JP4333489B2 - 脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとのエステル交換反応 - Google Patents
脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとのエステル交換反応 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4333489B2 JP4333489B2 JP2004170355A JP2004170355A JP4333489B2 JP 4333489 B2 JP4333489 B2 JP 4333489B2 JP 2004170355 A JP2004170355 A JP 2004170355A JP 2004170355 A JP2004170355 A JP 2004170355A JP 4333489 B2 JP4333489 B2 JP 4333489B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimethyl carbonate
- gas separation
- separation membrane
- reaction
- methanol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
Description
特許文献2には、ジメチルカーボネートと脂肪族ジヒドロキシ化合物を、副生するメタノールとジメチルカーボネートの混合物を抜き出しながらエステル交換反応させて、分子末端アルキル基が5%以下のポリカーボネートジオールプレポリマーを生成させ、次いでそのポリカーボネートジオールプレポリマーを、脂肪族ヒドロキシ化合物を減圧下で抜き出しながら縮重合反応させて、分子末端が水酸基であるポリカーボネートジオールを生成する方法が提案されている。
特許文献3には、留去したメタノール−ジメチルカーボネート混合物を反応に再使用する、ジメチルカーボネートと脂肪族ジヒドロキシ化合物から多段階エステル交換プロセスでジメチルカーボネート転化率が80%以上の脂肪族オリゴカーボネートジオールを製造する方法が提案されている。また、エステル交換反応で得られた末端アルキル基オリゴマーは、例えば真空中で加熱、撹拌、及び窒素をストリッピングガスとして用いてアルコールを除去する脱キャッピングによって末端ヒドロキシ基オリゴマーにすることが記載されている。
また、前記方法において、ガス分離膜の120℃におけるジメチルカーボネート蒸気に対するメタノール蒸気の透過速度比(P’MeOH/P’DMC)が2以上であること、ガス分離膜の120℃におけるメタノール蒸気の透過速度(P’MeOH)が1×10−5cm3(STP)/cm2・sec・cmHg以上であること、及びガス分離膜がパラクロロフェノールに溶解しない非対称ポリイミド中空糸膜であることに関する。
また、触媒の使用量は、特に限定されないが、通常は反応開始時のジメチルカーボネートと脂肪族ジヒドロキシ化合物の合計仕込み量に対して重量基準で1〜20000ppm更に10〜5000ppmの割合で用いられる。
さらに、反応系を加圧系にしてガス分離膜と接触するメタノール蒸気の分圧を高めること、ガス分離膜の透過側を減圧してガス分離膜を挟んだ両側のメタノール蒸気の分圧差を大きくすること、また、ガス分離膜の透過側にメタノール以外の気体(例えば空気、窒素ガスなど)を掃引ガスとして流し、透過したメタノール蒸気をガス分離膜の透過側から強制的に掃引することが好適である。さらに、例えば蒸留塔を備えた反応器を用いて反応し、混合蒸気を蒸留塔で共沸組成にまで蒸留してからガス分離膜と接触させることが、分離効率を高める上で好適である。さらに、混合蒸気を、ガス分離膜と接触させる前に、2〜3℃程度以上好ましくは5℃以上スーパーヒート(過熱)することが、ガス分離膜の分離効率を維持するうえで好適である。
本発明においては、前記エステル交換反応で得られたオリゴまたはポリカーボネートジオールを、更に公知の技術を用いてヒドロキシ基末端オリゴカーボネートジオールに変換することができる。また前記エステル交換反応で得られたオリゴカーボネートジオールを更に公知の方法で高分子量化してポリカーボネートジオールとすることができる。
これらの公知技術としては、公知技術を特に制限なく適用できるが、例えば得られたオリゴカーボネートジオールを真空中で加熱撹拌し、窒素をストリッピングガスとして用いてアルコールを除去しながら反応を完了させる脱キャッピングによってヒドロキシ基末端オリゴカーボネートジオールを得る方法、得られたオリゴカーボネートジオールを更に脂肪族ジヒドロキシ化合物と反応して高分子量化してポリカーボネートジオールを得る方法、得られたオリゴカーボネートジオールから脂肪族ジヒドロキシ化合物を抜き出しながら縮重合による高分子量化によってポリカーボネートジオールを得る方法などを好適に挙げることができる。
