JP2013108074A - Polyalkylene carbonate diol having cyclic alkylene group, copolymer there of, and method for producing them - Google Patents
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Abstract
【課題】「二級又は三級の炭素原子に水酸基が結合した」環状アルキレンジオールを使用した、新規なポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体、並びに前記共重合体の組成の制御が簡便な環状アルキレン基を有するポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法を提供する。
【解決手段】環状アルキレン基:Zを含有する下記式(A)及び式(B)で示される繰り返し単位の分子構造を有し、かつ分子末端が水酸基であるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体である。
【選択図】なし[PROBLEMS] A novel polyalkylene carbonate diol and a copolymer thereof using a cyclic alkylene diol having a hydroxyl group bonded to a secondary or tertiary carbon atom, and a simple cyclic control of the composition of the copolymer. A method for producing a polyalkylene carbonate diol having an alkylene group and a copolymer thereof is provided.
A cyclic alkylene group: a polyalkylene carbonate diol copolymer having a molecular structure of a repeating unit represented by the following formulas (A) and (B) containing Z and having a hydroxyl group at the molecular end. .
[Selection figure] None
Description
本発明は、環状アルキレン基を有するポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体並びにそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a polyalkylene carbonate diol having a cyclic alkylene group, a copolymer thereof, and a production method thereof.
ポリアルキレンカーボネートジオールは、一般的に、透明性、耐衝撃性、耐熱性等に優れた素材として知られており、例えば、ポリウレタン樹脂や熱可塑性エラストマー等の製造原料として有用である。
ところで、このポリアルキレンカーボネートジオールのモノマーであるアルキレンジオールとしては、例えば、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の直鎖状のアルキレンジオールのほかに、特徴的なものとして、例えば、2,2−ジアルキル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジアルキル−1,5−ペンタンジオール等の分岐鎖を有するアルキレンジオール;シクロヘキサンジメタノール、トリシクロアルカンジメタノール等の脂環式骨格を有するアルキレンジオール、及びベンゼンジメタノール等の芳香族ジメタノール等の「一級の炭素原子に水酸基が結合した」分岐鎖状アルキレンジオールが、これまで広く使用されてきた(例えば、特許文献1〜4参照)。
Polyalkylene carbonate diol is generally known as a material excellent in transparency, impact resistance, heat resistance, and the like, and is useful as a raw material for producing, for example, polyurethane resins and thermoplastic elastomers.
By the way, as an alkylene diol which is a monomer of this polyalkylene carbonate diol, for example, in addition to linear alkylene diols such as 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol, Alkylene diols having a branched chain such as 2,2-dialkyl-1,3-propanediol and 2,4-dialkyl-1,5-pentanediol; alicyclic skeletons such as cyclohexanedimethanol and tricycloalkanedimethanol In general, branched alkylene diols having a hydroxyl group bonded to a primary carbon atom such as aromatic dimethanol such as benzene dimethanol have been widely used (for example, Patent Documents 1 to 4). reference).
上記の特許文献より、特に、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジアルキル−1,5−ペンタンジオール等の「一級の炭素原子に水酸基が結合した」分岐鎖状アルキレンジオールを使用したポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体は、粘度が大きく低下することが知られており、流動性(液状性)の向上を目的として検討されてきた。
また、上記の検討を通して、「一級の炭素原子に水酸基が結合した」分岐鎖状アルキレンジオールを使用したポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法は、直鎖状アルキレンジオールを使用した公知の製造方法と同様に、そのホモポリマーのみならず、様々な組成比のコポリマー(共重合体)でさえも、使用する原料の配合比の調整だけで比較的容易に製造できることも知られている。
From the above patent documents, in particular, branched alkylene having a hydroxyl group bonded to a primary carbon atom such as 2,2-dimethyl-1,3-propanediol and 2,4-dialkyl-1,5-pentanediol. Polyalkylene carbonate diols and copolymers thereof using diols are known to have a significant decrease in viscosity, and have been studied for the purpose of improving fluidity (liquidity).
In addition, through the above examination, a method for producing a polyalkylene carbonate diol and a copolymer thereof using a branched alkylene diol having a “hydroxyl group bonded to a primary carbon atom” is well known in the art using a linear alkylene diol. Similar to the production method, it is also known that not only the homopolymer but also copolymers (copolymers) of various composition ratios can be produced relatively easily only by adjusting the blending ratio of the raw materials used.
上記の特許文献より、これまで検討されてきた分岐鎖又は環状のアルキレン基を有するポリアルキレンカーボネートジオールは、主に、ポリウレタン樹脂のソフトセグメント用原料を志向して、低粘度化を図るために使用されてきたが、その一方、高粘度化といった高い固形性を志向した、いわゆる、ハードセグメント用原料としてのポリアルキレンカーボネートジオールの可能性については、これまで全く検討されていない。
その理由の一つとして、特許文献4[0004]項にも記載されているように、例えば、1,4−シクロヘキサンジオールのような二級の炭素原子に水酸基が結合した環状アルキレンジオールと直鎖状アルキレンジオールとを使用してポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を製造する場合、その反応部位である前記環状アルキレンジオールの「二級又は三級の炭素原子に結合した水酸基」と直鎖状アルキレンジオールの「一級の炭素原子に結合した水酸基」とでは、カーボネート化合物との反応性(例えば、副反応の有無等)及び反応速度(例えば、隣接アルキル基の立体障害の反応への寄与等)が大きく異なるため、これらの反応性及び反応速度を制御して所望の組成比の共重合体を製造することは全く容易ではないという大きな課題があったためである。
The polyalkylene carbonate diol having a branched chain or cyclic alkylene group, which has been studied so far from the above-mentioned patent documents, is mainly used for lowering the viscosity of polyurethane resin as a soft segment raw material. On the other hand, the possibility of so-called polyalkylene carbonate diol as a raw material for a hard segment, which is oriented toward high solidity such as high viscosity, has not been studied so far.
As one of the reasons, for example, as described in Patent Document 4 [0004], a cyclic alkylene diol and a linear chain in which a hydroxyl group is bonded to a secondary carbon atom such as 1,4-cyclohexanediol. When a polyalkylene carbonate diol copolymer is produced using a linear alkylene diol, the reaction site is a “hydroxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom” of the cyclic alkylene diol and a linear alkylene diol. The “hydroxyl group bonded to the primary carbon atom” in FIG. 1 has a large reactivity with the carbonate compound (for example, presence or absence of side reaction) and reaction rate (for example, contribution to the reaction of steric hindrance of the adjacent alkyl group). Therefore, it is not easy to produce a copolymer having a desired composition ratio by controlling the reactivity and reaction rate. This is because there was a problem.
そこで、本発明は、例えば、ポリウレタン樹脂のハードセグメント用原料等として有用なポリアルキレンカーボネートジオール及びその製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the polyalkylene carbonate diol useful as a raw material for hard segments of a polyurethane resin, etc., and its manufacturing method, for example.
そこで、本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、環状構造を含有する「二級又は三級の炭素原子に水酸基が結合した」アルキレンジオール(以降、本発明では、「環状アルキレン基含有ジオール」と称することがある。)を使用した、新規なポリアルキレンカーボネートジオール(以降、本発明では、「環状アルキレン基含有ポリアルキレンジオール」と称することがある。)、及びその共重合体(以降、本発明では、「環状アルキレン基含有ポリアルキレンジオール共重合体」と称することがある。)を見出した。
また、特定の反応条件下、環状アルキレン基含有ジオール、「一級の炭素原子に水酸基が結合した」アルキレンジオール及びカーボネートを、得られる共重合体の組成比を制御させて反応を行うことができる、工業的にも好適なポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法を見出し、本発明に至った。
Accordingly, as a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that an alkylene diol (hereinafter referred to as “the hydroxyl group is bonded to a secondary or tertiary carbon atom”) containing a cyclic structure. In the present invention, a novel polyalkylene carbonate diol using a “cyclic alkylene group-containing diol” (hereinafter sometimes referred to as “cyclic alkylene group-containing polyalkylene diol” in the present invention). And a copolymer thereof (hereinafter referred to as “cyclic alkylene group-containing polyalkylenediol copolymer” in the present invention).
Further, under specific reaction conditions, a cyclic alkylene group-containing diol, an alkylene diol having a hydroxyl group bonded to a primary carbon atom, and a carbonate can be reacted while controlling the composition ratio of the resulting copolymer. An industrially suitable method for producing a polyalkylene carbonate diol and a copolymer thereof has been found, and the present invention has been achieved.
すなわち、本発明は、下記に示す[1]〜[7]の発明事項を含むものである。
[1] 下記式(A)で示される繰り返し単位の分子構造を有し、かつ分子末端が水酸基である、ポリアルキレンカーボネートジオール。
That is, the present invention includes the following items [1] to [7].
[1] A polyalkylene carbonate diol having a molecular structure of a repeating unit represented by the following formula (A) and having a hydroxyl group at the molecular end.
[2] 下記式(A)と一種以上の式(B)で示される繰り返し単位の分子構造を有し、かつ分子末端が水酸基である、ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体。
[2] A polyalkylene carbonate diol copolymer having a molecular structure of a repeating unit represented by the following formula (A) and one or more formulas (B) and having a molecular terminal hydroxyl group.
(式(A)中、Zは、下記式(Z1)〜(Z4)で示される環状アルキレン基を示す。) (In the formula (A), Z represents a cyclic alkylene group represented by the following formulas (Z 1 ) to (Z 4 ).)
(式(Z1)〜(Z4)中、X及びYは、単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、カルボニル基、フッ素原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されたメチレン基又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基をそれぞれ示し、XとYは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。また、p及びqは、それぞれメチレン基の数を示し、pは1又は2の整数を示し、qは0、1又は2の整数を示す。ここで、pとqは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。L1は、単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、カルボニル基、フッ素原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されたメチレン基又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基のいずれかを示す。また、式(Z1)〜(Z4)中、波線を付した結合は、カーボネート基(−O−CO−O−)の酸素原子と環状分子骨格上の任意の炭素原子との結合を示す。但し、式(Z3)において、p=1、q=0(単結合)、かつXとYが共に酸素原子であるのものは除く。) (In the formulas (Z 1 ) to (Z 4 ), X and Y are methylenes substituted with a single bond, oxygen atom, sulfur atom, sulfonyl group, carbonyl group, fluorine atom or alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Each represents a group or an alkylamino group having 1 to 4 carbon atoms, and X and Y may be the same as or different from each other, and p and q each represent the number of methylene groups; Represents an integer of 1 or 2, q represents an integer of 0, 1 or 2. Here, p and q may be the same or different from each other, L 1 represents a single bond, oxygen One of an atom, a sulfur atom, a sulfonyl group, a carbonyl group, a fluorine atom, a methylene group substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkylamino group having 1 to 4 carbon atoms is shown. in Z 1) ~ (Z 4) , the wavy line Binding indicates the bond between the oxygen atom and the cyclic molecule any carbon atom on the backbone of carbonate groups (-O-CO-O-). However, in the formula (Z 3), p = 1 , q = 0 (Single bond) and X and Y are both oxygen atoms are excluded.)
(式(B)中、n及びmは、それぞれ1〜6の整数を示し、nとmは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。L2は、単結合、酸素原子、硫黄原子、メチレン基、スルホニル基、カルボニル基、フッ素原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されたメチレン基又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基を示す。)。
[3] 一分子中の前記式(A)で示される繰り返し単位の分子構造と、一種以上の前記式(B)で示される繰り返し単位の分子構造の含有比(式(B)の分子構造の合計数:式(A)の分子構造の数)が、80:20〜20:80である、前記[2]に記載のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体。
[4] 1H−NMRスペクトル分析より算出された数平均分子量が500〜3000である、前記[1]に記載のポリアルキレンカーボネートジオール。
[5] 1H−NMRスペクトル分析より算出された数平均分子量が500〜3000である、前記[2]又は[3]に記載のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体。
[6] アルカリ金属化合物の存在下、下記式(1)で示される環状アルキレンジオールと一種以上の下記式(3)で示されるカーボネートを反応温度80〜150℃で反応させることを特徴とする、前記[1]に記載のポリアルキレンカーボネートジオールの製造方法。
(In the formula (B), n and m each represent an integer of 1 to 6, and n and m may be the same or different from each other. L 2 represents a single bond, an oxygen atom, or sulfur. An methylene group substituted with an atom, a methylene group, a sulfonyl group, a carbonyl group, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkylamino group having 1 to 4 carbon atoms).
