JPH107807A - 燐酸エステルの洗浄方法 - Google Patents
燐酸エステルの洗浄方法Info
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Landscapes
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
となく、触媒由来の金属成分を除去することが出来、か
つフェノール類や燐酸エステル類の排水への混入が少な
く、白濁した排水が出ない、触媒の洗浄除去方法を提供
する。 【解決手段】 濯ぎで生じた排水に、エマルジョン化を
防止するための所定の成分を添加し、洗浄液として使用
する。
Description
脂用の添加剤として有用な燐酸エステルの製造方法に関
する。さらに詳しくは、金属塩化物触媒存在下に、オキ
シ塩化燐と2価フェノール及び1価フェノールを反応さ
せて得られるオリゴマータイプの燐酸エステルから、触
媒金属を除去する洗浄方法に関する。
果、可塑効果、酸化防止効果などの優れた性能を発現す
ることから、樹脂用の添加剤として広く使用されてい
る。中でも、下記一般式[1]で表されるオリゴマータ
イプのアリール燐酸エステルは、耐熱性に優れ、成形加
工時の揮散や樹脂表面へのしみ出し(ブリード)、金型
汚染等の問題を起こし難いうえ、物性のバランスのとれ
た樹脂組成物が得られる事から、熱可塑性樹脂、特にポ
リスチレン系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ポリフェ
ニレンエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂などの難燃
剤として注目されている。
Ar2,Ar3,Ar4は、各々同一または異なる1価
の芳香族基であり、Rは2価の芳香族基である。) 例えば特公昭51−19858号公報及び特公昭51−
39271号公報などにはこれらの添加剤を含むポリエ
ステル系の難燃性樹脂組成物、特開昭55−11895
7号及び特開平4−279660号公報などにはポリフ
ェニレンエーテル系の樹脂組成物、特公平2−1833
6号公報や米国特許第5061745号明細書などには
ポリカーボネート系の樹脂組成物が記載されている。
常、米国特許第2520090号明細書や特公昭62−
25706号公報、特開昭63−227632号公報、
欧州特許第0613902A1号明細書などに記載の、
ルイス酸触媒の存在下、オキシ塩化燐と、2価フェノー
ル及び1価フェノールを反応させる方法により合成され
る。ルイス酸触媒としては、無水塩化マグネシウム、塩
化アルミニウム、塩化チタン、塩化鉄などの金属塩化物
が好適に用いられる。
テル交換や加水分解の触媒として作用する為、燐酸エス
テル中に残留すると、樹脂との押し出し成形時などに、
燐酸エステルのみならず樹脂自体のゲル化や分解を引き
起こして、樹脂組成物の物性を著しく低下させたり、金
型を汚染して生産性を低下させたり、さらには金型腐食
の原因となることが知られている。従って、合成した燐
酸エステルから触媒金属分を除去する操作は、製造工程
全体の中でも極めて重要である。
留精製を行うことが出来ない為、熱水や酸性水、アルカ
リ水により金属分を水相に抽出する、洗浄精製法がもっ
ぱら行われている。しかし、熱水による洗浄では、金属
分を十分に除去することが出来ないと同時に、エマルジ
ョン化を起こしやすく、水相と燐酸エステル相の分離が
困難となる。
水や、特定のpH以上のアルカリ性洗浄水、中性付近で
pH緩衝作用を持つ洗浄水、及び特定の濃度を超える燐
酸水素塩や多価電解質を含む洗浄水を用いると、燐酸エ
ステルのエマルジョン化が防止できることが知られてい
る。しかし、これらの洗浄水に含まれる酸やアルカリ、
その他の成分は、触媒金属分と同様に、高温下でエステ
ル交換反応や加水分解を促進するため、これらを用いて
洗浄した後には、清澄な水で洗浄液成分を濯いで除く必
要がある。しかし、濯ぎ水のpHが上記特定範囲を逸脱
するか、または電解質等の濃度が上記特定範囲以下とな
ると、燐酸エステルの一部がエマルジョン化して排水が
