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WO2010016524A1 - カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物の製造方法 - Google Patents

カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物の製造方法 Download PDF

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WO2010016524A1
WO2010016524A1 PCT/JP2009/063879 JP2009063879W WO2010016524A1 WO 2010016524 A1 WO2010016524 A1 WO 2010016524A1 JP 2009063879 W JP2009063879 W JP 2009063879W WO 2010016524 A1 WO2010016524 A1 WO 2010016524A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carboxylic acid
reaction
unsaturated carboxylic
hydroxy compound
amount
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2009/063879
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
茂樹 上森
真吾 野村
千登志 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP2010523881A priority Critical patent/JPWO2010016524A1/ja
Publication of WO2010016524A1 publication Critical patent/WO2010016524A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/06Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polyether hydroxy compound having a carboxyl group.
  • Patent Document 1 As a polyether compound having a carboxyl group, it has been proposed to produce a graft polymer by mixing an olefinic unsaturated carboxylic acid with many kinds of polyols and polymerizing the mixture with a free radical forming agent ( Patent Document 1). In addition, a method for producing a polybasic organic acid addition polyol using 3.6 to 40% by weight of maleic acid or fumaric acid as a polyether polyol and a free radical initiator has been proposed (see Patent Document 2).
  • the polyhydroxy-containing polyether compound may be prepared in the presence of an ethylenically unsaturated dicarboxylic acid such as maleic acid and a peroxy-type free radical initiator in a weight ratio of the polyhydroxy-containing polyether compound to the acid of about 99: 1 to about 70.
  • a process for producing a carboxylic acid-containing polyether compound is proposed, which includes a step of reacting in such a manner as to be 30 (see Patent Document 3).
  • an ⁇ -unsaturated carboxylic acid such as maleic acid is added to a polyether polyol having a specific hydroxyl value and the number of hydroxyl groups, and 1% by mass of di-tert-butyl peroxide is added dropwise and grafted to give a flame retardant hydraulic oil.
  • a polyether polyol having a specific hydroxyl value and the number of hydroxyl groups
  • 1% by mass of di-tert-butyl peroxide is added dropwise and grafted to give a flame retardant hydraulic oil.
  • an object of the present invention is to provide a production method capable of efficiently and quantitatively and economically introducing a predetermined amount of carboxylic acid into a polyether compound, particularly a polyether hydroxy compound.
  • a polyether hydroxy compound (P) and an unsaturated carboxylic acid and / or an unsaturated carboxylic acid anhydride (A) are reacted at a predetermined ratio to produce a polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group.
  • a part of the required amount was obtained in the first step by reacting in the presence of the radical initiator (J) to obtain a reaction product (P ′), and in the first step in the presence of water.
  • the amount of water used in the second step is, as a molar amount, a molar amount of hydroxyl group obtained by multiplying the total molar amount of the polyether hydroxy compound (P) used for production by the number of hydroxyl groups of the compound.
  • (M1) and an acid anhydride in the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) in the total molar amount of the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) used in the production It is preferably 0.1 to 3.0 times the total amount (M) with the molar amount of acid anhydride (M2) multiplied by the product ratio.
  • the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) is added in an amount of 1.5 to 20 with respect to 1 mol of the polyether hydroxy compound (P) in the whole production process. It is preferable to carry out molar reaction.
  • the amount of unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) to be reacted with the polyether hydroxy compound (P) in the first step is the amount of unsaturated used in the production. It is preferably 1 to 75 mol% based on the total amount (100 mol%) of the carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A).
  • the polyether hydroxy compound (P) preferably has a number average molecular weight of 500 to 20,000.
  • the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) is fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, citraconic acid, mesaconic acid. It is preferably at least one selected from the group consisting of glutaconic acid, maleic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride and glutaconic anhydride.
  • the total amount of the radical initiator (J) used in the first step and the radical initiator (J) used in the second step is the polyether hydroxy compound (P )
  • the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) (100 parts by mass) is preferably 0.5 to 4 parts by mass.
  • a predetermined amount of carboxylic acid can be efficiently and quantitatively and economically introduced into a polyether compound, particularly a polyether hydroxy compound. That is, by efficiently reacting the carboxylic acid with the polyether hydroxy compound, it is possible to suppress the remaining of the unreacted polyether hydroxy compound and to reduce the viscosity of the obtained product.
  • a polyether hydroxy compound (P) and an unsaturated carboxylic acid and / or an unsaturated carboxylic acid anhydride (A) are reacted in a predetermined ratio in the presence of a radical initiator (J) to convert a carboxyl group.
  • a second step of obtaining a polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group by proceeding and completing the reaction in the presence of water following the step, in the presence of water. It is a manufacturing method containing.
  • the polyether hydroxy compound (P) used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having a polyether structure and a hydroxyl group, and may be a polyether monool or a polyether polyol. That is, the number of hydroxyl groups in the polyether hydroxy compound (P) is not particularly limited, but is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 4, and particularly preferably 2 to 3 in the present invention. When the number of hydroxyl groups is in the range of 1 to 8, this range is preferred because the product obtained from this as a raw material can be used as a hydraulic oil with excellent lubricity and low viscosity.
  • the polyether hydroxy compound (P) used in the present invention may have a polyester structure or the like. That is, the polyether hydroxy compound (P) may be a polyether polyester hydroxy compound (PS).
  • PS polyether polyester hydroxy compound
  • the ratio of the ether bond and the ester bond present in the main chain is preferably 10/90 to 99/1, more preferably 50/50 to 70/30, as a molar ratio. If there are many ether bonds, the viscosity of the oil will tend to be low. When there are many ester bonds, it is excellent in lubricity.
  • the polyether hydroxy compound (P) is preferably a compound obtained by ring-opening addition polymerization of a cyclic ether compound as an initiator in the presence of a ring-opening addition polymerization catalyst.
  • the initiator include compounds having 1 to 8, preferably 2 to 8, and particularly preferably 2 to 4 active hydrogen atoms.
  • the compound having an active hydrogen atom is a compound having an active hydrogen atom-containing group.
  • the active hydrogen atom-containing group include a hydroxyl group, an amino group, and a carboxyl group. That is, preferred compounds as the initiator include alcohols, phenols, amines, organic acids and the like.
  • Examples of the alcohols include methanol, ethanol, 2-propanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, stearyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1, Saturated aliphatic alcohols such as 6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, diglycerin, methylglucoside, glucose, sorbitol, sucrose; Saturated fatty alcohols can be exemplified.
  • Examples of phenols include phenol, nonylphenol, bisphenol A, and the like.
  • amines examples include aliphatic amines such as N-methylbutylamine, N-methylpropylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, propylenediamine, diethylenetriamine, and piperazine; aromatic amines such as tolylenediamine and diaminodiphenylmethane.
  • organic acids include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, stearic acid, oleic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, glutaconic acid, and adipic acid.
  • Aliphatic carboxylic acids; aromatic carboxylic acids such as benzoic acid, orthophthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid can be exemplified.
  • initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • alcohols are preferred as initiators in terms of durability and hydrolysis resistance when the product obtained in the production method of the present invention is used as a working oil.
  • diol or triol is preferable in that a balance of physical properties of the oil can be easily obtained.
  • Examples of the cyclic ether compound used in the production of the polyether hydroxy compound (P) together with the initiator include alkylene oxides and glycidyl ethers.
  • Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 2,3-epoxybutane, oxetane, tetrahydrofuran, styrene oxide, epichlorohydrin and the like.
  • glycidyl ethers examples include methyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, and phenyl glycidyl ether. These cyclic ether compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • polyether hydroxy compound (P) used in the present invention among the above cyclic ether compounds, ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 2,3-epoxybutane, allyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether and A polyether hydroxy compound (P) obtained by using at least one selected from the group consisting of 2-ethylhexyl glycidyl ether is preferred, and a group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane and 2,3-epoxybutane A polyether hydroxy compound (P) obtained by using one or more selected from the above is more preferable.
  • a reaction mode in the case of carrying out a ring-opening addition polymerization reaction using two or more kinds of cyclic ether compounds is started in the presence of a ring-opening addition polymerization catalyst.
  • a ring-opening addition polymerization catalyst may be a block-type ring-opening addition polymerization reaction in which each cyclic ether compound is sequentially subjected to ring-opening addition polymerization with an agent, and the initiator and each cyclic ether compound are mixed and reacted to randomly perform ring-opening addition polymerization.
  • It may be a type ring-opening addition polymerization reaction.
  • the ring-opening addition polymerization catalyst examples include alkali catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide, Lewis acid catalysts such as boron trifluoride and phosphotungstic acid, phosphazene compound catalysts, and organic ligands.
  • alkali catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide
  • Lewis acid catalysts such as boron trifluoride and phosphotungstic acid
  • phosphazene compound catalysts examples
  • organic ligands examples include hexacyanocobaltate complex catalysts.
  • Specific examples of the organic ligand of the hexacyanocobaltate complex catalyst having the organic ligand include tert-butyl alcohol, 1,2-dimethoxyethane (monoglyme), 2-ethoxy-2-methylpropane (ethyl- tert-butyl ether).
  • the hexacyanocobaltate complex catalyst having an organic ligand can
  • the polyether polyester hydroxy compound (PS) used as a kind of polyether hydroxy compound (P) in the present invention is obtained by ring-opening addition polymerization of a cyclic ether compound and a lactone as an initiator in the presence of a ring-opening addition polymerization catalyst.
  • the resulting compound is preferred.
  • the initiator and the cyclic ether compound used for producing the polyether polyester hydroxy compound (PS) include the same compounds as in the case of the polyether hydroxy compound (P).
  • lactones examples include ⁇ -caprolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -methyl- ⁇ -valerolactone, butyrolactone ⁇ -propiolactone, methyl- ⁇ -caprolactone, ⁇ -propiolactone, ⁇ -Methyl- ⁇ -propiolactone, ⁇ -methyl- ⁇ -propiolactone, methoxy- ⁇ -caprolactone, ethoxy- ⁇ -caprolactone and the like. These may use only 1 type or may use 2 or more types together. Of these, ⁇ -caprolactone is particularly preferred.
  • polymerization for obtaining a polyether polyester hydroxy compound (PS) is carried out by mixing and reacting an initiator, a cyclic ether compound, and a lactone in the presence of a ring-opening addition polymerization catalyst, and randomly performing ring-opening addition polymerization.
  • a ring-opening addition polymerization catalyst used include the same catalysts as in the case of the polyether hydroxy compound (P).
  • the number average molecular weight of the polyether hydroxy compound (P) used in the present invention is preferably 500 to 20,000, more preferably 800 to 12,000, and the balance of the characteristics of the oil agent from which 1,000 to 6,000 is obtained. It is particularly preferable because of its superiority.
  • the hydroxyl value of the polyether hydroxy compound (P) is preferably 2 to 300 mgKOH / g, more preferably 5 to 200 mgKOH / g, further preferably 9 to 140 mgKOH / g, and particularly preferably 18 to 110 mgKOH / g. If the hydroxyl value is in the range of 2 to 300 mgKOH / g, the viscosity does not become too high, and the lubricity is excellent.
  • the number average molecular weight (Mn) of the polyether hydroxy compound (P) and the like referred to in this specification is a molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the hydroxyl value means the number of milligrams of potassium hydroxide equivalent to the hydroxyl group in 1 g of a sample, and can be measured according to the measuring method of JIS K1557-1 (2007).
  • the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) used in the present invention include monocarboxylic acids having unsaturated bonds, polycarboxylic acids having unsaturated bonds, and polycarboxylic acids having unsaturated bonds.
  • the 1 type (s) or 2 or more types chosen from an acid anhydride can be mentioned.
  • the number of carboxyl groups in the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic anhydride used in the present invention is preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3.
  • the number of carboxyl groups in the case of an acid anhydride means the number of carboxyl groups before anhydrous.
  • the unsaturated carboxylic acid and unsaturated carboxylic acid anhydride include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, citraconic acid, mesaconic acid, and glutaconic acid.
  • the acid anhydride include maleic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, and the like.
  • the high reactivity in radical reaction the polymerization between carboxylic acids hardly progress, and the addition reaction to the polyether hydroxy compound (P) has priority, so there is a terminal double bond ( ⁇ -olefin).
  • Polybasic acid or its anhydride is not preferred.
  • one or two or more selected from the group consisting of maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid and crotonic acid are preferred because the selectivity of the graft reaction is very high and is easily available.
  • One or more selected from the group consisting of maleic acid, maleic anhydride and fumaric acid are preferably used.
  • the precipitation processability is improved by introducing a carboxyl group into the polyol to easily form aluminum sulfate and a salt, and the salt is insoluble in water, so that separation of the carboxylic acid-introduced polyol and water is easy. It is an effect obtained by becoming.
  • the radical reaction between the polyether hydroxy compound and the carboxylic acid is known, and the specific reaction method is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 62-24414.
  • Peroxide is suitable as the radical initiator (J) used in the present invention.
  • the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) is reacted with the polyether hydroxy compound (P) in the above radical reaction, this is adjacent to the etheric oxygen atom in the polyether hydroxy compound. This is because it is considered to be excellent in the action of extracting a hydrogen atom bonded to the carbon atom.
  • the ability to introduce a carboxylic acid by a graft reaction using a radical initiator is excellent in the following points. That is, the hydrolysis resistance in an aqueous solution is excellent as compared with the introduction of a carboxylic acid by an esterification reaction of a hydroxyl group with a polybasic acid.
  • Such peroxides include hydrogen peroxide, diacetyl peroxide, benzoyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, di-tert-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, dilauroyl peroxide, bistriphenylmethyl peroxide, bis (p-methoxy).
  • benzoyl peroxide, dilauroyl peroxide, tert-butylperoxybenzoate, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3, 5-trimethylcyclohexane, tert-butylcumyl peroxide, or di- ⁇ -cumyl peroxide is preferred, tert-butylperoxybenzoate, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, Or tert-butyl cumyl peroxide is particularly preferably used.
  • the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid structure are unsaturated.
  • a first step in which the reaction of the carboxylic acid (A) is carried out in a state where water is not substantially present up to a certain stage, and following this step, the reaction is allowed to proceed and complete in the presence of water to have a carboxyl group.
  • the ratio of the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A) used for the radical reaction is a predetermined ratio, which is a polyether having a carboxyl group as a target product. It is determined by the constitution of the hydroxy compound (Q). That is, the unsaturated carboxylic acid (A) in an amount commensurate with the amount of the carboxyl group required to be introduced into the polyether hydroxy compound (P) may be used in the production method of the present invention. Although depending on the kind and molecular weight of the polyether hydroxy compound (P), specifically, the unsaturated carboxylic acid (A) is added in an amount of 1.5 to 20 with respect to 1 mol of the polyether hydroxy compound (P).
  • the preferable lower limit of the amount of unsaturated carboxylic acid (A) introduced into the polyether hydroxy compound (P) is 1.5 mol with respect to 1 mol of the polyether hydroxy compound (P).
  • the preferable upper limit is 20 moles per mole of the polyether hydroxy compound (P) from the viewpoint of economy.
  • the carboxyl of the polyether hydroxy compound into which an appropriate amount of the unsaturated carboxylic acid as the reaction product has been introduced.
  • Group and the terminal hydroxyl group of the polyether hydroxy compound (P) or the polyether hydroxy compound into which the appropriate amount of the unsaturated carboxylic acid has been introduced can be prevented from increasing in molecular weight due to esterification, thereby lowering the viscosity. In the present invention, it is preferable from the point of being finished.
  • a carboxyl group can be reliably introduce
  • a carboxyl group must be introduced into the polyether hydroxy compound (P).
  • the coagulation-precipitation processability is excellent.
  • reaction of 1.5 mol of unsaturated carboxylic acid (A) with respect to 1 mol of polyether hydroxy compound (P) means that at the molecular level, 1 molecule of polyether hydroxy compound (P).
  • the polyether hydroxy compound (P) has an average of 1.5 It means that unsaturated carboxylic acid (A) reacts.
  • the addition amount of the radical initiator (J) used in the radical reaction is the total amount used in the first step and the second step, as the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid.
  • the total amount (100 parts by mass) with (A) is preferably 0.5 to 4 parts by mass, more preferably 0.5 to 3 parts by mass, and 0.5 to 2 parts by mass. More preferably, it is 0.5 to 1.5 parts by mass.
