CN103619908B - 高流动性聚碳酸酯共聚物、高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法和芳香族聚碳酸酯化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种虽为高分子量但具有高流动性的新型的聚碳酸酯共聚物,适合作为高流动性聚碳酸酯共聚物制造用的预聚物的、包括源自芳香族二羟基化合物的结构单元的芳香族聚碳酸酯化合物,以及包括在酯交换催化剂的存在下使芳香族聚碳酸酯与脂肪族二元醇化合物反应并且将副产生成的环状碳酸酯除去到反应体系外的工序的、高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法。所述聚碳酸酯共聚物包括源自具有与末端羟基结合的脂肪族烃基的脂肪族二元醇化合物的结构单元和源自芳香族二羟基化合物的结构单元,具有通式(III)所示的结构,源自脂肪族二元醇化合物的结构单元的比例为1~30摩尔%,Q值(280℃、160kg负荷)为0.02~1.0ml/s,Mw为30,000~100,000。
Description
技术领域
本发明涉及新型的高流动性聚碳酸酯共聚物。详细而言,本发明涉及尽管为高分子量(高聚合度)但是显示高流动性的具有特定结构的聚碳酸酯共聚物。
本发明还涉及新型的高分子量聚碳酸酯树脂的制造方法。详细而言,本发明涉及使芳香族聚碳酸酯与特定结构的脂肪族二元醇化合物反应,将副产生成的环状碳酸酯除去并进行高分子量化的高分子量聚碳酸酯树脂的制造方法。
本发明还涉及新型的芳香族聚碳酸酯化合物。详细而言,本发明涉及适合于包括与特定的脂肪族二元醇化合物反应进行高分子量化的工序的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂的制造的、末端羟基浓度低的芳香族聚碳酸酯化合物以及含有该化合物的预聚物材料。
背景技术
聚碳酸酯由于耐热性、耐冲击性、透明性优异,近年来被广泛用于诸多领域。
对于该聚碳酸酯的制造方法,一直以来进行了大量的研究。其中,源自芳香族二羟基化合物、例如源自2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(以下称为“双酚A”)的聚碳酸酯,通过界面聚合法或熔融聚合法这两种制造方法而实现工业化。
根据该界面聚合法,聚碳酸酯由双酚A和碳酰氯制造,但必须使用有毒的碳酰氯。并且,由于副产生成的氯化氢、氯化钠以及作为溶剂大量使用的二氯甲烷等含氯化合物而导致装置腐蚀的问题、和对聚合物物性带来影响的氯化钠等杂质和残留二氯甲烷的除去困难的问题等,仍作为技术问题而遗留。
另一方面,作为由芳香族二羟基化合物和碳酸二芳酯制造聚碳酸 酯的方法,自古以来就已知例如通过使双酚A与碳酸二苯酯以熔融状态进行酯交换反应,将副产生成的芳香族单羟基化合物除去、并进行聚合的熔融聚合法。熔融聚合法与界面聚合法不同,具有不使用溶剂等的优点,但是伴随聚合的进行,体系内的聚合物的粘度急剧升高,难以有效地将副产生成的芳香族单羟基化合物去除到体系外,存在反应速度极度降低、难以提高聚合度的本质上的问题。
为了解决该问题,研究了用于从高粘度状态的聚合物中取出芳香族单羟基化合物的各种方案。例如,在专利文献1(日本特公昭50-19600号公报)中公开了具有通气部的螺旋型聚合器,并且,在专利文献2(日本特开平2-153923号公报)中也公开了使用薄膜蒸发装置与卧式聚合装置的组合的方法。
并且,在专利文献3(美国专利第5,521,275号公报)中公开了在催化剂的存在下,使用具有聚合物密封部和通气部的挤出机,在减压条件下进行芳香族聚碳酸酯的分子量转变的方法。
但是,利用这些公报中公开的方法不能使聚碳酸酯的分子量充分增加。如果通过大量使用上述那样的催化剂量的方法、或者在赋予高剪切的苛刻的条件下实施高分子量化,就会出现树脂的色相劣化或者发生交联反应等对树脂的影响增大的问题。
并且,已知在熔融聚合法中通过在反应体系中添加聚合促进剂来提高聚碳酸酯的聚合度的方法。以短的反应停留时间和低的反应温度实现分子量的增大,能够提高聚碳酸酯的产量,并且能够容易地设计简单且廉价的反应器。
在专利文献4(欧州专利第0595608号公报)中公开了在分子量转换时使几种碳酸二芳酯反应的方法,但是未能获得显著的分子量的增大。并且,在专利文献5(美国专利第5,696,222号)中公开了通过添加某种聚合促进剂,例如添加以双(2-甲氧基苯基)碳酸酯、双(2-乙氧基苯基)碳酸酯、双(2-氯苯基)碳酸酯、双(2-甲氧基苯基)对苯二甲酸酯和双(2-甲氧基苯基)已二酸酯为代表的碳酸和二羧酸的芳基酯化合物,来制造聚合度得到提高的聚碳酸酯的方法。在上述专利文献5中教导了在使用酯作为聚合促进剂时,酯键被导入,结果,(代替均聚物)生成聚酯碳酸酯共聚物,水解稳定性低。
在专利文献6(日本专利第4112979号公报)中公开了为了实现芳香族聚碳酸酯的分子量增大,使几种水杨基碳酸酯反应的方法。
在专利文献7(日本特表2008-514754)中公开了将聚碳酸酯低聚物和双水杨基碳酸酯等导入挤出机中进行高分子量化的方法。
此外,在专利文献8(日本专利第4286914号公报)中公开了利用活性氢化合物(二羟基化合物)使末端羟基量增大,在此之后进行利用水杨酸酯衍生物使得末端羟基量增大的芳香族聚碳酸酯的偶联的方法。
但是,需要使聚碳酸酯的末端羟基增大的上述公报所公开的方法,由于需要与活性氢化合物的反应工序和与水杨酸酯衍生物的反应工序,因而工序繁杂,并且羟基末端多的聚碳酸酯的热稳定性差,存在物性降低的危险。并且,利用活性氢化合物使羟基量增大,如非专利文献1~2所示,引发部分链断裂反应,伴随分子量分布的扩大。并且,为了获得足够的反应速度,需要使用较多的催化剂,可能会导致成型加工时的物性降低。
此外,提出了几种在反应体系中添加二元醇化合物以制造聚碳酸酯的方法。例如,在专利文献9(日本特公平6-94501号公报)中公开了通过导入1,4-环己二醇的高分子聚碳酸酯的制造方法。但是,在此公开的方法中,1,4-环己二醇与芳香族二羟基化合物一起从缩聚反应体系的开始起投入,因此1,4-环己二醇先被聚碳酸酯化反应消耗(低聚物化),之后芳香族二羟基化合物发生反应而进行高分子量化。因此,存在反应时间较长、色相等外观物性容易降低的缺点。
此外,在专利文献10(日本特开2009-102536号公报)中记载了使特定的脂肪族二元醇与醚二元醇共聚的聚碳酸酯的制造方法。但是,在此公开的聚碳酸酯,由于以异山梨醇骨架为主要结构,因而未能表现出芳香族聚碳酸酯所要求的优异的耐冲击性。
还提出了向反应体系中添加环状碳酸酯化合物的方法(专利文献11:日本专利第3271353号公报)、向反应体系中添加羟基的碱性为使用的二羟基化合物以上的二元醇的方法(专利文献12:日本专利第3301453号公报、专利文献13:日本专利第3317555号公报)等,但均未获得具有足以令人满意的物性的高分子量聚碳酸酯树脂。
因此,现有的高分子量芳香族聚碳酸酯的制造方法存在着诸多技术问题,仍存在对于能够保持聚碳酸酯固有的良好的品质并且实现充分的高分子量化的经过改良的制造方法的需求。
此外,聚碳酸酯具有流动性差的缺点,精密部件或薄的物体的注射成型困难。为了改善流动性,需要提高成型温度、模具温度。因此,存在成型周期延长、成型的成本增高或者成型中聚碳酸酯发生劣化的问题。
为了改善流动性,可以列举使聚碳酸酯的重均分子量降低的方法。但是由该方法获得的聚碳酸酯,存在耐冲击性、耐应力开裂性大幅度降低并且耐溶剂性差的缺点。另一方面,提供了通过混合分子量不同的聚碳酸酯使分子量分布变宽,从而改善流动性的方法(专利文献14:美国专利第3166606号说明书、专利文献15:日本特开昭56-45945号公报)。
采用这些方法,得到了具有非牛顿流体性、离模膨胀大的聚碳酸酯树脂组合物。但是,在这些聚碳酸酯中,虽然在高剪切应力下的流动性与具有通常的分子量分布的物质为同等程度,但是在低剪切应力下的流动性比具有通常的分子量分布的物质低。即,这些聚碳酸酯树脂组合物的确具有非牛顿流体性(高剪切应力下与低剪切应力下的流动性之比大),但是流动性本身并不一定比现有的优异。并且,由于为分子量分布宽的组合物,因而可能导致由低分子量成分得到的成型体的机械强度降低,或者在为了得到所需分子量的聚碳酸酯而使用具有极高分子量区域的聚碳酸酯时,来自滞留时间相对较长的着色成分增多,导致成型体的色相恶化等。
此外,在关于通过导入1,4-环己二醇的高分子聚碳酸酯的制造方法的上述专利文献9中虽然记载了耐热性、拉伸强度的信息,但是没有公开作为聚碳酸酯的重要特性的耐冲击性、流动性的信息。
除此之外,还提出了使聚碳酸酯高流动化的各种方法。例如,作为通过在聚碳酸酯中添加低分子量低聚物、或者通过规定该低聚物的含量来进行高流动化的方法,列举了专利文献16~18记载的方法。作为通过控制制造条件而进行高流动化的方法,列举了专利文献19~20记载的方法。
作为通过在聚碳酸酯中添加其他的树脂或者通过进行共聚而进行高流动化的方法,列举了专利文献21~27记载的方法。作为通过改变聚碳酸酯的聚合物分子结构而进行高流动化的方法,列举了专利文献28~30记载的方法。作为通过改变聚碳酸酯树脂的末端结构、进一步添加其他的树脂或添加剂进行高流动化的方法,列举了专利文献31~33记载的方法。作为对添加剂进行研究而进行高流动化的方法,列举了专利文献34~36。作为聚碳酸酯的流动改性剂或使用该流动改性剂提高流动性的方法,列举了专利文献37~39。
但是,虽然利用上述任一种技术可能实现高流动化,但同时存在聚碳酸酯树脂固有的物性受到损害、追加混炼操作等工序使得制造工序变得繁杂、脱模性等流动性以外的成型性恶化、使用对象受到限制、存在毒性增强的可能性等缺点。因此,得到能够原样保持作为芳香族聚碳酸酯的有用物性的以耐冲击性为代表的机械强度和耐热性、并且具有高流动性的聚碳酸酯树脂并非易事。
在此之前,本发明的发明人,作为实现高速的聚合速度、得到良好品质的芳香族聚碳酸酯的方法,发现了利用脂肪族二元醇化合物将芳香族聚碳酸酯的封端末端连结进行链增长的新的方法(专利文献40:WO2011/062220)。根据该方法,通过利用脂肪族二元醇化合物将芳香族聚碳酸酯的封端末端连结进行链增长,能够在短时间内制造Mw为30,000~100,000左右的高聚合度的芳香族聚碳酸酯树脂。该方法由于通过高速的聚合反应制造聚碳酸酯,所以能够抑制由于长时间的热滞留等而发生的支化、交联化反应,避免色相等树脂劣化。
另外,之前本发明的发明人还提出了具有预期的支化度的支化芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,该方法包括:在酯交换催化剂的存在下,在减压条件下使导入了支链结构的芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物进行酯交换反应的工序(专利文献41:PCT/JP2012/052988)。
此外,作为适合于使用这种脂肪族二元醇化合物的高分子量聚碳酸酯树脂的制造的原料化合物(预聚物)的芳香族聚碳酸酯化合物,需要具有一定的末端羟基浓度等特定的物性。
作为降低芳香族聚碳酸酯树脂制造用原料化合物的聚碳酸酯预聚 物的末端羟基浓度的方法,提出了专利文献42(使用组合碱性氮化合物与碱金属或碱土金属的催化剂)、专利文献43(添加特定的酯化合物)、专利文献44(使过量的芳香族碳酸二酯反应)、专利文献45(限定缩聚工序的条件)、专利文献46(使末端羟基进行烷基醚化)等。
现有的高分子量芳香族聚碳酸酯的制造方法存在诸多的技术问题,希望保持聚碳酸酯固有的良好的品质并且实现充分的高分子量化的聚碳酸酯树脂和高分子量聚碳酸酯树脂的制造方法的进一步的开发。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特公昭50-19600号公报
专利文献2:日本特开平2-153923号公报
专利文献3:美国专利第5,521,275号说明书
专利文献4:欧州专利第0595608号公报
专利文献5:美国专利第5,696,222号说明书
专利文献6:日本专利第4112979号公报
专利文献7:日本特表2008-514754
专利文献8:日本专利第4286914号公报
专利文献9:日本特公平6-94501号公报
专利文献10:日本特开2009-102536号公报
专利文献11:日本专利第3271353号公报
专利文献12:日本专利第3301453号公报
专利文献13:日本专利第3317555号公报
专利文献14:美国专利第3,166,606号说明书
专利文献15:日本特开昭56-45945号公报
专利文献16:日本专利第3217862号公报
专利文献17:日本特开平5-186676
专利文献18:日本专利第3141297号公报
专利文献19:日本专利第3962883号公报
专利文献20:日本专利第3785965号公报
专利文献21:日本特开2008-037965号公报
专利文献22:日本特开2008-115249号公报
专利文献23:日本特开平8-003397号公报
专利文献24:日本特表2006-509862号公报
专利文献25:日本特开平6-157891号公报
专利文献26:日本特开平6-073280号公报
专利文献27:日本特开平5-140435号公报
专利文献28:日本专利第4030749号公报
专利文献29:日本特开2005-060540号公报
专利文献30:日本专利第2521375号公报
专利文献31:日本专利第3874671号公报
专利文献32:日本特开平7-173277号公报
专利文献33:日本特开2003-238790号公报
专利文献34:日本特开2004-035587号公报
专利文献35:日本特再公表2007-132596号公报
专利文献36:日本特开2007-039490号公报
专利文献37:日本特开平11-181198号公报
专利文献38:日本特开昭61-162520号公报
专利文献39:日本特开2005-113003号公报
专利文献40:WO2011/062220
专利文献41:PCT/JP2012/052988
专利文献42:日本特开平5-39354号公报
专利文献43:日本特开平6-228301号公报
专利文献44:日本特开平8-81552号公报
专利文献45:日本专利第3379265号
专利文献46:日本特开平4-366128号公报
非专利文献
非专利文献1:《聚碳酸酯手册》(《ポリカーボネートハンドブック》)(日刊工业新闻社),p.344
非专利文献2:《聚碳酸酯树脂》(《ポリカーボネート樹脂》)(日刊工业新闻社),塑料材料讲座(プラスチック材料講座)5,p.144
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于提供一种新型的聚碳酸酯共聚物,其不使用其他的树脂或添加剂等,保持聚碳酸酯固有的良好的品质,并且虽为高分子量但具有高流动性。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种能够保持芳香族聚碳酸酯树脂的良好的品质并且实现充分的高分子量化的改良的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种作为预聚物的芳香族聚碳酸酯化合物,该预聚物适合于使用脂肪族二元醇化合物的高分子量聚碳酸酯的制造。
解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题,本发明的发明人进行了深入研究,结果发现一种新型的聚碳酸酯共聚物,其特征在于,其为高分子量且高流动性的聚碳酸酯共聚物,该聚碳酸酯共聚物具有由具有一定以上长度的芳香族聚碳酸酯链和源自特定的脂肪族二元醇化合物的结构单元而形成的结构,从而完成了本发明。
此外,为了解决上述技术问题,本发明的发明人进行了深入研究,结果发现:通过使芳香族聚碳酸酯与特定结构的脂肪族二元醇化合物在酯交换催化剂的存在下进行反应,芳香族聚碳酸酯发生高分子量化,并且通过将由该反应副产生成的环状碳酸酯的至少一部分除去到反应体系外,能够得到高分子量且高流动性的聚碳酸酯树脂,其不仅品质优异,而且与通过界面法得到的产品结构基本相同并具有良好的耐热性,从而完成了本发明。
此外,为了解决上述技术问题,本发明的发明人进行了深入研究,结果发现一种具有一定范围的末端羟基浓度和末端苯基浓度的新型的芳香族聚碳酸酯化合物,从而完成了本发明。
即,本发明涉及如下所示的高流动性聚碳酸酯共聚物、高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法和芳香族聚碳酸酯化合物。
1)一种高流动性聚碳酸酯共聚物,实质上由下述通式(I)所示的结构单元和下述通式(II)所示的结构单元形成,所述下述通式(I) 所示的结构单元源自具有与末端羟基结合的脂肪族烃基的脂肪族二元醇化合物,上述高流动性聚碳酸酯共聚物满足以下的条件(a)~(d)。
(在通式(I)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数为3以上的烃基。R1~R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为1~30的芳香族烃基中的基团。n和m分别独立地表示0~10的整数。其中,在Q不包括与末端羟基结合的脂肪族烃基的情况下,n和m分别独立地表示1~10的整数。并且R1和R2中的至少一个以及R3和R4中的至少一个分别选自氢原子和脂肪族烃基。)
(在通式(II)中,R1和R2分别独立地表示卤原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~20的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为6~20的环烷氧基或碳原子数为6~20的芳氧基。p和q表示0~4的整数。X仅表示价键或表示选自下述通式(II′)所示的二价有机基团中的基团。)
(在通式(II′)中,R3和R4分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳基,R3与R4可以结合形成脂肪族环。)
(a)具有以下的通式(III)所示的结构。
(在通式(III)中,k表示4以上的整数,i表示1以上的整数,l表示1以上的整数,k′表示整数0或1。R表示直链或支链的烃基、可以含 有氟的苯基或氢原子。其中,在上述共聚物总量中,70重量%以上i=1。)
(b)相对于构成上述聚碳酸酯共聚物的结构单元总量,通式(I)所示的结构单元的比例为1~30摩尔%,通式(II)所示的结构单元的比例为99~70摩尔%。
(c)作为流动性的指标的Q值(280℃、160kg负荷)为0.02~1.0ml/s。
(d)重均分子量(Mw)为30,000~100,000。
2)如上述(1)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:下述数学式(1)所示的N值(结构粘度指数)为1.25以下。
N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1)
3)如上述(1)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:上述Mw与Q值满足下述数学式(2)。
4.61×EXP(-0.0000785×Mw)<Q(ml/s)···(2)
4)如上述(1)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:上述Mw与Q值满足下述数学式(3)。
4.61×EXP(-0.0000785×Mw)<Q(ml/s)<2.30×EXP(-0.0000310×Mw)···(3)
5)如上述(1)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,衍生上述通式(I)所示的结构单元的脂肪族二元醇化合物为下述通式(A)所示的化合物。
HO-(CR1R2)n-Q-(CR3R4)。-OH···(A)
(在通式(A)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数为3以上的烃基。R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基的基团。n和m分别独立地表示0~10的整数。其中,在Q不包括与末端羟基结合的脂肪族烃基的情况下,n和m分别独立地表示1~10的整数。并且,R1和R2的至少一个以及R3和R4的至少一个分别独立地选自氢原子和脂肪族烃基。)
6)如上述(5)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述脂肪族二元醇化合物为下述通式(i)所示的化合物。
HO-(CR1R2)n1-Q1-(CR3R4)m1-OH···(i)
(在通式(i)中,Q1表示含有芳香环的碳原子数为6~40的烃基。R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团。n1和m1分别独立地表示1~10的整数。)
7)如上述(6)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述脂肪族二元醇化合物为选自4,4′-双(2-羟基乙氧基)联苯、2,2′-双[(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴、9,9-双(羟基甲基)芴、9,9-双(羟基乙基)芴、芴乙二醇和芴二乙醇中的化合物。
8)如上述(5)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述脂肪族二元醇化合物为下述通式(ii)所示的化合物。
HO-(CR1R2)n2-Q2-(CR3R4)m2-OH···(ii)
(在通式(ii)中,Q2表示可以含有杂环的直链状或支链状的碳原子数为3~40的烃基。R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团。n2和m2分别独立地表示0~10的整数。)
9)如上述(8)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述Q2表示具有不含杂环的支链的碳原子数为6~40的链状脂肪族烃基。
10)如上述(9)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述脂肪族二元醇化合物选自2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇、2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇和2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇。
11)如上述(5)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述脂肪族二元醇化合物为下述通式(iii)所示的化合物。
HO-(CR1R2)n3-Q3-(CR3R4)m3-OH···(iii)
(在通式(iii)中,Q3表示碳原子数为6~40的环状烃基。R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团。n3和m3分别独立地表 示0~10的整数。)
12)如上述(11)所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述脂肪族二元醇化合物为选自五环十五烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、1,3-金刚烷二甲醇、萘烷-2,6-二甲醇和三环癸烷二甲醇中的至少一种化合物。
13)如上述(5)~(12)中任一项所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其中,上述脂肪族二元醇化合物的沸点为240℃以上。
14)一种成型体,其是使用上述(1)所述的聚碳酸酯共聚物,利用选自注射成型、吹塑成型、挤出成型、注射吹塑成型、旋转成型和压缩成型中的成型法进行成型而成的。
15)一种成型体,其选自包含上述(1)所述的聚碳酸酯共聚物的片和膜。
16)一种高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,其特征在于,包括高分子量化工序,在该工序中,在酯交换催化剂的存在下,使芳香族聚碳酸酯与下述通式(g1)所示的脂肪族二元醇化合物反应而进行高分子量化。
(在通式(g1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。m表示1~30的整数。)
17)如上述(16)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(g1)中的m为2~8的整数。
18)如上述(16)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(g1)所示的脂肪族二元醇化合物为下述通式(g2)所示的化合物。
