CN116981711A - 芳香族支化聚碳酸酯、其制造方法和芳香族支化聚碳酸酯的制造装置 - Google Patents

芳香族支化聚碳酸酯、其制造方法和芳香族支化聚碳酸酯的制造装置 Download PDF

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Abstract

一种芳香族支化聚碳酸酯,其中,所述芳香族支化聚碳酸酯在主链和支链中具有规定的重复单元,在上述主链和支链中含有一种以上规定的支化结构,上述支化结构的合计物质的量相对于上述规定的重复单元的物质的量的比率在规定的数值范围内,所述芳香族支化聚碳酸酯含有一种以上规定的低聚物,上述低聚物的合计质量在规定的数值范围内,并且特定结构的低聚物的物质的量相对于上述低聚物的合计物质的量的比率在规定的数值范围内。

Description

芳香族支化聚碳酸酯、其制造方法和芳香族支化聚碳酸酯的 制造装置
技术领域
本发明涉及芳香族支化聚碳酸酯、芳香族支化聚碳酸酯的制造方法和芳香族支化聚碳酸酯的制造装置。
背景技术
以往,作为由芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯制造芳香族聚碳酸酯的方法,例如已知使芳香族二羟基化合物(例如双酚A)和碳酸二芳基酯(例如碳酸二苯酯)在熔融状态下进行酯交换反应,并在抽出生成的芳香族单羟基化合物(例如苯酚)的同时进行聚合的熔融法。
但是,上述酯交换反应是平衡反应,而且其平衡常数小,因此具有如下问题:只要未从熔融物的表面上有效地抽出生成的芳香族单羟基化合物,聚合就不进行。而且具有如下问题:当聚合进行一定程度时,聚合物的粘度急剧上升,难以将生成的芳香族单羟基化合物有效地抽出至体系外,工业上无法制造作为产品所需的聚合度(n=约30~约65)的聚合物。
鉴于上述问题,为了实现作为产品所需的聚合度,例如已知如下方法:使用具有排气口部的螺杆型聚合器的方法(日本特公昭50-19600号公报(对应于英国专利第1007302号))、使用啮合型双螺杆挤出机的方法(日本特公昭52-36159号公报)、和使用薄膜蒸发型反应器例如螺杆蒸发器或离心薄膜蒸发器等的方法(日本特公昭53-5718号公报(对应于美国专利第3,888,826号))、以及组合使用离心薄膜型蒸发装置和卧式双轴搅拌式聚合器的方法(日本特开平02-153923号公报)。
在这些方法中,试图通过提高聚合温度、并且降低聚合物的熔融粘度而解决上述与聚合度有关的问题。具体而言,在试图通过在约300℃的高温条件下、高真空下对熔融预聚物进行机械搅拌而实现表面更新的同时进行聚合。
另一方面,本发明人开发出在不对熔融预聚物进行机械搅拌的情况下在使熔融预聚物沿着线材等引导件通过自重而落下的同时进行聚合的使用引导件接触流下式聚合装置的工业制造方法,提出了试图解决上述现有技术的问题的技术(例如参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2005/123805号公报
专利文献2:国际公开第2006/067994号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,即使是专利文献1和2中公开的方法,也存在如下问题:为了实现充分的聚合度,需要将聚合温度提高至约280℃的高温,从得到具有高的热稳定性、着色少、对热的色调稳定性良好、高品质和高性能的芳香族聚碳酸酯的观点出发,还有改善的余地。
因此,本发明的目的在于提供着色少、对热的色调稳定性良好的芳香族支化聚碳酸酯。
用于解决问题的手段
本发明人鉴于上述现有技术的问题,进行了深入研究,结果发现通过如下所述的芳香族支化聚碳酸酯,能够解决上述问题,从而完成了本发明,所述芳香族支化聚碳酸酯在主链和支链中具有规定的重复单元,在上述主链和支链中含有一种以上规定的支化结构,上述支化结构的合计物质的量相对于上述规定的重复单元的物质的量的比率在规定的数值范围内,所述芳香族支化聚碳酸酯含有一种以上规定的低聚物,上述低聚物的合计质量在规定的数值范围内,并且特定结构的低聚物的合计物质的量相对于上述低聚物的合计物质的量的比率在规定的数值范围内。
即,本发明如下所述。
[1]
一种芳香族支化聚碳酸酯,其中,所述芳香族支化聚碳酸酯满足下述<条件(i)>~<条件(iii)>。
<条件(i)>
在主链和支链中具有由下述通式(1)所示的重复单元,
在该主链和支链中含有一种以上由下述通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构,
所述支化结构的合计物质的量相对于由下述通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率为0.01摩尔%~0.5摩尔%以下。
(在式(1)、(2)、(3)和(4)中,Ar表示二价芳香族基团、Ar’表示三价芳香族基团。)
<条件(ii)>
所述芳香族支化聚碳酸酯含有一种以上由下述通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物,所述低聚物的合计质量相对于所述芳香族支化聚碳酸酯的质量的比率为0.6质量%以下。
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-Oar” (5)
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-O-Ar-OH (6)
Ar”O-C(=O)-(O-Ar-O-C(=O)-)2-OAr” (7)
(在式(5)、(6)和(7)中,Ar表示二价芳香族基团,Ar”表示芳香族末端基团。)
<条件(iii)>
由上述通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于所述低聚物的合计物质的量的比率为60摩尔%以下。
[2]
根据上述[1]所述的芳香族支化聚碳酸酯,其中,
在上述<条件(i)>中,所述支化结构的合计物质的量相对于所述由通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率为0.05摩尔%~0.4摩尔%,
在上述<条件(ii)>中,所述低聚物的合计质量相对于所述芳香族支化聚碳酸酯的质量的比率为0.3质量%以下,
在上述<条件(iii)>中,由上述通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于所述低聚物的合计物质的量的比率为30摩尔%以下。
[3]
根据上述[1]或[2]所述的芳香族支化聚碳酸酯,其中,在温度300℃、载荷1.2kg的条件下测定的所述芳香族支化聚碳酸酯的MI(熔融指数)为0.5g/10分钟~40g/10分钟。
[4]