  • the addition amount of the radical initiator (J) is in the range of 0.5 to 4 parts by mass with respect to the total amount (100 parts by mass) of the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A), Since it is the minimum amount of radical initiator necessary for the reaction, it is preferable in the present invention from the viewpoint that the amount of unreacted radical initiator and its decomposition product can be minimized.
  • the addition amount of the radical initiator (J) in each of the first step and the second step will be described later, basically, the amount of unsaturated carboxylic acid (A) used in the step within the above total amount range. Thus, an amount sufficient for the radical addition reaction is appropriately determined.
  • the radical reaction system of the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A) according to the present invention is basically a non-aqueous system, and in the first stage of the reaction, water is not present in the reaction system.
  • the activity of the initiator (J) is maintained, and the reaction efficiency of the radical initiator (J) in the radical reaction between the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A) is improved.
  • the reaction system becomes a suspension system, and the unsaturated carboxylic acid (A) tends to be unevenly distributed in the aqueous phase, and the reaction with the polyether hydroxy compound (P) that is the oil phase occurs.
  • substantially not coexisting water means that water is not intentionally added during the reaction. That is, the presence of moisture contained in the polyether hydroxy compound (P) as a raw material is allowed. However, it is preferable that the amount of water contained in the polyether hydroxy compound (P) is small.
  • the amount of water contained in the polyether hydroxy compound (P) used for the reaction is preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, and particularly preferably 300 ppm or less.
  • the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) to be reacted with the polyether hydroxy compound (P) is the polyether hydroxy compound (P) or unsaturated carboxylic acid (A) used in the production.
  • the ratio of both to the reaction of the whole as a whole, specifically, 1 to 75 mol% is preferable with respect to the total amount (100 mol%) of the unsaturated carboxylic acid (A) used in the production.
  • the amount 30 to 70 mol% can be mentioned as a more preferable amount.
  • the polyether hydroxy compound (P) used for a 1st process is the whole quantity used for manufacture.
  • the ratio of the radical addition reaction of the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A) in the first step is the ratio of the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A) used for the production.
  • the reaction is more preferably 0.5 to 1.5 mol, and further preferably 0.5 to 1.2 mol.
  • the amount of unsaturated carboxylic acid (A) to be reacted in the first step is in the range of 1 to 75 mol% of the total (from another viewpoint, the polyether hydroxy compound (P) to be reacted as a whole and Depending on the proportion of the unsaturated carboxylic acid (A), in the first step, the unsaturated carboxylic acid (A) is reacted in the range of 0.45 to 2.45 mol with respect to 1 mol of the polyether hydroxy compound (P). If so, the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A) can be reacted efficiently with the use of a small amount of radical initiator (J), and side reactions can be suppressed. To preferred.
  • the reaction product (P ′) obtained in the first step is the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) reacted in the first step with the polyether hydroxy compound (P) as the starting material.
  • the intermediate of the introduced reaction For example, in the production method of the present invention in which 2 mol of an unsaturated carboxylic acid (A) is reacted with 1 mol of a polyether hydroxy compound (P), 1 mol (total amount) of the polyether hydroxy compound (P) in the first step.
  • the molecular weight of the reaction product (P ′) is obtained by adding the unsaturated carboxylic acid (A) to the polyether hydroxy compound. It contains one, two or more of them introduced in some cases, or a polyether hydroxy compound in which no unsaturated carboxylic acid (A) is introduced, but the total amount of unsaturated carboxylic acids reacted. Acid, 0.5 mol is the reaction product (P ′) introduced into the polyether hydroxy compound.
  • the amount of the radical initiator (J) used in the first step is the amount required for the radical reaction in the first step out of the amount of the radical initiator (J) used in all the steps of the production. That is, the amount of the radical initiator (J) corresponding to the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) used for the reaction in the first step can be mentioned.
  • the amount of radical initiator (J) used in all steps of production is preferably 0.5. To 4 parts by mass, more preferably 0.5 to 3 parts by mass, still more preferably 0.5 to 2 parts by mass, and particularly preferably 0.5 to 1.5 parts by mass) in the first step.
  • the proportion of unsaturated carboxylic acid (A) (preferably 1 to 75 mol%, more preferably 30 to 70 mol% with respect to the total amount (100 mol%) of unsaturated carboxylic acid (A) used in the production)
  • the value multiplied can be mentioned.
  • the utilization efficiency used in the graft reaction of the radical initiator (J) in the first step is higher than that in the second step, the radical initiator (J) as a whole is used slightly less than the above ratio. It is easy to improve the use efficiency. That is, 50 to 100%, preferably 50% to 100% of the value obtained by multiplying the amount of the radical initiator (J) used in all steps of the production by the ratio of the unsaturated carboxylic acid (A) used in the reaction in the first step. 60 to 80% is preferably used in the first step.
  • the method of reacting the total amount of the polyether hydroxy compound (P) with the aforementioned amount of the unsaturated carboxylic acid (A) in the absence of water substantially includes (i) a reactor.
  • a method of carrying out the reaction by introducing the total amount of the polyether hydroxy compound (P), the amount of unsaturated carboxylic acid (A) to be reacted in the first step, and the amount of radical initiator (J), (ii) reaction
  • the total amount of the polyether hydroxy compound (P) and the total amount of the unsaturated carboxylic acid (A) are introduced into the vessel and the reaction is carried out in the presence of the radical initiator (J), and the amount of the amount to be reacted in the first step
  • Examples include a method of substantially terminating the first step by adding water to the reaction system at the stage where the unsaturated carboxylic acid (A) has reacted and then proceeding to the second step.
  • the unsaturated carboxylic acid (A) may be added in a predetermined amount all at once, or may be divided into several orders. Similarly, a predetermined amount of the radical initiator (J) may be added all at once or divided into several orders.
  • the former (i) is preferably used because of easy management of the reaction.
  • the remaining amount of the unsaturated carboxylic acid (A) in the reaction solution is The unsaturated carboxylic acid is confirmed by 1H-NMR measurement result of the unsaturated double bond derived from the unsaturated carboxylic acid (A), and subtracted from the total amount of the unsaturated carboxylic acid (A) using the residual amount.
  • the reaction amount of (A) can be calculated and confirmed.
  • the reaction In the method of carrying out the reaction by introducing the total amount of the polyether hydroxy compound (P), the amount of unsaturated carboxylic acid (A) to be reacted in the first step, and the amount of radical initiator (J), the reaction
  • the end point of is that the appearance of the reaction solution is visually transparent, and the residual amount of unsaturated double bonds derived from the unsaturated carboxylic acid (A) in the reaction solution is measured by 1H-NMR as described above.
  • the method can be carried out by confirming that there is no remaining unsaturated carboxylic acid (A).
  • the following method is mentioned, for example.
  • the polyether hydroxy compound (P) a compound having a structure of —CH 2 —CH (CH 3 ) —O— in the molecular chain, such as a polyether hydroxy compound (P) obtained using propylene oxide, was used.
  • the carboxylic acid structure derived from the unsaturated carboxylic acid (A) is graft-introduced in such a manner that a hydrogen atom of a methine group is selectively substituted as disclosed in JP-B-62-24414.
  • the disappearance of the hydrogen atom of the methine group of the polyether hydroxy compound (P) is measured by an appropriate method, for example, NMR or the like, so that the unsaturated carboxylic acid (A) It is possible to measure the degree of grafting of the derived carboxylic acid structure. More generally, the unsaturated carboxylic acid (A) is often introduced in the form of replacing a hydrogen atom bonded to a carbon atom adjacent to an etheric oxygen atom. Therefore, the progress of the reaction can be confirmed by measuring the amount of the hydrogen atom by NMR or the like.
  • the reaction temperature of the radical reaction in which the total amount of the polyether hydroxy compound (P) is reacted with the aforementioned amount of the unsaturated carboxylic acid (A) in the presence of the radical initiator (J) is the unsaturated used.
  • the temperature is preferably 60 to 140 ° C, particularly preferably 80 to 120 ° C.
  • the temperature is in the range of 60 to 140 ° C., the radical reaction proceeds sufficiently and the decomposition of the polyether hydroxy compound (P) by the radicals can be easily suppressed.
  • the reaction time depends on the amount of the polyether hydroxy compound (P) and unsaturated carboxylic acid (A) to be used, the type of reactor, the reaction temperature, etc., but the reaction of the first step takes about 3 to 8 hours. Can be terminated.
  • the reaction conditions for the first step various conditions for carrying out a normal radical reaction, such as stirring the reaction solution by an appropriate method as necessary, or carrying out the reaction under a nitrogen atmosphere, are used as appropriate. Is possible.
  • the first process described above may be performed by dividing it into an appropriate number of times as necessary.
  • the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) used is preferably the total amount thereof, that is, the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) used as the whole first step. It is preferable to set the amount to be 1 to 75 mol% with respect to the total amount (100 mol%) of the unsaturated carboxylic acid (A) used in the production.
  • the unsaturated carboxylic acid originally intended for the graft reaction is consumed in the esterification, so that the amount of graft reaction is reduced and the yield of the desired reaction product is reduced.
  • the carboxylic acid derived from the unsaturated carboxylic acid (A) graft-added to the polyether hydroxy compound (P) by the graft reaction causes an esterification reaction with the hydroxyl group of the polyether hydroxy compound (P), thereby producing a reaction system. This raises the problem that the viscosity of the resin increases and the reaction efficiency decreases.
  • the radical reaction proceeds to some extent, and water is added to the reaction system and the reaction proceeds in the presence of water at a stage before the esterification significantly inhibits the radical reaction.
  • the coexistence of water makes it possible to suppress the esterification reaction and further promote the hydrolysis reaction of the esterified portion.
  • Such a reaction performed in the presence of water is a reaction performed in the second step in the production method of the present invention.
  • a reaction in which the compound that has been esterified and increased in quantity as described above hydrolyzes also proceeds, so that the effect of lowering the viscosity of the reaction system can also be obtained.
  • unsaturated bond carboxylic acid (A) is low molecular weight, it is easy to evaporate, a considerable amount adheres to the gaseous-phase part of a reaction tank, and there also exists a problem that reaction efficiency falls easily.
  • Use of water has the advantage that the unsaturated carboxylic acid (A) is trapped in the aqueous phase of the reaction system, and the reaction efficiency can be relatively improved.
  • the radical addition reaction of the polyether hydroxy compound (P) and the unsaturated carboxylic acid (A) is carried out by adding water to the reaction system in the first step and the second step. Specifically, by controlling the presence or absence of water, water is added to the reaction solution of this first step at a certain stage, specifically, a first step in which radical reaction proceeds without water at the beginning of the reaction. It is characterized in that the addition reaction proceeds efficiently by combining with the second step in which the reaction is continued in the presence of.
  • the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) to be reacted with the reaction product (P ′) obtained in the first step is the amount required for the entire reaction. The remainder after removing the reaction amount in the first step.
  • the amount of unsaturated carboxylic acid used for the reaction in the first reaction step is preferably 1 to 75 mol%, specifically, based on the total amount (100 mol%) of unsaturated carboxylic acid (A) used in the production.
  • the amount of unsaturated carboxylic acid used for the reaction in the second step is 100% of the total amount of unsaturated carboxylic acid (A) used in the production (100). Mol%) is preferably 25 to 99 mol%, more preferably 30 to 70 mol%.
  • the ratio of the radical addition reaction of the reaction product (P ′) obtained in the first step and the unsaturated carboxylic acid (A) is determined by the polyether hydroxy compound (P ) Or unsaturated carboxylic acid (A) as a whole, or the ratio of the unsaturated carboxylic acid (A) as a whole, depending on the ratio of the unsaturated carboxylic acid (A).
  • (A) is preferably reacted at 0.5 to 2 mol, more preferably 0.5 to 1 mol.
  • the amount of water used in the second step is, as a molar amount, a molar amount of hydroxyl (M1) obtained by multiplying the total molar amount of the polyether hydroxy compound (P) used for production by the number of hydroxyl groups of the compound.
  • the total molar amount of the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) used in the production of the acid anhydride in the unsaturated carboxylic acid and / or unsaturated carboxylic acid anhydride (A) 0.1 to 3.0 times, preferably 0.1 to 2.5 times, more preferably 0.1 to 2.5 times the total amount (M) with the molar amount of acid anhydride (M2) multiplied by the ratio
  • An amount of 2 times, particularly preferably 0.2 to 2.0 times can be mentioned.
  • M1 is 2 mol
  • M2 is 2 mol
  • M1 + M2 M is 4 mol
  • the amount of water used in the second step is preferably 0.1 to 3.0 times 0.4 to 12 mol.
  • M becomes 2 mol
  • the amount of water used in the second step is preferably 0.2 to 6 mol. If the amount of water to be added is small, the effect of suppressing thickening is small, which is not preferable.
  • the range of the amount of water added in the second step By setting the range of the amount of water added in the second step to the above range, it is possible to suppress the esterification reaction which is a side reaction, and further promote the hydrolysis reaction of the esterified part. It becomes possible, and the viscosity of the product obtained by the reaction can be suppressed.
  • an acid anhydride is used as the unsaturated carboxylic acid
  • the carboxylic acid graft grafted onto the polyether hydroxy compound by a radical reaction is opened to form a carboxyl group. Is preferable.
  • the amount of the radical initiator (J) used in the second step is an amount required for the radical reaction in the second step out of the amount of the radical initiator (J) used in all steps of the production. That is, the amount of the radical initiator (J) corresponding to the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) used for the reaction in the second step can be mentioned. Specifically, the amount of radical initiator (J) used in all steps of production (total amount of polyether hydroxy compound (P) and unsaturated carboxylic acid (A) (100 parts by mass) is preferably 0.5.
  • the reaction product (P ′) obtained in the first step and the amount of the unsaturated carboxylic acid (A) are mixed with the presence of the radical initiator (J).
  • the polyether hydroxy compound (P) and the amount of unsaturated carboxylic acid (A) necessary for the first reaction step were charged into the reactor and reacted.
  • the above-mentioned amount of water is added to the reactor after the reaction is completed, and the amount of unsaturated carboxylic acid (A) and the amount of radical initiator (J) to be reacted in the second step are further introduced.
  • the method of performing reaction is mentioned.
  • the reaction is carried out in the presence of the radical initiator (J) by introducing the total amount of the polyether hydroxy compound (P) and the total amount of the unsaturated carboxylic acid (A) into the reactor in the first step
  • the radical initiator (J) may be added in the whole amount in the first step, or a predetermined amount may be dividedly added in the first step and the second step.
  • the end point of the reaction is derived from the fact that the appearance of the reaction solution is visually transparent and that the 1H-NMR is derived from the unsaturated carboxylic acid (A) in the reaction solution as in the first step.
  • the remaining amount of unsaturated double bonds to be measured can be measured and confirmed by the absence of residual unsaturated carboxylic acid (A).
  • the polyether hydroxy compound (P) such as a polyether hydroxy compound (P) obtained using propylene oxide.
  • the unsaturated carboxylic acid (A) is obtained by measuring the hydrogen of the methine group that selectively disappears in the graft addition reaction by an appropriate method such as NMR. It is possible to measure the degree of grafting of the derived carboxylic acid structure.
  • the reaction product (P ′) obtained in the first step and the aforementioned amount of unsaturated carboxylic acid in the presence of the radical initiator (J) in the presence of the amount of water is preferably from 60 to 140 ° C., particularly preferably from 80 to 120 ° C., although it depends on the characteristics such as the melting point of the unsaturated carboxylic acid (A) used.
  • the temperature is in the range of 60 to 140 ° C., the radical reaction proceeds sufficiently and the decomposition of the polyether hydroxy compound (P) by the radicals can be easily suppressed.
  • the reaction time depends on the amount of the reaction product (P ′) and unsaturated carboxylic acid (A) obtained in the first step to be used, the type of reactor, the reaction temperature, etc., but is generally 3 to 7 hours.
  • the reaction of the second step can be completed with a degree.
  • various conditions for carrying out a normal radical reaction such as stirring the reaction solution by an appropriate method as necessary, or carrying out the reaction under a nitrogen atmosphere, are used as appropriate. Is possible.
  • the second process described above may be performed by dividing it into an appropriate number of times as necessary.
  • the amount of unsaturated carboxylic acid (A) used is the sum of these, that is, the amount of unsaturated carboxylic acid (A) used as the whole second step is unsaturated. What is necessary is just to adjust so that it may be the remainder remove
  • the reaction solution after the completion of the second step in this manner contains a polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group, which is the target product.