(在通式(g2)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。n表示1~28的整数。)
19)如上述(18)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(g2)中的n为1~6的整数。
20)如上述(18)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(g2)所示的脂肪族二元醇化合物为下述通式(g3)所示的化合物。
(在通式(g3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。)
21)如上述(20)所示的制造方法,其特征在于:在上述通式(g3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、或者碳原子数为1~5的直链或支链的烷基。
22)如上述(20)所述的制造方法,其特征在于:在上述通式(g3)中,Ra和Rb分别独立地表示碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。
23)如上述(22)所述的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,其特征在于:上述脂肪族二元醇化合物选自2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇、2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇和2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇。
24)一种高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,其特征在于:包括高分子量化工序,在该高分子量工序中,在酯交换催化剂的存在下,使芳香族聚碳酸酯与下述通式(g4)所示的脂肪族二元醇化合物反应而进行高分子量化。
(在通式(g4)中,R表示选自下述式所示的结构的二价的烃基。n表示1~20的整数。)
25)如上述(24)所述的制造方法,其特征在于:在上述通式(g4)中,R为-(CH2)m-所示的二价的烃基(m为3~20的整数)或-CH2-C(CH3)2-CH2-,n为1~3。
26)如上述(16)或(24)所述的制造方法,其特征在于,包括:高分子量化工序,在酯交换催化剂的存在下,使芳香族聚碳酸酯与脂肪族二元醇化合物反应而进行高分子量化;和环状碳酸酯除去工序,将在上述高分子量化工序中副产生成的环状碳酸酯的至少一部分向反应体系外除去。
27)如上述(26)所述的制造方法,其中,上述环状碳酸酯为下述通式(h1)所示的化合物。
(在通式(h1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。m表示1~30的整数。)
28)如上述(27)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(h1)中的m为2~8的整数。
29)如上述(27)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(h1)所示的环状碳酸酯为下述通式(h2)所示的化合物。
(在通式(h2)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~ 12的直链或支链的烷基、或者苯基。n表示1~28的整数。)
30)如上述(29)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(h2)中的n为1~6的整数。
31)如上述(29)所述的制造方法,其特征在于:上述通式(h2)所示的环状碳酸酯为下述通式(h3)所示的化合物。
(在通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。)
32)如上述(31)所述的制造方法,其特征在于:在上述通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子或碳原子数为1~5的直链烷基。
33)如上述(16)或(24)所述的制造方法,其中,相对于上述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的总末端量1摩尔,脂肪族二元醇化合物的使用量为0.01~1.0摩尔。
34)如上述(16)或(24)所述的制造方法,其特征在于:上述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的至少一部分被封端。
35)如上述(16)或(24)所述的制造方法,其中,上述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯是通过芳香族二羟基化合物与碳酸二酯的反应得到的封端的预聚物。
36)如上述(16)或(24)所述的制造方法,其特征在于:上述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的羟基末端浓度为1,500ppm以下。
37)如上述(16)或(24)所述的制造方法,其特征在于:上述高分子量化工序中的反应后的经过高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的重均分子量(Mw)比该高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的重均分子量(Mw)高5,000以上。
38)如上述(16)或(24)所述的制造方法,其特征在于:上述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的重均分子量(Mw)为5,000~60,000。
39)一种聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:其以通过上述(16)或(24)所述的制造方法得到的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂为主体,含有3000ppm以下的下述通式(h1)所示的环状碳酸酯。
(在通式(h1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。m表示1~30的整数。)
40)如上述(39)所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:上述通式(h1)中的m为2~8的整数。
41)如上述(39)所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:上述通式(h1)所示的环状碳酸酯为下述通式(h2)所示的化合物。
(在通式(h2)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。n表示1~28的整数。)
42)如上述(41)所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:上述通式(h2)中的n为1~6的整数。
43)如上述(41)所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:上述通式(h2)所示的环状碳酸酯为下述通式(h3)所示的化合物。
(在通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。)
44)如上述(43)所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:在 上述通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子或碳原子数为1~5的直链烷基。
45)如上述(39)所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:上述高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的、下述数学式(1)所示的N值(结构粘度指数)为1.25以下。
N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1)
46)一种芳香族聚碳酸酯化合物,其实质上由下述通式(1)所示的结构单元形成,该芳香族聚碳酸酯化合物满足以下的条件(A)~(C)。
(在通式(1)中,R1和R2分别独立地表示卤原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~20的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为6~20的环烷氧基或碳原子数为6~20的芳氧基。p和q表示0~4的整数。X仅表示价键或表示选自下述通式(1′)所示的二价有机基团中的基团。)
(在上述通式(1′)中,R3和R4分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳基,R3与R4可以结合形成脂肪族环。)
(A)重均分子量(Mw)为5,000~60,000。
(B)末端羟基浓度为1500ppm以下。
(C)末端苯基浓度为2摩尔%以上。
47)如上述(46)所述的芳香族聚碳酸酯化合物,其特征在于:其是在酯交换催化剂的存在下,使芳香族二羟基化合物与碳酸二酯以 碳酸二酯/芳香族二羟基化合物=1.0~1.3(摩尔比)的比例反应而获得的。
48)如上述(46)或(47)所述的芳香族聚碳酸酯化合物,其特征在于:结构粘度指数(N值)为1.25以下。
49)如上述(46)或(47)所述的芳香族聚碳酸酯化合物,其特征在于:使用支化剂导入支链结构,并且结构粘度指数(N值)超过1.25。
50)一种高分子量芳香族聚碳酸酯树脂制造用预聚物材料,其特征在于:其为在高分子量芳香族聚碳酸酯树脂的制造中使用的芳香族聚碳酸酯预聚物,上述高分子量芳香族聚碳酸酯树脂的制造包括:在酯交换催化剂的存在下,以减压条件使芳香族聚碳酸酯预聚物与具有与末端羟基结合的脂肪族烃基的脂肪族二元醇化合物发生酯交换反应的工序,上述高分子量芳香族聚碳酸酯树脂制造用预聚物材料以上述(46)或(47)所述的芳香族聚碳酸酯化合物为主体,残留碳酸酯单体量为3000ppm以下。
51)如上述(50)所述的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂制造用预聚物材料,其中,上述脂肪族二元醇化合物为下述通式(A)所示的化合物。
HO-(CR1R2)n-Q-(CR3R4)。-OH···(A)
(在通式(A)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数为3以上的烃基。R1~R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团。n和m分别独立地表示0~10的整数。其中,在Q不包括与末端羟基结合的脂肪族烃基的情况下,n和m分别独立地表示1~10的整数。并且,R1和R2的至少一个以及R3和R4的至少一个分别选自氢原子和脂肪族烃基。)
发明效果
本发明的新型的聚碳酸酯共聚物,其特征在于:具有由具有一定以上的长度的芳香族聚碳酸酯链和源自特定的脂肪族二元醇化合物的结构单元形成的结构,且该聚碳酸酯共聚物为高分子量且高流动性,并且几乎不含支链结构(N值低)。
具有这种特征的聚碳酸酯共聚物目前尚不存在。即便是具有相同的源自芳香族二羟基化合物的芳香族聚碳酸酯形成单元和源自脂肪族二元醇化合物的结构单元的共聚物,如果不像本发明那样具有由一定以上的长度的芳香族聚碳酸酯链和源自脂肪族二元醇化合物的结构单元形成的结构,就不能同时满足高分子量和高流动性的条件。采用使用添加剂等的流动性改良方法,不能容易地原样保持聚碳酸酯树脂固有的物性并实现高流动化。
如上所述,本发明的聚碳酸酯共聚物,不使用添加剂,能够得到原样保持作为芳香族聚碳酸酯有用的物性的耐冲击性、耐磨损性、耐应力开裂性等机械强度、和良好的色相、光学的特性、低平衡吸水率、耐热性、尺寸稳定性、透明性、耐气候性、耐水解性、阻燃性等物性并且为高分子量且能够实现高流动性的聚碳酸酯树脂。并且,不仅为高分子量且高流动性,而且是支链结构和异构结构也少(N值小)的聚碳酸酯树脂。
并且,根据本发明的新型的制造方法,通过芳香族聚碳酸酯(预聚物)与特定结构的脂肪族二元醇化合物的反应,芳香族聚碳酸酯被高分子量化,并且副产生成的环状碳酸酯向反应体系外除去,高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的主链中几乎不会混入脂肪族二元醇化合物。因此,得到的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂,在链中不会残留连结部位,在结构上与由现有的界面法或熔融法得到的聚碳酸酯基本相同。例如,由使用双酚A(BPA)作为芳香族二羟基化合物的芳香族聚碳酸酯预聚物,得到具有与通常的来自双酚A的聚碳酸酯树脂(BPA-PC)基本相同的化学结构的聚合物。这样得到的聚碳酸酯树脂,具有与现有的通过界面法的聚碳酸酯同等的物性,并且使用脂肪族二元醇化合物作为连结剂高速地进行高分子量化,因而不仅具有支链度小、异构结构少等品质上的优点,并且由于不含来自由脂肪族二元醇化合物构成的连结剂的骨架,因而高温下的热稳定性(耐热性)得到大幅改善。
并且,本发明的新型的芳香族聚碳酸酯化合物具有特定的末端物性,特别适合于通过与具有与末端羟基结合的脂肪族烃基的特定的脂肪族二元醇化合物的酯交换反应来制造聚碳酸酯树脂。
通过使具有这种特征的芳香族聚碳酸酯化合物与特定的脂肪族二元醇化合物发生酯交换反应,能够保持芳香族聚碳酸酯树脂的良好的品质,并且以简便的方法实现充分的高分子量化。特别是能够不使用添加剂等,制造虽为高分子量但具备高流动性、并且不含支链结构的聚碳酸酯共聚物。另一方面,如果使用规定量的支化剂在上述芳香族聚碳酸酯化合物中导入支链结构,就能够简便地制造具有预期的支化度的芳香族聚碳酸酯树脂。
附图说明
图1是本发明的实施例1中得到的聚碳酸酯共聚物的1H-NMR谱图(A)。
图2是本发明的实施例1中得到的聚碳酸酯共聚物的1H-NMR谱图(B)。
图3是表示本发明的实施例1~19、比较例1~5中得到的聚碳酸酯的Mw与Q值(160kg负荷、280℃测定时)的关系的图。
图4是表示本发明的实施例1~19、比较例1~5中得到的聚碳酸酯的Mw与N值的关系的图。
图5是本发明的实施例20的反应物的1H-NMR谱图。
图6是本发明的实施例20中得到的树脂的1H-NMR谱图。
图7是本发明的实施例34中得到的芳香族聚碳酸酯预聚物的1H-NMR谱图。
具体实施方式
I.高流动性聚碳酸酯共聚物
本发明的高流动性聚碳酸酯共聚物实质上由上述通式(I)所示的结构单元和通式(II)所示的结构单元形成。
(1)通式(I)所示的结构单元
通式(I)所示的结构单元源自脂肪族二元醇化合物。在此,本发明中所说的脂肪族二元醇化合物为具有与末端羟基结合的脂肪族烃基的化合物。末端羟基的意思是指参与通过酯交换反应与芳香族聚碳酸酯预聚物之间形成碳酸酯键的羟基。
作为脂肪族烃基,可以列举亚烷基和亚环烷基,它们的一部分可以被芳香族基、含杂环的基团等取代。
在上述通式(I)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数为3以上的烃基。该烃基的碳原子数的下限为3、优选为6、更优选为10,上限优选为40、更优选为30、进一步优选为25。
作为该杂原子,可以列举氧原子(O)、硫原子(S)、氮原子(N)、氟原子(F)和硅原子(Si)。其中特别优选为氧原子(O)和硫原子(S)。
该烃基可以是直链状结构,可以是支链状结构,也可以是环状结构。并且Q可以含有芳香环、杂环等环状结构。
在上述通式(I)中,R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30(优选碳原子数为1~10)的脂肪族烃基和碳原子数为6~20(优选碳原子数为6~10)的芳香族烃基中的基团。
作为脂肪族烃基,具体可以列举直链或支链的烷基、环烷基。作为烷基,可以列举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基等。作为环烷基,可以列举环己基。作为芳香族烃基,可以列举芳基、萘基等。作为芳基,可以列举苯基、苯乙基、苯甲基、甲苯基、邻二甲苯基,优选为苯基。
其中,R1和R2中的至少一个以及R3和R4中的至少一个分别选自氢原子和脂肪族烃基。
作为R1~R4,特别优选分别独立地表示选自氢原子和碳原子数为1~30(优选碳原子数为1~10)的脂肪族烃基中的基团。
作为特别优选的脂肪族烃基,可以列举直链或支链的烷基。作为烷基,可以列举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、异戊基。
其中,最优选R1~R4均为氢原子。即,能够衍生上述通式(I)的脂肪族二元醇化合物优选为伯二元醇化合物,更优选除直链状脂肪族二元醇以外的伯二元醇化合物。
n和m分别独立地表示0~10的整数,优选0~4的整数。其中, 在Q不包括与末端羟基结合的脂肪族烃基的情况下,n和m分别独立地表示1~10,优选1~4的整数。
衍生上述结构单元(I)的脂肪族二元醇化合物为下述通式(A)所示的具有2元的醇性羟基的化合物。在通式(A)中,Q、R1~R4、n和m与上述通式(I)中的相同。
HO-(CR1R2)n-Q-(CR3R4)。-OH···(A)
上述末端结构“HO-(CR1R2)n-”和“-(CR3R4)m-OH”的具体例,可以列举以下的结构。
Ra、Rb=氢、直链或支链的烷基、苯基、萘基,m=1以上的整数
Ra、Rb=氢、直链或支链的烷基、苯基、萘基,m=1以上的整数
作为本发明中使用的脂肪族二元醇化合物,更优选列举下述通式(i)~(iii)中任一个所示的具有2元的醇性羟基的化合物。
HO-(CR1R2)nl-Q1-(CR3R4)ml-OH···(i)
HO-(CR1R2)D2-Q2-(CR3R4)m2-OH···(ii)
HO-(CRlR2)n3-Q3-(CR3R4)m3-OH···(iii)
在上述通式(i)中,Q1表示含有芳香环的碳原子数为6~40的烃基,优选表示含有芳香环的碳原子数为6~30的烃基。并且,Q1可以含有选自氧原子(O)、硫原子(S)、氮原子(N)、氟原子(F)和硅原子(Si)中的至少一种的杂原子。
n1和m1分别独立地表示1~10的整数,优选为1~4的整数。作为芳香环,可以列举苯基、联苯基、芴基、萘基等。
作为Q1具体例,可以列举下述结构式所示的基团。
R=直链或支链的烷基、环己基、苯基。
R=直链或支链的烷基、环己基、苯基。
m=0~12的整数
m=0~12的整数
R=碳原子数为1~10的直链或可为支链的烷基、环己基、苯基
R=碳原子数为1~10的直链或支链的烷基、环己基或苯基
R=碳原子数为1~10的直链或支链的烷基、环己基或苯基
n=1~20(优选1~2)
R=碳原子数为1~10的直链或支链的烷基、环己基或苯基
R=碳原子数为1~30的直链或支链的烷基、环己基或苯基
R=碳原子数为1~30的直链或支链的烷基、环己基或苯基
Ra=H或甲基,Rb=碳原子数为1~30的直链或支链的烷基、环己基或苯基
Ra=H或甲基,Rb=碳原子数为1~30的直链或支链的烷基、环己基或苯基
在上述通式(ii)中,Q2表示可以含有杂环的直链状或支链状的碳原子数为3~40的烃基,优选表示可以含有杂环的直链状或支链状的链状脂肪族碳原子数为3~30的烃基。并且,Q2可以含有选自氧原子(O)、硫原子(S)、氮原子(N)、氟原子(F)和硅原子(Si)中的至少一种的杂原子。n2和m2分别独立地表示0~10的整数,优选为0~4的整数。
作为Q2的具体例,可以列举下述下述结构式所示的基团。其中,下述结构式中,在具有分子量分布的结构式组的情况下,优选选择基于平均分子量的平均碳原子数在6~40的范围内的基团。
Ra、Rb=除了氢之外,直链或支链状的烷基,可以取代有-NH2和-F。m=1~30的整数。
m=1~30的整数。
聚己内酯二醇、聚(己二酸-1,4-丁二醇酯)二醇、聚(琥珀酸-1,4-丁二醇酯)二醇
R=H、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。
m=1~30的整数。
n=1~20(优选1~2)
R=-(CH2)m-或
(m=3~20)
在上述通式(iii)中,Q3表示含有碳原子数为6~40的环状烃基(亚环烷基)的基团,优选含有碳原子数为6~30的环状烃基的基团。n3和m3分别独立地表示0~10的整数,优选表示1~4的整数。作为亚环烷基,可以列举亚环己基、二环癸基(bicyclo decanyl)、三环癸基(tricyclo decanyl)等。
作为Q3的具体例,可以列举下述结构式所示的基团。
R=碳原子数为1~8的直链或支链的烷基
n=1~20(优选1~2)
在上述通式(i)~(iii)中,R1~R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30(优选碳原子数为1~10)的脂肪族烃基和碳原子数为6~20(优选碳原子数为6~10)的芳香族烃基中的基团。其具体例与上述通式(I)中的相同。
在上述通式(i)~(iii)中任一个所示的脂肪族二元醇化合物中,更优选的是通式(i)和(ii)所示的化合物,特别优选的是通式(ii)所示的化合物。
另外,作为上述通式(A)所示的脂肪族二元醇化合物,特别优选伯二元醇化合物,进一步优选的是除直链状脂肪族二元醇以外的伯二元醇化合物。
作为能够用作上述通式(A)所示的脂肪族二元醇化合物的具体例,可以列举如下所示结构的化合物。
Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~30的直链或支链的烷基、苯基或环己基。
Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~30的直链或支链的烷基、苯基或环己基。
m=4~30的整数。
Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12、优选为1~4的直链或支链的烷基、或者苯基,m表示1~30的整数。
R表示碳原子数为1~10的烷基,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12、优选为1~4的直链或支链的烷基、或者苯基,m表示1~10的整数、优选表示1~5的整数。
R表示碳原子数为1~10的烷基,Ra、Rb、Rc、Rd分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12、优选为1~4的直链或支链的烷基、或者苯基,m、k表示1~10的整数、优选表示1~5的整数。
m表示1~10的整数、优选表示1~5的整数。
R表示烷基、苯基或环己基。
m表示0~20的整数、优选表示0~12的整数。
R表示碳原子数为1~10的直链或支链的烷基。
R表示氢原子、碳原子数为1~10的直链或支链的烷基、苯基或环己基。
Ra、Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~30、优选为1~24的直链或支链的烷基、苯基或环己基。
R表示氢原子、碳原子数为1~10的直链或支链的烷基、苯基或环己基。
R表示碳原子数为1~8、优选1~4的直链或支链的烷基。
R表示碳原子数为1~8、优选1~4的直链或支链的烷基。
n=1~20(优选1~2)
将能够用作上述通式(A)所示的脂肪族二元醇化合物的具体例分类为伯二元醇和仲二元醇,如下所示。
(i)伯二元醇:含2-羟基乙氧基的化合物
作为本发明的脂肪族二元醇化合物,优选列举“HO-(CH2)2-O-Y-O-(CH2)2-OH”所示的含2-羟基乙氧基的化合物。在此,作为Y,可以列举具有下述结构的有机基团(A)、有机基团(B)、选自二价的亚苯基或亚萘基中的有机基团(C)、或选自下述结构式的亚环烷基(D)。
在此,X表示单键或下述结构的基团。R1和R2分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、苯基或环烷基,它们可以含有氟原子。R1和R2优选为氢原子或甲基。p和q分别独立地表示0~4(优选0~3)的整数。
在上述结构中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~30、优选1~12、更优选1~6、特别优选1~4的直链或支链的烷基、碳原子数为6~12的芳基或碳原子数为6~12的环烷基,或者还可以相互结合形成环。作为环,可以列举芳香环、脂环、杂环(含有O和/或S)、或者它们的任意的组合。在Ra、Rb为烷基或相互形成环的情况下,它们可以含有氟原子。Rc和Rd分别独立地表示碳原子数为1~10、优选1~6、更优选1~4的烷基(特别优选甲基或乙基),它们可以含有氟原子。e表示1~20的整数、优选为1~12的整数。