一种芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其为上述[1]~[3]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,
所述制造方法具有以下工序:
将吸收了氮气的芳香族支化聚碳酸酯的预聚物保持在15kPaA~200kPaA,并供给至构成芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置的工序;和
使所述预聚物沿着其自身不具备加热源的引导件的外部表面流下,并使低沸点物质蒸发的工序。
[5]
根据上述[4]所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,使用引导件接触流下式聚合装置进行所述低沸点物质的蒸发,并且所述引导件接触流下式聚合装置满足下述<条件(1)>~<条件(9)>。
<条件(1)>
所述引导件接触流下式聚合装置具有:液体接收口;液体供给区,所述液体供给区用于通过多孔板向蒸发区的引导件供给液体;蒸发区,所述蒸发区在由所述多孔板、侧面壳体和底部壳体包围的空间中设置有从所述多孔板向下方延伸的多个引导件;真空排气口,所述真空排气口设置于所述蒸发区中;和液体排出口,所述液体排出口设置于底部壳体的最下部。
<条件(2)>
在所述液体供给区中设置有流路控制部件,所述流路控制部件具有在所述液体供给区中使从所述液体接收口供给至多孔板的液体从多孔板的周围部向中央部的方向流动的功能。
<条件(3)>
所述蒸发区的侧面壳体的水平面上的内部截面积A(m2)满足下式(I)。
0.7≤A≤300 式(I)
<条件(4)>
所述内部截面积A(m2)与所述液体排出口的水平面上的内部截面积B(m2)之比满足下式(II)。
20≤A/B≤1000 式(II)
<条件(5)>
构成所述蒸发区的底部的底部壳体在所述蒸发区的内部以角度C度(°)与上部的侧面壳体连接,并且所述角度C度满足下式(III)。
110≤C≤165 式(III)
<条件(6)>
所述引导件的长度h(cm)满足式(IV)。
150≤h≤5000 式(IV)
<条件(7)>
多个所述引导件整体的外部总表面积S(m2)满足式(V)。
2≤S≤50000 式(V)
<条件(8)>
每1m2所述多孔板的平均孔数N(个/m2)满足式(VI)。
50≤N≤3000 式(VI)
<条件(9)>
包含所述多孔板的孔的上部面积的所述多孔板的上部面积T(m2)与所述孔的有效截面积的合计Q(m2)之比满足下式(VII)。
50≤T/Q≤3000 式(VII)
[6]
根据上述[4]或[5]所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述蒸发处理后的液体为每1小时1吨以上。
[7]
根据上述[5]或[6]所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述液体供给区的内部侧壁面与所述多孔板形成的角度E度(°)满足下式(VIII)。
100≤E<180 式(VIII)
[8]
根据上述[5]~[7]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,最靠近所述蒸发区的侧面壳体的内壁面的所述引导件与所述内壁面的距离K(cm)满足下式(IX)。
5≤K≤50 式(IX)
[9]
根据上述[5]~[8]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述蒸发区的所述侧面壳体为内径D(cm)、长度L(cm)的圆筒形,与所述侧面壳体的下部连接的底部壳体为锥形,所述锥形的底部壳体的最下部的液体排出口为内径d(cm)的圆筒形,并且
所述D、L、d满足下式(X)、(XI)、(XII)和(XIII)。
100≤D≤1800 式(X)
5≤D/d≤50 式(XI)
0.5≤L/D≤30 式(XII)
h-20≤L≤h+300 式(XIII)
(在式(XIII)中,h(cm)表示引导件的长度。)
[10]
根据上述[5]~[9]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,在从所述液体接收口到多孔板的上表面为止的所述液体供给区中能够存在液体的空间容积V(m3)与包含所述多孔板的孔的上部面积的所述多孔板的上部面积T(m2)满足下式(XIV)。
0.02(m)≤V/T≤0.5(m) 式(XIV)
[11]
根据上述[5]~[10]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,至少一个所述引导件为外径r(cm)的圆柱状或者不使液体和/或气态物质进入所述引导件的内侧的管状的引导件,并且
所述外径r满足下式(XV)。
0.1≤r≤1 式(XV)
[12]
根据上述[5]~[11]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述引导件接触流下式聚合装置具有多个所述引导件,并且所述多个引导件利用支撑材料进行了结合。
[13]
根据上述[5]~[12]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述多个引导件为选自由将各个引导件利用横向的支撑材料固定而得到的格子状或网状的引导件、在前后配置多个格子状或网状的引导件并将这些引导件利用横向的支撑材料固定而得到的立体引导件、以及将多个引导件的各个引导件的前后左右利用横向的支撑材料固定而得到的攀登架状的立体引导件构成的组中的任一种。
[14]
根据上述[5]~[13]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,在所述引导件接触流下式聚合装置上进一步连接有满足上述<条件(1)>~<条件(9)>的至少一台引导件接触流下式聚合装置,并且两台以上的所述引导件接触流下式聚合装置通过串联、并联以及串联与并联并用中的任一种方式连接。
[15]
根据上述[14]所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,在所述引导件接触流下式聚合装置上进一步连接有一台引导件接触流下式聚合装置,并且所述引导件接触流下式聚合装置的引导件的外部总表面积S1(m2)和所述进一步连接的引导件接触流下式聚合装置的引导件的外部总表面积S2(m2)满足下式(XVI)。
1≤S1/S2≤20 (XVI)
[16]
根据上述[5]~[15]中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,设置用于使供给至所述引导件接触流下式聚合装置之前的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物吸收非活性气体的非活性气体吸收装置,