[3] The content ratio of the molecular structure of the repeating unit represented by the formula (A) in one molecule and the molecular structure of one or more repeating units represented by the formula (B) (of the molecular structure of the formula (B) The polyalkylene carbonate diol copolymer according to the above [2], wherein the total number: the number of molecular structures of the formula (A) is 80:20 to 20:80.
[4] The polyalkylene carbonate diol according to the above [1], wherein the number average molecular weight calculated from 1 H-NMR spectrum analysis is 500 to 3000.
[5] The polyalkylene carbonate diol copolymer according to [2] or [3], wherein the number average molecular weight calculated from 1 H-NMR spectrum analysis is 500 to 3000.
[6] In the presence of an alkali metal compound, the cyclic alkylene diol represented by the following formula (1) and one or more carbonates represented by the following formula (3) are reacted at a reaction temperature of 80 to 150 ° C. The manufacturing method of the polyalkylene carbonate diol as described in said [1].
(式(1)中、Zは、下記式(Z1)〜(Z4)で示される基を示す。) (In formula (1), Z represents a group represented by the following formulas (Z 1 ) to (Z 4 ).)
(式(Z1)〜(Z4)中、X及びYは、単結合、酸素原子、硫黄原子、メチレン基(−CH2−)、スルホニル基、カルボニル基、又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基をそれぞれ示し、XとYは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。p及びqは、それぞれメチレン基の数を示し、pは1又は2の整数を示し、qは0、1又は2の整数を示す。ここで、pとqは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。L1は、単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、カルボニル基、又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基、フッ素原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されたメチレン基を示す。また、式(Z1)〜(Z4)中、波線を付した結合は、水酸基の酸素原子と環状分子骨格上の任意の炭素原子との結合を示す。但し、式(Z3)において、p=1、q=0(単結合)、かつXとYが共に酸素原子であるのものは除く。) (In the formulas (Z 1 ) to (Z 4 ), X and Y are a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a methylene group (—CH 2 —), a sulfonyl group, a carbonyl group, or a carbon atom having 1 to 4 carbon atoms. Each represents an alkylamino group, and X and Y may be the same or different from each other, p and q represent the number of methylene groups, p represents an integer of 1 or 2, and q represents Represents an integer of 0, 1 or 2. Here, p and q may be the same or different from each other, L 1 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a sulfonyl group, a carbonyl group, Or a methylene group substituted with an alkylamino group having 1 to 4 carbon atoms, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a wavy line in the formulas (Z 1 ) to (Z 4 ). The bond is an oxygen atom of the hydroxyl group and any It shows the binding of atom. However, the formula in (Z 3), p = 1 , q = 0 ( single bond), and X and Y are excluding both those is an oxygen atom.)
(式(3)中、R1及びR2は、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基;アリル基;ハロゲン原子、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキルオキシ基を有してもよい炭素数6〜18のフェニル基であり、R1とR2は互いに同一であっても、又はそれぞれ異なっていてもよい。但し、式(3)で示されるカーボネートの炭素数は3〜37である。)
[7] アルカリ金属化合物の存在下、下記式(1)で示される環状アルキレンジオール、一種以上の下記式(2)で示される直鎖状アルキレンジオール、及び一種以上の下記式(3)で示されるカーボネートを反応温度80〜150℃で反応させることを特徴とする、前記[2]又は[3]に記載のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の製造方法。
(In Formula (3), R 1 and R 2 may have a fluorine atom and may have a C 1-6 alkyl group; a benzyl group; an allyl group; a halogen atom or a fluorine atom. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a phenyl group having 6 to 18 carbon atoms that may have an alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may have a fluorine atom, and R 1 and R 2 are They may be the same as or different from each other, provided that the carbon number of the carbonate represented by the formula (3) is 3 to 37.)
[7] In the presence of an alkali metal compound, it is represented by a cyclic alkylene diol represented by the following formula (1), one or more linear alkylene diols represented by the following formula (2), and one or more formulas (3) below. The method for producing a polyalkylene carbonate diol copolymer according to [2] or [3], wherein the carbonate is reacted at a reaction temperature of 80 to 150 ° C.
(式(Z1)〜(Z4)中、X及びYは、単結合、酸素原子、硫黄原子、メチレン基(−CH2−)、スルホニル基、カルボニル基、又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基をそれぞれ示し、XとYは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。p及びqは、それぞれメチレン基の数を示し、pは1又は2の整数を示し、qは0、1又は2の整数を示す。ここで、pとqは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。L1は、単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、カルボニル基、又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基、フッ素原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されたメチレン基を示す。また、式(Z1)〜(Z4)中、波線を付した結合は、水酸基の酸素原子と環状分子骨格上の任意の炭素原子との結合を示す。但し、式(Z3)において、p=1、q=0(単結合)、かつXとYが共に酸素原子であるのものは除く。) (In the formulas (Z 1 ) to (Z 4 ), X and Y are a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a methylene group (—CH 2 —), a sulfonyl group, a carbonyl group, or a carbon atom having 1 to 4 carbon atoms. Each represents an alkylamino group, and X and Y may be the same or different from each other, p and q represent the number of methylene groups, p represents an integer of 1 or 2, and q represents Represents an integer of 0, 1 or 2. Here, p and q may be the same or different from each other, L 1 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a sulfonyl group, a carbonyl group, Or a methylene group substituted with an alkylamino group having 1 to 4 carbon atoms, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a wavy line in the formulas (Z 1 ) to (Z 4 ). The bond is an oxygen atom of the hydroxyl group and any It shows the binding of atom. However, the formula in (Z 3), p = 1 , q = 0 ( single bond), and X and Y are excluding both those is an oxygen atom.)
(式(2)中、n及びmは、それぞれ1〜6の整数を示し、nとmは互いに同一であっても、又は異なっていてもよい。L2は、単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、カルボニル基、フッ素原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されたメチレン基又は炭素原子数1〜4のアルキルアミノ基のいずれかを示す。) (In formula (2), n and m each represent an integer of 1 to 6, and n and m may be the same or different from each other. L 2 represents a single bond, an oxygen atom, or sulfur. Any one of an atom, a sulfonyl group, a carbonyl group, a fluorine atom, a methylene group substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkylamino group having 1 to 4 carbon atoms is shown.)
(式(3)中、R1及びR2は、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基;アリル基;ハロゲン原子、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキルオキシ基を有してもよい炭素数6〜18のフェニル基であり、R1とR2は互いに同一であっても、又はそれぞれ異なっていてもよい。但し、式(3)で示されるカーボネートの炭素数は3〜37である。)
[8] アルカリ金属化合物が、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムt−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウムt−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、及びナトリウムt−ブトキシドからなる群より選ばれる1種以上のアルカリ金属アルコキシドである、前記[6]又は[7]に記載のポリアルキレンカーボネートジオール又はその共重合体の製造方法。
[9] 式(2)で示される直鎖状アルキレンジオールが、1,2−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、又は1,12−ドデカンジオールからなる群より選ばれる一種以上の直鎖状アルキレンジオールである、前記[7]に記載のポリアルキレンカーボネート共重合体の製造方法。
[10] 前記[1]に記載の分子末端が水酸基である、ポリウレタン樹脂製造用ポリアルキレンカーボネート。
[11] 前記[2]又は[3]に記載の分子末端が水酸基である、ポリウレタン樹脂製造用ポリアルキレンカーボネート共重合体。
(In Formula (3), R 1 and R 2 may have a fluorine atom and may have a C 1-6 alkyl group; a benzyl group; an allyl group; a halogen atom or a fluorine atom. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a phenyl group having 6 to 18 carbon atoms that may have an alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may have a fluorine atom, and R 1 and R 2 are They may be the same as or different from each other, provided that the carbon number of the carbonate represented by the formula (3) is 3 to 37.)
[8] The alkali metal compound is lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium isopropoxide, lithium t-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium isopropoxide, potassium t-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxy. Of polyalkylene carbonate diol or a copolymer thereof according to [6] or [7] above, which is one or more alkali metal alkoxides selected from the group consisting of sodium, sodium isopropoxide, and sodium t-butoxide Method.
[9] The linear alkylene diol represented by the formula (2) is 1,2-ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexane. Selected from the group consisting of diol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, or 1,12-dodecanediol The method for producing a polyalkylene carbonate copolymer according to [7] above, which is one or more linear alkylene diols.
[10] A polyalkylene carbonate for producing a polyurethane resin, wherein the molecular end according to [1] is a hydroxyl group.
[11] A polyalkylene carbonate copolymer for producing a polyurethane resin, wherein the molecular end described in [2] or [3] is a hydroxyl group.
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体は、そのポリマーの主鎖構造に、骨格的に堅牢な環状アルキレン基を一つ以上有するという分子構造上の特徴から、たとえ、共重合体といえども粘度が高く、例えば、ポリウレタン樹脂のモノマーとして使用した場合、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの直鎖状アルキレンジイソシアネートをソフトセグメントとして使用して、透明性の高い新たなソフトフィール型ポリウレタン樹脂が提供できるほか、例えば、トルエンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートを使用して、より高い力学的強度が期待できるポリウレタン樹脂も提供することができる。 The polyalkylene carbonate diol and the copolymer thereof according to the present invention are characterized in that the main chain structure of the polymer has one or more skeleton-strength cyclic alkylene groups, and therefore the copolymer and However, the viscosity is high. For example, when used as a monomer for polyurethane resin, a new soft-feel type polyurethane resin with high transparency is provided by using linear alkylene diisocyanate such as hexamethylene diisocyanate as a soft segment. In addition, for example, an aromatic diisocyanate such as toluene diisocyanate can be used to provide a polyurethane resin that can be expected to have higher mechanical strength.
また、本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体は、環状構造中の二級又は三級の炭素原子との間にカーボネート結合が形成されているため、耐候性(光安定性、耐湿性、耐加水分解性)が優れた材料である。 In addition, since the polyalkylene carbonate diol and the copolymer thereof according to the present invention have a carbonate bond formed with a secondary or tertiary carbon atom in the cyclic structure, weather resistance (light stability, moisture resistance) Property and hydrolysis resistance).
さらに、本発明の製造方法では、反応触媒として安価なアルカリ金属化合物を使用した特定の反応条件下で重合反応を行うことで、たとえ環状アルキレン基含有ジオールを使用した場合であっても、反応副生物や分子量が不十分なアルキレンカーボネートジオールオリゴマーを多量に生成させること無く、かつ分子の両末端がともに水酸基であるポリアルキレンカーボネートジオール及び/又はその共重合体を製造することができる、簡便かつ工業的にも好適な製造方法が提供される。 Furthermore, in the production method of the present invention, the polymerization reaction is carried out under specific reaction conditions using an inexpensive alkali metal compound as a reaction catalyst, so that even if a cyclic alkylene group-containing diol is used, A simple and industrial process that can produce polyalkylene carbonate diol and / or a copolymer thereof, in which both ends of the molecule are hydroxyl groups, without producing a large amount of an alkylene carbonate diol oligomer with insufficient organism or molecular weight. A suitable manufacturing method is also provided.
≪本発明のポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体≫
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオールは、前記式(A)で示される繰り返し単位の分子構造の有し、かつ分子末端に水酸基を有するポリアルキレンカーボネートジオール(環状アルキレン基含有ジオール)であり、また、本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール共重合体は、前記式(A)と一種以上の式(B)で示される繰り返し単位の分子構造の有し、かつ分子末端に水酸基を有するポリアルキレンカーボネートジオール共重合体(環状アルキレン基含有ポリアルキレンジオール共重合体)である。なお、前記本発明のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体において、前記式(A)と一種以上の前記式(B)の分子構造の含有比は、通常、目的とするポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の使用用途に合わせて適宜調整される。そこで、一分子中の前記式(A)で示される繰り返し単位の分子構造と、一種以上の前記式(B)で示される繰り返し単位の分子構造の含有比(式(B)の分子構造の合計数:式(A)の分子構造の数)の具体例としては、通常99:1〜1:99、好ましくは90:10〜10:90、更に好ましくは80:20〜20:80、より好ましくは80:20〜30:70、特に好ましくは80:20〜40:60である。
<< Polyalkylene carbonate diol and copolymer thereof of the present invention >>
The polyalkylene carbonate diol according to the present invention is a polyalkylene carbonate diol (cyclic alkylene group-containing diol) having a molecular structure of the repeating unit represented by the formula (A) and having a hydroxyl group at the molecular end. The polyalkylene carbonate diol copolymer according to the present invention comprises a polyalkylene carbonate diol copolymer having a molecular structure of a repeating unit represented by the formula (A) and one or more formulas (B) and having a hydroxyl group at the molecular end. It is a polymer (cyclic alkylene group-containing polyalkylene diol copolymer). In the polyalkylene carbonate diol copolymer of the present invention, the content ratio of the molecular structure of the formula (A) and one or more formulas (B) is usually that of the target polyalkylene carbonate diol copolymer. It is adjusted appropriately according to the intended use. Therefore, the content ratio of the molecular structure of the repeating unit represented by the formula (A) in one molecule and the molecular structure of one or more repeating units represented by the formula (B) (the sum of the molecular structures of the formula (B) As specific examples of the number: the number of molecular structures of the formula (A), it is usually 99: 1 to 1:99, preferably 90:10 to 10:90, more preferably 80:20 to 20:80, and more preferably. Is 80: 20-30: 70, particularly preferably 80: 20-40: 60.