白濁し、回収が困難となって製品の収率低下を引き起こ
すと共に排水処理の負荷が増加するという問題があっ
た。
示されるアリール燐酸エステルから、簡便な方法により
製品の収率を落とすことなく、触媒由来の金属成分を除
去出来、かつフェノール類や燐酸エステル類の排水への
混入が少なく、白濁した排水が出ない、排水処理の負荷
の少ない触媒の洗浄除去方法を提供することを目的とす
る。
を達成すべく、鋭意洗浄の検討を行った結果、濯ぎで生
じた排水に、必要な成分を添加して、洗浄水として再使
用することにより、白濁した排水を全く出すこと無く、
精製された燐酸エステルを高収率で得ることが出来るこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
ェノール及び1価フェノールを反応させて得られるアリ
ール燐酸エステルオリゴマーから、触媒金属分及び塩素
分を除去するに当たり、燐酸エステルとエマルジョンを
形成することのない洗浄水により、金属を水相に抽出、
分離する洗浄工程と、燐酸エステル相と共に残留する水
分に含有される金属分及び塩素分を濯ぐ濯ぎ工程からな
る洗浄精製工程において、濯ぎ工程で生じた排水を洗浄
水として再使用することを特徴とする燐酸エステルの洗
浄方法。 2. 洗浄水が、pH2.6以下の酸性水である上記1
の燐酸エステルの洗浄方法。 3. 洗浄水が、0.3モル/リットル以上の濃度の、
水に可溶な燐酸水素塩を含む上記1の燐酸エステルの洗
浄方法。 4. 洗浄水が、pH12.5以上のアルカリ水である
上記1の燐酸エステルの洗浄方法。
成に用いる金属塩化物触媒としては、例えば無水塩化マ
グネシウム、塩化アルミニウム、塩化チタン、塩化錫、
塩化亜鉛、塩化鉄などが挙げられ、これらを単独、又は
組み合わせて用いることが出来る。特に無水塩化マグネ
シウム及び塩化アルミニウムの単独又は組み合わせが好
適に用いられる。
えばヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール、ビフ
ェニル−3,3′ジオール、ビフェニル−4,4′ジオ
ール、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェ
ノールF等を、単独又は組み合わせて用いることが出来
る。中でも、反応性と製品の性能の面から、ヒドロキノ
ン、レゾルシノール、ビスフェノールAのいずれか単独
が好適に用いられる。中でも、ビスフェノールAを用い
て得られる燐酸エステルは、耐加水分解性に優れてお
り、特に好ましい。
えば、フェノールや、クレゾール、キシレノール、トリ
メチルフェノール、イソプロピルフェノール、ジ−t−
ブチルフェノール、ノニルフェノールなどのアルキルフ
ェノール類、フェニルフェノール、ベンジルフェノー
ル、クミルフェノール、ナフトール等を単独、又は組み
合わせて用いることが出来る。中でも、フェノール、ク
レゾール、キシレノールを単独、または組み合わせて用
いたものは、合成が容易でかつ優れた難燃性能を示すの
で、好適に用いられる。
としては、前述の公報等に示された公知の方法を用いる
ことが出来るが、金属塩化物触媒の存在下に、オキシ塩
化燐と2価フェノールを反応させた後、未反応のオキシ
塩化燐を除去し、さらに1価フェノールを加えて反応を
完結させる、特開昭63−227632号公報に記載の
方法が、燐酸トリアリールの副生が少なく、好ましい。
ョン化の生じ易さは、燐酸エステルの種類や組成により
異なる。しかし、洗浄水として、濯ぎ工程で生じた排水
を用いて調整した、pH3以下の酸性洗浄水や、pH1
2以上のアルカリ性洗浄水、pH4〜10の範囲でpH
緩衝作用を持つ洗浄水、0.1モル/リットル以上の濃
度の水に可溶な燐酸水素塩を含む洗浄水、及び0.1モ
ル/リットル以上の濃度の多価電解質を含む洗浄水を用
いれば、エマルジョン化は防止でき、排水が白濁するこ
とはない。
ないが、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、ホウ酸、蓚酸、酢酸
などが使いやすく、特に塩酸、硫酸、蓚酸が好ましい。
酸の濃度は、pH3以下を達成すればよいが、pH2.