Re和Rf分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数为1~10的直链或支链的烷基、碳原子数为6~12的芳基、碳原子数为6~12的环烷基、碳原子数为1~20的烷氧基,它们可以含有氟原子。它们还可以相互结合形成环。作为直链或支链的烷基,优选碳原子数为1~6,更优选碳原子数为1~4,特别优选甲基或乙基。作为碳原子数为1~20的烷氧基,优选为甲氧基或乙氧基。
更具体的脂肪族二元醇化合物的示例如下。在下述式中,n和m分别独立地表示0~4的整数。R1和R2分别独立地表示氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、异丁基、苯基或环己基。
<Y为有机基团(A)的情况>
Y为有机基团(A)时的优选化合物如下所示。
<Y为有机基团(B)的情况>
Y为有机基团(B)的情况下,X优选表示-CRaRb-(Ra和Rb分别独立地为氢原子或碳原子数为1~6的烷基,优选为甲基)。具体可以列举下面所示的化合物。
<Y为有机基团(C)的情况>
Y为有机基团(C)的情况的优选化合物如下所示。
在上述含2-羟基乙氧基的化合物中,特别优选的化合物如下所示。
(ii)伯二元醇:含羟基烷基的化合物
作为本发明的脂肪族二元醇化合物,优选列举“HO-(CH2)r-Z-(CH2)r-OH”所示的含羟基烷基的化合物。在此,r为1或2。即,作为羟基烷基,为羟基甲基和羟基乙基。
作为Z,可以列举如下所示的有机基团。
优选的含羟基烷基的化合物如下所示。在下述式中,n和m分别独立地表示0~4的整数。
(iii)伯二元醇:碳酸酯二元醇类化合物
作为本发明的脂肪族二元醇化合物的优选化合物,可以列举下述式所示的碳酸酯二元醇类化合物。在此,作为R,可以列举具有如下结构的有机基团。在下述式中,n为1~20的整数、优选为1~2的整数。m为3~20的整数、优选为3~10的整数。
n=1~20(优选1~2)
作为上述聚碳酸酯二元醇类化合物,优选列举如下所示的二元醇(环己烷二甲醇或新戊二醇的二聚物)或以其为主要成分的化合物。
作为本发明的脂肪族二元醇化合物,优选使用选自上述的(i)含2-羟基乙氧基的化合物、(ii)含羟基烷基的化合物和(iii)碳酸酯二元醇类化合物中的伯二元醇。
其中,本发明的脂肪族二元醇化合物并不特别地限定为上述特定 的伯二元醇,还可以为上述伯二元醇以外的伯二元醇化合物,或者仲二元醇化合物中也存在能够使用的化合物。能够使用的其他的伯二元醇化合物或仲二元醇化合物的示例如下所示。
其中,在下述式中,R1和R2分别独立地为氢原子、卤原子、氨基、硝基、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~20的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为6~20的环烷氧基或碳原子数为6~20的芳氧基,优选为氢原子、氟原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、环己基、苯基、苄基、甲氧基或乙氧基。
R5、R6、R7、R8为氢原子或碳原子数为1~10的1价的烷基。R9 和R10分别独立地为碳原子数为1~8、优选1~4的直链或支链的烷基。
Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~30(优选1~12、更优选1~6、特别优选1~4)的直链或支链的烷基、碳原子数为6~12的芳基或碳原子数为6~12的环烷基,或者还可以相互结合形成环。作为环,可以列举芳香环、脂环、杂环(含有O和/或S)、或者它们的任意的组合。在Ra、Rb为烷基或相互形成环的情况下,它们可以含有氟原子。
R′是碳原子数为1~10、优选为1~8的亚烷基。Re和Rf分别独立地为氢原子、卤原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、异丁基、苯基、甲氧基或乙氧基。m′为4~20的整数、优选为4~12的整数。m′′为1~10的整数、优选为1~5的整数。e为1~10的整数。
<其他的伯二元醇>
<仲二元醇>
进一步具体而言,可以列举1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-环己烷二甲醇、三环(5.2.1.02.6)癸烷二甲醇、萘烷-2,6-二甲醇、五环十五烷二甲醇、异山梨醇、异二缩甘露醇、1,3-金刚烷二甲醇等含有环状结构的脂肪族二元醇类;对苯二甲醇、间苯二甲醇、萘二甲醇、联苯二甲醇、1,4-双(2-羟基乙氧基)苯基、4,4′-双(2-羟基乙氧基)联苯、2,2′-双[(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(BPEF)、9,9-双(羟基甲基)芴、9,9-双(羟基乙基)芴、芴二醇、芴二乙醇等含有芳香环的脂肪族二元醇类;聚己内酯二醇、聚(己二酸-1,4-丁二醇酯)二醇、聚(琥珀酸-1,4-丁二醇酯)二醇等脂肪族聚酯二元醇;2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇(丁基乙基丙二醇)、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇、2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇、2-甲基-2-丙基丙二醇、2-甲基-丙烷-1,3-二醇等支链状脂肪族二元醇;双(3-羟基-2,2-二甲基丙基)碳酸酯等碳酸酯二元醇类化合物等。
上述脂肪族二元醇化合物可以单独使用,也可以使用两种以上的组合。并且,实际使用的脂肪族二元醇化合物,根据反应条件等,能够使用的化合物种类有时会有所不同,可以根据采用的反应条件等适当选择。
本发明中使用的脂肪族二元醇化合物的沸点没有特别限制,如果 考虑将伴随芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物的反应而副产生成的芳香族单羟基化合物蒸馏除去,则优选使用的脂肪族二元醇化合物具有比该芳香族单羟基化合物高的沸点。并且,需要在一定的温度和压力下不挥发而使反应可靠地进行,因而大多情况下优选使用具有更高沸点的脂肪族二元醇化合物。在这种情况下,优选使用常压时沸点为240℃以上、更优选250℃以上的脂肪族二元醇化合物。
作为这样的脂肪族二元醇化合物的具体例,可以列举1,4-环己烷二甲醇、1,6-环己烷二甲醇(沸点:283℃)、萘烷-2,6-二甲醇(341℃)、五环五萘烷二甲醇、4,4′-双(2-羟基乙氧基)联苯、2,2′-双[(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(BPEF)、9,9-双(羟基甲基)芴、9,9-双(羟基乙基)芴、芴二醇、芴二乙醇、2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇(271℃)、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇(250℃)、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇(280℃)、双(3-羟基-2,2-二甲基丙基)碳酸酯等。
另一方面,即使是常压时沸点低于240℃的脂肪族二元醇化合物,通过对添加方法进行研究,也能够足够适当地在本发明中使用。作为这样的脂肪族二元醇化合物的具体例,可以列举2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇(226℃)、2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇(230℃)、丙烷-1,2-二醇(188℃)等。
本发明中的使用的脂肪族二元醇化合物的沸点的上限没有特别限定,700℃以下即可。
(2)通式(II)所示的结构单元
本发明的聚碳酸酯共聚物的芳香族聚碳酸酯形成单元是通式(II)所示的结构单元。
在通式(II)中,R1和R2分别独立地表示卤原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~20的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为6~20的环烷氧基或碳原子数为6~20的芳氧基。p和q表示0~4的整数。X仅表示价键或表示选自下述通式(II′)所示的二价有机基团中的基团。
在通式(II′)中,R3和R4分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳基,R3与R4可以结合形成脂肪族环。
作为衍生上述通式(II)所示的结构单元的芳香族二羟基化合物,可以列举下述通式(II'')所示的化合物。
在上述通式(II'')中,R1~R2、p、q和X分别与上述通式(II)中的相同。
作为这样的芳香族二羟基化合物,具体可以列举双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、双(4-羟基苯基)二苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-苯基苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙烷、4,4′-二羟基二苯基醚、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基苯基醚、4,4′-二羟基苯基硫醚、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基硫醚、4,4′-二羟基二苯基亚砜、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基亚砜、4,4′-二羟基二苯基砜、4,4′-二羟基二苯基砜、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基砜等。
其中,由于作为单体的稳定性、并且容易获得其所含杂质的量少的形态等的理由,作为优选例可以列举2,2-双(4-羟基苯基)丙烷。
作为本发明中的芳香族聚碳酸酯形成单元,以控制玻璃化转变温度、提高流动性、提高折射率、降低双折射等控制光学性质等为目的,可以根据需要组合源自上述各种单体(芳香族二羟基化合物)中的多 种的结构单元。
(3)要件(a)
本发明的聚碳酸酯共聚物的特征在于,具有以下的通式(III)所示的结构。在此,在通式(III)中,(I)表示通式(I)所示的结构单元,(II)表示通式(II)所示的结构单元。
在上述通式(III)中,R表示直链或支链的烃基、可以含有氟的苯基、或氢原子。具体可以列举甲基、丙基、异丙基、乙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、四氟丙基、叔丁基-苯基、五氟苯基等。
在上述通式(III)中,k表示由芳香族聚碳酸酯形成单元构成的链(芳香族聚碳酸酯链)的平均链长。芳香族聚碳酸酯形成单元是作为本发明的聚碳酸酯共聚物的主体的结构单元,由其构成的芳香族聚碳酸酯链形成该聚碳酸酯共聚物的主要的高分子结构。k为4以上、优选为4~100、更优选为5~70。在该链长不具有一定以上的长度时,“-(I)i-”所示的结构部位相对增加,其结果,本发明的聚碳酸酯共聚物的无规共聚性增加,而且存在作为聚碳酸酯树脂的固有特性的耐热性等丧失的倾向。
结构单元“-(II)k-”(芳香族聚碳酸酯链)是源自芳香族聚碳酸酯预聚物的结构单元,其重均分子量(Mw)优选为5,000~60,000、更优选为10,000~50,000、进一步优选为10,000~40,000。
如果芳香族聚碳酸酯链的分子量过低,有时本发明的聚碳酸酯共聚物会更大程度上受到共聚成分的物性影响。虽然可以由此而进行物性改良,但有时维持芳香族聚碳酸酯的有用的物性的效果不足。
如果芳香族聚碳酸酯链的分子量过高,本发明的聚碳酸酯共聚物,有时不能得到维持芳香族聚碳酸酯的有用的物性并且具有高流动性的聚碳酸酯共聚物。
i表示由源自脂肪族二元醇化合物的结构单元构成的部位“-(I)i -”的平均链长。i为1以上、优选为1~5、更优选为1~3、特别优选为1~2、最优选为1。该平均链长越接近1越优选。如果该脂肪族 二元醇部位“-(I)i-”的平均链长过长,耐热性和机械强度降低,不能得到本发明的效果。
l表示由芳香族聚碳酸酯链和脂肪族二元醇部位构成的结构单元“-[-(II)k-(I)i-]l-”的平均链长。l为1以上、优选为1~30、更优选为1~20、特别优选为1~10。
k′是整数0或1。即,存在脂肪族二元醇部位“-(I)i-”的两侧具有芳香族聚碳酸酯链的情况、和仅在单侧具有芳香族聚碳酸酯链的情况,大多情况下在其两侧具有芳香族聚碳酸酯链。
上述聚碳酸酯共聚物中,芳香族聚碳酸酯链“-(II)k-”与脂肪族二元醇部位“-(I)i-”的比例(摩尔比)没有特别限定,作为聚碳酸酯共聚物整体的平均值,优选为“-(II)k-”/“-(I)i-”=0.1~3、更优选为0.6~2.5、特别优选为2。并且,k/l没有特别限制,优选为2~200、更优选为4~100。
其中,在本发明的上述聚碳酸酯共聚物中,构成该共聚物的聚合物分子总量中的70重量%以上、优选80重量%以上、更优选90%以上、特别优选95%以上的聚合物分子中,i=1。即,虽然树脂通常是具有各种结构和分子量的高分子化合物(聚合物分子)的集合体,但本发明的聚碳酸酯共聚物的特征在于,其为含有70重量%以上的、长链的芳香族聚碳酸酯链(-(II)k-)与源自脂肪族二元醇化合物的1个结构单元(-(I)-)结合的结构的高分子化合物的集合体。在i=1的高分子化合物低于70重量%时,由于共聚成分的比例高,因而容易受到共聚成分的物性影响,不能维持芳香族聚碳酸酯固有的物性。
本发明的聚碳酸酯共聚物中i=1的高分子化合物的比例可以通过聚碳酸酯共聚物的1H-NMR解析进行分析。
(4)要件(b)
本发明的聚碳酸酯共聚物以整体计,含有通式(I)所示的结构单元1~30摩尔%、优选1~25摩尔%、特别优选1~20摩尔%,含有通式(II)所示的结构单元99~70摩尔%、优选99~75摩尔%、特别优选99~80摩尔%。
如果通式(I)所示的结构单元的比例过少,则不能满足作为聚碳酸酯共聚物的特征的高分子量且高流动性的条件;如果过多,则机械 强度和耐热性等芳香族聚碳酸酯树脂本身固有的优异的物性就会受到损害。
在本发明的聚碳酸酯共聚物中,在不脱离本发明的要点的范围内,可以含有来自其他共聚成分的结构,但优选本发明的聚碳酸酯共聚物由通式(I)所示的结构单元1~30摩尔%(优选1~25摩尔%、特别优选1~20摩尔%)、和通式(II)所示的结构单元99~70摩尔%(优选99~75摩尔%、特别优选99~80摩尔%)构成。
(5)要件(c)
本发明的聚碳酸酯共聚物,作为流动性的指标的Q值(280℃、160kg负荷)的下限优选为0.02ml/sec、更优选为0.022ml/sec、进一步优选为0.025ml/sec、特别优选为0.027ml/sec、最优选为0.03ml/sec;上限优选为1.0ml/sec、更优选为0.5ml/sec,具有高流动性。通常,聚碳酸酯树脂的熔融特性可以由Q=K·PN表示。其中,式中的Q值表示熔融树脂的流出量(ml/sec)、K表示回归式的截距为独立变量(来源于聚碳酸酯树脂的分子量、结构)、P表示使用高化型流变仪以280℃测得的压力(负荷:10~160kgf)(kg/cm2)、N表示结构粘度指数。如果Q值过低,则精密部件或薄的物体的注射成型困难。在这种情况下,需要提高成型温度等的措施,但这可能会导致高温下的凝胶化、异构结构的出现、N值的增大等。如果Q值过高,则在用于吹塑成型、挤出成型等用途的情况下,熔融张力降低,容易出现垂落(draw down),得不到令人满意的成型品。此外,在用于注射成型等用途的情况下,无法通过拉丝等得到令人满意的成型品。
(6)要件(d)
本发明的聚碳酸酯共聚物的重均分子量(Mw)为30,000~100,000、优选为30,000~80,000、更优选为35,000~75,000,虽为高分子量,但兼具有高流动性。
如果聚碳酸酯共聚物的重均分子量过低,则在用于吹塑成型、挤出成型等用途的情况下,熔融张力降低,容易出现垂落,得不到令人满意的成型品。此外,在用于注射成型等用途的情况下,无法通过拉丝等得到令人满意的成型品。并且得到的成型品的机械物性、耐热性等物性降低。且低聚物区域增大,耐有机溶剂性等物性也降低。
如果聚碳酸酯共聚物的重均分子量过高,则精密部件或薄的物体的注射成型困难,成型周期时间延长,对生产成本造成不良影响。因此,虽然需要提高成型温度等措施,但这可能会导致高温下凝胶化、异构结构的出现、N值的增大等。
(7)N值(结构粘度指数)
在本发明的聚碳酸酯共聚物中,下述数学式(1)所示的N值(结构粘度指数)优选为1.3以下、更优选为1.28以下、特别优选为1.25以下。
N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1)
在上述数学式(1)中,Q160值表示以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积(ml/sec)(使用株式会社岛津制作所生产的CFT-500D型进行测定(下同),由冲程=7.0~10.0mm算出),Q10值表示以280℃、负荷10kg测得的每单位时间的熔融流动体积(ml/sec)(由冲程=7.0~10.0mm算出)(其中,喷嘴直径1mm×喷嘴长度10mm)。
结构粘度指数“N值”是芳香族聚碳酸酯树脂的支化度的指标。本发明的聚碳酸酯共聚物的N值低、支链结构的含有比例少、直链结构的比例高。通常,聚碳酸酯树脂存在在相同的Mw下增加支链结构的比例时(提高N值时)流动性增高(Q值增高)的倾向,但是本发明的聚碳酸酯共聚物在保持低的N值的状态下,实现了高的流动性(高Q值)。
(8)Mw与Q值的关系
本发明的聚碳酸酯共聚物中,上述Mw与Q值优选具有满足下述数学式(2)的关系,更优选具有满足下述数学式(3)的关系,即本发明的聚碳酸酯共聚物能够同时具备高分子量(高Mw)和高流动性(Q值)。满足下述数学式(2)(优选数学式(3))的聚碳酸酯共聚物迄今为止尚未为人所知。
4.61×EXP(-0.0000785×Mw)<Q(ml/s)···(2)
4.61×EXP(-0.0000785×Mw)<Q(ml/s)<2.30×EXP(-0.0000310×Mw)···(3)
现有的聚碳酸酯树脂,如果高分子量化,流动性就会降低;如果要提高流动性,就需要增加低分子量成分,作为聚合物本身的性质,使其具备高分子量且高流动性迄今为止不能容易地实现。相对于此,本发明的聚碳酸酯共聚物为高分子量,并且具有高流动性,可以认为这是由于其新型的分子结构所带来的。
(9)聚碳酸酯共聚物的制造方法
本发明的聚碳酸酯共聚物通过下述方法获得,使以上述通式(II)所示的结构为主要重复单元的缩聚物(以下有时称为“芳香族聚碳酸酯预聚物”)、与衍生上述通式(I)所示的结构的脂肪族二元醇化合物,在减压条件下发生酯交换反应。这样得到的聚碳酸酯共聚物能够维持耐冲击性等聚碳酸酯树脂固有的特性,并且虽为高分子量但赋予了高流动性。
特别是本发明的聚碳酸酯共聚物优选使用满足后述的特定条件的封端的芳香族聚碳酸酯化合物。
并且,在制造具有上述通式(II)所示的重复单元结构的芳香族聚碳酸酯预聚物时,能够并用上述芳香族二羟基化合物和一分子中具有3个以上官能团的多官能化合物。作为这样的多官能化合物,优选使用具有酚性羟基、羧基的化合物。
并且,在使用具有上述通式(II)所示的重复单元结构的芳香族聚碳酸酯预聚物时,还可以并用上述芳香族二羟基化合物和二羧酸化合物,制成聚酯碳酸酯。作为上述二羧酸化合物,优选对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等,优选采用这些二羧酸以酰氯或酯化合物的形态进行反应的方式。并且,在制造聚酯碳酸酯树脂时,将上述二羟基成分与二羧酸成分的合计设为100摩尔%时,二羧酸的使用量优选0.5~45摩尔%的范围,更优选1~40摩尔%的范围。
上述芳香族聚碳酸酯预聚物,优选其至少一部分被来自芳香族单羟基化合物的末端基或末端苯基(以下也称为封端末端基)封端。该封端末端基相对于总末端量的比例为60摩尔%以上时效果特别显著。另外,末端苯基浓度(封端末端基相对于全部结构单元的比例)为2摩尔%以上、优选为2~20摩尔%、特别优选为2~12摩尔%。在末端苯基浓度为2摩尔%以上的情况下,与脂肪族二元醇化合物的反应迅 速进行,能够特别显著地发挥本发明特有的效果。聚合物的封端末端量相对于总末端量的比例,可以通过聚合物的1H-NMR解析进行分析。
另外,可以通过利用Ti复合体的分光测定来测定末端羟基浓度。作为通过该评价的末端羟基浓度,优选为1,500ppm以下、更优选为1,000ppm以下。当为超过该范围的羟基末端或低于该范围的封端末端量时,不能通过与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应而获得充分的高分子量化的效果,有时不能获得满足本发明的要件(a)~(d)的聚碳酸酯共聚物。
这里所说的“聚碳酸酯的总末端基量”或“芳香族聚碳酸酯预聚物的总末端基量”,例如,如果无支链的聚碳酸酯(或链状聚合物)存在0.5摩尔,则以总末端基量为1摩尔来计算。
作为封端末端基的具体例,可以列举苯基末端、甲苯基(cresyl)末端、邻甲苯基(o-tolyl)末端、对甲苯基(p-tolyl)末端、对叔丁基苯基末端、联苯基末端、邻甲氧基羰基苯基末端、对枯基苯基末端等的末端基。
其中,优选容易从与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应的反应体系中除去的低沸点的芳香族单羟基化合物构成的末端基,特别优选苯基末端、对叔丁基苯基末端等。
这样的封端末端基,在界面法中,可以通过在芳香族聚碳酸酯预聚物制造时使用末端终止剂而导入。作为末端终止剂的具体例,可以列举对叔丁基苯酚、苯酚、对枯基苯酚、长链烷基取代苯酚等。末端终止剂的使用量,可以根据所希望的芳香族聚碳酸酯预聚物的末端量(即所希望的芳香族聚碳酸酯预聚物的分子量)和反应装置、反应条件等适当决定。
在熔融法中,可以通过在芳香族聚碳酸酯预聚物制造时使用相对于芳香族二羟基化合物过量的碳酸二苯酯那样的碳酸二酯来导入封端末端基。虽然也依赖于反应中使用的装置和反应条件,具体而言,相对于芳香族二羟基化合物1摩尔,使用碳酸二酯1.00~1.30摩尔、更优选1.02~1.20摩尔。由此,能够得到满足上述封端量的芳香族聚碳酸酯预聚物。
在本发明中,作为芳香族聚碳酸酯预聚物,优选使用使芳香族二羟基化合物与碳酸二酯反应(酯交换反应)而得到的封端的缩聚物。
作为上述芳香族聚碳酸酯预聚物的分子量,优选Mw为5,000~60,000。更优选Mw为10,000~50,000、进一步优选10,000~40,000的范围的芳香族聚碳酸酯预聚物。
如果使用超过该范围的低分子量的芳香族聚碳酸酯预聚物,由本发明得到的共聚物,有时受共聚成分的物性影响进一步增大。虽然由此能够进行物性改良,但有时维持芳香族聚碳酸酯的有用的物性的效果不足。
如果使用超过该范围的高分子量的芳香族聚碳酸酯预聚物,由于该芳香族聚碳酸酯预聚物本身粘度高,有时预聚物的制造需要以高温、高剪切、长时间进行,和/或与脂肪族二元醇化合物的反应需要以高温、高剪切、长时间进行,存在不适合获得维持芳香族聚碳酸酯的有用的物性且具有高流动性的聚碳酸酯共聚物的情况。
在本发明中,通过在酯交换催化剂的存在下、以减压条件使脂肪族二元醇化合物作用于被封端的芳香族聚碳酸酯预聚物,能够以温和的条件高速地实现高分子量化。即,与在芳香族聚碳酸酯预聚物由于脂肪族二元醇而发生开裂反应后通过酯交换反应生成脂肪族聚碳酸酯单元的反应相比,脂肪族二元醇化合物与芳香族聚碳酸酯预聚物的反应更快速地进行。
结果,上述通式(III)中来自脂肪族二元醇化合物的结构单元的链长(i值)为1的高分子化合物的生成量远大于具有i值为2以上的脂肪族聚碳酸酯单元的高分子化合物,能够得到i值为1的高分子化合物的比例极高的本发明的聚碳酸酯共聚物。
即便一直以来就存在以与本发明同样的比例含有上述通式(I)所示的结构单元和通式(II)所示的结构单元的聚碳酸酯共聚物,采用使芳香族二羟基化合物、脂肪族二元醇化合物和碳酸酯键形成性化合物一并反应的方法,也不能得到上述通式(III)中i值为1的高分子化合物的比例极高的聚碳酸酯共聚物。并且,在上述通式(III)中i值为1的高分子化合物的比例低的聚碳酸酯共聚物中,即使能够保持聚碳酸酯树脂固有的物性、为高分子量且具有高流动性,有时也会形成支链 多(支链度N值大)的聚合物,存在发生凝胶化、色相或耐冲击性、耐应力开裂性等机械强度降低的倾向。
采用本发明那样在酯交换催化剂存在下、以减压条件使脂肪族二元醇化合物作用于封端的芳香族聚碳酸酯预聚物的方法,得到的聚碳酸酯共聚物虽为高分子量但显示高的Q值,进一步优选显示低N值,并且具有可能带来本发明中未必优选的作用效果的异构结构的单元的比例极少。在此,所谓具有异构结构的单元,是指通过现有的熔融法得到的聚碳酸酯中大量含有的支链点单元等。作为具有异构结构的单元,例如可以列举具有如下结构的单元,但并不限定于此。其中,下述式中的(R1)p、(R2)q和X与上述通式(II)中表示的相同。Y表示有氢原子、苯基、甲基、通式(II)等结合。