  • the polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group can be separated and purified from the reaction solution by an ordinary method as necessary.
  • the polyether carboxylic compound (Q) having a carboxyl group is obtained by graft addition reaction (radical reaction) of the unsaturated carboxylic acid (A) to the polyether hydroxy compound (P).
  • a reaction step (first step) for efficiently performing the main reaction is provided so that water is not substantially present at the initial stage of the reaction.
  • the graft addition reaction which is the main reaction, is further promoted by allowing the reaction system to coexist with water and switching to a reaction step (second step) that can further suppress side reactions. Residues of the polyether hydroxy compound and unsaturated carboxylic acid in the reaction were also suppressed, and it became possible to produce a polyether hydroxy compound (Q) having a low-viscosity carboxyl group that was inhibited from being increased in high yield. . That is, according to the production method of the present invention, it is possible to efficiently and quantitatively and economically introduce a predetermined amount of carboxylic acid into the polyether hydroxy compound.
  • the polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group obtained by the production method of the present invention is obtained by graft-adding unsaturated carboxylic acid (A) to the polyether hydroxy compound (P) by a radical reaction at a predetermined ratio. Compound.
  • the main reaction is a graft addition reaction. Basically, a predetermined proportion of the carboxylic acid derived from the unsaturated carboxylic acid (A) is averaged to the polyether hydroxy compound (P).
  • a polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group is obtained as a compound having a structure in which is grafted.
  • the polyether hydroxy compounds to which carboxylic acid is added as a side reaction, or the polyether hydroxy compound by an esterification reaction between this compound and the polyether hydroxy compound are used.
  • Some multimers are also produced in small quantities.
  • These multimerized polyether hydroxy compounds include compounds classified as polyether hydroxy compounds having a carboxyl group, and such multimerized compounds are also polyether hydroxy compounds having a carboxyl group. (Q) is included.
  • the polyether hydroxy compound having a carboxyl group obtained by the production method of the present invention can be used in the applications described later, and various additives can be added to the compound according to the necessity in various applications. it can.
  • an additive generally and widely used includes an antioxidant for preventing deterioration during long-term storage.
  • antioxidants examples include hindered phenol-based 2,6-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene (hereinafter abbreviated as BHT), triethylene glycol-bis [3- (3-tert-butyl). -5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 2,2-thio-diethylenebis [3 -(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate and isooctyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate; 3 of the hindered phenol phosphite system , 5-Di-tert-butyl-4-hydroxy-benzylphosphonate-diethyl Esters; dialkyl dithiocarbamate; organometallic dialkyldithiophosphat
  • a particularly preferred antioxidant is BHT.
  • the antioxidant may be added as it is to the polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group, or may be diluted with water or other solvent. When water or another solvent is used, water or the solvent can be removed from the polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group by vacuum degassing after the addition of the antioxidant.
  • the polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group obtained by the production method of the present invention has a narrow molecular weight distribution and a low viscosity, it is excellent in handleability.
  • the polyether hydroxy compound (Q) having this carboxyl group can be reacted with a polyisocyanate compound and optionally a chain extender to obtain various urethane products.
  • the polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group obtained by the production method of the present invention is a base oil for grease, compressor oil, rolling oil, gear oil, metalworking oil, traction drive oil, engine oil, and excavation.
  • the polyether hydroxy compound (Q) having a carboxyl group obtained by the production method of the present invention is particularly preferable for use in a water-soluble hydraulic fluid.
  • the number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of polymers such as polyether hydroxy compounds produced in the examples of the present invention are used as standard samples for molecular weight measurement. It is a so-called polystyrene equivalent molecular weight determined by gel permeation chromatography using commercially available monodisperse polystyrene polymers having various polymerization degrees as a reference.
  • the molecular weight determined from the chemical formula is the number average molecular weight (Mn).
  • aqueous solution consisting of 10.2 g of zinc chloride and 10 g of ion exchange water is prepared in a 500 mL flask.
  • the aqueous zinc chloride solution (4.2 g of potassium hexacyanocobaltate (K 3 [Co (CN)] 6 ) and 75 g of ion-exchanged water is kept at 40 ° C., and the aqueous zinc chloride solution is stirred while stirring at 300 rpm. Added dropwise over 30 minutes.
  • slurry catalyst A a double metal cyanide complex catalyst having TBA as an organic ligand. It was obtained.
  • concentration of the double metal cyanide complex in the slurry catalyst A was 4.10% by mass.
  • each polyether hydroxy compound obtained in Production Examples 1 to 7 may be simply represented by the following formula.
  • G represents glycerin
  • PO represents propylene oxide
  • CL caprolactone.
  • the number following the alphabet of the abbreviation is the added molecular weight of the compound of the abbreviation.
  • the last number in the formula is the total number of compounds. The molecular weight is expressed, but in some cases, the structure of the compound may be indicated without this.
  • tert-butylperoxybenzoate hereinafter sometimes abbreviated as “PBZ”
  • PBZ tert-butylcumyl peroxide
  • the carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds obtained in Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 may or may not contain unreacted polyether hydroxy compounds or unsaturated carboxylic acid residues.
  • C C residual ratio measurement was performed by the following method.
  • the acid value measurement and the viscosity measurement were performed with the following method.
  • C C residual rate measurement method
  • Acid value measurement method The acid value (hereinafter sometimes referred to as “AV”) of the obtained carboxylic acid-added polyether hydroxy compound was measured by a method according to JIS K1557. This is a value measured by collecting 1 g of a carboxylic acid-containing polyol in a 300 mL Erlenmeyer flask, adding 50 mL of ion exchange water and 100 mL of isopropyl alcohol, and titrating a 1/10 N aqueous sodium hydroxide solution.
  • Viscosity measurement method The viscosity of the obtained carboxylic acid-added polyether hydroxy compound was measured by a method according to JIS K1557. Using an E-type viscometer VISCONIC EHD type (manufactured by Tokimec Co., Ltd.) It is a value measured using one rotor.
  • Example 1 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride
  • reaction liquid was used for evaluation as it was as a carboxylic acid-added polyether hydroxy compound.
  • reaction solutions obtained in the same manner were evaluated as they were as carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds.
  • the amount (30 g + 57 g) of PBZ charged in the first and second steps was 1.1 with respect to a total amount of 8006 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 457 g + 549 g of maleic anhydride. Part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 87 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 62,700 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 2 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above
  • 24 g of PBZ and 332 g of maleic anhydride (as a molar amount with respect to 1 mol of polyoxypropylene diol (A): 0.72 mol) were added, and the inside of the reactor was purged with nitrogen, and then the temperature was changed to 110 ° C. The temperature was raised and the reaction was allowed to stir for 4 hours.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (24 g ⁇ 2 + 40 g) is based on a total amount of 8006 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 332 g ⁇ 2 + 342 g of maleic anhydride. 1.1 parts by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 90 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 59,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 3 Reaction of polyoxypropylene diol (A) with maleic acid
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above 541 g of maleic anhydride used in Example 1 above ( The amount of the polyoxypropylene diol (A) is changed to 1.0 mol), and the same polyoxypropylene diol (A) 7000 g as in Example 1 and 30 g of PBZ are added and reacted.
  • the atmosphere in the vessel was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 110 ° C., and the reaction in the first step in the production method of the present invention was completed over 5 hours with stirring.
  • a compound was obtained.
  • the amount (30 g + 58 g) of PBZ charged in the first and second steps was 1.1 mass with respect to a total amount of 8191 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 541 g + 650 g of maleic acid.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 90 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 51,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic acid disappeared.
  • Example 4 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and fumaric acid
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above 541 g of fumaric acid (polyalkylene) was added to maleic acid used in Example 3 above.
  • the molar amount of oxypropylene diol (A) is changed to 1.0 mol), and 7000 g of polyoxypropylene diol (A) as in Example 1 and 69 g of PBZ are charged into a reactor. After the inside was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 110 ° C., and the reaction in the first step in the production method of the present invention was completed over 5 hours with stirring.
  • a compound was obtained.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (69 g + 134 g) was 2.5 mass based on 8191 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 541 g + 650 g of fumaric acid. was part.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 89 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 55,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from fumaric acid disappeared.
  • Example 5 Reaction of polyester ether diol (B) and maleic anhydride The polyoxypropylene diol (A) used in Example 1 was added to propylene in a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above.
  • a polyester ether diol (B) (Mw / Mn 1.10, Mn1500) including a random copolymer chain of oxide and ⁇ -caprolactone (2 mol based on the total molecular weight) changed to 7000 g and 457 g of maleic anhydride (As a molar amount with respect to 1 mol of the polyester ether diol (B): 1.0 mol) and 30 g of PBZ, the temperature was raised to 110 ° C., and the first in the production method of the present invention over 5 hours with stirring. The reaction of the step was terminated.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (30 g + 57 g) was 1.1 mass with respect to a total amount of 8006 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyester ether diol (B) and 457 g + 549 g of maleic anhydride.
  • 8006 g 100 parts by mass
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 80 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 53,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 6 Reaction of polyester ether triol (C) and maleic anhydride
  • the polyoxypropylene diol (A) used in Example 1 was added to propylene in a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (30 g + 57 g) was 1.1 mass with respect to a total amount of 8006 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyester ether triol (C) and 457 g + 549 g of maleic anhydride.
  • 8006 g 100 parts by mass
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 80 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 83,100 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 7 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride
  • the polyoxypropylene diol (A) used in Example 1 was placed in a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above. 7000 g and 229 g of maleic anhydride (molar amount based on 1 mol of polyoxypropylene diol (A): 0.5 mol) and 14.5 g of PBZ were added. After replacing the inside of the reactor with nitrogen, the temperature was raised to 120 ° C., and stirring was continued for 3 hours to complete the reaction in the first step in the production method of the present invention.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (14.5 g + 29.1 g) is 7458 g (100 parts by mass) of the total amount of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 229 g + 229 g of maleic anhydride. 0.6 parts by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 50 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 2,400 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 8 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride
  • the polyoxypropylene diol (A) used in Example 1 was placed in a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above. 7000 g, 229 g of maleic anhydride (molar amount based on 1 mol of polyoxypropylene diol (A): 0.5 mol), and 15.9 g of PBZ were added. After replacing the inside of the reactor with nitrogen, the temperature was raised to 120 ° C., and stirring was continued for 3 hours to complete the reaction in the first step in the production method of the present invention.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps is 1 with respect to a total amount of 7915 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 229 g + 686 g of maleic anhydride. It was 1 part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 80 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 17,800 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 9 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above the polyoxypropylene diol (A) used in Example 1 above 7000 g and 229 g of maleic anhydride (molar amount based on 1 mol of polyoxypropylene diol (A): 0.5 mol) and 14.5 g of PBZ were added. After replacing the inside of the reactor with nitrogen, the temperature was raised to 120 ° C. and stirring was continued for 3 hours.
  • the amount of PBZ introduced in the first and second steps (14.5 g + 29.1 g + 30.1 g + 31.2 g) was 7916 g (100 g) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 229 g ⁇ 4 of maleic anhydride.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 74 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 42,300 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 10 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride
  • the polyoxypropylene diol (A) used in Example 1 was placed in a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above. 7000 g, 457 g of maleic anhydride (molar amount with respect to 1 mol of polyoxypropylene diol (A): 1.0 mol) and 29.9 g of PBZ were added. After replacing the inside of the reactor with nitrogen, the temperature was raised to 120 ° C., and stirring was continued for 3 hours to complete the reaction in the first step in the production method of the present invention.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (29.9 g + 164.7 g) is 8372 g (100 parts by mass) of the total amount of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 457 g + 915 g of maleic anhydride. It was 2.3 parts by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 109 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 80,600 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 11 Reaction of polyoxypropylene diol (D) and maleic anhydride
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above, 7000 g of polyoxypropylene diol (D) and PBZ And 249 g of maleic anhydride (2 moles as a mole amount per mole of polyoxypropylene diol (D): 2 moles), the atmosphere in the reactor was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 110 ° C., and the mixture was stirred for 4 hours. And reacted.
  • reaction liquid was used for evaluation as it was as a carboxylic acid-added polyether hydroxy compound.
  • reaction solutions obtained in the same manner were evaluated as they were as carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (213 g + 71 g) was 3.6 with respect to a total amount of 7996 (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (D) and 747 g + 249 g of maleic anhydride. Part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 95 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 67,500 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 12 Reaction of polyoxypropylene diol (E) and maleic anhydride
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above, 7000 g of polyoxypropylene diol (E) and PBZ And 137 g of maleic anhydride (2 mol as a molar amount with respect to 1 mol of polyoxypropylene diol (E)) were added, and after the atmosphere in the reactor was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 110 ° C. and stirred for 4 hours. And reacted.
  • reaction liquid was used for evaluation as it was as a carboxylic acid-added polyether hydroxy compound.
  • reaction solutions obtained in the same manner were evaluated as they were as carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (268 g + 67 g) was 4.4 with respect to a total amount of 7585 (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (E) and 548 g + 137 g of maleic anhydride. Part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 64 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 63,500 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 13 Reaction of polyoxypropylene triol (F) and maleic anhydride
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above, 7000 g of polyoxypropylene triol (F) and PBZ And 249 g of maleic anhydride (molar amount with respect to 1 mol of polyoxypropylene diol (F): 2 mol) were added, and after the atmosphere in the reactor was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 110 ° C. and stirred for 4 hours. And reacted.
  • maleic anhydride (as a molar amount with respect to 1 mol of polyoxypropylene triol (F): 2 mol) 71 g of PBZ and 510 g of water (2.02 times in terms of molar amount relative to the total of the molar amount of hydroxyl group of polyoxypropylene triol (F) and the molar amount of maleic anhydride) were charged into the reactor. After the atmosphere in the reactor was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 120 ° C., and the reaction in the second step in the production method of the present invention was completed with stirring for 7 hours.
  • reaction liquid was used for evaluation as it was as a carboxylic acid-added polyether hydroxy compound.
  • reaction solutions obtained in the same manner were evaluated as they were as carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (213 g + 71 g) was 3.6 with respect to a total amount of 7996 g of polyoxypropylene triol (F) and 747 g + 249 g of maleic anhydride (100 parts by mass). Part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 94 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 67,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 14 Reaction of polyoxypropylene diol (G) and maleic anhydride
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above, 7000 g of polyoxypropylene diol (G) and PBZ 71 g and 249 g of maleic anhydride (molar amount with respect to 1 mol of polyoxypropylene diol (G): 2 mol) were added, and after replacing the interior of the reactor with nitrogen, the temperature was raised to 110 ° C. and stirred for 4 hours. And reacted.
  • reaction liquid was used for evaluation as it was as a carboxylic acid-added polyether hydroxy compound.
  • reaction solutions obtained in the same manner were evaluated as they were as carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (213 g + 71 g) was 3.6 with respect to the total amount of 7996 g of polyoxypropylene diol (G) and 747 g + 249 g of maleic anhydride (100 parts by mass). Part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 94 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 67,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 15 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and itaconic anhydride
  • a pressure-resistant reactor having a capacity of 10 L as in Example 1 above 523 g of itaconic anhydride was used as maleic anhydride used in Example 1 above.
  • 7000 g of the same polyoxypropylene diol (A) as in Example 1 and 33 g of PBZ were added to the acid (as the molar amount relative to 1 mol of the polyoxypropylene diol (A): 1.0 mol).
  • the temperature was raised to 110 ° C., and the reaction in the first step in the production method of the present invention was completed over 5 hours with stirring.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (33 g + 59 g) was 1.1 with respect to a total amount of 8151 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 523 g + 628 g of itaconic anhydride. Part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 67 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 51,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from itaconic anhydride disappeared.
  • Example 16 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride with tert-butylcumyl peroxide
  • 30 g of tert-butylcumyl Peroxide was introduced. After replacing the inside of the reactor with nitrogen, the temperature was raised to 110 ° C., and the reaction of the first step in the production method of the present invention was completed over 5 hours with stirring.
  • reaction liquid was used for evaluation as it was as a carboxylic acid-added polyether hydroxy compound.
  • reaction solutions obtained in the same manner were evaluated as they were as carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds.
  • the amount of tert-butyl cumyl peroxide charged in the first and second steps (30 g + 57 g) was 8006 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 457 g + 549 g of maleic anhydride. It was 1.1 mass parts with respect to.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 87 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 62,700 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • Example 17 Reaction of polyoxypropylene diol (A) and maleic anhydride
  • reaction liquid was used for evaluation as it was as a carboxylic acid-added polyether hydroxy compound.