6以下が、触媒金属の除去効果が高いので好ましく、p
H0〜2の範囲がさらに好ましい。この範囲は、酸の濃
度で示すと概ね0.01〜2規定の範囲となる。
は特に制限しないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、アンモニア水などが使いやすく、特に水酸化ナトリ
ウムが好ましい。アルカリの濃度は、pH12以上を達
成すれば良いが、pH12.5以上が触媒金属の除去効
果が高いので好ましく、pH13〜14の範囲が特に好
ましい。この範囲は、アルカリの濃度で示すと、概ね
0.03〜2規定の範囲となる。
酸水素2ナトリウム、燐酸2水素ナトリウム、燐酸水素
2カリウム、燐酸2水素カリウム、燐酸水素2アンモニ
ウム、燐酸2水素アンモニウム、燐酸水素アンモニウム
ナトリウム等を単独または混合して用いることが出来
る。また、燐酸と水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
アンモニア水等のアルカリを所定の組成となるように混
合して用いても良い。これらを含む洗浄液を用いると、
触媒金属は燐酸水素塩の沈殿として水相に析出する。排
水への燐酸エステルの懸濁を防止するためには、燐酸水
素塩の濃度が0.1モル/リットル以上であればよい
が、触媒金属を十分に沈殿化して除去するためには、水
溶液濃度として0.3モル/リットル以上が好ましく、
0.5モル/リットル以上がさらに好ましい。濃度の上
限は特に無いが、濃すぎても効果に変わりが無い上、排
出される燐の量が多くなり、排水処理の負荷が増加する
為、通常2モル/リットル以下で用いる。
液としては、燐酸水素塩を含む緩衝液の他に、例えばS
φrensenの緩衝液やGomoriの緩衝液、HE
PES緩衝液などが挙げられる。また多価電解質として
は、燐酸(水素)イオンの他に、ホウ酸、クエン酸など
の陰イオンおよび、マグネシウム、亜鉛、鉄、マンガン
などの陽イオンを挙げることが出来る。
料由来の金属分、塩素分、及び洗浄水由来の成分を出来
るだけ除去するよう、操作を繰り返すことが好ましい。
一方で、濯ぎ操作の繰り返し回数が増すと、水相への燐
酸エステルの懸濁が顕著になると共に、分離速度が低下
し界面が不安定となって、水相と燐酸エステル相の分離
が困難となる。この為、濯ぎの回数は1〜10回、さら
に好ましくは2〜5回が適当で、この回数で、酸性分、
金属成分を沈殿化する成分、アルカリ成分などの濃度
が、各々概ね10ppm以下となるよう濯ぎの条件を選
定する。
生する排水に、上記の洗浄水として必要な成分を加えて
洗浄工程に用いることで、これにより、濯ぎ工程で水相
に懸濁した燐酸エステルが再度凝集し、排水への燐酸エ
ステルの懸濁が無くなる。また、フェノール類と親水性
エステルの、燐酸エステル相と水への分配は平衡の関係
にあるので、フェノール類や親水性エステルの濃度は、
純水に必要な成分を添加した洗浄液を使用した場合の排
水と実質的に同じになる。これらの結果、濯ぎ工程で発
生する排水分の排出量が軽減され、製品が高収率で得ら
れると同時に排水処理の負荷が軽減される。
ぎ操作を2回繰り返す場合には、濯ぎ操作の最終回であ
る2回目に清澄な濯ぎ水を用い、排出される濯ぎ廃液を
タンクなどに貯蔵して、次回の製造時の1回目の濯ぎに
使用し、さらにその廃液に酸成分等の洗浄に必要な成分
を添加して、その次の回の製造時の洗浄工程に使用する
ごとく、濯ぎ排水をカウンターフロー的に使い回しし、
最終的に酸等のエマルジョン化防止のための成分を加え
て洗浄工程に用いることにより、濯ぎの回数に関わりな
く、排出されるフェノール分と親水性燐酸エステル分の
総量を、洗浄工程1回分に削減することが出来る。
とは、アルカリ、及びアルカリ土類金属の含有量が概ね
100ppm以下のいわゆる上水の範疇に入るものであ
れば特に制限はないが、実質上金属成分を含まない、イ
