(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上のヒドロキシ官能価を有する部分結晶性ポリエーテルポリオールの製造方法であって、式（Ｉ）：
（ＲＯ）X-1−Ｍ2−Ｏ−Ｍ1−Ｏ−Ｍ2−（ＯＲ）X-1        （Ｉ）
［式中、Ｒは、Ｃ1−Ｃ10アルキル基を示し、
Ｍ1は、亜鉛、コバルト、モリブデン、鉄、クロムまたはマンガンを示し、
Ｍ2は、アルミニウムまたはチタンを示し、および
ｘは、３または４を示す。］
で示されるバイメタルμ−オキソアルコキシドの存在下で、プロピレンオキシドを重合することからなり、
μ−オキソアルコキシド（Ｉ）は、式（ＩＩ）：
【化１】
0004399108.tif 000003
［式中、
Ｑは、Ｃ2−Ｃ20アルキル基を示し、
Ｒ1およびＲ2は、互いに独立して、水素またはＣ1−Ｃ20炭化水素基を示し、
ｌおよびｎは、互いに独立して、０〜４０の数を示し、および
ｙは、２〜６の整数を示す。］
で示されるヒドロキシル化合物と予め反応させておくことを特徴とする方法。
【請求項２】
使用されるバイメタルμ−オキソアルコキシドは、Ｍ1が亜鉛であり、Ｍ2がアルミニウムであり、ｘが３であり、Ｒがｎ−プロピル、イソプロピルまたはｎ−ブチルを示すものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
使用される式（ＩＩ）で示されるヒドロキシル化合物が、２以上の官能価および９０〜６０００の数平均分子量を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
式（ＩＩ）で示されるヒドロキシル化合物１モルにつき、バイメタルμ−オキソアルコキシド５×１０-4〜０．６モルと混合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
バイメタルμ−オキソアルコキシドを、ヒドロキシル化合物と混合した後に、混合物を１００〜１５０℃で０．５〜１０時間、加熱することを特徴とする請求項１または４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、２以上のヒドロキシ官能価を有する新規な部分結晶性ポリエーテルポリオールを製造するための方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
改良された機械的性質を有する生成物は、イソシアネートの重付加プロセスに従ってプロピレンオキシドから得られる官能価２を有する結晶性ポリオールによって合成されうることが文献から知られている（J. of Polymer Sci. (Polym. Chem. Ed.) Vol. 15, 1655以下参照(1977))。オゾン分解し、次いで、感湿性および感酸素性試薬によって水素化し、分別することによってアイソタクチックポリプロピレングリコールから結晶性ヒドロキシ官能ジヒドロキシポリエーテルを製造することは、極めて困難であり、ほとんど変更できない。それゆえに、大きく変更できる可能性を有するあまり困難でないプロセスに従って、例えばＰＵＲ合成に適している２以上の官能価を有する広い範囲の結晶性ヒドロキシポリエーテルを提供することが目的とされていた。
【０００３】
バイメタルμ−オキソアルコキシドが、結晶性ポリエーテルポリオールへのプロピレンオキシドの重合に適していることも知られている（米国特許第３  ４３２  ４５５号、Polym. Preprints 218 (1984))。イソシアネート重付加のための連鎖延長剤および架橋剤として適している好適なヒドロキシ官能価を有するポリエーテルポリオールを製造することは、この刊行物からは導かれ得ない。
【０００４】
プロピレンオキシド重合に使用されるこれらのバイメタル触媒は、重合過程の間にポリプロピレンオキシドに組み込まれるモノオール置換基を有し、その過程は、例えば、ポリウレタンの製造の連鎖延長剤として適していない２よりかなり低いヒドロキシ官能価を有するポリプロピレンオキシドを生成する。
【０００５】