利用设置于紧接所述引导件接触流下式聚合装置的入口之前的压力调节阀将从所述非活性气体吸收装置到所述引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了非活性气体的熔融预聚物的压力保持在15kPaA~200kPaA,并将该熔融预聚物供给至引导件接触流下式聚合装置。
[17]
根据上述[15]或[16]所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,设置与所述引导件接触流下式聚合装置进一步连接的引导件接触流下式聚合装置,
设置用于使供给至各个引导件接触流下式聚合装置之前的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物吸收非活性气体的非活性气体吸收装置,
在紧接各个所述引导件接触流下式聚合装置的入口之前设置压力调节阀,利用该压力调节阀将从所述非活性气体吸收装置到所述各个引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了非活性气体的熔融预聚物的压力保持在15kPaA~200kPaA而进行供给。
[18]
一种芳香族支化聚碳酸酯的制造装置,所述制造装置具备:
引导件接触流下式聚合装置,所述引导件接触流下式聚合装置使芳香族支化聚碳酸酯的预聚物沿着其自身没有加热源的引导件的外部表面流下,并在该期间使低沸点物质蒸发;和
非活性气体吸收装置,所述非活性气体吸收装置用于使供给至所述引导件接触流下式聚合装置之前的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物吸收非活性气体,其中,
所述引导件接触流下式聚合装置满足下述<条件(1)>~<条件(9)>,
所述制造装置具有将从所述非活性气体吸收装置到所述引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了所述非活性气体的熔融预聚物的压力控制为15kPaA~200kPaA的功能。
<条件(1)>
所述引导件接触流下式聚合装置具有:液体接收口;液体供给区,所述液体供给区用于通过多孔板向蒸发区的引导件供给液体;蒸发区,所述蒸发区在由所述多孔板、侧面壳体和底部壳体包围的空间中设置有从所述多孔板向下方延伸的多个引导件;真空排气口,所述真空排气口设置于所述蒸发区中;和液体排出口,所述液体排出口设置于底部壳体的最下部。
<条件(2)>
在所述液体供给区中设置有流路控制部件,所述流路控制部件具有在所述液体供给区中使从所述液体接收口供给至多孔板的液体从多孔板的周围部向中央部的方向流动的功能。
<条件(3)>
所述蒸发区的侧面壳体的水平面上的内部截面积A(m2)满足下式(I)。
0.7≤A≤300 式(I)
<条件(4)>
所述内部截面积A(m2)与液体排出口的水平面上的内部截面积B(m2)之比满足下式(II)。
20≤A/B≤1000 式(II)
<条件(5)>
构成所述蒸发区的底部的底部壳体在所述蒸发区的内部以角度C度(°)与上部的侧面壳体连接,并且所述角度C度满足下式(III)。
110≤C≤165 式(III)
<条件(6)>
所述引导件的长度h(cm)满足式(IV)。
150≤h≤5000 式(IV)
<条件(7)>
多个所述引导件整体的外部总表面积S(m2)满足式(V)。
2≤S≤50000 式(V)
<条件(8)>
每1m2所述多孔板的平均孔数N(个/m2)满足下式(VI)。
50≤N≤3000 式(VI)
<条件(9)>
包含所述多孔板的孔的上部面积的所述多孔板的上部面积T(m2)与所述孔的有效截面积的合计Q(m2)之比满足下式(VII)。
50≤T/Q≤3000 式(VII)
发明效果
根据本发明,能够提供着色少、对热的色调稳定性良好的芳香族支化聚碳酸酯。
附图说明
图1示出构成芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的非活性气体吸收装置的示意结构图。
图2示出构成芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置的示意结构图。
图3示出非活性气体吸收装置和引导件接触流下式聚合装置的上部的示意结构图。
图4示出非活性气体吸收装置和引导件接触流下式聚合装置的上部的放大示意结构图。
图5示出本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的一例的示意结构图。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式(以下,也称为“本实施方式”)详细地进行说明。
需要说明的是,本发明不限于本实施方式,能够在其主旨的范围内进行各种变形而实施。
[芳香族支化聚碳酸酯]
本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯为满足下述<条件(i)>~<条件(iii)>的芳香族支化聚碳酸酯。
本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯通过酯交换法制造。
<条件(i)>
在主链和支链中具有由下述通式(1)所示的重复单元,
在该主链和支链中含有一种以上由下述通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构,
所述支化结构的合计物质的量相对于由下述通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率为0.01摩尔%~0.5摩尔%以下。
(在式(1)、(2)、(3)和(4)中,Ar表示二价芳香族基团,Ar’表示三价芳香族基团。)
三价芳香族基团例如为上述二价芳香族基团中的一个氢原子为键点(結合子)的基团。
<条件(ii)>
含有一种以上由下述通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物,所述低聚物的合计质量相对于所述芳香族支化聚碳酸酯的质量的比率为0.6质量%以下。
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-OAr” (5)
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-O-Ar-OH (6)
Ar”O-C(=O)-(O-Ar-O-C(=O)-)2-OAr” (7)
(在式(5)、(6)和(7)中,Ar表示二价芳香族基团,Ar”表示芳香族末端基团。)
<条件(iii)>
由上述通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于所述低聚物的合计物质的量的比率为60摩尔%以下。
根据本实施方式,能够提供着色少、对热的色调稳定性良好的芳香族支化聚碳酸酯。
