JPH03244632A - Production of polyether - Google Patents
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- Polyethers (AREA)
Abstract
Description
[産業上の利用分野]
本発明はポリエーテル類の製造方法に関するものであり
、特にポリエーテルポリオールの製遣方法に関するもの
である。
[従来の技術]
イニシエーターにアルキレンオキサイドなどのモノエポ
キサイドを開環反応させて得られるポリエーテル類はポ
リウレタンなどの合成樹脂の原料、界面活性剤、潤滑剤
、その他の用途に広く用いられている。イニシエーター
はASH)。
(A;水酸基含有化合物の水酸基の水素原子を除いた残
基、n;1以上の整数)で表わされる水酸基含有化合物
である。イニシエーターとしては、例えば1価アルコー
ル、多価アルコール、1価フェノール、多価フェノール
などがある。また、ヒドロキシアルキルアミノ基を有す
る化合物(アルカノールアミン類やアミン類−アルキレ
ンオキサイド付加物など)もイニシ工−ターとして用い
られる。さらに上記イニシエーターにモノエポキサイド
を反応させて得られるポリエーテル類もまたイニシエー
ターとして用いられる。
ポリエーテル類は上記イニシエーターにモノエポキサイ
ドを多数開環付加反応させて得られる下記のような化合
物である。
A −H−R−OhH]。
−(R−0+−:モノエボキサイドの開環反応した単位
m:整数
従来、ポリエーテル類を製造する方法としてアルカリ触
媒存在下にモノエポキサイドを反応させる方法が広く用
いられている。アルカリ触媒としては水酸化カリウムや
水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属化合物が使用され
ていた。
しかしアルカリ触媒を使用して得られるポリエーテル類
は、次のような問題点があった。すなわちモノエポキサ
イド、特にプロピレンオキサイドの異性化により生成し
た不飽和モノオールが開始剤となり、これにモノエポキ
サイドが開環付加した不飽和ポリエーテルモノオール(
以下、これも不飽和モノオールという)が生成する。
ポリエーテル類の分子量が高くなるにつれて異性化の割
合は増え、この傾向は、分子量6500以上(3官能の
場合)で顕著になるためモノエポキサイドにプロピレン
オキサイドを用いた場合、分子量6500以上のポリエ
ーテル類の合成は事実上不可能であった。
一方、触媒として複合金属シアン化物錯体を用いてポリ
エーテル類を製造することは知られている(US 32
78457.US 327845g、US 32784
59゜US 3427256.US 3427334.
US 3427335)。この触媒は上記不飽和モノオ
ールの生成が少なく、また極めて高分子量のポリエーテ
ル類を製造することも可能である。[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing polyethers, and particularly to a method for producing polyether polyols. [Prior art] Polyethers obtained by ring-opening reaction of monoepoxides such as alkylene oxides as initiators are widely used as raw materials for synthetic resins such as polyurethane, surfactants, lubricants, and other uses. . The initiator is ASH). It is a hydroxyl group-containing compound represented by (A: a residue obtained by removing the hydrogen atom of the hydroxyl group of the hydroxyl group-containing compound, n: an integer of 1 or more). Examples of initiators include monohydric alcohols, polyhydric alcohols, monohydric phenols, and polyhydric phenols. Compounds having a hydroxyalkylamino group (alkanolamines, amines-alkylene oxide adducts, etc.) can also be used as initiators. Furthermore, polyethers obtained by reacting the above-mentioned initiators with monoepoxides can also be used as initiators. Polyethers are the following compounds obtained by subjecting the above initiator to a ring-opening addition reaction of a large number of monoepoxides. A-H-R-OhH]. -(R-0+-: Ring-opening reaction unit of monoepoxide m: Integer Conventionally, a method of reacting monoepoxide in the presence of an alkali catalyst has been widely used as a method for producing polyethers. Alkali metal compounds such as potassium oxide and sodium hydroxide were used. However, polyethers obtained using alkali catalysts had the following problems: isomerism of monoepoxides, especially propylene oxide; The unsaturated monool produced by the reaction acts as an initiator, and a monoepoxide is added to it by ring-opening to create an unsaturated polyether monool (
Hereinafter, this is also referred to as an unsaturated monool). The rate of isomerization increases as the molecular weight of polyethers increases, and this tendency becomes noticeable when the molecular weight is 6,500 or more (in the case of trifunctional), so when propylene oxide is used as the monoepoxide, polyethers with a molecular weight of 6,500 or more It was virtually impossible to synthesize this kind. On the other hand, it is known that polyethers can be produced using multimetal cyanide complexes as catalysts (US 32
78457. US 327845g, US 32784
59°US 3427256. US 3427334.
US 3427335). This catalyst produces less of the above-mentioned unsaturated monools and is also capable of producing extremely high molecular weight polyethers.
