CN101429277A - 通过熔融酯交换方法制备聚碳酸酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过熔融酯交换方法来制备聚碳酸酯的方法、具有较少的静电电荷累积并且可以通过这种方法来获得的聚碳酸酯和成型制品或者挤出物,特别是包含该聚碳酸酯的光学数据存储器或扩散盘。

Description

通过熔融酯交换方法制备聚碳酸酯的方法
相关申请
本申请要求德国专利申请No.102007052968.8(申请日2007年11月7日)的权益,其在此全文引入作为用于全部有用目的之参考。
技术领域
本发明涉及一种通过熔融酯交换方法来制备聚碳酸酯的方法,通过这种方法可获得的具有较少的静电电荷累积的聚碳酸酯和成型制品或者挤出物,特别是包含该聚碳酸酯的光学数据存储器或扩散盘。
背景技术
光学数据存储材料被日益广泛的用作用于大量数据的可变记录和/或存档介质。这种类型的光学数据存储器的实例是CD、超音频CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、HD-DVD和BD。
透明热塑性塑料(例如诸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和其化学改性品)被典型的用于光学存储介质。聚碳酸酯作为基底材料是特别适于非可复写的和可复读的光盘以及适于可复写的光盘,并适于生产汽车玻璃领域例如诸如扩散盘的成型制品。这种热塑性塑料具有优异的机械稳定性,不太受尺寸变化的影响,并且以高透明度和冲击强度而著名。
根据DE-A2119799,聚碳酸酯可以通过相界方法以及均相方法利用酚端基基团的参与来制备。
另外一种工业用制备聚碳酸酯的方法是熔融酯交换方法。通过该方法制备的聚碳酸酯原则上可以用于生产上述格式的光学数据存储器,例如诸如光盘(CD)或者数字化视频光盘(DVD)。
但是,这种方法不可避免具有缺点:即,其在加工成注射模塑体后,产生聚碳酸酯,该聚碳酸酯具有在注射模塑制品表面累积的高电场性能。因此,例如包含这种聚碳酸酯的光学数据存储器光盘在它们通过注射模塑方法的生产过程中积累高电场。这种基底上的高场强在光学数据存储器生产过程中导致例如从环境吸附灰尘以及导致注射模塑制品(例如所述光盘)彼此粘附,这降低了最终的注射模塑制品的质量并同时使注射模塑方法变复杂。
此外,在盘(用于光学数据介质)上的高电场导致差的润湿性,特别是与非极性介质例如诸如非极性染料或者包含溶剂的染料涂层的差的润湿性,所述的溶剂是例如诸如二丁基醚,乙基环己烷,四氟丙醇,环己烷,甲基环己烷或八氟丙醇。因此,在基底表面上的高电场导致了例如在可写数据存储器情况中的染料施用过程中的带染料涂层的不规则和不完整性,并因此导致了信息层的缺陷。
因此在光学数据存储器的情况中(在其中可写染料以旋涂方法被施涂到表面上),需要低的绝对电场强度,目的是保证可写层的均匀施涂和保证无问题生产加工。
静电电荷在基底材料上的累积产生了电场,其可以通过在距离基底表面的某些距离上测量而量化。
基于上述事实,这样的高电场的另外的缺点是此外的可见的与基底材料相关的产率损失。这导致了生产损失并因此增加了相应的附加成本。
在注射模塑加工中在各自的注射模塑件上所形成的电场在生产加工中不是恒定的,但是表现出作为时间函数的某些变化。因此,已经发现在各自盘上的场强首先在注射模塑加工开始之后变化(假定使用新的模槽)并且仅仅在某些期间之后达到稳定值(稳定期)或者连续的仅仅轻微的增加。这是该注射模塑件在随后的生产步骤中(在其中例如染料被施用到基底上)的性能的重要标准。在由熔融酯交换方法的聚碳酸酯所制造的注射模塑体上的电荷累积在本质的方面不同于由相界方法的聚碳酸酯所制造的注射模塑体。与相界方法生产的聚碳酸酯相比,根据熔融酯交换方法的聚碳酸酯在注射模塑加工开始时的场强的起始值通常处于强的负值范围。与通过相界方法所制备的聚碳酸酯形成对比,稳定期值(其在某些运行时间例如诸如连续注射模塑加工2小时之后形成)通常基本上保持在负值范围(负场强)。
已经提出了几种解决高静电场的方案。通常,加入抗静电剂作为基底材料的添加剂。这样的加入有抗静电剂的聚碳酸酯组合物描述于例如JP-A62207358中,其中聚乙烯或聚丙烯衍生物用作添加剂。这里,磷酸衍生物及其它作为抗静电剂加入到聚碳酸酯中。EP-A922728描述了不同的抗静电剂,例如聚亚烷基二醇衍生物,乙氧化脱水山梨醇单月桂酸酯,聚硅氧烷衍生物,氧化膦和二硬脂酰羟基胺,其可以单独使用或者作为混合物使用。日本申请JP-A62207358描述了磷酸酯作为具有抗静电活性的添加剂。US5668202描述了磺酸衍生物作添加剂。
US6262218和US6022943描述了使用氯甲酸苯酯来提高熔融聚碳酸酯(通过熔融酯交换方法制备的聚碳酸酯)的端基含量。其中假定大于90%的端基含量对于静电性能具有积极作用。在WO-A00/50488中,3,5-二叔丁基酚被用作相界方法中的链终止剂。与常规的链终止剂相比,该链终止剂在相应的基底材料上产生更低的静电荷累积。EP-A1304358描述了短低聚物例如诸如双酚A双(4-叔丁基苯基碳酸酯)用作熔融酯交换方法制造聚碳酸酯的添加剂。
但是,所述添加剂对基底材料的性能可能具有不利影响,这是因为在高温,它们倾向于从所述材料中出来并因此可导致沉积物或者差的模塑物的形成。此外,该低聚物在聚碳酸酯中的含量还可导致更差程度的机械性能并降低玻璃转化温度。此外,这些添加剂可能引起添加剂的副反应。结果,基础材料的热稳定性可能降低。获自酯交换方法的聚碳酸酯随后的“封端”是复杂的。不得不制造这种目的所需的物质,这关系到另外的成本和用于随后“封端”的另外的加工步骤。
此外,已知的是多种酸或者酸衍生物可以加入到聚碳酸酯中作为添加剂。因此,例如JP-A07-247351描述了使用脂肪族羟基羧酸作为制备聚碳酸酯中的催化剂体系的螯合组分。在US-A2005/0113534中,羟基羧酸及其它被用于稳定聚碳酸酯/聚酯共混物的混合过程中。US-A2005/0171323描述了共聚碳酸酯,其具有特定结构的醌衍生物。为了稳定这些共聚碳酸酯,在缩聚过程中加入羟基羧酸及其它作为抗氧化剂。EP-A435124描述了加入弱酸到最终的聚碳酸酯来中和碱性催化剂。EP-A460646同样描述出于此等稳定的目的而加入脂肪族羧酸到最终的聚碳酸酯粉末或颗粒,特别是通过相界方法所制备的聚碳酸酯中。但是,在任何上述加入添加剂的情况中没有观察到其对于在所形成的产品上的静电电荷累积的有利的效果。
在DE-A102004061754,DE-A102004061715,US-A2006/135736,US-A2006/135735和US-A2006/134366中描述了特别适于制造低电荷的注射模塑体的材料。但是,这些材料不包括通过相界方法制备的这些聚碳酸酯。所述的方法在熔融酯交换方法中无效。
为了保证光学数据存储器在制造加工中良好的涂覆性能,经常使用所谓的电离源,其使得离子化空气流经过所述的盘。但是,电离源的使用使得制造方法更昂贵,因此对于经济的方法而言,所使用的电离源的数量应当减少到最小。
此外同样已经发现,对于注射模塑体的涂覆性能而言,相关的电场程度以及注射模塑体例如光盘上的电荷均匀性都起着重要作用。因此,例如,尽管可以在整个盘上测量到低平均电场强度。但是,在某些表面部分可以存在高正电场强度,并且在其它部分可以存在非常低的场强。这些电荷差导致了差的润湿性,虽然所测量的平均场强可能具有可接受的值。为此原因,在注射模塑体某些半径范围内所测的电场强度的绝对平均值以及电场强度的变化(场强变量)都与最佳润湿性密切相关。
因此,这里持续的存在着对于通过熔融酯交换方法制备聚碳酸酯的方法的需要,该方法适于加工成具有较少的静电电荷累积的模塑物或者挤出物。此外,除了在相应的成型制品需要尽可能小的平均电场强度(量级)之外,还需要在基底表面上的尽可能小的场强度变化。
因此本发明的目标是提供一种熔融酯交换方法和通过该方法制备的聚碳酸酯,其在加工成为模塑物或者挤出物之后,满足在基底表面上尽可能小的电荷累积以及小的电荷变化的需要,并且避免了上述缺点。
发明内容
本发明一种实施方案是一种通过熔融酯交换方法制备聚碳酸酯的方法,其包括将至少一种二羟芳基化合物与至少一种碳酸二芳酯在至少一种催化剂存在下在多阶段工艺中进行反应,其中至少一种阻聚剂在最后的反应阶段之前被加入到熔体中,并且在最后的反应阶段之中或者之后加入一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物。
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中所述的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物是一种或多种通式(VI)或者(VII)的化合物:
Figure A200810174471D00091
其中
R1、R2和R3彼此独立的是线型或者支化的C1-C10-亚烷基基团;
X1、X2和X3彼此独立的是H或者OH,其中X1、X2或者X3中的至少一种代表OH;
W是H、COOH、羧酸酯或者烷羧基;
n是1-3的整数;
m是0或者1-3的整数;
o是0或者1-3的整数;和
R4和R5彼此独立的是线型或者支化的C1-C10-烷基基团或碱金属阳离子,优选Li+、Na+或者K+
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中
R1、R2和R3彼此独立的是线型C1-C6-亚烷基基团;
W是COOH;
n是1;
m是0或者1;
o是0或者1;和
R4和R5彼此独立的是线型或者支化的C1-C6-烷基基团。
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中所述的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物是一种或多种选自苹果酸,苹果酸酯,苹果酸单酯,酒石酸,酒石酸酯,酒石酸单酯,羟基丙二酸,羟基丙二酸酯,柠檬酸,和柠檬酸酯的化合物。
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中所述的至少一种阻聚剂是含硫的酸、有机含硫的酸的酯、或者其混合物。
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中所述的至少一种二羟芳基化合物选自二羟基苯,二羟基联苯,双(羟苯基)烷烃,双(羟苯基)环烷烃,双(羟苯基)芳烃,双(羟苯基)醚,双(羟苯基)酮,双(羟苯基)硫化物,双(羟苯基)砜,双(羟苯基)亚砜,1,1’-双(羟苯基)二异丙基苯,和其在核上被烷基化或者卤化衍生物。
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中所述的至少一种碳酸二芳酯具有通式(II)
Figure A200810174471D00101
其中
R、R′和R"彼此独立的是氢、线型或者支化的C1-C34-烷基、C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基,其中R-任选的是COO-R″′,其中R″′是氢、线型或者支化的C1-C34-烷基、C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基。
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中所述的至少一种催化剂为选自碱金属盐、碱土金属盐和鎓盐的化合物。
本发明另外一种实施方案是上面的方法,其中所述的至少一种催化剂是鎓盐。
本发明仍然另外一种实施方案是通过上面的方法所制备的聚碳酸酯,其中所述的聚碳酸酯包含5-500ppm量的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物,并且具有大于150ppm的酚端OH基团含量。
本发明仍然另外一种实施方案是包含上面的聚碳酸酯的成型制品或者挤出物。
本发明仍然另外一种实施方案是包含上面的聚碳酸酯的光学数据存储器或者扩散盘。
本发明仍然另外一种实施方案是用于制造光学数据存储器的光盘,其具有-20到+20kV/m的平均电场强度和小于15kV/m的电场强度变化,所述的光学数据存储器包含聚碳酸酯,该聚碳酸酯包含5-500ppm量的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物,并且其具有大于150ppm的酚端OH基团含量。
具体实施方式
这种目标令人惊讶的是以下面的方法来实现:在一种多阶段熔融酯交换方法中,至少一种阻聚剂在最后的反应阶段之前被加入到熔体中,并且在最后的反应阶段之中或者之后加入一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物。通过本发明的方法所制备的聚碳酸酯没有上述的缺点,并且特别适于加工来得到具有小的和均匀的静电电荷累积的模塑物或者挤出物。
本发明因此涉及一种通过熔融酯交换方法制备聚碳酸酯的方法,至少一种二羟芳基化合物与至少一种碳酸二芳酯使用至少一种催化剂在多阶段工艺中进行反应,其特征在于至少一种阻聚剂在最后的反应阶段之前被加入到熔体中,并且在最后的反应阶段之中或者之后加入一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物。
使用根据本发明方法所制备的聚碳酸酯,可以生产注射模塑体例如诸如用于光学数据介质的盘,其具有-20-+20kV/m的平均电场强度值以及小于15kV/m的小的场强度变化。
根据本发明的方法是通过熔融酯交换方法来完成的。通过熔融酯交换方法制备芳族低聚碳酸酯或者聚碳酸酯在文献中是已知的并描述于例如Encyclopedia of Polymer Science,第10卷(1969),Chemistry andPhysics of Polycarbonates,Polymer Reviews,H.Schnell,第9卷,JohnWiley and Sons,Inc.(1964),第44-51页中以及描述于DE-C1031512,US-A3022272,US-A5340905和US-A5399659中。
根据这种方法,芳香族二羟基化合物与碳酸二酯在合适的催化剂和熔体中任选的另外添加剂帮助下进行酯交换。
该方法是在多个阶段来完成的,通常在串联的反应器中进行并且在其中聚碳酸酯的分子量以及因此的粘度是逐步提高的。
为了进行本发明的方法,例如可以使用如WO-A02/077067所示的工厂设计。聚碳酸酯合成是通过碳酸二芳基酯与二羟芳基化合物在季鎓化合物存在下进行酯交换,在多个蒸发器阶段中以逐步增加的温度和逐步降低的压力来制备低聚碳酸酯,该低聚碳酸酯在一种或两种串联的篮式反应器中以另外的增加的温度和降低的压力进行缩合来得到聚碳酸酯。
适于本发明方法的二羟芳基化合物为通式(I)的这些
HO-Z-OH   (I)
其中Z是具有6-34个C原子的芳香族基团,其可以包含一种或多种任选取代的芳香族环和脂肪族或者脂环族基团或者烷基芳基或者作为桥接成分的杂原子。
合适的二羟芳基化合物的实例是:二羟基苯,二羟基联苯,双(羟苯基)烷烃,双(羟苯基)环烷烃,双(羟苯基)芳烃,双(羟苯基)醚,双(羟苯基)酮,双(羟苯基)硫化物,双(羟苯基)砜,双(羟苯基)亚砜,1,1′-双(羟苯基)二异丙基苯和其在环上烷基化的或者在环上卤化的化合物。
这些和另外合适的其它二羟芳基化合物描述于例如DE-A3832396,FR-A1561518,H.Schnell,Chemistry and Physics ofPolycarbonates,Interscience Publishers,纽约1964,第28页以及以下等;第102页以及以下等和D.G.Legrand,J.T.Bendler,Handbook ofPolycarbonate Science and Technology,Marcel Dekker纽约2000,第72页以及以下等。
优选的二羟芳基化合物是例如间苯二酚,4,4′-二羟基联苯,双(4-羟苯基)甲烷,双(3,5-二甲基-4-羟苯基)甲烷,双(4-羟苯基)二苯基甲烷,1,1-双(4-羟苯基)-1-苯乙烷,1,1-双(4-羟苯基)-1-(1-萘基)乙烷,1,1-双(4-羟苯基)-1-(2-萘基)乙烷,2,2-双(4-羟苯基)丙烷,2,2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷,2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷,2,2-双(4-羟苯基)-1-苯基丙烷,2,2-双(4-羟苯基)六氟丙烷,2,4-双(4-羟苯基)-2-甲基丁烷,2,4-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)-2-甲基丁烷,1,1-双(4-羟苯基)环己烷,1,1-双(3,5-二甲基-4羟苯基)环己烷,1,1-双(4-羟苯基)-4-甲基环己烷,1,1-双(4羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷,1,3-双[2-(4-羟苯基)-2-丙基]苯,1,1′-双(4-羟苯基)-3-二异丙基苯,1,1′-双(4-羟苯基)-4-二异丙基苯,1,3-双[2-(3,5-二甲基-4-羟苯基)-2-丙基]苯,双(4-羟苯基)醚,双(4-羟苯基)硫化物,双(4-羟苯基)砜,双(3,5-二甲基-4-羟苯基)砜和2,2′,3,3′-四氢-3,3,3′,3′-四甲基-1,1′-螺二[1H-茚]-5,5′-二醇。
特别优选的二羟芳基化合物是间苯二酚,4,4′-二羟基联苯,双(4-羟苯基)二苯基甲烷,1,1-双(4-羟苯基)-1-苯乙烷,双(4-羟苯基)-1-(1-萘基)乙烷,双(4-羟苯基)-1-(2-萘基)乙烷,2,2-双(4-羟苯基)丙烷,2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷,1,1-双(4-羟苯基)环己烷,1,1-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)环己烷,1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷,1,1′-双(4-羟苯基)-3-二异丙基苯和1,1′-双(4-羟苯基)-4-二异丙基苯。
非常特别优选的二羟芳基化合物是4,4′-二羟基联苯,2,2-双(4-羟苯基)丙烷和双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷。
可以使用相同的二羟芳基化合物来形成均聚碳酸酯和使用不同的二羟芳基化合物来形成共聚碳酸酯。
还可以使用具有用于制备它们的残留量的单羟基芳基化合物的二羟芳基化合物,和使用具有残留量的单羟基芳基化合物(其在低聚物制备过程中消去)的低分子量低聚碳酸酯。该残留量的单羟基芳基化合物可以高达20重量%,优选高达10重量%,特别优选高达5重量%和非常特别优选高达2重量%。
适于与二羟芳基化合物反应的碳酸二芳基酯的是通式(II)的这些
其中
R、R′和R"彼此独立,相同或不同,并且代表氢、线型或者支化的C1-C34-烷基、C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基,和R可以另外表示-COO-R″′,R″′代表氢、线型或者支化的C1-C34-烷基、C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基。
优选的碳酸二芳酯是例如碳酸二苯基酯,碳酸甲基苯基苯基酯,碳酸二(甲基苯基)酯,4-乙基苯基苯基碳酸酯,二(4-乙基苯基)碳酸酯,4-正丙基苯基苯基碳酸酯,二(4-正丙基苯基)碳酸酯,4-异丙基苯基苯基碳酸酯,二(4-异丙基苯基)碳酸酯,4-正丁基苯基苯基碳酸酯,二(4-正丁基苯基)碳酸酯,4-异丁基苯基苯基碳酸酯,二(4-异丁基苯基)碳酸酯,4-叔丁基苯基苯基碳酸酯,二(4-叔丁基苯基)碳酸酯,4-正戊基苯基苯基碳酸酯,二(4-正戊基苯基)碳酸酯,4-正己基苯基苯基碳酸酯,二(4-正己基苯基)碳酸酯,4-异辛基苯基苯基碳酸酯,二(4-异辛基苯基)碳酸酯,4-正壬基苯基苯基碳酸酯,二(4-正壬基苯基)碳酸酯,4-环己基苯基苯基碳酸酯,二(4-环己基苯基)碳酸酯,4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基苯基碳酸酯,二[4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基]碳酸酯,联苯-4-基苯基碳酸酯,二(联苯-4-基)碳酸酯,4-(1-萘基)苯基苯基碳酸酯,4-(2-萘基)苯基苯基碳酸酯,二[4-(1-萘基)苯基]碳酸酯,二[4-(2-萘基)苯基]碳酸酯,4-苯氧基苯基苯基碳酸酯,二(4-苯氧基苯基)碳酸酯,3-十五烷基苯基苯基碳酸酯,二(3-十五烷基苯基)碳酸酯,4-三苯甲基苯基苯基碳酸酯,二(4-三苯甲基苯基)碳酸酯,甲基水杨基苯基碳酸酯,二(甲基水杨基)碳酸酯,乙基水杨基苯基碳酸酯,二(乙基水杨基)碳酸酯,正丙基水杨基苯基碳酸酯,二(正丙基水杨基)碳酸酯,异丙基水杨基苯基碳酸酯,二(异丙基水杨基)碳酸酯,正丁基水杨基苯基碳酸酯,二(正丁基水杨基)碳酸酯,异丁基水杨基苯基碳酸酯,二(异丁基水杨基)碳酸酯,叔丁基水杨基苯基碳酸酯,二(叔丁基水杨基)碳酸酯,二(苯基水杨基)碳酸酯和二(苄基水杨基)碳酸酯。
特别优选的二芳基化合物是碳酸二苯基酯,4-叔丁基苯基苯基碳酸酯,二(4-叔丁基苯基)碳酸酯,联苯-4-基苯基碳酸酯,二(联苯-4-基)碳酸酯,4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基苯基碳酸酯,二[4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基]碳酸酯和二(甲基水杨基)碳酸酯。
碳酸二苯基酯是非常特别优选的。
使用相同的碳酸二芳酯和不同的碳酸二芳酯都是可能的。
还可以使用具有残留量的用于制备其的单羟基芳基化合物的碳酸二芳酯。该残留量的单羟基芳基化合物可以高达20重量%,优选高达10重量%,特别优选高达5重量%和非常特别优选高达2重量%。
基于二羟芳基化合物,通常每摩尔二羟芳基化合物使用1.02-1.30mol的碳酸二芳酯,优选1.04-1.25mol,特别优选1.045-1.22mol,非常特别优选1.05-1.20mol。同样可能的是使用上述碳酸二芳酯的混合物,上述的基于每摩尔二羟芳基化合物的摩尔量因而是基于碳酸二芳酯混合物的总量。
为了控制或改变端基,可以另外的使用一种或多种单羟基芳基化合物(其没有被用来制备碳酸二芳酯)。这些可以是通式(III)的那些单羟基芳基化合物
其中
RA代表线型或者支化的C1-C34-烷基,C7-C34-烷基芳基,C6-C34-芳基或者-COO-RD,RD代表氢,线型或者支化的C1-C34-烷基,C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基,和
RB、RC彼此独立,相同或不同,并代表氢,线型或者支化的C1-C34-烷基,C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基。
这样的单羟基芳基化合物是例如1-、2-或者3-甲基苯酚,2,4-二甲基苯酚,4-乙基苯酚,4-正丙基苯酚,4-异丙基苯酚,4-正丁基苯酚,4-异丁基苯酚,4-叔丁基苯酚,4-正戊基苯酚,4-正己基苯酚,4-异辛基苯酚,4-正壬基苯酚,3-十五烷基苯酚,4-环己基苯酚,4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚,4-苯基苯酚,4-苯氧基苯酚,4-(1-萘基)苯酚,4-(2-萘基)苯酚,4-三苯甲基苯酚,水杨酸甲基酯,水杨酸乙基酯,水杨酸正丙基酯,水杨酸异丙基酯,水杨酸正丁基酯,水杨酸异丁基酯,水杨酸叔丁基酯,水杨酸苯基酯和水杨酸苄基酯。
4-叔丁基苯酚、4-异辛基苯酚和3-十五烷基苯酚是优选的。
应当选择所述的单羟基芳基化合物,目的是其熔点高于用来制备所用的碳酸二芳酯的单羟基芳基化合物的熔点。该单羟基芳基化合物可以在反应过程中的任何时间加入。其优选是在反应开始时加入。该自由单羟基芳基化合物的比例可以是0.2-20mol%,优选0.4-10mol%,基于二羟芳基化合物。
同样可能的是通过加入至少一种另外的碳酸二芳酯来改变所形成的聚碳酸酯的端基,该另外的碳酸二芳酯的基本单羟基芳基化合物的沸点高于主要使用的碳酸二芳酯的基本单羟基芳基化合物的沸点。这里同样的,该另外的碳酸二芳酯可以在反应过程中的任何时间加入。其优选是在反应开始时加入。该具有更高沸点的基本单羟基芳基化合物的碳酸二芳酯的比例可以是1-40mol%,优选1-20mol%和特别优选1-10mol%,基于所用的碳酸二芳酯的总量。
催化剂(其可以用于制备聚碳酸酯的熔融酯交换方法中)是文献中已知的碱性催化剂,例如诸如碱金属和碱土金属氢氧化物和氧化物和/或鎓盐,例如诸如铵或者鏻盐。在合成中优选使用鎓盐,特别优选使用鏻盐。这样的鏻盐是例如通式(IV)的这些
Figure A200810174471D00161
其中
R7-10代表相同或不同的任选取代的C1-C10-烷基-,C6-C14-芳基-,C7-C15-芳基烷基或者C5-C6-环烷基基团,优选甲基或者C6-C14-芳基,特别优选甲基或者苯基,和
X-代表阴离子,其选自氢氧化物,硫酸盐,硫酸氢盐,碳酸氢盐,碳酸盐,卤化物,优选氯化物,和式-OR11的烷基化物或者芳基化物,其中R11代表任选取代的C6-C14-芳基-,C7-C15-芳基烷基或者C5-C6-环烷基剩余部分(C5-C6-cycloalkylrest),C1-C20-烷基,优选苯基。
特别优选的催化剂是四苯基氯化鏻、四苯基氢氧化鏻和四苯基酚化鏻,非常特别优选四苯基酚化鏻。
催化剂优选的用量是10-8-10-3mol,特别优选10-7-10-4mol,基于1摩尔的二羟芳基化合物。
同样任选可能的是使用助催化剂,目的是提高缩聚速率。
这些助催化剂可以是例如碱金属和碱土金属的碱性盐,例如氢氧化物,任选取代的C1-C10-醇盐和锂,钠和钾的C6-C14-芳醚,优选氢氧化物,任选取代的C1-C10-醇盐或者钠的C6-C14-芳醚。氢氧化钠,酚化钠或者2,2-双(4-羟苯基)丙烷的二钠盐是优选的。
如引入处于它们的盐形式的碱金属或者碱土金属离子,则碱金属或者碱土金属离子的量(通过例如原子吸收光谱来测定)是1-500ppb,优选5-300ppb和最优选5-200ppb,基于待形成的聚碳酸酯。但是,在根据本发明方法的优选实施方案中不使用碱金属盐。
在本发明上下文中,ppb和ppm被理解为表示重量份,除非另有指示。
碱金属和碱土金属的碱性盐可以在在制备低聚碳酸酯本身过程中(即在合成开始时)混入,或者在随后的工艺步骤中混入,目的是抑制不期望的副反应。催化剂的总量还可以在多个步骤中加入到所述工艺中。
除了上面已经提到的催化剂和催化剂的量,此外可能的是在缩聚前加入增补量的鎓催化剂。如果上述催化剂本身是鎓催化剂,在缩聚前以增补量加入的鎓催化剂可以与上述鎓催化剂相同或者是不同于它们的鎓催化剂。
催化剂的加入优选以溶液来进行,目的是避免在计量过程中有害的过量浓度。溶剂优选是体系和方法中固有的化合物,例如诸如所用的二羟芳基化合物,碳酸二芳酯或者任选的单羟基芳基化合物。单羟基芳基化合物是特别地合适的,这是因为本领域技术人员熟知的事实:即,二羟芳基化合物和碳酸二芳酯在甚至轻微升高的温度,特别是在催化剂的作用下易于开始变化和分解。结果可以影响聚碳酸酯质量。在根据本发明方法的一种特别优选的实施方案中,催化剂的溶剂是苯酚。在根据本发明方法的这种实施方案中,苯酚是特别合适的,这是因为优选用于该实施方案中的催化剂四苯基酚化鏻在它的制备过程中是作为苯酚的固溶体而分离的。
获自这种方法的聚碳酸酯突出的结构在于,除了式(III)的酚封端的链之外,它们还可以带有某些比例的未封端的酚端基。这种结构成分可以为了例举而通过下式(V)来描述
Figure A200810174471D00171
其中Z具有通式(I)所示的含义。
酚端OH基团的含量优选是大于150ppm,特别优选大于250ppm,非常特别优选大于350ppm(基于聚碳酸酯的重量)。
聚碳酸酯可以以目标的方式通过加入合适的支化剂到反应混合物中来支化。合适的用于制备聚碳酸酯的支化剂是本领域技术人员已知的。这些是具有三个或更多的官能团的化合物,优选这些具有三个或更多的羟基的化合物。
合适的具有三个或者更多的酚羟基的化合物是例如间苯三酚,4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟苯基)庚-2-烯,4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟苯基)庚烷,1,3,5-三(4-羟苯基)苯,1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷,三(4-羟苯基)苯基甲烷,2,2-双(4,4-双(4-羟苯基)环己基)丙烷,2,4-双(4-羟苯基异丙基)苯酚和四(4-羟苯基)甲烷。
其它合适的具有三个或者更多的官能团的化合物是例如2,4-二羟基安息香酸,1,3,5-苯三酸,氰尿酰氯和3,3-双(3-甲基-4-羟苯基)-2-氧-2,3-吲哚满。
优选的支化剂是3,3-双(3-甲基-4-羟苯基)-2-氧-2,3-吲哚满和1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷。
支化剂通常的用量是例如0.02-3.6mol%,基于二羟芳基化合物。
所用的二羟芳基化合物、碳酸二芳酯和单羟基芳基化合物以及全部其它的原材料、加入到合成中的化学品和辅助剂可能会被源自它们自身合成、处理和储存过程中的杂质所污染,并且没有进行进一步净化而被使用。但是,期望的是(但非本质上)使用尽可能净化的原材料、化学品和辅助剂。
至少一种阻聚剂的加入是在最后的反应阶段之前完成的。在本发明的上下文中,这意味着该加入可以在最后的反应阶段之前的至少一个反应阶段中或者在两个反应阶段之间来完成。该加入优选是刚刚在最后的反应阶段之前的反应阶段中进行或者在倒数第二阶段和最后的反应阶段之间进行。
通过熔融酯交换方法所制备的聚碳酸酯可以在制备之后包含催化活性的碱性杂质。这些首先可以是起始物质的轻微污染物(其还未被分离掉)、可热分解的催化剂的碱性残留物(其还未被分离掉)或者稳定的碱性催化剂盐(其还未被分离掉)。可热分解的催化剂被理解为表示例如上述的鎓盐。热稳定的催化剂被理解为表示例如碱金属或碱土金属的碱性盐。为了抑制这些催化活性的、碱性杂质,可以在各自的工艺中原则上在不同的时间将某些阻聚剂加入到聚碳酸酯中。
合适的阻聚剂是酸性组分例如路易斯或者
Figure A200810174471D0018150552QIETU
酸或者强酸的酯。阻聚剂的pKa值应当不大于5,优选小于3。加入酸性组分或其酯,目的是在达到期望的分子量时使上述的碱性杂质失去活性并因此理想的终止反应。这样的阻聚剂描述于例如EP-A1612231、EP-A435124或者DE-A4438545。
合适的酸性组分的实例是正磷酸,亚磷酸,焦磷酸,连二磷酸,多磷酸,苯膦酸,磷酸二氢钠,硼酸,芳基硼酸,盐酸(氯化氢),硫酸,苯磺酸,甲苯磺酸,十二烷基苯磺酸和全部其它的苯基取代的苯磺酸,硝酸,酰基氯,例如苯基氯甲酸酯,乙酰氧基-BP-A,苯甲酰氯和上述的酸的酯,单酯和桥联的酯,例如诸如甲苯磺酸酯,磷酸酯,亚磷酸酯,膦酸酯,硫酸二甲基酯,硼酸酯,芳基硼酸酯和其它在水作用下产生酸的组分,例如三异辛基膦,Ultranox 640和BDP(双酚二磷酸酯低聚物)。
优选使用的阻聚剂是有机含硫的酸,有机含硫的酸的酯或者这些的混合物。该有机含硫的酸可以是例如苯磺酸,甲苯磺酸,三氟甲烷磺酸,萘磺酸或者磺化聚苯乙烯。有机含硫的酸的酯可以是例如磺酸二甲基酯,磺酸二乙基酯,对甲苯磺酸或者苯磺酸的甲基、乙基、丙基、丁基、辛基或者苯基酯。此外,它们可以是多羟基醇的完全或部分的酯,例如诸如磺酸甘油基三苯酯,磺酸甘油基二苯酯,磺酸甘油基单苯酯,甘油基三-对甲苯磺酸酯,甘油基二-对甲苯磺酸酯,甘油基单-对甲苯磺酸酯,乙二醇二苯磺酸酯,乙二醇单苯磺酸酯,乙二醇二-对甲苯磺酸酯,乙二醇单-对甲苯磺酸酯,季戊四醇四苯磺酸酯,季戊四醇三苯磺酸酯,季戊四醇二苯磺酸酯,季戊四醇单苯磺酸酯,季戊四醇四-对甲苯磺酸酯,季戊四醇三-对甲苯磺酸酯,季戊四醇二-对甲苯磺酸酯,季戊四醇单-对甲苯磺酸酯,三羟甲基丙烷三苯磺酸酯,三羟甲基丙烷二苯磺酸酯,三羟甲基丙烷单苯磺酸酯,三羟甲基丙烷三-对甲苯磺酸酯,三羟甲基丙烷二-对甲苯磺酸酯,三羟甲基丙烷单-对甲苯磺酸酯,新戊二醇二苯磺酸酯,新戊二醇单苯磺酸酯,新戊二醇二-对甲苯磺酸酯,新戊二醇单-对甲苯磺酸酯及其混合物。另外,这些混合物还可以包含起始化合物的残留物(酸性组分和/或醇组分)。EP-A-1609818还给出了这样的阻聚剂示例性的但非限制性的说明。
所述的阻聚剂可以单独的或者作为任何期望的两种的混合物或多种不同的混合物而加入到聚合物熔体中。
该阻聚剂可以以基于聚碳酸酯的低于100ppm的量来使用,优选以基于聚碳酸酯量为0.1-50ppm,特别优选0.5-10ppm和非常特别优选以1-5ppm的量来使用。
对于阻聚剂加入的形式没有限制。阻聚剂可以作为固体(例如粉末),溶液或者作为熔体而加入到聚合物熔体中。另外一种计量的方法是使用母炼胶,即阻聚剂和聚合物优选聚碳酸酯的混合物,该混合物是通过混合而均匀化的,该母炼胶还可以包含另外的添加剂,例如诸如其它的稳定剂或者脱模剂。
有机含硫的酸的酯优选以液体形式加入。由于所计量的量非常小,因此优选使用酯或者母炼胶的溶液。
所选择的作为溶剂的化合物优选是在各自的工艺中已经用作另外一种组分的这些化合物。根据待制备的产物的要求,任何残存的残留物不降低期望的品质。
合适的化合物(其已经被用于各自的工艺中)优选是化学惰性或者快速蒸发的这些化合物。例如苯酚和碳酸二苯基酯在优选的实施方案中是同样合适的。
适于作为另外的溶剂的是全部的在大气压下具有30-300℃,优选30-250℃和特别优选30-200℃沸点的有机溶剂以及水(包括结晶水)。
合适的溶剂可以是例如,水或者任选取代的烷烃,环烷烃或者芳烃。取代基可以是不同组合的脂肪族,脂环族或者芳香族基团以及卤素或者羟基基团。杂原子例如诸如氧同样可以作为脂肪族,脂环族或者芳香族基团之间的桥联元素,该基团可能相同或不同。另外的溶剂还可以是酮和有机酸的酯和成环的碳酸酯。此外,阻聚剂还可以被溶解在单硬脂酸甘油酯中并计量。上述的混合物还可以用作溶剂。
除了水之外,这样的溶剂的实例是正戊烷,正己烷,正庚烷及其异构体,氯苯,甲醇,乙醇,丙醇,丁醇及其异构体,苯酚,邻-,间-和对-甲酚,丙酮,二乙醚,二甲酮,聚乙二醇,聚丙二醇,乙酸乙酯,碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯及这些的混合物。
优选合适的是水,苯酚,碳酸丙烯酯,碳酸乙烯酯,甲苯及这些的混合物。
特别优选合适的是水,苯酚,碳酸丙烯酯及这些的混合物。
例如,在例如诸如挤出机中产生均匀混合的静止混合器或者其它动力混合器是适于有效的混合所述的阻聚剂的。
一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物是在根据本发明方法的最后反应阶段之中或者之后加入到反应混合物(反应混合物熔体)中。该加入因此优选是在所谓的结束反应器(终止反应器)或者结束反应器之后进行的,特别优选在最终反应器之后进行。
根据本发明,脂肪族羟基多羧酸被理解为表示具有大于两个羧基基团的这些。在本发明的上下文中,脂肪族羟基多羧酸优选是具有三个、四个或者五个羧基基团的这些。特别优选的脂肪族羟基多羧酸是脂肪族羟基三羧酸。
在优选的实施方案中,一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基三羧酸或者其衍生物被加入到反应混合物中。
脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸的衍生物被理解为表示例如相应的酸的盐、酯、酰胺、卤化物或者酸酐,优选相应酸的酯,或者在羟基基团上衍生的羧酸例如诸如烷氧基羧酸。
优选的脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物分别是例如通式(VI)和(VII)的这些:
Figure A200810174471D00211
其中
R1、R2、R3彼此独立的代表线型或者支化的,优选线型C1-C10-亚烷基基团,特别优选线型或者支化的,优选线型的C1-C6-亚烷基基团,;
X1、X2、X3彼此独立的代表H或者OH,其中X1、X2、X3中的至少一个基团代表OH,
W代表H、COOH、羧酸酯或者烷羧基,优选COOH,
n是1-3的整数,优选1,
m是0或者1-3的整数,优选0或者1,
o是0或者1-3的整数,优选0或者1,
R4,R5彼此独立的代表线型或者支化的C1-C10-烷基基团,优选线型或者支化的C1-C6-烷基基团或者碱金属阳离子,优选Li+、Na+或者K+,特别优选线型或者支化的C1-C6-烷基。
特别优选的脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物是例如苹果酸,苹果酸酯,苹果酸单酯,酒石酸,酒石酸酯,酒石酸单酯,羟基丙二酸或者其酯,柠檬酸或者其酯。全部的立体异构体,立体异构体的混合物或者外消旋混合物以及上述的酸或酯的混合物是合适的并且落入本发明的范围。酒石酸或者苹果酸或者其衍生物或者这些的混合物是特别优选的。
脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物是以例如基于聚碳酸酯的5-500ppm,优选10-300ppm,特别优选20-200ppm的量来在根据本发明方法的最后的反应阶段之中或之后使用的。
通过在最后的反应阶段之前的反应阶段中加入至少一种阻聚剂与在最后的反应阶段之中加入至少一种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物的结合,可以依靠熔融酯交换方法获得聚碳酸酯,其导致了在进一步的工艺例如注射模塑过程中的成型制品在表面上具有低的静电电荷累积。在所述工艺中这样的阻聚剂和另外的脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物以这种特定时序的组合在迄今文献中没有描述。在所形成的模塑物或者挤出物的表面上的具有较少局部变化的低静电电荷累积效果是令人更加惊讶的,这是因为例如在结束反应器之前加入上述类型阻聚剂而不在最后的反应阶段中另外加入至少一种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物是已知的(参考例如EP-A1612231和DE-A10357161),但是其对于所形成的模塑物或者挤出物的静电性能没有任何的积极效果。
根据本发明的方法可以间歇或连续进行。
在二羟芳基化合物和碳酸二芳酯,任选的与另外的化合物(例如诸如较高沸点单羟基芳基化合物)作为熔体存在之后,反应在至少一种合适的催化剂存在下开始进行。在合适的设备和装置中,通过除去单羟基芳基化合物来提高温度和降低压力,从而提高转化率或分子量,所述的单羟基芳基化合物被消除直到期望的终端状态(即达到期望的转化率或期望的分子量)。通过选择二羟芳基化合物与碳酸二芳酯的比例、选择碳酸二芳酯的蒸汽损失率(其由制备聚碳酸酯所选择的程序或者设备而产生)以及选择任选的所加入的另外的化合物(例如诸如较高沸点单羟基芳基化合物),所述的端基在类型和浓度方面被特征化。
在本发明的上下文中,C1-C4-烷基代表例如甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,仲丁基或者叔丁基;C1-C6-烷基另外的代表例如正戊基,1-甲基丁基,2-甲基丁基,3-甲基丁基,新戊基,1-乙基丙基,环己基,环戊基,正己基,1,1-二甲基丙基,1,2-二甲基丙基,1,2-二甲基丙基,1-甲基戊基,2-甲基戊基,3-甲基戊基,4-甲基戊基,1,1-二甲基丁基,1,2-二甲基丁基,1,3-二甲基丁基,2,2-二甲基丁基,2,3-二甲基丁基,3,3-二甲基丁基,1-乙基丁基,2-乙基丁基,1,1,2-三甲基丙基,1,2,2-三甲基丙基,1-乙基-1-甲基丙基,1-乙基-2-甲基丙基或者1-乙基-2-甲基丙基;C1-C10-烷基另外的代表例如正庚基和正辛基,pinacyl,金刚烷基(异构的薄荷基(menthyl)),正壬基或者正癸基;C1-C34-烷基另外的代表例如正十二烷基,正十三烷基,正十四烷基,正十六烷基或者正十八烷基。相同的含义用于相应的烷基基团,例如芳烷基或者烷基芳基,烷基苯基或者烷基羰基基团中。相应羟基烷基或者芳烷基或者烷基芳基基团的亚烷基基团代表例如相应于前述烷基基团的亚烷基基团。
芳基表示具有6-34个骨架碳原子的碳环芳香族基团。相同的含义用于芳基烷基基团(也被称作芳烷基基团)的芳香族部分和更复杂的基团(例如诸如芳基羰基基团)的芳基构分。
C6-C34-芳基的实例是苯基,邻-、对-和间-甲苯基,萘基,菲基,蒽基或者芴基。
芳基烷基或者芳烷基在每种情况中独立的表示根据上面定义的直链的、成环的、支化的或者未支化的烷基基团,其可以是用根据上述定义的芳基基团单取代的、多取代的或者完全取代的。
前面的例举被理解为目的是举例而非限制。
原则上对于进行所述工艺的方式和设备以及程序没有限制。所述的工艺优选可以如下所述来进行。
此外,这里对于用于本发明方法的温度和压力没有特别的限制和限定。只要所选择的温度,压力和催化剂允许熔融酯交换并具有适当的所消去的单羟基芳基化合物的快速除去,则任何条件都是可以的。
在整个工艺中的温度通常为180-330℃,绝对压力是15bar-0.01mbar。
优选选择连续的程序,因为这对于产物质量是有利的。
根据本发明的这样的连续的工艺优选是以这样的方式进行:即,一种或多种二羟芳基化合物与一种或多种碳酸二芳酯和任选的另外的反应物在使用至少一种催化剂下进行预缩合,在该预缩合之后,不分离所形成的单羟基芳基化合物,在多个随后的反应-蒸发器阶段中,随着温度的逐步升高和压力的逐步降低,最终产物的分子量增加到期望值。
适于单个反应-蒸发器阶段的装置、设备和反应器是(相应于工艺过程)热交换器,闪蒸装置,分离器,柱,蒸发器,搅拌容器和反应器及其其它市售设备(其提供在所选择的温度和压力所需的停留时间)。所选择的装置必须允许必需的热的引入并且被设计来使它们适于连续提高熔体粘度。
全部的装置经由泵、管线和阀门来彼此相连接。在全部设备之间的管线当然应当尽可能短,并且管道中的弯曲数目应当保持尽可能少,目的是避免不必要延长的停留时间。应当考虑外部(即技术限制条件)和化工厂的装配需要。
根据一种优选的连续程序,为了进行所述的方法,反应物可以熔融在一起或者固体二羟芳基化合物可以溶解在碳酸二芳酯熔体中或者固体碳酸二芳酯或者碳酸酯可以溶解在二羟芳基化合物熔体中或者原材料二者可以作为熔体而合并,优选直接来自制备中。原材料单独的熔体的停留时间(特别是二羟芳基化合物的这些熔体)被设定的尽可能短。另一方面,由于所述原材料混合物比在相应的更低温度的单独的原材料具有更低的熔点,因此该熔融混合物可以具有更长的停留时间而没有质量损失。
催化剂(一种或多种)优选溶解在合适的溶剂中,例如诸如苯酚,然后混合并将该熔体加热到反应温度。
在根据本发明方法的优选实施方案中,通过齿轮泵将一种部分流体(至少一种阻聚剂被计量到其中)从倒数第二个反应器和终止反应器之间的熔体流中取出。其后立即将该混合物泵送回到主流中通过静止混合器彻底混合。在流动方向入口点之后是另外一个静止混合器,其保证在主熔融流中的均匀分布,其然后进入最后反应器。在该最后反应器(其用于还原残留单体)中,残留单体然后在260-310℃,优选265-300℃和特别优选270-290℃的温度和0.01-3mbar,优选0.2-2.5mbar和特别优选0.4-2mbar的压力进行还原。将最后反应器中的充料量设定在所述工艺工程所允许的低程度。在最后反应器(也称作终止反应器)中的停留时间是几分钟到几小时,优选5-180分钟,特别优选10-150分钟和非常特别优选15-120分钟的量级。在最后反应器中(其中主要发生蒸汽形式的残留单体的排出)的分子量可能的轻微升高可以这样来补偿:在蒸汽形式的残留单体排出之后,降低入口分子量到刚刚达到所期望的最终分子量的程度。最终的聚碳酸酯依靠泵装置从该最后反应器中排出(如果需要,则通过已知的方法提供添加剂来提高性能),挤出,冷却和造粒。所用的泵装置是通常的齿轮泵。可选择的,还可以使用具有非常宽范围设计的螺杆或者专门设计的容积式泵。
在根据本发明方法的特别优选的实施方案中,例如2,2-双(4-羟苯基)丙烷(双酚A,BPA)和碳酸二苯基酯(DPC)彼此反应来产生聚碳酸酯在下面进行描述,其目的是举例而非限制:
这该特别优选的实施方案开始时的反应温度是180-220℃,优选190-210℃,非常特别优选190℃。在15-90min,优选30-60min的停留时间中,建立反应平衡并且不除去所形成的羟基芳基化合物。该反应可以在大气压力下进行,但是因为技术上的原因,也可以在过压下进行。在工业工厂中的优选压力是2-15绝对巴。
所述的熔融混合物被放入到第一真空腔中,该腔的压力调整到100-400mbar,优选150-300mbar,并且其后立即在合适的装置和相同的压力重新加热到入口温度。在闪蒸方法中,被蒸发的所形成的羟基芳基化合物仍然存在有单体。在底部接收器(任选的通过泵在相同的压力和相同的温度进行循环)中5-30min停留时间之后,将该反应混合物放入到第二真空腔中,该腔的压力是50-200mbar,优选80-150mbar,并且在其后立即在合适的装置和相同的压力加热到190-250℃,优选210-240℃,特别优选210-230℃的温度。这里同样的,被蒸发的所形成的羟基芳基化合物仍然存在有单体。在底部接收器(任选的通过泵在相同的压力和相同的温度进行循环)中5-30分钟停留时间之后,将该反应混合物放入到第三真空腔中,该腔的压力是30-150mbar,优选50-120mbar,并且在其后立即在合适的装置和相同的压力加热到220-280℃,优选240-270℃,特别优选240-260℃的温度。这里同样的,被蒸发的所形成的羟基芳基化合物仍然存在有单体。在底部接收器(任选的通过泵在相同的压力和相同的温度进行循环)中5-20分钟停留时间之后,将该反应混合物放入到第四真空腔中,该腔的压力是5-100mbar,优选15-100mbar,特别优选20-80mbar,并且在其后立即在合适的装置和相同的压力加热到250-300℃,优选260-290℃,特别优选260-280℃的温度。这里同样的,被蒸发的所形成的羟基芳基化合物仍然存在有单体。
这些阶段的数目(这里4个阶段目的是举例)可以是2-6。温度和压力应当适当的适于阶段数的变化来获得可比较的结果。在这些阶段中所实现的低聚碳酸酯的相对粘度是1.04-1.20,优选1.05-1.15,特别优选1.06-1.10。
在底部接收器(任选的通过泵在与最后的闪蒸/蒸发器阶段相同的压力和相同的温度进行循环)中5-20分钟停留时间之后,将因此产生的低聚碳酸酯传输到圆盘或者篮式反应器中并进行进一步的缩合,该缩合的温度是250-310℃,优选250-290℃,特别优选250-280℃,压力是1-15mbar,优选2-10mbar,停留时间是30-90min,优选30-60分钟。产物达到1.12-1.28,优选1.13-1.126,特别优选1.13-1.24的相对粘度。
离开该反应器的熔体在另外的圆盘或者篮式反应器中达到期望的最终粘度或最终分子量。其温度是270-330℃,优选280-320℃,特别优选280-310℃,压力是0.01-3mbar,优选0.2-2mbar,停留时间是60-180分钟,优选75-150分钟。将相对粘度调整到目标应用所需的程度并且是1.18-1.40,优选1.18-1.36,特别优选1.18-1.134。
因此所获得的聚碳酸酯理想的包含小于350ppm的碳酸二苯基酯(DPC),小于40ppm的2,2-双(4-羟苯基)丙烷(BPA)和小于150ppm的苯酚,优选小于300ppm的DPC,小于30ppm的BPA和小于100ppm的苯酚,特别优选小于250ppm的DPC,小于20ppm的BPA和小于80ppm的苯酚,和尤其特别优选小于200ppm的DPC,小于15ppm的BPA和小于70ppm的苯酚。
两个篮式反应器的作用还可以合并到一个篮式反应器中。
来自全部工艺阶段中的蒸汽被立即除去,收集和整理。该整理通常是通过蒸馏来完成的,目的是达到回收物质的高纯度。这可以例如根据DE-A10100404来进行。非常纯的被消去的单羟基芳基化合物的回收和分离从经济和生态的观点来说是不言而喻的。该单羟基芳基化合物可以直接用于制备二羟芳基化合物或碳酸二芳酯。
圆盘或者篮式反应器是以它们在长的停留时间内提供在真空中非常大的、连续更新的表面面积而著称的。该圆盘或者篮式反应器是根据产物的熔融粘度来几何构造形成的。例如,在DE4447422C2和EP-A1253163中所述的反应器或者WO-A99/28370中所述的双轴反应器是合适的。
根据本发明方法的上述特别优选的实施方案还可以用于分别除了2,2-双(4-羟苯基)丙烷(双酚A,BPA)和碳酸二苯基酯(DPC)之外的二羟芳基化合物或者碳酸二芳基酯的反应。如果适当,在个别工艺阶段中设定的温度和压力的调整可能是需要的。
所述的低聚碳酸酯(包括非常低的分子量的低聚碳酸酯)和最后的聚碳酸酯通常是通过齿轮泵、非常宽范围设计的螺杆和专门设计的容积式泵来传输的。
特别适于制造设备、反应器、管线、泵和配件的材料是下面类型的不锈钢:Cr Ni(Mo)18/10型,例如诸如1.4571或者1.4541(Steelkey2001,由Stahlschlüssel Wegst GmbH,Th-Heuss-Strasse 36,D-71672Marbach公开)和C型的Ni基合金,例如诸如2.4605或者2.4610(Steelkey2001,由Stahlschlüssel Wegst GmbH,Th-Heuss-Strasse 36,D-71672Marbach公开)。该不锈钢用于高达大约290℃的工艺温度并且Ni基合金用到高于大约290℃的工艺温度。
应当选择在最后或者终止反应器之前整个工厂的基本的工艺参数,例如在工艺开始时碳酸二芳酯与二羟芳基化合物的比例、压力、温度和停留时间,目的是分子量对于待制备的产物的目标用途来说是足够的,并且在反应熔体进入到最后或者终止反应器之前达到一定端OH基团含量。该最终分子量基本上取决于所选择的反应器出口温度、压力和端OH基团浓度。因此应当选择在倒数第二个反应器中的这些条件,目的是能够制备所期望的最终产物。在所述聚碳酸酯中的端OH基团含量优选高于150ppm,特别优选高于250ppm,非常特别优选高于350ppm。端OH基团含量在150到750ppm之间是特别优选的,优选250-650ppm,特别优选350-600ppm。
为了获得低含量的残留单体,在终止反应器之前,优选在倒数第二个和最后反应器之间或者在脱挥发分设备之前,熔体应当与至少一种上述的合适阻聚剂彻底混合来终止反应。然后可以在终止反应器(或者脱挥发分设备)中蒸发所述单体。
根据本发明方法所制备的聚碳酸酯特别适于任选可复写的光学数据介质,该介质具有良好的涂覆性能和润湿性以及不易玷污。另外,在将所述聚碳酸酯加工成成型制品或者挤出物过程中,在模具上或者在相应的成型制品或者挤出物上发生低量的沉积物。
根据本发明方法所制备的聚碳酸酯还适于制造注射模塑制品,其具有令人惊讶的低的电场强度值和高的电荷均匀性。对于依靠已知的注射方法并且不使用电离源来制备注射模塑制品来说,例如可以达到在-20kV/m到+20kV/m的可接受范围内的平均电场强度值和小于15kV/m的电场强度平均变化值。
这样的依靠熔融酯交换方法所制备的聚碳酸酯迄今还未获得并且在文献中也没有描述。
本发明因此还涉及从本发明的方法来聚碳酸酯。
这些聚碳酸酯优选具有大于150ppm,优选大于200ppm,特别优选大于250ppm的酚端OH基团含量。
端OH基团的量可以通过端OH基团的NMR测量、IR测量或者在线IR测量来确定。此外,OH基团可以光度测量来确定。IR方法和光度测量法描述于Horbach,A.;Veiel,U.;Wunderlich,H.,MakromolekulareChemie[Macromolecular Chemistry]1965,第88卷第215-231页。与该发明相关的酚OH基团含量的报告值是通过IR测量来确定的。
包含通过熔融酯交换方法所制备的常规聚碳酸酯的注射模塑体具有在其注射模塑制品的表面产生累积的高的和局部不均匀的电场的性能。因此,例如用于含有该聚碳酸酯的光学数据介质的盘在它们的注射模塑工艺过程中形成高的电场。这种基底上的高电场强度导致了例如从环境中吸附灰尘或者导致在光学数据存储器生产过程中注射模塑制品例如圆盘的相互粘附,这降低了最终注射模塑制品的品质,并且还使得该注射模塑工艺更复杂。
此外,静电电荷的累积,尤其是在圆盘(用于光学数据介质)上的累积导致了特别是与非极性介质之间差的润湿性,该非极性介质是例如诸如非极性染料或者包含溶剂(例如诸如二丁醚,乙基环己烷,四氟丙醇,环己烷,甲基环己烷或者八氟丙醇)的染料涂层。因此,在基底表面上的高的电荷累积造成了例如在可写数据存储器情况中的染料应用过程中的带有染料的涂层的不规则和不完整,并因此导致了信息层的缺陷。
已经发现本发明的聚碳酸酯特别适于得到注射模塑制品,该制品在某些生产周期之后,不超过确定的电场强度,该电场强度是在离基底表面规定的距离和规定的温度以及环境湿度下进行测量的。为了达到可接受的涂覆行为,期望的是在连续注射模塑剂加工2小时之后不超过±20kV/m的电场强度,并且在圆盘表面上静电场非常均匀,即具有很小的电场强度变化。本发明聚碳酸酯所达到的平均电场强度值优选是-20到+20kV/m并且在连续注射模塑剂加工2小时之后具有小于15kV/m的小的电场强度变化。通常在1小时内建立电场强度值并且其后每单位时间内仅仅轻微变化或者根本不变化。上述的根据本发明基底材料的电场强度值还可以不使用电离源来达到,目的是在聚碳酸酯另外的加工中可以基本上减少电离源的使用。
包含聚碳酸酯的、具有上述与电场强度相关性能的注射模塑体(例如诸如光盘)是以良好的染料涂覆性能而著称的。这对于确保可写层的无缺陷施用以及因此的无问题生产加工是重要的。与常规的基底材料相比,这导致了废品率的显著降低。
由于相应基底上的表面电荷,因此电场强度取决于注射模塑体的几何形状和尺寸以及注射模塑加工的类型。电场强度的测量因此应当在完成的注射模塑体例如诸如用于光学数据介质的圆盘上进行。
由于在本发明聚碳酸酯中的相对高的酚OH基团的含量,因此低的电场强度值是特别令人惊讶的。
聚碳酸酯的重均分子量通常是Mw=10000-40000g/mol,优选15000-36000和特别优选18000-35000÷g/mol。该重均分子量是经由特性粘度根据Mark-Houwink关系式(G.V.Schulz,H.Horbach,Makromol.Chem.1959,29,93)来测量的。特性粘度是作为通过Ubbelohde毛细管粘度计根据DIN EN ISO1628所测定的聚碳酸酯的氯甲烷溶液在25℃的粘度来获得的。聚碳酸酯的重均分子量是经由Mark-Houwink关系式根据[η]=K×Mw α([η]:特性粘度;K:11.1×10-3ml/g;α:0.82)来确定。
所述的聚碳酸酯还优选具有非常低含量的盐类杂质。由于盐类杂质所形成的碱金属或者碱土金属离子的量(通过原子吸收光谱测定)应当小于60ppb,优选小于40ppb和特别优选小于20ppb。该盐类杂质可以源自例如所用原材料的杂质和鏻和铵盐。另外的离子(例如Fe,Ni,Cr,Zn,Sn,Mo或者Al离子和它们的同族体)可以存在于该原材料中或者可以源自所用设备的材质的脱除或腐蚀。这些离子的总含量小于2ppm,优选小于1ppm,和特别优选小于0.5ppm。
存在的阴离子是等量的无机酸和有机酸的离子(例如氯化物,硫酸盐,碳酸盐,磷酸盐,亚磷酸盐,草酸盐等等)。
要争取非常小量的这样的阳离子和阴离子,由于此原因,使用尽可能纯净的原材料是有利的。这样的纯净的原材料可以获自部分污染的工业原材料,例如,在它们使用之前通过另外的净化操作例如诸如通过再结晶、蒸馏、清洗再沉淀等等来获得。
此外,根据本发明的聚碳酸酯可以具有另外的常规添加剂(例如辅助剂和增强材料)来改性。添加剂的加入起到了延长使用寿命(例如水解稳定剂或者降解稳定剂)、提高颜色稳定性(例如热稳定剂和UV稳定剂)、简化工艺(例如脱模剂、流动改进剂)、提高性能特征、提高阻燃性、影响影像(例如有机着色剂,颜料)或者使聚合物性能适于某些负荷(冲击改性剂、细微分散矿物、纤维质材料、石英粉和玻璃以及碳纤维)的作用。这样的添加剂描述于例如“Plastics Additives”,
Figure A200810174471D0030150853QIETU
和H.Müller,Hanser Publishers 1983中。
用于阻燃剂、脱模剂、UV稳定剂和热稳定剂的量是以芳香族聚碳酸酯领域技术人员已知的方式来选择的。但是,由于在开始时所述的原因,添加剂的用量应当保持尽可能小。这样的添加剂的实例是脱模剂,其基于硬脂酸和/或十八烷醇,特别优选季戊四醇硬脂酸酯,三羟甲基丙烷三硬脂酸酯,季戊四醇二硬脂酸酯,硬脂酰硬脂酸酯和甘油基单硬脂酸酯,和常规的热稳定剂。
为了达到期望的性能,不同的添加剂可以相互组合。这些添加剂可以单独的或者以任何期望的混合物或者多个不同的混合物来加入到聚合物熔体中,特别是在聚合物分离过程中或者在所谓的混合步骤中的颗粒熔融之后直接加入。
所述的添加剂或者其混合物可以作为固体(即作为粉末)或者作为熔体加入到聚合物熔体中。另外一种计量方法是使用母炼胶(即添加剂与聚合物,优选与聚碳酸酯的混合物,该混合物是经由混合来均匀化的)或者添加剂母炼胶的混合物或者添加剂混合物。
这些物质优选是在常规的装置上加入到最终的聚碳酸酯中。
合适的添加剂描述于例如Additives for Plastics Handbook,JohnMurphy,Elsevier,牛津1999或者Plastics Additives Handbook HansZweifel,Hanser,慕尼黑2001中。
根据本发明的聚碳酸酯非常适于作为透明注射模塑件的基底材料,特别是待涂覆的注射模塑件例如诸如透明板、透镜、光学存储介质或者光学存储介质的基底或者来自汽车玻璃领域的制品(例如诸如扩散盘)。因此,可以从本发明的聚碳酸酯来制造特别是光学存储介质或者光学存储介质的基底,例如诸如可写的光学数据存储器,其具有良好的涂覆性能和润湿性,并且例如适于从溶液,特别是从非极性介质的染料施用。由这些聚碳酸酯所制造的光学注射模塑件具有低的玷污倾向。
本发明因此还涉及由本发明的聚碳酸酯所制造的成型制品或者挤出物,例如诸如用于可写光学数据存储器的盘或者汽车玻璃领域的材料例如诸如扩散盘。
本发明还涉及用于制造光学数据存储器的光盘。在本发明上下文中的光盘是注射模塑制品,其通过注射模塑加工在注射模塑装置或者注射模具的帮助下来制造的。该光盘由基底材料来制造的并且既不进行涂覆,也不进行后处理。一种光盘非限定的制造方法引用在实施例中。因此,光盘是涂覆和后处理之前的光学数据介质的前体。
下面的实施例用于示例性的解释本发明,而绝非对其进行限定。
实施例
特性粘度/分子量:
重均分子量是经由特性粘度根据Mark-Houwink关系式(G.V.Schulz,H.Horbach,Makromol.Chem.1959,29,93)来测定的。是借助于Ubbelohde毛细管粘度计根据DIN EN ISO 1628所测定的聚碳酸酯的氯甲烷溶液在25℃的粘度来获得的。聚碳酸酯的重均分子量是经由Mark-Houwink关系式根据[η]=K×Mw α([η]:特性粘度;K:11.1×10-3ml/g;α:0.82)来确定。
酚端OH基团的含量:
酚端OH基团的含量是根据Horbach等人(Die MakromolekulareChemie 88(1965)215-231)通过TiCl4络合物的光度测量来确定的。
电场强度的测量:
电场强度的测量是在最终的注射模塑件上进行的,本发明是在圆盘上来进行的。设定下面的注射模塑参数和条件来用于这些光盘的制造:
机器:Netstal Discjet
模槽:Audio压模
周期时间:4.4s
熔体温度:310-330℃
基底尺寸:音频CD
模槽侧面的模具温度:60℃
在注射模塑加工开始前,将一个新的音频压模插入到机器中。在插入该新的压模之前,将整个注射模塑装置进行清理来除去前面的材料,目的是所测量的值是真实的。此外,圆盘被初始注射模塑2小时,具有4.4s的周期时间;这确保了达到该装置或圆盘的稳定的和代表性的静电电荷累积状态。在预先运行2小时之后,接下来的100个圆盘全部如下进行测量:
每个这些圆盘在注射模塑加工完成后立即用机械手从注射模具中取出并放在转盘上。该盘仅仅依靠在外部区域的四个点来保持在该转盘上,目的是在盘上存在的负荷(静电场)几乎不产生不利的影响。在转盘将所述的圆盘带到存在着测量电场强度的测量探针(探针3455E,来自TREK Inc.,1160 Maple Ridge Road,Medina,N.Y.14103)的地方之后,将圆盘在这个位置借助于升降机夹持在内孔区域并升高大约2cm。该圆盘因此位于距离测量探针5mm的距离处,该测量探针临时安置,目的是它的测量范围对着圆盘35mm的半径。其后,将圆盘在探针下借助升降机(该升降机依靠发动机旋转)转动一圈。将静电场几乎连续的进行记录(200测定点/转)。为此目的,探针所发出的信号首先作为模拟信号传输到测量装置(型号341B,来自TREK Inc.,11601 Maple RidgeRd.,Medina,N.Y.14103),在此依靠模拟-数字转换器转换为数字测量值,其依靠合适的软件来获得。对于每个圆盘,因此每转记录200个测量值并进行评价。200个值的平均电场强度(Fmean)是通过确定在每种情况中所测定的平均值和最大以及最小电场强度(Fmin和Fmax)来计算的。现在整个重新平均100个盘每个所具有的Fmean,Fmin和Fmax值。因此可以获得100组圆盘的平均电场强度和平均最大以及平均最小电场强度。平均最大和平均最小电场强度的差同样通过相减来确定,并在下面被指定为电场强度变化。
实施例1(对比例)
在包含3741kg/h的碳酸二苯基酯(17.45kmol/h)和3759kg/h的双酚A(16.47kmol/h)的7500kg/h的熔体混合物加入4.19kg/h的催化剂混合物,并将其从接收器用泵送过热交换器(在此加热到190℃)并供给通过12bar和190℃的停留柱。平均停留时间是50分钟。催化剂混合物由溶解于4.5kg的苯酚中的0.52kg的四苯基酚化鏻的酚加合物(含有65.5重量%的四苯基酚化鏻0.786mol)组成。
熔体然后经由膨胀阀进入到在200mbar压力下的分离器中。流出的熔体在同样处于200mbar下的降膜蒸发器中被重新加热到200℃并收集于接收器中。在20分钟停留时间之后,将熔体泵入接下来的三个类似的设计阶段。在第2/3/4阶段中的压力、温度和停留时间条件是90/70/40mbar;223/252/279℃和20/10/10分钟。将全部的蒸汽在压力调节下供给到真空柱中并作为冷凝物除去。
其后,将该低聚物在随后的280℃和4.7mbar的篮式反应器中在45分钟的停留时间中进行缩合来得到更高分子量的产物,其相对粘度是1.195。将蒸汽冷凝。
将150kg/h的熔体的部分流依靠齿轮泵从熔体流(其进入另外的篮式反应器)中分支出来,加入2.0g/h的1,2,3-丙三醇三(4-苯磺酸酯),将该混合物经由具有20的长度直径比的静止混合器供给并再循环回到主熔体流中。在合并之后立即通过另外的静止混合器将1,2,3-丙三醇三(4-苯磺酸酯)均匀分散在整个熔体流中。因此而处理的熔体进一步在另外的篮式反应器中经历294℃和0.7mbar以及平均130分钟的停留时间的工艺条件,排出和粒化。
光学成型制品(圆盘)的制造和电场强度的测量如下所述来进行。为此目的,将所获得的颗粒干燥6小时,然后依靠Netstal Discjet注射模塑机(见上)在4.4s的循环时间中在上述参数下加工来得到圆盘。所用的模槽是音频压模。为了稳定化该方法,开始时制造2小时的圆盘,然后测量接下来的100个圆盘每个的平均电场强度和电场强度变化。
这100个圆盘的平均电场强度和电场强度变化的值表示在表1中。
酚OH基团含量:470ppm
聚合物的特性粘度是36.5。这对应于大约Mw=19450g/mol的分子量。
实施例2-18(对比例)
程序同实施例1,除了在最后的篮式反应器(即最后的工艺步骤)之后,将不同的芳香族和脂肪族羧酸加入到所述材料中。然后进行纺纱和造粒。
圆盘的制造和电场强度的测量如上述来进行。
在每个情况中所加入的芳香族和脂肪族羧酸、加入量和电场强度测量结果和酚OH含量以及特性粘度表示在表1中。
实施例19(对比例)
使用市售的熔融酯交换方法制备的聚碳酸酯,获自GeneralElectric(
Figure A200810174471D00341
 OQ1025)。圆盘的制造和电场强度的测量如上述来进行。结果表示在表1中。
实施例20-25(根据本发明)
程序同实施例1,除了在最后的篮式反应器(即最后的工艺步骤)之后,将不同的脂肪族羟基二羧酸或者羟基多羧酸加入到所述材料中。然后进行纺纱和造粒。
圆盘的制造和电场强度的测量如上述来进行。
在每种情况中所加入的脂肪族羟基二羧酸或者羟基多羧酸、加入量、电场强度测量结果和所获得的聚碳酸酯的这些酚OH含量表示在表2中。全部实施例和对比例的特性粘度在35.0-40.0的范围内。这对应于18500-21750g/mol的Mw分子量。前述根据本发明的实施例令人惊讶的表现出比对比例明显小的静电电荷累积和小的电场强度变化。
表1(对比例)
Figure A200810174471D00351
表2(根据本发明的实施例)
 
实施例编号   在最后的篮式反应器之后加入的类型           在最后的篮式反应器之后加入的量[ppm]            电场强度[kV/m]   电场强度变化[kV/m]   酚OH含量[ppm]  
20 酒石酸 30 +5 9 440
21 酒石酸 50 0 8 440
22 酒石酸 100 9 8 450
23 苹果酸 50 -18 12 550
24 苹果酸 100 -6 12 570
25 苹果酸 200 +20 10 570
在表3和4中,为了举例的目的,详细的表示了实施例2和实施例21的单个的静电场测量:
对于每个圆盘,从每转所获得的200个单个值来确定平均电场强度(Fmean)。此外,确定了每个圆盘所测定的各自最小的电场强度值(Fmin)和各自最大的电场强度值(Fmax)。然后从Fmean,Fmin和Fmax来计算全部100个圆盘的平均值。
表3(实施例2的静电场测量的单个结果)
 
单个盘编号   Fmean(kV/m) Fmin(kV/m) Fmax(kV/m) 单个盘编号   Fmean(kV/m) Fmin(kV/m) Fmax(kV/m)
1 -43.7 -59.5 -21.2 51 -46.8 -63.1 -27.4
2 -43.7 -60.4 -24.5 52 -24.0 -31.1 -17.2
3 -38.4 -59.7 -20.7 53 -35.5 -56.3 -18.2
4 -39.0 -55.1 -18.5 54 -40.8 -57.5 -24.8
5 -45.0 -61.2 -22.7 55 -42.4 -61.8 -19.3
6 -40.5 -57.0 -23.6 56 -38.8 -61.7 -25.6
7 -41.1 -58.5 -24.4 57 -40.5 -58.7 -22.0
8 -41.0 -57.9 -25.2 58 -42.1 -62.7 -27.4
9 -41.0 -63.5 -28.3 59 -39.8 -57.7 -24.3
10 -40.9 -62.9 -21.0 60 -45.3 -60.7 -27.9
11 -39.6 -57.0 -23.1 61 -42.2 -56.0 -21.7
 
12 -42.6 -60.9 -21.4 62 -37.6 -57.8 -19.2
13 -37.9 -60.7 -18.9 63 -41.2 -61.6 -20.9
14 -43.0 -57.5 -24.7 64 -34.8 -55.1 -18.7
15 -41.0 -64.4 -27.1 65 -39.6 -58.9 -18.4
16 -42.4 -58.7 -26.1 66 -41.5 -60.4 -20.4
17 -42.0 -56.5 -23.8 67 -41.5 -60.2 -18.7
18 -41.4 -60.9 -23.0 68 -43.2 -61.6 -25.8
19 -42.6 -63.4 -20.3 69 -41.1 -58.1 -28.7
20 -41.2 -60.5 -23.4 70 -43.6 -61.0 -20.8
21 -47.2 -63.0 -23.2 71 -40.2 -61.9 -23.2
22 -48.2 -62.4 -27.2 72 -40.7 -58.4 -22.6
23 -41.3 -56.8 -234 73 -47.1 -61.8 -30.1
24 -42.2 -63.3 -25.7 74 -42.4 -557 -23.0
25 -41.3 -61.4 -19.7 75 -43.4 -58.7 -28.5
26 -40.0 -58.2 -21.1 76 -39.0 -54.0 -18.3
27 -40.4 -58.3 -20.7 77 -39.7 -53.8 -20.2
28 -40.7 -63.5 -21.5 78 -23.4 -38.9 -14.5
29 -42.5 -57.5 -23.7 79 -42.1 -60.7 -19.0
30 -37.6 -59.9 -18.8 80 -43.3 -59.5 -27.8
31 -40.7 -55.9 -22.9 81 -44.8 -61.8 -23.0
32 -40.0 -60.8 -21.4 82 -42.1 -58.9 -21.7
33 -35.9 -56.6 -21.0 83 -42.3 -58.0 -19.7
34 -44.8 -54.8 -27.9 84 -40.0 -60.0 -17.4
35 -41.2 -57.2 -24.7 85 -44.9 -57.0 -26.2
36 -41.9 -61.7 -22.3 86 -44.5 -56.3 -24.7
37 -40.4 -61.9 -20.4 87 -42.3 -58.7 -25.7
38 -48.1 -60.3 -29.0 88 -33.3 -52.3 -17.8