  • reaction solutions obtained in the same manner were evaluated as they were as carboxylic acid-added polyether hydroxy compounds.
  • the amount of PBZ charged in the first and second steps (34 g + 60 g) was 1.1 with respect to a total amount of 8006 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 457 g + 549 g of maleic anhydride. Part by mass.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 94 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 20,800 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 20 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. could not be measured due to gelation. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 95 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 4,400 mPa ⁇ s.
  • the unreacted maleic anhydride residual ratio of unsaturated double bonds was 40%.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 20 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. could not be measured due to gelation. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic acid disappeared.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 80 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 135,000 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from fumaric acid disappeared.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 95 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 4,400 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the residual ratio of unsaturated double bonds of unreacted maleic anhydride was 40%.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 95 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 4,400 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the residual ratio of unsaturated double bonds of unreacted maleic anhydride was 40%.
  • the total amount (30 g + 57 g) of PBZ used in the above reaction was 1.1 parts by mass with respect to a total amount of 8006 g (100 parts by mass) of 7000 g of polyoxypropylene diol (A) and 457 g + 549 g of maleic anhydride. .
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 20 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. could not be measured due to gelation. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • the total amount (6 g + 11 g) of PBZ used in the above reaction was 1.1 parts by mass with respect to a total amount of 1601 g (100 parts by mass) of 1400 g of polyoxypropylene diol (A) and 91 g + 110 g of maleic anhydride. .
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 71 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. was 10,100 mPa ⁇ s. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • the acid value of the carboxylic acid-added polyether hydroxy compound obtained by this reaction was 22 mgKOH / g, and the viscosity at 25 ° C. could not be measured due to gelation. From the measurement result of 1H-NMR, it was confirmed that the unsaturated double bond derived from maleic anhydride disappeared.
  • reaction process 1st: The process which reacts without presence of water (process corresponding to the 1st process of this invention) Second: the step of reacting in the presence of water (the step corresponding to the second step of the present invention) 2 ': The step of performing the reaction in the presence of a solvent other than water
  • the "number of (P) moles" of the unsaturated carboxylic acid (A) is the unsaturated carboxylic acid relative to 1 mole of the polyether hydroxy compound (P). The number of moles of (A) is shown.
  • Comparative Examples 2, 5, and 6 in Table 4 are examples in which water was added from the initial stage of the reaction.
  • Comparative Example 7 the same amount of unsaturated carboxylic acid as in Comparative Example 1 was added in two stages without adding water, but under conditions where water was not present even if the reaction was divided into two stages, It is shown that gelation occurred and multimers were produced.
  • Comparative Example 8 the residual ratio of C ⁇ C was 0, and the viscosity of the obtained reaction product was low, but the same amount of unsaturated carboxylic acid as Comparative Example 8 was used for the reaction with respect to the polyether hydroxy compound. Compared with Examples 1 to 6, the acid value is low, indicating that there are not enough carboxyl groups.
  • the polyether hydroxy compound having a carboxyl group obtained by the production method of the present invention can be used as various urethane products by reacting with a polyisocyanate compound and optionally a chain extender.
  • the polyether hydroxy compound having a carboxyl group obtained by the production method of the present invention includes grease base oil, compressor oil, rolling oil, gear oil, metalworking oil, traction drive oil, engine oil, drilling oil, and the like. It can also be used as a raw material for a functional oil agent; a surfactant; and a polymer-dispersed polyol containing fine polymer particles.

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Abstract

 ポリエーテル化合物に所定量のカルボン酸を効率よく定量的に、かつ、経済的に導入しうる製造方法を提供する。  ポリエーテルヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物を所定の割合で反応させて、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物を製造する方法であって、 実質的に水が存在しない状態で、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物と、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物の一部を、ラジカル開始剤の存在下に反応させて反応生成物を得る第1の工程と、 水の共存下で、前記第1の工程で得られた反応生成物と、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物の残部を、ラジカル開始剤の存在下に反応させて前記カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物を得る第2の工程と、 を有することを特徴とする製造方法。

Description

カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物の製造方法
 本発明は、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物の製造方法に関する。
 従来より、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物は、水溶性に優れた難燃性潤滑油の基油として提案されている。
 カルボキシル基を有するポリエーテル化合物としては、オレフィン系不飽和カルボン酸を多数の種類のポリオールと混合し、その混合物を遊離ラジカル形成剤で重合させてグラフト重合体を製造することが提案されている(特許文献1参照)。またポリエーテルポリオールにマレイン酸またはフマル酸3.6~40重量%を遊離ラジカル開始剤を用いて多塩基有機酸付加ポリオールを製造する方法が提案されている(特許文献2参照)。
 またポリヒドロキシ含有ポリエーテル化合物をマレイン酸等のエチレン系不飽和ジカルボン酸とパーオキシ型遊離ラジカル開始剤の存在下でそのポリヒドロキシ含有ポリエーテル化合物対その酸の重量比が約99:1~約70:30であるようにして反応させる工程を包含する、カルボン酸含有ポリエーテル化合物の製法が提案されている(特許文献3参照)。さらに特定の水酸基価と水酸基数のポリエーテルポリオールに、マレイン酸等のα-不飽和カルボン酸を加え、ジ-tert-ブチルパーオキサイドを1質量%滴下して、グラフトさせて難燃性作動油を得る方法が提案されている(特許文献4参照)。
 これら従来の技術では、ポリエーテル化合物に対して不飽和カルボン酸をラジカル付加反応により反応させる場合に反応率を高くしにくいという問題があった。すなわち全ての反応を1度で行う場合に未反応のポリエーテル化合物や不飽和カルボン酸が残存しやすいという問題があった。また過剰の反応条件で多量化したポリエーテル化合物により生成物の粘度が高くなりすぎたり、場合によってはゲル化が生じることもあった。したがってポリエーテル化合物に所定量のカルボン酸を効率よく定量的に、かつ、経済的に導入しうる製造方法の開発が望まれていた。
米国特許第4250077号明細書 特開昭59-170037号公報 特開平10-072516号公報 国際公開第03/99974号パンフレット
 本発明は、上記課題に鑑み、ポリエーテル化合物、特にポリエーテルヒドロキシ化合物に所定量のカルボン酸を効率よく定量的に、かつ、経済的に導入しうる製造方法を提供することを目的とする。
 本発明は、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)を所定の割合で反応させて、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を製造する方法であって、実質的に水が存在しない状態で、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の前記所定の割合における反応必要量の一部を、ラジカル開始剤(J)の存在下に反応させて反応生成物(P’)を得る第1の工程と、水の共存下で、前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)と、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の前記所定の割合における反応必要量から前記第1の工程における反応量を除いた残部を、ラジカル開始剤(J)の存在下に反応させて前記カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を得る第2の工程と、を有することを特徴とする。
 本発明の製造方法において、前記第2の工程で用いる水の量は、モル量として、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全モル量に該化合物が有する水酸基数を乗じた水酸基モル量(M1)と、製造に用いる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の全モル量に前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)中の酸無水物の割合を乗じた酸無水物モル量(M2)との合計量(M)に対して、0.1~3.0倍であることが好ましい。
 本発明の製造方法においては、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)を製造工程全体で、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して、1.5~20モル反応させることが好ましい。
 本発明の製造方法においては、前記第1の工程において前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と反応させる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の量が、製造に用いる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の全量(100モル%)に対して、1~75モル%であることが好ましい。
 本発明の製造方法においては、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の数平均分子量が500~20,000であることが好ましい。
 本発明の製造方法においては、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)が、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸および無水グルタコン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
 本発明の製造方法においては、前記第1の工程で用いるラジカル開始剤(J)と前記第2の工程で用いるラジカル開始剤(J)との合計量が、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)との全量(100質量部)に対して、0.5~4質量部であることが好ましい。
 本発明の製造方法によれば、ポリエーテル化合物、特にポリエーテルヒドロキシ化合物に所定量のカルボン酸を効率よく定量的に、かつ、経済的に導入しうる。すなわち、カルボン酸をポリエーテルヒドロキシ化合物に効率よく反応させることにより、未反応のポリエーテルヒドロキシ化合物の残存を抑制し、かつ、得られる生成物の粘度を低く調製することができる。
 以下、本発明の実施の形態について説明する。
 本発明は、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)をラジカル開始剤(J)の存在下、所定の割合で反応させて、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を製造する方法であって、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の反応を一定の段階まで実質的に水が存在しない状態で実施する第1の工程と、この工程に引き続き水の共存下で前記反応を進行・完了させてカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を得る第2の工程とを含む製造方法である。
 まず、本発明の製造方法に用いる化合物を以下に説明する。
[ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)]
 本発明で用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)は、ポリエーテル構造と水酸基を有する化合物であれば特に制限されず、ポリエーテルモノオールであってもポリエーテルポリオールであってもよい。すなわち、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の水酸基数は特に制限されないが、本発明においては1~8が好ましく、1~4がより好ましく、2~3が特に好ましい。水酸基数が1~8の範囲であれば、これを原料として得られる生成物を作動油として用いる際に、潤滑性に優れ、かつ、低粘度の油剤として用いることができるためこの範囲が好ましい。
 本発明で用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)は、ポリエステル構造等を有していてもよい。すなわちポリエーテルヒドロキシ化合物(P)はポリエーテルポリエステルヒドロキシ化合物(PS)等であってもよい。ポリエーテルポリエステルヒドロキシ化合物(PS)において、主鎖に存在するエーテル結合とエステル結合との割合はモル比で、10/90~99/1が好ましく、50/50~70/30がより好ましい。エーテル結合が多いと油剤の粘度が低くなりやすい。エステル結合が多いと潤滑性に優れる。
 ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)は、開始剤に環状エーテル化合物を、開環付加重合触媒の存在下で、開環付加重合させて得られる化合物が好ましい。前記開始剤としては、活性水素原子を1~8個、好ましくは2~8個、特に好ましくは2~4個有する化合物が挙げられる。活性水素原子を有する化合物とは、活性水素原子含有基を有する化合物である。活性水素原子含有基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基等が例示できる。すなわち、前記開始剤として好ましい化合物としては、アルコール類、フェノール類、アミン類、有機酸類等が挙げられる。
 前記アルコール類としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、メチルグルコシド、グルコース、ソルビトール、ショ糖等の飽和脂肪族アルコール類;アリルアルコール、オレイルアルコール等の不飽和脂肪族アルコール類が例示できる。フェノール類としては、フェノール、ノニルフェノール、ビスフェノールA等が例示できる。
 また、前記アミン類としては、N-メチルブチルアミン、N-メチルプロピルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、ピペラジン等の脂肪族アミン類;トリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミン類が例示できる。前記有機酸類としては、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、オクタン酸、2エチルヘキサン酸、ステアリン酸、オレイン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸類;安息香酸、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸類が例示できる。
 これらの開始剤は1種のみを用いても、2種以上を併用してもよい。これらの活性水素原子を有する化合物のうち、アルコール類が本発明の製造方法において得られる生成物を作動油として用いる際の耐久性、耐加水分解性の点で開始剤として好ましい。さらに開始剤としては、ジオールまたはトリオールが油剤の物性のバランスが得られやすい点で好ましい。
 上記開始剤とともにポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の製造に用いる前記環状エーテル化合物としては、アルキレンオキシド、グリシジルエーテル類が例示できる。アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-エポキシブタン、2,3-エポキシブタン、オキセタン、テトラヒドロフラン、スチレンオキシド、エピクロロヒドリン等が例示できる。グリシジルエーテル類としては、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等が例示できる。これらの環状エーテル化合物は1種のみを用いても、2種以上を併用してもよい。
 また、本発明に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)としては、上記環状エーテル化合物のうち、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-エポキシブタン、2,3-エポキシブタン、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテルおよび2-エチルヘキシルグリシジルエーテルからなる群から選ばれる1種以上を用いて得られるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)が好ましく、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-エポキシブタンおよび2,3-エポキシブタンからなる群から選ばれる1種以上を用いて得られるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)がより好ましい。
 なお、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)を製造する際に、2種以上の環状エーテル化合物を併用して開環付加重合反応を行う場合の反応形式としては、開環付加重合触媒の存在下、開始剤にそれぞれの環状エーテル化合物を順次開環付加重合させるブロック型開環付加重合反応であってもよく、開始剤とそれぞれの環状エーテル化合物を混合して反応させ、ランダムに開環付加重合させるランダム型開環付加重合反応であってもよい。
 前記開環付加重合触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ触媒、三フッ化ホウ素、リンタングステン酸等のルイス酸触媒類、ホスファゼン化合物触媒、有機配位子を有するヘキサシアノコバルテート錯体触媒等が例示できる。前記有機配位子を有するヘキサシアノコバルテート錯体触媒の有機配位子として、具体的には、tert-ブチルアルコール、1,2-ジメトキシエタン(モノグライム)、2-エトキシ-2-メチルプロパン(エチル-tert-ブチルエーテル)等が挙げられる。また、有機配位子を有するヘキサシアノコバルテート錯体触媒は、カリウムヘキサシアノコバルテート等の原料成分から一般的な方法で作製することが可能である。
 本発明にポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の一種として用いられるポリエーテルポリエステルヒドロキシ化合物(PS)は、開始剤に環状エーテル化合物とラクトン類を開環付加重合触媒の存在下で開環付加重合させて得られる化合物が好ましい。ポリエーテルポリエステルヒドロキシ化合物(PS)を製造するのに用いる開始剤および環状エーテル化合物としては、上記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の場合と同様の化合物を挙げることができる。
 また、ラクトン類としては、ε-カプロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、β-メチル-δ-バレロラクトン、ブチロラクトンβ-プロピオラクトン、メチル-ε-カプロラクトン、β-プロピオラクトン、α-メチル-β-プロピオラクトン、β-メチル-β-プロピオラクトン、メトキシ-ε-カプロラクトン、エトキシ-ε-カプロラクトン等が挙げられる。これらは1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。
これらのうちでも、ε-カプロラクトンが特に好ましい。
 なお、ポリエーテルポリエステルヒドロキシ化合物(PS)を得るための重合は、開環付加重合触媒の存在下、開始剤と環状エーテル化合物とラクトン類とを混合して反応させ、ランダムに開環付加重合させるランダム型開環付加重合反応が好ましい。用いる開環付加重合触媒としては、上記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の場合と同様の触媒が例示できる。