しかし上記複合金属シアン化物錯体触媒は以下のような
問題点を有している。即ち、金属シアン化物錯体を触媒
に用いて、ポリエーテル類末端水酸基へエチレンオキサ
イドを反応させることは困難であった。複合金属シアン
化物錯体を触媒に用い、イニシエーターに炭素数3以上
のモノエポキサイドを開環反応して得られるポリエーテ
ル類に引き続きエチレンオキサイドをフィードすると、
エチレンオキサイドの単独重合体であるポリエチレング
リコールが生成し、ポリエーテル類末端水酸基へのエチ
レンオキサイドの均一な付加はおこらない。
複合金属シアン化物錯体触媒をアルカリで処理して触媒
を失活させ、次いでエチレンオキサイドを付加させ、そ
の後触媒残渣を除去する方法が知られている。この場合
、エチレンオキサイドはアルカリ触媒の作用によりポリ
エーテル類末端水酸基へ付加する。アルカリで処理する
方法としては、アルカリ金属やアルカリ金属ハイドロオ
キサイド(特公昭59−15336号公報参照)、アル
カリ金属のハイドライド(特開平1−229035号公
報参照)を使用する方法が知られている。しかしながら
、この方法は、異なる2種の触媒を使用する必要がある
ため、煩雑な製法となっている。しかも、アルカリ金属
単体やアルカリ金属ハイドライドでは、取扱上危険が伴
い、また、アルカリ金属ハイドロオキサイドでは、特に
ポリエーテル類が高分子量になった場合、脱水処理に時
間がかかる等の問題がある。
[課題を解決するための手段]
本発明は、前述の問題点を解決すべくなされた下記の発
明を提供するらのである。
少なくとも19の水酸基を有するポリエーテル類に複合
金属シアン化物錯体触媒の存在下エチレンオキサイドと
炭素数3以上のモノエポキサイドの混合物を反応させる
ことを特徴とする1級水酸基の割合の高いポリエーテル
類の製造方法。
従来、アルカリ触媒を使用してイニシエーターにエチレ
ンオキサイドとプロピレンオキサイドなどのモノエポキ
サイドとの混合物を反応させてポリオキシアルキレンポ
リオールを製造することは広〈実施されている。また、
1級水酸基の割合の低いポリオキシアルキレンポリオー
ルにアルカリ触媒存在下エチレンオキサイドを反応させ
て1級水酸基の割合を高めることも広〈実施されている
。エチレンオキサイドは他のモノエポキサイドに比較し
て反応性が高いため、前者の場合エチレンオキサイドは
他のモノエポキサイドよりも早く反応する傾向にあり、
そのため得られるポリオキシアルキレンポリオールの末
端基は他のモノエポキサイドの残基である割合が高く、
よって1級水酸基の割合は低いものとなる。後者の場合
も、エチレンオキサイドとともに他のモノエポキサイド
を混合して反応させると、1級水酸基の割合は両者が均
等に反応する仮定した場合に比較してはるかに低いもの
となる。一方、前記のように、複合金属シアン化物錯体
を触媒に用い、ポリエーテル類にエチレンオキサイドを
反応させようとしてち、エチレンオキサイドの単独重合
体であるポリエチレングリコールが生威し、ポリエーテ
ル類末端水酸基へのエチレンオキサイドの均一な付加は
おこらない。
本発明者は、複合金属シアン化物錯体を触媒に用いエチ
レンオキサイドとともにイ也のモノエポキサイドを混合
して反応させると両者ともポリエーテル類末端水酸基に
反応することを見出した。しがち、アルカリ触媒の場合
と異なり、エチレンオキサイドは他のモノエポキサイド
に比較して特に反応性が高いということはなく、両者は
ほぼ均一に反応する。従って、エチレンオキサイドの割
合が特に高い場合を除き、エチレンオキサイドの単独重
合体が生成することなく、元のポリエーテル類の1級水
酸基の割合(この割合はある程度低いものである必要が
ある)よりち高い1級水酸基割合のポリエーテル類が得
られる。
なお、本発明においてエチレンオキサイド含有混合物を
反応させる前のポリエーテル類としては、必ずしも複合
金属シアン化物錯体を触媒に用いて得られたポリエーテ
ル類に限られるものではない。しかし、複合金属シアン
化物錯体を触媒に用いて得られたポリエーテル類であれ
ば引き続きエチレンオキサイド含有混合物を反応させる
ことができ、有利である。
以下にさらに詳しく本発明を説明する。
本発明における複金属シアン化物錯体は前記公知例に示
されているように下記一般式(1)の構造を有すると考
えられる。
M、[M’、(CN)、]、(H20)e(R)、−(
1)ただし、MはZn(II)、Fe(II )、Fe
(ITI )、Co(II)、N1(II)、Al(I
II)、 5r(II)、Mn(II)。
Cr(III)、Cu(■)、5n(TI)、Pb(I
I)、Mo(IV)、Mo(Vl 1. W(IV
) 、など W(Vl)であり、M′はFe(IT )
、 Fe(III )、 Co(II )、 Co(I
II )、Cr(IT)、Cr(III )、 Mn(
II )、 Mn(III )、N1(II)、 V
(IV)V(V)などであり、Rは有機配位子であり、
a。
b、xおよびyは、金属の原子価と配位数により変わる
正の整数であり、Cおよびdは金属の配位数により変わ
る正の数である。
