JPH09221543A - ポリエステルの製造方法 - Google Patents

ポリエステルの製造方法

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JPH09221543A
JPH09221543A JP3035696A JP3035696A JPH09221543A JP H09221543 A JPH09221543 A JP H09221543A JP 3035696 A JP3035696 A JP 3035696A JP 3035696 A JP3035696 A JP 3035696A JP H09221543 A JPH09221543 A JP H09221543A
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JP
Japan
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anhydride
carboxyl group
epoxy compound
polyester
cyclic acid
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JP3035696A
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Takako Nakayama
崇子 中山
Yasushi Sasaki
靖 佐々木
Genichi Nakamura
元一 中村
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Kao Corp
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Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルボキシル基を有するポリエステルの簡便
かつ効率的な製造方法の提供。 【解決手段】 環状酸無水物とカルボキシル基含有エポ
キシ化合物とを、環状酸無水物とカルボキシル基含有エ
ポキシ化合物の合計量に対して0.01〜10.0モル%の3級
アミンの存在下で反応させてカルボキシル基含有ポリエ
ステルを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルボキシル基含
有ポリエステルの製造方法に関する。詳しくは、分散
剤、キレート剤等として好適に用いられるカルボキシル
基含有ポリエステルの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ポリエ
ステルを製造する方法としては、ジカルボン酸とグリコ
ールとを直接エステル化させる方法、又はジカルボン酸
のアルキルエステルとグリコールとをエステル交換する
方法で、重縮合する方法が知られている。しかしなが
ら、カルボキシル基は、まさに重縮合にあずかる基であ
るから、この方法で高密度かつ制御された量のカルボキ
シル基をポリエステル骨格中に導入することは困難であ
った。
【0003】また、環状酸無水物を、様々な開始剤存在
下でエポキシ化合物と反応させることで開環共重合させ
てポリエステルを得る方法が広く知られている。その中
でも、3級アミン存在下における環状酸無水物とエポキ
シ化合物との反応については、R.F.Fisher, Journal of
Polym. Sci., 8, 155-172(1960)等に開示されている
ように、3級アミンが環状酸無水物へ付加することで重
合を開始し、交互共重合体を与えることが報告されてい
る。
【0004】しかしながら、カルボキシル基はエポキシ
化合物と反応するので、この反応でもカルボキシル基含
有ポリエステルを合成することは困難であると考えられ
ていた。さらにカルボキシル基はアミンと塩をつくるこ
とから、触媒としてアミンを用いることは不適切と考え
られていた。
【0005】その他にも、カルボキシル基含有ポリエス
テルを製造する方法として、ピロメリット酸無水物とジ
オールを反応させる方法等があるが、高いカルボキシル
基密度のポリエステルを得ることはできない。そのた
め、松村等は、カルボキシレートをベンジル保護した後
に、触媒存在下、酸無水物と反応させ、ポリマーとして
から水素添加することにより脱保護する方法(第33回油
化学討論会, 研究発表会講演要旨集, 2A18,142(199
4) )を用いて目的とするポリエステルを得ているが、
この方法は多段階の反応を繰り返す必要がある上に、操
作が煩雑であるため、効率の良い方法ではない。
【0006】従って、本発明の目的は、カルボキシル基
を有するポリエステルの、簡便かつ効率的な製造方法を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究の結果、環状酸無水物とカルボキ
シル基含有エポキシ化合物とを特定の条件で反応させる
ことにより、ペンダントのカルボキシル基を目的のポリ
エステル化反応に関与させることなく、開環共重合が進
行し、簡便かつ効率良くカルボキシル基含有ポリエステ
ルが得られることを見いだし、本発明を完成するに到っ
た。
【0008】すなわち本発明は、環状酸無水物とカルボ
キシル基含有エポキシ化合物とを、環状酸無水物に対し
て0.01〜10.0モル%の3級アミンの存在下で反応させる
ことを特徴とするカルボキシル基含有ポリエステルの製
造方法を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0010】本発明に用いられる環状酸無水物として