驚くべきことに、２以上の官能価を有するヒドロキシル化合物とバイメタル触媒を反応させた結果、２以上の官能価を有するポリエーテルポリオールにプロピレンオキシドを重合させることができる触媒が得られることを見出した。驚くべきことは、文献（J. of Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem., 24, 1423(1986))によれば不純物に敏感な触媒活性バイメタル出発化合物が、ヒドロキシル化合物との反応後には、１００〜１６０℃の温度でさえ、アルキレンオキシド重合になお活性であることである。
【０００６】
さらに、ヒドロキシル化合物に関して多官能性として認識されるべきバイメタル触媒が、２以上の官能価を有するヒドロキシル化合物の存在下で架橋または相互結合せず、触媒活性のままであることは予想できなかった。
【０００７】
（発明の開示）
それゆえに、本発明は、２以上のヒドロキシ官能価を有する新規な部分結晶性ポリエーテルポリオールの製造方法であって、式（Ｉ）：
（ＲＯ）X-1−Ｍ2−Ｏ−Ｍ1−Ｏ−Ｍ2−（ＯＲ）X-1        （Ｉ）
［式中、Ｒは、Ｃ1−Ｃ10アルキル基を示し、
Ｍ1は、亜鉛、コバルト、モリブデン、鉄、クロムまたはマンガンを示し、
Ｍ2は、アルミニウムまたはチタンを示し、および
ｘは、３または４を示す。］
で示されるバイメタルμ−オキソアルコキシドの存在下で、プロピレンオキシドを重合することからなり、
μ−オキソアルコキシド（Ｉ）は、式（ＩＩ）：
【化２】
0004399108.tif 000002
［式中、
Ｑは、Ｃ2−Ｃ20アルキル基を示し、
Ｒ1およびＲ2は、互いに独立して、水素またはＣ1−Ｃ20炭化水素基を示し、
ｌおよびｎは、互いに独立して、０〜４０の数を示し、および
ｙは、２〜６の整数を示す。］
で示されるヒドロキシル化合物と予め反応させておくことを特徴とする方法に関する。
【０００８】
適したバイメタルμ−オキソアルコキシドは、好ましくはＭ1が亜鉛を示し、Ｍ2がアルミニウムを示し、ｘが３であり、Ｒがｎ−プロピルおよびイソプロピルならびにｎ−ブチルを示すものである。
本発明に従った方法での使用に適しているバイメタルμ−オキソアルコキシドは周知であり、さらに詳細には、例えば上記の米国特許第３  ４３２  ４４５号に記載されている。
【０００９】
使用されるバイメタルμ−オキソアルコキシドと反応させる式（ＩＩ）の特に適したヒドロキシル化合物は、２以上、好ましくは２〜６の官能価および９０〜６０００、好ましくは９０〜２０００の平均分子量を有するものである。平均分子量は、ＯＨ価を測定することによってまたは対照としてのポリスチレンに対するＧＰＣによって通常の方法で決定される。
【００１０】
式（ＩＩ）で示されるヒドロキシル化合物としては、特にポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシドポリプロピレンオキシドブロックコポリマーおよびランダムＣ−Ｏ−ＰＯ−コポリマー、さらに既知の低分子量ポリヒドロキシル化合物が挙げられる。このような化合物は、例えばKirk-Othmer(3)1, 754〜789に記載されている。
【００１１】
特に好ましいヒドロキシ化合物は次のとおりである：
ブタン−１，４−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、トリプロピレングリコール、およびプロピレングリコール、ブタン−１，４−ジオール、グリセロール、トリメチロールプロパンもしくはソルビトールから開始されるＭｎ２００〜２０００を有するポリプロピレングリコール、またはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタン−１，４−ジオール、グリセロールまたはトリメチロールプロパンから開始されるＭｎ２２０〜２０００を有するプロピレンオキシドおよびエチレンオキシドのコポリマー。
【００１２】
使用される式（Ｉ）のバイメタルμ−オキソアルコキシドと式（ＩＩ）のヒドロキシル化合物の反応は、１モルのポリオール（ＩＩ）を、５×１０-4〜０．６モル、好ましくは１×１０-3〜０．３モルのμ−オキソアルコキシドと混合し、混合物を約１００〜１５０℃、好ましくは１１０〜１３０℃で、約０．５〜１０時間、好ましくは２〜５時間、加熱して行う。