 本発明に用いる前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の数平均分子量は、500~20,000が好ましく、800~12,000がより好ましく、1,000~6,000が得られる油剤の特性のバランスに優れることから特に好ましい。また、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の水酸基価は、2~300mgKOH/gが好ましく、5~200mgKOH/gがより好ましく、9~140mgKOH/gがさらに好ましく、18~110mgKOH/gが特に好ましい。水酸基価が2~300mgKOH/gの範囲内であれば、粘度が高くなりすぎず潤滑性にも優れ好ましい。ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の分子量が大きいと潤滑性に優れる点で好ましいが、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の粘度が高くなる場合があることと、得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)の水への溶解度が低くなる場合があることから、目的に応じて適切に選定することが必要である。
 なお、本明細書でいうポリエーテルヒドロキシ化合物(P)等の数平均分子量(Mn)とは、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)で測定される、ポリスチレン換算の分子量である。また、水酸基価とは、試料1g中の水酸基と当量の水酸化カリウムのミリグラム数をいい、JIS K1557-1(2007年)の測定方法に準じて測定することができる。
[不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)]
 本発明に用いる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)としては、不飽和結合を有するモノカルボン酸および不飽和結合を有するポリカルボン酸並びに不飽和結合を有するポリカルボン酸の酸無水物から選ばれる1種または2種以上を挙げることができる。
 本発明に用いる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物のカルボキシル基の数は1~4が好ましく、2~3がより好ましい。なお、酸無水物の場合のカルボキシル基の数は、無水化前のカルボキシル基の数をいう。
 不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物として、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸等が例示できる。酸無水物としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸等が挙げられる。これらのうち、ラジカル反応における反応性が高い点、カルボン酸同士の重合が進行しにくくポリエーテルヒドロキシ化合物(P)への付加反応が優先することから、末端二重結合(α-オレフィン)を有していない多塩基酸またはその無水物が好ましい。特に本発明においては、グラフト反応の選択性が非常に高く、入手が容易であることから、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸およびクロトン酸からなる群から選ばれる1種または2種以上が好ましく、マレイン酸、無水マレイン酸およびフマル酸からなる群から選ばれる1種または2種以上が好ましく用いられる。
[ラジカル開始剤(J)]
 本発明の製造方法における、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)との反応は、ラジカル開始剤(J)の存在下に行われるラジカル反応による反応である。ラジカル反応機構で反応を実施すれば、1分子のポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に対してより多くの不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)を付加することが可能である。すなわち、本発明の製造方法によれば、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)により多くのカルボキシル基を導入することができ、これにより得られる生成物を作動油等として使用した際に、凝集沈殿処理性が向上して有利である。沈殿処理性の向上は、カルボキシル基をポリオールに導入することで硫酸アルミ二ウムと塩を生成しやすくなり、またその塩は水には不溶であるためカルボン酸導入ポリオールと水の分離が容易になることにより得られる効果である。なお、ポリエーテルヒドロキシ化合物とカルボン酸とのラジカル反応は公知であり、その具体的な反応方法は特公昭62-24414号公報に示されている。
 本発明に用いる前記ラジカル開始剤(J)としては、過酸化物が好適である。これは上記のラジカル反応で不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)とポリエーテルヒドロキシ化合物(P)とを反応させる際に、ポリエーテルヒドロキシ化合物中のエーテル性酸素原子に隣接した炭素原子に結合した水素原子を引き抜く作用に優れると考えられるためである。ラジカル開始剤を用いてグラフト反応によりカルボン酸を導入できることは、次の点で優れる。すなわち、水酸基の多塩基酸によるエステル化反応によるカルボン酸の導入と比べて、水溶液中での耐加水分解性に優れる。
 このような過酸化物としては、過酸化水素、ジアセチルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、ビストリフェニルメチルペルオキシド、ビス(p-メトキシベンゾイル)ペルオキシド、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン([(CHCOO](CH)、tert-ブチルクミルペルオキシド、ジ-α-クミルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキシル-モノカーボネート、tert-ブチルペルオキシ-2-イソプロピル-モノカーボネート、n-ブチル-4,4-ビス(tert-ペルオキシ)バルレート、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、2,5-ジメチル-ビス(2-エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサン、tert-ブチルペルオキシネオデカノエート、アセチルシクロヘキシルスルホニルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ブチリルペルオキシド、ジプロピルペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシド、tert-ブチルイソプロピルペルオキシド、ジフロイルペルオキシド、ジトリフェニルメチルペルオキシド、ビス(p-メトキシベンゾイル)ペルオキシド、p-モノメトキシベンゾイルペルオキシド、ルブレンペルオキシド、アスカリドール、ジエチルペルオキシテレフタレート、パラメンタンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、ベンゾイルヒドロペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシド、プロピルヒドロペルオキシド、イソプロピルヒドロペルオキシド、n-ブチルヒドロペルオキシド、シクロヘキシルヒドロペルオキシド、α-メチル-α-エチルベンジルヒドロペルオキシド、テトラリンヒドロペルオキシド、トリフェニルメチルヒドロペルオキシド、ジフェニルメチルヒドロペルオキシド等が例示できる。
 これらのうち、本発明においては、ベンゾイルペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、tert-ブチルクミルペルオキシド、またはジ-α-クミルペルオキシドが好ましく、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、またはtert-ブチルクミルペルオキシドが特に好ましく用いられる。
 以上、本発明の製造方法に用いる化合物について説明したが、これらを用いてカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を製造する本発明の製造方法について以下に説明する。
[ポリエーテルヒドロキシ化合物へのカルボン酸の導入]
 本発明の製造方法においては、上記説明したポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)(以下、単に「不飽和カルボン酸(A)」ということもある。)をラジカル開始剤(J)の存在下に所定の割合で反応させて、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を製造する。すなわち、ラジカル反応により、不飽和カルボン酸(A)由来のカルボン酸構造をポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に導入するが、本発明の製造方法においては、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)の反応を一定の段階まで実質的に水が存在しない状態で実施する第1の工程と、この工程に引き続き水の共存下で前記反応を進行・完了させてカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を得る第2の工程とを有することを特徴とする。
 本発明の製造方法においては、ラジカル反応に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)の割合を所定の割合としているが、これは目的生成物であるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)の構成により決定される。すなわち、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に導入が求められるカルボキシル基の量に見合う量の不飽和カルボン酸(A)を本発明の製造方法に用いればよい。ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の種類や分子量にもよるが、具体的には、前記不飽和カルボン酸(A)を、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して、1.5~20モル反応させることが本発明においては好ましく、1.5~10モル反応させることがより好ましく、1.5~3.5モル反応させることが特に好ましい。
 また後述するように、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)への不飽和カルボン酸(A)導入量の好ましい下限値は、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して1.5モルである。一方その好ましい上限値は、経済性の観点からポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して20モルである。特に高分子量のポリエーテルヒドロキシ化合物(P)については、水への溶解性を向上させ、かつ、凝集沈殿処理性を向上させるために高分子量のポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の分子量1000あたりに1モルの不飽和カルボン酸(A)導入量とすれば充分であると考えられる。
 反応に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)の割合が前記範囲内であれば、反応生成物である適当量の不飽和カルボン酸が導入されたポリエーテルヒドロキシ化合物のカルボキシル基と、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)または前記適当量の不飽和カルボン酸が導入されたポリエーテルヒドロキシ化合物が有する末端水酸基と、のエステル化による高分子量化を抑制でき、そのことによってより低粘度に仕上がる点から本発明においては好ましい。また本発明の製造方法によれば、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に確実にカルボキシル基が導入できる。すなわち1モルのポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に対して1モルの不飽和カルボン酸(A)を導入しようとした場合に、未反応のポリエーテルヒドロキシ化合物(P)が残る可能性がある。これはカルボキシル基が導入されていないポリエーテルヒドロキシ化合物(P)が残ることを意味する。
 理想的には、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)にカルボキシル基が必ず導入されることである。この場合に、凝集沈殿処理性は優れたものとなる。この目的のために、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に対して不飽和カルボン酸を多く反応させることが考えられる。しかし従来の技術では、反応系の粘度が高くなりすぎて、多くの不飽和カルボン酸をポリエーテルヒドロキシ化合物に導入することは困難であった。特にエステル化反応を回避し、水酸基を残しつつ、確実に不飽和カルボン酸をグラフト反応により導入することは非常に困難であった。特に不飽和カルボン酸(A)を、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して、1.5~20モル反応させることは困難であった。
 ここで、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して、不飽和カルボン酸(A)を1.5モル反応させるとは、分子レベルではポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1分子に対して、例えば、0個~数個、通常は1個または2個の不飽和カルボン酸(A)が反応していたとしても、全体としてポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に平均して1.5個の不飽和カルボン酸(A)が反応することを意味する。
 なお、第1の工程および第2の工程におけるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に対する不飽和カルボン酸(A)の反応量については、後述する通りである。
 本発明において、ラジカル反応で使用されるラジカル開始剤(J)の添加量は、第1の工程および第2の工程で用いる量の合計量として、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)との合計量(100質量部)に対して、0.5~4質量部であることが好ましく、0.5~3質量部であることがより好ましく、0.5~2質量部であることがさらに好ましく、0.5~1.5質量部であることが特に好ましい。ラジカル開始剤(J)の添加量がポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)との合計量(100質量部)に対して0.5~4質量部の範囲にあれば、反応に必要な最低限の量のラジカル開始剤量であるため、未反応のラジカル開始剤とその分解物量を最小にできる点から本発明においては好ましい。第1の工程、第2の工程それぞれにおけるラジカル開始剤(J)の添加量は後述するが、基本的には、上記合計量の範囲内で、その工程で用いる不飽和カルボン酸(A)量によりラジカル付加反応に十分な量を適宜決定する。
 以下、本発明の製造方法における、第1の工程および第2の工程について説明する。
[第1の工程]
 本発明の製造方法における第1の工程は、実質的に水が存在しない状態で、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と、前記不飽和カルボン酸(A)の前記所定の割合における反応必要量の一部を、ラジカル開始剤(J)の存在下に反応させて反応生成物(P’)を得る工程である。
 本件発明に係るポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)のラジカル反応系は、基本的に非水系であり、反応の第1段階において反応系に水を存在させないことで、ラジカル開始剤(J)の活性が維持され、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と、不飽和カルボン酸(A)のラジカル反応におけるラジカル開始剤(J)の反応効率が向上するものである。この反応系に、水を共存させると、反応系は懸濁系になり、不飽和カルボン酸(A)が水相に偏在しやすく、油相であるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)との反応が進行しにくくなるため、実質的に水を共存させないものである。また、水を共存させると、ラジカル開始剤(J)の反応効率自体も低下しやすい場合がある。
 なお、実質的に水を共存させないとは、反応に際して意図的に水を添加しないという意味である。すなわち原料であるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)等に含まれる水分の存在は許容される。ただしポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に含まれる水分量は少ないことが好ましい。反応に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に含まれる水分量は1000ppm以下が好ましく、500ppm以下がより好ましく、300ppm以下が特に好ましい。
 本発明の製造方法の第1の工程において、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と反応させる不飽和カルボン酸(A)の量は、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)や不飽和カルボン酸(A)の種類あるいは全体としての両者の反応に供する割合等によるが、具体的には、製造に用いる不飽和カルボン酸(A)の全量(100モル%)に対して、1~75モル%を好ましい量として、また、30~70モル%をより好ましい量として挙げることができる。なお、第1の工程に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)は製造に用いる全量である。
 さらに、第1の工程においてポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)とをラジカル付加反応させる割合は、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)や不飽和カルボン酸(A)の種類あるいは全体としての両者の反応に供する割合等によるが、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して不飽和カルボン酸(A)を0.45~2.45モル反応させることが好ましく、0.5~1.5モル反応させることがより好ましく、0.5~1.2モル反応させることがさらに好ましい。
 第1の工程で反応させる不飽和カルボン酸(A)量が全体の1~75モル%の範囲であれば、(また、別の観点からは、全体として反応させるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)の割合によるが、第1の工程でポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して不飽和カルボン酸(A)を0.45~2.45モルの範囲で反応させれば、)少量のラジカル開始剤(J)の使用で反応効率よくポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)を反応させることができ、また副反応を抑制することができることから好ましい。
 なお、第1の工程における副反応として顕著な反応としては、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の水酸基と不飽和カルボン酸(A)とのエステル化反応、適当量の不飽和カルボン酸が導入されたポリエーテルヒドロキシ化合物のカルボキシル基と、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)または前記適当量の不飽和カルボン酸が導入されたポリエーテルヒドロキシ化合物が有する末端水酸基と、のエステル化反応が挙げられる。主反応であるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)への不飽和カルボン酸(A)由来のカルボン酸構造のグラフト反応での導入の他に、このような副反応が多く起こると、グラフト導入すべき不飽和カルボン酸(A)がエステル反応で消費される、エステル化反応により多量化した副生成物が多く生成されることで反応液の増粘を招き、反応効率を低下させる、という問題が発生する。
 ここで、第1の工程で得られる反応生成物(P’)とは、出発物質であるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に、第1の工程で反応させた不飽和カルボン酸(A)の量だけが導入された反応の中間物である。例えば、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)1モルに対して不飽和カルボン酸(A)2モルを反応させる本発明の製造方法において、第1の工程でポリエーテルヒドロキシ化合物(P)1モル(全量)に対して不飽和カルボン酸(A)0.5モルを反応させた場合には、反応生成物(P’)は、分子レベルでいえば、ポリエーテルヒドロキシ化合物に不飽和カルボン酸(A)の1個、場合によっては2個以上が導入されたものや、または不飽和カルボン酸(A)が導入されていないポリエーテルヒドロキシ化合物等を含有するが、全体として、反応させた量の不飽和カルボン酸、0.5モルがポリエーテルヒドロキシ化合物に導入された反応生成物(P’)である。
 また、第1の工程において用いるラジカル開始剤(J)の量としては、上記製造の全工程で用いるラジカル開始剤(J)の量のうち、第1の工程のラジカル反応に必要とされる量、すなわち、第1の工程で反応に供する不飽和カルボン酸(A)の量に見合った量のラジカル開始剤(J)の量が挙げられる。具体的には、製造の全工程で用いるラジカル開始剤(J)の量(ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)との合計量(100質量部)の好ましくは0.5~4質量部、より好ましくは0.5~3質量部、さらに好ましくは0.5~2質量部、特に好ましくは0.5~1.5質量部)に、第1の工程で反応に供する不飽和カルボン酸(A)の割合(製造に用いる不飽和カルボン酸(A)の全量(100モル%)に対して、好ましくは1~75モル%、より好ましくは、30~70モル%)を乗じた値を挙げることができる。
 ただし第1の工程ではラジカル開始剤(J)のグラフト反応に用いられる利用効率が、第2の工程と比較して高いことから、上記の割合より多少少なく用いると全体のラジカル開始剤(J)の利用効率が向上しやすい。すなわち製造の全工程で用いるラジカル開始剤(J)の量に、第1の工程で反応に供する不飽和カルボン酸(A)の割合を乗じた値に対して、さらにその50~100%、好ましくは60~80%の割合を第1の工程で用いることが好ましい。
 第1の工程において、実質的に水が存在しない状態で、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全量と前述の量の不飽和カルボン酸(A)を反応させる方法としては、(i)反応器にポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全量と前記第1の工程で反応させる量の不飽和カルボン酸(A)および前記量のラジカル開始剤(J)を導入して反応を行う方法、(ii)反応器にポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全量と不飽和カルボン酸(A)の全量を導入してラジカル開始剤(J)の存在下に反応を行い、前記第1の工程で反応させるべき量の不飽和カルボン酸(A)が反応した段階で、反応系に水を添加して第2の工程に移行することで実質的に第1の工程を終了させる方法等が挙げられる。不飽和カルボン酸(A)は所定量を一括して投入してもよく、数次に分割して投入してもよい。またラジカル開始剤(J)も同様に所定量を一括して投入してもよく、数次に分割して投入してもよい。本発明においては、反応の管理のし易さ等から前者(i)が好ましく用いられる。後者(ii)の場合、ある時点でのポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)との反応の進行度については、反応液中の不飽和カルボン酸(A)の残存量を、不飽和カルボン酸(A)に由来する不飽和二重結合の1H-NMR測定結果で確認し、この残存量を用いた不飽和カルボン酸(A)の全体量から引くことで不飽和カルボン酸(A)の反応量を算出し確認することができる。
 ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全量と前記第1の工程で反応させる量の不飽和カルボン酸(A)および前記量のラジカル開始剤(J)を導入して反応を行う方法においては、その反応の終点は、反応液の外観が目視で透明であること、および1H-NMRにて上記同様、反応液中の不飽和カルボン酸(A)に由来する不飽和二重結合の残量を測定し、残存する不飽和カルボン酸(A)がないことを確認する方法で行うことができる。
 また、本発明の製造方法において、反応生成物を確認する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)として、プロピレンオキシドを用いて得られるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)のように、分子鎖に-CH-CH(CH)-O-の構造を有する化合物を用いた場合、不飽和カルボン酸(A)由来のカルボン酸構造は、特公昭62-24414号公報に示されるように、メチン基の水素原子を選択的に置換する形でグラフト導入される。したがって、このような化合物を用いた場合には、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)のメチン基の水素原子の消失を適当な方法、例えば、NMR等により測定することにより、不飽和カルボン酸(A)由来のカルボン酸構造のグラフト導入の程度を測定することが可能である。
 またより一般的には不飽和カルボン酸(A)は、エーテル性酸素原子に隣接した炭素原子に結合した水素原子を置換する形式で導入されることが多い。したがって当該水素原子の量をNMR等で測定することで反応の進行が確認できる。
 第1の工程において、ラジカル開始剤(J)の存在下、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全量と前述の量の不飽和カルボン酸(A)を反応させるラジカル反応の反応温度は、用いる不飽和カルボン酸(A)の融点等の特性にもよるが、60~140℃が好ましく、80~120℃が特に好ましい。60~140℃の温度範囲であれば、前記ラジカル反応が充分に進行し、かつラジカルによるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の分解も抑制しやすい。
 反応時間は、用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)および不飽和カルボン酸(A)の量や反応器の種類、反応温度等にもよるが、おおむね3~8時間程度で第1の工程の反応を終了させることができる。その他、第1の工程の反応条件として、必要に応じて適当な方法で反応液の撹拌を行う、窒素雰囲気下で反応を実行する等の通常ラジカル反応を実行する際の各種条件を適宜用いることが可能である。
 上記説明した第1の工程については、必要に応じて、これを適当な回数に分けて実施してもよい。第1の工程を回数を分けて行う場合、用いる不飽和カルボン酸(A)の量は、これらの合計量、つまり第1の工程全体として用いる不飽和カルボン酸(A)の量が、上記好ましい量;製造に用いる不飽和カルボン酸(A)の全量(100モル%)に対して、1~75モル%、になるように設定することが好ましい。
[第2の工程]
 本発明の製造方法における第2の工程は、水の共存下で、前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)と、前記不飽和カルボン酸(A)の前記所定の割合における反応必要量から前記第1の工程における反応量を除いた残部を、ラジカル開始剤(J)の存在下に反応させて前記カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を得る工程である。