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の数平均分子量は、好ましくは300〜5000、更に好ましくは500〜3000、より好ましくは500〜2000、特に好ましくは500〜1500である。ここで、前記数平均分子量は、例えば、1H−NMRスペクトル測定から公知の方法(例えば、本願実施例参照)にて算出される数平均分子量であっても、又は公知の水酸基価測定(例えば、JIS K 1557又はJIS K 0070参照)から算出される数平均分子量であっても、更にはゲルろ過クロマトグラフィー測定(GPC:標準物質;ポリスチレン)から算出される数平均分子量であっても、いずれの測定方法から算出されたものであってもよい。 The number average molecular weight of the polyalkylene carbonate diol and the copolymer thereof according to the present invention is preferably 300 to 5000, more preferably 500 to 3000, more preferably 500 to 2000, and particularly preferably 500 to 1500. Here, the number average molecular weight is, for example, a number average molecular weight calculated from a 1 H-NMR spectrum measurement by a known method (for example, refer to Examples of the present application), or a known hydroxyl value measurement (for example, , JIS K 1557 or JIS K 0070), and the number average molecular weight calculated from gel filtration chromatography (GPC: standard substance; polystyrene). It may be calculated from the measurement method.
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体は、上記に示す数平均分子量の範囲であれば、高い信頼性でその組成比を調整して製造することができる。更に、本発明で得られたポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体は、骨格的に堅牢な環状アルキレン部分を有するため、これまで知られてきたポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体よりも高い力学的強度を有することが期待されるため、その特徴を活かした様々な工業材料の構成成分または原料として使用することができる。 The polyalkylene carbonate diol and the copolymer thereof according to the present invention can be produced by adjusting the composition ratio with high reliability within the range of the number average molecular weight shown above. Furthermore, since the polyalkylene carbonate diol and its copolymer obtained in the present invention have a skeleton-strength cyclic alkylene moiety, it has higher mechanics than the polyalkylene carbonate diol and its copolymer known so far. Therefore, it can be used as a constituent or raw material for various industrial materials that take advantage of the characteristics.
≪本発明のポリアルキレンカーボネートジオール又は本発明のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の製造方法≫
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール又は本発明のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体は、アルカリ金属化合物の存在下、前記式(1)で示される環状アルキレン基含有ジオール、共重合体合成の場合は一種以上の前記式(2)で示される直鎖状アルキレンジオール、及び一種以上の前記式(3)で示されるカーボネートを反応させて製造される。
≪Method for producing polyalkylene carbonate diol of the present invention or polyalkylene carbonate diol copolymer of the present invention≫
The polyalkylene carbonate diol according to the present invention or the polyalkylene carbonate diol copolymer of the present invention is a kind in the case of synthesizing a cyclic alkylene group-containing diol represented by the above formula (1) in the presence of an alkali metal compound. It is produced by reacting the linear alkylene diol represented by the above formula (2) and one or more carbonates represented by the above formula (3).
<式(1)で示される環状アルキレンジオール>
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造原料として使用される式(1)で示される環状アルキレン基含有ジオールは、好ましくは前記式(Z1)〜(Z4)の炭素数が4〜18の環状アルキレン基含有ジオール、より好ましくは前記式(Z1)〜(Z4)の炭素数が4〜12の環状アルキレン基含有ジオール、特に好ましくは1,3−シクロへキサンジオール、1,4−シクロへキサンジオール、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン(ペルヒドロビスフェノールA)、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン、イソソルビドである。
<Cyclic alkylene diol represented by the formula (1)>
The cyclic alkylene group-containing diol represented by the formula (1) used as a raw material for producing the polyalkylene carbonate diol and the copolymer thereof according to the present invention is preferably a carbon number of the above formulas (Z 1 ) to (Z 4 ). Is a cyclic alkylene group-containing diol having 4 to 18 carbon atoms, more preferably a cyclic alkylene group-containing diol having 4 to 12 carbon atoms in the above formulas (Z 1 ) to (Z 4 ), particularly preferably 1,3-cyclohexanediol. 1,2-cyclohexanediol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane (perhydrobisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) hexafluoropropane, and isosorbide.
本発明の式(1)で示される環状アルキレンジオールは、市販品が有れば、それをそのまま使用してもよく、一方、市販品が無いものについては、例えば、対応するケトン化合物をヒドリド還元する等の公知の方法により別途合成して使用してする。更に、市販品又は合成品を、例えば、蒸留、晶析、及び/又はカラムクロマトグフィー等で精製して使用してもよい。 The cyclic alkylene diol represented by the formula (1) of the present invention may be used as it is if there is a commercially available product. On the other hand, for those that do not have a commercially available product, for example, the corresponding ketone compound is subjected to hydride reduction. It is separately synthesized and used by a known method. Further, a commercially available product or a synthesized product may be used after being purified by, for example, distillation, crystallization, and / or column chromatography.
<式(2)で示される直鎖状アルキレンジオール>
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の製造方法において、製造原料として使用される式(2)で示される直鎖状アルキレンジオールとして、具体的には1,2−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、又は1,12−ドデカンジオールなどの炭素数が2〜12の直鎖状アルキレンジオール;ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジブチレングリコール、2,2’−チオジエタノール、3,3’−チオジプロパノール、又は2,2’−スルホニルジエタノールなどのエーテル結合、チオエーテル結合又はスルホニル結合を有する炭素数が2〜12のヘテロ原子含有直鎖状アルキレンジオール、炭素数が2〜6の直鎖状アルキレンジオール、又は炭素数が2〜6のヘテロ原子含有直鎖状アルキレンジオール、より好ましくは炭素数が4〜6の直鎖状アルキレンジオールが挙げられるが、好ましくは1,2−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、又は1,12−ドデカンジオールからなる群より選ばれる一種以上の直鎖状アルキレンジオールが使用される。
<Linear alkylene diol represented by the formula (2)>
In the method for producing a polyalkylene carbonate diol copolymer according to the present invention, the linear alkylene diol represented by the formula (2) used as a production raw material is specifically 1,2-ethylene glycol, 1, 3 -Propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10- A linear alkylene diol having 2 to 12 carbon atoms such as decanediol, 1,11-undecanediol, or 1,12-dodecanediol; diethylene glycol, dipropylene glycol, dibutylene glycol, 2,2′-thiodiethanol, Such as 3,3′-thiodipropanol or 2,2′-sulfonyldiethanol C2-C12 heteroatom-containing linear alkylene diol having a tellurium bond, thioether bond or sulfonyl bond, C2-C6 linear alkylene diol, or C2-C6 heteroatom-containing A linear alkylene diol, more preferably a linear alkylene diol having 4 to 6 carbon atoms, may be mentioned, but 1,2-ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, , 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, or 1 One or more linear alkylene diols selected from the group consisting of, 12-dodecanediol are used.
式(2)で示される直鎖状アルキレンジオールは、市販品が有れば、それをそのまま使用してもよく、一方、市販品が無いものについては、例えば、対応するカルボン酸化合物やカルボン酸エステル化合物をヒドリド還元する等の公知の方法により別途合成して使用してする。更に、市販品又は合成品を、例えば、蒸留、晶析、カラムクロマトグフィー等で精製して使用してもよい。また、本発明のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の製造において、式(2)で示される直鎖状アルキレンジオールは、単独で使用しても、又は複数種類使用してもよく、その合計使用量は、式(1)で示される環状アルキレンジオール1モルに対して、好ましくは0.1〜9.0モル、更に好ましくは0.25〜6.0モル、より好ましくは0.5〜4.0モル、特に好ましくは0.8〜4.0モル、特により好ましくは1.0〜3.0モルである。 As long as there is a commercial product, the linear alkylene diol represented by the formula (2) may be used as it is. On the other hand, for a product without a commercial product, for example, the corresponding carboxylic acid compound or carboxylic acid The ester compound is separately synthesized and used by a known method such as hydride reduction. Further, a commercially available product or a synthesized product may be used after being purified by, for example, distillation, crystallization, column chromatography or the like. Further, in the production of the polyalkylene carbonate diol copolymer of the present invention, the linear alkylene diol represented by the formula (2) may be used alone or in combination, and the total amount used. Is preferably 0.1 to 9.0 moles, more preferably 0.25 to 6.0 moles, and more preferably 0.5 to 4. moles per mole of the cyclic alkylene diol represented by the formula (1). 0 mol, particularly preferably 0.8 to 4.0 mol, particularly preferably 1.0 to 3.0 mol.
<式(3)で示されるカーボネート>
本発明に係る製造方法において、製造原料として使用される式(3)で示されるカーボネートのR1及びR2は、R1及びR2は、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基;アリル基;ハロゲン原子、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキルオキシ基を有してもよい炭素数6〜18のフェニル基である。なお、R1とR2は互いに同一であっても、又はそれぞれ異なっていてもよい。また、前記置換基の個数は、特に制限されないが、式(3)で示されるカーボネートの炭素数は3〜37である。前記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、又は環状のいずれであってもよく、更に分岐鎖状の場合は位置異性体も含む。さらに、本発明において、式(3)で示されるカーボネートは、単独で使用しても、又は複数種類使用してもよい。
<Carbonate represented by formula (3)>
In the production method according to the present invention, R 1 and R 2 of the carbonate represented by the formula (3) used as a production raw material have 1 to 1 carbon atoms in which R 1 and R 2 may have a fluorine atom. An alkyl group having 6 carbon atoms; a benzyl group; an allyl group; an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a halogen atom or a fluorine atom; an alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may have a fluorine atom It is a C6-C18 phenyl group which may have. R 1 and R 2 may be the same or different from each other. The number of the substituents is not particularly limited, but the carbon number of the carbonate represented by the formula (3) is 3 to 37. The alkyl group may be linear, branched or cyclic, and further includes a positional isomer in the case of a branched chain. Furthermore, in this invention, the carbonate shown by Formula (3) may be used individually or may be used in multiple types.
上記より、本発明で使用される式(3)で示されるカーボネートとして、好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート又はジイソプロピルカーボネート等の対称カーボネート;メチルエチルカーボネート等の非対称カーボネート;ジフェニルカーボネート、ジベンジルカーボネート、及びジアリルカーボネートからなる群より選ばれる1種以上のカーボネート、より好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びジフェニルカーボネートからなる群より選ばれる1種以上のカーボネート、特に好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、又はメチルエチルカーボネートが使用される。 From the above, the carbonate represented by the formula (3) used in the present invention is preferably a symmetric carbonate such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate or diisopropyl carbonate; an asymmetric carbonate such as methyl ethyl carbonate; One or more carbonates selected from the group consisting of carbonate, dibenzyl carbonate, and diallyl carbonate, more preferably one or more carbonates selected from the group consisting of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diphenyl carbonate, especially Preferably dimethyl carbonate, diethyl carbonate or methyl ethyl carbonate is used.
また、本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法では、式(3)で示されるカーボネートを複数種類使用してもよい。その理由として、例えば、本発明の反応では、使用するカーボネートから副生するアルコールの影響を受けて、反応溶液の液温が低下して所望の反応温度に設定することが出来なかったり、反応混合物の溶解性が低下して析出物が発生したりして、目的の分子量のポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体を得るための重合反応が進行しなくなることがある。そこで、このような反応性の低い状態を避けるために、高沸点又は高溶解性のカーボネートを適宜加えて、反応状態を改善させてもよい。 Moreover, in the manufacturing method of the polyalkylene carbonate diol and its copolymer which concern on this invention, you may use multiple types of carbonate shown by Formula (3). For example, in the reaction of the present invention, under the influence of alcohol by-produced from the carbonate to be used, the liquid temperature of the reaction solution is lowered and cannot be set to a desired reaction temperature, or the reaction mixture In some cases, precipitates are generated due to a decrease in the solubility of the polymer, and the polymerization reaction for obtaining a polyalkylene carbonate diol having a target molecular weight and a copolymer thereof may not proceed. Therefore, in order to avoid such a low reactivity state, a high boiling point or highly soluble carbonate may be added as appropriate to improve the reaction state.
