JPH08259687A - ポリカーボネートの製造法 - Google Patents
ポリカーボネートの製造法Info
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- JPH08259687A JPH08259687A JP6299595A JP6299595A JPH08259687A JP H08259687 A JPH08259687 A JP H08259687A JP 6299595 A JP6299595 A JP 6299595A JP 6299595 A JP6299595 A JP 6299595A JP H08259687 A JPH08259687 A JP H08259687A
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Abstract
樹脂に残留する低分子量化合物を効率よく除去し、色
相、熱安定性、加水分解安定性の優れたポリカーボネー
トを製造する。 【構成】 エステル交換法で得られたポリカーボネート
樹脂に残留する低分子量化合物を押出機により連続的に
脱揮する際、該押出機の樹脂供給口に最も近いベント口
手前に酸性化合物を添加し、混練後、水を添加する。 【効果】 エステル交換法で得られたポリカーボネート
樹脂に残留する低分子量化合物を押出機により連続的に
脱揮する際、脱揮前に酸性化合物を添加することにより
脱揮中の副反応を抑制し、効率よく低分子量化合物を除
去することができ、色相、熱安定性、加水分解安定性の
優れたポリカーボネートが製造できる。
Description
法ポリカーボネートの製造方法に関する。詳しくは、色
相、熱安定性、加水分解安定性の優れたポリカーボネー
トの製造方法に関する。
化合物を重縮合させポリカーボネートを製造するいわゆ
るエステル交換法は、ホスゲン法(界面重合法)に比べ
て、工程が比較的単純であり、操作、コスト面で優位性
が発揮できるだけではなく、毒性の強いホスゲンや塩化
メチレン等のハロゲン系溶剤を使用しないという点に於
いて環境保全の面からも最近見直されている。しかしな
がら、現在、エステル交換法の工業プロセスとしての採
用は未だ少ない。
されるポリカーボネートには品質面でいくつかの欠点を
有しているからであり、特に、色相、熱安定性、加水分
解安定性の不良が大きな問題となっている。
の検討がなされている。例えば触媒の改良(特開昭55
−142025号、特開平2−124934号、特開平
2−212518号)、反応器材質及び表面処理の検討
(米国特許第4383092号、特開平4−7328
号、特開平4−72327号)、重合プロセス及び重合
装置の検討(特開昭61−62522号、特開平2−1
53923号)、末端封止の検討(特開昭63−439
24号、特開平2−175723号)、安定剤の検討
(特開平4−15223号、特開平4−36344号、
特開平4−41525号)等が挙げられる。
十分に色相、熱安定性、加水分解安定性に優れたポリカ
ーボネートを得ることは困難である。
ステル交換法で得られるポリカーボネートの品質上の問
題点を解決しようとするものであって、色相、熱安定
性、加水分解安定性が改良されたポリカーボネートを製
造する方法を提供するものである。
問題点を解決すべく、鋭意検討を行った結果、エステル
交換法で得られたポリカーボネート樹脂中に残留する原
料モノマー、副生ヒドロキシ化合物、触媒、オリゴマー
等の低分子量化合物の存在が色相、熱安定性、加水分解
安定性を劣化させる大きな原因であることをつきとめ、
それら低分子量成分を効率よく除去する方法を見い出
し、本発明を完成するに至った。
存在下、炭酸ジエステルとジヒドロキシアリール化合物
との重縮合反応により得られたポリカーボネートを、ベ
ント式押出機を用いて連続的に脱揮するに際し、該押出
機の樹脂供給口に最近のベント部手前に酸性化合物を添
加、混練した後、水を導入して連続的に脱揮することを
特徴とするポリカーボネートの製造方法に係わるもので
ある。
ゆるエステル交換法で製造されたものであり、原料モノ
マーのひとつである炭酸ジエステルは、下記の一般式
(1)で表される。
あるいは置換脂肪族基、又は1価の芳香族基あるいは置
換芳香族基であり、Aは同一であっても異なっていても
よい。)
ルは、例えば、ジフェニルカーボネート、置換ジフェニ
ルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、ジトリルカーボネート、ジ−t−ブチルカー
ボネート等が例示されるが、特に好ましくはジフェニル