 本発明の製造方法に係るポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)のラジカル反応系においては、上記説明したように、反応の初期段階では、反応系に水を存在させないことで、ラジカル開始剤(J)の活性が維持され、ラジカル反応の反応効率が向上するものである。しかし、実質的にラジカル反応が進行すると、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)への不飽和カルボン酸(A)のラジカル的な付加反応(グラフト反応)と同時に、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の有する水酸基と不飽和カルボン酸(A)との間でエステル化反応が進行する。該エステル化反応が進行すると、本来グラフト反応を意図して用いた不飽和カルボン酸が該エステル化で消費されることにより、グラフト反応量が減少し、目的反応生成物の収量が減少する。またグラフト反応してポリエーテルヒドロキシ化合物(P)にグラフト付加した不飽和カルボン酸(A)由来のカルボン酸が、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の有する水酸基とエステル化反応を起こすことにより、反応系の粘度が上昇し、反応効率を低下させるという問題が発生する。
 そこで、ある程度ラジカル反応が進行し、前記エステル化が顕著にラジカル反応を阻害する前の段階で、反応系に水を添加し水の共存下で反応を進める。水の共存により、前記エステル化反応を抑制することが可能となり、さらに、エステル化した部分の加水分解反応を促進することも可能となる。水の共存下に行われるこの様な反応が、本発明の製造方法における第2の工程で行われている反応である。第2の工程では、前記のようにエステル化して多量化した化合物が加水分解する反応も進行することから、反応系の粘度を下げるという効果も得られるものである。また、不飽和結合カルボン酸(A)は低分子量であるために蒸発しやすく、反応槽の気相部に相当量が付着し、反応効率が低下しやすいという問題もある。水を用いると反応系の水相に不飽和カルボン酸(A)が捕捉され、相対的に反応効率を向上させることができるという利点がある。
 このように、本発明の製造方法においては、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)のラジカル付加反応を、第1の工程と第2の工程で反応系への水の添加の有無を制御することで、具体的には、反応の当初水の無い状態でラジカル反応を進行させる第1の工程と、ある段階でこの第1の工程の反応液に水を添加して水の存在下で引き続き反応を行う第2の工程とを組み合わせることにより、効率よく付加反応を進行させることを特徴としている。
 本発明の製造方法の第2の工程において、前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)と反応させる不飽和カルボン酸(A)の量は、全反応に必要とされる量から前記第1の工程における反応量を除いた残部である。上記第1の反応工程において反応に供する不飽和カルボン酸量を、具体的には、製造に用いる不飽和カルボン酸(A)の全量(100モル%)に対して、1~75モル%を好ましい量として、また、30~70モル%をより好ましい量として挙げていることから、第2の工程で反応に供する不飽和カルボン酸量は、製造に用いる不飽和カルボン酸(A)の全量(100モル%)に対して、好ましくは25~99モル%、より好ましくは30~70モル%である。
 さらに、第2の工程において、前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)と不飽和カルボン酸(A)とをラジカル付加反応させる割合は、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)や不飽和カルボン酸(A)の種類あるいは全体としての両者の反応に供する割合等によるが、第1の工程で投入したポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対する量として、不飽和カルボン酸(A)を0.5~2モル反応させることが好ましく、0.5~1モル反応させることがさらに好ましい。
 前記第2の工程において用いる水の量は、具体的には、モル量として、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全モル量に該化合物が有する水酸基数を乗じた水酸基モル量(M1)と、製造に用いる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の全モル量に前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)中の酸無水物の割合を乗じた酸無水物モル量(M2)との合計量(M)に対して、0.1~3.0倍、好ましくは0.1~2.5倍、さらに好ましくは0.1~2倍、特に好ましくは0.2~2.0倍の量を挙げることができる。
 例えば、1分子中に水酸基を2個有するポリエーテルヒドロキシ化合物1モルを用い、これに対して不飽和カルボン酸無水物2モルを反応させる場合、上記M1が2モル、M2が2モルとなり、M1+M2で示されるMは4モルになり、第2の工程で用いる水の量はその0.1~3.0倍の、0.4~12モルが好ましい計算になる。ここで、不飽和カルボン酸無水物を不飽和カルボン酸に替えれば、Mは2モルになり第2の工程で用いる水の量は0.2~6モルが好ましいことになる。添加する水の量が少ないと増粘を抑制する効果が小さく好ましくない。また多すぎると水存在下でのラジカル開始剤の効率が低下しやすく、また水相・油相で反応系が分離しやすく反応効率自体も低下しやすい。さらに反応終了後に開始剤の分解物を減圧除去しようとする際に、発泡が発生しやすくなることがある。
 第2の工程における水の添加量の範囲を前記範囲とすることで、副反応である前記エステル化反応を抑制することが可能となり、さらに、エステル化した部分の加水分解反応を促進することも可能となって、反応で得られる生成物の粘度を抑えることができる。また、不飽和カルボン酸として酸無水物を用いる場合は、ラジカル反応でポリエーテルヒドロキシ化合物にグラフト導入されたカルボン酸無水物を開環してカルボキシル基とするために、これに相当する量の水の添加が好ましい。
 また、第2の工程において用いるラジカル開始剤(J)の量としては、上記製造の全工程で用いるラジカル開始剤(J)の量のうち、第2の工程のラジカル反応に必要とされる量、すなわち、第2の工程で反応に供する不飽和カルボン酸(A)の量に見合った量のラジカル開始剤(J)の量が挙げられる。具体的には、製造の全工程で用いるラジカル開始剤(J)の量(ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸(A)との合計量(100質量部)の好ましくは0.5~4質量部、より好ましくは0.5~3質量部、さらに好ましくは0.5~2質量部、特に好ましくは0.5~1.5質量部)に、第2の工程で反応に供する不飽和カルボン酸(A)の割合(製造に用いる不飽和カルボン酸(A)の全量(100モル%)に対して、好ましくは25~99モル%、より好ましくは30~70モル%)を乗じた値を挙げることができる。
 ただし第2の工程ではラジカル開始剤(J)のグラフト反応に用いられる利用効率が、第1の工程と比較して低いことから、上記の割合より多少多く用いると全体のラジカル開始剤(J)の利用効率が向上しやすい。すなわち製造の全工程で用いるラジカル開始剤(J)の量に、第2の工程で反応に供する不飽和カルボン酸(A)の割合を乗じた値に対して、さらにその100~150%、好ましくは120~140%の割合を第2の工程で用いることが好ましい。
 第2の工程において、水の共存下で、前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)と、前記量の不飽和カルボン酸(A)を、ラジカル開始剤(J)の存在下に反応させる方法としては、前記第1の工程において、反応器にポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と第1の反応工程に必要な量の不飽和カルボン酸(A)を投入して反応させた場合には、反応が終了した反応器に、前記量の水を添加し、さらに前記第2の工程で反応させる量の不飽和カルボン酸(A)および前記量のラジカル開始剤(J)を導入して反応を行う方法が挙げられる。また、第1の工程で反応器にポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全量と不飽和カルボン酸(A)の全量を導入してラジカル開始剤(J)の存在下に反応を行う場合は、前記第1の工程で反応させるべき量の不飽和カルボン酸(A)が反応した段階で、反応系に前記量の水を添加して第2の工程に移行する方法が挙げられる。この場合ラジカル開始剤(J)は、第1の工程で全量を投入してもよいし、第1の工程と第2の工程で所定量を分割して投入してもよい。
 第2の工程において、その反応の終点は、反応液の外観が目視で透明であること、および1H-NMRにて上記第1の工程同様、反応液中の不飽和カルボン酸(A)に由来する不飽和二重結合の残量を測定し、残存する不飽和カルボン酸(A)がないことを確認する方法で行うことができる。
 また、本発明の製造方法において、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)として、プロピレンオキシドを用いて得られるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)のように、分子鎖にメチン基を有する化合物を用いた場合には、第2の工程においても、前記第1の工程同様、グラフト付加反応で選択的に消失するメチン基の水素を適当な方法、例えば、NMR等により測定することにより、不飽和カルボン酸(A)由来のカルボン酸構造のグラフト導入の程度を測定することが可能である。
 第2の工程において、ラジカル開始剤(J)の存在下、前記量の水を共存させて、前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)と前述の量の不飽和カルボン酸(A)を反応させるラジカル反応の反応温度は、用いる不飽和カルボン酸(A)の融点等の特性にもよるが、60~140℃が好ましく、80~120℃が特に好ましい。60~140℃の温度範囲であれば、前記ラジカル反応が充分に進行し、かつラジカルによるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の分解も抑制しやすい。
 反応時間は、用いる前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)および不飽和カルボン酸(A)の量や反応器の種類、反応温度等にもよるが、おおむね3~7時間程度で第2の工程の反応を終了させることができる。その他、第2の工程の反応条件として、必要に応じて適当な方法で反応液の撹拌を行う、窒素雰囲気下で反応を実行する等の通常ラジカル反応を実行する際の各種条件を適宜用いることが可能である。
 上記説明した第2の工程については、必要に応じて、これを適当な回数に分けて実施してもよい。第2の工程を回数を分けて行う場合、用いる不飽和カルボン酸(A)の量は、これらの合計量、つまり第2の工程全体として用いる不飽和カルボン酸(A)の量が、不飽和カルボン酸(A)の全反応における必要量から前記第1の工程における反応量を除いた残部であるように調整すればよい。
 この様にして第2の工程が終了した後の反応液は、目的生成物であるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を含有する。カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)は、必要に応じて通常の方法で反応液から分離精製することも可能である。
 上記説明した本発明の製造方法によれば、不飽和カルボン酸(A)をポリエーテルヒドロキシ化合物(P)にグラフト付加反応(ラジカル反応)させ、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を得ることを主反応とする反応系において、反応の初期の段階で実質的に水を存在させない、主反応を効率よく行う反応工程(第1の工程)を設けた。これにより、副反応であるカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物同士、または、この化合物とポリエーテルヒドロキシ化合物とのエステル化反応によるポリエーテルヒドロキシ化合物類の多量体の発生を抑制して、反応系の粘度を低く調製することを可能とした。
 さらに反応の進行に伴い、反応系に水を共存させて、副反応をより抑制できる反応工程(第2の工程)に転換することで、主反応である前記グラフト付加反応がより促進し、未反応のポリエーテルヒドロキシ化合物や不飽和カルボン酸の残存も抑制され、高い収率で多量化が抑制された低粘度のカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を製造することが可能となった。すなわち、本発明の製造方法によれば、ポリエーテルヒドロキシ化合物に所定量のカルボン酸を効率よく定量的に、かつ、経済的に導入することが可能である。
 本発明の製造方法で得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)は酸価が40~150mgKOH/gであるのが好ましく、45~120mgKOH/gであるのがより好ましい。また後述するC=C残存率が、10%以下であるのが好ましく、0%であるのがより好ましい。
 以下に、本発明の製造方法で得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)について説明する。
[カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)]
 上記本発明の製造方法で得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)は、上記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に不飽和カルボン(A)を所定の割合でラジカル反応によりグラフト付加させて得られる化合物である。本発明の製造方法においては、上記のように主反応はグラフト付加反応であり、基本的にはポリエーテルヒドロキシ化合物(P)に平均して所定の割合の不飽和カルボン(A)由来のカルボン酸がグラフト付加された構造の化合物としてカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)が得られる。
 ただし、本発明の製造方法においては、これも上述の通り、副反応としてカルボン酸が付加されたポリエーテルヒドロキシ化合物同士、または、この化合物とポリエーテルヒドロキシ化合物とのエステル化反応によるポリエーテルヒドロキシ化合物類の多量体も少量ながら生成される。これらの多量化されたポリエーテルヒドロキシ化合物には、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物に分類される化合物が存在するが、このような多量化された化合物も、上記カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)に、含まれるものである。
 本発明の製造方法で得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物は後述の用途で用いることが可能であり、各種用途での必要性に応じて、該化合物に種々の添加剤を添加することができる。このような添加剤のうちでも、広く一般的に使用される添加剤として、長期間の貯蔵時における劣化を防止するための抗酸化剤を挙げることができる。
 前記抗酸化剤としては、ヒンダードフェノール系の2,6-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシトルエン(以下、BHTと略する。)、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、およびイソオクチル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート;ヒンダードフェノールホスファイト系の3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ベンジルフォスフォネート-ジエチルエステル;有機金属系のジアルキルジチオリン酸塩;ジアルキルジチオカルバミン酸塩;および、その他芳香族アミン系など、公知の抗酸化剤を挙げることができる。
 特に好ましい抗酸化剤はBHTである。抗酸化剤はそのままカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)に添加してもよく、水またはその他の溶媒に希釈して添加してもよい。水、その他の溶媒を用いた場合は、抗酸化剤の添加後、減圧脱気によって水または溶媒をカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)から除くことができる。
 本発明の製造方法により得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)は、分子量分布が狭く、低粘度であるので、取り扱い性に優れる。また、このカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)は、ポリイソシアネート化合物および任意に鎖延長剤と反応させて各種ウレタン製品とすることができる。さらに、本発明の製造方法により得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)は、グリース用基油、コンプレッサー油、圧延油、ギヤー油、金属加工油、トラクションドライブ油、エンジン油、および掘削油などの機能性油剤;界面活性剤;およびポリマー微粒子を含むポリマー分散ポリオールのための原料などとしても使用できる。本発明の製造方法により得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)は、とりわけ、水溶性作動油剤に使用するのに好ましい。
 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、本発明は実施例に限定されるものではない。
 また、本発明の実施例で製造されたポリエーテルヒドロキシ化合物などの重合体の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、分子量測定用の標準試料として市販されている様々な重合度の単分散ポリスチレン重合体をリファレンスとして用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって求めた、いわゆるポリスチレン換算分子量である。また、開始剤が低分子アルコールなど、同じ分子量の分子のみから構成されている場合は、化学式から求められる分子量を数平均分子量(Mn)とする。
<複合金属シアン化物錯体触媒の調製例>
 まず、ポリエーテルヒドロキシ化合物の製造例1~3に、開環付加重合触媒として用いる、TBA(tert-ブチルアルコール)を有機配位子として有する複合金属シアン化物錯体触媒の調製について以下に説明する。
 500mLのフラスコ中に塩化亜鉛10.2gとイオン交換水10gからなる水溶液を調製する。次に、カリウムヘキサシアノコバルテート(K[Co(CN)])4.2gとイオン交換水75gからなる水溶液を40℃に保温しつつ、毎分300回転で撹拌しながら前記塩化亜鉛水溶液を30分間かけて滴下して加えた。滴下終了後、さらに30分撹拌した後、tert-ブチルアルコール(以下、TBAと記す。)80g、イオン交換水80gおよびジプロピレングリコールにプロピレンオキシド(以下、POと記す。)を付加重合して得られた数平均分子量(Mn)が1000のポリオール(以下、ポリオールXと記す。)0.6gの混合物を添加し、40℃で30分、さらに60℃で60分間撹拌後、直径125mmの円形ろ板と微粒子用の定量ろ紙(ADVANTEC社製、No.5C)を用い、0.25MPaの加圧下でろ過を行い、50分ほどで固体を分離した。
 次いで、この複合金属シアン化物錯体を含むケーキにTBA36gおよびイオン交換水84gの混合物を添加してから30分撹拌後、15分間加圧ろ過を行った。この結果得られた複合金属シアン化物錯体を含むケーキに、さらにTBA108gおよびイオン交換水12gの混合物を添加して30分撹拌し、複合金属シアン化物錯体を含むTBAのスラリーを得た。
 このスラリーにポリオールXを100g添加混合した後、80℃で3時間、更に115℃で4時間減圧乾燥し、TBAを有機配位子として有する複合金属シアン化物錯体触媒(以下、「スラリー触媒A」という。)を得た。スラリー触媒A中の複合金属シアン化物錯体の濃度は4.10質量%であった。
<ポリエーテルヒドロキシ化合物の製造>
 以下に説明する製造例1~7は、後述の実施例および比較例に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物の製造例である。
(製造例1):ポリオキシプロピレンジオール(A)の製造
 アンカー翼1組と、45度傾斜2枚羽根のパドル翼2組を取り付けた撹拌機付きステンレス鋼製の耐圧反応器(容量10L)内に、開始剤として3203gのポリオキシプロピレンジオール(Mw/Mn=1.10、Mn=700)と、開環付加重合触媒として上記調製例で得られたスラリー触媒Aの7000mg(重合終了時の重合体の金属量として50ppm)を投入した。反応器内を窒素置換後、130℃に昇温し、撹拌下、320gのプロピレンオキシドを反応器内に供給して反応させた。反応器内の圧力が低下した後、撹拌下、3477gのプロピレンオキシドを約1196g/hrの速度で約3時間供給した。プロピレンオキシドの供給を終了し、さらに1時間撹拌を続けた。その間、反応器内の温度を130℃、撹拌速度を毎分500回転に保ち重合反応を進行させた。この反応によって得られたポリオキシプロピレンジオール(以下、「ポリオキシプロピレンジオール(A)」という。)のMw/Mnは1.10であり、Mnは1500であった。25℃における粘度は250mPa・sであった。
(製造例2):ポリエステルエーテルジオール(B)の製造
 上記容量10Lの耐圧反応器内に、開始剤として3203gのポリオキシプロピレンジオール(Mw/Mn=1.10、Mn=700)と、1043gのε-カプロラクトン((得られるポリエステルエーテルジオールの全分子量に対して2mol)、開環付加重合触媒として上記調製例で得られたスラリー触媒Aの7000mg(重合終了時の重合体の金属量として50ppm)を投入した。反応器内を窒素置換後、130℃に昇温し、撹拌下、425gのプロピレンオキシドを反応器内に供給して反応させた。反応器内の圧力が低下した後、撹拌下、2330gのプロピレンオキシドを約1196g/hrの速度で約2時間供給し、さらに1時間撹拌を続けた。その間、反応器内の温度を130℃、撹拌速度を毎分500回転に保ち重合反応を進行させた。この反応によって得られたポリエステルエーテルジオール(以下、「ポリエステルエーテルジオール(B)」という。)のMw/Mnは1.10であり、Mnは1500であった。25℃における粘度は300mPa・sであった。
(製造例3):ポリエステルエーテルトリオール(C)の製造
 アンカー翼1組と、45度傾斜2枚羽根のパドル翼2組を取り付けた撹拌機付きステンレス鋼製の耐圧反応器(容量10L)内に、開始剤として3203gのポリオキシプロピレントリオール(Mw/Mn=1.10、Mn=850)と1043gのε-カプロラクトン(得られるポリエステルエーテルトリオールの全分子量に対して2mol)、開環付加重合触媒として上記調製例で得られたスラリー触媒Aの7000mg(重合終了時の重合体の金属量として50ppm)を投入した。
 反応器内を窒素置換後、130℃に昇温し、撹拌下、425gのプロピレンオキシドを反応器内に供給して反応させた。反応器内の圧力が低下した後、撹拌下、2330gのプロピレンオキシドを約1196g/hrの速度で供給した。2時間かけてプロピレンオキシドの供給を終了し、さらに1時間撹拌を続けた。その間、反応器内の温度を130℃、撹拌速度を毎分500回転に保ち重合反応を進行させた。この反応によって得られたポリエステルエーテルトリオール(以下、「ポリエステルエーテルトリオール(C)」という。)のMw/Mnは1.10であり、Mnは1500であった。25℃における粘度は300mPa・sであった。
(製造例4):ポリオキシプロピレンジオール(D)の製造
 アンカー翼1組と、45度傾斜2枚羽根のパドル翼2組を取り付けた撹拌機付きステンレス鋼製の耐圧反応器(容量10L)内に、開始剤として876gのポリオキシプロピレンジオール(Mw/Mn=1.10、Mn=700)と、開環付加重合触媒として上記調製例で得られたスラリー触媒Aの7000mg(重合終了時の重合体の金属量として50ppm)を投入した。反応器内を窒素置換後、130℃に昇温し、撹拌下、490gのプロピレンオキシドを反応器内に供給して反応させた。反応器内の圧力が低下した後、撹拌下、5634gのプロピレンオキシドを約1196g/hrの速度で約5時間供給した。プロピレンオキシドの供給を終了し、さらに1時間撹拌を続けた。その間、反応器内の温度を130℃、撹拌速度を毎分500回転に保ち重合反応を進行させた。この反応によって得られたポリオキシプロピレンジオール(以下、「ポリオキシプロピレンジオール(D)」という。)のMw/Mnは1.10であり、Mnは5500であった。25℃における粘度は1550mPa・sであった。
(製造例5):ポリオキシプロピレンジオール(E)の製造
 アンカー翼1組と、45度傾斜2枚羽根のパドル翼2組を取り付けた撹拌機付きステンレス鋼製の耐圧反応器(容量10L)内に、開始剤として482gのポリオキシプロピレンジオール(Mw/Mn=1.10、Mn=700)と、開環付加重合触媒として上記調製例で得られたスラリー触媒Aの7000mg(重合終了時の重合体の金属量として50ppm)を投入した。反応器内を窒素置換後、130℃に昇温し、撹拌下、521gのプロピレンオキシドを反応器内に供給して反応させた。反応器内の圧力が低下した後、撹拌下、5997gのプロピレンオキシドを約1196g/hrの速度で約6時間供給した。プロピレンオキシドの供給を終了し、さらに1時間撹拌を続けた。その間、反応器内の温度を130℃、撹拌速度を毎分500回転に保ち重合反応を進行させた。この反応によって得られたポリオキシプロピレンジオール(以下、「ポリオキシプロピレンジオール(E)」という。)のMw/Mnは1.10であり、Mnは10,000であった。25℃における粘度は4300mPa・sであった。
(製造例6):ポリオキシプロピレントリオール(F)の製造
 アンカー翼1組と、45度傾斜2枚羽根のパドル翼2組を取り付けた撹拌機付きステンレス鋼製の耐圧反応器(容量10L)内に、開始剤として876gのポリオキシプロピレントリオール(Mw/Mn=1.10、Mn=700)と、開環付加重合触媒として上記調製例で得られたスラリー触媒Aの7000mg(重合終了時の重合体の金属量として50ppm)を投入した。反応器内を窒素置換後、130℃に昇温し、撹拌下、490gのプロピレンオキシドを反応器内に供給して反応させた。反応器内の圧力が低下した後、撹拌下、5634gのプロピレンオキシドを約1196g/hrの速度で約5時間供給した。プロピレンオキシドの供給を終了し、さらに1時間撹拌を続けた。その間、反応器内の温度を130℃、撹拌速度を毎分500回転に保ち重合反応を進行させた。この反応によって得られたポリオキシプロピレントリオール(以下、「ポリオキシプロピレントリオール(F)」という。)のMw/Mnは1.10であり、Mnは5500であった。25℃における粘度は1600mPa・sであった。
(製造例7):ポリエステルエーテルジオール(G)の製造
 上記容量10Lの耐圧反応器内に、開始剤として876gのポリオキシプロピレンジオール(Mw/Mn=1.10、Mn=700)と、280gのε-カプロラクトン((得られるポリエステルエーテルジオールの全分子量に対して2mol)、開環付加重合触媒として上記調製例で得られたスラリー触媒Aの7000mg(重合終了時の重合体の金属量として50ppm)を投入した。反応器内を窒素置換後、130℃に昇温し、撹拌下、468gのプロピレンオキシドを反応器内に供給して反応させた。反応器内の圧力が低下した後、撹拌下、5376gのプロピレンオキシドを約1196g/hrの速度で約5時間供給し、さらに1時間撹拌を続けた。その間、反応器内の温度を130℃、撹拌速度を毎分500回転に保ち重合反応を進行させた。この反応によって得られたポリエステルエーテルジオール(以下、「ポリエステルエーテルジオール(G)」という。)のMw/Mnは1.10であり、Mnは5500であった。25℃における粘度は1550mPa・sであった。
 なお、本明細書においては、上記製造例1~7で得られた各ポリエーテルヒドロキシ化合物について、その構造を簡易的に以下のような式に示すことがある。
ポリオキシプロピレンジオール(A):PO-1500
ポリエステルエーテルジオール(B):(PO-700)-(CL-228)/(PO-570)―1500
ポリエステルエーテルトリオール(C):G-(PO-850)-(CL-228)/(PO-360)―1500
ポリオキシプロピレンジオール(D):PO-5500
ポリオキシプロピレンジオール(E):PO-10000
