クメンヒドロペルオキシドの概要
クメンヒドロペルオキシド（CHP）は、クミルヒドロペルオキシドとも呼ばれ、工業的に最も重要な有機ヒドロペルオキシドの一つである。 CAS登録番号80-15-9、分子式C₉H₁₂O₂を持つCHPは、世界のフェノール生産能力の95%以上を占めるホック法によるフェノールおよびアセトンの世界的な生産において、重要な中間体として機能しています。
主な情報：クメンヒドロペルオキシド（CHP）
- CAS番号：80-15-9
- 分子式：C₉H₁₂O₂
- 分子量：152.19 g/mol
- 外観：無色から淡黄色の液体
- 沸点：153°C（分解）
- 密度：20°Cで約1.06 g/cm³
- 10時間半減期温度：約155°C
- 活性酸素含有量：約10.5％（理論値）
- 主な用途：フェノール・アセトン製造の中間体（ホック法）
- 世界生産量：1,200万メトリックトン/年以上（中間体として、単離されたものではない）
物理的および化学的性質
| 性質 | 値 |
|---|---|
| 外観 | 無色～淡黄色の液体 |
| 臭気 | 特徴的な芳香臭 |
| 20°Cにおける密度 | 1.06 g/cm³ |
| 屈折率 (nD²⁰) | 1.522～1.525 |
| 引火点 | 約79°C（密閉カップ法） |
| 20°Cにおける蒸気圧 | <0.1 hPa |
| 水への溶解度 | わずかに溶ける（約1.5 g/100 mL） |
| 有機溶媒への溶解度 | アルコール、ケトン、エステル、芳香族炭化水素に可溶 |
| SADT | 約80°C |
製造：クメン酸化法
CHPは、液相においてクメン（イソプロピルベンゼン）を空気酸化させることで工業的に製造される。この反応は、フリーラジカル連鎖反応のメカニズムを介して進行する：
C₆H₅CH(CH₃)₂ + O₂ → C₆H₅C(CH₃)₂OOH
この酸化反応は通常、90～120°C、4～6 barの圧力下で、直列に接続された一連の反応器において行われる。 弱アルカリ性条件（pH 8～10）を維持するために炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムが添加され、これによりCHP生成物の酸触媒による分解が抑制される。副生成物の生成を最小限に抑えるため、クメン変換率は1パスあたり約20～25％に制限されており、未反応のクメンは蒸留によって回収され、再利用される。
主な用途
1. フェノールおよびアセトンの製造（ホック法）
世界で生産されるCHPの圧倒的多数は、統合型フェノール・アセトンプラント内で自社消費されている。ホック法では、酸触媒を用いてCHPをフェノールとアセトンに分解する：
C₆H₅C(CH₃)₂OOH → C₆H₅OH + (CH₃)₂CO
この反応は通常、50～90°Cの条件下で硫酸を触媒として行われる。 フェノールとアセトンの重量比は、およそ1：0.62である。フェノールは、ビスフェノールA（ポリカーボネートおよびエポキシ樹脂）、フェノール樹脂、カプロラクタム（ナイロン6）、およびアルキルフェノールの主要な原料である。 アセトンは、主に溶媒として、またメチルメタクリレート（MMA）やビスフェノールAの製造原料として使用される。
2. 重合開始剤
CHP は、スチレン、アクリレート、およびその他のビニルモノマーのフリーラジカル重合用の高温開始剤として機能します。その高い 10 時間半減期温度（約 155°C）により、高温で動作するバルク重合および溶液重合プロセスに特に適しています。 また、CHPは、塊状重合によるABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂の製造における開始剤としても使用される。
3. 不飽和ポリエステル樹脂の硬化
CHPは、金属促進剤（通常はコバルトまたはマンガン塩）と組み合わせることで、常温または適度に高温の条件下で不飽和ポリエステル樹脂の硬化を開始させることができます。この酸化還元開始系は、塗料、接着剤、鋳造品などの用途において、ポットライフと硬化速度のバランスを実現します。
4. 化学合成
CHPは、アルケンのエポキシ化、硫化物のスルホキシドへの酸化、および住友PO-onlyプロセス（クメンヒドロペルオキシドによるプロピレンのエポキシ化）によるプロピレンオキシドの工業的製造など、様々な有機反応において酸化剤として用いられています。
安全性および取り扱い
CHPは有機過酸化物タイプEまたはタイプF（UN 3109または3110）に分類されており、他の多くの有機過酸化物に比べ危険度が低いことを示しています。ただし、適切な安全対策が不可欠です：
- 熱安定性：CHPは有機過酸化物としては比較的高い熱安定性を有するが、100°Cを超えると分解が急速に進行する。局所的な過熱を避けること。
- 汚染に対する感受性：CHPは強酸による汚染に敏感であり、強酸は発熱性分解を触媒します。装置は徹底的に洗浄し、酸の残留物がない状態にしておく必要があります。
- 保管：30°Cを超えない温度で、元の容器に保管してください。十分な換気と二次封じ込め措置を講じてください。
- 消火：消火には散水または霧状の水を用いること。CHPが大量に燃えている場合は、その区域から避難すること。
- 個人用保護具（PPE）：耐薬品性手袋（ブチルゴムまたはPVA）、安全ゴーグル、フェイスシールド、および難燃性衣類。
よくある質問
Q：危険性分類の観点から、CHPは他の有機過酸化物とどのように異なりますか？
A：クメンヒドロペルオキシドは、濃度や配合に応じてタイプ E またはタイプ F の有機過酸化物に分類され、火災や爆発のリスクという点では、最も危険性の低い有機過酸化物の一つです。 これは、その比較的高い熱安定性、高い沸点、および低い蒸気圧によるものです。ただし、CHP は、強酸で汚染された場合や、SADT 以上に加熱された場合、発熱分解を起こす可能性があります。
Q：CHPと世界のフェノール市場との関係はどのようなものですか？
A: 基本的に、商業的に生産されるフェノールはすべて、CHPを主要な中間体とするホック法によって製造されています。フェノール1メートルトンの生産につき、約1.35メートルトンのクメンが消費されます。 世界のフェノール市場は2023年に1,200万メトリックトンを超え、ビスフェノールA、フェノール樹脂、ポリカーボネートプラスチックへの需要に牽引され、年間約3～4％のペースで成長しています。したがって、CHPの需要はフェノール・アセトン産業の景気動向と直接結びついています。
主なポイント
- クメンヒドロペルオキシド（CHP、CAS 80-15-9）は、ホック法による世界のフェノール／アセトン生産における主要な中間体である。
- 半減期が10時間、半減期温度が約155°CであるCHPは、他の有機過酸化物に比べ、優れた熱安定性を示します。
- フェノール生産以外にも、CHPは高温重合開始剤、UPR硬化剤、および化学合成における酸化剤として機能します。
- CHP は低危険度（タイプ E/F）の有機過酸化物に分類されますが、適切な取り扱いと保管が依然として不可欠です。
- 世界の CHP 市場は、ポリカーボネートおよびエポキシ樹脂の生産拡大に伴い成長を続けるフェノール需要と密接に関連しています。
- 山東ド・センダー・ケミカルズは、重合および化学合成用途向けの高品質なクメンヒドロペルオキシドを供給しています。