本発明の式(3)で示されるカーボネートは、市販品が有れば、それをそのまま使用してもよい。また市販品が無いものについては、例えば、特開2006−104095等を参考に別途合成してもよい。更に、市販品又は合成品を、例えば、蒸留、晶析、カラムクロマトグフィー等で精製して使用してもよい。 If there exists a commercial item, you may use the carbonate shown by Formula (3) of this invention as it is. Moreover, about what has no commercial item, you may synthesize | combine separately, for example, referring to Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-104095 etc. Further, a commercially available product or a synthesized product may be used after being purified by, for example, distillation, crystallization, column chromatography or the like.
また、前記式(3)で示されるカーボネートは、単独で使用しても、又は複数種類使用してもよく、その合計使用量は、式(1)で示される環状アルキレンジオールの合計1モルに対して、好ましくは0.5〜2モル、より好ましくは0.8〜2モル、特に好ましくは1〜1.5モルである。 The carbonate represented by the formula (3) may be used alone or in combination, and the total amount used is 1 mol of the cyclic alkylene diol represented by the formula (1). On the other hand, it is preferably 0.5 to 2 mol, more preferably 0.8 to 2 mol, and particularly preferably 1 to 1.5 mol.
<アルカリ金属化合物>
本発明で使用されるアルカリ金属化合物としては、アルカリ金属の水酸化物(例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、金属アルコキシド(例えば、炭素数1〜6のアルコールのリチウム、カリウム、ナトリウム塩等)及びこれらの混合物が挙げられる。
<Alkali metal compound>
Examples of the alkali metal compound used in the present invention include alkali metal hydroxides (for example, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.), metal alkoxides (for example, lithium of alcohol having 1 to 6 carbon atoms, Potassium, sodium salts, etc.) and mixtures thereof.
本発明で使用されるアルカリ金属化合物として、好ましくは、炭素数1〜6のアルカリ金属アルコキシド;更に好ましくは、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムt−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウムt−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、及びナトリウムt−ブトキシドからなる群より選ばれる1種以上のアルカリ金属アルコキシド;より好ましくは、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウムt−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、及びナトリウムt−ブトキシドからなる群より選ばれる1種以上のアルカリ金属アルコキシド;特に好ましくは、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、ナトリウムメトキシド、及びナトリウムエトキシドからなる群より選ばれる1種以上のアルカリ金属アルコキシド;特により好ましくは、ナトリウムメトキシド又はナトリウムエトキシドである。 The alkali metal compound used in the present invention is preferably an alkali metal alkoxide having 1 to 6 carbon atoms; more preferably lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium isopropoxide, lithium t-butoxide, potassium methoxide, One or more alkali metal alkoxides selected from the group consisting of potassium ethoxide, potassium isopropoxide, potassium t-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium isopropoxide, and sodium t-butoxide; The group consisting of potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium isopropoxide, potassium t-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium isopropoxide, and sodium t-butoxide One or more alkali metal alkoxides selected from the group consisting of potassium methoxide, potassium ethoxide, sodium methoxide, and sodium ethoxide; particularly preferably, Sodium methoxide or sodium ethoxide.
本発明で使用されるアルカリ金属化合物は、市販品があれば、それをそのまま使用してもよい。また、金属アルコキシドであれば、例えば、対応するアルカリ金属とアルコールから別途調製して使用してもよい。 If the alkali metal compound used by this invention has a commercial item, you may use it as it is. Moreover, if it is a metal alkoxide, you may use separately prepared from the corresponding alkali metal and alcohol, for example.
更に、前記アルカリ金属化合物は、単独で使用しても、又は複数種類使用してもよく、その合計使用量は、式(1)で示される環状アルキレンジオールと式(2)で示される直鎖状アルキレンジオールとの合計使用量に対して
、好ましくは0.001〜1.0質量%(10〜10000ppm)、さらに好ましくは0.005〜0.1質量%(50〜1000ppm)、より好ましくは0.005〜0.05質量%(50〜500ppm)、特に好ましくは0.005〜0.02質量%(50〜200ppm)となるように使用する。
Further, the alkali metal compounds may be used alone or in combination, and the total amount used is a linear alkylene diol represented by the formula (1) and a linear chain represented by the formula (2). Preferably, it is 0.001-1.0 mass% (10-10000 ppm), More preferably, it is 0.005-0.1 mass% (50-1000 ppm) with respect to the total usage-amount with a linear alkylene diol, More preferably It is used so that it may become 0.005-0.05 mass% (50-500 ppm), Most preferably 0.005-0.02 mass% (50-200 ppm).
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法では、前記アルカリ金属化合物の種類及び使用量を用いて重合反応を行うことにより、反応温度を抑えながらも、良好に反応を進行させることに成功した。すなわち、これまで知られていた方法では、重合反応中に並行して起こる反応中間体の脱炭酸反応によるオレフィン化合物や、低い反応温度条件に起因する不十分な重合度のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を大量生成していたのに対して、本発明の方法によれば、これらの副反応の影響なく、十分な分子量(重合度)を有し、かつ所望の組成比の本発明のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を得ることができる。 In the method for producing a polyalkylene carbonate diol and a copolymer thereof according to the present invention, the reaction is allowed to proceed satisfactorily while suppressing the reaction temperature by performing a polymerization reaction using the type and amount of the alkali metal compound. Succeeded. That is, in the methods known so far, an olefin compound by a decarboxylation reaction of a reaction intermediate that occurs in parallel during the polymerization reaction or a polyalkylene carbonate diol copolymer having an insufficient polymerization degree due to a low reaction temperature condition. In contrast to the formation of a large amount of coal, according to the method of the present invention, the polyalkylene of the present invention has a sufficient molecular weight (degree of polymerization) and has a desired composition ratio without being affected by these side reactions. A carbonate diol copolymer can be obtained.
<反応溶媒>
本発明の反応は、別途反応溶媒の存在下で行っても、又は非存在下で行ってもよい。
なお、別途、反応溶媒を使用する場合、使用できる反応溶媒としては、反応を阻害しないものであれば、特に限定されず、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類が挙げられるが、好ましくはエーテル類、ニトリル類、及び/又はアミド類が使用される。また、これらの反応溶媒は、単独又は2種以上を混合して使用しても良く、その使用量は、適宜調整されるため特に限定されない。しかしながら、本発明の反応では、例えば、使用する原料の溶解性が低い場合等には、別途反応溶媒を使用することもあるが、通常は、反応終了後の処理の煩雑さも考慮し、別途反応溶媒をできるだけ使用すること無く反応を行うことが望ましい。
<Reaction solvent>
The reaction of the present invention may be performed separately in the presence of a reaction solvent or in the absence.
In addition, when using a reaction solvent separately, as a reaction solvent which can be used, if it does not inhibit reaction, it will not specifically limit, For example, aliphatic hydrocarbons, such as hexane, heptane, a cyclohexane, diethyl ether, Ethers such as diisopropyl ether, t-butyl methyl ether, dimethoxyethane, cyclopentyl methyl ether and tetrahydrofuran; Nitriles such as acetonitrile and propionitrile; Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; Halogens such as methylene chloride and chloroform Hydrocarbons; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned, but ethers, nitriles and / or amides are preferably used. Moreover, these reaction solvents may be used alone or in admixture of two or more, and the amount used is not particularly limited because it is appropriately adjusted. However, in the reaction of the present invention, for example, when the solubility of the starting material used is low, a reaction solvent may be used separately. However, in general, the reaction after completion of the reaction is considered in view of the complexity of the treatment. It is desirable to carry out the reaction without using a solvent as much as possible.
<反応条件>
本発明のポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法は、アルカリ金属化合物の存在下、前記式(1)で示される環状アルキレンジオール、前記式(2)で示される1種以上の直鎖状アルキレンジオール、並びに式(3)で示される1種以上のカーボネートを、反応溶媒の存在下又は非存在下、大気圧又は減圧下、及び/又はアルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガス気流下にて、加熱しながら撹拌等により混合させて行う、エステル交換型の重合反応である。そこで、反応系内(反応環境)が非水条件下であることが望ましい。
また、その製造方式は、例えば、バッチ方式、連続方式等いずれの方式も可能であり、特に制限されない。なお、反応系内(反応環境)が非水条件下であることが望ましい。
<Reaction conditions>
In the method for producing the polyalkylene carbonate diol and the copolymer thereof according to the present invention, in the presence of an alkali metal compound, the cyclic alkylene diol represented by the formula (1) and one or more linear chains represented by the formula (2) are used. An alkylene diol and one or more carbonates represented by formula (3) in the presence or absence of a reaction solvent, under atmospheric pressure or reduced pressure, and / or under an inert gas stream such as argon, helium, nitrogen, etc. In the transesterification polymerization reaction, the mixture is mixed by stirring or the like while being heated. Therefore, it is desirable that the reaction system (reaction environment) is under non-aqueous conditions.
In addition, the manufacturing method may be any method such as a batch method or a continuous method, and is not particularly limited. It is desirable that the reaction system (reaction environment) is under non-aqueous conditions.
使用される反応機器として、具体的には、撹拌槽型反応器、薄膜反応器、遠心式薄膜蒸発反応器、表面更新型二軸混練反応器、二軸横型撹拌反応器、濡れ壁式反応器、自由落下させながら重合する多孔板型反応器、ワイヤーに沿わせて落下させながら重合するワイヤー付き多孔板型反応器等が挙げられるが、特に限定されない。なお、これらの重合機器は単独もしくは組み合わせて使用してもよい。また、これらの重合機器の材質についても特に制限はなく、例えば、ステンレススチール、ニッケル、又はグラスライニング等から適宜選んで使用される。 Specifically, the reaction equipment used is a stirred tank reactor, a thin film reactor, a centrifugal thin film evaporation reactor, a surface renewal biaxial kneading reactor, a biaxial horizontal stirring reactor, a wet wall reactor A perforated plate type reactor that polymerizes while freely falling, a perforated plate type reactor with wire that polymerizes while dropping along a wire, and the like are exemplified, but are not particularly limited. These polymerization devices may be used alone or in combination. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the material of these superposition | polymerization apparatuses, For example, it selects from stainless steel, nickel, glass lining etc. suitably, and is used.
本発明の反応において、反応温度(反応液の温度)は、通常65℃以上、180℃未満、好ましくは65〜160℃、さらに好ましくは80〜150℃、より好ましくは90〜145℃、特に好ましくは100〜140℃である。なお、反応温度(反応液の温度)が、65℃より低い場合は、反応により副生したアルコールにより反応に影響を及ぼすことがあるため、工業的生産サイクルの観点から好ましくなく、一方、180℃を超えた場合は、反応時間16時間以内に本発明の共重合体の末端基が、オレフィン末端基となる割合が5%以上となるため、これを、例えば、ポリウレタン樹脂や熱可塑性エラストマー等のモノマーとして使用した場合に、得られるポリマーの重合度、分子量分散に悪影響を与えるため好ましくない。
また、本発明の製造方法において、その反応時間は上記の反応温度に依存するが、好ましくは30時間以下、さらに好ましくは24時間以下、より好ましくは20時間以下、特に好ましくは18時間以下、特に好ましくは16時間以下である。
In the reaction of the present invention, the reaction temperature (temperature of the reaction solution) is usually 65 ° C. or higher and lower than 180 ° C., preferably 65 to 160 ° C., more preferably 80 to 150 ° C., more preferably 90 to 145 ° C., particularly preferably. Is 100-140 ° C. When the reaction temperature (temperature of the reaction solution) is lower than 65 ° C, the reaction may be affected by alcohol produced as a by-product of the reaction, which is not preferable from the viewpoint of an industrial production cycle. In the case of exceeding the ratio of the terminal group of the copolymer of the present invention to the olefin terminal group within 5 hours within 16 hours, for example, such as polyurethane resin or thermoplastic elastomer When used as a monomer, it adversely affects the polymerization degree and molecular weight dispersion of the resulting polymer, which is not preferable.
In the production method of the present invention, the reaction time depends on the reaction temperature, but is preferably 30 hours or less, more preferably 24 hours or less, more preferably 20 hours or less, particularly preferably 18 hours or less, particularly Preferably it is 16 hours or less.