一般式(1)におけるMはZn(II)が好ましくM′
はFe(IT)、Fe(III 1. Co(II )
、 Go(III )などが好ましい。有機配位子とし
ては、たとえばケトン、エーテル、アルデヒド、エステ
ル、アルコール、アミドなどがある。
上述のごとく一般式(1)で表わされる複金属シアン化
物錯体は、金属塩MXa(M、aは上述と同様、XはM
と塩を形成するアニオン)とポリシアノメタレート(塩
) Z、[M’、(CN)、]。
(M’ 、x、yは上述と同様。2は水素、アルカリ金
属、アルカリ土類金属など、e、fはZ、M’の原子価
と配位数により決まる正の整数)のそれぞれの水溶液ま
たは水と有機溶剤の混合溶媒の溶液を混ぜ合わせ、得ら
れた複金属シアン化物に有機配位子Rを接触させた後、
余分な溶媒および有機化合物Rを除去することにより製
造される。
ポリシアノメタレート(塩) Z−[M’x(CN)y
lrは、Zには水素やアルカリ金属をはじめとする種々
の金属を使用しつるが、リチウム塩、ナトリウム塩、カ
リウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩が好ましい。
特に好ましくは通常のアルカリ金属塩、即ちナトリウム
塩とカリウム塩である。
ポリエーテル類は通常モノエポキサイドとイニシエータ
ーとの混合物に触媒を存在させて反応させることにより
製造される。また、反応系にモノエポキサイドを徐々に
加えながら反応を行うこともできる。反応は常温下でも
起きるが、必要により、反応系を加熱あるいは冷却する
こともできる。触媒の使用量は特に限定されるものでは
ないが、使用するイニシエーターに対して1〜5000
ppm程度が適当であり、30〜11000ppがより
好ましい。触媒の反応系への導入は、初めに一括して導
入してもよいし、順次分割して導入してもよい。
この複金属シアン化物触媒を用いると、不飽和モノオー
ルの含有量の少ない、あるいは不飽和モノオールの含有
量が少なくかつ極めて高分子量の、ポリエーテル類を合
成することが可能である。
本発明におけるエチレンオキサイド含有混合物を反応さ
せる前のポリエーテル類としてはポリオキシアルキレン
ポリオールが好ましい。ポリオキシアルキレンポリオー
ルは少くとも2個の水酸基を有するイニシエーターにア
ルキレンオキサイドなどのモノエポキサイドを順次開環
付加反応させたものである。イニシエーターとしては特
に2〜8個の水酸基を有するポリヒドロキシ化合物が好
ましい、ポリヒドロキシ化合物としては、たとえばエチ
レングリコール、プロピレングリコールなどの2価アル
コール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサ
ントリオールなどの3価アルコール、ペンタエリスリト
ール、ジグリセリン、デキストロース、ソルビトール、
シュークロースなどの4価以上のアルコール、およびこ
れらのアルコールにアルキレンオキサイドなどのモノエ
ポキサイドを反応させて得られる目的物よりも低分子量
のポリエーテル類がある。また、ビスフェノールA、レ
ゾール、ノボラックなどのフェノール性水酸基やメチロ
ール基を有する化合物、エタノールアミン、ジェタノー
ルアミンなどの水酸基と他の活性水素を有する化合物、
およびこれらにアルキレンオキサイドなどのモノエポキ
サイドを反応させて得られる目的物よりも低分子量のポ
リエーテル類がある。さらに、窒素原子に結合した水素
原子を少なくと62個有するモノアミンやポリアミンに
アルキレンオキサイドなどのモノエポキサイドを反応さ
せて得られる目的物よりも低分子量のポリエーテル類が
ある。
その他、リン酸やその誘導体、その他のポリヒドロキシ
化合物も使用できる。これらポリヒドロキシ化合物は2
種以上を併用することもできる。
本発明は、また、1価のイニシエーターにモノエポキサ
イドを開環反応せしめてポリエーテルモノオールを製造
する方法にも適用できる。
1価のイニシエーターとしては、たとえばメタノール、
エタノール、ブタノール、ヘキサノール、その他のモノ
オール、フェノール、アルキル置換フェノールなどのフ
ェノール誘導体、およびこれらにアルキレンオキサイド
などのモノエポキサイドを反応させて得られる目的物よ
りも低分子量のポリエーテル類がある。さらに、窒素原
子に結合した水素原子を1個有するモノアミンやポリア
ミンにアルキレンオキサイドなどのモノエポキサイドを
反応させて得られる目的物よりも低分子量のポリエーテ
ル類がある。
本発明におけるモノエポキサイドは、炭素数3以上のモ
ノエポキサイドであり、特に炭素数3以上のアルキレン
オキサイドが好ましい。
さらに好ましくは、プロピレンオキサイド、1.2−ブ
チレンオキサイド、2.3−ブチレンオキサイド、エピ
クロルヒドリンなどの炭素数3〜4のアルキレンオキサ
イドが好ましく、最も好ましくはプロピレンオキサイド
である。それら単独あるいはそれらの2種以上またはそ
れらとスチレンオキサイド、グリシジルエーテル、グリ
シジルエステルなどの他のモノエポキサイドを併用して
使用ず゛ることができる。2種以上のアルキレンオキサ