【００１３】
次いで、反応混合物を、高い温度（約１００〜１５０℃）で、要すれば大気圧未満の圧力下で、一定時間（約０．５〜５時間）攪拌する。
【００１４】
次いで、反応混合物を、有機溶媒および／または希釈剤、例えば適当な炭化水素（例えば、キシレンおよび／またはリグロイン）によって、好ましくは８０〜５０重量％に希釈し、溶媒および／または希釈剤を、再び減圧下（約０．０１〜１０１３ｍｂａｒ）で蒸留する。
【００１５】
次いで、ポリオールで変性されたバイメタルμ−オキソアルコキシドを、部分結晶性ポリエーテルポリオールの調製のために適したアルキレンオキシドと反応させる。反応は、好ましくは２０〜２００℃で、特に８０〜１５０℃で、常圧下または２０ｂａｒまでの加圧下で行われる。
【００１６】
このような反応に適したアルキレンオキシドは、周知のアルキレンオキシド、好ましくはプロピレンオキシド、１，２−ブチレンオキシド、エピクロロヒドリン、アルキルグリシジルエーテルおよびそれらの混合物である。プロピレンオキシドおよび／またはエチレンオキシドが、好ましく使用される。アルキレンオキシドとの反応より先に、変性したμ−オキソアルコキシドは、２以上の官能価を有するヒドロキシル化合物、好ましくは式（ＩＩ）で示されるヒドロキシル化合物によって希釈されうる。
【００１７】
変性触媒のアルキレンオキシドとの反応は、塊状または適当な不活性溶媒（例えば、トルエン、キシレンおよび／またはテトラヒドロフラン）中で行われうる。溶剤の濃度および量は、転化反応の良好な制御が与えられた反応条件下で可能であるように選択される。
変性バイメタルμ−オキソアルコキシドは、調製されるポリエーテルポリオールの量に基づいて５×１０-2〜６０モル％の量で、好ましくは０．１〜２０モル％の量で、一般に使用される。
【００１８】
本発明の方法に従って調製される２以上、好ましくは２〜６の官能価を有する新規な部分結晶性ポリエーテルポリオールは、ポリスチレンに対するＧＰＣによってまたはヒドロキシル末端基含量（ＯＨ価）によって決定される５００〜１００，０００、好ましくは１０００〜１０，０００の平均分子量Ｍｎを有し、13Ｃ−ＮＭＲ分光法によって決定される２８％を超える、好ましくは３３％を超える結晶度を与えるアイソタクチックトリアドモル比を有する。
【００１９】
本発明は、それゆれに、上記の種の新規な部分結晶性ポリエーテルポリオールにも関する。
本発明の方法は、連続的に、および回分式、例えばバッチまたはセミバッチ法で行われ得る。
本発明による方法によれば、好ましくは、調製されたポリエーテルポリオールを溶媒（例えば、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、酢酸エチルおよび／または塩化メチレン）に溶解することによって、粗生成物を後処理する。
【００２０】
次いで、触媒を、酸性化水によって破壊し、反応生成物を酸水溶液（２５重量％未満）、好ましくは水で抽出する。好ましくは１〜２酸当量を、触媒を破壊するために使用する。適した酸は、とりわけ、塩酸、リン酸、硫酸、安息香酸、酢酸および／または乳酸である。当然、他の酸も使用できる。
酸水溶液との強い振とう後に、過剰な酸を、要すればアルカリ反応を引き起こす化合物（例えば、重炭酸ナトリウム）の存在下で、水で洗浄することによって除去する。得られたポリオール溶液を、水から分離し、乾燥し、溶媒を除去する。
生成物を、冷却条件下で、適した溶媒（例えば、アセトン）からの分別沈殿によってさらに精製しうる。
【００２１】
本発明の方法に従って調製された部分結晶性ポリエーテルポリオールは、ポリウレタン物質、例えばＰＵＲエラストマー、ＰＵＲ発泡体およびＰＵＲコーティングの製造に著しく適している。上記のＰＵＲ物質の製造は、周知であり、例えばKunststoff Handbuch、第７巻、第３版、Carl-Verlag Verlag, 1993に記載されている。
【００２２】
（実施例）