本発明において、分離膜は反応装置に非透過側が反応系内に連通し透過側が反応系外と連通するように組み込まれて好適に用いられる。その際、混合ガス供給口、透過ガス排出口及び非透過ガス排出口を有する容器内に分離膜の透過側と非透過側の空間が隔絶されように組み込まれた通常の分離膜モジュールの形態からなるガス分離膜装置であっても構わない。
s−BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
6FDA:2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物
PMDA:ピロメリット酸二無水物
TSN:2,8−ジメチル−3,7−ジアミノジベンゾチオフェン−5,5−ジオキシド
TCB:2,2’,5,5’−テトラクロロベンジジン
MeOH:メタノール
DMC:ジメチルカーボネート
(混合蒸気に対するガス分離性能の測定)
測定用中空糸膜エレメントの作成:中空糸膜10本を束ね裁断して中空糸膜束を形成し、その糸束の一方の端を中空糸端部が開口するようにエポキシ樹脂で固着し、他方の端を中空糸端部が閉塞されるようにエポキシ樹脂で固着して、中空糸膜の有効長さ7.5cm、有効膜面積9.4cm2の測定用中空糸膜エレメントを製造した。
ガス分離性能の測定:ガス分離膜性能測定装置の概略の模式図(図2)を用いて説明する。加熱装置を備えたフラスコ11に、メタノールとジメチルカーボネートとを、発生する混合蒸気のメタノールとジメチルカーボネートとのモル組成比が7:3になるように、所定の混合比で仕込み、加熱装置で加熱して混合有機蒸気を発生させた。この混合有機蒸気はスーパーヒートするための加熱装置12でスーパーヒートすることによって120℃の大気圧の混合有機蒸気とし、冷却装置15で冷却液化してフラスコ11へ循環した。この間、前記測定装置に測定用中空糸膜エレメントを組み込んでいない。組み込み部は密栓している。この混合有機蒸気の調製を2時間以上続けた後で、混合有機蒸気を分析してメタノールとジメチルカーボネートとのモル組成比が7:3であることを確認した。その後、測定用中空糸膜エレメント10をガス分離膜性能測定装置に図2のように組み込み、該エレメントの中空糸膜の透過側(内側)を真空ポンプ13で0.0007MPaの減圧に維持してガス分離を開始した。慣らし運転として30分以上ガス分離を続けた後で、測定用中空糸膜エレメント10の透過側から得られる透過ガスを30分間ドライアイス−メタノールトラップ14に導いて凝縮物として捕集した。捕集した凝縮物の重量を求めると共に、各成分の濃度をガスクロマトグラフィー分析法によって測定し、透過した有機蒸気の各成分の量を求めた。透過した各有機蒸気成分量から各有機蒸気成分の透過速度と透過速度比とを算出した。なお、メタノールとジメチルカーボネートの仕込み量は仕込んだ混合比がこの測定中に実質的に変化しない程度の十分な量とした。
2cmの長さに切断した中空糸膜3本を、温度50℃に調温されたパラクロロフェノール20ミリリットル中に完全に浸漬し30分間保持した後で、該中空糸膜を取出して、目視により観察した。浸漬中に溶解した場合は×、中空糸膜形状を保っているが膨潤が見られるものを△、変化が観察されないものを○とした。
東ソー株式会社製のGPC装置のSC−8010型(カラム:shodex KF−800D1本+KF−805L2本、溶媒:THF、温度:40℃、検出器:示差屈折系)で測定し、標準ポリスチレン換算の数平均分子量、重量平均分子量を求めた。
日本電子株式会社製のFT−NMR装置のJNM AL400(400MHz、温度:室温、溶媒:CDCl3、基準物質:TMS)によって、1H−NMR分析をおこなった。ここで、化学シフトは、−CH 2OH:3.65ppm、−OCH 3 :3.77ppm、−CH 2 −OCOO−CH 2 −:4.15ppmである。
以下のようにしてガス分離膜を製造した。
(置換基を有するポリイミド溶液の調製)
0.0315モルのs−BPDA、0.0280モルの6FDA、0.0105モルのPMDA、0.0355モルのTSN、及び0.0355モルのTCBを、パラクロロフェノール215gとともに、加熱装置と攪拌機と窒素ガス導入管及び排出管とが付設されたセパラブルフラスコに秤取って入れ、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら170℃の温度で15時間重合イミド化反応をおこなって、パラクロロフェノール中に溶解しているポリイミド濃度が17重量%の置換基を有するポリイミド溶液を調製した。