イドの使用あるいはアルキレンオキサイドと他のモノエ
ポキサイドの使用の場合は、それらを混合して付加しあ
るいは順次付加し、ランダム重合鎖やブロック重合鎖を
形成することができる。
しかし、前記のように複合金属シアン化物を触媒に用い
てイニシエーターやポリエーテル類に直接エチレンオキ
サイドを反応さることは困難である。このため、たとえ
ばこの触媒の存在下に、イニシエーターやポリエーテル
類に比較して多量のエチレンオキサイドを用いそれと他
のモノエポキサイドの混合物を均一に反応させることは
困難である。ただし、イニシエーターとしてオキシエチ
レン基を有するヒドロシシ化合物、たとえばオキシエチ
レン基を有するポリオキシアルキレンポリオール、を用
いることはできる。
上記ポリエーテル類の分子量は特に限定されるものでは
ないが、水酸基価で表わして約80以下が好ましい。そ
の下限は約5が好ましい。特に、水酸基価5〜60のポ
リオキシアルキレンボッオールが好ましい。上記ポリエ
ーテル類は、前記のように本発明の目的から1級水酸基
の割合の低いものである必要がある。特に限定されるも
のではないが、その1級水酸基割合は50%以下が適当
であり、特に30%以下が好ましい。
複合金属シアン化物錯体を用いプロピレンオキサイドの
みを開環付加重合して得られるポリエーテル類の1級水
酸基割合は、通常15%以下である。また、本発明適用
してエチレンオキサイドと他のモノエポキサイドの混合
物を反応させて得られるポリエーテル類の1級水酸基割
合は、上記元のポリエーテル類の1級水酸基割合よりも
%で表わして20ポイント以上高いことが好ましい。例
えば、元のポリエーテル類の1級水酸基割合が10%の
場合、得られるポリエーテル類の1級水酸基割合は30
%以上であることが好ましい。同様に元が20%の場合
には得られるものは40%以上が好ましい。本発明で得
られるポリエーテル類の1級水酸基割合は30〜80%
が適当であり、特に40〜70%が好ましい。
ポリエーテル類に複合金属シアン化物錯体存在下反応さ
せるエチレンオキサイドと他のモノエポキサイドの混合
物における他のモノエポキサイドとしては、前記のよう
に炭素数3〜4のアルキレンオキサイドが好ましく、最
も好ましくはプロピレンオキサイドである。また、エチ
レンオキサイドと他のモノエポキサイドの混合割合はエ
チレンオキサイド/他のモノエポキサイドの重量比で表
わして90/ 10〜40/ 60が好ましい。特に好
ましくは90/10〜60/ 40である。
また、ポリエーテル類100重量部に対するこの混合物
の量は、5〜50重量部、特に10〜40重量部が好ま
しい。
エチレンオキサイド含有混合物を反応させた後、通常は
得られたポリエーテル類から触媒として使用した複合金
属シアン化物錯体を除去する必要がある。触媒の除去方
法としては前記公知の文献に記載された方法を採用する
ことができる。例えば、アルカリを添加して触媒を失活
させた後、吸着剤やイオン交換樹脂で失活した触媒成分
やアルカリを処理し濾過等でそれらを除去する方法があ
る。しかし、複合金属シアン化物錯体を除去する方法は
これらに限られるものではない。
最終的に得られるポリエーテル類の分子量は特に限定さ
れるものではない、しかし、常温で液状である製品がそ
の用途の面から好ましい。
このポリエーテル類の水酸基価は約70以下が好ましく
、特に5〜40が好ましい。その水酸基数は、1以上で
あり、2〜8が好ましく、特に2〜6が好ましい。
本発明により得られるポリエーテルポリオールは、それ
単独であるいは他のポリオール類と併用して用いられる
ポリウレタン原料用のポリオールとして最も有用である
。また、本発明により得られるポリエーテルポリ(ある
いはモノ)オールは、ポリウレタン以外の合成樹脂の原
料や添加剤の用途にも用いられる。さらに、潤滑油、絶
縁油、作動油、その他の油として、あるいはその原料と
して用いることができる。
さらに、本発明により得られたポリエーテル類はアルキ
ルエーテル化物やアシル化物などの他の化合物に変換し
て種々の用途に使用しつる。
以下に本発明を実施例゛および比較例により具体的に説
明するが、本発明は、これら実施例にのみ限定されるも
のではない。
[実施例]
下記のポリオキシプロピレンポリオールは、分子量的5
00のポリオキシプロピレントリオールをイニシエータ
ーとし、これに亜鉛へキサシアノコパルテート錯体触媒
を添加し、プロピレンオキサイドを供給して約120℃
で所定分子量になるまで反応させて得られたポリオキシ
プロピレントリオールである。製造されたこのポリオキ
シプロピレントリオールは、下記の量の触媒を含有して
いる。
ポリオールA;亜鉛へキサシアノコパルテート錯体20
0ppmを含有する分子量5000のポリオキシプロピ
レントリオール
ボリオールB;亜鉛へキサシアノコパルテート錯体30
0ppmを含有する分子量7000のポリオキシプロピ
レントリオール
ポリオールC;亜鉛へキサシアノコパルテート錯体40
0ppmを含有する分子量9000のポリオキシプロピ
レントリオール
実施例!