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体は、化学平衡を伴うエステル交換型の重合反応により製造される。従って、上記の温度範囲にて反応圧力を適宜調整することで、この化学平衡を重合反応促進方向へと偏らせることが可能となるため、効率的に目的とする分子量(数平均分子量)のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を得ることができる。
そこで、工業的にも好適な本発明の製造方法の一つの実施態様としては、例えば、反応中に副生するアルコールを必要に応じて大気圧下又は減圧下にて留去させながら、所望の分子量(例えば、数平均分子量など)に達するまで反応を行った後、これを取得する方法が挙げられる。この操作を含む本発明の製造方法の具体例としては、大気圧下であって、かつ反応液の液温が160℃以下(特に好ましくは140℃)の反応条件下において、本発明の式(1)で示される環状アルキレンジオール、共重合体合成の場合は1種以上の式(2)で示される直鎖状アルキレンジオール、及び式(3)で示される1種以上のカーボネートを反応させ、副生したアルコール類又はフェノール類を、その理論生成量に対して、まず70質量%以上を留去し、次いで、反応圧力を徐々に減圧し、残りの副生したアルコール類を留去させるポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法が挙げられる。ここで、徐々に減圧させた反応圧力の最終圧力(内圧)は、好ましくは大気圧未満〜0.01kPa(絶対圧)、更に好ましくは50〜0.01kPa(絶対圧)、より好ましくは10〜0.01kPa(絶対圧)、特に好ましくは5〜0.01kPa(絶対圧)である。
The polyalkylene carbonate diol and its copolymer according to the present invention are produced by a transesterification polymerization reaction with chemical equilibrium. Therefore, by appropriately adjusting the reaction pressure within the above temperature range, this chemical equilibrium can be biased toward the direction of promoting the polymerization reaction. An alkylene carbonate diol copolymer can be obtained.
Therefore, as one embodiment of the production method of the present invention that is also industrially suitable, for example, the alcohol produced as a by-product during the reaction may be distilled off at atmospheric pressure or under reduced pressure as desired. A method of obtaining this after reacting until the molecular weight (for example, number average molecular weight, etc.) is reached can be mentioned. As a specific example of the production method of the present invention including this operation, under the reaction conditions of atmospheric pressure and the reaction solution temperature of 160 ° C. or lower (particularly preferably 140 ° C.), the formula ( In the case of synthesizing a cyclic alkylene diol represented by 1), a linear alkylene diol represented by one or more formulas (2) and one or more carbonates represented by formula (3) are reacted, First, 70 mass% or more of the alcohol or phenol produced as a by-product is distilled off with respect to the theoretical production amount, and then the reaction pressure is gradually reduced to remove the remaining by-produced alcohol. Examples include a method for producing an alkylene carbonate diol and a copolymer thereof. Here, the final pressure (internal pressure) of the reaction pressure gradually reduced is preferably less than atmospheric pressure to 0.01 kPa (absolute pressure), more preferably 50 to 0.01 kPa (absolute pressure), more preferably 10 to 10. 0.01 kPa (absolute pressure), particularly preferably 5 to 0.01 kPa (absolute pressure).
本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体の製造方法の特徴としては、たとえ環状アルキレン基含有ジオールを使用した場合であっても、反応副生物や分子量が不十分なアルキレンカーボネートジオールオリゴマーを多量に生成させること無く、かつ分子の両末端がともに水酸基であるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を簡便な方法で製造することができる、工業的にも好適な製造方法であることが挙げられる。 As a feature of the method for producing a polyalkylene carbonate diol and a copolymer thereof according to the present invention, even when a cyclic alkylene group-containing diol is used, a reaction by-product or an alkylene carbonate diol oligomer with insufficient molecular weight is used. It can be mentioned that the polyalkylene carbonate diol copolymer in which both ends of the molecule are hydroxyl groups can be produced by a simple method without producing a large amount.
更に、本発明に係る製造方法のもう一つの特徴としては、式(1)で示される環状アルキレンジオールと式(2)で示される直鎖状アルキレンジオールの使用量(配合比)が、そのまま、本発明のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の前記式(A)及び式(B)で示される繰り返し単位の分子構造の組成比に反映する
製造方法であることが挙げられる。すなわち、本発明の製造方法によれば、目的とする本発明に係るポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の組成比に比例してアルキレンジオールを使用することで、得られるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の組成比を簡便に制御することができる、工業的に好適な製造方法である。また、従来行なわれてきた、反応性に差がある2つのジオールのうち、一方のジオールを目的組成比以上の大過剰量使用するという組成比の制御方法を行なう必要が無く、従って経済的にも好適な製造方法である。
Furthermore, another feature of the production method according to the present invention is that the amount of the cyclic alkylene diol represented by the formula (1) and the linear alkylene diol represented by the formula (2) (mixing ratio) is as it is, It is mentioned that it is a manufacturing method reflected in the composition ratio of the molecular structure of the repeating unit shown by said Formula (A) and Formula (B) of the polyalkylene carbonate diol copolymer of this invention. That is, according to the production method of the present invention, by using an alkylene diol in proportion to the composition ratio of the target polyalkylene carbonate diol copolymer of the present invention, the resulting polyalkylene carbonate diol copolymer This is an industrially suitable production method in which the composition ratio can be easily controlled. Moreover, it is not necessary to carry out a composition ratio control method that uses a large excess amount of one diol or more of the target composition ratio among the two diols that have a difference in reactivity. Is also a suitable manufacturing method.
次に、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
<ポリアルキレンカーボネートジオール、及びその共重合体の数平均分子量の算出方法>
(1H−NMRスペクトルの測定)
本実施例で得られたポリアルキレンカーボネートジオール、及びその共重合体の1H−NMRスペクトル測定は、得られたポリマーを、重クロロホルム又は重アセトニトリルに溶解してNMR測定用サンプルを調整し、NMR測定装置(「AVANCE500型」、ブルカー・バイオスピン社製)を用いて、ノンデカップリングで測定を行った。
<Calculation method of number average molecular weight of polyalkylene carbonate diol and its copolymer>
(Measurement of 1 H-NMR spectrum)
The 1 H-NMR spectrum measurement of the polyalkylene carbonate diol obtained in this example and its copolymer was prepared by dissolving the obtained polymer in deuterated chloroform or deuterated acetonitrile to prepare a sample for NMR measurement. Using a measuring device (“AVANCE 500 type”, manufactured by Bruker Biospin), the measurement was performed with non-decoupling.
(繰り返し単位の分子構造の数の算出方法)
本実施例で得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体における、式(A)と式(B)との分子構造の含有比は、「高分子の核磁気共鳴(高分子学会高分子実験学編集委員会編 共立出版 283ページ)」を参照にして、式(A)及び式(B)の繰り返し単位の分子構造の数から、それぞれ算出した。
(Calculation method of the number of molecular structures of repeating units)
In the polyalkylene carbonate diol copolymer obtained in this example, the content ratio of the molecular structure of the formula (A) and the formula (B) is expressed as “polymer nuclear magnetic resonance (edited by Polymer Society of Polymer Experiments”). It was calculated from the number of molecular structures of the repeating units of the formula (A) and the formula (B) with reference to “Committee edition Kyoritsu publication page 283)”.
より具体的には、本実施例で得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の1H−NMRスペクトルデータから、前記式(A)で示される分子構造の数:aは、分子末端の水酸基に隣接するメチン部位の積分値(1H−NMRでの化学シフトの値(δ/ppm:3.50〜3.80)を1とした場合における、ポリカーボネート主鎖中のカーボネート基に隣接するメチン部位の水素原子の積分値(1H−NMRでの化学シフトの値(δ/ppm):4.50〜4.80の比にて算出される。
また同様に、上記で得られた1H−NMRスペクトルデータより、前記式(B)で示される分子構造の数:bは、分子末端の水酸基に隣接するメチレン部位の積分値(1H−NMRでの化学シフトの値(δ/ppm:3.50〜3.80)を1とした場合における、ポリカーボネート主鎖中のカーボネート基に隣接するメチレン部位の水素原子の積分値(1H−NMRでの化学シフトの値(δ/ppm:4.00〜4.30)の比にて算出される。
More specifically, from the 1 H-NMR spectrum data of the polyalkylene carbonate diol copolymer obtained in this example, the number of molecular structures represented by the formula (A): a is the hydroxyl group at the molecular end. The methine site adjacent to the carbonate group in the polycarbonate main chain when the integrated value of the adjacent methine site (the value of chemical shift in 1 H-NMR (δ / ppm: 3.50 to 3.80) is 1) The integrated value of hydrogen atoms (chemical shift value in 1 H-NMR (δ / ppm): calculated at a ratio of 4.50 to 4.80.
Similarly, from the 1 H-NMR spectrum data obtained above, the number of molecular structures represented by the formula (B): b is the integral value ( 1 H-NMR of the methylene moiety adjacent to the hydroxyl group at the molecular end. When the value of chemical shift in (δ / ppm: 3.50 to 3.80) is 1, the integrated value of hydrogen atoms in the methylene site adjacent to the carbonate group in the polycarbonate main chain (in 1 H-NMR The chemical shift value (δ / ppm: 4.00 to 4.30) is calculated.
(ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の組成比の算出方法)
本実施例で得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体中の式(A)又は式(Bとしてそれぞれ示される繰り返し単位の分子構造の組成比は、前記にて算出されたa及びbより、式(A)の組成比(%)は、a/(a+b)*100(%)にて、また、式(B)の組成比(%)は、b/(a+b)*100(%)にて算出される。
(Calculation method of composition ratio of polyalkylene carbonate diol copolymer)
In the polyalkylene carbonate diol copolymer obtained in this example, the composition ratio of the molecular structure of the repeating unit represented by formula (A) or formula (B, respectively) is calculated from the formulas a and b calculated above. The composition ratio (%) of (A) is a / (a + b) * 100 (%), and the composition ratio (%) of formula (B) is b / (a + b) * 100 (%). Calculated.
(数平均分子量の算出方法)
本実施例で得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の数平均分子量は、前記にて算出されたそれぞれの繰り返し単位の分子構造の数であるa及びbの値と、それぞれの繰り返し単位の分子構造の分子量の積に、末端部分の分子構造の分子量を加味して算出した。より詳しくは、得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の1H−NMRスペクトル分析、並びに原料の仕込み量及び回収量から組成比を換算して算出した。
(Calculation method of number average molecular weight)
The number average molecular weight of the polyalkylene carbonate diol copolymer obtained in this example is the value of a and b, which is the number of molecular structures of each repeating unit calculated above, and the molecule of each repeating unit. The calculation was performed by adding the molecular weight of the molecular structure of the terminal portion to the product of the molecular weight of the structure. More specifically, the composition ratio was calculated from the 1 H-NMR spectrum analysis of the obtained polyalkylene carbonate diol copolymer, and the charged amount and recovered amount of raw materials.
<ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の熱的挙動の測定方法>
本実施例で得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体のガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)により、測定温度範囲を−100〜150℃として測定を行った。
<Measuring method of thermal behavior of polyalkylene carbonate diol copolymer>
The glass transition point of the polyalkylene carbonate diol copolymer obtained in this example was measured with a differential scanning calorimeter (DSC) at a measurement temperature range of −100 to 150 ° C.
<ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の粘度の測定方法>
本実施例で得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の粘度は、E型回転粘度計(「プログラマブルデジタル粘度計DV−II+」、ブルックフィールド社製)により測定した。
<Measurement method of viscosity of polyalkylene carbonate diol copolymer>
The viscosity of the polyalkylene carbonate diol copolymer obtained in this example was measured with an E-type rotational viscometer (“Programmable Digital Viscometer DV-II +”, manufactured by Brookfield).
<ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の末端水酸基純度の算出方法>
本実施例では、得られたポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の末端基が水酸基である割合を、「末端水酸基純度」として算出した。この末端水酸基純度は、得られた1H−NMRスペクトルデータより、末端水酸基に隣接するメチン部位(又はメチレン部位)の水素原子(1H−NMRでの化学シフトの値:3.50〜3.80ppm)の積分値をA(又はメチレン部位の場合はA/2)、オレフィン部位の水素原子(1H−NMRでの化学シフトの値(δ:ppm):5.20〜6.00ppm)の1プロトン分の積分値をB、分子末端のメチルカーボネート基のメチル基部位の水素原子(1H−NMRでの化学シフトの値(δ:ppm):3.65〜3.85ppm)の積分値をCとした場合における、A/(A+B+C/3)を更に百分率(%)で示した値である。
<Calculation method of terminal hydroxyl group purity of polyalkylene carbonate diol copolymer>
In this example, the ratio of the terminal group of the obtained polyalkylene carbonate diol copolymer being a hydroxyl group was calculated as “terminal hydroxyl group purity”. The terminal hydroxyl purity than 1 H-NMR spectrum data obtained, methine site adjacent to the terminal hydroxyl group (or methylene site) chemical shift of a hydrogen atom (1 H-NMR value: 3.50 to 3. 80 ppm) of the integrated value of A (or A / 2 in the case of the methylene moiety), the hydrogen atom of the olefin moiety (value of chemical shift in 1 H-NMR (δ: ppm): 5.20 to 6.00 ppm) The integral value of 1 proton is B, and the integral value of the hydrogen atom in the methyl group part of the methyl carbonate group at the molecular end (chemical shift value in 1 H-NMR (δ: ppm): 3.65 to 3.85 ppm). When A is C, A / (A + B + C / 3) is a value further expressed as a percentage (%).