ポリオキシプロピレントリオール(F):G-PO-5500
ポリエステルエーテルジオール(G):(PO-700)-(CL-228)/(PO-4570)―5500
(上記表示式中、Gはグリセリン、POはプロピレンオキシド、CLはカプロラクトンを表す。略号のアルファベットに続く数字は、その略号の化合物の添加分子量である。また、式の最後の数字は化合物全体の分子量を表すが、場合によっては、これを付けずに化合物の構造を示すこともある。)
<カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物の製造>
 上記製造例で得られたポリエーテルヒドロキシ化合物を用いて、本発明の製造方法により、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(以下、「カルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物」ということもある。)の製造を行った実施例1~17について以下に説明する。また併せて、上記製造例で得られたポリエーテルヒドロキシ化合物を用いて、本発明の製造方法によらずにカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物の製造を行った比較例1~9について説明する。
 なお、以下の実施例、比較例の反応において、ラジカル開始剤としては、tert-ブチルペルオキシベンゾエート(以下、「PBZ」と略記することもある。)またはtert-ブチルクミルペルオキドを用いた。
 また、実施例1~17、比較例1~9において得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物について、未反応のポリエーテルヒドロキシ化合物や不飽和カルボン酸の残存物を含有するか、含有していればその量を確認するために、C=C残存率測定を以下の方法で行った。また同様にして得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の性状を確認するために、以下の方法で酸価測定と粘度測定を行った。
「C=C残存率測定方法」
 得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物0.07gにCO(CD0.7gを加え溶解して作成した試料の1H-NMRスペクトルを測定した。既知である約1~1.5ppmのプロピレン鎖のメチレン基由来のピーク面積をそのプロトン数に合わせてこれを基準にし、約6.1~6.7ppmの不飽和カルボン酸の二重結合由来のピーク面積をそれが残存していることを示すプロトン数として計測した。これと同様な操作を反応前のポリエーテルヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸を所定量混合した試料でも行った。反応後に残存した不飽和カルボン酸の二重結合由来のピーク面積を反応前の値を用いて百分率を算出した値が「C=C残存率」である。
「酸価測定方法」
 得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価(以下、「AV」ということもある)は、JIS K1557に準ずる方法で測定を行なった。カルボン酸含有ポリオール1gを300mL三角フラスコに採取し、イオン交換水50mL、イソプロピルアルコール100mL加え、1/10規定の水酸化ナトリウム水溶液を滴定することによって測定した値である。
「粘度測定方法」
 得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の粘度は、JIS K1557に準ずる方法で測定を行なった。E型粘度計VISCONIC EHD型(トキメック社製)を使用し、試料1.2mLをNo.1ローターを用いて測定した値である。
(実施例1):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 アンカー翼1組と、45度傾斜2枚羽根のパドル翼2組を取り付けた撹拌機付きステンレス鋼製の耐圧反応器(容量10L)内に、ポリオキシプロピレンジオール(A)7000g(Mw/Mn=1.10、Mn=1500)と、457gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)、30gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、549gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、57gのPBZ、165gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.47倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価に用いた。なお、以下の実施例、比較例においても同様に得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価した。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(30g+57g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の457g+549gとの総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は87mgKOH/gであり、25℃における粘度は62,700mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例2):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、実施例1と同様なポリオキシプロピレンジオール(A)7000gと、これに対し、PBZの24gと、332gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.72モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、24gのPBZと、332gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.72モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。前記2回の反応は本発明の製造方法における第1の工程による反応である。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、40gのPBZと、342gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として0.75モル)と、165gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.47倍)を反応器に投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、7時間撹拌して本発明の製造方法における第2の工程の反応を実行した。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(24g×2+40g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の332g×2+342gとの総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は90mgKOH/gであり、25℃における粘度は59,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例3):ポリオキシプロピレンジオール(A)とマレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いた無水マレイン酸を541gのマレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)に変更したものと、実施例1と同様のポリオキシプロピレンジオール(A)7000gと、30gのPBZとを投入し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応のマレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失(反応の終了)を実施例1と同様に1H-NMR測定にて確認後、58gのPBZと、650gのマレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、42gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量に対してモル量で0.12倍)を反応器に投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、7時間撹拌して実施例1と同様の方法で本発明の製造方法における第2の工程の反応を実行し、カルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物を得た。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(30g+58g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、マレイン酸の541g+650gとの総量8191g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は90mgKOH/gであり、25℃における粘度は51,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例4):ポリオキシプロピレンジオール(A)とフマル酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例3で用いたマレイン酸を541gのフマル酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)に変更したものと、実施例1と同様のポリオキシプロピレンジオール(A)7000gと、69gのPBZとを投入し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応のフマル酸に由来する不飽和二重結合の消失(反応の終了)を実施例1と同様に1H-NMR測定にて確認後、134gのPBZと、650gのフマル酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、42gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量に対してモル量で0.12倍)を反応器に投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、7時間撹拌して実施例1と同様の方法で本発明の製造方法における第2の工程の反応を実行し、カルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物を得た。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(69g+134g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、フマル酸の541g+650gとの総量8191g(100質量部)に対して、2.5質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は89mgKOH/gであり、25℃における粘度は55,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、フマル酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例5):ポリエステルエーテルジオール(B)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)をプロピレンオキシドとε-カプロラクトン(全分子量に対して2mol)のランダム共重合鎖を包含するポリエステルエーテルジオール(B)(Mw/Mn=1.10、Mn1500)7000gに変更したものと、457gの無水マレイン酸(ポリエステルエーテルジオール(B)1モルに対するモル量として:1.0モル)と、30gのPBZを投入後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、549gの無水マレイン酸(ポリエステルエーテルジオール(B)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、57gのPBZと、165gの水(ポリエステルエーテルジオール(B)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.47倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(30g+57g)は、ポリエステルエーテルジオール(B)の7000gと、無水マレイン酸の457g+549gとの総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は80mgKOH/gであり、25℃における粘度は53,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例6):ポリエステルエーテルトリオール(C)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)をプロピレンオキシドとε-カプロラクトン(全分子量に対して2mol)のランダム共重合鎖を包含するポリエステルエーテルトリオール(C)(Mw/Mn=1.10、Mn1500)7000gに変更したものと、457gの無水マレイン酸(ポリエステルエーテルトリオール(C)1モルに対するモル量として:1.0モル)と、30gのPBZを投入後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、549gの無水マレイン酸(ポリエステルエーテルトリオール(C)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、57gのPBZと、165gの水(ポリエステルエーテルトリオール(C)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.38倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(30g+57g)は、ポリエステルエーテルトリオール(C)の7000gと、無水マレイン酸の457g+549gとの総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は80mgKOH/gであり、25℃における粘度は83,100mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例7):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、229gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.5モル)、14.5gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、3時間撹拌を継続し、本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、229gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.5モル)、29.1gのPBZ、114gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.45倍)を投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、3時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(14.5g+29.1g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の229g+229gとの総量7458g(100質量部)に対して、0.6質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は50mgKOH/gであり、25℃における粘度は2,400mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例8):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、229gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.5モル)、15.9gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、3時間撹拌を継続し、本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、686gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.5モル)、72gのPBZ、163gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.49倍)を投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(15.9g+72g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の229g+686gとの総量7915g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は80mgKOH/gであり、25℃における粘度は17,800mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例9):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、229gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.5モル)、14.5gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、3時間撹拌を継続した。さらに229gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.5モル)、29.1gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、3時間撹拌を継続し、本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、229gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.5モル)、30.1gのPBZ、164gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.49倍)を投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、3時間撹拌を継続した。さらに229gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:0.5モル)、31.2gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、3時間撹拌を継続し、本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(14.5g+29.1g+30.1g+31.2g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の229g×4との総量7916g(100質量部)に対して、1.3質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は74mgKOH/gであり、25℃における粘度は42,300mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例10):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、457gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)、29.9gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、3時間撹拌を継続し、本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、915gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:2.0モル)、164.7gのPBZ、265gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.63倍)を投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(29.9g+164.7g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の457g+915gとの総量8372g(100質量部)に対して、2.3質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は109mgKOH/gであり、25℃における粘度は80,600mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例11):ポリオキシプロピレンジオール(D)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、ポリオキシプロピレンジオール(D)7000gと、これに対し、PBZの71gと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(D)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、71gのPBZと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(D)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、71gのPBZと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(D)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 前記3回の反応は本発明の製造方法における第1の工程による反応である。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(D)1モルに対するモル量として:2モル)と、71gのPBZ、510gの水(ポリオキシプロピレンジオール(D)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で2.23倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価に用いた。なお、以下の実施例、比較例においても同様に得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価した。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(213g+71g)は、ポリオキシプロピレンジオール(D)の7000gと、無水マレイン酸の747g+249gとの総量7996(100質量部)に対して、3.6質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は95mgKOH/gであり、25℃における粘度は67,500mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例12):ポリオキシプロピレンジオール(E)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、ポリオキシプロピレンジオール(E)7000gと、これに対し、PBZの67gと、137gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(E)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、67gのPBZと、137gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(E)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、67gのPBZと、137gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(E)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、67gのPBZと、137gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(E)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 前記4回の反応は本発明の製造方法における第1の工程による反応である。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、137gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(E)1モルに対するモル量として:2モル)と、67gのPBZ、325gの水(ポリオキシプロピレンジオール(E)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で2.15倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価に用いた。なお、以下の実施例、比較例においても同様に得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価した。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(268g+67g)は、ポリオキシプロピレンジオール(E)の7000gと、無水マレイン酸の548g+137gとの総量7685(100質量部)に対して、4.4質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は64mgKOH/gであり、25℃における粘度は63,500mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例13):ポリオキシプロピレントリオール(F)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、ポリオキシプロピレントリオール(F)7000gと、これに対し、PBZの71gと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(F)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、71gのPBZと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレントリオール(F)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、71gのPBZと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレントリオール(F)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 前記3回の反応は本発明の製造方法における第1の工程による反応である。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレントリオール(F)1モルに対するモル量として:2モル)と、71gのPBZ、510gの水(ポリオキシプロピレントリオール(F)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で2.02倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価に用いた。なお、以下の実施例、比較例においても同様に得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価した。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(213g+71g)は、ポリオキシプロピレントリオール(F)の7000gと、無水マレイン酸の747g+249gとの総量7996(100質量部)に対して、3.6質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は94mgKOH/gであり、25℃における粘度は67,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例14):ポリオキシプロピレンジオール(G)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、ポリオキシプロピレンジオール(G)7000gと、これに対し、PBZの71gと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(G)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、71gのPBZと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(G)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 実施例1と同様に1H-NMRで反応の終了を確認後、71gのPBZと、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(G)1モルに対するモル量として:2モル)を添加し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、4時間撹拌して反応させた。