ポリオールA1200gをオートクレーブに仕込み、窒
素置換を充分に行った後120℃に昇温し、プロピレン
オキサイド(PO)とエチレンオキサイド(EO)のP
O10E=20/80 (重量比;以下同様)の混合
物400gを投入し、 120℃で2時間反応を行った
。得られたポリオールは透明であり、その1級水酸基割
合は57.5%であった。
比較例1
プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの混合物4
00 gの代わりに、エチレンオキサイド300gを使
用して実施例1と同じ条件でポリオールAにエチレンオ
キサイドを反応させた。
得られたポリオールは白濁したゲル状であり、その1級
水酸基割合は13%であった。
実施例2
ポリオール81200gをオートクレーブに仕込み、窒
素置換を充分に行った後120℃に昇温し、プロピレン
オキサイドとエチレンオキサイドのPO10E=20/
80の混合物400gを投入し、120℃で3時間反応
を行った。得られたポリオールは透明であり、その1級
水酸基割合は56.0%であった。
比較例2
プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの混合物4
00gの代わりに、エチレンオキサイド300gを使用
して実施例2と同じ条件でポリオールBにエチレンオキ
サイドを反応させた。
得られたポリオールは白濁したゲル状であり、その1級
水酸基割合は12%であった。
実施例3
ポリオールC1600gをオートクレーブに仕込み、窒
素置換を充分に行った後120℃に昇温し、プロピレン
オキサイドとエチレンオキサイドのPO10E=20/
80の混合物500gを投入し、120℃で3時間反応
を行った。得られたポリオールは透明であり、その1級
水酸基割合は55.0%であった。
比較例3
プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの混合物5
00gの代わりに、エチレンオキサイド400gを使用
して実施例3と同じ条件でポリオールCにエチレンオキ
サイドを反応させた。
得られたポリオールは白濁したゲル状であり、その1級
水酸基割合は11%であった。
[発明の効果]
本発明は、従来複合金属シアン化物錯体触媒を使用して
は実質上不可能であったポリエーテル類の末端水酸基の
1級化を可能としたものである。即ち、複合金属シアン
化物錯体触媒存在下にポリエーテル類にエチレンオキサ
イドと他のモノエポキサイドとのd合物を反応させるこ
とにより末端水酸基の1級化が可能となった。
従って、複合金属シアン化物錯体触媒を用いてポリエー
テル類を製造する際に本発明を適用することにより、1
級水酸基の割合の高いポリエーテル類を容易に製造でき
る。However, the above multimetal cyanide complex catalyst has the following problems. That is, it has been difficult to react ethylene oxide to the terminal hydroxyl group of polyethers using a metal cyanide complex as a catalyst. When a multimetal cyanide complex is used as a catalyst and ethylene oxide is subsequently fed to polyethers obtained by a ring-opening reaction of a monoepoxide having 3 or more carbon atoms as an initiator,
Polyethylene glycol, which is a homopolymer of ethylene oxide, is produced, and ethylene oxide is not uniformly added to the terminal hydroxyl groups of polyethers. A known method is to treat a multimetal cyanide complex catalyst with an alkali to deactivate the catalyst, then add ethylene oxide, and then remove the catalyst residue. In this case, ethylene oxide is added to the terminal hydroxyl group of the polyether by the action of an alkali catalyst. As a method for treatment with an alkali, methods using alkali metals, alkali metal hydroxides (see Japanese Patent Publication No. 59-15336), and alkali metal hydrides (see Japanese Patent Application Laid-open No. 1-229035) are known. However, this method requires the use of two different types of catalysts, making it a complicated production method. Furthermore, simple alkali metals and alkali metal hydrides are dangerous to handle, and alkali metal hydroxides have problems such as the dehydration process taking a long time, especially when polyethers have a high molecular weight. [Means for Solving the Problems] The present invention provides the following inventions to solve the above-mentioned problems. Polyethers having a high proportion of primary hydroxyl groups are prepared by reacting polyethers having at least 19 hydroxyl groups with a mixture of ethylene oxide and a monoepoxide having 3 or more carbon atoms in the presence of a multimetal cyanide complex catalyst. Production method. Conventionally, it has been widely practiced to produce polyoxyalkylene polyols by reacting a mixture of ethylene oxide and a monoepoxide such as propylene oxide with an initiator using an alkali catalyst. Also,
It has also been widely practiced to increase the proportion of primary hydroxyl groups by reacting polyoxyalkylene polyols with a low proportion of primary hydroxyl groups with ethylene oxide in the presence of an alkali catalyst. Ethylene oxide is more reactive than other monoepoxides, so in the former case, ethylene oxide tends to react faster than other monoepoxides;
Therefore, the terminal groups of the resulting polyoxyalkylene polyol have a high proportion of residues of other monoepoxides,
Therefore, the proportion of primary hydroxyl groups is low. In the latter case, when other monoepoxides are mixed and reacted with ethylene oxide, the proportion of primary hydroxyl groups will be much lower than in the case where it is assumed that both react equally. On the other hand, as mentioned above, when attempting to react polyethers with ethylene oxide using a multimetal cyanide complex as a catalyst, polyethylene glycol, which is a homopolymer of ethylene oxide, grows, and the terminal hydroxyl groups of polyethers grow. Uniform addition of ethylene oxide to the ethylene oxide does not occur. The present inventor has discovered that when ethylene oxide and a monoepoxide are mixed and reacted using a multimetal cyanide complex as a catalyst, both react with the terminal hydroxyl group of polyethers. Unlike the case with alkali catalysts, ethylene oxide is not particularly reactive compared to other monoepoxides, and the two react almost uniformly. Therefore, unless the proportion of ethylene oxide is particularly high, an ethylene oxide homopolymer will not be formed, and the proportion of primary hydroxyl groups in the original polyether (this proportion needs to be lower to some extent) will not be produced. Therefore, polyethers having a high proportion of primary hydroxyl groups can be obtained. In addition, in the present invention, the polyethers before reacting the ethylene oxide-containing mixture are not necessarily limited to polyethers obtained using a multimetal cyanide complex as a catalyst. However, polyethers obtained using a multimetal cyanide complex as a catalyst are advantageous because they can be subsequently reacted with an ethylene oxide-containing mixture. The present invention will be explained in more detail below. The double metal cyanide complex in the present invention is considered to have the structure of the following general formula (1) as shown in the above-mentioned known examples. M, [M', (CN), ], (H20)e(R), -(