実施例1(1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体)
撹拌装置、加熱装置、蒸留装置、及び温度計を備えた内容積200mLのガラス製フラスコに、1,4−シクロヘキサンジオール33.08g(0.28mol)、1,6−ヘキサンジオール41.06g(0.35mol)、ジメチルカーボネート56.91g(0.63mol)及び28%ナトリウムメトキシド−メタノール溶液30mg(ナトリウムメトキシド:8.4mg、113ppm)を入れ、大気圧下、アルゴン気流下、内温98〜99℃で1時間加熱撹拌した。次いで、反応で生じたメタノールを含む低沸点液を留出液温度65℃以下で蒸留にて留去させながら、内温99〜140℃で4時間加熱撹拌した。更に内温を140℃に保ちながら、内圧13.3kPaで3時間加熱撹拌を行い、メタノールを蒸留にて留去した後、引き続き、内温140℃、内圧1.6kPa下で7時間、内温140℃、内圧0.6kPa下で2時間加熱撹拌を行った。反応終了後、得られた反応液に酢酸100mg、トルエン85gを加え、内温45〜80℃で1時間撹拌させた後、純水で洗浄した有機層を濃縮し、これに再度トルエン85mLと活性炭1gを加えて攪拌後、これをろ過処理し、目的物を含むトルエン溶液を得た。最後にこのトルエン溶液を乾燥、濃縮し、無色粘性液状物として、1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を84.46g得た。
Example 1 (polyalkylene carbonate diol copolymer comprising 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol)
In a 200 mL glass flask equipped with a stirrer, a heating device, a distillation device, and a thermometer, 33.08 g (0.28 mol) of 1,4-cyclohexanediol and 41.06 g of 1,6-hexanediol (0 .35 mol), 56.91 g (0.63 mol) of dimethyl carbonate and 30 mg of 28% sodium methoxide-methanol solution (sodium methoxide: 8.4 mg, 113 ppm), and at an internal temperature of 98- The mixture was heated and stirred at 99 ° C. for 1 hour. Next, the low-boiling liquid containing methanol produced in the reaction was heated and stirred at an internal temperature of 99 to 140 ° C. for 4 hours while distilling off by distillation at a distillate temperature of 65 ° C. or lower. Further, while maintaining the internal temperature at 140 ° C., the mixture was heated and stirred at an internal pressure of 13.3 kPa for 3 hours, and after the methanol was distilled off by distillation, the internal temperature was continuously maintained at an internal temperature of 140 ° C. and an internal pressure of 1.6 kPa for 7 hours. Heating and stirring were performed for 2 hours at 140 ° C. and an internal pressure of 0.6 kPa. After completion of the reaction, 100 mg of acetic acid and 85 g of toluene were added to the resulting reaction solution, and the mixture was stirred at an internal temperature of 45 to 80 ° C. for 1 hour, and then the organic layer washed with pure water was concentrated. After adding 1 g and stirring, this was filtered and the toluene solution containing the target object was obtained. Finally, this toluene solution was dried and concentrated to obtain 84.46 g of a polyalkylene carbonate diol copolymer composed of 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol as a colorless viscous liquid.
得られたポリカーボネートジオール共重合体は、1H−NMRスペクトルの分析値から、数平均分子量、組成比及び末端水酸基純度を求め、また、示差走査熱量計(DSC)分析によりガラス転移点を測定し、更に、E型回転粘度計を用いて、温度75℃での粘度を測定した。その結果を表1に示す。 The obtained polycarbonate diol copolymer was obtained from the analysis value of 1 H-NMR spectrum to determine the number average molecular weight, composition ratio and terminal hydroxyl group purity, and the glass transition point was measured by differential scanning calorimetry (DSC) analysis. Furthermore, the viscosity at a temperature of 75 ° C. was measured using an E-type rotational viscometer. The results are shown in Table 1.
実施例2(1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体)
撹拌装置、加熱装置、蒸留装置、及び温度計を備えた内容積500mLのガラス製フラスコに、1,4−シクロヘキサンジオール80.23g(0.69mol)、1,6−ヘキサンジオール75.38g(0.64mol)、ジメチルカーボネート125.63g(1.40mol)及び28%ナトリウムメトキシド−メタノール溶液60mg(ナトリウムメトキシド:16.8mg、108ppm)を入れ、大気圧下、アルゴン気流下、内温96〜97℃で1時間加熱撹拌した。次いで、反応で生じたメタノールを含む低沸点液を留出液温度65℃以下で蒸留にて留去させながら、内温97〜140℃で3時間加熱撹拌した。更に内温を140℃に保ちながら、内圧13.3kPaで2時間加熱撹拌を行い、メタノールを蒸留にて留去した後、引き続き、内温140℃、内圧1.3kPa下で7時間、内温140℃、内圧0.7kPa下で4時間加熱撹拌を行った。反応終了後、得られた反応液に酢酸100mg、トルエン180gを加え、内温50〜60℃で1時間撹拌させた後、純水で洗浄した有機層を濃縮し、これに再度トルエン180mLと活性炭1gを加えて攪拌後、これをろ過処理し、目的物を含むトルエン溶液を得た。最後にこのトルエン溶液を乾燥、濃縮し、無色粘性液状物として、1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を146.21g得た。
Example 2 (polyalkylene carbonate diol copolymer comprising 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol)
In a 500 mL glass flask equipped with a stirrer, heating device, distillation device, and thermometer, 80.23 g (0.69 mol) of 1,4-cyclohexanediol and 75.38 g of 1,6-hexanediol (0 .64 mol), 125.63 g (1.40 mol) of dimethyl carbonate and 60 mg of a 28% sodium methoxide-methanol solution (sodium methoxide: 16.8 mg, 108 ppm) were added. The mixture was heated and stirred at 97 ° C. for 1 hour. Next, the low-boiling liquid containing methanol produced by the reaction was heated and stirred at an internal temperature of 97 to 140 ° C. for 3 hours while distilling off by distillation at a distillate temperature of 65 ° C. or lower. Further, while maintaining the internal temperature at 140 ° C., the mixture was heated and stirred at an internal pressure of 13.3 kPa for 2 hours, and the methanol was distilled off. Subsequently, the internal temperature was 140 ° C. and the internal pressure was 1.3 kPa for 7 hours. Heating and stirring were performed at 140 ° C. and an internal pressure of 0.7 kPa for 4 hours. After completion of the reaction, 100 mg of acetic acid and 180 g of toluene were added to the resulting reaction solution, and the mixture was stirred at an internal temperature of 50 to 60 ° C. for 1 hour, and then the organic layer washed with pure water was concentrated. After adding 1 g and stirring, this was filtered and the toluene solution containing the target object was obtained. Finally, this toluene solution was dried and concentrated to obtain 146.21 g of a polyalkylene carbonate diol copolymer composed of 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol as a colorless viscous liquid.
得られたポリカーボネートジオール共重合体は、1H−NMRスペクトルの分析値から、数平均分子量、組成比及び末端水酸基純度を求め、また、示差走査熱量計(DSC)分析によりガラス転移点を測定し、更に、E型回転粘度計を用いて、温度75℃での粘度を測定した。その結果を表1に示す。 The obtained polycarbonate diol copolymer was obtained from the analysis value of 1 H-NMR spectrum to determine the number average molecular weight, composition ratio and terminal hydroxyl group purity, and the glass transition point was measured by differential scanning calorimetry (DSC) analysis. Furthermore, the viscosity at a temperature of 75 ° C. was measured using an E-type rotational viscometer. The results are shown in Table 1.
実施例3(1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体)
撹拌装置、加熱装置、蒸留装置、及び温度計を備えた内容積500mLのガラス製フラスコに、1,4−シクロヘキサンジオール100.05g(0.86mol)、1,6−ヘキサンジオール86.79g(0.73mol)、ジメチルカーボネート155.17g(1.72mol)及び28%ナトリウムメトキシド−メタノール溶液60mg(ナトリウムメトキシド:16.8mg、90ppm)を入れ、大気圧下、アルゴン気流下、内温94〜97℃で1時間加熱撹拌した。次いで、反応で生じたメタノールを含む低沸点液を留出液温度65℃以下で蒸留にて留去させながら、内温97〜140℃で4時間加熱撹拌した。更に内温を140℃に保ちながら、内圧13.3kPaで3時間加熱撹拌を行い、メタノールを蒸留にて留去した後、引き続き、内温140℃、内圧1.3kPa下で7時間、内温140℃、内圧0.7kPa下で3時間加熱撹拌を行った。反応終了後、得られた反応液に酢酸100mg、トルエン200gを加え、内温40〜70℃で1時間撹拌させた後、純水で洗浄した有機層を濃縮し、これに再度トルエン200mLと活性炭1gを加えて攪拌後、これをろ過処理し、目的物を含むトルエン溶液を得た。最後にこのトルエン溶液を乾燥、濃縮し、無色粘性液状物として、1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を169.80g得た。
Example 3 (polyalkylene carbonate diol copolymer comprising 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol)
A glass flask having an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, a heating device, a distillation device, and a thermometer was charged with 100.05 g (0.86 mol) of 1,4-cyclohexanediol and 86.79 g of 1,6-hexanediol (0). .73 mol), 155.17 g (1.72 mol) of dimethyl carbonate and 60 mg of 28% sodium methoxide-methanol solution (sodium methoxide: 16.8 mg, 90 ppm) were added, and the internal temperature was 94 to 80 at atmospheric pressure under an argon stream. The mixture was heated and stirred at 97 ° C. for 1 hour. Next, the low-boiling liquid containing methanol produced by the reaction was heated and stirred at an internal temperature of 97 to 140 ° C. for 4 hours while distilling off by distillation at a distillate temperature of 65 ° C. or lower. Further, while maintaining the internal temperature at 140 ° C., the mixture was heated and stirred at an internal pressure of 13.3 kPa for 3 hours, and after the methanol was distilled off by distillation, the internal temperature was continuously maintained at an internal temperature of 140 ° C. and an internal pressure of 1.3 kPa for 7 hours. Heating and stirring were performed at 140 ° C. and an internal pressure of 0.7 kPa for 3 hours. After completion of the reaction, 100 mg of acetic acid and 200 g of toluene were added to the obtained reaction solution, and the mixture was stirred for 1 hour at an internal temperature of 40 to 70 ° C., and then the organic layer washed with pure water was concentrated. After adding 1 g and stirring, this was filtered and the toluene solution containing the target object was obtained. Finally, this toluene solution was dried and concentrated to obtain 169.80 g of a polyalkylene carbonate diol copolymer composed of 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol as a colorless viscous liquid.
得られたポリカーボネートジオール共重合体は、1H−NMRスペクトルの分析値から、数平均分子量、組成比及び末端水酸基純度を求め、また、示差走査熱量計(DSC)分析によりガラス転移点を測定し、更に、E型回転粘度計を用いて、温度75℃での粘度を測定した。その結果を表1に示す。 The obtained polycarbonate diol copolymer was obtained from the analysis value of 1 H-NMR spectrum to determine the number average molecular weight, composition ratio and terminal hydroxyl group purity, and the glass transition point was measured by differential scanning calorimetry (DSC) analysis. Furthermore, the viscosity at a temperature of 75 ° C. was measured using an E-type rotational viscometer. The results are shown in Table 1.