39 -38.3 -594 -16.6 89 -43.9 -59.8 -27.6
40 -25.2 -38.1 -15.5 90 -39.6 -55.8 -23.9
41 -39.8 -58.0 -21.1 91 -43.4 -63.0 -23.3
42 -39.2 -60.4 -20.0 92 -40.6 -57.2 -19.6
 
43 -40.0 -59.0 -21.0 93 -41.9 -61.8 -22.8
44 -41.4 -61.0 -19.6 94 -42.8 -58.8 -25.4
45 -38.9 -60.0 -20.2 95 -46.1 -63.5 -27.2
46 -20.8 -27.2 -13.8 96 -43.9 -61.4 -22.4
47 -39.4 -58.3 -18.5 97 -48.8 -61.6 -32.4
48 -39.7 -60.0 -22.3 98 -42.8 -61.3 -22.6
49 -41.8 -60.5 -23.7 99 -27.1 -36.7 -19.0
50 -41.3 -614 -29.3 100 -45.4 -65.8 -20.6
全部100个圆盘的平均值   -40.7 -58.3 -22.6
可见Fmean的平均值是-40.7kV/m(四舍五入到-41kV/m),Fmin的平均值是-58.3kV/m,Fmax的平均值是-22.6kV/m。平均最大和平均最小电场强度Fmax和Fmin的差值(其在本发明的上下文中被称作电场强度变化)因此是-22.6-(-58.3)=35.7kV/m(四舍五入到36kV/m)。
表4(实施例21的静电场测量的单个结果)
 
单个盘编号   Fmean(kV/m) Fmin(kV/m) Fmax(kV/m) 单个盘编号   Fmean(kV/m) Fmin(kV/m) Fmax(kV/m)
1 -0.3 -5.1 2.9 51 -1.2 -4.7 2.5
2 0.1 -3.2 2.9 52 -0.2 -7.0 3.5
3 0.3 -4.0 3.7 53 0.4 -2.5 2.8
4 1.5 -3.5 4.6 54 0.5 -3.2 3.2
5 -2.0 -5.1 0.7 55 1.1 -2.7 3.7
6 0.3 -3.8 4.8 56 -1.6 -10.0 2.2
7 0.5 -4.0 5.2 57 1.1 -2.7 3.4
8 0.4 -2.9 4.2 58 1.7 -3.4 4.4
9 0.6 -5.3 3.6 59 1.6 -4.3 4.4
 
10 1.0 -4.3 3.7 60 1.2 -3.7 4.5
11 -1.2 -5.6 2.2 61 1.1 -4.5 4.1
12 0.0 -4.6 2.5 62 1.2 -10.7 5.1
13 0.9 -4.1 3.8 63 -0.7 -6.0 2.2
14 0.6 -5.3 3.2 64 1.1 -3.1 3.3
15 0.2 -4.9 2.9 65 1.7 -0.3 3.4
16 -0.7 -4.2 2.2 66 0.7 -8.3 4.3
17 0.6 -3.9 3.9 67 1.4 -3.6 4.1
18 -0.1 -3.7 2.3 68 -1.1 -10.0 2.6
19 -2.5 -8.3 2.0 69 0.6 -4.0 3.1
20 0.4 -5.1 4.4 70 0.5 -3.5 3.6
21 -0.1 -4.9 3.8 71 0.5 -4.5 3.8
22 0.8 -3.8 3.4 72 -1.0 -4.8 2.6
23 0.9 -3.4 3.1 73 -1.0 -4.4 1.6
24 0.8 -4.3 3.4 74 0.4 -4.0 5.4
25 0.7 -6.4 4.9 75 0.9 -3.6 4.3
26 -0.9 -4.9 2.3 76 -0.8 -5.2 2.7
27 1.2 -4.8 4.0 77 -1.1 -74 2.0
28 0.1 -5.0 4.8 78 -0.3 -6.0 2.7
29 -0.7 -4.8 1.7 79 -0.5 -4.7 2.8
30 0.2 -3.5 2.3 80 1.5 -3.8 4.1
31 1.3 -4.2 4.0 81 1.1 -3.2 4.0
32 0.3 -10.0 5.9 82 0.6 -4.0 2.8
33 -0.5 -3.8 3.0 83 -0.2 -6.6 4.1
34 0.4 -4.4 3.0 84 1.3 -3.1 3.5
35 -0.9 -7.2 2.4 85 1.2 -3.4 3.5
36 0.3 -5.3 3.2 86 -0.7 -9.1 2.4
37 0.2 -3.6 2.7 87 1.3 -3.4 4.1
38 -2.0 -6.4 2.4 88 1.2 -3.9 4.4
39 0.0 -4.8 3.4 89 1.2 -7.5 4.5
40 0.9 -3.0 3.1 90 0.8 -3.9 3.3
 
41 0.9 -3.6 3.5 91 1.7 -3.6 4.4
42 0.5 -4.1 4.4 92 0.0 -4.2 3.7
43 0.6 -4.6 3.6 93 0.8 -4.2 4.1
44 -1.6 -8.1 2.8 94 0.7 -3.8 3.9
45 -0.2 -4.3 4.7 95 1.1 -3.9 3.9
46 -0.8 -5.6 24 96 0.0 -24 2.6
47 0.7 -4.8 33 97 -1.5 -6.2 2.0
48 0.7 -3.7 3.3 98 0.7 -4.1 4.4
49 -0.8 -4.6 2.0 99 1.0 -3.8 4.3
50 0.1 -4.3 2.7 100 1.2 -4.1 4.4
全部100个圆盘的平均值   0.3 -4.7 3.4
可见Fmean的平均值是0.3kV/m(四舍五入到0kV/m),Fmin的平均值是-4.7kV/m,Fmax的平均值是3.4kV/m。平均最大和平均最小电场强度Fmax和Fmin之间的差值(其在本发明的上下文中被称作电场强度变化)因此是3.4-(-4.7)=8.1kV/m(四舍五入到8kV/m)。
上述全部的参考以其全文引入作为全部有用目的参考。
尽管这里表示和和描述了一些特定的结构来具体体现本发明,但是对本领域技术人员来说很显然可以进行部件不同的改变和重排而不脱离潜在的本发明的主旨和范围,并且本发明同样不局限于此处所示和所述的具体的形式。

Claims (13)

1.通过熔融酯交换方法来制备聚碳酸酯的方法,其包括将至少一种二羟芳基化合物与至少一种碳酸二芳酯在至少一种催化剂存在下在多阶段工艺中进行反应,其中至少一种阻聚剂在最后的反应阶段之前被加入到熔体中,并且在最后的反应阶段之中或者之后加入一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物。
2.权利要求1的方法,其中所述的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物是一种或多种通式(VI)或者(VII)的化合物:
Figure A200810174471C00021
其中
R1、R2和R3彼此独立的是线型或者支化的C1-C10-亚烷基基团;
X1、X2和X3彼此独立的是H或者OH,其中X1、X2或者X3中的至少一种代表OH;
W是H、COOH、羧酸酯或者烷羧基;
n是1-3的整数;
m是0或者1-3的整数;
o是0或者1-3的整数;和
R4和R5彼此独立的是线型或者支化的C1-C10-烷基基团或者碱金属阳离子,优选Li+、Na+或者K+
3.权利要求2的方法,其中
R1、R2和R3彼此独立的是线型C1-C6-亚烷基基团;
W是COOH;
n是1;
m是0或者1;
o是0或者1;和
R4和R5彼此独立的是线型或者支化的C1-C6-烷基基团。
4.权利要求1的方法,其中所述的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物为选自苹果酸、苹果酸酯、苹果酸单酯、酒石酸、酒石酸酯、酒石酸单酯、羟基丙二酸、羟基丙二酸酯、柠檬酸和柠檬酸酯中一种或多种化合物。
5.权利要求1的方法,其中所述的至少一种阻聚剂是含硫的酸、有机含硫的酸的酯、或者其混合物。
6.权利要求1的方法,其中所述的至少一种二羟芳基化合物选自二羟基苯、二羟基联苯、双(羟苯基)烷烃、双(羟苯基)环烷烃、双(羟苯基)芳烃、双(羟苯基)醚、双(羟苯基)酮、双(羟苯基)硫化物、双(羟苯基)砜、双(羟苯基)亚砜、1,1’-双(羟苯基)二异丙基苯、和其在核上被烷基化或者卤化的衍生物。
7.权利要求1的方法,其中所述的至少一种碳酸二芳酯具有通式(II)
Figure A200810174471C00031
其中
R、R′和R"彼此独立的是氢、线型或者支化的C1-C34-烷基、C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基,其中R-任选的是COO-R″',其中R″'是氢、线型或者支化的C1-C34-烷基、C7-C34-烷基芳基或者C6-C34-芳基。
8.权利要求1的方法,其中所述的至少一种催化剂为选自碱金属盐、碱土金属盐和鎓盐的化合物。
9.权利要求8的方法,其中所述的至少一种催化剂是鎓盐。
10.一种通过权利要求1的方法所制备的聚碳酸酯,其中所述的聚碳酸酯包含5-500ppm量的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物,并且具有大于150ppm的酚端OH基团含量。
11.一种成型制品或者挤出物,其包含权利要求10的聚碳酸酯。
12.一种光学数据存储器或扩散盘,其包含权利要求10的聚碳酸酯。
13.一种用于制造光学数据存储器的光盘,其具有-20到+20kV/m的平均电场强度和小于15kV/m的电场强度变化,所述的光学数据存储器包含聚碳酸酯,该聚碳酸酯包含5-500ppm量的一种或多种脂肪族羟基二羧酸和/或羟基多羧酸或者其衍生物,并且其具有大于150ppm的酚端OH基团含量。
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