この溶液を400メッシュのステンレス製金網でろ過して、紡糸用ドープとした。このドープを中空糸紡糸用ノズル(円形開口部の外径:1000μm、円形開口部のスリット幅:200μm、芯部開口部の外径:400μm)を備えた紡糸装置に仕込み、中空糸紡糸用ノズルから窒素雰囲気中に中空糸状に吐出させ、次いで中空糸状成形物を70重量%エタノール水溶液からなる温度0℃の一次凝固浴に浸漬し、更に一対の案内ロールを備えた二次凝固浴(凝固液:70重量%エタノール水溶液、温度:0℃)中の案内ロール間を往復させて凝固を完了させ、湿潤状態の非対称中空糸膜をボビンに巻き取った。引き取り速度は10m/分でおこなった。この非対称中空糸膜をエタノール中で十分洗浄し、次いでイソオクタンでエタノールを置換した後、100℃でイソオクタンを蒸発乾燥し、置換基を有するポリイミドによって構成された非対称中空糸膜を得た。
前記置換基を有するポリイミドによって構成された非対称中空糸膜を、空気雰囲気のオーブン中で、温度400℃で30分間加熱処理して、外径が約400μmで内径が約200μmの非対称ガス分離膜を得た。得られた不融化した非対称ガス分離膜の耐溶剤性及びガス分離膜の特性は、耐溶剤性が○、メタノール蒸気の透過速度(P’MeOH)が11.3×10−5cm3(STP)/cm2・sec・cmHg、メタノール蒸気とジメチルカーボネート蒸気の透過速度の比(P’MeOH/P’DMC)が10.6であった。
参考例1で製造した不融化した非対称中空糸ガス分離膜からなり1370cm2の有効膜面積を持つガス分離膜装置3を図1のような反応装置に組み込んだ。ここで、1は加熱撹拌できる反応槽、2はスーパーヒートするための加熱手段、4は真空ポンプ、5は透過した高濃度化したメタノール蒸気を冷却凝縮してトラップするための冷却装置、6は冷却手段を備えた回収容器、7はメタノール蒸気が選択的に除かれた後の混合蒸気を冷却凝縮してフラスコへ還流させるための冷却装置、8は冷却手段を備えたバッファタンク、9は液体ポンプである。また、3はガス分離膜装置であり、中空糸ガス分離膜の中空糸内空間と中空糸外空間とが中空糸分離膜を挟んで隔絶されており、中空糸内空間は冷却装置5を介して真空ポンプ4へ連通して減圧されるように、また中空糸外空間は反応系内に連通しており、反応槽1で発生した混合蒸気が加熱手段2によってスーパーヒートされた後で中空糸分離膜の外側面と接触するように配置されている。
得られた反応生成物は392gであり、GPC分析及び1H−NMR分析から数平均分子量が1053、重量平均分子量が2442の末端がヒドロキシ基とアルキル基(−O−CO−O−R)とが混在したオリゴカーボネートジオールであった。1H−NMRチャートを図3に示す。
また、反応中冷却手段を備えた回収容器6には、ガスクロマトグラフィ分析からメタノールが90重量%、ジメチルカーボネートが10重量%からなる128.9gの混合液が回収された。この結果からジメチルカーボネートの反応率は95%であった。
1,6−ヘキサンジオール2.66モル、ジメチルカーボネート2.93モル(1,6−ヘキサンジオールに対して1.1倍モル)を用いたこと以外は実施例1と同様の反応をおこなった。
得られた反応生成物は367gであり、GPC分析及び1H−NMR分析から数平均分子量が1785、重量平均分子量が4228の末端がヒドロキシ基とアルキル基(−O−CO−O−R)とが混在したオリゴカーボネートジオールであった。1H−NMRチャートを図4に示す。
また、反応中冷却手段を備えた回収容器6には、ガスクロマトグラフィ分析からメタノールが88重量%、ジメチルカーボネートが12重量%からなる151.4gの混合液が回収された。この結果からジメチルカーボネートの反応率は95%であった。
1,6−ヘキサンジオール2.66モル、ジメチルカーボネート3.19モル(1,6−ヘキサンジオールに対して1.2倍モル)を用いたこと以外は実施例1と同様の反応をおこなった。
得られた反応生成物は379gであり、GPC分析及び1H−NMR分析から数平均分子量が1996、重量平均分子量が4845の末端がヒドロキシ基とアルキル基(−O−CO−O−R)とが混在したオリゴカーボネートジオールであった。1H−NMRチャートを図5に示す。
また、反応中冷却手段を備えた回収容器6には、ガスクロマトグラフィ分析からメタノールが90重量%、ジメチルカーボネートが10重量%からなる157.1gの混合液が回収された。この結果からジメチルカーボネートの反応率は93%であった。