从保持本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的耐冲击强度的观点出发,由通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构的合计物质的量相对于由通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率为0.01摩尔%~0.5摩尔%、优选为0.05摩尔%~0.4摩尔%、更优选为0.1摩尔%~0.3摩尔%、进一步优选为0.2摩尔%~0.25摩尔%。
由通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构的合计物质的量相对于由通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率能够通过LC(液相色谱法)进行测定,具体而言,能够通过后述的实施例中记载的方法进行测定。
另外,由通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构的合计物质的量相对于由通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率能够通过调节聚合条件而控制在上述数值范围内。
在主链和支链中具有由通式(1)所示的重复单元、并且在该主链和支链中含有一种以上由下述通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构的本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的纯度优选为80质量%以上、优选为90质量%以上、优选为95质量%以上、更优选为98质量%以上。
如上所述,本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯含有一种以上由下述通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物,所述低聚物的合计质量相对于芳香族支化聚碳酸酯的质量的比率为0.6质量%以下。
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-OAr” (5)
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-O-Ar-OH (6)
Ar”O-C(=O)-(O-Ar-O-C(=O)-)2-OAr” (7)
(在式(5)、(6)和(7)中,Ar表示二价芳香族基团,Ar”表示芳香族末端基团。)
作为芳香族末端基团,可以列举碳原子数5~20的一价芳香族基团。
通过上述低聚物的合计质量相对于芳香族支化聚碳酸酯的质量的比率为0.6质量%以下,对热的色调稳定性优良。上述比率优选为0.5质量%以下、更优选为0.4质量%以下、进一步优选为0.3质量%以下。另外,上述比率优选为0.01质量%以上、更优选为0.05质量%以上、进一步优选为0.1质量%以上。
由上述通式(5)、(6)、(7)所示的低聚物的合计质量的比率能够通过GPC(凝胶渗透色谱法)进行测定,具体而言,能够通过后述的实施例中记载的方法进行测定。
另外,由通式(5)、(6)、(7)所示的低聚物的合计质量的比率能够通过利用后述的引导件接触流加式聚合装置进行聚合,并使供给至该装置的预聚物吸收氮气后保持在后述的规定压力而进行供给,从而控制在上述数值范围内。
如上所述,由通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于由通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物的合计物质的量的比率为60摩尔%以下。
通过由通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于由上述通式(5)~(7)所示的低聚物的合计物质的量的比率在上述范围内,能够得到着色少、对热的色调稳定性良好的芳香族支化聚碳酸酯。
上述比率优选为50摩尔%以下、更优选为30摩尔%以下。上述比例的下限值没有特别限制,能够设定为10摩尔%以上。
由上述通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于由上述通式(5)、(6)、(7)所示的低聚物的合计质量的比率能够通过GPC(凝胶渗透色谱法)进行测定,具体而言,可以通过后述的实施例中记载的方法进行测定。
另外,由上述通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于由通式(5)、(6)、(7)所示的低聚物的合计物质的量的比率能够通过利用后述的引导件接触流加式聚合装置进行聚合,并使供给至该装置的预聚物吸收氮气后保持在后述的规定压力而进行供给,从而控制在上述数值范围内。
上式中Ar表示二价芳香族基团。
二价芳香族基团Ar优选例如为由下式所示的基团。
-Ar1-Y-Ar2-
(式中,Ar1和Ar2各自独立地表示碳原子数5~70的二价碳环式或杂环式芳香族基团,Y表示碳原子数1~30的二价烷烃基团。)
二价芳香族基团Ar1、Ar2可以是一个以上氢原子被对反应不产生不良影响的其它取代基例如卤素原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、苯基、苯氧基、乙烯基、氰基、酯基、酰胺基、硝基等取代的基团。作为杂环式芳香族基团,可以列举例如具有一个~多个成环氮原子、氧原子或硫原子的芳香族基团。
作为二价芳香族基团Ar1、Ar2,例如可以列举:取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚吡啶基等基团。在此的取代基如上所述。
二价烷烃基团Y例如为由下式所示的有机基团。
(在上式中,R1、R2、R3、R4各自独立地表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、成环碳原子数5~10的环烷基、成环碳原子数5~10的碳环式芳香族基团、或碳原子数6~10的碳环式芳烷基。
k表示3~11的整数,R5和R6对于各X各自选择,彼此独立地表示氢或碳原子数1~6的烷基,X表示碳。
另外,R1、R2、R3、R4、R5、R6可以是在对反应不产生不良影响的范围内一个以上氢原子被其它取代基例如卤素原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、苯基、苯氧基、乙烯基、氰基、酯基、酰胺基、硝基等取代的基团。)
作为这样的二价芳香族基团Ar,例如可以列举由下式所示的基团。