1) However, M is Zn(II), Fe(II), Fe
(ITI), Co(II), N1(II), Al(I
II), 5r(II), Mn(II). Cr(III), Cu(■), 5n(TI), Pb(I
I), Mo(IV), Mo(Vl 1. W(IV
), etc. W(Vl), and M′ is Fe(IT)
, Fe(III), Co(II), Co(I
II), Cr(IT), Cr(III), Mn(
II), Mn(III), N1(II), V
(IV) V (V) etc., R is an organic ligand,
a. b, x and y are positive integers that vary depending on the valence and coordination number of the metal, and C and d are positive numbers that vary depending on the coordination number of the metal. M in general formula (1) is preferably Zn(II) M'
is Fe(IT), Fe(III 1. Co(II)
, Go(III), etc. are preferred. Examples of organic ligands include ketones, ethers, aldehydes, esters, alcohols, and amides. As mentioned above, the double metal cyanide complex represented by the general formula (1) is a metal salt MXa (M, a is the same as above, X is M
and polycyanometalate (salt) Z, [M', (CN), ]. (M', x, y are the same as above. 2 is hydrogen, alkali metal, alkaline earth metal, etc., e, f are positive integers determined by the valence and coordination number of Z, M'). Alternatively, after mixing a solution of a mixed solvent of water and an organic solvent and bringing the obtained double metal cyanide into contact with the organic ligand R,
It is produced by removing excess solvent and organic compound R. Polycyanometalate (salt) Z-[M'x(CN)y
In lr, various metals including hydrogen and alkali metals can be used for Z, but lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, and calcium salts are preferable. Particular preference is given to the customary alkali metal salts, namely the sodium and potassium salts. Polyethers are usually produced by reacting a mixture of a monoepoxide and an initiator in the presence of a catalyst. Alternatively, the reaction can be carried out while gradually adding monoepoxide to the reaction system. Although the reaction occurs at room temperature, the reaction system can be heated or cooled if necessary. The amount of catalyst used is not particularly limited, but is 1 to 5,000 per initiator used.
Approximately ppm is appropriate, and 30 to 11,000 ppm is more preferable. The catalyst may be introduced all at once into the reaction system, or may be introduced in portions in sequence. By using this double metal cyanide catalyst, it is possible to synthesize polyethers with a low content of unsaturated monols, or with a low content of unsaturated monols and an extremely high molecular weight. As the polyether before reacting the ethylene oxide-containing mixture in the present invention, polyoxyalkylene polyol is preferable. A polyoxyalkylene polyol is obtained by subjecting an initiator having at least two hydroxyl groups to a monoepoxide such as an alkylene oxide through a sequential ring-opening addition reaction. As the initiator, polyhydroxy compounds having 2 to 8 hydroxyl groups are particularly preferred. Examples of polyhydroxy compounds include dihydric alcohols such as ethylene glycol and propylene glycol, and trihydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane, and hexanetriol. , pentaerythritol, diglycerin, dextrose, sorbitol,
There are polyethers having a molecular weight lower than the target product obtained by reacting tetrahydric or higher alcohols such as sucrose and monoepoxides such as alkylene oxides with these alcohols. In addition, compounds with phenolic hydroxyl groups and methylol groups such as bisphenol A, resol, and novolac, compounds with hydroxyl groups and other active hydrogens such as ethanolamine and jetanolamine,
There are also polyethers having a lower molecular weight than the target product obtained by reacting these with monoepoxides such as alkylene oxides. Furthermore, there are polyethers having a lower molecular weight than the target product obtained by reacting a monoepoxide such as an alkylene oxide with a monoamine or polyamine having at least 62 hydrogen atoms bonded to a nitrogen atom. In addition, phosphoric acid, its derivatives, and other polyhydroxy compounds can also be used. These polyhydroxy compounds are 2
More than one species can also be used together. The present invention can also be applied to a method for producing a polyether monool by subjecting a monovalent initiator to a ring-opening reaction with a monoepoxide. Examples of monovalent initiators include methanol,
There are polyethers having a lower molecular weight than the target product obtained by reacting ethanol, butanol, hexanol, other monools, phenol, phenol derivatives such as alkyl-substituted phenols, and monoepoxides such as alkylene oxides. Furthermore, there are polyethers having a lower molecular weight than the target product obtained by reacting a monoamine or polyamine having one hydrogen atom bonded to a nitrogen atom with a monoepoxide such as alkylene oxide. The monoepoxide in the present invention is a monoepoxide having 3 or more carbon atoms, and particularly preferably an alkylene oxide having 3 or more carbon atoms. More preferably, alkylene oxides having 3 to 4 carbon atoms, such as propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide, and epichlorohydrin, are most preferred, and propylene oxide is most preferred. They can be used alone, two or more of them, or in combination with other monoepoxides such as styrene oxide, glycidyl ether, and glycidyl ester. In the case of using two or more alkylene oxides