カーボネート、置換ジフェニルカーボネートが挙げられ
る。これらの炭酸ジエステルは単独、或いは2種以上を
混合してもよい。
に、好ましくは50モル%以下、さらに好ましくは30
モル%以下の量でジカルボン酸、或いはジカルボン酸エ
ステルを使用してもよい。このようなジカルボン酸或い
はジカルボン酸エステルとしては、テレフタル酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸ジフェニル、イソフタル酸ジフ
ェニル等が用いられる。このようなカルボン酸、或いは
カルボン酸エステルを炭酸ジエステルと併用した場合に
は、ポリエステルカーボネートが得られる。
キシアリール化合物は、下記一般式(2)で表される。
価の炭化水素基、ハロゲン置換の2価単価水素基または
−S−、−S2 −、−SO2 −、−SO−、−O−、及
び−CO−のごとき2価の基を示し、Xはハロゲン原
子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数6〜18のア
リール基、炭素数1〜8のオキシアルキル基及び炭素数
6〜18のオキシアリール基を示す。mは0又は1であ
り、yは0〜4の整数である。)
アリール化合物は例えば、2,2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパン〔=ビスフェノールA〕、2,2
−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)
プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジ
エチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロ
キシ−(3,5−ジフェニル)フェニル)プロパン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)ペンタン、2,4’−ジヒドロキシ−ジフェニルメ
タン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス
(4−ヒドロキシ−5−ニトロフェニル)メタン、1,
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、3,3−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、1,1−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ビス
(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,4’−ジヒ
ドロキシジフェニルスルホン、ビス(4−ヒドロキシフ
ェニル)ジフェニルジスルホン、ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)スルフィド、4,4’−ジヒドロキシジフェ
ニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ
クロロジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−
2,5−ジエトキシジフェニルエーテル等が例示され
る。これらのジヒドロキシアリール化合物は単独、或い
は2種以上を混合して用いることができ、必要に応じて
共重合体とすることもできる。
製造する際には、通常触媒が使用される。本発明におけ
るポリカーボネート製造にあたっては、触媒種に制限は
ないが、一般的にはアルカリ金属化合物、アルカリ土類
金属化合物、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、
塩基性アンモニウム化合物或いはアミン系化合物等の塩
基性化合物が使用される。これらは、1種類で使用して
もよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。触
媒の使用量は通常はジヒドロキシアリール化合物1モル
に対して1×10-9〜1×10-3モル、好ましくは1×
10-7〜1×10-5モルの範囲で用いられる。
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭
酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、酢
酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、ステアリ