(在上式中,R7、R8各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、成环碳原子数5~10的环烷基或苯基,m和n为1~4的整数,在m为2~4的情况下,各R7各自可以相同也可以不同,在n为2~4的情况下,R8各自可以相同也可以不同。)
此外,二价芳香族基团Ar可以为由下式所示的基团。
-Ar1-Z-Ar2-
(在式中,Ar1和Ar2如上所述,Z表示单键或-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-SO-、-COO-、-CON(R1)-等二价基团。需要说明的是,R1如上所述。)
作为这样的二价芳香族基团Ar,例如可以列举由下式所示的基团。
(在上式中,R7、R8、m和n如上所述。)
此外,作为二价芳香族基团Ar的具体例,可以列举取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚吡啶基等。
在上式(2)~(4)中,Ar’表示三价芳香族基团。三价芳香族基团例如为上述二价芳香族基团中的一个氢原子为键点(結合子)的基团。
在上式(5)~(7)中,Ar”表示一价碳环式或杂环式的芳香族末端基团。作为芳香族末端基团,可以列举碳原子数5~20的一价芳香族基团作为优选的芳香族末端基团。
在上式(5)~(7)中,Ar”如上所述表示一价碳环式或杂环式的芳香族基团,该Ar”可以是一个以上氢原子被对反应不产生不良影响的其它取代基例如卤素原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、苯基、苯氧基、乙烯基、氰基、酯基、酰胺基、硝基等取代的基团。Ar”可以相同,也可以不同。作为一价芳香族基团Ar”,例如可以列举苯基、萘基、联苯基、吡啶基。它们可以被一种以上的上述取代基取代。
作为优选的Ar”,各自例如可以列举由下式所示的基团等。
作为制造本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的原料,使用碳酸二芳基酯。作为该碳酸二芳基酯,例如可以列举由下式所示的取代或未取代的碳酸二苯酯类。
(在上式中,R9和R10各自独立地表示氢原子、具有碳原子数1~10的烷基、具有碳原子数1~10的烷氧基、成环碳原子数5~10的环烷基或苯基,p和q为1~5的整数,在p为2以上的情况下,各R9各自可以不同,在q为2以上的情况下,各R10各自可以不同。)
从成型性的观点出发,本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯在温度300℃、载荷1.2kg的条件下测定的MI(熔融指数)优选为0.5g/10分钟~40g/10分钟。更优选为0.5g/10分钟~20g/10分钟、进一步优选为1g/10分钟~15g/10分钟、进一步更优选为2g/10分钟~12g/10分钟。在MI在0.5g/10分钟~20g/10分钟的范围内的情况下,成型性和拉细特性(ドローダウン特性)进一步提高。MI能够通过后述的实施例中记载的方法进行测定。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯中,优选几乎不含杂质,优选以金属元素计含有0.001ppm~1ppm的碱金属和/或碱土金属的芳香族聚碳酸酯。该含量优选为0.005ppm~0.5ppm、更优选为0.01ppm~0.1ppm。
在这样的金属元素为1ppm以下、优选为0.5ppm以下、更优选为0.1ppm的情况下,不会对作为产品的芳香族支化聚碳酸酯的物性产生影响。碱金属和/或碱土金属的上述含量能够通过利用后述的本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置进行制造而实现。碱金属和/或碱土金属的上述含量能够通过IPC(电感耦合等离子体)分析进行测定。
本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯中的卤素含量优选为10ppb以下、更优选为5ppb以下、进一步优选为1ppb以下。卤素含量能够通过使用后述的原料并利用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置进行制造而实现。卤素含量能够通过IPC(电感耦合等离子体)分析进行测定。
[芳香族支化聚碳酸酯的制造方法]
制造本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的方法具有以下工序:
将吸收了氮气的芳香族支化聚碳酸酯的预聚物保持在15kPaA~200kPaA,并供给至构成芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置的工序;和
使上述预聚物沿着其自身不具备加热源的引导件的外部表面流下,并使低沸点物质蒸发的工序。
通过将预聚物调节到15kPaA~200kPaA的范围内,容易得到满足上述<条件(ii)>和<条件(iii)>的芳香族支化聚碳酸酯。另外,通过利用引导件接触流下式聚合装置进行聚合,能够降低熔体流动指数(MI),此外,能够减少开始制造后的MI的变动,能够将MI的标准偏差抑制得较低。
需要说明的是,低沸点物质是沸点低于目标芳香族支化聚碳酸酯的在制造工序中作为副产物生成的物质。
作为上述预聚物的压力,从得到满足上述<条件(ii)>和<条件(iii)>的芳香族支化聚碳酸酯的观点出发,优选在15kPaA~200kPaA的范围内、更优选为20kPaA~150kPaA、进一步优选为20~100kPaA。
在后述的本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,为了使从非活性气体吸收装置到引导件接触流下式聚合装置之间的管道内的吸收了非活性气体的预聚物的压力保持在规定的压力,优选在紧接引导件接触流下式聚合装置的入口之前设置规定的压力调节阀。
引导件接触流下式聚合装置的内部为较高的真空,所述引导件接触流下式聚合装置的液体接收口附近的预聚物被所述引导件接触流下式聚合装置抽吸,容易成为压力低的状态。因此,有时在非活性气体吸收装置中被吸收的非活性气体从预聚物中分离并凝集。因此,为了防止该非活性气体的分离、凝集,预聚物的压力具体而言优选在上述数值范围内。
详细而言,从非活性气体吸收装置下的齿轮泵到引导件接触流下式聚合装置之间的管道内由于管道的压力损失等而将直到紧接引导件接触流下式聚合装置之前附近为止保持于较高压力(常压~15kPa以上)。因此,优选仅在即将进入引导件接触流下式聚合装置之前保持在15kPa以上。
在紧接上述引导件接触流下式聚合装置的入口之前的预聚物的压力为低于15kPa的压力下将上述预聚物供给至引导件接触流下式聚合装置的情况下,有可能多孔板上部内的预聚物的压力变得不稳定,被预聚物暂时吸收的氮等气非活性气体发生分离或者发生凝集,从而预聚物的均匀性变得不稳定,阻碍引导件接触流下式聚合装置内的预聚物的均匀且持续的发泡现象,不能制造稳定的产品;或者容易产生色调的降低、鱼眼、凝胶等异物。