図1のような反応装置から加熱手段2、ガス分離膜装置3、冷却装置7、バッファタンク8、液体ポンプ9からなる還流ラインと、真空ポンプ4を除き、反応槽1で発生したメタノール−ジメチルカーボネート混合蒸気が冷却凝縮してトラップするための冷却装置5と冷却手段を備えた回収容器6によって反応系外に抜き出されるように変更した装置を用いた。
得られた反応生成物は381gであり、GPC分析及び1H−NMR分析から数平均分子量が586、重量平均分子量が1321の末端がヒドロキシ基とアルキル基(−O−CO−O−R)とが混在したオリゴカーボネートジオールであった。1H−NMRチャートを図6に示す。
また、反応中冷却手段を備えた回収容器6には、ガスクロマトグラフィ分析からメタノールが68重量%、ジメチルカーボネートが32重量%からなる122.2gの混合液が回収された。この結果からジメチルカーボネートの反応率は83%であった。
2:混合蒸気をスーパーヒートするための加熱手段
3:ガス分離膜装置
4:真空ポンプ
5:冷却装置
6:冷却手段を備えた回収容器
7:冷却装置
8:冷却手段を備えたバッファタンク
9:液体ポンプ
10:ガス分離膜装置
11:加熱撹拌できるフラスコ
12:混合蒸気をスーパーヒートするための加熱装置
13:真空ポンプ
14:冷却装置(トラップ)
15:冷却装置
16:側管の開口部
Claims (5)
- 脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとをエステル交換反応させる反応混合液から副生メタノールと原料のジメチルカーボネートとを含んだ混合蒸気を発生させ、該混合蒸気をガス分離膜に接触させ、メタノールは選択的に透過させて抜き出し、非透過ジメチルカーボネートは反応混合液へ戻すことを特徴とする脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとをエステル交換反応させる方法。
- ガス分離膜の120℃におけるジメチルカーボネート蒸気に対するメタノール蒸気の透過速度比(P’MeOH/P’DMC)が2以上であることを特徴とする前記請求項1に記載の方法。
- ガス分離膜の120℃におけるメタノール蒸気の透過速度(P’MeOH)が1×10−5cm3(STP)/cm2・sec・cmHg以上であることを特徴とする前記請求項1〜2のいずれかに記載の方法。
- ガス分離膜がパラクロロフェノールに溶解しない非対称ポリイミド中空糸膜であることを特徴とする前記請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとをエステル交換反応させる反応混合液から副生メタノールと原料のジメチルカーボネートとを含んだ混合蒸気を発生させ、該混合蒸気をガス分離膜に接触させ、メタノールは選択的に透過させて抜き出し、非透過ジメチルカーボネートは反応混合液へ戻しながらエステル交換反応をさせる工程を含むことを特徴とするオリゴまたはポリカーボネートジオールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004170355A JP4333489B2 (ja) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | 脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとのエステル交換反応 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004170355A JP4333489B2 (ja) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | 脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとのエステル交換反応 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005350518A JP2005350518A (ja) | 2005-12-22 |
| JP4333489B2 true JP4333489B2 (ja) | 2009-09-16 |
Family