ン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸
リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチ
ウム、フェニル化ホウ素ナトリウム、安息香酸ナトリウ
ム、安息香酸カリウム、安息香酸リチウム、リン酸水素
2ナトリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素2リ
チウム、フェニルリン酸2ナトリウム、フェニルリン酸
2カリウム、フェニルリン酸2リチウム、ビスフェノー
ルAの2ナトリウム塩、ビスフェノールAの2カリウム
塩、ビスフェノールAの2リチウム塩、フェノールのナ
トリウム塩、フェノールのカリウム塩、フェノールのリ
チウム塩等が例示される。
例えば、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マ
グネシウム、水酸化ストロンチウム、炭酸水素カルシウ
ム、炭酸水素バリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水
素ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、酢酸カルシウ
ム、酢酸バリウム、酢酸マグネシウム、酢酸ストロンチ
ウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシ
ウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸ストロンチ
ウム等が例示される。
トラメチルホウ素、テトラエチルホウ素、テトラプロピ
ルホウ素、テトラブチルホウ素、トリメチルエチルホウ
素、トリメチルベンジルホウ素、トリメチルフェニルホ
ウ素、トリエチルメチルホウ素、トリエチルベンジルホ
ウ素、トリエチルフェニルホウ素、トリブチルベンジル
ホウ素、トリブチルフェニルホウ素、テトラフェニルホ
ウ素、ベンジルトリフェニルホウ素、メチルトリフェニ
ルホウ素、ブチルトリフェニルホウ素、等の水酸化物、
ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、カルシウム
塩、マグネシウム塩、バリウム塩、或いはストロンチウ
ム塩等が例示される。
エチルホスフィン、トリ−n−プロピルホスフィン、ト
リイソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、
或いは4級ホスホニウム塩等が例示される。
ば、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、テトラ
エチルアンモニウムヒドロキサイド、テトラプロピルア
ンモニウムヒドロキサイド、テトラブチルアンモニウム
ヒドロキサイド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロ
キサイド、トリメチルベンジルアンモニウヒドロキサイ
ドム、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキサイ
ド、トリエチルメチルアンモニウムヒドロキサイド、ト
リエチルベンジルアンモニウムヒドロキサイド、トリエ
チルフェニルアンモニウムヒドロキサイド、トリブチル
ベンジルアンモニウムヒドロキサイド、トリブチルフェ
ニルアンモニウムヒドロキサイド、テトラフェニルアン
モニウムヒドロキサイド、ベンジルトリフェニルアンモ
ニウムヒドロキサイド、メチルトリフェニルアンモニウ
ムヒドロキサイド、ブチルトリフェニルアンモニウムヒ
ドロキサイド等が例示される。
ミノピリジン、2−アミノピリジン、N,N−ジメチル
−4−アミノピリジン、4−ジエチルアミノピリジン、
2−ヒドロキシピリジン、2−メトキシピリジン、4−
メトキシピリジン、2−ジメチルアミノイミダゾール、
2−メトキシイミダゾール、イミダゾール、2−メルカ
プトイミダゾール、2−メチルイミダゾール、アミノキ
ノリン等が例示される。
金属あるいはアルカリ土類金属の化合物を用いるのが安
価で好ましい。
多段工程で実施される。具体的には、第1段目の反応は
常圧あるいは減圧下で120〜260℃、好ましくは1
80〜240℃の温度で0.1〜5時間、好ましくは
0.5〜3時間反応させる。ついで反応系の減圧度を上
げながら反応温度を高め、最終的には1mmHg以下の
減圧下、240〜320℃の温度で重縮合反応を行う。
バッチ式と連続式の組み合わせのいずれの方法でもよ