は、特に限定されず、環状酸無水物基を1分子中に1個
有していても良いし、2個以上有していても良いが、直
鎖状のポリエステルを得るためには、環状酸無水物基を
1個有しているものが好ましい。具体的には、無水マレ
イン酸、無水フタール酸、無水コハク酸、無水トリメリ
ット酸、無水ピロメリット酸、無水ジグリコール酸、無
水イタコン酸、無水グルタール酸、無水アジピン酸、無
水シトラコン酸等が挙げられ、好ましくは無水マレイン
酸、無水フタール酸、無水コハク酸、無水トリメリット
酸、無水ジグリコール酸、無水イタコン酸であり、更に
好ましくは無水マレイン酸である。また、重合反応にお
いて、これらを単独で用いても良いし2種以上を併用し
てもよい。
【0011】本発明に用いられるカルボキシル基含有エ
ポキシ化合物としては、特に限定されず、カルボキシル
基を1分子中に1個有していても良いし、2個以上有し
ていても良い。具体的には、不飽和カルボン酸をタング
ステン酸ソーダ等の触媒存在下で過酸化水素等を用いて
酸化して得られるエポキシ化合物であり、エポキシコハ
ク酸、アクリル酸エポキシ化物、イタコン酸エポキシ化
物等が挙げられ、好ましくはエポキシコハク酸である。
【0012】本発明に用いられる3級アミンとしては、
特に限定されないが、具体的にはトリメチルアミン、ト
リエチルアミン、トリブチルアミン、ベンジルジメチル
アミン、ジメチルアミノピリジン、ピリジン等が挙げら
れ、好ましくはトリエチルアミン、トリブチルアミン、
ベンジルジメチルアミンである。
【0013】本発明に用いられる上記の環状酸無水物、
カルボキシル基含有エポキシ化合物、3級アミンとして
は、極力不純物を排除し、高純度の乾燥品を用いること
が好ましい。純度が低い場合や含水量が高い場合には、
不純物や水が副反応やゲル化を引きおこし、場合によっ
ては、黒化をもたらすこともある。
【0014】本発明において、触媒として用いられる3
級アミンの使用量は、環状酸無水物とカルボキシル基含
有エポキシ化合物の合計量に対して、0.01〜10.0モル%
の範囲であり、好ましくは、0.01〜1.0 モル%の範囲で
ある。3級アミンの量が0.01モル%未満である場合は、
反応が非常に遅く、高分子量のものが得られにくい。1
0.0モル%を超える場合には、反応率があがりにくく、
着色等の問題も生じる。
【0015】本発明のポリエステルの製造方法は、上記
に記載した、種々の環状酸無水物とカルボキシル基含有
エポキシ化合物とを、溶媒中で溶液として重合しても、
無溶媒下バルクで溶融状態として重合しても良い。高重
合度のポリエステルを短時間で得るためには、反応系が
均一に保たれる最少の溶媒の使用が望ましい。反面、重
合熱の除去や攪拌等の取扱いを考慮するとある程度多く
の溶媒を必要とする。溶媒中で重合する場合に使用でき
る溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、シク
ロヘキサン、n−ヘキサン、ジオキサン、クロロホル
ム、ジクロロエタン、エーテル系溶媒〔 (CH3OCH2)2,
(CH3OCH2CH2)20 (diglyme) , (CH3OCH2CH2OCH2)2 等〕
等の不活性溶媒を挙げることができる。
【0016】本発明の方法において、環状酸無水物、カ
ルボキシル基含有エポキシ化合物、3級アミンの仕込み
方法については、とくに限定されず、予め、反応容器に
一括して仕込む方法を用いても、一方を滴下する方法、
例えば環状酸無水物と3級アミンを予め反応容器中に仕
込んでおいた中に、後からカルボキシル基含有エポキシ
化合物を滴下しても良い。二軸押出機等の反応機を用
い、連続的に仕込むこともできる。
【0017】環状酸無水物とカルボキシル基含有エポキ
シ化合物の仕込み比については、とくに限定されない
が、本発明の方法により得られるポリマーが交互共重合
体であることを考慮すると、カルボキシル基含有エポキ
シ化合物:環状酸無水物(モル比)=1: 0.5〜2が好
ましく、1:0.8 〜1.2 が更に好ましい。但し、過剰に
仕込んだモノマーは消費されないため、当量仕込みとす
ることが経済的に好ましい。また、環状酸無水物を2種
類以上用いても良いし、カルボキシル基含有エポキシ化
合物を2種類以上用いても良い。
【0018】本発明における反応温度は種々のモノマー
により最適な温度が存在するが、0〜200 ℃が好まし
く、50〜180 ℃が更に好ましい。重合温度が0℃を下回
ると、開環共重合の反応時間が長くなったり、未反応の
ままポリマーが得られない場合がある。逆に、200 ℃を
上回ると、副反応が先行し、ゲル化や黒化等が生じるた
め、目的のポリエステルが得られにくい。反応時間は特
に制限されないが、通常30分〜24時間である。本発明の
方法によると、数平均分子量が1000〜数十万のポリエス
テルが得られる。
【0019】本発明におけるポリエステル化反応の特徴
は、エポキシ化合物中に含有されるカルボキシル基を、
目的のエポキシ化合物と環状酸無水物とのポリエステル
化反応に関与させることなく、重合できる点である。こ
れは、重合反応の初期において、エポキシ基と環状酸無
水物との反応が優先的に生じ、重合度がある程度あがっ
た後に、ポリエステル中のカルボキシル基が、架橋や副
反応を引き起こすという、両反応の反応速度の差に由来
するためと考えられる。本発明の上記のような反応条件
においては、カルボキシル基が反応に関与せず、3次元
化が起こらないために、ゲル化せずに、水溶性のカルボ
