CN105175706A

CN105175706A - 一种高透光率聚碳酸酯树脂及其生产方法

Info

Publication number: CN105175706A
Application number: CN201510661885.4A
Authority: CN
Inventors: 傅建永; 施懿军; 徐小武; 邱琪浩; 王晨晔; 周志峰; 王振; 吴召伟
Original assignee: NINGBP ZHETIE DAFENG CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: NINGBP ZHETIE DAFENG CHEMICAL Co Ltd
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2015-12-23

Abstract

本发明公开了一种高透光率聚碳酸酯树脂的生产方法及其生产设备，将碳酸二萘酯和2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷加入到酯交换反应器中进行酯交换，同时加入催化剂，进行缩聚反应生成聚碳酸酯。通过本发明生产的聚碳酸酯，具有高透光率，透光率可以达到92%以上。

Description

一种高透光率聚碳酸酯树脂及其生产方法

技术领域

本发明涉及塑料，更具体地说，它涉及一种高透光率聚碳酸酯树脂及其生产方法。

背景技术

聚碳酸酯简称PC是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。

由于聚碳酸酯的有益特性，使其用于各个行业和领域，特别是在光学领域上，理论上聚碳酸酯本身不易结晶，透光率较高。但市面上的聚碳酸酯只能达到90%的透光率，难以应用到更高级别的光学用途上。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实发明的目的在于提供一种高透光率聚碳酸酯树脂及其生产方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高透光率聚碳酸酯树脂的生产方法，包括

步骤一：将碳酸二萘酯和2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷加入到酯交换反应器中进行酯交换，同时加入催化剂，酯交换温度为180~250℃，压力为70~15kPa，反应时间为3~6小时；

步骤二：将酯交换完成的混合物加入到预缩聚反应釜中，进行预缩聚，预缩聚温度为240~260℃，压力为5~10kPa，反应时间为1~3h；

步骤三：将预缩聚反应完成的预聚物加入到聚合反应釜中，同时加入异山梨醇，进行缩聚反应，缩聚反应温度为280~300℃，压力为1~0.1kPa，反应时间为2~5h；

步骤四：脱除过程，通过真空机组对反应器内部抽真空，使低沸点的萘酚在高温和真空的作用下将脱除反应过程中产生的萘酚以及过量的碳酸二萘酯引入冷凝罐收集中；

步骤五：将脱除萘酚以及碳酸二萘酯的聚碳酸酯熔体加入到挤出机中，挤出造粒。

一种高透光率聚碳酸酯树脂的生产设备，包括：

至少一个酯交换反应器，用于进行酯交换工序，其中至少一个酯交换反应器的进料口上设置有第一静态混合器；

至少一个预缩聚反应釜，用于酯交换后进行预聚反应的场所，至少一个酯交换反应器的出料口与预缩聚反应釜的进料口通过管道；

至少一个缩聚反应器，用于预聚反应后进行缩聚反应的场所，缩聚反应器的进料口与至少一个预缩聚反应釜的出料口通过管道连接，且管道上设置有第二静态混合器；

抽真空机，用于抽出缩聚反应完成后的废气，且抽真空机与至少一个缩聚反应器的抽压口连接；

冷凝罐，用于储存缩聚反应完成后的废气，与抽真空机的出气口连接；

挤出机，将缩聚反应完成的聚合物流体制成塑件，所述挤出机入口与缩聚反应器出料口连接。

所述酯交换反应器为釜式反应器，所述预缩聚反应釜为卧式反应器。

在聚碳酸酯的生产过程中，首先是进行酯交换反应，酯交换反应,即酯与醇/酸/酯在酸或碱的催化下生成一个新酯和一个新醇/酸/酯的反应。本发明选用的的催化剂为碱金属化合物和有机胺类化合物的混合物，能够有效促进萘酚和碳酸二萘酯的酯交换反应，同时碱金属化合物也能够控制反应体系的酸碱度，从而保持酯交换反应在碱性条件下进行。

催化剂加入量控制在相对于加入的2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷的质量5-20ppm的碱金属化合物，以及相对于加入的2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷的质量50-100ppm的有机胺。

同时碱金属化合物优选为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、萘酚钠、碳酸钾中至少一种，所述有机胺优选为氢氧化四甲基胺、氢氧化四乙基胺、氢氧化四丁基胺。

碱金属化合物最优选为氢氧化钠，所述有机胺最优选为氢氧化四甲基胺。

而步骤一中使用纯度≥99.98%且萘酚含量≤5ppm的碳酸二萘酯，以及纯度≥99.98%的高纯度的2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷作为反应原料。碳酸二萘酯和2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷重结晶后加入到酯交换反应器中。

通过上述技术方案，主要是为了提高联众反应原料的纯度，众所周知的是，影响高分子材料透光率的因素主要有两点，第一点是高分子的链段是否易结晶，结晶聚合物的透光率较差。第二点则是高分子材料内的杂质含量，杂质含量越高，透光率越低，而上述技术方案则是为了提高反应原料的纯净度，减少杂质，提高透光率。

通过控制步骤一中碳酸二萘酯与2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷的摩尔比，将其为控制在1.03~1.08，使得其形成的大分子链段的结晶能力最差，其透光率最佳。

步骤三中加入异山梨醇，能够起到防止碳酸二萘酯与2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷形成的高分子链段结晶的结晶能力，使得最终的到的聚碳酸酯产品的高透光率。