 前記3回の反応は本発明の製造方法における第1の工程による反応である。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、249gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(G)1モルに対するモル量として:2モル)と、71gのPBZ、510gの水(ポリオキシプロピレンジオール(G)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で2.23倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価に用いた。なお、以下の実施例、比較例においても同様に得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価した。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(213g+71g)は、ポリオキシプロピレンジオール(G)の7000gと、無水マレイン酸の747g+249gとの総量7996(100質量部)に対して、3.6質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は94mgKOH/gであり、25℃における粘度は67,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例15):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水イタコン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いた無水マレイン酸を523gの無水イタコン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)に変更したものと、実施例1と同様のポリオキシプロピレンジオール(A)7000gと、33gのPBZとを投入し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応のマレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失(反応の終了)を実施例1と同様に1H-NMR測定にて確認後、59gのPBZと、628gの無水イタコン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、168gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量に対してモル量で0.48倍)を反応器に投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、7時間撹拌して実施例1と同様の方法で本発明の製造方法における第2の工程の反応を実行し、カルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物を得た。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(33g+59g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水イタコン酸の523g+628gとの総量8151g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は67mgKOH/gであり、25℃における粘度は51,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水イタコン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例16):tert-ブチルクミルペルオキドによるポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、ポリオキシプロピレンジオール(A)7000g(Mw/Mn=1.10、Mn=1500)と、457gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)、30gのtert-ブチルクミルペルオキドを投入した。反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、549gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、57gのtert-ブチルクミルペルオキド、165gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.47倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価に用いた。なお、以下の実施例、比較例においても同様に得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価した。
 第1、第2の工程で投入したtert-ブチルクミルペルオキドの量(30g+57g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の457g+549gとの総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は87mgKOH/gであり、25℃における粘度は62,700mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(実施例17):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、ポリオキシプロピレンジオール(A)7000g(Mw/Mn=1.10、Mn=1500)と、457gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)、34gのPBZを投入した。反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて本発明の製造方法における第1の工程の反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、549gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、60gのPBZ、426gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で1.21倍)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて本発明の製造方法における第2の工程の反応を終了させた。得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価に用いた。なお、以下の実施例、比較例においても同様に得られた反応液をそのままカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物として評価した。
 第1、第2の工程で投入したPBZの量(34g+60g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の457g+549gとの総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は94mgKOH/gであり、25℃における粘度は20,800mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(比較例1):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1と同様な7000gのポリオキシプロピレンジオール(A)と、これに対し、1006gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:2.2モル)と、87gのPBZ(ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部)を投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は20mgKOH/gであり、25℃における粘度はゲル化により測定不能であった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(比較例2):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1と同様な7000gのポリオキシプロピレンジオール(A)と、これに対し、1006gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:2.2モル)と、87gのPBZ(ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部)と、165gの水(ポリオキシプロピレンジオール(A)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.47倍)とを投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は95mgKOH/gであり、25℃における粘度は4,400mPa・sであった。1H-NMRの測定結果、未反応の無水マレイン酸の不飽和二重結合の残存率は40%であることが確認された。
(比較例3):ポリオキシプロピレンジオール(A)とマレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1と同様な7000gのポリオキシプロピレンジオール(A)と、これに対し、1191gのマレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:2.2モル)と、88gのPBZ(ポリオキシプロピレンジオール(A)とマレイン酸の総量8191g(100質量部)に対して、1.1質量部)とを投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は20mgKOH/gであり、25℃における粘度はゲル化により測定不能であった。1H-NMRの測定結果から、マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(比較例4):ポリオキシプロピレンジオール(A)とフマル酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1と同様な7000gのポリオキシプロピレンジオール(A)と、これに対し、1191gのフマル酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:2.2モル)と、206gのPBZ(ポリオキシプロピレンジオール(A)とフマル酸の総量8191g(100質量部)に対して、2.5質量部)とを投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、50時間かけて反応を終了させた。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は80mgKOH/gであり、25℃における粘度は135,000mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、フマル酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(比較例5):ポリエステルエーテルジオール(B)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)をε-カプロラクトン(2mol)とプロピレンオキシドのランダム共重合鎖を包含するポリエステルエーテルジオール(B)(Mw/Mn=1.10、Mn1500)に変更した。そのポリエステルエーテルジオール(B)7000gに対し、1006gの無水マレイン酸(ポリエステルエーテルジオール(B)1モルに対するモル量として:2.2モル)、87gのPBZ(ポリエステルエーテルジオール(B)と無水マレイン酸の総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部)、165gの水(ポリエステルエーテルジオール(B)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.47倍)を投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は95mgKOH/gであり、25℃における粘度は4,400mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、未反応の無水マレイン酸の不飽和二重結合の残存率は40%であることが確認された。
(比較例6):ポリエステルエーテルトリオール(C)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1で用いたポリオキシプロピレンジオール(A)をε-カプロラクトン(2mol)とプロピレンオキシドのランダム共重合鎖を包含するポリエステルエーテルトリオール(C)(Mw/Mn=1.10、Mn1500)に変更したものと、そのポリエステルエーテルトリオール(C)7000gに対し、1006gの無水マレイン酸(ポリエステルエーテルトリオール(C)1モルに対するモル量として:2.2モル)と、87gのPBZ(ポリエステルエーテルトリオール(C)と無水マレイン酸の総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部)、165gの水(ポリエステルエーテルトリオール(C)の水酸基モル量と無水マレイン酸のモル量の合計に対してモル量で0.38倍)とを投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は95mgKOH/gであり、25℃における粘度は4,400mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、未反応の無水マレイン酸の不飽和二重結合の残存率は40%であることが確認された。
(比較例7):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 合成に水を用いないほかは上記実施例1と同様にして、上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、実施例1と同様なポリオキシプロピレンジオール(A)7000gと、457gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)と、30gのPBZとを投入し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、549gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、57gのPBZを反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、7時間かけて反応を終了させた。
 上記反応に用いたPBZの総量(30g+57g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の7000gと、無水マレイン酸の457g+549gとの総量8006g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は20mgKOH/gであり、25℃における粘度はゲル化により測定不能であった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(比較例8):ポリオキシプロピレンジオール(A)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1と同様な1400gのポリオキシプロピレンジオール(A)と、これに対し、91gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.0モル)と、6gのPBZを投入し、反応器内を窒素置換後、110℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 未反応の無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合の消失を1H-NMR測定にて確認後、110gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(A)1モルに対するモル量として:1.2モル)と、11gのPBZと、溶剤としてトルエン1619g(カルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の対仕上がり量として50質量%)を反応器に投入した。反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、3時間かけて反応を終了させた。
 上記反応に用いたPBZの総量(6g+11g)は、ポリオキシプロピレンジオール(A)の1400gと、無水マレイン酸の91g+110gとの総量1601g(100質量部)に対して、1.1質量部であった。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は71mgKOH/gであり、25℃における粘度は10,100mPa・sであった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
(比較例9):ポリオキシプロピレンジオール(D)と無水マレイン酸の反応
 上記実施例1と同様の容量10Lの耐圧反応器内に、上記実施例1と同様な7000gのポリオキシプロピレンジオール(D)と、これに対し、998gの無水マレイン酸(ポリオキシプロピレンジオール(D)1モルに対するモル量として:8モル)と、282gのPBZ(ポリオキシプロピレンジオール(D)と無水マレイン酸の総量998g(100質量部)に対して、3.5質量部)を投入し、反応器内を窒素置換後、120℃に昇温し、撹拌下、5時間かけて反応を終了させた。
 この反応によって得られたカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の酸価は22mgKOH/gであり、25℃における粘度はゲル化により測定不能であった。1H-NMRの測定結果から、無水マレイン酸に由来する不飽和二重結合が消失したことが確認された。
 上記実施例、比較例において用いた化合物、製造方法等と、得られた生成物の物性を、実施例については表1、表2、表3に、および比較例については表4にまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表1~表4中の略号の意味は下記のとおりである。
(ポリエーテルヒドロキシ化合物(P))
A:ポリエーテルジオール(A) Mn1500
B:ポリエステルエーテルジオール(B) Mn1500
C:ポリエステルエーテルトリオール(C) Mn1500
D:ポリエーテルジオール(D) Mn5500
E:ポリエーテルジオール(E) Mn10000
F:ポリエーテルトリオール(F) Mn5500
G:ポリエステルエーテルジオール(G) Mn5500
(不飽和カルボン酸)
MAH:無水マレイン酸
MA:マレイン酸
FA:フマル酸
IA:無水イタコン酸
(反応工程)
第1:水の存在なしで反応を行う工程(本発明の第1の工程に対応する工程)
第2:水の存在下で反応を行う工程(本発明の第2の工程に対応する工程)
第2’:水以外の溶媒の存在下で反応を行う工程
 また、不飽和カルボン酸(A)の「対(P)モル数」は、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)1モルに対する不飽和カルボン酸(A)のモル数を示すものである。
 表1~表4の実施例1~17と比較例1~9を比較してみると、ポリエーテルヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とをラジカル開始剤の存在下でラジカル反応させるに際して、本発明の製造方法による第1の工程と第2の工程を用いて得られた表1、2、3に示すカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物は、表4に示される比較例2、5、6と比べて、不飽和カルボン酸の二重結合(C=C)の残存率が低く、反応後の不飽和カルボン酸の残存物が少ないことが分かる。
 また、カルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物の粘度の結果をみると、比較例1、3、4、7、9ではゲル化を生じたり、粘度が高いが、実施例では、これらの比較例より粘度が低かった。すなわち、本発明の製造方法によると、ポリエーテルヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸の共重合をスムーズに進行させることができ、得られた付加化合物の粘度が低く、未反応の不飽和カルボン酸の不飽和二重結合の残存率を低減することができ、低粘度のカルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物を製造することができることがわかる。
 表4の比較例2、5、6は反応の初期段階から水を添加した例であり、この場合には、C=C残存率が40と高く、かつ粘度が低かった。これは、反応の初期段階から水を存在させれば、ポリエーテルヒドロキシ化合物に対する不飽和カルボン酸のラジカル反応が途中まで進行するもののある程度で反応が進まなくなり、反応後に不飽和カルボン酸の残存物が残ることから、付加反応が完遂してないことが分かる。比較例1、3、4、9のように、反応において一切水が存在しない場合では、C=C残存率が0になるまで、反応が進むとゲル化が生じており、カルボン酸付加ポリエーテルヒドロキシ化合物に多量体が生じたことが推測される。このように、ポリエーテルヒドロキシ化合物に対して不飽和カルボン酸を同様の条件で一括して反応させると、反応が完遂しないことが示された。
 比較例7は、比較例1と同じ量の不飽和カルボン酸を、水添加せずに2段階に分けて添加したものであるが、反応を2段階に分けても水が存在しない条件では、ゲル化を生じ多量体が生成したことが示される。比較例8においては、C=C残存率が0であり、得られた反応物の粘度も低いが、ポリエーテルヒドロキシ化合物に対して比較例8と等量の不飽和カルボン酸を反応に用いた実施例1~6と比較して、酸価の値が低く、カルボキシル基が十分に存在しないことを示している。
 本発明の製造方法により得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物は、ポリイソシアネート化合物および任意に鎖延長剤と反応させて各種ウレタン製品として使用できる。さらに、本発明の製造方法により得られるカルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物は、グリース用基油、コンプレッサー油、圧延油、ギヤー油、金属加工油、トラクションドライブ油、エンジン油、および掘削油などの機能性油剤;界面活性剤;およびポリマー微粒子を含むポリマー分散ポリオールの原料などとしても使用できる。

 なお、2008年8月6日に出願された日本特許出願2008-202993号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (7)

  1.  ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)を所定の割合で反応させて、カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を製造する方法であって、
    実質的に水が存在しない状態で、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の前記所定の割合における反応必要量の一部を、ラジカル開始剤(J)の存在下に反応させて反応生成物(P’)を得る第1の工程と、
    水の共存下で、前記第1の工程で得られた反応生成物(P’)と、前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の前記所定の割合における反応必要量から前記第1の工程における反応量を除いた残部を、ラジカル開始剤(J)の存在下に反応させて前記カルボキシル基を有するポリエーテルヒドロキシ化合物(Q)を得る第2の工程と、
    を有することを特徴とする製造方法。
  2.  前記第2の工程において用いる水の量が、モル量として、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の全モル量に該化合物が有する水酸基数を乗じた水酸基モル量(M1)と、製造に用いる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の全モル量に前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)中の酸無水物の割合を乗じた酸無水物モル量(M2)との合計量(M)に対して、0.1~3.0倍である請求項1に記載の製造方法。
  3.  前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)を製造工程全体で、ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の1モルに対して、1.5~20モル反応させる請求項1または2に記載の製造方法。
  4.  前記第1の工程において、前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と反応させる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の量が、製造に用いる不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)の全量(100モル%)に対して、1~75モル%である請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
  5.  前記ポリエーテルヒドロキシ化合物(P)の数平均分子量が500~20,000である請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。
  6.  前記不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)が、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸および無水グルタコン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。
  7.  前記第1の工程で用いるラジカル開始剤(J)と前記第2の工程で用いるラジカル開始剤(J)との合計量が、製造に用いるポリエーテルヒドロキシ化合物(P)と不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物(A)との全量(100質量部)に対して、0.5~4質量部である請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。
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