亜鉛およびアルミニウムを含むバイメタルμ−オキソアルコキシドＡの調製
酢酸亜鉛９ｇおよびアルミニウムイソプロピラート２０．４ｇを、デカリン５００ｍＬ中で加熱して還流し、生成する酢酸イソプロピルを、カラムによって蒸留した。
酢酸イソプロピルが生成しなくなった後に、溶媒を反応溶液から除去し、残渣を、２００ｍＬのｎ−ヘプタン中に集めた。ジ−μ−オキソ−［ビス（１−メチルエチルオキシ）−アルミニウム］−亜鉛の０．３５モル溶液が得られた。
【００２３】
実施例１
ａ．
１０ｍＬヘプタン中に溶解したバイメタルμ−オキソアルコキシドＡ １．３ｇを、ポリプロピレングリコール（ＯＨ価１１２ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）１００ｇに添加し、１３０℃で、０．２ｍｂａｒの減圧下で３時間攪拌した。
次いで、トルエン１０ｍＬを溶液に添加し、反応混合物を、１２０〜１３０℃の温度でさらに２時間攪拌した。トルエンを、実質的に大気圧未満の圧力下で蒸留して除き、反応混合物を１３０℃でさらに１時間加熱した。
【００２４】
ｂ．
予備活性化ポリプロピレングリコールを、次いでオートクレーブに移し、１３０〜１４０℃の温度で、３ｂａｒの加圧下で、プロピレンオキシド５００ｇと反応させた。粗生成物をトルエンに溶解し、２Ｎ塩酸を、ｐＨが５未満になるまで添加し、次いで混合物を水と一緒に振り混ぜた。生成物を、中和するために、重炭酸水溶液で洗浄した。有機相を分離し、乾燥した。
部分結晶性ワックス状生成物は、２０ｍｇ ＫＯＨ／ｇのＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ５９００を有していた。ポリエーテルポリオール中の結晶性相は、５５℃で溶融した。生成物は、６４％のアイソタクチックトリアドモル比を有していた。
【００２５】
実施例２
ａ．
２０ｍＬヘプタン中に溶解したバイメタルμ−オキソアルコキシドＡ ２．７ｇを、プロピレングリコール（ＯＨ価５１５ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）１０ｇに添加し、１３０℃で、０．２ｍｂａｒの減圧下で５時間攪拌した。
次いで、ポリエーテル（ＯＨ価５１５）をさらに４０ｇ添加し、反応混合物を１３０℃の温度で、実質的に大気圧未満の圧力下でさらに３時間攪拌した。
【００２６】
ｂ．
触媒溶液を、次いでオートクレーブに移し、１３０〜１４０℃の温度で、３ｂａｒの加圧下で、プロピレンオキシド４００ｇと反応させた。粗生成物を塩化メチレンに溶解し、２０％リン酸を、ｐＨが５未満になるまで添加し、次いで混合物を水と一緒に振り混ぜた。生成物を、中和するために、重炭酸水溶液で洗浄した。有機相を分離し、乾燥した。
部分結晶性ワックス状生成物は、６５ｍｇ ＫＯＨ／ｇのＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ１９００を有していた。
【００２７】
実施例３
ａ．
４０ｍＬヘプタン中に溶解したバイメタルμ−オキソアルコキシドＡ ５．５ｇを、トリメチロールプロパンから開始されたプロピレンオキシドから得られるヒドロキシポリエーテル（ＯＨ価３８０ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）１００ｇに添加し、１３０℃で、０．２ｍｂａｒの減圧下で５時間攪拌した。
次いで、トルエン１０ｍＬを、溶液に添加し、反応混合物を、１２０〜１３０℃の温度でさらに２時間攪拌した。トルエンを、実質的に大気圧未満の圧力下で蒸留して除き、反応混合物を１３０℃でさらに１時間加熱した。
【００２８】
ｂ．
触媒溶液を、次いでオートクレーブに移し、１５０℃の温度で、３ｂａｒの加圧下で、プロピレンオキシド１ｋｇと反応させた。
粗生成物を塩化メチレンに溶解し、２Ｎ塩酸を、ｐＨが５未満になるまで添加し、次いで混合物を水と一緒に振り混ぜた。生成物を、中和するために、重炭酸水溶液で洗浄した。有機相を分離し、乾燥した。
部分結晶性ワックス状生成物は、４２ｍｇ ＫＯＨ／ｇのＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ４２９０を有していた。