作为衍生与上述芳香族聚碳酸酯预聚物发生酯交换反应的上述通式(I)所示结构的脂肪族二元醇化合物,能够使用的化合物如上所述。
作为本发明中脂肪族二元醇化合物的添加量,优选相对于芳香族 聚碳酸酯预聚物的总末端基量1摩尔,为0.01~1.0摩尔,更优选为0.1~1.0摩尔、进一步优选为0.2~0.7摩尔。但是,在使用沸点较低的化合物时,考虑到由于反应条件使得一部分挥发等还未参与反应就向体系外排出的可能性,可以预先添加过剩量。例如,对于1,4-环己烷二甲醇(沸点283℃)、对苯二甲醇(沸点288℃)、间苯二甲醇(沸点290℃)、聚碳酸酯二元醇等,为了使得到的聚碳酸酯共聚物中的来自脂肪族二元醇化合物的结构单元量在所希望的范围内,相对于芳香族聚碳酸酯预聚物的总末端基量1摩尔,最多可以添加50摩尔左右。
如果脂肪族二元醇化合物的使用量超过该范围,有时会导致共聚比例上升,源自作为共聚成分的上述通式(I)所示的来自脂肪族二元醇化合物的结构单元的物性影响增大。虽然可以由此来进行物性改良,但是有时就维持芳香族聚碳酸酯的有用的物性的效果而言不优选。另一方面,如果脂肪族二元醇化合物的使用量低于该范围,有时由于高分子量化和高流动化的效果差而不优选。
其中,用于制造本发明的聚碳酸酯共聚物的芳香族二羟基化合物、脂肪族二元醇化合物、碳酸酯键形成性化合物等原料化合物均优选化学纯度高。能够以市售品、工业用等级的化学纯度制造,但在使用低纯度品的情况下,含有来自杂质的副产物、异构骨架结构,因而得到的树脂和成型体的着色增强、热稳定性和强度等各物性降低,有时难以维持聚碳酸酯树脂固有的物性。
作为脂肪族二元醇化合物的优选的化学纯度,为70%以上、更优选为80%以上、特别优选为90%以上。碳酸二苯酯等碳酸酯键形成性化合物的优选化学纯度为80%以上、更优选为90%以上、特别优选为95%以上。芳香族二羟基化合物的优选的化学纯度为90%以上、更优选为95%以上、特别优选为99%以上。
其中,对于在脂肪族二元醇化合物为下述式所示的化合物(BPEF等)的情况下,以该脂肪族二元醇化合物为主体的原料化合物中所含的会成为降低化学纯度的主要因素的杂质进行说明。
(上述式中的X表示直接结合等)
作为以上述脂肪族二元醇化合物为主体的原料化合物中所含的、会成为降低化学纯度的主要因素的杂质的一例,主要可以列举如下的化合物。
在以脂肪族二元醇化合物为主体的原料化合物中,具有这些结构的杂质的含量为30%以下、优选为20%以下、特别优选为10%以下。
并且,在上述原料化合物中,除了降低化学纯度的杂质以外,有时作为杂质也含有氯、氮、硼、碱金属、碱土金属、轻金属、重金属等,但优选原料化合物中所含的氯量、氮量、硼量、碱金属量、碱土金属量、轻金属量、重金属量低。
作为碱金属,可以列举锂、钠、钾、铷、铯以及它们的盐或衍生物。作为碱土金属,可以列举铍、镁、钙、锶、钡以及它们的盐或衍生物。作为轻金属,可以列举钛、铝以及它们的盐或衍生物。
作为重金属,具体可以列举钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、铌、钼、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、锑、钽、钨、锇、铱、铂、金、铊、铅、铋、砷、硒、碲以及它们的盐或衍生物。
优选这些杂质在全部原料化合物中少。
脂肪族二元醇化合物中所含的杂质的含量,氯为3ppm以下、优选为2ppm以下、更优选为1ppm以下,氮为100ppm以下,碱金属、碱土金属、钛和重金属(其中铁、镍、铬、锌、铜、锰、钴、钼、锡)为10ppm以下、优选为5ppm以下、更优选为1ppm以下。
其他的原料(芳香族二羟基化合物和碳酸酯键形成性化合物)中所含的杂质的含量,氯为2ppm以下、优选为1ppm以下、更优选为0.8ppm以下,氮为100ppm以下,碱金属、碱土金属、钛和重金属(其中铁、镍、铬、锌、铜、锰、钴、钼、锡)为10ppm以下、优选5ppm以下、更优选1ppm以下。
在金属成分的混入量多的情况下,有时会出现由于催化剂作用而使反应变快,或反应性反而恶化,结果,预定的反应进程受到阻碍,发生副反应,有时自然生成的支链结构增加、N值出乎意料地增大。并且,即使在得到的树脂和成型体中,有时着色也增强、热稳定性等各物性降低。
作为芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应中所使用的温度,优选240℃~320℃的范围,更优选为260℃~310℃,进一步优选为270℃~300℃。
并且,减压度优选为13kPaA(100torr)以下,更优选为1.3kPaA(10torr)以下,进一步优选为0.67~0.013kPaA(5~0.1torr)。
作为该酯交换反应中所使用的碱性化合物催化剂,特别地可以列举碱金属化合物和/或碱土金属化合物、含氮化合物等。
作为这样的化合物,优选使用碱金属和碱土金属化合物等的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或烷氧化物、季铵氢氧化物以及它们的盐、胺类等,这些化合物可以单独使用或组合使用。
作为碱金属化合物,具体可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化锂、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸铯、乙酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸铯、硬脂酸锂、硼氢化钠、苯基硼钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸铯、苯甲酸锂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二锂、苯基磷酸二钠、葡糖酸钠、双酚A的二钠盐、二钾盐、二铯盐、二锂盐、苯酚的钠盐、钾盐、铯盐、锂盐等。
作为碱土金属化合物,具体可以使用氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡、碳酸氢镁、碳酸氢钙、碳酸氢锶、碳酸氢钡、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、乙酸镁、乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸钙、苯甲酸钙、苯基磷酸镁等。
作为含氮化合物,具体可以使用四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵等具有烷基和/或芳基等的季铵氢氧化物类,三乙基胺、二甲基苄基胺、三苯基胺等叔胺类,二乙基胺、二丁基胺等仲胺类,丙基胺、丁基胺等伯胺类,2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑等咪唑类,或者氨、四甲 基硼氢化铵、四丁基硼氢化铵、四丁基四苯基硼酸铵、四苯基四苯基硼酸铵等碱或碱性盐等。
作为酯交换催化剂,优选使用锌、锡、锆、铅的盐,它们可以单独使用或组合使用。
作为酯交换催化剂,具体可以使用乙酸锌、苯甲酸锌、2-乙基己酸锌、氯化锡(II)、氯化锡(IV)、乙酸锡(II)、乙酸锡(IV)、二丁基二月桂酸锡、二丁基氧化锡、二丁基二甲氧基锡、乙酰丙酮锆、羟基乙酸锆、四丁氧基锆、乙酸铅(II)、乙酸铅(IV)等。
这些催化剂,相对于芳香族二羟基化合物的合计1摩尔,使用比例为1×10-9~1×10-3摩尔、优选为1×10-7~1×10-5摩尔。
在本发明中,通过芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应,反应后的聚碳酸酯共聚物的重均分子量(Mw)比上述芳香族聚碳酸酯预聚物的重均分子量优选(Mw)高5,000以上、更优选高10,000以上、进一步优选高15,000以上。
与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应的装置的种类和釜的材质等可以使用公知的任意方式,既可以以连续式进行,也可以以间歇式进行。在进行上述反应时使用的反应装置,可以是配备有锚式搅拌叶片、高效率多机能(maxblend)搅拌叶片、螺带式搅拌叶片等的立式装置,可以是装备有桨式叶片、格子翼型叶片、眼镜翼型叶片等的卧式装置,还可以是装备有螺杆的挤出机式的装置,并且优选考虑聚合物的粘度,使用适当组合这些装置的反应装置来实施。优选具有卧式搅拌效率好的旋转叶片、具备能够形成减压条件的单元的装置。
更优选具有聚合物密封、具有脱挥结构的双螺杆挤出机或卧式反应机。
作为装置的材质,优选SUS310、SUS316或SUS304等不锈钢、或者镍、氮化铁等对聚合物的色调没有影响的材质。并且,可以对装置的内侧(与聚合物接触的部分)实施抛光加工或电解研磨加工、或者进行铬等的金属镀处理。
在本发明中,可以对分子量增高的聚合物使用催化剂的失活剂。通常,适合实施通过添加公知的酸性物质进行催化剂的失活的方法。作为这些物质,具体优选使用对甲苯磺酸等芳香族磺酸、对甲苯磺酸 丁酯等芳香族磺酸酯类、硬脂酰氯、丁酰氯、苯甲酰氯、甲苯磺酰氯等有机卤化物、二甲基硫酸等烷基硫酸盐、氯甲苯等有机卤化物等。
在催化剂失活后,可以设置以0.013~0.13kPaA(0.1~1torr)的压力、200~350℃的温度将聚合物中的低沸点化合物脱挥除去的工序,为此适合使用具备桨式叶片、格子翼型叶片、双孔翼型叶片等表面更新能力优异的搅拌叶片的卧式装置、或者薄膜蒸发器。
优选具有聚合物密封、具有通气结构的双螺杆挤出机或卧式反应机。
并且,在本发明中,在上述热稳定化剂、水解稳定化剂之外,还可以添加抗氧化剂、颜料、染料、强化剂或填充剂、紫外线吸收剂、润滑剂、脱模剂、结晶成核剂、增塑剂、流动性改良材、抗静电剂等。
这些添加剂可以通过现有公知的方法将各成分混合到聚碳酸酯树脂中。例如,适合选择利用以转鼓混合机或亨舍尔混合机、带式搅拌机、超级混合机为代表的高速混合机,将各成分分散混合,之后利用挤出机、班伯里混合机、辊等进行熔融混炼的方法。
芳香族聚碳酸酯的色相评价通常以YI值表示。通常,由界面聚合法得到的支化芳香族聚碳酸酯树脂的YI值显示0.8~1.0。另一方面,通常,由熔融聚合法得到的现有的芳香族聚碳酸酯的高分子量体,由于品质伴随着制造工序而降低,YI值显示1.7~2.0。但是由本发明得到的聚碳酸酯共聚物的YI值显示与由界面聚合法得到的芳香族聚碳酸酯同等的YI值,观察不到色相的恶化。
II.高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法
本发明的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法的特征在于,包括:使芳香族聚碳酸酯与上述脂肪族二元醇化合物中的特定结构的支链状脂肪族二元醇化合物在酯交换催化剂的存在下反应,进行高分子量化的高分子量化工序。
(1)脂肪族二元醇化合物
本发明的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法中使用的支链状脂肪族二元醇化合物如下述通式(g1)所示。
在通式(g1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基或苯基。m表示1~30的整数、优选2~8的整数、更优选2~3的整数。
在通式(g1)中,作为Ra和Rb,更优选分别独立地为氢原子或碳原子数为1~5的直链或支链的烷基,进一步优选碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。作为特别优选的具体例,可以列举甲基、乙基、丙基、正丁基和异丁基。
作为通式(g1)所示的脂肪族二元醇化合物,优选下述通式(g2)所示的化合物。在通式(g2)中,Ra和Rb与通式(g1)中的相同。n表示1~28的整数、优选1~6的整数、更优选1~3的整数、特别优选整数1。
在通式(g2)中,作为Ra和Rb,更优选分别独立地为氢原子或碳原子数为1~5的直链或支链的烷基,进一步优选碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。作为特别优选的具体例,可以列举甲基、乙基、丙基、正丁基和异丁基。
作为通式(g2)所示的脂肪族二元醇化合物,更优选下述通式(g3)所示的化合物。在通式(g3)中,Ra和Rb与通式(g1)中的相同。
在通式(g3)中,作为Ra和Rb,更优选分别独立地为氢原子或碳原子数为1~5的直链或支链的烷基,进一步优选碳原子数为1~4的直链或支链的烷基,更进一步优选碳原子数为2~4的直链或支链的烷基。作为特别优选的具体例,可以列举甲基、乙基、丙基、正丁基和异丁基,优选列举乙基、丙基、正丁基和异丁基。
作为这样的脂肪族二元醇化合物,可以列举2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇、2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇、2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、乙烷-1,2-二醇(1,2-乙二醇)、2,2-二异戊基丙烷-1,3-二醇和2-甲基丙烷-1,3-二醇。
这些化合物中特别优选的是2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇、2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇和2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇。
并且,在本发明的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法中,可以使用下述通式(g4)所示的脂肪族二元醇化合物。
在通式(g4)中,R选自下述式所示的二价烃基。
优选在通式(g4)中,R表示-(CH2)m-所示的二价烃基(m为3~20的整数)、或-CH2-C(CH3)2-CH2-。作为-(CH2)m-,更优选表示-(CH2)m-所示的二价烃基(m为3~8的整数)。n表示1~20的整数、优选表示1~3的整数、更优选表示1~2的整数、特别优选整数1。具体可以列举双(3-羟基-2,2-二甲基丙基)碳酸酯等。
(2)芳香族聚碳酸酯
本发明的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法中使用的芳香族聚碳酸酯,与制造上述聚碳酸酯共聚物所使用的同样,为以上述通式(II)所示的结构为主要重复单元的缩聚物(芳香族聚碳酸酯预聚物)。本发明的制造方法包括:使该芳香族聚碳酸酯预聚物与具有上 述通式(g1)~(g4)所示的结构的脂肪族二元醇化合物在减压下发生酯交换反应的工序。由此,能够得到如下的芳香族聚碳酸酯树脂,其维持耐冲击性等聚碳酸酯树脂固有的特性,并且虽为高分子量但却具有赋予高流动性的连结高分子量化的聚碳酸酯的优点,并且耐热性格外提高。
本发明中使用的芳香族聚碳酸酯预聚物,可以是由界面聚合法合成的预聚物,也可以是由熔融聚合法合成的预聚物,还可以是由固相聚合法或薄膜聚合法等方法合成的预聚物。并且,还能够使用从使用过的盘式成型品等使用过的制品回收的聚碳酸酯等。这些聚碳酸酯经混合也可以作为反应前的聚合物利用。例如,可以将由界面聚合法聚合得到的聚碳酸酯与由熔融聚合法聚合得到的聚碳酸酯混合使用,也可以将由熔融聚合法或界面聚合法聚合得到的聚碳酸酯与从使用过的盘式成型品等回收的聚碳酸酯混合使用。
本发明中所说的芳香族聚碳酸酯预聚物,可以说是以芳香族二羟基化合物与碳酸酯键形成性化合物的反应产物为主要重复单元的缩聚物。
因此,这种芳香族聚碳酸酯预聚物,通过使衍生各个结构的芳香族二羟基化合物在碱性催化剂的存在下与碳酸二酯进行反应的公知的酯交换法、或者使芳香族二羟基化合物在酸结合剂的存在下与碳酰氯等反应的公知的界面缩聚法中的任意方法都能够容易地得到。
特别是在本发明的方法,优选使用满足后述的特定条件的封端的芳香族聚碳酸酯化合物。
此外,在制造芳香族聚碳酸酯预聚物时,可以并用上述的芳香族二羟基化合物、和一个分子中具有3个以上官能团的多官能化合物。作为这样的多官能化合物,优选使用具有酚性羟基、羧基的化合物。
并且,在制造芳香族聚碳酸酯预聚物时,也可以并用上述的芳香族二羟基化合物和二羧酸化合物,形成聚酯碳酸酯。作为上述二羧酸化合物,优选对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等,优选这些二羧酸采用酰氯或酯化合物的形态进行反应。并且,在制造聚酯碳酸酯树脂时,以上述二羟基成分与二羧酸成分的合计为100摩尔%时,二羧酸的用量优选为0.5~45摩尔%的范围,更优选为1~ 40摩尔%的范围。
上述芳香族聚碳酸酯预聚物,优选其至少一部分被来自芳香族单羟基化合物的末端基或末端苯基(以下也称为“封端末端基”)封端。作为该封端末端基的比例,相对于总末端量为60摩尔%以上的情况下,效果特别显著。此外,末端苯基浓度(封端末端基相对于全部结构单元的比例)为2摩尔%以上、优选为2~20摩尔%、特别优选为2~12摩尔%。在末端苯基浓度为2摩尔%以上的情况下,与脂肪族二元醇化合物的反应迅速进行,能够特别显著地发挥本发明特有的效果。封止末端量相对于聚合物的总末端量的比例,可以通过聚合物的1H-NMR解析进行分析。
另外,可以通过利用Ti复合体的分光测定来测定末端羟基浓度。作为通过该评价的末端羟基浓度,优选为1,500ppm以下、更优选1,000ppm以下。如果为超过该范围的羟基末端或低于该范围的封端末端量,可能通过与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应不能获得充分的高分子量化的效果。
这里所说的“聚碳酸酯的总末端基量”或“芳香族聚碳酸酯预聚物的总末端基量”,例如,如果没有支链的聚碳酸酯(或链状聚合物)存在0.5摩尔,则以总末端基量为1摩尔来计算。
作为封端末端基的具体例,可以列举苯基末端、甲苯基(cresyl)末端、邻甲苯基(o-tolyl)末端、对甲苯基(p-tolyl)末端、对叔丁基苯基末端、联苯基末端、邻甲氧基羰基苯基末端、对枯基苯基末端等的末端基。
其中,优选由容易从与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应的反应体系中除去的低沸点的芳香族单羟基化合物构成的末端基,特别优选苯基末端、对叔丁基苯基末端等。
这样的封端末端基在界面法中,可以通过在芳香族聚碳酸酯预聚物制造时使用末端终止剂而导入。作为末端终止剂的具体例,可以列举对叔丁基苯酚、苯酚、对枯基苯酚、长链烷基取代苯酚等。末端终止剂的使用量,可以根据所希望的芳香族聚碳酸酯预聚物的末端量(即所希望的芳香族聚碳酸酯预聚物的分子量)和反应装置、反应条件等适当决定。
在熔融法中,可以通过在芳香族聚碳酸酯预聚物制造时使用相对于芳香族二羟基化合物过量的碳酸二苯酯那样的碳酸二酯来导入封端末端基。虽然也依赖于反应中使用的装置和反应条件,但具体而言,相对于芳香族二羟基化合物1摩尔,使用碳酸二酯1.00~1.30摩尔、更优选1.02~1.20摩尔。由此,能够得到满足上述封端量的芳香族聚碳酸酯预聚物。
在本发明中,作为芳香族聚碳酸酯预聚物,使用使芳香族二羟基化合物与碳酸二酯反应(酯交换反应)而得到的封端的缩聚物。
作为上述芳香族聚碳酸酯预聚物的分子量,优选Mw为5,000~60,000。更优选Mw为10,000~50,000、进一步优选10,000~40,000的范围的芳香族聚碳酸酯预聚物。
如果使用超过该范围的高分子量的芳香族聚碳酸酯预聚物,由于该芳香族聚碳酸酯预聚物本身为高粘度,所以有时会导致实施预聚物的制造需要高温、高剪切、长时间、和/或、实施与脂肪族二元醇化合物的反应需要高温、高剪切、长时间。
在本发明的方法中,优选使用满足后述的特定条件的被封端的芳香族聚碳酸酯化合物。
(3)环状碳酸酯
在本发明中,通过在酯交换催化剂存在下,以减压条件使脂肪族二元醇化合物作用于封端的芳香族聚碳酸酯预聚物,芳香族聚碳酸酯预聚物发生高分子量化。该反应以温和的条件迅速进行,实现高分子量化。即,与在芳香族聚碳酸酯预聚物由于脂肪族二元醇而发生开裂反应后通过酯交换反应生成脂肪族聚碳酸酯单元的反应相比,脂肪族二元醇化合物与芳香族聚碳酸酯预聚物的反应更快速地进行。
在此,在使本发明的上述特定结构的脂肪族二元醇化合物反应的方法中,伴随芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物的反应进行,副产生成具有与脂肪族二元醇化合物的结构对应的结构的环状体的环状碳酸酯。通过将副产生成的环状碳酸酯向反应体系外除去,进行芳香族聚碳酸酯预聚物的高分子量化,最终得到具有与现有的均聚碳酸酯(例如来自双酚A的均聚碳酸酯树脂)基本相同结构的芳香族聚碳酸酯树脂。
即,本发明的优选的制造方法包括:使芳香族聚碳酸酯与脂肪族二元醇化合物在酯交换催化剂的存在下发生反应,进行高分子量化的高分子量化工序;和将在上述高分子量化反应中副产生成的环状碳酸酯的至少一部分向反应体系外除去的环状碳酸酯除去工序。
其中,高分子量化工序和环状碳酸酯除去工序,在物理上和时间上并不一定必须为分别的工序,实际上可以同时进行。本发明的优选的制造方法包括:使芳香族聚碳酸酯与脂肪族二元醇化合物在酯交换催化剂的存在下反应,进行高分子量化,并且将在上述高分子量化反应中副产生成的环状碳酸酯的至少一部分向反应体系外除去的工序。
副产生成的环状碳酸酯为具有下述通式(h1)所示结构的化合物。
在通式(h1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基或苯基。m表示1~30的整数、优选2~8的整数、更优选2~3的整数。
在通式(h1)中,Ra和Rb更优选分别独立地为氢原子或碳原子数为1~5的直链或支链的烷基,进一步优选碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。作为特别优选的具体例,可以列举甲基、乙基、丙基、正丁基和异丁基。
作为上述通式(h1)所示的环状碳酸酯,优选下述通式(h2)所示的化合物。
在通式(h2)中,Ra和Rb分别与上述通式(h1)中的相同。n表示1~28的整数、优选1~6的整数、更优选1~3的整数、特别优选整数1。
在通式(h2)中,Ra和Rb更优选分别独立地为氢原子或碳原子 数为1~5的直链或支链的烷基,进一步优选碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。作为特别优选的具体例,可以列举甲基、乙基、丙基、正丁基和异丁基。
作为上述通式(h2)所示的环状碳酸酯,更优选下述通式(h3)所示的化合物。在通式(h3)中,Ra和Rb分别与上述通式(h2)中的相同。
作为上述环状碳酸酯的具体例,可以列举如下所示结构的化合物。
本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法,与以往的通过熔融法的聚碳酸酯的制造方法相比,具有能够以高速进行高分子量化的优点。这与本发明的发明人发现的通过将其他的脂肪族二元醇化合物用作连结剂的连结高分子量化方法得到的高分子量聚碳酸酯树脂是相同的。
但是,本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法中,伴随高分子量化反应的进行,副产生成特定结构的环状碳酸酯。并且,在将副产生成的环状碳酸酯向反应体系外除去后,能够得到基本上与均聚碳酸酯树脂具有相同骨架的高分子量聚碳酸酯树脂。副产生成的环状碳酸酯具有与所使用的脂肪族二元醇化合物相对应的结构,可以认为是来自脂肪族二元醇化合物的环状体,但是这种伴随高分子量化而副产生成环状碳酸酯的反应机理尚不明确。
例如,可以考虑以下的图解(1)或(2)所示的机理,但是尚不明确。本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族 二元醇化合物的制造方法,使特定结构的脂肪族二元醇化合物与芳香族聚碳酸酯预聚物反应,将在此副产生成的与脂肪族二元醇化合物的结构相对应的结构的环状碳酸酯除去,并不限定于某种反应机理。
图解(1):
图解(2):
不同于通过使用连结剂的连结高分子量化方法得到的高分子量聚碳酸酯共聚物,通过本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法得到的高分子量聚碳酸酯树脂,几乎不含来自连结剂的共聚成分,树脂的骨架与均聚碳酸酯树脂 基本相同。
因此,与其他的通过连结高分子量化方法得到的高分子量聚碳酸酯树脂相比,骨架中不含来自连结剂脂肪族二元醇化合物的共聚成分,即便含有其含量也极少,因而热稳定性极高,耐热性优异。另一方面,具有与现有的均聚碳酸酯树脂基本相同的骨架,并且作为与其他的通过连结高分子量化方法得到的高分子量聚碳酸酯树脂共同的优点,能够具备N值低、具有异构结构的单元的比例少、色调优异等优异的品质。在此,具有异构结构的单元是指通过现有的熔融法得到的聚碳酸酯中大量含有的支链点单元等。作为具有异构结构的单元的具体例,可以列举与上述关于聚碳酸酯共聚物提及的具有异构结构的单元相同的单元,但并不限定于此。
通过本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法得到的高分子量聚碳酸酯树脂的骨架中含有来自脂肪族二元醇化合物的共聚成分时,来自该脂肪族二元醇化合物的结构单元相对于高分子量聚碳酸酯树脂的结构单元总量的比例为1摩尔%以下、更优选为0.1摩尔%以下。
作为本发明中脂肪族二元醇化合物的使用量,相对于芳香族聚碳酸酯预聚物的总末端基量1摩尔,优选为0.01~1.0摩尔、更优选为0.1~1.0摩尔、进一步优选为0.2~0.7摩尔。但是,在使用沸点较低的物质时,考虑到由于反应条件使得一部分挥发等、还未参与反应就直接向体系外排出的可能性,可以预先添加过剩量。例如,相对于芳香族聚碳酸酯预聚物的总末端基量1摩尔,最多可以添加50摩尔、优选添加10摩尔、更优选添加5摩尔。
并且,在本发明的上述高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造中所使用的芳香族二羟基化合物、脂肪族二元醇化合物、碳酸酯键形成性化合物等原料化合物均优选化学纯度高。虽然能够以市售品、工业用等级的化学纯度制造,但在使用低纯度品的情况下,含有来自杂质的副产物、异构骨架结构,因而得到的树脂和成型体的着色增强、热稳定性和强度等各物性降低,有时难以维持聚碳酸酯树脂固有的物性。
脂肪族二元醇化合物的优选化学纯度和杂质允许量与上述聚碳酸 酯共聚物的制造中使用的相同。并且,通过使用纯度更好的原料,能够进一步改善色调和分子量保持率(表示能够将高温下进行热滞留时的分子量降低抑制到何种程度的指标)。
(3)制造方法
下面,对本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法的详细条件进行说明。
(i)脂肪族二元醇化合物的添加
在本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法中,在芳香族聚碳酸酯预聚物中添加并混合脂肪族二元醇化合物,在高分子量化反应器内进行高分子量化反应(酯交换反应)。
芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物的添加混合方法没有特别限制,但在脂肪族二元醇化合物使用沸点较高的化合物(沸点约240℃以上)时,上述脂肪族二元醇化合物优选在减压度10torr(1333Pa以下)以下的高真空下直接向高分子量化反应器供给。更优选减压度为2.0torr以下(267Pa以下)、进一步优选0.01~1torr(1.3~133Pa以下)。如果向高分子量化反应器供给脂肪族二元醇化合物时的减压度不够,就会发生由于副产物(酚)而导致的预聚物主链的开裂反应,有时为了实现高分子量化不得不延长反应混合物的反应时间。
另一方面,在脂肪族二元醇化合物使用沸点较低的(沸点约350℃以下)时,能够将芳香族聚碳酸酯预聚物和脂肪族二元醇化合物以比较缓和的减压度混合。例如,将芳香族聚碳酸酯预聚物和脂肪族二元醇化合物以接近常压的压力混合,得到预聚物混合物,之后将该预聚物混合物供应于减压条件下的高分子量化反应,因而即便是沸点较低的脂肪族二元醇化合物,其挥发也能够被抑制到最小限度,没有过量使用的必要性。
(ii)酯交换反应(高分子量化反应)
作为芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应(高分子量化反应)中使用的温度,优选240℃~320℃的范围、更优选为260℃~310℃、进一步优选为270℃~300℃。
并且,作为减压度,优选13kPaA(100torr)以下,更优选1.3kPaA (10torr)以下,进一步优选0.67~0.013kPaA(5~0.1torr)。
作为本酯交换反应所使用的碱性化合物催化剂,特别能够列举碱金属化合物和/或碱土金属化合物、含氮化合物等。
作为这种化合物,优选使用碱金属和碱土金属化合物等的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或烷氧化物、季铵氢氧化物以及它们的盐、胺类等,这些化合物可以单独使用或组合使用。
作为碱金属化合物,具体可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化锂、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸铯、乙酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸铯、硬脂酸锂、硼氢化钠、苯基硼钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸铯、苯甲酸锂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二锂、苯基磷酸二钠、葡糖酸钠、双酚A的二钠盐、二钾盐、二铯盐、二锂盐、苯酚的钠盐、钾盐、铯盐、锂盐等。
作为碱土金属化合物,具体可以使用氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡、碳酸氢镁、碳酸氢钙、碳酸氢锶、碳酸氢钡、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、乙酸镁、乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸钙、苯甲酸钙、苯基磷酸镁等。
作为含氮化合物,具体可以使用四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵等具有烷基和/或芳基等的季铵氢氧化物类,三乙基胺、二甲基苄基胺、三苯基胺等叔胺类,二乙基胺、二丁基胺等仲胺类,丙基胺、丁基胺等伯胺类,2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑等咪唑类,或者氨、四甲基硼氢化铵、四丁基硼氢化铵、四丁基四苯基硼酸铵、四苯基四苯基硼酸铵等碱或碱性盐等。
作为酯交换催化剂,优选使用锌、锡、锆、铅的盐,它们可以单独使用或组合使用。
作为酯交换催化剂,具体可以使用乙酸锌、苯甲酸锌、2-乙基己酸锌、氯化锡(II)、氯化锡(IV)、乙酸锡(II)、乙酸锡(IV)、二丁基二月桂酸锡、二丁基氧化锡、二丁基二甲氧基锡、乙酰丙酮锆、羟基乙酸锆、四丁氧基锆、乙酸铅(II)、乙酸铅(IV)等。
这些催化剂,相对于芳香族二羟基化合物的合计1摩尔,使用比 例为1×10-9~1×10-3摩尔、优选1×10-7~1×10-5摩尔。
(iii)环状碳酸酯除去工序
在本发明的方法中,通过上述高分子量化反应,芳香族聚碳酸酯预聚物发生高分子量化,同时,将在该反应中副产生成的环状碳酸酯的至少一部分向反应体系外除去。通过将副产生成的环状碳酸酯向反应体系外除去,芳香族聚碳酸酯预聚物的高分子量化反应进行。
作为环状碳酸酯的除去方法,例如可以列举将同样副产生成的酚和未反应的脂肪族二元醇化合物等一起从反应体系蒸馏除去的方法。从反应体系蒸馏除去时的温度为260~320℃。
环状碳酸酯的除去对于副产生成的环状碳酸酯的至少一部分进行。最优选将副产生成的环状碳酸酯全部除去,但完全除去通常较为困难。在不能完全除去的情况下,允许制品化的聚碳酸酯树脂中残留有环状碳酸酯。制品中的残留量的上限优选为3000ppm。即,通过本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法,如后所述,得到环状碳酸酯含量在3000ppm以下的聚碳酸酯树脂组合物。
向反应体系外蒸馏除去的环状碳酸酯,之后经过水解、精制等工序,能够回收、再利用(recycle)。与环状碳酸酯一起被蒸馏除去的苯酚同样也能够回收,向碳酸二苯酯制造工序供应而再利用。
(iv)其他的制造条件
在本发明中,通过芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应,反应后的聚碳酸酯共聚物的重均分子量(Mw)比上述芳香族聚碳酸酯预聚物的重均分子量(Mw)优选高5,000以上、更优选高10,000以上、进一步优选高15,000以上。
与脂肪族二元醇化合物的酯交换反应的装置的种类和釜的材质等可以使用公知的任意方式,可以以连续式进行,也可以以间歇式进行。在进行上述反应时使用的反应装置,可以是配备有锚式搅拌叶片、高效率多机能(maxblend)搅拌叶片、螺带式搅拌叶片等的立式装置,可以是装备有桨式叶片、格子翼型叶片、眼镜翼型叶片等的卧式装置,还可以是装备有螺杆的挤出机式的装置,并且优选考虑聚合物的粘度,使用适当组合这些装置的反应装置来实施。优选具有卧式搅拌效率好 的旋转叶片、具备能够形成减压条件的单元的装置。
更优选具有聚合物密封、具有脱挥结构的双螺杆挤出机或卧式反应机。
作为装置的材质,优选SUS310、SUS316或SUS304等不锈钢、或者镍、氮化铁等对聚合物的色调没有影响的材质。并且,可以对装置的内侧(与聚合物接触的部分)实施抛光加工或电解研磨加工、或者进行铬等的金属镀处理。
在本发明中,可以对分子量增高的聚合物使用催化剂的失活剂。通常,适合实施通过添加公知的酸性物质进行催化剂的失活的方法。作为这些物质,具体优选使用对甲苯磺酸等芳香族磺酸、对甲苯磺酸丁酯等芳香族磺酸酯类、硬脂酰氯、丁酰氯、苯甲酰氯、甲苯磺酰氯等有机卤化物、二甲基硫酸等烷基硫酸盐、氯甲苯等有机卤化物等。
在催化剂失活后,可以设置以0.013~0.13kPaA(0.1~1torr)的压力、200~350℃的温度将聚合物中的低沸点化合物脱挥除去的工序,为此适合使用具备桨式叶片、格子翼型叶片、眼镜翼型叶片等表面更新能力优异的搅拌叶片的卧式装置、或者薄膜蒸发器。
优选具有聚合物密封、具有通气结构的双螺杆挤出机或卧式反应机。
并且,在本发明中,在上述热稳定化剂、水解稳定化剂之外,还可以添加抗氧化剂、颜料、染料、强化剂或填充剂、紫外线吸收剂、润滑剂、脱模剂、结晶成核剂、增塑剂、流动性改良剂、抗静电剂等。
这些添加剂可以通过现有公知的方法将各成分混合到聚碳酸酯树脂中。例如,适合选择利用以转鼓混合机或亨舍尔混合机、带式搅拌机、超级混合机为代表的高速混合机,将各成分分散混合,之后利用挤出机、班伯里混合机、辊等进行熔融混炼的方法。
芳香族聚碳酸酯的色相评价通常以YI值表示。通常,由界面聚合法得到的支化芳香族聚碳酸酯树脂的YI值显示0.8~1.0。另一方面,通常,由熔融聚合法得到的芳香族聚碳酸酯的高分子量体,由于品质伴随着制造工序而降低,YI值显示1.7~2.0。但是由本发明得到的聚碳酸酯共聚物的YI值显示与由界面聚合法得到的芳香族聚碳酸酯同等的YI值,观察不到色相的恶化。并且,通过进一步使用纯度好的原料, 能够进一步改善色调和分子量保持率(表示能够将高温下进行热滞留时的分子量降低抑制到何种程度的指标)。具体而言,分子量保持率能够改善到100%。
(4)高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂
通过本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法得到的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的重均分子量(Mw)为30,000~100,000、优选30,000~80,000、更优选35,000~75,000,尽管为高分子量,但兼具有高流动性。如果重均分子量过低,则在用于吹塑成型、挤出成型等用途时,熔融张力降低,容易产生垂落,不能得到令人满意的成型品。此外,在用于注射成型等用途时,由于拉丝等不能得到令人满意的成型品。并且得到的成型品的机械物性、耐热性等物性降低。且低聚物区域增大,耐有机溶剂性等物性也降低。如果重均分子量过高,则精密部件或薄的物体的注射成型变得困难,成型周期时间延长,对生产成本造成不良影响。因此,需要提高成型温度等的措施,但在高温下可能会导致凝胶化、出现异构结构、N值增大等。
另外,本发明的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂中,下述数学式(1)所示的N值(结构粘度指数)优选为1.3以下、更优选1.28以下、特别优选1.25以下。
N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1)
在上述数学式(1)中,Q160值表示以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积(ml/sec)(使用株式会社岛津制作所生产的CFT-500D型进行测定(下同),由冲程=7.0~10.0mm算出),Q10值表示以280℃、负荷10kg测得的每单位时间的熔融流动体积(ml/sec)(由冲程=7.0~10.0mm算出)。(其中,喷嘴直径1mm×喷嘴长度10mm)。
结构粘度指数“N值”是芳香族聚碳酸酯树脂的支化度的指标。本发明的聚碳酸酯共聚物的N值低、支链结构的含有比例少、直链结构的比例高。通常,聚碳酸酯树脂存在在相同的Mw时增加支链结构的比例时流动性增高(Q值增高)的倾向,但是本发明的聚碳酸酯共聚物,在保持低的N值的状态下,实现了高的流动性(高Q值)。
(4)聚碳酸酯树脂组合物
本发明的聚碳酸酯树脂组合物,以由本发明的上述制造方法制得的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂为主体、含有下述通式(h1)所示的环状碳酸酯。即,由本发明的上述制造方法制得的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂,在除去在制造工序中副产生成的环状碳酸酯后,可以含有少量的残留环状聚碳酸酯。
在通式(h1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基或苯基。m表示1~30的整数、优选2~8的整数、更优选2~3的整数。
在通式(h1)中,Ra和Rb更优选分别独立地为氢原子或碳原子数为1~5的直链或支链的烷基,进一步优选碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。作为特别优选具体例,可以列举甲基、乙基、丙基、正丁基和异丁基。
作为上述通式(h1)所示的环状碳酸酯,优选下述通式(h2)所示的化合物。
在通式(h2)中,Ra和Rb分别与上述通式(h1)中的相同。n表示1~28的整数、优选1~6的整数、更优选1~3的整数、特别优选整数1。
在通式(h2)中,Ra和Rb更优选分别独立地为氢原子或碳原子数为1~5的直链或支链的烷基,进一步优选碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。作为特别优选的具体例,可以列举甲基、乙基、丙基、正丁基和异丁基。
作为上述通式(h2)所示的环状碳酸酯,更优选下述通式(h3) 所示的化合物。在通式(h3)中,Ra和Rb分别与上述通式(h2)中的相同。
作为上述环状碳酸酯的具体例,可以列举如下所示结构的化合物。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中的上述通式(h1)所示的环状碳酸酯的含量为3000ppm以下、优选1000ppm以下、更优选500ppm以下、特别优选300ppm以下。环状聚碳酸酯的含量的下限没有特别限制。理想地为0%,但通常为检测极限值,优选为0.0005ppm以上。如果环状碳酸酯的含量过高,有时存在树脂强度降低等的缺点。
(5)成型品
本发明的聚碳酸酯共聚物、由本发明的方法得到的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂以及聚碳酸酯树脂组合物,优选用于通过注射成型或吹塑成型(中空成型)、挤出成型、注射吹塑成型、旋转成型、压缩成型等得到的各种各样的成型品、片、膜等的用途。在用于这些用途时,可以是本发明的树脂单一成分,也可以是与其他聚合物的掺混物。根据用途也优选使用硬涂层或层压等加工。
本发明的聚碳酸酯共聚物、由本发明的方法得到的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂以及聚碳酸酯树脂组合物,特别优选用于挤出成型、吹塑成型、注射成型等。作为得到的成型品,可以列举挤出成型品、中空成型品、精密部件或薄的物体的注射成型品。精密部件或薄的物体的注射成型品,优选具有1μm~3mm的厚度。
作为成型品的具体例,可以列举光盘(CD)或数字式影碟、小型磁盘(MD)、磁光盘等光学介质品,光纤等光通信介质,车辆等的前 照灯透镜或照相机等的透镜体等光学部件,报警器灯罩、照明灯罩等光学设备部件,电车或汽车等的车用窗玻璃替代品、家庭的窗玻璃替代品、天窗(sunroof)或温室的顶板等的采光部件,护目镜或太阳镜、眼镜的镜片或框体、复印机或传真机、电脑等OA设备的壳体,电视或微波炉等家用电器的壳体,连接器或IC托盘等的电子部件用途,头盔、护具、保护面具等的保护用具,哺乳瓶、餐具、盘子等家庭用品,人工透析箱或义齿等的医用品,包装用材料、书写用具、文具等杂货类等,但并不限定于这些。
作为本发明的聚碳酸酯共聚物、由本发明的方法得到的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂以及聚碳酸酯树脂组合物的用途,特别优选列举需要高强度和精密成型性的以下的成型品。
·作为汽车构件,前照灯透镜、仪表盘、天窗等,以及玻璃制车窗的替代品或外板部件
·液晶显示器等的各种膜、导光板、光盘基板。
·透明片等的建材
·作为构成构件,电脑、打印机、液晶电视等的壳体
III.芳香族聚碳酸酯化合物
本发明的芳香族聚碳酸酯化合物的特征在于,实质上由下述通式(1)所示的结构单元(聚碳酸酯形成单位)形成,并且满足:(A)重均分子量(Mw)为5,000~60,000,(B)末端羟基浓度为1500ppm以下,(C)末端苯基浓度为2摩尔%以上。即,本发明的芳香族聚碳酸酯化合物是以芳香族二羟基化合物与碳酸酯键形成性化合物的反应产物为主要重复单元的缩聚物。
在通式(1)中,两个亚苯基可以两者均为对亚苯基、间亚苯基或邻亚苯基,也可以为各自不同的取代位置,优选两者均为对亚苯基。
在通式(1)中,R1和R2分别独立地表示卤原子、硝基、氨基、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~ 20的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为6~20的环烷氧基、碳原子数为6~20的芳氧基和碳原子数为6~20的芳烷基。
作为碳原子数为1~20的烷基,可以列举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、正戊基、戊基等。作为碳原子数为1~20的烷氧基,可以列举甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基等。作为碳原子数为6~20的环烷基,可以列举环己基、金刚烷基、双环癸基、三环癸基等。作为碳原子数为6~20的芳基,可以列举苯基、萘基、4-异丙基-苯基等。作为碳原子数为6~20的环烷氧基,可以列举环己氧基等。作为碳原子数为6~20的芳氧基,可以列举苯氧基、萘氧基、氯代苯氧基、溴代苯氧基等。作为芳烷基,可以列举苄基、2-甲氧基苄基、3-甲氧基苄基、4-甲氧基苄基、2-硝基苄基、3-硝基苄基、4-硝基苄基、2-氯代苄基、3-氯代苄基、4-氯代苄基、2-甲基苄基、3-甲基苄基、4-甲基苄基等。
R1和R2的优选具体例为氟、氨基、甲氧基、甲基、环己基、苯基。
p和q表示0~4的整数、优选0~2的整数。X表示仅表示价键或表示选自下述通式(1′)所示的二价有机基团中的基团。
在上述通式(1′)中,R3和R4分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳基,R3与R4可以结合形成脂肪族环。
作为X的具体例,可以列举单纯的价键、-CH2-、具有以下结构的二价有机基团等。
作为这样的聚碳酸酯形成单元,具体可以列举源自双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟 基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-异丙基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-溴-4-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、双(4-羟基苯基)二苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(3-环己基-4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-苯基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4′-二羟基二苯基醚、4,4′-二羟基联苯、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基苯基醚、4,4′-二羟基苯基硫醚、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基硫醚、4,4′-二羟基二苯基亚砜、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基亚砜、4,4′-二羟基二苯基砜、4,4′-二羟基二苯基砜、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基砜、4,4′-磺酰基二苯酚、2,2′-二苯基-4,4′-磺酰基二苯酚、2,2′-二甲基-4,4′-磺酰基二苯酚、1,3-双{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、1,4-双{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、1,4-双(4-羟基苯基)环己烷、1,3-双(4-羟基苯基)环己烷、4,8-双(4-羟基苯基)三环[5.2.1.02,6]癸烷、4,4′-(1,3-金刚烷二基)二苯酚和1,3-双(4-羟基苯基)-5,7-二甲基金刚烷等的结构单元。
其中,优选列举源自2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A或BPA)的结构单元。本发明的芳香族聚碳酸酯化合物的形成单元,以控制玻璃化转变温度、提高流动性、提高折射率、降低双折射等控制光学性质等为目的,源自上述各种单体(芳香族二羟基化合物)中的多种的结构单元可以根据需要组合。
本发明的芳香族聚碳酸酯化合物的重均分子量(Mw)为5,000~60,000、优选为10,000~50,000、更优选为10,000~40,000。在超过该范围的低分子量的芳香族聚碳酸酯化合物中,在与脂肪族二元醇化合物反应时,脂肪族二元醇化合物的物性影响增大。虽然由此能够进行物性改良,但是芳香族聚碳酸酯化合物固有的物性可能受到损害,因而不优选。另外,在超过该范围的高分子量的芳香族聚碳酸酯化合物中,活性末端的浓度降低,与脂肪族二元醇化合物反应的效果差。并 且,由于该化合物本身为高粘度,作为反应条件需要以高温、高剪切、长时间实施,不利于得到高品质的芳香族聚碳酸酯树脂。
此外,本发明的芳香族聚碳酸酯化合物的特征在于,其至少一部分由苯基封端。该封端末端基(末端苯基)浓度为2摩尔%以上、优选为2~20摩尔%、特别优选为2~12摩尔%。在末端苯基浓度为2摩尔%以上时,与脂肪族二元醇化合物的反应迅速进行,能够特别显著地发挥本发明特有的效果。
在此,本发明的芳香族聚碳酸酯化合物是如后所述通过芳香族二羟基化合物(BPA等)与碳酸酯键形成性化合物(碳酸二苯酯等)的反应而得到的,该聚合物分子中具有来自芳香族二羟基化合物的亚苯基和来自碳酸酯键形成性化合物的苯基。本发明的芳香族聚碳酸酯化合物的末端苯基是来自碳酸酯键形成性化合物的苯基。本发明中的末端苯基浓度是指:末端苯基相对于构成芳香族聚碳酸酯化合物的来自芳香族二羟基化合物的结构单元总量(摩尔数)和来自碳酸酯键形成性化合物的末端苯基总量(摩尔数)的合计的比例(摩尔%)。
并且,芳香族聚碳酸酯化合物的末端羟基浓度为1,500ppm以下、优选为1,300ppm以下、特别优选为1,000ppm以下、进一步优选为700ppm以下。在这种情况下,与脂肪族二元醇化合物的反应迅速进行,能够特性显著地发挥本发明特有的效果。
在此所说的芳香族聚碳酸酯化合物的“总末端基量”,例如如果没有支链的聚碳酸酯(或链状聚合物)为0.5摩尔,则以总末端基量为1摩尔来计算。芳香族聚碳酸酯化合物的末端苯基浓度和末端羟基浓度均可以通过1H-NMR解析进行分析。
(2)芳香族聚碳酸酯化合物的制造方法