ID=35585264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004170355A Expired - Fee Related JP4333489B2 (ja) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | 脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとのエステル交換反応 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4333489B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4604531B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2011-01-05 | 宇部興産株式会社 | 環状カーボネート類及びオキセタン類の製造方法。 |
| JP4894204B2 (ja) * | 2005-08-30 | 2012-03-14 | 宇部興産株式会社 | 芳香族カーボネートの製造方法。 |
| JP5532592B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2014-06-25 | 宇部興産株式会社 | ポリカーボネートジオールの製造方法 |
-
2004
- 2004-06-08 JP JP2004170355A patent/JP4333489B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005350518A (ja) | 2005-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1255452C (zh) | 一种制备脂肪族低聚碳酸酯二醇的方法 | |
| JP4239618B2 (ja) | 非対称ガス分離膜 | |
| JP5423400B2 (ja) | 耐溶剤性非対称中空糸ガス分離膜およびその製造方法 | |
| CN101925398B (zh) | 聚酰亚胺气体分离膜和气体分离方法 | |
| JPS5827963B2 (ja) | 選択性透過膜の製造方法 | |
| CN109071795B (zh) | 制备聚氧化烯多元醇的方法 | |
| JP4333489B2 (ja) | 脂肪族ジヒドロキシ化合物とジメチルカーボネートとのエステル交換反応 | |
| JPH107788A (ja) | ポリカーボネートコポリエーテルポリオールの製造法 | |
| JP2022500525A (ja) | ポリアリーレンエーテル | |
| JP4604531B2 (ja) | 環状カーボネート類及びオキセタン類の製造方法。 | |
| JP2007505053A (ja) | 有機カーボネート及びカルバメートの混合物から構成される中間生成物並びにそれらの製造方法 | |
| JP4894204B2 (ja) | 芳香族カーボネートの製造方法。 | |
| JP4894203B2 (ja) | アクリル酸高級アルコールエステルおよびメタクリル酸高級アルコールエステルの製造方法 | |
| CN107987268A (zh) | 一种使用双催化剂生产聚碳酸酯多元醇的合成方法 | |
| JP2018126729A (ja) | 気体の分離方法 | |
| JP5120345B2 (ja) | ポリイミドガス分離膜およびガス分離方法 | |
| JP5051101B2 (ja) | 非対称ガス分離膜を用いた、混合有機蒸気から有機蒸気を分離回収する方法。 | |
| JP5380852B2 (ja) | 耐溶剤性が改良された成形体の製造方法 | |
| JP5077257B2 (ja) | ポリイミドガス分離膜およびガス分離方法 | |
| JP2018114491A (ja) | 気体分離膜 | |
| JP2007505052A (ja) | 有機カーボネートの製造方法 | |
| JP5136667B2 (ja) | 非対称中空糸ガス分離膜、及びガス分離方法 | |
| JP4835020B2 (ja) | 非対称中空糸ガス分離膜、及びガス分離方法 | |
| JP2018001118A (ja) | 気体分離膜 | |
| JP5359908B2 (ja) | ポリイミドガス分離膜およびガス分離方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060811 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090427 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090602 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090615 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |