特許第6971085号(P6971085)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6971085グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6971085
(24)【登録日】2021年11月4日
(45)【発行日】2021年11月24日
(54)【発明の名称】グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08C 19/06 20060101AFI20211111BHJP
【FI】
   C08C19/06
【請求項の数】3
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2017-157555(P2017-157555)
(22)【出願日】2017年8月17日
(65)【公開番号】特開2019-35032(P2019-35032A)
(43)【公開日】2019年3月7日
【審査請求日】2020年3月11日
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004307
【氏名又は名称】日本曹達株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107984
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 雅紀
(74)【代理人】
【識別番号】100096482
【弁理士】
【氏名又は名称】東海 裕作
(74)【代理人】
【識別番号】100131093
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 真
(74)【代理人】
【識別番号】100150902
【弁理士】
【氏名又は名称】山内 正子
(74)【代理人】
【識別番号】100141391
【弁理士】
【氏名又は名称】園元 修一
(72)【発明者】
【氏名】橋本 裕輝
【審査官】 今井 督
(56)【参考文献】
【文献】 特開平03−290427(JP,A)
【文献】 特開昭59−206429(JP,A)
【文献】 特開平06−271647(JP,A)
【文献】 特開2006−070151(JP,A)
【文献】 特開平03−263422(JP,A)
【文献】 特開平06−032968(JP,A)
【文献】 特開平05−109935(JP,A)
【文献】 特表2015−521683(JP,A)
【文献】 特開2017−053077(JP,A)
【文献】 特開2017−008153(JP,A)
【文献】 国際公開第2016/038112(WO,A1)
【文献】 特開2014−112196(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08C、C08F、C08L、C08K
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリブタジエンポリオールまたは水素添加ポリブタジエンポリオールと、エピクロロヒドリンとを、水とシクロヘキサンとの混合溶媒中で、塩基および相間移動触媒の存在下に反応させることを含む、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法。
【請求項2】
相間移動触媒が、第4級アンモニウム塩である請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
塩基がアルカリ金属水酸化物である請求項1または2に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンは、様々な用途への応用が期待できる有用な物質である。
特許文献1には、a)ラジカル重合を用いて製造された、ヒドロキシ基を有するポリブタジエンを用意する工程、b)工程a)からのヒドロキシ基を有するポリブタジエンを、モノエポキシ化合物と反応させて、反応混合物を得る工程、その際に、末端ヒドロキシ基対該モノエポキシ化合物のモル質量比が10:1〜1:10であり、温度が0〜150℃であり、かつ、反応時間が0.5〜24時間であり、c)アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸水素塩又はアルカリ金属炭酸塩を工程b)からの反応混合物に添加する工程を含む、エポキシ基を有するポリブタジエンの製造方法が記載されている。
特許文献2段落0010には、1,2−ポリブタジエングリコールを苛性ソーダの存在下に通常、30〜70℃においてエピクロルヒドリンと反応させる1,2−ポリブタジエングリコ−ルのグリシジルエ−テルの合成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表2015−521683号公報
【特許文献2】特開平05−109935号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1や2に記載されている製造方法で、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンを製造しようとすると、反応が十分に進行しないことがあった。本発明の課題は、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、ポリブタジエンポリオールまたは水素添加ポリブタジエンポリオールと、エピクロロヒドリンとを、塩基および相間移動触媒の存在下に反応させることを含む、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法を見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
【0006】
すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
(1)ポリブタジエンポリオールまたは水素添加ポリブタジエンポリオールと、エピクロロヒドリンとを、塩基および相間移動触媒の存在下に反応させることを含む、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法。
(2)相間移動触媒が、第4級アンモニウム塩である(1)に記載の製造方法。
(3)塩基がアルカリ金属水酸化物である(1)または(2)に記載の製造方法。
(4)反応を水と炭化水素系溶媒との混合溶媒または水とエーテル系溶媒との混合溶媒中で行う(1)〜(3)いずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明の製造方法によれば、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンを効率良く製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の製造方法は、ポリブタジエンポリオールまたは水素添加ポリブタジエンポリオールと、エピクロロヒドリンとを、塩基および相間移動触媒の存在下に反応させることを含む、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの製造方法である。
【0009】
(グリシジルエーテル変性ポリブタジエン)
ポリブタジエンとは、ブタジエンを重合させて得られる高分子鎖を表す。前記高分子鎖は、式〔I〕で表される繰り返し単位と、式〔II〕として表される繰り返し単位を有する高分子鎖である。
【0010】
【化1】
【0011】
式〔I〕で表される繰り返し単位と、式〔II〕で表される繰り返し単位の比率は特に限定されないが、式〔I〕で表される繰り返し単位と、式〔II〕で表される繰り返し単位の比が、90〜70モル%:10〜30モル%であるのが好ましい。式〔I〕で表される繰り返し単位と式〔II〕で表される繰り返し単位の比率は、HNMR分析により算出することができる。
【0012】
本発明で製造するグリシジルエーテル変性ポリブタジエンとは、式〔III〕で表される部分構造を1つ以上有するポリブタジエンを意味する。
【0013】
【化2】
【0014】
式〔III〕中、*は、ポリブタジエンに結合する位置を示す。
【0015】