本发明的芳香族聚碳酸酯化合物可以通过使芳香族二羟基化合物与碳酸酯键形成性化合物反应而获得。具体而言,上述芳香族聚碳酸酯化合物可以通过使衍生各个结构的芳香族二羟基化合物在酸结合剂的存在下与碳酰氯等反应的公知的界面缩聚法、或者使芳香族二羟基化合物在碱性催化剂的存在下与碳酸二酯反应的公知的酯交换法获得。
即,上述芳香族聚碳酸酯化合物可以是由界面聚合法合成的,可 以是由熔融聚合法合成的,也可以是由固相聚合法或薄膜聚合法等方法合成的。并且,还能够使用从使用过的盘式成型品等使用过的制品回收的聚碳酸酯等。这些聚碳酸酯经混合也可以作为反应前的聚合物利用。例如,可以将由界面聚合法聚合得到的聚碳酸酯与由熔融聚合法聚合得到的聚碳酸酯混合使用,也可以将由熔融聚合法或界面聚合法聚合得到的聚碳酸酯与从使用过的盘式成型品等回收的聚碳酸酯混合使用。
作为本发明的芳香族聚碳酸酯化合物的制造中使用的芳香族二羟基化合物,可以列举下述通式(2)所示的化合物。
在上述通式(2)中,R1~R2、p、q和X分别与上述通式(1)中的相同。
作为这样的芳香族二羟基化合物,具体可以列举双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-异丙基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-溴-4-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、双(4-羟基苯基)二苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(3-环己基-4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-苯基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4′-二羟基二苯基醚、4,4′-二羟基联苯、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基苯基醚、4,4′-二羟基苯基硫醚、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基硫醚、4,4′-二羟基二苯基亚砜、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基亚砜、4,4′-二羟基二苯基砜、4,4′-二羟基二苯基砜、4,4′-二羟基-3,3′-二甲基二苯基砜、4,4′-磺酰基二苯酚、2,2′-二苯基-4,4′-磺酰基二苯酚、2,2′-二甲基-4,4′- 磺酰基二苯酚、1,3-双{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、1,4-双{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、1,4-双(4-羟基苯基)环己烷、1,3-双(4-羟基苯基)环己烷、4,8-双(4-羟基苯基)三环[5.2.1.02,6]癸烷、4,4′-(1,3-金刚烷二基)二苯酚和1,3-双(4-羟基苯基)-5,7-二甲基金刚烷等。
其中,由于作为单体的稳定性、并且其所含的杂质量少的形态容易获得等理由,优选列举2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A或BPA)。
上述芳香族二羟基化合物,以控制玻璃化转变温度、提高流动性、提高折射率、降低双折射等控制光学性质等为目的,上述各种单体(芳香族二羟基化合物)中的多种可以根据需要组合。
也可以将二羧酸化合物与上述芳香族二羟基化合物并用,制成聚酯碳酸酯。作为上述二羧酸化合物,优选对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等,优选这些二羧酸以酰氯或酯化合物的形态进行反应。并且,在制造聚酯碳酸酯树脂时,以上述二羟基成分与二羧酸成分的合计为100摩尔%时,二羧酸的用量优选为0.5~45摩尔%的范围,更优选为1~40摩尔%的范围。
并且,在本发明中,可以根据需要并用上述芳香族二羟基化合物和一分子中具有3个以上、优选3~6个官能团的多官能化合物。作为这样的多官能化合物,优选使用具有酚性羟基、羧基的化合物。
作为3官能化合物的具体例,可以列举1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷、2,2′,2′′-三(4-羟基苯基)二异丙基苯、α-甲基-α,α′,α′′-三(4-羟基苯基)-1,4-二乙基苯、α,α′,α′′-三(4-羟基苯基)-1,3,5-三异丙基苯、间苯三酚、4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟基苯基)-庚烷、1,3,5-三(4-羟基苯基)苯、2,2-双〔4,4-(4,4'-二羟基苯基)-环己基〕-丙烷、偏苯三酸、1,3,5-苯三羧酸、均苯四酸、三羟甲基丙烷、1,2,5-戊三醇、3,4-二羟基苄基醇、1,2,6-己三醇、1,3,5-金刚烷三醇等。
作为4官能以上的化合物的具体例,可以列举红棓酚、2,3,4,4′-四羟基二苯甲酮、2,3,4,4′-四羟基二苯基甲烷、焦没食子酚酞、2,3,3′,4,4′,5′-六羟基二苯甲酮等。
其中,由于作为单体的稳定性、并且其所含的杂质量少的形态容易获得等理由,更优选列举1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷。
特别是在本发明的芳香族聚碳酸酯化合物为导入了支链结构的芳 香族聚碳酸酯化合物的情况下,在芳香族二羟基化合物与碳酸酯键形成性化合物的反应时,通过将上述多官能化合物作为支化剂,能够在该分子链内以任意的量导入支链结构。
支化剂的使用量(支链结构的导入量),可以根据改善吹塑成型性、防滴落性和难燃性等的目的而变动,相对于芳香族聚碳酸酯化合物中的上述通式(1)所示的碳酸酯结构单元总量(总摩尔数),优选为0.01~1摩尔%、更优选为0.1~0.9摩尔%、特别优选为0.2~0.8摩尔%。或者相对于所使用的芳香族二羟基化合物总量与支化剂的合计摩尔数,优选为0.01~1摩尔%、更优选为0.1~0.9摩尔%、特别优选为0.2~0.8摩尔%。
在界面聚合法中,碳酸酯键形成性化合物使用碳酰氯等羰基卤化物或卤化甲酸酯(haloformate)化合物。并且,通常在酸结合剂和溶剂的存在下进行反应。作为酸结合剂,例如可以使用氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物或吡啶等胺化合物。作为溶剂,例如可以使用二氯甲烷、氯苯等卤代烃。此外,为了促进反应,可以使用例如叔胺或季铵盐等催化剂。此时,反应温度通常为0~40℃,反应时间为数分钟~5小时。
在界面法中,为了得到所希望的封端末端基量(末端苯基浓度),在制造芳香族聚碳酸酯化合物时可以使用末端终止剂。作为末端终止剂的具体例,可以列举对叔丁基苯酚、苯酚、对枯基苯酚、长链烷基取代苯酚等。末端终止剂的使用量可以根据所希望的芳香族聚碳酸酯化合物的末端苯基浓度和反应装置、反应条件等适当决定。
在熔融聚合法中,使用碳酸二酯作为碳酸酯键形成性化合物。作为碳酸二酯化合物,可以列举下述通式(3)所示的化合物。
在此,通式(3)中的A是可以具有取代基的碳原子数为1~10的直链状、支链状或环状的1价烃基。两个A可以相同也可以不同。
作为碳酸二酯的具体例,可以列举碳酸二苯酯、碳酸二甲苯基酯、双(2-氯苯基)碳酸酯、碳酸间甲苯酯、碳酸二萘酯、双(4-苯基苯基)碳 酸酯等芳香族碳酸二酯。此外,也可以根据需要使用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯等。其中,由于反应性、所得到的树脂对于着色的稳定性以及成本方面,优选碳酸二苯酯。
在熔融法中,在制造芳香族聚碳酸酯化合物时,通过相对于芳香族二羟基化合物过量地使用碳酸二酯,能够导入封端末端基。本发明的芳香族聚碳酸酯化合物,优选通过在酯交换催化剂的存在下使芳香族二羟基化合物与碳酸二酯以碳酸二酯/芳香族二羟基化合物=1.0~1.3(摩尔比)的比例反应而得到。即,碳酸二酯以相对于芳香族二羟基化合物的合计1摩尔为1.0~1.3摩尔的比例使用,更优选为1.02~1.20摩尔的比例。
使用碳酸二酯作为碳酸酯键形成性化合物的熔融聚合法,通过在不活泼气体气氛下将规定比例的芳香族二羟基成分与碳酸二酯边加热,边进行搅拌,将生成的醇或酚类蒸馏除去的方法进行。反应温度根据生成的醇或酚类的沸点等而有所不同,通常为120~350℃的范围。反应从其初期开始减压,伴随着使生成的醇或酚类蒸馏除去,使反应结束。并且,为了促进反应,可以使用通常使用的碱性化合物催化剂等酯交换催化剂。
作为碱性化合物催化剂,特别可以列举碱金属化合物和/或碱土金属化合物、含氮化合物、含硼化合物等。
作为碱金属化合物和/或碱土金属化合物,优选使用碱金属和碱土金属的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或烷氧化物、季铵氢氧化物以及它们的盐、胺类等,这些化合物可以单独使用或组合使用。
作为碱金属化合物的具体例,可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化锂、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸铯、乙酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸铯、硬脂酸锂、葡糖酸钠、硼氢化钠、苯基硼钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸铯、苯甲酸锂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二锂、苯基磷酸二钠、双酚A的二钠盐、二钾盐、二铯盐、二锂盐、苯酚的钠盐、钾盐、铯盐、锂盐、Ph4BNa、N(CHCO2Na)3、PhNa2PO4等。
作为碱土金属化合物的具体例,可以使用氢氧化镁、氢氧化钙、 氢氧化锶、氢氧化钡、碳酸氢镁、碳酸氢钙、碳酸氢锶、碳酸氢钡、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、乙酸镁、乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸钙、苯甲酸钙、苯基磷酸镁等。
作为含氮化合物的具体例,可以使用四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵等具有烷基和/或芳基等的季铵氢氧化物类,三乙基胺、二甲基苄基胺、三苯基胺等叔胺类,二乙基胺、二丁基胺等仲胺类,丙基胺、丁基胺等伯胺类,2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑等咪唑类,或者氨、四甲基硼氢化铵、四丁基硼氢化铵、四丁基四苯基硼酸铵、四苯基四苯基硼酸铵等碱或碱性盐等。
作为含硼化合物的具体例,可以列举Et4PB(OH)4、Ph4PBPh4等。
作为酯交换催化剂,优选使用锌、锡、锆、铅的盐,它们可以单独使用或组合使用。
作为酯交换催化剂,具体可以使用乙酸锌、苯甲酸锌、2-乙基己酸锌、氯化锡(II)、氯化锡(IV)、乙酸锡(II)、乙酸锡(IV)、二丁基二月桂酸锡、二丁基氧化锡、二丁基二甲氧基锡、乙酰丙酮锆、羟基乙酸锆、四丁氧基锆、乙酸铅(II)、乙酸铅(IV)等。
这些催化剂,相对于二羟基化合物的合计1摩尔,使用比例为1×10-9~1×10-3摩尔、优选为1×10-7~1×10-5摩尔。
作为熔融法中的反应温度,优选为180℃~320℃的范围,更优选为180℃~310℃,特别优选为180℃~300℃。并且,减压度优选为20kPaA(150torr)以下,更优选为13kPaA(100torr)以下、进一步优选为1.3kPaA(10torr)以下、特别优选为0.67~0.013kPaA(5~0.1torr)。进一步具体而言,从20kPaA(150torr)、180℃附近开始,缓慢升温,调节为高真空状态,最终在0.13kPaA(1torr)以下升温到260℃~300℃(更优选260℃~280℃)。急剧的升温、高真空化会导致将碳酸酯键形成性化合物(DPC)本身蒸馏除去,不能维持适合的反应摩尔比,有时不能获得所希望的化合物。
本发明的芳香族聚碳酸酯化合物,根据其用途,结构粘度指数(N值)可以为1.3以下。即,在使该芳香族聚碳酸酯化合物与脂肪族二元醇化合物反应,制造具有具备高分子量和高流动性并且不含支链结构 (N值低)的特征的芳香族聚碳酸酯树脂时,优选该芳香族聚碳酸酯化合物的N值为1.3以下、更优选为1.28以下、特别优选为1.25以下。在此,结构粘度指数“N值”被作为芳香族聚碳酸酯树脂的支化度的指标,由下述数学式(1)表示。
N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1)
上述数学式(I)中,Q160值表示以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积(ml/sec)(使用株式会社岛津制作所生产的CFT-500D型进行测定(下同),由冲程=7.0~10.0mm算出),Q10值表示以280℃、负荷10kg测得的每单位时间的熔融流动体积(ml/sec)(由冲程=7.0~10.0mm算出)(其中,喷嘴直径1mm×喷嘴长度10mm)。
本发明的芳香族聚碳酸酯化合物在N值低至1.3以下时,支链结构的含有比例少、直链结构的比例高。通常,聚碳酸酯树脂存在在相同的Mw时增加支链结构的比例时(提高N值时)流动性增高(Q值增高)的倾向,但是使用具有这样的特征的本发明的芳香族聚碳酸酯化合物,与脂肪族二元醇化合物反应而实现高分子量化的聚碳酸酯共聚物,在保持了低的N值的状态下,能够实现高的流动性(高Q值)。
另一方面,本发明的芳香族聚碳酸酯化合物,根据其用途,N值可以为超过1.3的值。即,使用规定量的支化剂在该芳香族聚碳酸酯化合物中导入支链结构,能够得到具有N值为超过1.3的值、优选为1.31~2.0、更优选为1.31~1.7的支链结构的芳香族聚碳酸酯化合物。
将这样的使用规定量的支化剂而导入了支链结构的本发明的芳香族聚碳酸酯化合物作为预聚物,在减压条件下使特定的脂肪族二元醇化合物与其发生酯交换反应,从而能够在温和的条件下、在短时间内得到具有所希望的支化度的高分子量的支化芳香族聚碳酸酯树脂。
(3)芳香族聚碳酸酯预聚物材料
本发明的芳香族聚碳酸酯化合物能够用作制造高分子量芳香族聚碳酸酯树脂中所使用的芳香族聚碳酸酯预聚物,该高分子量芳香族聚碳酸酯树脂的制造包括:使芳香族聚碳酸酯预聚物与脂肪族二元醇化合物在酯交换催化剂的存在下以减压条件进行酯交换反应的工序。即,使以本发明的被封端的芳香族聚碳酸酯化合物(预聚物)为主体的芳 香族聚碳酸酯预聚物材料,与脂肪族二元醇化合物(连结剂)进行酯交换反应,将来自存在于预聚物的碳酸酯键形成化合物的封端末端基(例如末端苯基)取代为醇性羟基,从而使芳香族聚碳酸酯预聚物彼此的连结反应迅速进行,能够使分子量增大,因而能够以温和的条件迅速地实现高分子量化。
用于这种用途的、含有本发明的芳香族聚碳酸酯预聚物作为主体的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂制造用预聚物材料的残留碳酸酯单体量优选为3000ppm以下,更优选残留碳酸酯单体量为2000ppm以下、特别优选为1000ppm以下。
使残留碳酸酯单体量为3000ppm以下的方法没有特别限制,可以采用调节制造时的碳酸二酯的加入量(例如相对于芳香族二羟基化合物的合计1摩尔,不超过1.3摩尔的量、更优选为不超过1.2摩尔的量)、或者选择适当的反应温度(例如180℃~320℃)和减压度(例如150torr以下)等方法。
在作为高分子量芳香族聚碳酸酯树脂制造用预聚物材料,使用结构粘度指数(N值)为1.25以下的材料的情况下,由于预聚物的支链结构的含有比例少、直链结构的比例高,所以在使这种预聚物材料与脂肪族二元醇化合物反应而进行高分子量化时,能够得到能够保持低的N值的状态、具有高分子量且具有高流动性(高Q值)的芳香族聚碳酸酯树脂(聚碳酸酯共聚物)。得到的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂的N值(结构粘度指数)优选为1.3以下、更优选为1.28以下、特别优选为1.25以下,与芳香族聚碳酸酯化合物(预聚物)之间N值没有大的变化。
另一方面,作为本发明的芳香族聚碳酸酯化合物,使用导入了N值显示超过1.25的值的支链结构的芳香族聚碳酸酯化合物的情况下,通过使其与上述脂肪族二元醇化合物发生酯交换反应,能够在温和的条件下、在短时间内得到具有与使用的支化剂量相对应的所希望的支化度的高分子量的支化芳香族聚碳酸酯树脂。在这种情况下,得到的支化芳香族聚碳酸酯树脂的支化度(N值)可以为1.31~2.2的范围、更优选为1.31~2.0的范围、特别优选为1.31~1.9的范围。
实施例
下面,利用实施例对本发明进行说明,但本发明完全不受这些实施例的任何限制。其中,实施例中的测定值使用以下的方法或装置进行测定。
1)聚苯乙烯换算重均分子量(Mw):使用GPC,将氯仿作为展开溶剂,使用已知分子量(分子量分布=1)的标准聚苯乙烯,制作校正曲线。基于该校正曲线,根据GPC的保留时间算出。
2)玻璃化转变温度(Tg):通过差示热扫描热量分析计(DSC)进行测定。
3)聚合物的总末端基量(摩尔数):将树脂样品0.25g溶解于5ml的氘代氯仿,在23℃利用核磁共振分析装置1H-NMR(日本电子株式会社生产、商品名“LA-500”)测定末端基,以每1ton聚合物的摩尔数表示。
4)羟基末端浓度(ppm):通过在二氯甲烷溶液中由聚合物和四氯化钛形成的复合体的UV/可见光分光分析(546nm)进行测定。或者,通过根据1H-NMR的解析结果观测末端羟基进行测定。
5)末端苯基浓度(末端Ph浓度;摩尔%):根据1H-NMR的解析结果,由下述数学式求出。
6)树脂色相(YI值):将树脂样品6g溶解于60ml的二氯甲烷,在光路长6cm的比色皿中,使用分光式色差计(日本电色工业株式会社生产、商品名“SE-2000)测定YI值。
7)流动性(Q值):Q值是熔融树脂的流出量(ml/sec),使用高化型流变仪CFT-500D(岛津制作所株式会社生产),以130℃干燥5小时后,通过以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积进行评价。
8)N值:使用高化型流变仪CFT-500D(岛津制作所株式会社生产),对以130℃干燥5小时后的芳香族聚碳酸酯(试样),将以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积作为Q160值,同样将以 280℃、负荷10kg测得的每单位时间的熔融流动体积作为Q10值,利用这些值由下式(1)求出。
N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1)
9)i值=1的高分子化合物的比例:上述通式(III)中i值(来自脂肪族二元醇化合物的结构单元的链长)为1的高分子化合物的比例,根据得到的聚碳酸酯共聚物的1H-NMR解析结果求出。
10)残留碳酸酯单体(DPC)量和残量酚(PhOH)量:利用GPC(UV检测器)或GC,采用内标法进行定量。
11)树脂中的环状碳酸酯含量:将树脂样品10g溶解于二氯甲烷100ml,边搅拌边滴加到1000ml的甲醇中。过滤取得沉淀物,除去滤液中的溶剂。利用GC-MS,在以下的测定条件下对得到的固体进行分析。其中,该测定条件下的检测极限值为0.0005ppm。
GC-MS测定条件:
测定装置:Agilent HP6890/5973MSD
柱:毛细管柱(Capillary Columns)DB-5MS,30m×0.25mm I.D.,膜厚0.5μm
升温条件:50℃(保持5min)-300℃(保持15min),10℃/min
注入口温度:300℃、注入量:1.0μl(分流比25)
离子化法:EI法
载气:He,1.0ml/min
Aux温度:300℃
质量扫描范围:33-700
溶剂:HPLC用氯仿
内标物质:1,3,5-三羟甲基苯酚
12)树脂的热滞留试验:在试管中加入样品树脂1g,在用氮置换过的手套箱(氧浓度0.0%)内,用设定为120℃的加热器(Block Heater)干燥2小时。接着,在该手套箱内,用设定为360℃的加热器进行50分钟的加热滞留。测定热滞留试验前后的分子量(Mw)保持率(%)和YI值的变化量。其中,该试验是给予例如需要保持低的树脂熔融粘度的精密成型等、聚碳酸酯的一般的成型温度的最大程度的热经历的试验。50分钟的长滞留时间是在实际的成型现场中包括装置的故障等 在内的能够设想的最长的滞留时间。
13)热滞留试验前后的树脂色相(YI值):将树脂样品1g溶解于60ml的二氯甲烷,在光路长6cm的比色皿中,使用分光式色差计(日本电色工业株式会社生产、商品名“SE-2000”)测定YI值。
其中,在以下的实施例和比较例中使用的脂肪族二元醇化合物的化学纯度均为98~99%,氯含量为0.8ppm以下,碱金属、碱土金属、钛和重金属(铁、镍、铬、锌、铜、锰、钴、钼、锡)的含量分别为1ppm以下。芳香族二羟基化合物和碳酸二酯的化学纯度为99%以上,氯含量为0.8ppm以下,碱金属、碱土金属、钛和重金属(铁、镍、铬、锌、铜、锰、钴、钼、锡)的含量分别为1ppm以下。
在以下的实施例中,有时将预聚物简称为“PP”、羟基简称为“OH基”、苯基简称为“Ph”。
<实施例1>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷10,000g(43.80摩尔)、碳酸二苯酯10,581g(49.39摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的50L的SUS制反应器中,将体系内置换成氮气气氛。将减压度调节为27kPaA(200torr),以200℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用4小时将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集并将其除去,并且进行酯交换反应,使体系内为260℃、减压度为0.13kPaA(1torr)以下,保持1小时。
接着,用20分钟将体系内保持280℃、减压度0.13kPaA(1torr)以下的状态,作为脂肪族二元醇化合物,加入熔融的9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(以下简称为“BPEF”)396g(0.90摩尔),进行30分钟搅拌混炼,使酯交换反应继续。得到重均分子量(Mw)为55,000的聚碳酸酯共聚物。
将得到的聚碳酸酯共聚物的1H-NMR解析结果示于图1(1H-NMR谱图A)和图2(1H-NMR谱图B)。在图1中,来自脂肪族二元醇化合物的峰(BPEF的亚甲基链部)被放大,确认到来自脂肪族二元醇化合物的结构单元的峰。BPEF单体的亚甲基链在3.9ppm附近具有信号,但由于与芳香族二羟基化合物发生反应,明显地位移至不同 的位置。其中,4.8ppm是芳香族OH基的峰。
根据这些峰能够确认获得了由芳香族聚碳酸酯链与脂肪族二元醇部位构成的结构体。最强的2个峰是BPEF与芳香族聚碳酸酯链结合的结构,相邻的弱的2个峰表示BPEF彼此之间由于碳酸酯键而连结的结构(嵌段共聚)。
并且,根据图2,确认到BPEF的苯基部分的峰,由此也能够确认由芳香族聚碳酸酯链与脂肪族二元醇部位形成的结构。
即,可知:在此得到的聚碳酸酯共聚物主要由具有上述通式(III)中来自脂肪族二元醇化合物的结构单元的链长为1(i值=1)时的结构(由芳香族聚碳酸酯链和1个来自脂肪族二元醇化合物的结构单元构成的结构)的高分子化合物构成。由该1H-NMR解析结果可知,具有i值=1的结构的高分子化合物的比例,相对于聚碳酸酯共聚物总量为98摩尔%。
并且,得到的聚碳酸酯共聚物中,来自脂肪族二元醇化合物的结构单元(通式(I)所示的结构单元)的比例为1.7摩尔%,来自芳香族二羟基化合物的结构单元(通式(II)所示的结构单元)的比例为98摩尔%。并且,Q160值为0.17ml/s,满足表示Mw与Q值的关系的数学式(2)。并且N值(结构粘度指数)为1.21。
得到的聚碳酸酯共聚物的物性值示于表1。弯曲弹性模量(GPa)、弯曲强度(MPa)是通过基于JIS-K7171的弯曲试验测得的值,拉伸弹性模量(GPa)、拉伸屈服强度(MPa)、拉伸屈服伸长率(%)、拉伸断裂强度(MPa)是通过基于JIS-K7113的拉伸试验测得的值,Izod冲击强度(kg·cm/cm)是通过基于JIS-K7110的试验测得的值。
<实施例2、3>
除了将脂肪族二元醇的种类和使用量替换成表1所示以外,按照与实施例1同样的操作进行实验。将评价结果示于表1。