キシル基含有ポリエステルを得ることができるのであ
る。
【0020】
【発明の効果】本発明の方法では、カルボキシル基含有
エポキシ化合物と、環状酸無水物との開環共重合を、特
定量の3級アミンの存在下で行うことにより、エポキシ
化合物中のカルボキシル基をほとんど重合反応に関与さ
せることなく、短時間で比較的高分子量のポリエステル
を収率良く得ることができる。得られたカルボキシル基
含有ポリエステルは、高い酸価を有する水溶性ポリマー
であり、分散剤、キレート剤等の用途に好適に用いられ
る。
【0021】
【実施例】以下、実施例および比較例により、本発明を
更に詳しく記述するが、本発明はこれらの実施例に制限
されるものではない。なお、実施例、比較例中に示す共
重合体の物性は下記の方法に従い測定した。
【0022】<分子量>分子量は、ゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。カ
ラムは、東洋曹達(株)製、水系カラム(G6000PWX
L+G3000PWXL)を2本直列接続して、溶離液とし
て 0.2Mリン酸系緩衝液(pH=7)を用いて測定した。
得られた測定値は、ポリエチレングリコール換算分子量
として、分子量を算出した。
【0023】<酸価>共重合体の水溶液を 0.1Mの水酸
化ナトリウム水溶液を用いて、pH滴定し、中和に要した
水酸化ナトリウムの量を測定した。得られた水酸化ナト
リウムの量から、試料1g中に含まれるカルボン酸を中
和するために必要な水酸化カリウムのmg数を算出し、酸
価(KOHmg/g)とした。
【0024】<水溶性の割合>試料に、試料の量の10重
量倍以上の水を添加して抽出操作を行い、水に抽出され
た割合を重量%で表した。
【0025】実施例1 攪拌機、還流冷却器、温度計をとりつけた 100mlの丸底
フラスコに、無水フタール酸1.48g(0.01mol)、エポキ
シコハク酸1.32g(0.01mol) 、ベンジルジメチルアミン
0.014g(1×10-4mol)を仕込み、攪拌しながら 150℃
に昇温し、30分塊状重合を行った。得られた反応生成物
は、アセトンに溶解させて、メタノール中で再沈澱精製
を行った。回収した生成物を、約50℃で一晩減圧乾燥を
行ったところ、白色粉末が得られ、水溶性の割合は100
%であった。このポリエステルの収率を求めたところ、
50%であった。また、酸価は、370(KOHmg/g)であり、交
互共重合したときに得られる酸価の理論値(380(KOHmg/
g)) にほぼ相当する酸価が得られた。GPC測定による
数平均分子量(Mn)は10,000、重量平均分子量(Mw)は
33,000、Mw/Mnは3.3 であった。IR及び 1H−NMR
の結果は以下の通りであった。
【0026】IR:1750cm-1(COO), 3470cm-1(OH)1 H−NMR:7.7ppm,4.6ppm,5.5ppm 実施例2〜8 表1及び2に示すカルボキシル基含有エポキシ化合物、
環状酸無水物及び3級アミンを、表1及び2に示す仕込
み比、反応条件で実施例1と同様の操作により反応さ
せ、ポリエステルを得た。得られたポリエステルの物性
値、分析値、収率は表1及び2に示す通りであった。
【0027】比較例1〜2 表3に示すカルボキシル基含有エポキシ化合物、環状酸
無水物及び3級アミンを、表3に示す仕込み比、反応条
件で実施例1と同様の操作により反応させたところ、比
較例1においては黒色の溶剤不溶のゲルが生成し、比較
例2においてはポリエステルは得られなかった。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状酸無水物とカルボキシル基含有エポ
    キシ化合物とを、環状酸無水物とカルボキシル基含有エ
    ポキシ化合物の合計量に対して0.01〜10.0モル%の3級
    アミンの存在下で反応させることを特徴とするカルボキ
    シル基含有ポリエステルの製造方法。
  2. 【請求項2】 反応温度が0〜200 ℃である請求項1記
    載の製造方法。
  3. 【請求項3】 環状酸無水物が、無水マレイン酸、無水
    フタール酸、無水コハク酸、無水トリメリット酸、無水
    ピロメリット酸、無水ジグリコール酸、無水イタコン
    酸、無水グルタール酸、無水アジピン酸及び無水シトラ
    コン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上である
    請求項1又は2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 カルボキシル基含有エポキシ化合物が、
    エポキシコハク酸、アクリル酸エポキシ化物及びイタコ
    ン酸エポキシ化物からなる群より選ばれる1種又は2種
    以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方
    法。
JP3035696A 1996-02-19 1996-02-19 ポリエステルの製造方法 Pending JPH09221543A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000059982A1 (en) * 1999-04-01 2000-10-12 Dynea Chemicals Oy Hyperbranched polyesters

Cited By (1)

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