く、使用する装置は、槽型、管型或いは塔型のいずれの
形式であってもよい。
て、粘度平均分子量(Mv)が10000〜10000
0が好ましく、特に12000〜40000が好まし
い。
には、原料モノマー、触媒、エステル交換反応で副生す
るヒドロキシ化合物、ポリカーボネートオリゴマー等の
低分子量化合物が残存している。中でも、原料モノマー
と副生ヒドロキシ化合物は残留量が多く、ポリカーボネ
ート樹脂の物性に悪影響を与える。
子量化合物を除去する方法としてベント式の押出機によ
り連続的に脱揮する方法が採られるが、その際、樹脂中
に残留している塩基性エステル交換触媒をあらかじめ酸
性化合物により中和し、不活性化しておくことで脱揮中
の副反応を抑え効率よく原料モノマーおよびヒドロキシ
化合物などの低分子量化合物を除去することができる。
に制限はなく、重縮合反応に使用する塩基性エステル交
換触媒を中和する効果のあるものであればいずれも使用
できる。具体的には、塩酸、硝酸、ホウ酸、硫酸、亜硫
酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ポリリン酸、アジ
ピン酸、アスコルビン酸、アスパラギン酸、アゼライン
酸、アデノシンリン酸、安息香酸、ギ酸、吉草酸、クエ
ン酸、グリコール酸、グルタミン酸、グルタル酸、ケイ
皮酸、コハク酸、酢酸、酒石酸、シュウ酸、p−トルエ
ンスルフィン酸、p−トルエンスルホン酸、ナフタレン
スルホン酸、ニコチン酸、ピクリン酸、ピコリン酸、フ
タル酸、テレフタル酸、プロピオン酸、ベンゼンスルフ
ィン酸、ベンゼンスルホン酸、マロン酸、マレイン酸、
等のブレンステッド酸およびそのエステル類が挙げられ
る。
み合わせで添加してもよく、添加量は重縮合反応に使用
した塩基性エステル交換触媒の中和量に対して0.1〜
50倍モル、好ましくは0.5〜30倍モルの範囲で添
加する。
脱揮操作前であればいつでもよく、添加方法にも特別な
制限はない。効率的な方法としては、押出機のベント部
手前、すなわち樹脂供給口側に酸性化合物の導入口およ
び樹脂との混練部を具備した押出機を用い、連続的に酸
性化合物を添加し、樹脂中の触媒を中和失活化する方法
が挙げられる。
用する酸性化合物の性状や所望の条件に応じて、直接添
加する方法、適当な溶媒に溶解して添加する方法、ある
いはマスターバッチペレットを使用する方法、等が挙げ
られる。
を備えたものであればどのような形式のものでもよい。
具体的には、ベント式の単軸または多軸押出機が挙げら
れるが、特に、噛み合い型二軸押出機が好ましく、回転
方向は同方向回転でも異方向回転でもよい。ベント数に
制限はないが、通常は2段から10段の多段ベントが用
いられる。多段ベント口を備えた押出機の場合、酸性化
合物は、樹脂供給口に最近のベント部(第1ベント口)
の手前から添加される。
後、ベント口の手前で導入し、樹脂中に水をよく混合分
散させ、ベント口から連続的に脱揮させることが必要で
あり、水導入口とそれに最も近い吐出口側のベント口ま
での距離はスクリューの形状や回転速度などによって変
化するので、実際には予め実験により定めることが望ま
しい。また、ベント数に応じて水の導入を2段以上で行
うことはより効果的であり好ましい形態である。
当たり、押出樹脂量に対して0.1〜10wt%、好ま
しくは0.3〜5wt%を連続的に導入する。導入量が
少な過ぎると十分な脱揮効果が得られず、多すぎると樹
脂が加水分解を起こす要因となり好ましくない。使用さ
れる水には特に制限はないが、溶存酸素の少ない水が好
ましい。
0〜350℃、好ましくは、270〜330℃、圧力と
しては200mmHg以下、好ましくは、50mmHg
以下で行う。押出機スクリューの回転数としては、50
〜500rpm、好ましくは、100〜300rpmで
行う。
合物を脱揮する時期としては、一般的には重合反応終了
後に行うのが適当である。押出機による、脱揮処理に供
する樹脂の形態としては、重合直後の溶融状態にあるう
ちに押出機に導入し処理する方法と、一端、冷却固化し
た後、押出機に導入し処理する方法のいずれでもよい。
また、該押出機を用い必要に応じて、安定剤、紫外線吸
収剤、離型剤、着色剤等の添加剤を添加し、樹脂と混練
することも可能である。
るが、本発明は以下の実施例になんらの制限を受けるも
のではない。
(ジフェニルカーボネート、ビスフェノールA、フェノ
ール)の定量及びポリカーボネート樹脂の物性評価は、
以下の方法により行った。
し、攪拌しながらアセトンを徐々に添加し樹脂を再沈殿
させる。十分に攪拌を行った後、沈殿物を濾別する。濾