<预聚物的制造例1;PP-A>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷10,000g(43.80摩尔)、碳酸二苯酯10,558g(49.39摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的50L的SUS制反应器中,将体系内置换成氮气气氛。将减压度 调节为27kPaA(200torr),以200℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用4小时将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集并将其除去,并且进行酯交换反应,使体系内为260℃、减压度为0.13kPaA(1torr)以下,进一步保持1小时。得到重均分子量(Mw)为24,000的聚碳酸酯预聚物(以下简称为“PP-A”)。
得到的聚碳酸酯预聚物的OH浓度(ppm)和苯基末端浓度(Ph末端浓度,mol%)等示于表2。其中在表2中,OH浓度是根据NMR算出的值,表示全部聚合物中所含的OH基浓度。另外,Ph末端浓度是根据NMR算出的值,表示全部亚苯基和苯基末端中的苯基(包括取代有羟基的苯基)末端浓度。
<预聚物的制造例2;PP-B>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷9,995g(43.78摩尔)、碳酸二苯酯10,321g(48.18摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的50L的SUS制反应器中,将体系内置换成氮气气氛。将减压度调节为27kPaA(200torr),以200℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用4小时将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集并将其除去,并且进行酯交换反应,使体系内为260℃、减压度为0.13kPaA(1torr)以下,进一步保持2小时。得到重均分子量(Mw)为33,000的聚碳酸酯预聚物(“PP-B”)。
将得到的聚碳酸酯预聚物的OH浓度(ppm)和苯基末端浓度(Ph末端浓度,mol%)等示于表2。其中,Ph末端浓度是根据NMR算出的值,表示全部亚苯基和苯基末端中的苯基浓度。
<预聚物的制造例3;PP-C>
在8质量%的氢氧化钠水溶液730毫升中,溶解2,2-双(4-羟基苯基)丙烷125.00g(0.548摩尔)和0.3g的连二亚硫酸钠。在其中加入300毫升的二氯甲烷并进行搅拌,并且保持在15℃的状态,用15分钟吹入碳酰氯70.50g(0.713摩尔)。
在吹入碳酰氯结束后,加入作为分子量调节剂的苯酚5.16g(0.055mol),并追加8质量%的氢氧化钠水溶液130毫升,进行剧烈搅拌使反应液乳化,之后加入0.60毫升的三乙基胺,以20℃~25℃搅 拌约1小时,使其聚合。在聚合结束后,将反应液分离为水相和有机相,用磷酸将有机相中和,之后进行水洗。将得到的聚合物溶液滴加入保持在50℃的温水中,将溶剂蒸发除去,同时将固态物粉碎,得到白色粉末状沉淀物。过滤所得到的沉淀物,以120℃干燥24小时,得到聚合物粉末(以下有时简称为“PP-C”)。
将得到的聚碳酸酯预聚物的OH浓度(ppm)和苯基末端浓度(Ph末端浓度,mol%)等示于表2。其中,Ph末端浓度是根据NMR算出的值,表示全部亚苯基和苯基末端中的苯基浓度。
<实施例4>
将芳香族聚碳酸酯预聚物(上述预聚物的制造例1中得到的PP-A)10g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以280℃在真空下使其加热熔融。接着,添加作为脂肪族二元醇化合物的9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(BPEF)0.33g,以夹套温度280℃、压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼60分钟进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集,从反应体系中除去,得到重均分子量(Mw)=37,000、Q值=0.400、i值=1的高分子化合物的比例(i值=1的结构的脂肪族二元醇骨架的比例)=96摩尔%、N值=1.22的聚碳酸酯共聚物。将结果示于表3。
<实施例5~15>
除了将芳香族聚碳酸酯预聚物和脂肪族二元醇化合物替换为表3所示以外,与实施例4同样地进行实验。其中,在使用PP-C的体系中,作为催化剂,添加碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷单元的摩尔数计算)。将结果示于表3。
<比较例1>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷10,000g(43.80摩尔)、碳酸二苯酯10,000g(46.68摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的50L的SUS制反应器中,将体系内置换成氮气气氛。将减压度调节为27kPaA(200torr),以200℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用4小时将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集并将其 除去,并且进行酯交换反应,使体系内为260℃、减压度为0.13kPaA(1torr)以下,进一步保持7小时。得到重均分子量(Mw)为63,000、羟基末端浓度为700ppm的芳香族聚碳酸酯约10kg。将得到的聚碳酸酯的物性值示于表1。
<比较例2>
在5质量%的氢氧化钠水溶液40升中,溶解2,2-双(4-羟基苯基)丙烷3634g(15.92摩尔)和30g的连二亚硫酸钠。在其中加入17升的二氯甲烷并进行搅拌,并且保持在15℃的状态下,用15分钟吹入碳酰氯2100g(21.23摩尔)。在吹入碳酰氯结束后,加入作为分子量调节剂的对叔丁基苯酚99.91g(0.67摩尔),并追加5质量%的氢氧化钠水溶液10升、二氯甲烷20升,进行剧烈搅拌使反应液乳化,之后加入20毫升的三乙基胺,以20℃~25℃搅拌约1小时,使其聚合。聚合结束后,将反应液分离为水相和有机相,用磷酸将有机相中和,之后进行水洗。将得到的聚合物溶液滴加入保持在50℃的温水中,将溶剂蒸发除去,同时将固态物粉碎,得到白色粉末状沉淀物。过滤所得到的沉淀物,以120℃干燥24小时,得到聚合物粉末。
<比较例3>
除了对叔丁基苯酚设定为78.86g(0.52摩尔)以外,与比较例2同样地进行。将得到的聚碳酸酯的物性值示于表1。
<比较例4>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷50.96g(0.2232摩尔)、碳酸二苯酯49.04g(0.229摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,在氮气氛下加热至180℃,搅拌30分钟。
之后,将减压度调节为20kPaA(150torr),同时以60℃/hr的速度升温至200℃,保持该温度40分钟,进行酯交换反应。再以75℃/hr的速度升温至225℃,以该温度保持10分钟。接着,以65℃/hr的速度升温至260℃,用1小时使减压度达到0.13kPaA(1torr)以下,再保持6小时。得到重均分子量(Mw)为44,000的芳香族聚碳酸酯30g。将得到的聚碳酸酯的物性的评价结果示于表4。
<比较例5>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷50.98g(0.2233摩尔)、碳酸二苯酯49.04g(0.229摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,氮气氛下加热至180℃,搅拌30分钟。
之后,将减压度调节为20kPaA(150torr),同时以60℃/hr的速度升温至200℃,保持该温度40分钟,进行酯交换反应。再以75℃/hr的速度升温至225℃,以该温度保持10分钟。接着,以65℃/hr的速度升温至260℃,用1小时使减压度达到0.13kPaA(1torr)以下,进一步保持7小时。得到重均分子量(Mw)为50,000的芳香族聚碳酸酯30g。将得到的聚碳酸酯的物性的评价结果示于表4。
[表1]
[表2]
PP-A | PP-B | PP-C | |
BPA(g) | 10000 | 9995.1 | |
BPA(mol) | 43.80 | 43.78 | |
DPC(g) | 10558 | 10321 | |
DPC(mol) | 49.29 | 48.18 | |
DPC/BPA摩尔比 | 1.13 | 1.10 | |
Mw | 24000 | 33000 | 22000 |
OH浓度(ppm) | 181 | 73 | 73 |
Ph末端浓度(mol%) | 7.3 | 5.1 | 7.8 |
[表3]
[表4]
比较例4 | 比较例5 | |
BPA(g) | 50.96 | 50.98 |
BPA(mol) | 0.2232 | 0.2233 |
DPC(g) | 49.04 | 49.04 |
DPC(mol) | 0.229 | 0.229 |
DPC/BPA摩尔比 | 1.03 | 1.03 |
连结剂 | - | - |
连结剂的式量 | - | - |
连结剂量(g) | - | - |
连结剂量(mol) | - | - |
Mw | 44000 | 50000 |
Q值[ml/s]160kg | 0.1264 | 0.0788 |
N值 | 1.30 | 1.31 |
<预聚物的制造例4;PP-D>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷10,000.6g(43.81摩尔)、碳酸二苯酯10,560.0g(49.30摩尔)和作为催化剂的碳酸铯0.5μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的50L的SUS制反应器中,将体系内置换成氮气气氛。将减压度调节为27kPaA(200torr),以200℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用4小时将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集将其除去,并进行酯交换反应,使体系内为260℃、减压度为0.13kPaA(1torr)以下,进一步保持1小时。得到重均分子量(Mw)为22,000的聚碳酸酯预聚物(以下简称为“PP-D”)。
将得到的聚碳酸酯预聚物的OH浓度(ppm)和苯基末端浓度(Ph末端浓度,mol%)等示于表5。其中,在表5中,OH浓度是根据NMR算出的值,表示全部聚合物中所含的OH基浓度。并且,Ph末端浓度是根据NMR算出的值,表示全部亚苯基和苯基末端中的苯基(包括取代有羟基的苯基)末端浓度。
<实施例16>
将在上述预聚物的制造例4中得到的芳香族聚碳酸酯预聚物“PP-D”30g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以280℃在常压下使其加热熔融。接着,作为脂肪族二元醇化合物,添加1,4-环己烷二甲醇(CHDM)0.22g,以夹套温度280℃、常压搅拌混炼 1分钟。接着,以压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼45分钟,进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集,从反应体系除去,得到重均分子量(Mw)=48,000、Q值=0.1294、i值=1的高分子化合物的比例(i值=1的结构的脂肪族二元醇骨架的比例)=100摩尔%、N值=1.22的聚碳酸酯共聚物。将结果示于表6。
<实施例17>
将芳香族聚碳酸酯预聚物(上述预聚物的制造例4中得到的PP-D)30g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以300℃在常压下使其加热熔融。接着,作为脂肪族二元醇化合物,添加1,4-环己烷二甲醇(CHDM)0.22g,以夹套温度300℃、常压搅拌混炼15分钟。接着,以压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼45分钟,进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚用冷却管凝集,从反应体系除去,得到重均分子量(Mw)=65,000、Q值=0.0305、i值=1的高分子化合物的比例(i值=1的结构的脂肪族二元醇骨架的比例)=100摩尔%、N值=1.20的聚碳酸酯共聚物。将结果示于表6。
<实施例18>
将芳香族聚碳酸酯预聚物(上述预聚物的制造例4中得到的PP-D)30g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以300℃常压下使其加热熔融。接着,作为脂肪族二元醇化合物,添加萘烷-2,6-二甲醇(DDM)0.30g,以夹套温度300℃、常压搅拌混炼15分钟。接着,以压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼30分钟,进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集,从反应体系除去,得到重均分子量(Mw)=66,000、Q值=0.0319、i值=1的高分子化合物的比例(i值=1的结构的脂肪族二元醇骨架的比例)=100摩尔%、N值=1.19的聚碳酸酯共聚物。将结果示于表6。
<实施例19>
将芳香族聚碳酸酯预聚物(上述预聚物的制造例4中得到的PP-D) 30g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以280℃在常压下使其加热熔融。接着,作为脂肪族二元醇化合物,添加萘烷-2,6-二甲醇(DDM)0.30g,以夹套温度280℃、常压搅拌混炼1分钟。接着,以压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼55分钟,进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集,从反应体系除去,得到重均分子量(Mw)=61,000、Q值=0.0440、i值=1的高分子化合物的比例(i值=1的结构的脂肪族二元醇骨架的比例)=100摩尔%、N值=1.17的聚碳酸酯共聚物。将结果示于表6。
[表5]
PP-D | |
BPA(g) | 10000.6 |
BPA(mol) | 43.81 |
DPC(g) | 10560 |
DPC(mol) | 49.30 |
DPC/BPA摩尔比 | 1.13 |
Mw | 22000 |
OH浓度(ppm) | 60 |
Ph末端浓度(mol%) | 5.0 |
[表6]
图3是表示上述实施例和比较例中得到的聚碳酸酯的Mw与Q值(160kg负荷、280℃测定时)的关系的图。可知:本发明的聚碳酸酯共聚物与现有公知的聚碳酸酯树脂相比,存在即便为相同的分子量值,流动性也会增高的趋势。
在图3的图表中,本发明的聚碳酸酯共聚物(实施例1~19)以■ (黑色四边形)标记表示。与由界面法得到的聚碳酸酯(比较例2和比较例3)(○标记)和不具有源自脂肪族二元醇化合物的脂肪族二元醇部位的结构的由通常熔融法得到的聚碳酸酯(比较例1、4、5)(△标记)相比,显示流动性增高。
图4是表示上述实施例和比较例中得到的聚碳酸酯的Mw与N值的关系的图。观察图4的Mw与N值的关系可知,本发明的聚碳酸酯共聚物,明显N值低,尽管以熔融法制造但支链结构的比例也极少。
<实施例20>
将上述预聚物的制造例4中得到的芳香族聚碳酸酯预聚物“PP-D”30.13g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以280℃使其加热熔融。接着,以夹套温度280℃、常压添加作为脂肪族二元醇化合物的2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇(BEPD)0.34g,搅拌混炼3分钟。
接着,以夹套温度280℃、压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼70分钟,进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚、环状碳酸酯(5-丁基-5-乙基-1,3-二噁烷-2-酮)和未反应的2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇(BEPD)在冷却管内凝集,从反应体系除去,得到重均分子量(Mw)=56,400、N值=1.19、含有环状碳酸酯(5-丁基-5-乙基-1,3-二噁烷-2-酮)154ppm的聚碳酸酯树脂。
将得到的树脂1g加入试管,在用氮置换过的手套箱(氧浓度0.0%)内,用设定为120℃加热器干燥2小时。接着,在该手套箱内,用设定为360℃的加热器加热滞留50分钟。
其结果是,滞留试验前后的分子量(Mw)保持率(%)为98%,YI值的变化量为+5.0。
将BEPD的添加、搅拌结束时的混合物的1H-NMR谱示于图5,并将最终得到的聚碳酸酯树脂的1H-NMR谱示于图6。在图5中,分别确认到来自与芳香族聚碳酸酯预聚物反应后的BEPD的峰、和未反应的BEPD单体的峰。另一方面,在图6中,来自反应后的BEPD的峰和未反应的BEPD单体的峰消失。
由此可知,在此得到的芳香族聚碳酸酯树脂是不具有来自脂肪族 二元醇化合物的结构单元的均聚碳酸酯,添加的脂肪族二元醇一旦与芳香族聚碳酸酯预聚物反应后,就会以环状碳酸酯的形态被排除到反应体系外。
<实施例21~26>
除了将芳香族聚碳酸酯预聚物的加入量和使用的脂肪族二元醇化合物及其加入量替换为表7所示以外,与实施例20同样进行,得到聚碳酸酯树脂。将得到的聚碳酸酯树脂的各种物性示于表7。
<比较例6>
使用与实施例20相同的芳香族聚碳酸酯预聚物,除了不添加脂肪族二元醇化合物以外,与实施例20同样在短时间内进行反应,Mw仍未22000,分子量未增加。
[表7]
如实施例20~26所示,最终得到的树脂中的来自脂肪族二元醇化合物的结构单元的比例(摩尔数),与脂肪族二元醇化合物的添加、混炼结束时的该比例(摩尔数)相比,显著减少。根据本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法,最终得到的树脂中的来自脂肪族二元醇化合物的结构单元的比例 (摩尔数)相对于脂肪族二元醇化合物的添加、混炼结束时的该比例(摩尔数),为50%以下、优选为40%以下、更优选为30%以下、特别优选为20%以下、最优选为10%以下。
由上述实施例20~26的结果可知:由本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法得到的、接近均聚碳酸酯树脂的高分子量聚碳酸酯树脂,具有高的热稳定性,在360℃-50分钟的极为严酷的热滞留试验前后,分子量(Mw)保持率高,YI值变化量低。
并且,对上述实施例1~3中得到的聚碳酸酯共聚物的热稳定性同样进行测定,结果如下所示。与该结果相比可知:由本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的制造方法得到的高分子量聚碳酸酯树脂具有极其优异的热稳定性。并且,使用上述比较例1的由现有的熔融法进行高分子量化的聚碳酸酯,同样地进行热滞留试验时,发生凝胶化,因此难以进行各种物性评价。
(实施例1)
360℃-50分钟滞留试验前Mw:55000
360℃-50分钟滞留试验后Mw:21400
360℃-50分钟滞留试验后Mw保持率(%);39
360℃-50分钟滞留试验前YI值;1.0
360℃-50分钟滞留试验后YI值;58.0
360℃-50分钟滞留试验后YI值变化量;57.0
(实施例2)
360℃-50分钟滞留试验前Mw;68000
360℃-50分钟滞留试验后Mw;28000
360℃-50分钟滞留试验后Mw保持率(%);41
360℃-50分钟滞留试验前YI值;1.6
360℃-50分钟滞留试验后YI值;60.0
360℃-50分钟滞留试验后YI值变化量;58.4
(实施例3)
360℃-50分钟滞留试验前Mw;48000
360℃-50分钟滞留试验后Mw;23000
360℃-50分钟滞留试验后Mw保持率(%);48
360℃-50分钟滞留试验前YI值;1.0
360℃-50分钟滞留试验后YI值;65.0
360℃-50分钟滞留试验后YI值变化量;64.0
<实施例27>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷50.000g(0.219摩尔)、碳酸二苯酯48.091g(0.224摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠1μmol/mol(催化剂以相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的500cc的四口烧瓶中,在氮气氛下加热至180℃,搅拌30分钟。
之后,将减压度调节为20kPaA(150torr),同时以60℃/hr的速度升温至200℃,保持该温度40分钟,进行酯交换反应。再以75℃/hr的速度升温至225℃,在该温度保持10分钟。接着,以65℃/hr的速度升温至260℃,用1小时使减压度达到0.13kPaA(1torr)以下,再保持40分钟。得到重均分子量(Mw)为29,000的芳香族聚碳酸酯化合物(芳香族聚碳酸酯树脂制造用预聚物,以下有时简称为“芳香族聚碳酸酯预聚物”或“PP”)50g。
得到的芳香族聚碳酸酯预聚物的末端羟基浓度为1500ppm、末端苯基浓度为3.5mol%、N值(结构粘度指数)为1.23。将结果示于表1。
将上述芳香族聚碳酸酯预聚物10g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以280℃在真空下使其加热熔融。接着,作为脂肪族二元醇化合物,添加9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(BPEF)0.153g,以夹套温度280℃、压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼30分钟,进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集,从反应体系除去,得到重均分子量(Mw)=60,000的聚碳酸酯共聚物。将结果示于表8。<实施例28~31>
除了将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、碳酸二苯酯的使用量、脂肪族二元醇的种类和使用量替换为表1所示以外,按照与实施例27同样的操作进行实验。将结果示于表8。
<实施例32>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷10,000g(43.8摩尔)、碳酸二苯酯10,322g(48.2摩尔)和作为催化剂的碳酸氢钠3μmol/mol(催化剂以2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的摩尔数计算)加入带有搅拌机和馏出装置的50L的SUS制反应器中,将体系内置换成氮气氛。将减压度调节为27kPaA(200torr),以200℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用4小时将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集将其除去,并且进行酯交换反应,使体系内为260℃、减压度为0.13kPaA(1torr)以下,进一步保持1小时。得到重均分子量(Mw)为23,000的芳香族聚碳酸酯预聚物。
得到的芳香族聚碳酸酯预聚物的末端羟基浓度为500ppm、末端苯基浓度为6.6mol%、N值(结构粘度指数)为1.20。将结果示于表1。其中,在表8中,末端羟基浓度是根据1H-NMR算出的值,表示全部聚合物中所含的OH基浓度。此外,末端苯基浓度是根据1H-NMR算出的值,表示全部亚苯基和苯基末端基中的末端苯基浓度。
将上述芳香族聚碳酸酯预聚物10g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以280℃在真空下使其加热熔融。接着,作为脂肪族二元醇化合物,添加9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(BPEF)0.33g,以夹套温度280℃、压力0.04kPaA(0.3torr)搅拌混炼15分钟,进行酯交换反应。催化剂直接使用芳香族聚碳酸酯预聚物聚合时的聚合催化剂。
将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集,从反应体系除去,得到重均分子量(Mw)=50,000的聚碳酸酯共聚物。将结果示于表8。<实施例33~36>