因此,在预聚物的压力无法保持15kPa以上的情况下,优选设置压力调节阀等,由此将预聚物的压力调节为15kPa以上。
另一方面,即使预聚物的压力超过200kPaA,效果也不变,而对非活性气体吸收装置的排出齿轮泵、管道施加过量的负荷,需要提高耐压性,是不现实的。
因此,向引导件接触流下式聚合装置供给预聚物的压力优选在上述数值范围内。
[芳香族支化聚碳酸酯的制造方法中使用的制造装置]
以下,参照附图对本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法中使用的本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的具体结构进行说明。
图5中示出本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的一例的示意结构图。
在芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,将聚合原料和催化剂投入混合槽31中并混合,接着利用输送泵32输送至溶解混合物贮槽33A、33B中,从贮槽33A、33B进一步利用输送泵34A、34B在第一聚合器35中进行预聚合。
然后,经由排出用齿轮泵36在第二聚合器37中进行预聚合,从而得到芳香族支化聚碳酸酯的预聚物。
将芳香族支化聚碳酸酯的预聚物经由供给泵38输送至第一非活性气体吸收装置39,利用压力调节阀41调节非活性气体的溶解度,经由供给泵40输送至第一引导件接触流下式聚合装置42并进行聚合。在此,从排气口排出作为低沸点物质的低分子量成分的苯酚。
接着,经由供给泵43输送至第二非活性气体吸收装置44,然后从此处起利用三向聚合物阀45使其分支,利用供给泵46A、46B进行输送。利用压力调节阀47A、47B调节非活性气体的溶解度,输送至所连接的第二引导件接触流下式聚合装置48A、48B并进行聚合。在此,从排气口排出苯酚。
然后,利用供给泵49A、49B进行输送,在后段的设备50A、50B中添加添加剂,从而得到目标芳香族支化聚碳酸酯。
需要说明的是,关于调节非活性气体的溶解度的压力调节阀41、47A、47B,对于其形式没有限制,可以为设置于规定的管道上的阀,也可以为其它能够控制规定压力的设备。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法中,使用引导件接触流下式聚合装置进行低沸点物质的蒸发,该引导件接触流下式聚合装置满足后述的<条件(1)>~<条件(9)>。
图1中示出非活性气体吸收装置39、44的示意结构图,图2中示出引导件接触流下式聚合装置42、48A、48B的示意结构图。
需要说明的是,非活性气体吸收装置和引导件接触流下式装置在各自内部空间中具有进行非活性气体的吸收的非活性气体吸收区、进行低沸点物质的蒸发的蒸发区这一点不同,基本的装置结构是共通的。
图3和图4示出非活性气体吸收装置和引导件接触式流下聚合装置的上部的示意图。
本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置优选上述引导件接触流下式聚合装置满足下述<条件(1)>~<条件(9)>。
<条件(1)>
所述引导件接触流下式聚合装置具有:液体接收口1;液体供给区3,所述液体供给区3用于通过多孔板2向蒸发区5的引导件4供给液体;蒸发区5,所述蒸发区5在由所述多孔板2、侧面壳体10和底部壳体11包围的空间中设置有从所述多孔板2向下方延伸的多个引导件4;真空排气口6,所述真空排气口6设置于所述蒸发区5中;和液体排出口7,所述液体排出口7设置于底部壳体的最下部。
<条件(2)>
在所述液体供给区3中设置有流路控制部件20,所述流路控制部件20具有在所述液体供给区3中使从所述液体接收口1供给至多孔板2的液体从多孔板2的周围部向中央部的方向流动的功能。
<条件(3)>
所述蒸发区5的侧面壳体10的水平面(图2中,a-a’处的切割面)上的内部截面积A(m2)满足下式(I)。
0.7≤A≤300 式(I)
<条件(4)>
所述内部截面积A(m2)与所述液体排出口7的水平面(图2中,b-b’面)上的内部截面积B(m2)之比满足式(II)。
20≤A/B≤1000 式(II)
通过满足上式(II),能够在不使蒸发浓缩后的液体或聚合物、或者所制造的聚合物的品质降低的情况下排出提高了熔融粘度的它们的熔融物。
<条件(5)>
构成所述蒸发区5的底部的底部壳体11在所述蒸发区5的内部在图2中以角度C度(°)与上部的侧面壳体10连接,并且所述角度C度优选满足式(III)。
110≤C≤165 式(III)
为了降低设备费用,C越尽可能地接近90度越好,但是为了在不使从引导件4的下端落下的浓缩后的液体或聚合物的品质降低的情况下使提高了熔融粘度的它们的熔融物移动至排出口7,C优选满足式(III)。
<条件(6)>
所述引导件4的长度h(cm)满足式(IV)。
150≤h≤5000 式(IV)
通过引导件4的长度h为150cm以上,能够以实用上足够的速度和品质进行浓缩或聚合。通过h为5000cm以下,引导件4的上部与下部处的液体的粘度差异不会过大,能够防止产生浓缩度的变动、聚合度的变动。
<条件(7)>
多个所述引导件4的外部总表面积S(m2)满足下式(V)。
2≤S≤50000 式(V)
通过S(m2)为2以上,能够实现每1小时1吨以上的进行了蒸发处理的液体量、制造聚合物的生产量。
另外,通使S(m2)为50000以下,能够在降低设备费用的同时实现该生产量,并且能够使物性无变动。
<条件(8)>
每1m2所述多孔板的平均孔数N(个/m2)满足式(VI)。
50≤N≤3000 式(VI)
多孔板的平均孔数N(个/m2)是指孔的总数除以多孔板2的上部表面的面积(包含孔的上部面积)T(m2)而得到的数值。
多孔板2的孔优选基本均匀地配置于多孔板2上,但是多孔板2的周缘部与蒸发区5的内壁面的距离K(cm)通常优选比相邻的孔间的距离长,因此,周缘部的每单位面积的孔数优选比中央部的每单位面积的孔数少。在本实施方式中,在该意义上使用平均孔数N。更优选的N的范围为70≤N≤2000,进一步优选的范围为100≤N≤1000。
<条件(9)>
包含所述多孔板的孔的上部面积的所述多孔板的上部面积T(m2)与所述孔的有效截面积的合计Q(m2)之比满足下式(VII)。
50≤T/Q≤3000 式(VII)
上述T/Q更优选为100~2500、进一步优选为250~1500。
需要说明的是,多孔板的孔的“有效截面积”表示在液体通过的孔的截面中最窄部分的面积。在引导件4贯穿该孔的情况下,“有效截面积”为孔的截面积减去引导件4的截面积而得到的面积。
Q(m2)表示这些孔的有效截面积的合计。