オン交換水や蒸留水などのいわゆる純水が好ましい。燐
酸エステルと洗浄液または濯ぎ水の比率は、燐酸エステ
ルと洗浄水または濯ぎ水の十分な接触が確保できる限り
において特に制限はないが、通常、燐酸エステルに対し
て、体積比で0.1〜10倍の洗浄液または濯ぎ水を用
いることが好ましく、0.2〜5倍の範囲がさらに好ま
しい。
ミキサー/セトラー型の洗浄装置が好適に用いられる。
反応生成物である燐酸エステルと洗浄水または濯ぎ水の
混合には、例えば攪拌混合槽や、ラインミキサーなどを
用いることが出来る。本発明の方法によれば、燐酸エス
テルと洗浄水または濯ぎ水の液液分離速度は通常十分速
いので、洗浄及び濯ぎ後のエステル相と水相の分離法
は、セトラー等を用いる一般的な重力分離法により分離
することが可能である。また、交流の連続式液液抽出装
置を用いることもできる。
た後、蒸留などにより水分等を除去したアリール燐酸エ
ステルは、耐熱性に優れ、難燃剤などの樹脂用添加剤と
して好適に用いることが出来る。
的に説明する。まず、本発明で用いた分析方法を以下に
示す。 燐酸エステルの組成 (A) 東ソー GPC カラム 東ソー TSKgel G2000HXL 2本 東ソー TSKgel G3000HXL 1本 直列 溶媒 THF flow=1ml/分 検出器 UV λ=254nm 試料 THF1000倍希釈 50μl 絶対検量線法 (B) 島津 LC−1OA カラム 東ソー TSKgel ODS−80T 溶媒 メタノール/水=90/10 flow=0.5ml/分 検出器 UV λ=254nm 試料 メタノール 50倍希釈 10μl 絶対検量線法 燐酸エステル及び排水中の金属分の定量 ICP法 装置 セイコー社製 JYー38PII型 試料 MIBK 30倍希釈 絶対検量線法 実施例及び比較例で用いた燐酸エステルの構造式と組成
を、表1及び表2に示す。また、各々の合成法を下記に
示す。
(40モル)、オキシ塩化燐15.35kg(100モ
ル)、及び無水塩化マグネシウム58g(0.6モル)
を、かくはん機・還流管及び減圧蒸留設備の付属する3
0リットルGL反応器に仕込み、窒素気流下70〜12
0℃にて6時間反応させた。反応終了後、反応温度を維
持しつつ、反応器を50mmHgまで減圧し、未反応の
オキシ塩化燐を回収した。ついで反応器を70℃まで冷
却し、フェノール15.05kg(160モル)を加
え、100〜150℃に加熱して7時間反応させた。そ
のままの温度で10mmHgまで徐々に減圧して未反応
フェノールの一部を留去し、26.8kgの反応生成物
を得た。
塩化燐1226.8g(8.0モル)、及び無水塩化マ
グネシウム2.8g(0.015モル)を、かくはん機
・還流管付きの2000ml四つ口フラスコに仕込み、
窒素気流下70〜120℃にて5時間反応させた。反応
終了後、反応温度を維持しつつ、フラスコを真空ポンプ
にて50mmHgに減圧し、未反応のオキシ塩化燐をトラッ
プにて回収した。ついでフラスコを室温まで冷却し、
2,6−キシレノール488.5g(4.0モル)及び
無水塩化アルミニウム2.0g(0.015モル)を加
え、100〜150℃に加熱して5時間反応させた。つ
いでフラスコを室温まで冷却し、フェノール376.0
g(4.0モル)を加え、100〜150℃に加熱して
5時間反応させた。そのままの温度で10mmHgまで
徐々に減圧し、未反応のフェノールを一部溜去して13
02gの反応生成物を得た。
化燐768.3g(5.0モル)、及び無水塩化マグネ
シウム2.8g(0.015モル)を、流出管、トラッ
プを経て減圧設備に接続した、かくはん機・還流管付き
の2000ml四つ口フラスコに仕込み、窒素気流下7
0〜120℃にて5時間反応させた。反応終了後、反応
温度を維持しつつ、フラスコを50mmHgに減圧し、未反
応のオキシ塩化燐をトラップにて回収した。ついでフラ
スコを室温まで冷却し、フェノール752.1g(8.