【００２９】
実施例４
５０ｇ ｎ−ヘプタン中に溶解したバイメタルμ−オキソアルコキシド化合物Ａ ６．５ｇを、エチレンオキシド−プロピレンオキシドポリエーテル（５０％エチレンオキシド、ＯＨ価５６（第１級ＯＨ基が７０〜８０％））５００ｇに添加し、１３０℃で、０．２ｍｂａｒの減圧下で３時間攪拌した。
次いで、トルエン５０ｍＬを、溶液に添加し、反応混合物を、１２０〜１３０℃の温度でさらに２時間攪拌した。トルエンを、実質的に大気圧未満の圧力下で蒸留して除き、反応混合物を１３０℃でさらに１時間加熱した。
【００３０】
触媒溶液を、次いでオートクレーブに移し、１３０〜１４０℃の温度で、３ｂａｒの加圧下で、プロピレンオキシド１５００ｇと反応させた。粗生成物をトルエンに溶解し、２Ｎ塩酸を、ｐＨが５未満になるまで添加し、次いで混合物を水と一緒に振り混ぜた。生成物を、中和するために、重炭酸水溶液で洗浄した。有機相を分離し、乾燥した。
部分結晶性ワックス状生成物は、１４のＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ７８００を有していた。
【００３１】
実施例５
１０ｍＬヘプタン中に溶解したバイメタルμ−オキソアルコキシドＡ １．３ｇを、ソルビトールから開始されたポリプロピレングリコール（ＯＨ価４５０ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）１００ｇに添加し、１３０℃で、０．２ｍｂａｒの減圧下で３時間攪拌した。
【００３２】
次いで、トルエン１０ｍＬを、溶液に添加し、反応混合物を、１２０〜１３０℃の温度でさらに２時間攪拌した。トルエンを、実質的に大気圧未満の圧力下で蒸留して除き、反応混合物を１３０℃でさらに１時間加熱した。
次いで、予備活性化ポリオールを、１５０℃の温度、３ｂａｒの加圧下で、オートクレーブ中でプロピレンオキシド２５０ｇと反応させた。実施例１ｂと同様の精製段階後、部分結晶性生成物は、１３５ｍｇ ＫＯＨ／ｇのＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ２６００を有していた。
【００３３】
実施例６
実施例１ａと同様に予備活性化したポリプロピレングリコール（ＯＨ価１１２ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）１０００ｇを、１２０〜１３０℃で、常圧下で、プロピレンオキシド１０００ｇと反応させた。粗生成物をトルエン中に溶解させ、２Ｎ塩酸１５０ｍＬを添加し、混合物を水と一緒に振り混ぜた。生成物を、中和するために重炭酸水溶液で洗浄した。
有機相を分離および乾燥した。部分結晶性生成物は、５７ｍｇ ＫＯＨ／ｇのＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ２０００を有していた。
【００３４】
実施例７
トルエン５０ｍＬを、実施例１ａと同様に予備活性化したポリプロピレングリコール（ＯＨ価１１２ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）５０ｇに添加し、１２０℃で、プロピレンオキシド５０ｇと反応させた。実施例１ｂと同様の精製段階の後に、粘性の生成物は、５７．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇのＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ２０００を有していた。
【００３５】
実施例８
キシレン５００ｇを、実施例１ａと同様に予備活性化したポリプロピレングリコール（ＯＨ価１１２ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）２５０ｇに添加し、１５０℃の温度で３ｂａｒの加圧下で、オートクレーブ中でプロピレンオキシド７５０ｇと反応させた。実施例１ｂと同様の精製段階の後に、室温で固化する生成物は、３２ｍｇ ＫＯＨ／ｇのＯＨ値およびＧＰＣによるＭｎ３７００を有していた。