为了长期连续且稳定地进行大量液体、特别是粘度高的液体的蒸发处理,上式(VI)和(VII)是重要的。
满足上述构成的本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置不仅能够解决以往公知的蒸发装置的问题,而且能够以每1小时1吨以上的量且几千小时以上、例如5,000小时以上长期稳定地制造不着色的高品质且高性能的浓缩液体或聚合物、即进行了蒸发处理的液体。
本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置具有这样的优良效果是因为,除了上述各种理由以外,还表现出在将这些条件组合时带来的复合效果。
例如满足上式(IV)和(V)的高表面积的引导件对于在较低温度下被供给的大量的液体、预聚物或聚合物的有效的内部搅拌和表面更新是非常有效的,能够有效地进行低沸点物质的蒸发,有助于以每1小时1吨以上大量地得到高品质的浓缩液体或聚合物,并且满足上式(III)的角度C能够缩短直到将从引导件4落下的大量的高品质的浓缩液体或聚合物从液体排出口7排出为止的时间,减少热历史。
需要说明的是,工业规模的引导件接触流下式聚合装置的性能通过使用大型制造设备的长时间运行才能确立,但此时的制造设备费用是应考虑的重要因素。
与以往的蒸发装置或聚合器相比,构成本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置能够降低相对于性能的设备费用。
本实施方式的引导件接触流下式聚合装置的特定的条件、尺寸/角度等所要求的范围如上所述,更优选的范围如下所述。
式(I)所示的蒸发区5的侧面壳体10的水平面上的内部截面积A(m2)的更优选的范围为0.8≤A≤250、进一步优选为1≤A≤200。
另外,式(II)所示的内部截面积A(m2)与液体排出口7的水平面上的内部截面积B(m2)之比的更优选的范围为25≤A/B≤900、进一步优选为30≤A/B≤800。
另外,式(III)所示的构成蒸发区5的底部的底部壳体11在所述蒸发区5的内部与上部的侧面壳体10形成的角度C度(°)的更优选的范围为120≤C≤165、进一步优选为135≤C≤165。需要说明的是,在使用多个引导件接触流下式聚合装置依次提高浓缩度或聚合度的情况下,如果将各自对应的角度设为C1、C2、C3、……,则优选C1≤C2≤C3≤……。
另外,式(IV)所示的引导件4所需的长度h(cm)根据要处理的液体的量或粘度或温度、低沸点物质的量或沸点、蒸发区的压力或温度、所需的浓缩度或聚合度等因素的差异而不同,更优选的范围为200≤h≤3000、进一步优选为400<h≤2500。
另外,式(V)所示的所需的引导件整体的外部总表面积S(m2)也根据与上述同样的因素的差异而不同,其更优选的范围为10≤S≤40000、进一步优选为15≤S≤30000。
在本说明书中,引导件整体的外部总表面积是指液体接触并流下的引导件的整个表面积,例如在管等引导件的情况下,引导件整体的外部总表面积是指外侧的表面积,不包含不使液体流下的管内侧的面的表面积。
如图1~图3所示,液体接收口1优选设置于液体供给区3的上部。
液体接收口1可以为一处也可以为多处,优选配置成将液体在液体供给区3尽可能均匀地向多孔板2供给,在液体接收口1为一处的情况下优选设置于液体供给区3的上部的中央部。
优选在上述液体供给区3中设置有流路控制部件20,所述流路控制部件20具有在液体供给区3中从液体接收口1向多孔板2供给的液体的流动主要从多孔板2的周围部向中央部的方向流动的功能。通过设置上述流路控制部件20,使液体的流动从多孔板2的周围部向中央部,由此具有防止液体长期滞留在多孔板2的孔部(例如21)与液体供给区的内部侧壁面22之间的空间的效果。使得能够将主要从多孔板2的周围部向中央部流动的液体从在其之间存在的多孔板2的孔供给至引导件4。
关于上述流路控制部件20的形状,只要能够发挥其效果,则可以为任何形状,其横截面的外形优选为与多孔板2的横截面的外形相似的形状。在此,流路控制部件20的横截面是指在将流路控制部件20以横向的面切断的情况下显示出最大面积的部位。
上述流路控制部件20与液体供给区3的内部侧壁面22之间的间隔根据要处理的液体的量、粘度等而优选的范围不同,在构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置、非活性气体吸收装置中,在进行处理的液体的粘度较高的情况下,通常优选在1cm~50cm的范围内、更优选为2cm~30cm、进一步优选为3cm~20cm。
如图3和图4所示,在液体供给区3的上部内部壁面23与流路控制部件20之间具有规定的间隔,该间隔能够适当选择,优选尽可能地减少液体在液体供给区3内的滞留时间。在该意义上,该间隔优选为1cm~200cm、更优选为2cm~170cm、进一步优选为3cm~150cm。
关于液体供给区3的上部内部壁面23与流路控制部件20之间的间隔,能够采用从液体接收口1到液体供给区3的内部侧壁面22为基本相同的间隔的流路控制部件20,也能够采用使该间隔逐渐变窄或者相反逐渐变宽的流路控制部件20。
另外,流路控制部件20与多孔板2的间隔通常为1cm~50cm、优选为2cm~30cm、更优选为3cm~20cm。
多孔板2与流路控制部件20之间的间隔可以设定成从液体供给区3的内部侧壁面22到多孔板2的中央部为基本相同的间隔,也可以设定成使该间隔逐渐变窄或者相反逐渐变宽。优选采用基本相同的间隔或者逐渐变窄的流路控制部件20。
上述流路控制部件20阻碍将从液体接收口1供给的液体直接引入多孔板2的孔,因此作为某种挡板发挥功能。需要说明的是,在多孔板2的面积大的情况下,也优选使被供给的液体的一部分不经由多孔板2的周围部而在多孔板2的中央部附近短路,因此,在流路控制部件20的中央部附近或其它适当的部分设置一处或其以上的孔也是优选方式。
为了在液体供给区3中不形成“静滞区”,进一步优选液体供给区的内部侧壁面22与多孔板2形成的角度、即图4中的E度(°)满足下式(VIII):
100≤E<180 式(VIII)
在此,在上述液体供给区3的内部侧壁面22为平面状的情况下,沿与该平面垂直且与多孔板2的上表面垂直的面的切割面中的内部侧壁面22与多孔板2形成的角度为E(°)。
另外,在上述内部侧壁面22为凹面的曲面的情况下,沿与该凹面垂直且与多孔板2的上表面垂直的面的切割面中形成的曲线开始上升的点处的切线与多孔板2的上表面形成的角度为E(°)。
更优选的E(°)的范围为120≤E<180、进一步优选为145≤E<180。
另外,还优选以液体供给区3的上部内部壁面23与内部侧壁面22的接合部附近也不形成“静滞区”的方式进行设计,优选使这些两面形成的角度大于90°、或者在90°或接近90°的情况下将接合部附近形成为凹面状从而使液体不滞留。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,优选最靠近所述蒸发区5的侧面壳体10的内壁面的引导件4与所述内壁面的距离K(cm)满足下式(IX)。