実施例4(1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体)
撹拌装置、加熱装置、蒸留装置、及び温度計を備えた内容積200mLのガラス製フラスコに、1,4−シクロヘキサンジオール35.07g(0.30mol)、1,6−ヘキサンジオール29.17g(0.25mol)、ジメチルカーボネート59.34g(0.66mol)及び28%ナトリウムメトキシド−メタノール溶液30mg(ナトリウムメトキシド:8.4mg、131ppm)を入れ、大気圧下、アルゴン気流下、内温95〜97℃で1時間加熱撹拌した。次いで、反応で生じたメタノールを含む低沸点液を留出液温度65℃以下で蒸留にて留去させながら、内温97〜140℃で4時間加熱撹拌した。更に内温を140℃に保ちながら、内圧13.3kPaで2時間加熱撹拌を行い、メタノールを蒸留にて留去した後、引き続き、内温140℃、内圧1.3kPa下で7時間、内温140℃、内圧0.4kPa下で3時間加熱撹拌を行った。反応終了後、得られた反応液に酢酸50mg、トルエン75gを加え、内温50〜70℃で1時間撹拌させた後、純水で洗浄した有機層を濃縮し、これに再度トルエン200mLと活性炭1gを加えて攪拌後、これをろ過処理し、目的物を含むトルエン溶液を得た。最後にこのトルエン溶液を乾燥、濃縮し、無色粘性液状物として、1,4−シクロヘキサンジオールと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を50.58g得た。
Example 4 (polyalkylene carbonate diol copolymer comprising 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol)
In a 200 mL internal volume glass flask equipped with a stirrer, a heating device, a distillation device, and a thermometer, 35.07 g (0.30 mol) of 1,4-cyclohexanediol and 29.17 g of 1,6-hexanediol (0 .25 mol), 59.34 g (0.66 mol) of dimethyl carbonate, and 30 mg of 28% sodium methoxide-methanol solution (sodium methoxide: 8.4 mg, 131 ppm) were added. The mixture was heated and stirred at 97 ° C. for 1 hour. Next, the low-boiling liquid containing methanol produced by the reaction was heated and stirred at an internal temperature of 97 to 140 ° C. for 4 hours while distilling off by distillation at a distillate temperature of 65 ° C. or lower. Further, while maintaining the internal temperature at 140 ° C., the mixture was heated and stirred at an internal pressure of 13.3 kPa for 2 hours, and the methanol was distilled off. Subsequently, the internal temperature was 140 ° C. and the internal pressure was 1.3 kPa for 7 hours. Heating and stirring were performed at 140 ° C. and an internal pressure of 0.4 kPa for 3 hours. After completion of the reaction, 50 mg of acetic acid and 75 g of toluene were added to the resulting reaction solution, and the mixture was stirred at an internal temperature of 50 to 70 ° C. for 1 hour, and then the organic layer washed with pure water was concentrated. After adding 1 g and stirring, this was filtered and the toluene solution containing the target object was obtained. Finally, this toluene solution was dried and concentrated to obtain 50.58 g of a polyalkylene carbonate diol copolymer composed of 1,4-cyclohexanediol and 1,6-hexanediol as a colorless viscous liquid.
得られたポリカーボネートジオール共重合体は、1H−NMRスペクトルの分析値から、数平均分子量、組成比及び末端水酸基純度を求め、また、示差走査熱量計(DSC)分析によりガラス転移点を測定し、更に、E型回転粘度計を用いて、温度75℃での粘度を測定した。その結果を表1に示す。 The obtained polycarbonate diol copolymer was obtained from the analysis value of 1 H-NMR spectrum to determine the number average molecular weight, composition ratio and terminal hydroxyl group purity, and the glass transition point was measured by differential scanning calorimetry (DSC) analysis. Furthermore, the viscosity at a temperature of 75 ° C. was measured using an E-type rotational viscometer. The results are shown in Table 1.
実施例5(イソソルビドと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体)
撹拌装置、加熱装置、蒸留装置、及び温度計を備えた内容積200mLのガラス製フラスコに、イソソルビド37.39g(0.26mol)、1,6−ヘキサンジオール30.05g(0.25mol)、ジメチルカーボネート45.95g(0.51mol)及び28%ナトリウムメトキシド−メタノール溶液30mg(ナトリウムメトキシド:8.4mg、125ppm)を入れ、大気圧下、アルゴン気流下、内温94〜97℃で1.5時間加熱撹拌した。次いで、反応で生じたメタノールを含む低沸点液を留出液温度65℃以下で蒸留にて留去させながら、内温94〜140℃で5時間加熱撹拌した。更に内温を140℃に保ちながら、内圧13.3kPaで2.5時間加熱撹拌を行い、メタノールを蒸留にて留去した後、引き続き、内温140℃、内圧0.2kPa下で8時間加熱撹拌を行った。反応終了後、得られた反応液に酢酸30mg、トルエン80gを加え、内温45〜60℃で1時間撹拌させた後、純水で洗浄したトルエンを含有する有機層を濃縮し、これに再度トルエン80mLと活性炭1gを加えて攪拌後、これをろ過処理し、目的物を含むトルエン溶液を得た。最後にこのトルエン溶液を濃縮、乾燥し、淡黄色粘性液状物として、イソソルビドと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を18.72g得た。
Example 5 (polyalkylene carbonate diol copolymer comprising isosorbide and 1,6-hexanediol)
In a 200 mL glass flask equipped with a stirrer, heating device, distillation device, and thermometer, 37.39 g (0.26 mol) isosorbide, 30.05 g (0.25 mol) 1,6-hexanediol, dimethyl 45.95 g (0.51 mol) of carbonate and 30 mg of a 28% sodium methoxide-methanol solution (sodium methoxide: 8.4 mg, 125 ppm) were added. The mixture was heated and stirred for 5 hours. Subsequently, the low-boiling liquid containing methanol produced by the reaction was heated and stirred at an internal temperature of 94 to 140 ° C. for 5 hours while distilling off by distillation at a distillate temperature of 65 ° C. or lower. Further, while maintaining the internal temperature at 140 ° C., the mixture was heated and stirred at an internal pressure of 13.3 kPa for 2.5 hours, and methanol was distilled off, followed by heating at an internal temperature of 140 ° C. and an internal pressure of 0.2 kPa for 8 hours. Stirring was performed. After completion of the reaction, 30 mg of acetic acid and 80 g of toluene were added to the obtained reaction solution, and the mixture was stirred at an internal temperature of 45 to 60 ° C. for 1 hour, and then the organic layer containing toluene washed with pure water was concentrated. After adding 80 mL of toluene and 1 g of activated carbon and stirring, this was filtered to obtain a toluene solution containing the target product. Finally, this toluene solution was concentrated and dried to obtain 18.72 g of a polyalkylene carbonate diol copolymer composed of isosorbide and 1,6-hexanediol as a pale yellow viscous liquid.
実施例6(2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロへキシル)プロパンと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体)
撹拌装置、加熱装置、蒸留装置、及び温度計を備えた内容積200mLのガラス製フラスコに、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロへキシル)プロパン50.23g(0.21mol)、1,6−ヘキサンジオール24.71g(0.21mol)、ジメチルカーボネート37.67g(0.42mol)及び28%ナトリウムメトキシド−メタノール溶液30mg(ナトリウムメトキシド:8.4mg、112ppm)を入れ、大気圧下、アルゴン気流下、内温100〜105℃で2時間加熱撹拌した。次いで、反応で生じたメタノールを含む低沸点液を留出液温度65℃以下で蒸留にて留去させながら、内温105〜140℃で6時間加熱撹拌した。更に内温を140℃に保ちながら、内圧13.3kPaで2時間加熱撹拌を行い、メタノールを蒸留にて留去した後、引き続き、内温140℃、内圧0.23〜0.28kPa下で9時間加熱撹拌を行った。反応終了後、得られた反応液に酢酸100mg、トルエン80gを加え、内温35〜60℃で1時間撹拌させた後、純水で洗浄した有機層を濃縮し、これに再度トルエン80mLと活性炭1gを加えて攪拌後、これをろ過処理し、目的物を含むトルエン溶液を得た。最後にこのトルエン溶液を乾燥、濃縮し、淡黄色粘性液状物として、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロへキシル)プロパンと1,6−ヘキサンジオールからなるポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を61.73g得た。
Example 6 (polyalkylene carbonate diol copolymer comprising 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane and 1,6-hexanediol)
In a 200 mL internal volume glass flask equipped with a stirrer, heating device, distillation device, and thermometer, 50.23 g (0.21 mol) of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,6 -24.71 g (0.21 mol) of hexanediol, 37.67 g (0.42 mol) of dimethyl carbonate and 30 mg of 28% sodium methoxide-methanol solution (sodium methoxide: 8.4 mg, 112 ppm) were added under atmospheric pressure. The mixture was heated and stirred at an internal temperature of 100 to 105 ° C. for 2 hours under an argon stream. Subsequently, the low-boiling liquid containing methanol produced by the reaction was heated and stirred at an internal temperature of 105 to 140 ° C. for 6 hours while distilling off by distillation at a distillate temperature of 65 ° C. or lower. Further, while maintaining the internal temperature at 140 ° C., the mixture was stirred with heating at an internal pressure of 13.3 kPa for 2 hours, and after the methanol was distilled off by distillation, subsequently, the internal temperature was 140 ° C. and the internal pressure was 0.23 to 0.28 kPa. Stirring was performed for hours. After completion of the reaction, 100 mg of acetic acid and 80 g of toluene were added to the resulting reaction solution, and the mixture was stirred at an internal temperature of 35 to 60 ° C. for 1 hour, and then the organic layer washed with pure water was concentrated. After adding 1 g and stirring, this was filtered and the toluene solution containing the target object was obtained. Finally, the toluene solution was dried and concentrated to obtain a polyalkylene carbonate diol copolymer composed of 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane and 1,6-hexanediol as a pale yellow viscous liquid. Obtained .73 g.
得られたポリカーボネートジオール共重合体は、1H−NMRスペクトルの分析値から、数平均分子量、組成比及び末端水酸基純度を求め、また、示差走査熱量計(DSC)分析によりガラス転移点を測定し、更に、E型回転粘度計を用いて、温度75℃での粘度を測定した。その結果を表1に示す。 The obtained polycarbonate diol copolymer was obtained from the analysis value of 1 H-NMR spectrum to determine the number average molecular weight, composition ratio and terminal hydroxyl group purity, and the glass transition point was measured by differential scanning calorimetry (DSC) analysis. Furthermore, the viscosity at a temperature of 75 ° C. was measured using an E-type rotational viscometer. The results are shown in Table 1.
比較例1(ポリヘキサメチレンカーボネートジオール:「UH−100」)
本発明のポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の物性を比較する目的で、ヘキサンジオール(1,6−HDL)のみをアルキレンジオール成分として用いて製造された数平均分子量が1000程度の市販品のポリヘキサメチレンカーボネートジオール(宇部興産(株)製、「UH−100」(商品名)を用いて、上記実施例と同様に、示差走査熱量計(DSC)分析によりガラス転移点を測定し、更に、E型回転粘度計を用いて、温度75℃での粘度を測定した。その結果を表1に示す。
Comparative Example 1 (polyhexamethylene carbonate diol: “UH-100”)
For the purpose of comparing the physical properties of the polyalkylene carbonate diol copolymer of the present invention, a commercially available polyhexapolymer having a number average molecular weight of about 1000, produced using only hexanediol (1,6-HDL) as an alkylene diol component. The glass transition point was measured by differential scanning calorimetry (DSC) analysis in the same manner as in the above example using methylene carbonate diol (manufactured by Ube Industries, “UH-100” (trade name), and E The viscosity at a temperature of 75 ° C. was measured using a mold rotational viscometer, and the results are shown in Table 1.
*2:1,6−HDL:1,6−ヘキサンジオール
1,4−cHDL:1,4−シクロヘキサンジオール
H−BPA:2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロへキシル)プロパン
組成比は、前記(ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の組成比の算出方法)の記載に従って算出。
*3:前記<ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の末端水酸基純度の算出方法>の記載に従って算出。
*4:DSC測定データ。
*5:75℃における測定値(E型粘度計)。N.Dは高い固化状態により、粘度測定が不能であったことを示す。
*6:UH−100(宇部興産(株)製)。
*7:JIS K1557−1記載の水酸基価測定により算出。
* 2: 1,6-HDL: 1,6-hexanediol 1,4-cHDL: 1,4-cyclohexanediol H-BPA: 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane Calculated as described in (Calculation method of composition ratio of polyalkylene carbonate diol copolymer).
* 3: Calculated according to the description in <Method for calculating terminal hydroxyl group purity of polyalkylene carbonate diol copolymer>.
* 4: DSC measurement data.
* 5: Measured value at 75 ° C. (E-type viscometer). N. D indicates that viscosity measurement was impossible due to a high solidified state.
* 6: UH-100 (manufactured by Ube Industries).
* 7: Calculated by hydroxyl value measurement described in JIS K1557-1.
上記より、本実施例に係る環状アルキレン基を有するポリアルキレンカーボネートジオール共重合体は、環状アルキレン基の導入率が高ければ高いほど、粘度(75℃)も高くなっていることが確認された。更に、これらの共重合体の粘度(75℃)は、いずれもそのホモポリマーのひとつであるポリヘキサメチレンカーボネートジオール(UH−100)よりも高くなっていることが確認された。 From the above, it was confirmed that the polyalkylene carbonate diol copolymer having a cyclic alkylene group according to this example has a higher viscosity (75 ° C.) as the introduction rate of the cyclic alkylene group is higher. Furthermore, it was confirmed that the viscosity (75 ° C.) of these copolymers is higher than that of polyhexamethylene carbonate diol (UH-100), which is one of the homopolymers.
実施例7(1,4−シクロヘキサンジオールを用いたポリアルキレンカーボネートジオール:POL)
撹拌装置・蒸留装置を備えた内容積200mLのガラス製フラスコに1,4−シクロヘキサンジオール65.27g(0.56mol)、ジフェニルカーボネート59.98g(0.28mol)および酢酸鉛・3水和物6.5mg(100ppm)を加え、大気圧下、アルゴン気流中にて攪拌しながら、反応液の液温を140℃までゆるやかに昇温させた。引き続き、この反応液を12時間かけて、内圧を3kPaから0.45kPaまでゆるやかに減圧させて、反応で副生するフェノールを留去させた。その後、ジフェニルカーボネート16.94g(0.079mol)を追加し、内温140℃で12時間かけて、内圧を3kPaから0.1kPaまでゆるやかに減圧させて、フェノールを留去させた。反応終了後、得られた反応液は、実施例1と同様の方法で後処理し、無色固形物として、1,4−シクロヘキサンジオールを用いたポリアルキレンカーボネートジオール(POL)を56.61g得た。
Example 7 (Polyalkylene carbonate diol using 1,4-cyclohexanediol: POL)
In a 200 mL glass flask equipped with a stirrer / distiller, 65.27 g (0.56 mol) of 1,4-cyclohexanediol, 59.98 g (0.28 mol) of diphenyl carbonate and lead acetate trihydrate 6 0.5 mg (100 ppm) was added, and the temperature of the reaction solution was gradually raised to 140 ° C. while stirring in an argon stream under atmospheric pressure. Subsequently, the reaction solution was gradually reduced in pressure from 3 kPa to 0.45 kPa over 12 hours to distill off phenol produced as a by-product in the reaction. Thereafter, 16.94 g (0.079 mol) of diphenyl carbonate was added, and the internal pressure was gradually reduced from 3 kPa to 0.1 kPa over 12 hours at an internal temperature of 140 ° C. to distill off the phenol. After completion of the reaction, the resulting reaction solution was post-treated in the same manner as in Example 1 to obtain 56.61 g of polyalkylene carbonate diol (POL) using 1,4-cyclohexanediol as a colorless solid. .
次に、得られたPOLに、t−ブチルメチルエーテル200mLを加え、超音波処理を行なった。超音波処理後の不溶物をろ過にて取得し、これを乾燥して1,4−シクロヘキサンジオールを用いたポリアルキレンカーボネートジオール高分子量体(POL−1)を白色固体として26.43g得た。一方、前記ろ過後に得られたろ液については、溶媒等を留去し、1,4−シクロヘキサンジオールを用いたポリアルキレンカーボネートジオール低分子量体(POL−2)を無色粘性物として22.24g得た。 Next, 200 mL of t-butyl methyl ether was added to the obtained POL, and sonication was performed. The insoluble matter after ultrasonic treatment was obtained by filtration, and this was dried to obtain 26.43 g of a polyalkylene carbonate diol high molecular weight product (POL-1) using 1,4-cyclohexanediol as a white solid. On the other hand, about the filtrate obtained after the said filtration, the solvent etc. were distilled off and 22.24g of polyalkylene carbonate diol low molecular weight substance (POL-2) using 1, 4- cyclohexanediol was obtained as a colorless viscous substance. .
得られた生成物(POL−1、POL−2)は、分子末端のメチルカーボネート基のメチル基部位の水素原子の積分値をCの代わりに、分子末端のフェニルカーボネート基のフェニル基部位の水素原子(1H−NMRでの化学シフトの値:7.2〜7.5ppm)の積分値をDとした以外は、前記<ポリアルキレンカーボネートジオール共重合体の末端水酸基純度の算出方法>の記載と同様の方法を用いて、1H−NMRスペクトルデータより、末端オレフィン基含有率(%)を、B/(A+B+D/5)×100として算出した。その結果、POL−1については、末端オレフィン基含有率は0%(末端水酸基純度:100%)、1H−NMRスペクトルの分析値から、数平均分子量は720であった。なお、POL−1については、クロロホルム、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルホルムアミド(DMF)などの溶媒に可溶であった。また、POL−2については、末端オレフィン基含有率は0%(末端水酸基純度:100%)、1H−NMRスペクトルの分析値から、数平均分子量は511であった。 The obtained product (POL-1, POL-2) is obtained by replacing the integral value of the hydrogen atom at the methyl group site of the methyl carbonate group at the molecular end with hydrogen at the phenyl group site of the phenyl carbonate group at the molecular end instead of C. Description of <Method for calculating terminal hydroxyl group purity of polyalkylene carbonate diol copolymer> except that the integral value of atoms (value of chemical shift in 1 H-NMR: 7.2 to 7.5 ppm) is D Using the same method, the terminal olefin group content (%) was calculated as B / (A + B + D / 5) × 100 from 1 H-NMR spectrum data. As a result, as for POL-1, the terminal olefin group content was 0% (terminal hydroxyl group purity: 100%), and the number average molecular weight was 720 from the analysis value of the 1 H-NMR spectrum. POL-1 was soluble in solvents such as chloroform, tetrahydrofuran (THF) and dimethylformamide (DMF). Further, with respect to POL-2, the terminal olefin group content was 0% (terminal hydroxyl group purity: 100%), and the number average molecular weight was 511 from the analysis value of the 1 H-NMR spectrum.
比較例2(1,4−シクロヘキサンジオールを用いたポリアルキレンカーボネートジオール)
撹拌装置・蒸留装置を備えた内容積300mLのガラス製フラスコに1,4−シクロヘキサンジオール50.0g(0.43mol)、ジフェニルカーボネート85.8g(0.40mol)および酢酸亜鉛7.5mg(150ppm)を加え、大気圧下、アルゴン気流中にて攪拌しながら、反応液の液温を180℃までゆるやかに昇温させた。引き続き、この反応液を12時間かけて、内圧を20kPaから0.1Kpaまでゆるやかに減圧させて、反応で副生するフェノールを留去させた。反応終了後、得られた反応液は、実施例1と同様の方法で後処理し、無色粘性液状物を169.80g得た。
Comparative Example 2 (polyalkylene carbonate diol using 1,4-cyclohexanediol)
1,4-cyclohexanediol 50.0 g (0.43 mol), diphenyl carbonate 85.8 g (0.40 mol) and zinc acetate 7.5 mg (150 ppm) in a 300 mL glass flask equipped with a stirrer / distillation device Was added, and the temperature of the reaction solution was gradually raised to 180 ° C. while stirring in an argon stream under atmospheric pressure. Subsequently, the reaction solution was gradually reduced in pressure from 20 kPa to 0.1 Kpa over 12 hours to distill off phenol produced as a by-product in the reaction. After completion of the reaction, the resulting reaction solution was post-treated in the same manner as in Example 1 to obtain 169.80 g of a colorless viscous liquid.
得られた生成物の末端オレフィン基含有率を実施例7に記載の方法で算出したところ、5.4%であった。また、末端水酸基純度は0.4%であった。 When the terminal olefin group content of the obtained product was calculated by the method described in Example 7, it was 5.4%. The terminal hydroxyl group purity was 0.4%.
上記より、本参考例によれば、反応液の液温を180℃まで昇温して反応を行った場合、末端オレフィン基含有率が5.4%であっただけでなく、反応触媒を本発明のアルカリ金属化合物ではなく遷移金属の有機酸塩を使用したため、末端水酸基純度0.4%となり、本発明の目的物の特徴の一つである分子の両末端に水酸基を有するポリアルキレンカーボネートジオールすら得られていないことが確認された。 From the above, according to this reference example, when the reaction was carried out by raising the temperature of the reaction solution to 180 ° C., not only the terminal olefin group content was 5.4%, Since the transition metal organic acid salt is used instead of the alkali metal compound of the invention, the terminal hydroxyl group purity becomes 0.4%, and the polyalkylene carbonate diol has hydroxyl groups at both ends of the molecule, which is one of the features of the object of the present invention. It has been confirmed that even no results have been obtained.
参考例1(ポリウレタン樹脂の製造例)
次に、ポリウレタン樹脂の製造方法の一例を示す。
例えば、攪拌機、温度計、還流冷却管を設置した内容積200mLのガラス製反応器に、実施例6で得られたPOL1モル(分子量は、数平均分子量(GPC:ゲル濾過クロマトグラフィー、又は1H−NMRスペクトル分析より算出)、1,4−ブタンジオールをPOL1モルに対して2モル当量及びジメチルアセトアミド約40gを加える。次いで、窒素気流下でこの溶液を攪拌しながら内温を約60℃とし、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
(MDI)をPOL1モルに対して約3.5モル当量加える(このとき、カールフィッシャー法でPOL混合物中の水分量を測定し、加水分解で消費されうるイソシアネート基のモル数を算出してMDIを過剰に加える(ここでは一例として約3.5モル使用)。反応溶液の温度が安定したところで、内温を約80℃に設定して、さらに、約80℃にて攪拌を続ける。その間、反応溶液中の遊離イソシアネート基含量を適宜測定して、イソシアネート基が全て消費された時点で反応を停止(反応終了)させ、公知の精製法で精製することで目的とするポリウレタン樹脂を得ることができる。
Reference Example 1 (Production example of polyurethane resin)
Next, an example of a method for producing a polyurethane resin is shown.
For example, in a glass reactor having an internal volume of 200 mL equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser, 1 mol of POL obtained in Example 6 (molecular weight is number average molecular weight (GPC: gel filtration chromatography, or 1 H -Calculated from NMR spectrum analysis), 2 mol equivalent of 1,4-butanediol with respect to 1 mol of POL and about 40 g of dimethylacetamide were added, and the internal temperature was adjusted to about 60 ° C. while stirring the solution under a nitrogen stream. , 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) is added in an amount of about 3.5 molar equivalents relative to 1 mol of POL (at this time, the amount of water in the POL mixture is measured by the Karl Fischer method, and can be consumed by hydrolysis) The amount of MDI is calculated and MDI is added in excess (here, about 3.5 mol is used as an example). When set, the internal temperature was set to about 80 ° C., and stirring was further continued at about 80 ° C. During that time, the content of free isocyanate groups in the reaction solution was appropriately measured, and when all the isocyanate groups were consumed. The desired polyurethane resin can be obtained by stopping the reaction with (and completing the reaction) and purifying by a known purification method.
本発明の製造方法によれば、安価なアルカリ金属化合物を反応触媒として使用し、更に、アルキレンジオールを過剰量使用することなく、ジオール成分の含有組成が制御された、新規なポリアルキレンカーボネートジオール共重合体を取得することができる。 According to the production method of the present invention, a novel polyalkylene carbonate diol copolymer in which an inexpensive alkali metal compound is used as a reaction catalyst and the composition of the diol component is controlled without using an excessive amount of alkylene diol. A polymer can be obtained.
本発明の方法で得られたポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体は、例えば、塗料、接着剤、紙加工剤、水系潤滑剤向け増粘剤及びその添加物等として利用することができるほか、使用する材料の用途や目的に応じて、溶液や物質の粘度や流動性などの物理的特性を制御・調整する、いわゆるレオロジーコントロール剤としても利用することができる。従って、本発明のポリアルキレンカーボネートジオール及び/又はその共重合体を、例えば、熱可塑性ポリマー製造原料用、又はポリウレタン樹脂製造用ポリアルキレンカーボネートジオール原料化合物として使用することで、得られた樹脂硬化物やポリウレタン樹脂の力学的強度を改善できるなどの利点もあり、様々な材料分野において幅広く使用することが期待できる。 The polyalkylene carbonate diol and its copolymer obtained by the method of the present invention can be used as, for example, a paint, an adhesive, a paper processing agent, a thickener for an aqueous lubricant, an additive thereof, and the like. It can also be used as a so-called rheology control agent that controls and adjusts physical properties such as viscosity and fluidity of solutions and substances according to the purpose and purpose of the material used. Accordingly, the cured resin product obtained by using the polyalkylene carbonate diol and / or copolymer thereof of the present invention as, for example, a raw material compound for producing a thermoplastic polymer or a polyalkylene carbonate diol material for producing a polyurethane resin. There is also an advantage that the mechanical strength of polyurethane resin can be improved, and it can be expected to be widely used in various material fields.
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