or alkylene oxide and other monoepoxides, they can be added as a mixture or added sequentially to form a random polymer chain or a block polymer chain. However, as mentioned above, it is difficult to directly react ethylene oxide with an initiator or polyether using a composite metal cyanide as a catalyst. For this reason, for example, in the presence of this catalyst, it is difficult to uniformly react a mixture of ethylene oxide and other monoepoxides using a large amount of ethylene oxide compared to the initiator or polyethers. However, a hydroxy compound having an oxyethylene group, such as a polyoxyalkylene polyol having an oxyethylene group, can be used as an initiator. The molecular weight of the polyethers is not particularly limited, but is preferably about 80 or less in terms of hydroxyl value. The lower limit is preferably about 5. Particularly preferred is polyoxyalkylene bool having a hydroxyl value of 5 to 60. As mentioned above, the polyethers need to have a low proportion of primary hydroxyl groups for the purpose of the present invention. Although not particularly limited, the proportion of primary hydroxyl groups is suitably 50% or less, particularly preferably 30% or less. The proportion of primary hydroxyl groups in polyethers obtained by ring-opening addition polymerization of only propylene oxide using a composite metal cyanide complex is usually 15% or less. Furthermore, the proportion of primary hydroxyl groups in polyethers obtained by applying the present invention by reacting a mixture of ethylene oxide and other monoepoxides is 20% higher than the proportion of primary hydroxyl groups in the above-mentioned original polyethers. It is preferable that the score is higher than the points. For example, if the proportion of primary hydroxyl groups in the original polyether is 10%, the proportion of primary hydroxyl groups in the obtained polyether is 30%.
% or more. Similarly, when the original content is 20%, the obtained product is preferably 40% or more. The proportion of primary hydroxyl groups in the polyethers obtained in the present invention is 30 to 80%.
is appropriate, and 40 to 70% is particularly preferable. As the other monoepoxide in the mixture of ethylene oxide and other monoepoxide to be reacted with polyethers in the presence of a composite metal cyanide complex, alkylene oxide having 3 to 4 carbon atoms is preferable as described above, and propylene oxide is most preferable. It is. Further, the mixing ratio of ethylene oxide and other monoepoxide is preferably 90/10 to 40/60 expressed as a weight ratio of ethylene oxide/other monoepoxide. Particularly preferred is 90/10 to 60/40. The amount of this mixture relative to 100 parts by weight of the polyether is preferably 5 to 50 parts by weight, particularly 10 to 40 parts by weight. After reacting the ethylene oxide-containing mixture, it is usually necessary to remove the multimetal cyanide complex used as a catalyst from the polyethers obtained. As a method for removing the catalyst, methods described in the above-mentioned known documents can be employed. For example, there is a method of adding an alkali to deactivate the catalyst, then treating the deactivated catalyst components and alkali with an adsorbent or ion exchange resin, and removing them by filtration or the like. However, methods for removing the multimetal cyanide complex are not limited to these. The molecular weight of the polyethers finally obtained is not particularly limited, but products that are liquid at room temperature are preferred from the standpoint of their use. The hydroxyl value of this polyether is preferably about 70 or less, particularly preferably from 5 to 40. The number of hydroxyl groups is 1 or more, preferably 2-8, particularly preferably 2-6. The polyether polyol obtained by the present invention is most useful as a polyol for polyurethane raw materials used alone or in combination with other polyols. Furthermore, the polyether poly(or mono)ol obtained by the present invention can also be used as a raw material or additive for synthetic resins other than polyurethane. Furthermore, it can be used as a lubricating oil, an insulating oil, a hydraulic oil, and other oils, or as a raw material thereof. Furthermore, the polyethers obtained according to the present invention can be converted into other compounds such as alkyl ether compounds and acylated compounds and used for various purposes. The present invention will be specifically explained below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited only to these Examples. [Example] The following polyoxypropylene polyol has a molecular weight of 5
00 polyoxypropylene triol as an initiator, a zinc hexacyanocopartate complex catalyst was added thereto, propylene oxide was supplied, and the temperature was heated to about 120°C.
It is a polyoxypropylene triol obtained by reacting until a predetermined molecular weight is reached. The polyoxypropylene triol produced contains the following amounts of catalyst. Polyol A: Zinc hexacyanocopartate complex 20
Polyoxypropylene triol polyol B with a molecular weight of 5000 containing 0 ppm; zinc hexacyanocopartate complex 30
Polyoxypropylene triol polyol C with a molecular weight of 7000 containing 0 ppm; zinc hexacyanocopartate complex 40
Example of polyoxypropylene triol with a molecular weight of 9000 containing 0 ppm! 1,200 g of polyol A was placed in an autoclave, and after sufficient nitrogen substitution, the temperature was raised to 120°C, and the P of propylene oxide (PO) and ethylene oxide (EO) was heated to 120°C.