式〔III〕で表される部分構造が結合している位置は、特に限定されないが、ポリブタジエンの高分子鎖の末端に結合しているのが好ましい。すなわち、末端グリシジルエーテル変性ポリブタジエンが好ましい。
【0016】
グリシジルエーテル変性ポリブタジエンの数平均分子量(Mn)は、ポリスチレンを指標として用いたGPC(ゲル濾過)法による測定で、300〜10000であるのが好ましく、300〜5000であるのがより好ましく、300〜4000であるのがさらに好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は1.01〜3.00であるのが好ましく、1.01〜2.50であるのがより好ましい。
【0017】
(グリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエン)
水素添加ポリブタジエンとは、ブタジエンを重合させて得られる高分子鎖の一部あるいは全部が水素添加されている高分子鎖を意味する。前記高分子鎖は、式〔IV〕で表される繰り返し単位と、式〔V〕として表される繰り返し単位を有する高分子鎖である。前記高分子鎖は、上記式〔I〕で表される繰り返し単位および式〔II〕で表される繰り返し単位を有していてもよい。
【0018】
【化3】
【0019】
本発明で製造するグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンとは、上記式〔III〕で表される部分構造を1つ以上有する水素添加ポリブタジエンを意味する。
式〔III〕で表される部分構造が結合している位置は、特に限定されないが、水素添加ポリブタジエンの高分子鎖の末端に結合しているのが好ましい。すなわち、末端グリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンが好ましい。
【0020】
グリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンの数平均分子量(Mn)は、ポリスチレンを指標として用いたGPC(ゲル濾過)法による測定で、300〜10000であるのが好ましく、300〜5000であるのがより好ましく、300〜4000であるのがさらに好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は1.01〜3.00であるのが好ましく、1.01〜2.50であるのがより好ましい。
【0021】
(ポリブタジエンポリオールおよび水素添加ポリブタジエンポリオール)
ポリブタジエンポリオールとは、上記で説明したポリブタジエンに、水酸基が2個以上結合しているものを意味する。それらのうち、2個の水酸基が両末端に結合したポリブタジエンジオールが好ましい。
水素添加ポリブタジエンポリオールとは、上記で説明した水素添加ポリブタジエンに、水酸基が2個以上結合しているものを意味する。それらのうち、2個の水酸基が両末端に結合した水素添加ポリブタジエンジオールが好ましい。
【0022】
ポリブタジエンポリオールおよび水素添加ポリブタジエンポリオールの数平均分子量(Mn)は、ポリスチレンを指標として用いたGPC(ゲル濾過)法による測定で、300〜10000であるのが好ましく、300〜5000であるのがより好ましく、300〜4000であるのがさらに好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は1.01〜3.00であるのが好ましく、1.01〜2.50であるのがより好ましい。
【0023】
ポリブタジエンポリオールおよび水素添加ポリブタジエンポリオールとしては、市販のものを用いることができる。具体的には、日本曹達株式会社製のNISSO−PB( Gシリーズ)、出光石油化学株式会社製のPoly−Pd、日本曹達株式会社製のNISSO−PB(GIシリーズ)、三菱化学株式会社のポリテールH 、ポリテールHAなどを挙げることができる。
【0024】
(エピクロロヒドリン)
本発明で用いるエピクロロヒドリンとは、式〔VI〕で表される化合物である。エピクロロヒドリンは市販品を用いることができる。
【0025】
【化4】
【0026】
エピクロロヒドリンの使用量は、ポリブタジエンポリオールまたは水素添加ポリブタジエンポリオール中の水酸基1モルに対して、2モル〜20モルとなる量が好ましい。さらに好ましくは4モル〜10モルである。
【0027】
(塩基)
塩基としては、無機塩基または有機塩基を用いることができる。無機塩基としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウムなどのアルカリ金属水酸化物;ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、カリウムter−ブトキシドなどの金属アルコキシド;炭酸水素ナトリウム;炭酸カリウム;炭酸セシウムなどを挙げることができる。有機塩基としては、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジアザビシクロノネン(DBN)、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)、ホスファゼン塩基類などを挙げることができる。これらのうち、無機塩基が好ましく、アルカリ金属水酸化物がより好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。これらの塩基は、一種単独で若しくは二種以上を混合して使用することができる。
塩基の使用量は、ポリブタジエンポリオールまたは水素添加ポリブタジエンポリオール中の水酸基1モルに対して、2モル〜30モルとなる量が好ましい。さらに好ましくは、6モル〜16モルとなる
【0028】
(相間移動触媒)
本発明に使用する相間移動触媒としては、第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩、第4級アルソニウム塩、スルホニウム塩、クラウンエーテルなどを挙げることができる。これらのうち第4級アンモニウム塩が好ましい。
第4級アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラ−n−プロピルアンモニウムクロリド、テトラ−n−ブチルアンモニウムクロリド、メチル(トリ−n−オクチル)アンモニウムクロリド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラ−n−プロピルアンモニウムブロミド、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド、メチル(トリ−n−オクチル)アンモニウムブロミド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラエチルアンモニウムヨージド、テトラ−n−プロピルアンモニウムヨージド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヨージド、メチル(トリ−n−オクチル)アンモニウムヨージド、ベンジルトリメチルアンモニウムヨージド、ベンジルトリエチルアンモニウムヨージドなどを挙げることができる。これらは単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
相間移動触媒の使用量は、0.001モル〜0.8モルとなる量が好ましい。さらに好ましくは0.01モル〜0.3モルである。
【0029】
(反応条件等)
反応は、溶媒中で行うことができる。この反応で使用し得る溶媒としては、水;ヘキサン、シクロへキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒などを挙げることができる。これらは単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。これらのうち水と炭化水素系溶媒との混合溶媒、水とエーテル系溶媒との混合溶媒であるのが好ましい。
【0030】
反応時の温度は、好ましくは40〜120℃、より好ましくは50〜90℃である。反応に掛ける時間は、触媒の使用量や反応スケールなどによって異なるが、好ましくは3〜20時間、より好ましくは4〜8時間である。
【0031】
本発明の製造方法により、ポリブタジエンポリオールまたは水素添加ポリブタジエンポリオール中の水酸基が、エピクロロヒドリンと反応してエーテル結合を形成し、式〔III〕で表される部分構造がポリブタジエンまたは水素添加ポリブタジエンに導入される。本発明の製造方法により、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンまたはグリシジルエーテル変性水素添加ポリブタジエンを効率よく製造することができる。
【0032】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜に変更を加えて実施することが勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【0033】
実施例1
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)75g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液120g、シクロヘキサン370gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン37.11g、およびテトラブチルアンモニウムブロミド1.62gを添加し、67℃にて4時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、シクロヘキサン450mLを加えた。この溶液を水1050mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのエポキシ当量は920g/eqであり、グリシジル化率は60%であった。なお、グリシジル化率とは、使用したポリブタジエンポリオール中の全水酸基のうち、グリシジルエーテル構造に変換された割合を示す。グリシジル化率は、HNMRにより算出することができる。
【0034】
実施例2
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)75g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液120g、シクロヘキサン370gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン37.11g、およびテトラブチルアンモニウムブロミド1.62gを添加し、67℃にて8時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、シクロヘキサン450mLを加えた。この溶液を水1050mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのエポキシ当量は920g/eqであり、グリシジル化率は、60%であった。
【0035】
実施例3
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)75g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液120g、シクロヘキサン370gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン37.11g、およびテトラブチルアンモニウムブロミド1.62gを添加し、79℃にて8時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、シクロヘキサン450mLを加えた。この溶液を水1050mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのエポキシ当量は920g/eqであり、グリシジル化率は、60%であった。
【0036】
実施例4
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)75g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液120g、シクロヘキサン370gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン74.22g、およびテトラブチルアンモニウムブロミド1.62gを添加し、79℃にて8時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、シクロヘキサン450mLを加えた。この溶液を水1050mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのエポキシ当量は920g/eqであり、グリシジル化率は、60%であった。
【0037】
比較例1
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)50g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液64.15g、テトラヒドロフラン250gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン12.37gを添加し、67℃にて4時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、酢酸エチル300mLを加えた。この溶液を水700mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのグリシジル化率は、0%であった。
【0038】
実施例5
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)50g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液64.15g、テトラヒドロフラン250gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン12.37g、およびテトラブチルアンモニウムブロミド1.08gを添加し、67℃にて4時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、酢酸エチル300mLを加えた。この溶液を水700mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのエポキシ当量は2000g/eqであり、グリシジル化率は、42%であった。
【0039】
実施例6
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)50g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液64.15g、テトラヒドロフラン250gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン24.74g、およびテトラブチルアンモニウムブロミド1.08gを添加し、67℃にて21時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、酢酸エチル300mLを加えた。この溶液を水700mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのエポキシ当量は1500g/eqであり、グリシジル化率は、47%であった。
【0040】
実施例7
ガラスフラスコにポリブタジエンポリオール(NISSO−PB G−1000 日本曹達社製)50g、50重量%水酸化ナトリウム水溶液84.15g、テトラヒドロフラン250gを加えて室温で5分間激しく撹拌した。この溶液にエピクロロヒドリン24.74g、およびテトラブチルアンモニウムブロミド1.08gを添加し、67℃にて25時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液の有機相をわけとった後、酢酸エチル300mLを加えた。この溶液を水700mLで3回洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過した。ろ液を減圧濃縮したのち、減圧乾燥機で乾燥することにより、グリシジルエーテル変性ポリブタジエンを得た。得られたグリシジルエーテル変性ポリブタジエンのエポキシ当量は1500g/eqであり、グリシジル化率は、47%であった。