在步骤四中的脱除过程，能够去除聚碳酸酯熔体的杂质，使得聚碳酸酯中的杂质减少，从而提高产品的透光率。

通过本发明生产的聚碳酸酯，具有高透光率的特点，透光率可以达到92%以上。

实施例

下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。实施例中用到的所有原料和溶剂均购自SigmaBiochemicalandOrganicCompoundsforResearchandDiagnosticClinicalReagents公司。

设备实施例：

一种高透光率聚碳酸酯树脂的生产设备，包括：

第一釜式反应器和第二釜式反应器，作为酯交换反应器，其中第一釜式反应器的进料口处设置有第一静态混合器，其出料口与第二釜式反应器的进料口相连。

一个卧式反应器，用于预聚反应后进行缩聚反应的场所，卧室反应器的出料口与第二釜式反应器进料口连接。

第一缩聚反应器和第二缩聚反应器，第一缩聚反应器的进料口与卧式反应器的出料口通过管道连接，管道上设置有第二静态混合器。第一缩聚反应器的出料口与第二缩聚反应器的进料口连接。

抽真空机，用于抽出缩聚反应完成后的废气，且抽真空机同时与第一缩聚反应器和第一缩聚反应器的抽压口连接；

其中第一缩聚反应器和第一缩聚反应器既可以为釜式反应器，也可以为卧式反应器。

产品制备实施例：

本发明所述高透光率聚碳酸酯树脂的生产方法，包括：

步骤一：将碳酸二萘酯和2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷通过第一釜式反应器进料口进入到第一釜式反应器和第二釜式反应器酯交换反应器中进行酯交换，同时在通过第一静态混合器同时加入催化剂，酯交换温度为180~250℃，压力为70~15kPa，反应时间为3~6小时；

步骤二：将酯交换完成的混合物通过第二釜式反应器的出料口进入到卧式反应器中，进行预缩聚，预缩聚温度为240~260℃，压力为5~10kPa，反应时间为1~3h；

步骤三：将预缩聚反应完成的预聚物通过卧式反应器的出料口加入到第一聚合反应釜和第二聚合反应釜中，同时通过第二静态混合器加入异山梨醇，进行缩聚反应，缩聚反应温度为280~300℃，压力为1~0.1kPa，反应时间为2~5h；

步骤四：脱除过程，通过真空机组对第一聚合反应釜和第二聚合反应釜内部抽真空，使低沸点的萘酚在高温和真空的作用下将脱除反应过程中产生的萘酚以及过量的碳酸二萘酯引入冷凝罐收集中；

根据上述方法分别采用不同的方法条件制备本发明的聚碳酸酯如下所示：

I，

所得聚碳酸酯的M_w为2.08×10⁶，M_n为8.31×10⁵，分子量分布指数为2.5。

本发明的聚碳酸酯核磁数据如下所示：

¹HNMR(300MHz,DMSO),δ:1.69(s,6H,2CH₃);2.62(s,6H,2CH₃);6.14(d,H,CH);6.71(d,H,CH);6.95(d,H,CH);7.14~7.18(m,3H,3CH);7.28(m,H,CH);7.64(m,H,CH);7.94(d,H,CH);8.29(d,H,CH).

透光率测定方法：

根据ASTMD1003，使用NipponDenshoku的雾度仪NDH2000装置来测量透光率。各实施例的反应条件以及透光率测定结果如下表所示。

通过上表可以得出，通过本发明生产的聚碳酸酯，具有高透光率的特点，透光率可以达到92%以上。

Claims

1.一种高透光率聚碳酸酯树脂的生产设备，包括：

挤出机，将缩聚反应完成的聚合物流体制成塑件，所述挤出机入口与缩聚反应器出料口连接；

所述酯交换反应器为釜式反应器，所述预缩聚反应釜为卧式反应器；

其中所述聚碳酸酯树脂为如下式I所示：

I，

其中，其中M_w为2.08×10⁶，M_n为8.31×10⁵，分子量分布指数为2.5。

2.一种高透光率聚碳酸酯树脂，其以如下所示的式I结构所示：

I，

3.权利要求2所示的高透光率聚碳酸酯树脂的生产方法，包括：

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述步骤一中使用纯度≥99.98%且萘酚含量≤5ppm的碳酸二萘酯，以及纯度≥99.98%的高纯度的2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷作为反应原料。

5.根据权利要求3或4所述的生产方法，其特征在于：所述步骤一中的碳酸二萘酯和2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷重结晶后加入

到酯交换反应器中。

6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：所述步骤一中碳酸二萘酯与2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷的摩尔比为控1.03~1.08。

7.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：所述步骤一中的催化剂为碱金属化合物和有机胺类化合物。

8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于：所述步骤一中的催化剂为：

相对于加入的2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷的质量5-20ppm的碱金属化合物，

以及相对于加入的2,2-二(2-甲基-7-羟基-苯并恶唑)丙烷的质量50-100ppm的有机胺。

9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于：所述碱金属化合物为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、萘酚钠、碳酸钾中至少一种，所述有机胺为氢氧化四甲基胺、氢氧化四乙基胺、氢氧化四丁基胺中至少一种。

10.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于：所述碱金属化合物为氢氧化钠，所述有机胺为氢氧化四甲基胺。