水性、表面滑り性を付与することができるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における実施例1で得られたポリジオキ
ソラン(1)のフーリエ変換赤外線吸収スペクトルであ
る。
【図2】本発明における実施例1で得られたポリジオキ
ソラン(1)のフーリエ変換核磁気共鳴スペクトルであ
る。
【図3】本発明における実施例3で得られたポリジオキ
ソラン(3)のフーリエ変換赤外線吸収スペクトルであ
る。
【図4】本発明における実施例3で得られたポリジオキ
ソラン(3)のフーリエ変換核磁気共鳴スペクトルであ
る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1,3−ジオキソラン環含有化合物を1
    価のアルコールの存在下、重合開始剤を添加して重合さ
    せることを特徴とする下記一般式(I)で表される構造
    を有するポリジオキソランの製造方法。 R1−O−(X)n−H (I) (ただし、式中、R1は炭素数1〜24の、炭化水素基
    またはエーテル結合を有していてもよい炭化水素基、X
    は下記一般式(II)又は(III)で表される1,3
    −ジオキソラン環開環物を表わし、nは1以上の整数を
    表わす。) −CHR2−O−CHR3−CH2−O− (II) 又は、 −CHR3−CH2−O−CHR2−O− (III) (ただし、(II)及び(III)式中、R2及びR3
    それぞれ独立に水素又は炭化水素基を表わす。)
  2. 【請求項2】 1価のアルコールの使用量が、1,3−
    ジオキソラン環含有化合物1モルに対して、0.000
    2〜1モルであることを特徴とする請求項1に記載のポ
    リジオキソランの製造方法。
  3. 【請求項3】 重合開始剤が、ヘテロポリ酸、四フッ化
    ホウ素オキソニウム化合物、およびアルミノキサン/硫
    酸混合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化
    合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポ
    リジオキソランの製造方法。
  4. 【請求項4】 下記一般式(I)で表される構造を有す
    るポリスチレン換算数平均分子量150〜10万のポリ
    ジオキソラン。 R1−O−(X)n−H (I) (ただし、式中、R1は炭素数1〜24の、炭化水素基
    またはエーテル結合を有していてもよい炭化水素基、X
    は下記一般式(II)又は(III)で表される1,3
    −ジオキソラン環開環物を表わし、nは1以上の整数を
    表わす。) −CHR2−O−CHR3−CH2−O− (II) 又は、 −CHR3−CH2−O−CHR2−O− (III) (ただし、(II)及び(III)式中、R2及びR3
    それぞれ独立に水素又は炭化水素基を表わす。)
  5. 【請求項5】 前記一般式(I)中のR1が、炭素数1
    〜5のアルキル基である請求項4に記載のポリジオキソ
    ラン。
JP19323194A 1994-08-17 1994-08-17 ポリジオキソラン及びその製造方法 Pending JPH0859817A (ja)

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