0モル)を加え、100〜150℃に加熱して5時間反
応させた。そのままの温度で10mmHgまで徐々に減
圧し、未反応のフェノールを一部留去して、1058g
の反応生成物を得た。
付きの2リットルセパラブルフラスコに、[燐酸エステ
ル1]500gと、洗浄液として0.05規定塩酸50
0gを仕込み、80℃で30分間混合攪拌した後、攪拌
を止めてそのままの温度で30分間静置分離し、水相を
抜き出した(洗浄)。
80℃で30分間混合攪拌した後、攪拌を止めそのまま
の温度で30分間静置分離し、水相を抜き出した(濯ぎ
1)。同様の操作をさらに繰り返した(濯ぎ2)。各排
水、及び濯ぎ終了後の燐酸エステルの分析値を表3に示
す。
フラスコに、[燐酸エステル1]150gと、洗浄液と
して比較例1の”濯ぎ1”の水相に塩酸を加えて0.0
5規定の濃度に調整した液150gを仕込み、湯浴にて
80℃に加温しながら、翼長30mmのテフロン製スク
リュウ翼を用い、200rpmの速度で30分間混合攪
拌した後、攪拌を止め、そのままの温度で30分静置し
た後、水相を抜き出した(洗浄)。フラスコに、比較例
1の”濯ぎ2”の水相150gを加え、80℃に加温し
ながら30分間混合攪拌した後、30分間静置して水相
を抜き出した(濯ぎ1)。さらに、蒸留水150gを加
え、同様に混合攪拌と水相の分離を行った(濯ぎ2)。
0gと、洗浄液としての”濯ぎ1”の水相に塩酸を加
えて0.05規定の濃度に調整した液130gを仕込
み、と同様の方法で洗浄を行った。さらに比較例1
の”濯ぎ2”の水相の代わりに、の”濯ぎ2”の水相
を用い、水相の仕込量を各々130gとする以外はと
同様の方法により、2回の濯ぎを行った。
0gと、洗浄液としての”濯ぎ1”の水相に塩酸を加
えて0.05規定の濃度に調整した液100gを仕込
み、と同様の方法で洗浄を行った。さらに比較例1
の”濯ぎ2”の水相の代わりに、の”濯ぎ2”の水相
を用い、水相の仕込量を各々100gとする以外はと
同様の方法により、2回の濯ぎを行った。
浄”後及び”濯ぎ2”終了後の燐酸エステルの分析結果
を表3に示す。洗浄、濯ぎに於ける燐酸エステル相と水
相の流れの説明図を図1に示す。
に[燐酸エステル2]を用いる以外は、実施例1及び比
較例1と同様の装置、操作条件にて洗浄及び濯ぎを実施
した。結果を表4に示す。
に[燐酸エステル3]を用い、操作温度を60℃とし、
洗浄水を0.2規定に調製した蓚酸水とする以外は、実
施例1及び比較例1と同様の装置、操作にて洗浄及び濯
ぎを実施した。結果を表4に示す。
た水酸化ナトリウム溶液とする以外は、実施例1及び比
較例1と同様の装置、操作条件にて洗浄及び濯ぎを実施
した。結果を表4に示す。
トルの燐酸と、0.75モル/リットルの水酸化ナトリ
ウムを添加した水溶液を用い、洗浄後のエステル相を濾
過して沈殿分を除去する以外は、実施例1及び比較例1
と同様の装置、操作条件にて洗浄及び濯ぎを実施した。
結果を表4に示す。
セパラブルフラスコに、[燐酸エステル1]150g
と、洗浄液として蒸留水150gを仕込み、湯浴にて9
0℃に加温しながら、翼長30mmのテフロン製スクリ
ュウ翼を用い、200rpmの速度で30分間混合攪拌
した後、攪拌を止め、そのままの温度で30分間静置し
た後、水相を抜き出した(洗浄)。フラスコに、蒸留水
150gを加え、90℃に加温しながら30分間混合攪
拌した後、30分間静置して水相を抜き出した。さらに
1回同様の濯ぎ操作を繰り返した。結果を表4に示す。
オリゴマーから、簡便な方法により製品の収率を落とす
ことなく、触媒由来の金属成分を除去することが出来
る。しかも、排水は清澄でフェノール類や燐酸エステル
類の混入が少なく、処理が容易である。
のフローの説明図である。
成分
Claims (4)
- 【請求項1】 金属塩化物触媒存在下に、オキシ塩化燐
と2価フェノール及び1価フェノールを反応させて得ら
れるアリール燐酸エステルオリゴマーから、触媒金属分
及び塩素分を除去するに当たり、燐酸エステルとエマル
ジョンを形成することのない洗浄水により、金属を水相
に抽出、分離する洗浄工程と、燐酸エステル相と共に残
留する水分に含有される金属分及び塩素分を濯ぐ濯ぎ工
程からなる洗浄精製工程において、濯ぎ工程で生じた排
水を洗浄水として再使用することを特徴とする燐酸エス
テルの洗浄方法。 - 【請求項2】 洗浄水が、pH2.6以下の酸性水であ
る請求項1記載の燐酸エステルの洗浄方法。 - 【請求項3】 洗浄水が、0.3モル/リットル以上の
濃度の、水に可溶な燐酸水素塩を含む請求項1記載の燐
酸エステルの洗浄方法。 - 【請求項4】 洗浄水が、pH12.5以上のアルカリ
水である請求項1記載の燐酸エステルの洗浄方法。
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| JP16946996A JP3655012B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 燐酸エステルの洗浄方法 |
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| JP3655012B2 JP3655012B2 (ja) | 2005-06-02 |
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-
1996
- 1996-06-28 JP JP16946996A patent/JP3655012B2/ja not_active Expired - Lifetime
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