除了将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、碳酸二苯酯的使用量、脂肪族二元醇的种类及其使用量替换为表8所示以外,按照与实施例32同样的操作进行实验。将结果示于表8。
将实施例34中得到的芳香族聚碳酸酯预聚物的1H-NMR解析结果示于图7。在图7中,来自聚碳酸酯树脂的苯基和亚苯基的峰被放大。确认到来自苯基末端基的峰。2,2-双(4-羟基苯基)丙烷单元的亚苯基在7.0~7.3ppm具有信号,来自苯基末端基的峰在7.4ppm附近具有信号。 由该信号强度比算出末端苯基浓度。
<实施例37>
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷50.000g(0.219mol)、碳酸二苯酯49.000g(0.229mol)、1,1,1-三苯酚乙烷(以下,有时简称为“TPE”)0.210g(0.00069mol)和作为催化剂的碳酸氢钠3μmol/mol加入到带有搅拌机和馏出装置的500cc的四口烧瓶中,在氮气氛下加热至180℃,搅拌30分钟。
之后,将减压度调节至20kPa(150torr),同时以60℃/hr的速度升温至200℃,保持该温度40分钟,进行酯交换反应。再以75℃/hr的速度升温至225℃,在该温度保持10分钟。接着,以65℃/hr的速度升温至260℃,用1小时使减压度达到0.13kPaA(1torr)以下。得到重均分子量(Mw)为27,000的芳香族聚碳酸酯预聚物50g。
该芳香族聚碳酸酯预聚物的末端羟基浓度为480ppm、末端苯基浓度为7.3mol%、N值(结构粘度指数)为1.31。将结果示于表9。其中,在表9中,末端羟基浓度是根据1H-NMR算出的值,表示全部聚合物中所含的羟基(OH基)浓度。此外,末端苯基浓度是根据1H-NMR算出的值,表示全部亚苯基和苯基末端中的末端苯基浓度。
将上述芳香族聚碳酸酯预聚物10g加入带有搅拌机和馏出装置的300cc的四口烧瓶中,以290℃在真空下使其加热熔融。接着,加入9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴0.328g(2.1mmol),以夹套温度290℃、压力0.04kPa(0.3torr)搅拌混炼15分钟。将从反应体系馏出的苯酚在冷却管内凝集,从反应体系除去。结果,得到的芳香族聚碳酸酯树脂的重均分子量(Mw)为55,000。将得到的聚合物的物性值示于表9。
<实施例38>
除了将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、碳酸二苯酯、1,1,1-三苯酚乙烷和脂肪族二元醇的使用量替换为表9所示以外,按照与实施例37同样的操作进行实验。将结果示于表9。
<比较例7>
除了将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、碳酸二苯酯的使用量、脂肪族二元醇种类及其使用量替换为表8所示以外,按照与实施例32同样的操作进行实验。将结果示于表8。该产物的末端羟基浓度高、末端苯基浓 度低,因而芳香族聚碳酸酯树脂未充分地高分子量化。
<比较例8>
除了将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1,1-三苯酚乙烷、碳酸二苯酯和脂肪族二元醇的使用量替换为表9所示以外,按照与实施例37同样的操作进行实验。将结果示于表9。该产物的末端羟基浓度高、末端苯基浓度低,因而芳香族聚碳酸酯树脂未充分地高分子量化。
[表8]
[表9]
其中,表1~9中的符号表示以下含义。
PP:芳香族聚碳酸酯化合物(预聚物)
BPA:2,2-双(4-羟基苯基)丙烷
DPC:碳酸二苯酯
TPE:1,1,1-三苯酚乙烷
BPEF:9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(沸点:约625℃)
BPA-2EO:2,2′-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷(沸点:约480℃)
BP-2EO:4,4′-双(2-羟基乙氧基)联苯(沸点:约430℃)
PCPDM:五环十五烷二甲醇(沸点:约420℃)
FG:芴二醇(沸点:约370℃)
CHDM:1,4-环己烷二甲醇(沸点:约283℃)
DDM:萘烷-2,6-二甲醇(沸点:约341℃)
BEPD:2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇
DIBPD:2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇
EMPD:2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇
DEPD:2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇
MPPD:2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇
NPG-DI:双(3-羟基-2,2-二甲基丙基)碳酸酯
1,2-PD:丙烷-1,2-二醇
产业上的可利用性
本发明的新型的聚碳酸酯共聚物具有下述特征:不使用其他的树脂、添加剂等,能够维持现有的利用界面法的聚碳酸酯的物性,并且尽管具有高分子量,流动性也得到了提高。并且,不需要特定的制造条件,能够以简便的制造方法制造。
这样的本发明的高流动性聚碳酸酯共聚物,在作为现有的通用的聚碳酸酯树脂或组合物的替代品使用时,具有成型周期快、能够设定较低的成型温度等优点,能够优选用于通过各种注射成型或吹塑成型、挤出成型、注射吹塑成型、旋转成型、压缩成型等得到的各种各样的成型品、片、膜等的用途。并且,由于节省使用电力等,其有希望减少对自然环境的负担和成型体的制造成本,可以称为经济性优异、对 自然环境也环保的树脂。
此外,根据本发明的使用具有上述通式(g1)~(g4)所示结构的脂肪族二元醇化合物的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,通过将副产生成的环状碳酸酯向反应体系外除去,能够得到不仅为高分子量且高流动性、品质优异,并且与利用界面法的产品同样的结构、具有良好的耐热性的聚碳酸酯树脂。
由这种方法得到的本发明的高分子量芳香族聚碳酸酯树脂,与上述聚碳酸酯共聚物同样,在作为现有的通用的聚碳酸酯树脂或组合物的替代品使用时,具有成型周期快、能够设定较低的成型温度等优点,能够优选用于通过各种注射成型或吹塑成型、挤出成型、注射吹塑成型、旋转成型、压缩成型等得到的各种各样的成型品、片、膜等的用途。并且,由于节省使用电力等,其有希望减少对自然环境的负担和成型体的制造成本,可以称为经济性优异、对自然环境也环保的树脂。特别是即使长时间给予聚碳酸酯通常的成型温度的最大程度的热经历,也显示出分子量(Mw)保持率高(例如70%以上)、且YI值变化量小(例如+25以下)等极其优异的热稳定性。因此,特别优选用于例如需要保持较低的树脂的熔融粘度的精密成型等。
并且,本发明的新型的芳香族聚碳酸酯化合物具有特定的末端物性,特别适合作为利用与特定的脂肪族二元醇化合物的酯交换反应的聚碳酸酯树脂制造用的预聚物材料,该特定的脂肪族二元醇化合物具有与末端羟基结合的脂肪族烃基。
通过使本发明的芳香族聚碳酸酯化合物与特定的脂肪族二元醇化合物进行酯交换反应,能够保持芳香族聚碳酸酯树脂的良好的品质,并且以简便的方法实现充分的高分子量化。特别是能够不使用添加剂等,制造尽管为高分子量但具有高流动性、并且不含支链结构的聚碳酸酯共聚物。另一方面,如果使用规定量的支化剂在上述芳香族聚碳酸酯化合物中导入支链结构,则能够简便地制造具有所希望的支化度的芳香族聚碳酸酯树脂。
Claims (45)
1.一种高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
实质上由下述通式(I)所示的结构单元和下述通式(II)所示的结构单元形成,所述下述通式(I)所示的结构单元源自具有与末端羟基结合的脂肪族烃基的脂肪族二元醇化合物,
所述高流动性聚碳酸酯共聚物满足以下的条件(a)~(d),
在通式(I)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数为3以上的烃基,R1~R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为1~30的芳香族烃基中的基团,n和m分别独立地表示0~10的整数,其中,在Q不包括与末端羟基结合的脂肪族烃基的情况下,n和m分别独立地表示1~10的整数,并且,R1和R2中的至少一个以及R3和R4中的至少一个分别选自氢原子和脂肪族烃基,
在通式(II)中,R1和R2分别独立地表示卤原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为6~20的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为6~20的环烷氧基或碳原子数为6~20的芳氧基,p和q表示0~4的整数,X仅表示价键或表示选自下述通式(II′)所示的二价有机基团中的基团,
在通式(II′)中,R3和R4分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳基,R3与R4可以结合形成脂肪族环,
(a)具有以下的通式(III)所示的结构,
在通式(III)中,k表示4以上的整数,i表示1以上的整数,l表示1以上的整数,k′表示整数0或1,R表示直链或支链的烃基、可以含有氟的苯基或氢原子,其中,在上述共聚物总量中,70重量%以上为i=1,
(b)相对于构成所述聚碳酸酯共聚物的结构单元总量,通式(I)所示的结构单元的比例为1~30摩尔%,通式(II)所示的结构单元的比例为99~70摩尔%,
(c)作为流动性的指标的在280℃、160kg负荷下测得的Q值为0.02~1.0ml/s,
(d)重均分子量(Mw)为30,000~100,000。
2.如权利要求1所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
下述数学式(1)所示的表示结构粘度指数的N值为1.25以下,N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1),
在所述数学式(1)中,Q160值表示以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积ml/sec,Q10值表示以280℃、负荷10kg测得的每单位时间的熔融流动体积ml/sec。
3.如权利要求1所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:所述Mw与Q值满足下述数学式(2),
4.61×EXP(-0.0000785×Mw)<Q(ml/s)···(2)。
4.如权利要求1所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述Mw与Q值满足下述数学式(3),
4.61×EXP(-0.0000785×Mw)<Q(ml/s)<2.30×EXP(-0.0000310×Mw)···(3)。
5.如权利要求1所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
衍生所述通式(I)所示的结构单元的脂肪族二元醇化合物为下述通式(A)所示的化合物,
HO-(CR1R2)n-Q-(CR3R4)m-OH···(A)
在通式(A)中,Q表示可以含有杂原子的碳原子数为3以上的烃基,R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团,n和m分别独立地表示0~10的整数,其中,在Q不包括与末端羟基结合的脂肪族烃基的情况下,n和m分别独立地表示1~10的整数,并且,R1和R2中的至少一个以及R3和R4中的至少一个分别独立地选自氢原子和脂肪族烃基。
6.如权利要求5所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物为下述通式(i)所示的化合物,
HO-(CR1R2)n1-Q1-(CR3R4)m1-OH···(i)
在通式(i)中,Q1表示含有芳香环的碳原子数为6~40的烃基,R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团,n1和m1分别独立地表示1~10的整数。
7.如权利要求6所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物为选自4,4′-双(2-羟基乙氧基)联苯、2,2′-双[(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴、9,9-双(羟甲基)芴和9,9-双(羟乙基)芴。
8.如权利要求5所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物为下述通式(ii)所示的化合物,
HO-(CR1R2)n2-Q2-(CR3R4)m2-OH···(ii)
在通式(ii)中,Q2表示可以含有杂环的直链状或支链状的碳原子数为3~40的烃基,R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团,n2和m2分别独立地表示0~10的整数。
9.如权利要求8所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述Q2表示具有不含杂环的支链的碳原子数为6~40的链状脂肪族烃基。
10.如权利要求9所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物选自2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇、2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇和2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇。
11.如权利要求5所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物为下述通式(iii)所示的化合物,
HO-(CR1R2)n3-Q3-(CR3R4)m3-OH···(iii)
在通式(iii)中,Q3表示碳原子数为6~40的环状烃基,R1、R2、R3和R4分别独立地表示选自氢原子、碳原子数为1~30的脂肪族烃基和碳原子数为6~20的芳香族烃基中的基团,n3和m3分别独立地表示0~10的整数。
12.如权利要求11所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物为选自五环十五烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、1,3-金刚烷二甲醇、萘烷-2,6-二甲醇和三环癸烷二甲醇中的至少一种化合物。
13.如权利要求5~12中任一项所述的高流动性聚碳酸酯共聚物,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物的沸点为240℃以上。
14.一种成型体,其特征在于:
其是使用权利要求1所述的聚碳酸酯共聚物,利用选自注射成型、吹塑成型、挤出成型、注射吹塑成型、旋转成型和压缩成型中的成型法进行成型而成的。
15.一种成型体,其特征在于:
其选自包括权利要求1所述的聚碳酸酯共聚物的片和膜。
16.一种高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,其特征在于:
包括高分子量化工序,在该工序中,在酯交换催化剂的存在下,使芳香族聚碳酸酯与下述通式(g1)所示的脂肪族二元醇化合物发生酯交换反应而进行高分子量化,
在通式(g1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基,m表示1~30的整数。
17.如权利要求16所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(g1)中的m为2~8的整数。
18.如权利要求16所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(g1)所示的脂肪族二元醇化合物为下述通式(g2)所示的化合物,
在通式(g2)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基,n表示1~28的整数。
19.如权利要求18所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(g2)中的n为1~6的整数。
20.如权利要求18所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(g2)所示的脂肪族二元醇化合物为下述通式(g3)所示的化合物,
在通式(g3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。
21.如权利要求20所述的制造方法,其特征在于:
在所述通式(g3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子或者碳原子数为1~5的直链或支链的烷基。
22.如权利要求20所述的制造方法,其特征在于:
在所述通式(g3)中,Ra和Rb分别独立地表示碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。
23.如权利要求22所述的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,其特征在于:
所述脂肪族二元醇化合物选自2-丁基-2-乙基丙烷-1,3-二醇、2,2-二异丁基丙烷-1,3-二醇、2-乙基-2-甲基丙烷-1,3-二醇、2,2-二乙基丙烷-1,3-二醇和2-甲基-2-丙基丙烷-1,3-二醇。
24.一种高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法,其特征在于:
包括高分子量化工序,在该工序中,在酯交换催化剂的存在下,使芳香族聚碳酸酯与下述通式(g4)所示的脂肪族二元醇化合物发生酯交换反应而进行高分子量化,
在通式(g4)中,R表示选自下述式所示的结构的二价烃基,n表示1~20的整数,
25.如权利要求24所述的制造方法,其特征在于:
在所述通式(g4)中,R为-(CH2)m-所示的二价烃基或-CH2-C(CH3)2-CH2-,其中,m为3~20的整数,n为1~3。
26.如权利要求16或24所述的制造方法,其特征在于,包括:
高分子量化工序,在酯交换催化剂的存在下,使芳香族聚碳酸酯与脂肪族二元醇化合物反应而进行高分子量化;和
将在所述高分子量化工序中副产生成的环状碳酸酯的至少一部分向反应体系外除去的环状碳酸酯除去工序。
27.如权利要求26所述的制造方法,其特征在于:
所述环状碳酸酯为下述通式(h1)所示的化合物
在通式(h1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基,m表示1~30的整数。
28.如权利要求27所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(h1)中的m为2~8的整数。
29.如权利要求27所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(h1)所示的环状碳酸酯为下述通式(h2)所示的化合物,
在通式(h2)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基,n表示1~28的整数。
30.如权利要求29所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(h2)中的n为1~6的整数。
31.如权利要求29所述的制造方法,其特征在于:
所述通式(h2)所示的环状碳酸酯为下述通式(h3)所示的化合物,
在通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。
32.如权利要求31所述的制造方法,其特征在于:
在所述通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子或碳原子数为1~5的直链烷基。
33.如权利要求16或24所述的制造方法,其特征在于:
相对于所述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的总末端量1摩尔,脂肪族二元醇化合物的使用量为0.01~1.0摩尔。
34.如权利要求16或24所述的制造方法,其特征在于:
所述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的至少一部分被封端。
35.如权利要求16或24所述的制造方法,其特征在于:
所述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯是通过芳香族二羟基化合物与碳酸二酯的反应得到的封端的预聚物。
36.如权利要求16或24所述的制造方法,其特征在于:
所述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的羟基末端浓度为1,500ppm以下。
37.如权利要求16或24所述的制造方法,其特征在于:
所述高分子量化工序中的反应后的经过高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的重均分子量Mw比该高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的重均分子量Mw高5,000以上。
38.如权利要求16或24所述的制造方法,其特征在于:
所述高分子量化工序中的反应前的芳香族聚碳酸酯的重均分子量Mw为5,000~60,000。
39.一种聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:
其以通过权利要求16或24所述的制造方法制得的高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂为主体,含有3000ppm以下的下述通式(h1)所示的环状碳酸酯,
在通式(h1)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基,m表示1~30的整数。
40.如权利要求39所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:
所述通式(h1)中的m为2~8的整数。
41.如权利要求39所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:
所述通式(h1)所示的环状碳酸酯为下述通式(h2)所示的化合物,
在通式(h2)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基,n表示1~28的整数。
42.如权利要求41所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:
所述通式(h2)中的n为1~6的整数。
43.如权利要求41所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:
所述通式(h2)所示的环状碳酸酯为下述通式(h3)所示的化合物,
在通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~12的直链或支链的烷基、或者苯基。
44.如权利要求43所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:
在所述通式(h3)中,Ra和Rb分别独立地表示氢原子或碳原子数为1~5的直链烷基。
45.如权利要求39所述的聚碳酸酯树脂组合物,其特征在于:
所述高分子量化的芳香族聚碳酸酯树脂的下述数学式(1)所示的表示结构粘度指数的N值为1.25以下,
N值=(log(Q160值)-log(Q10值))/(log160-log10)···(1),
在所述数学式(1)中,Q160值表示以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积ml/sec,Q10值表示以280℃、负荷10kg测得的每单位时间的熔融流动体积ml/sec。
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