400 g of a mixture of O10E=20/80 (weight ratio; the same applies hereinafter) was charged, and the reaction was carried out at 120°C for 2 hours. The obtained polyol was transparent, and the proportion of primary hydroxyl groups was 57.5%. Comparative Example 1 Mixture 4 of propylene oxide and ethylene oxide
Polyol A was reacted with ethylene oxide under the same conditions as in Example 1, using 300 g of ethylene oxide instead of 00 g. The obtained polyol was in the form of a cloudy gel, and the proportion of primary hydroxyl groups was 13%. Example 2 81,200 g of polyol was charged into an autoclave, and after sufficient nitrogen substitution, the temperature was raised to 120°C, and the PO10E of propylene oxide and ethylene oxide = 20/
400 g of a mixture of No. 80 was added, and the reaction was carried out at 120° C. for 3 hours. The obtained polyol was transparent, and the proportion of primary hydroxyl groups was 56.0%. Comparative Example 2 Mixture 4 of propylene oxide and ethylene oxide
Polyol B was reacted with ethylene oxide under the same conditions as in Example 2, using 300 g of ethylene oxide instead of 00 g. The obtained polyol was in the form of a cloudy gel, and the proportion of primary hydroxyl groups was 12%. Example 3 1,600 g of polyol C was charged into an autoclave, and after sufficient nitrogen substitution, the temperature was raised to 120°C, and PO10E of propylene oxide and ethylene oxide = 20/
80 was added, and the reaction was carried out at 120° C. for 3 hours. The obtained polyol was transparent, and the proportion of primary hydroxyl groups was 55.0%. Comparative Example 3 Mixture 5 of propylene oxide and ethylene oxide
Polyol C was reacted with ethylene oxide under the same conditions as in Example 3 using 400 g of ethylene oxide instead of 00 g. The obtained polyol was in the form of a cloudy gel, and the proportion of primary hydroxyl groups was 11%. [Effects of the Invention] The present invention makes it possible to primaryize the terminal hydroxyl groups of polyethers, which has been virtually impossible using conventional multimetal cyanide complex catalysts. That is, by reacting polyethers with a d-compound of ethylene oxide and another monoepoxide in the presence of a multimetal cyanide complex catalyst, it became possible to primaryize the terminal hydroxyl group. Therefore, by applying the present invention to the production of polyethers using a multimetal cyanide complex catalyst, 1
Polyethers with a high proportion of hydroxyl groups can be easily produced.
Claims (1)
複合金属シアン化物錯体触媒の存在下エチレンオキサイ
ドと炭素数3以上のモノエポキサイドの混合物を反応さ
せることを特徴とする1級水酸基の割合の高いポリエー
テル類の製造方法。 2、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下少なくとも1
個の水酸基を有するイニシエーターに炭素数3以上のモ
ノエポキサイドを開環付加反応させて得られた上記触媒
を含むポリエーテル類にエチレンオキサイドと炭素数3
以上のモノエポキサイドの混合物を反応させ る、請求項第1項記載の方法。 3、エチレンオキサイドと炭素数3以上のモノエポキサ
イドの混合物のエチレンオキサイド/炭素数3以上のモ
ノエポキサイドの混合重量比が90/10〜40/60
である、請求項第1項記載の方法。 4、炭素数3以上のモノエポキサイドが、炭素数3〜4
のアルキレンオキサイドである、請求項第1項、第2項
、あるいは第3項記載の方法。 5、エチレンオキサイド含有混合物を反応させる前のポ
リエーテル類が、水酸基価80以下、水酸基数2〜8、
かつ1級水酸基割合50%以下のポリオキシアルキレン
ポリオールであり、エチレンオキサイド含有混合物を反
応させた後のポリエーテル類が、水酸基価70以下、水
酸基数2〜8、かつ1級水酸基割合が元の割合よりも2
0ポイント以上高い%のポリオキシアルキレンポリオー
ルである、請求項第1項あるいは第2項記載の方法。[Claims] 1. A primary product characterized by reacting a polyether having at least one hydroxyl group with a mixture of ethylene oxide and a monoepoxide having 3 or more carbon atoms in the presence of a multimetal cyanide complex catalyst. A method for producing polyethers with a high proportion of hydroxyl groups. 2. At least 1 in the presence of a multimetal cyanide complex catalyst
Polyethers containing the above catalyst obtained by ring-opening addition reaction of a monoepoxide having 3 or more carbon atoms with an initiator having 3 or more hydroxyl groups, and ethylene oxide and 3 carbon atoms.
2. The method of claim 1, wherein a mixture of the above monoepoxides is reacted. 3. The mixture weight ratio of ethylene oxide/monoepoxide having 3 or more carbon atoms in the mixture of ethylene oxide and monoepoxide having 3 or more carbon atoms is 90/10 to 40/60.
The method according to claim 1, wherein: 4. Monoepoxide with 3 or more carbon atoms has 3 to 4 carbon atoms
The method according to claim 1, 2, or 3, wherein the alkylene oxide is an alkylene oxide. 5. The polyether before reacting the ethylene oxide-containing mixture has a hydroxyl value of 80 or less and a hydroxyl group number of 2 to 8,
It is a polyoxyalkylene polyol with a primary hydroxyl group proportion of 50% or less, and the polyether after reacting with the ethylene oxide-containing mixture has a hydroxyl value of 70 or less, a hydroxyl group number of 2 to 8, and a primary hydroxyl group proportion of the original. 2 than the proportion
% of the polyoxyalkylene polyol that is 0 points or more higher.
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