液をエバポレーターにより蒸発乾固した後、乾固物をク
ロロホルムに再溶解し、tert−ブチルフェノールを
内標にGPCにより定量する。
2時間乾燥した後、窒素雰囲気下、アルミブロックバス
中360℃で1時間溶融させる。冷却後、塩化メチレン
25mlに溶解しオートマチックカラーアナライザー
(東京電色(株)製、MODEL;TC−1800MK
II)によりYI値を測定。(値が小さい方が色相は良
好)
(アルプ(株)製)中、120℃スチーム、100時間
の条件で放置後、成形品のヘーズ値の変化をヘーズメー
ター(日本電色(株)製、MODEL;1001DP)
で測定。(値の小さい方が透明度は良好)
限粘度[η]を測定し、以下の式より求めた。 [η]=1.11×10-4×(Mv)0.83
ル)、ビスフェノールA11.42kg(50.0モ
ル)およびフェニルリン酸2ナトリウム8.0×10-5
モルを、攪拌機を備えた反応容器(SUS310S製、
有効容量50L)に仕込み、窒素雰囲気下、180℃で
40分かけて原料モノマーを溶解した後、210℃/7
60mmHgで1時間、210℃/100mmHgで1
時間、240℃/15mmHgで1時間、280℃/
0.5mmHgで1時間の重合条件で反応を行った。反
応終了後、反応器よりポリマーを取り出しペレタイザー
によりペレットとした。
し、合計約200kgのポリカーボネート樹脂を製造し
た。得られたポリマーの粘度平均分子量(Mv)は最低
16200、最大16800であった。20バッチのポ
リマーをよくブレンドした後のMvは16600であっ
た。また、ポリカーボネート中に残留しているジフェニ
ルカーボネートは462ppm、ビスフェノールAは1
18ppm、フェノールは162ppmであった。
ント口を具備し、樹脂供給口に最近のベント口(第1ベ
ント口)の手前に酸性化合物導入口を有し混練部を備
え、水導入口を備えた、2軸押出機(神戸製鋼所(株)
製、46mmφ、噛み合いスクリュー型、同方向回転)
を用いて、表−1に示す条件で脱揮押出処理を行い、再
度ペレットとして回収した。尚、酸性化合物の添加に
は、マスターバッチペレットを用い、定量サイドフィー
ダーにより連続的に導入した。脱揮押出処理後の樹脂中
に残留する低分子量化合物の濃度および諸物性評価結果
を表−1に示す。
に残留する低分子量化合物を効率よく除去でき、その結
果、色相、熱安定性、加水分解安定性に優れたポリカー
ボネート樹脂を得ることができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 エステル交換触媒の存在下、炭酸ジエス
テルとジヒドロキシアリール化合物との重縮合により得
られたポリカーボネートを、ベント式押出機を用いて連
続的に脱揮するに際し、該押出機の樹脂供給口に最近の
ベント口手前に酸性化合物を添加、混練した後、水を導
入して連続的に脱揮することを特徴とするポリカーボネ
ートの製造方法。 - 【請求項2】 エステル交換触媒が塩基性化合物である
請求項1に記載のポリカーボネートの製造方法。 - 【請求項3】 エステル交換触媒が、アルカリ金属化合
物、アルカリ土類金属化合物、塩基性ホウ素化合物、塩
基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、およびア
ミン化合物から選ばれる少なくとも一種である請求項1
に記載のポリカーボネートの製造法。 - 【請求項4】 酸性化合物が、無機酸、カルボン酸、ス
ルホン酸、スルフィン酸、カルボン酸エステル、スルホ
ン酸エステル、スルフィン酸エステルから選ばれる少な
くとも一種である請求項1に記載のポリカーボネートの
製造方法。 - 【請求項5】 ベント式押出機が多段ベント口を有する
2軸噛合型押出機である請求項1に記載のポリカーボネ
ートの製造方法。 - 【請求項6】 水の導入を少なくとも2段とする請求項
1記載のポリカーボネートの製造方法。 - 【請求項7】 水の導入量が1段当たり押出樹脂量に対
して0.1〜10wt%である請求項1記載のポリカー
ボネートの製造方法。
Priority Applications (5)
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| JP06299595A JP3503663B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | ポリカーボネートの製造法 |
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