5≤K≤50 式(IX)
当在上述蒸发区5的侧面壳体10的内壁面上附着液体时,在内壁面上发生蒸发浓缩,浓缩后的液体会沿内壁面流下。但是,该内壁通常为了蒸发区5的保温和/或加热而对外壁面利用夹套等进行水蒸气或热介质加热、或者利用电热加热器等进行加热,因此,与沿引导件4流下的液体相比,附着于内壁面上的液体被高度浓缩,通常粘度变高。这样的粘度变高的液体沿壁面流下的时间(滞留时间)变长,粘度变得更高。
而且,通常从外壁面不断地进行加热,因此容易发生热变性。特别是在像用作聚合器或聚合物的纯化和/或回收装置的情况一样对预聚物或聚合物等粘度高的液体进行处理的情况下,该倾向变得非常高。在这样的情况下,附着于蒸发区5的内壁面上的聚合物类容易发生着色、高分子量化、凝胶化,当混入这样的变性产物时,作为产品的聚合物不优选。因此,最接近内壁面的引导件4与内壁面的距离K(cm)越长越优选,但是在工业装置的情况下,从制造成本的观点、想要利用尽可能小的装置得到高蒸发能力的观点出发,优选短一些。
本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的特征之一在于,发现了不对产品产生不良影响、并且尽可能短的K(cm)的范围(上式(IX))。
更优选的K(cm)的范围为10≤K≤40、进一步更优选的范围为12≤K≤30。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,引导件接触流下式聚合装置的蒸发区5的侧面壳体10的水平面上的内部截面的形状可以为多边形、椭圆形、圆形等任何形状。
蒸发区5通常在减压下操作,因此只要能够耐受在减压下操作,则可以为任何形状,优选为圆形或近似圆形的形状。因此,蒸发区5的侧面壳体10优选为圆筒形。在这种情况下,优选在圆筒形的侧面壳体10的下部设置锥形的底部壳体11,并且在上述底部壳体11的最下部设置圆筒形的液体排出口7。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,蒸发区5的侧面壳体10和底部壳体11分别由上述圆筒形和锥形部形成,在浓缩后的液体或聚合物的液体排出口7为圆筒形的情况下,将上述侧面壳体10的圆筒形部的内径设为D(cm)、将上述侧面壳体10的圆筒形部的长度设为L(cm)、将液体排出口7的内径设为d(cm)时,D、L、d优选满足下式(X)、(XI)、(XII)和(XIII)。
100≤D≤1800 式(X)
5≤D/d≤50 式(XI)
0.5≤L/D≤30 式(XII)
h-20≤L≤h+300 式(XIII)
需要说明的是,h(cm)为上述<条件(6)>中所示的引导件4的长度。
在上述引导件接触流下式聚合装置中,D(cm)的更优选的范围为150≤D≤1500、进一步优选为200≤D≤1200。
另外,D/d的更优选的范围为6≤D/d≤45、进一步优选为7≤D/d≤40。
另外,L/D的更优选的范围为0.6≤L/D≤25、进一步优选为0.7≤L/D≤20。
另外,L(cm)的更优选的范围为h-10≤L≤h+250、进一步优选为h≤L≤h+200。
需要说明的是,关于D、d、L,优选能够附着于引导件上的预聚物的量与侧面壳体10的圆筒形部的内径(D)的平衡和液体排出口7的内径d的大小的平衡落入上述范围中。
对于预聚物的供给量,由引导件的数量和侧面壳体10的圆筒形部的内径(D)确定,为了抽出落下的聚合物(由于进行了聚合,因此粘度高于被供给的预聚物),需要与粘度对应的液体排出口7的内径、即管道直径(d)。
另一方面,向引导件4从上部连续地供给液体或熔融物,因此,通过满足上式的关系,具有基本相同粘度的液体或具有基本相同熔融粘度的聚合度进一步提高的熔融物从引导件4的下端连续地落下至底部壳体11。即,在底部壳体11的下部滞留在沿引导件4流下的同时生成的基本相同粘度的液体或基本相同聚合度的聚合物,从而连续地制造没有蒸发度的变动的浓缩液体或没有分子量的变动的聚合物。这是构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置所具有的其它优良的特征之一。
滞留在底部壳体11的下部的浓缩液体或聚合物经由液体排出口7利用排出泵8被连续地抽出,在聚合物的情况下,通常经过挤出机等而连续地制成颗粒。在这种情况下,也可以在挤出机中添加添加剂等。
另外,在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,优选从液体接收口1(液体接收口1与液体供给区3的上部内壁的接合部)到多孔板2的上表面为止的在液体供给区3中能够存在液体的空间容积V(m3)与包含孔的上部面积的多孔板2的上部面积T(m2)满足下式(XIV)。
0.02(m)≤V/T≤0.5(m) 式(XIV)
上述空间容积V(m3)在连续运行引导件接触流下式聚合装置期间为液体供给区3中的实质上的液体的容积,其中不包括流路控制部件20的容积。
液体供给区3中的液体保持量为V(m3),在该量少的情况下,液体供给区3中的滞留时间少,从而没有由热变性引起的不良影响,为了蒸发处理后的液体为1吨/小时以上、并且长期稳定地得到规定的浓缩度或聚合度的浓缩液体和/或聚合物,优选向多孔板2的孔尽可能均匀地供给液体。为此,V/T的值优选在上式(XIV)的范围内。更优选的V/T的值的范围为0.05(m)≤V/T≤0.4(m)、进一步优选为0.1(m)≤V/T≤0.3(m)。
此外,在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,优选在上述液体供给区3中能够存在液体的空间容积V(m3)与蒸发区5的空间容积Y(m3)满足下式。
10≤Y/V≤500
为了在不导致由热变性引起的物性降低的情况下长期稳定且有效地每单位时间对大量液体进行蒸发处理,优选Y/V的值在该范围内。更优选的Y/V的值的范围为15≤Y/V≤400、进一步优选为20≤Y/V≤300。
需要说明的是,蒸发区5的空间容积Y(m3)是指从多孔板2的下表面到液体排出口7为止的空间容积,其中包括引导件4所占的容积。
在构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,在一个引导件4为外径r(cm)的圆柱状或者不使液体和/或气态物质或熔融预聚物进入所述引导件的内侧的管状的引导件的情况下,优选外径r(cm)满足下式(XV)。
0.1≤r≤1 式(XV)
引导件4在使液体或熔融预聚物流下的同时进行蒸发浓缩或聚合反应,还具有将液体或熔融预聚物保持一定时间的功能。该保持时间与蒸发时间或聚合反应时间相关,其液体粘度或熔融粘度随着蒸发或聚合的进行而逐渐升高,因此,其保持时间和保持量逐渐增加。关于引导件4保持液体或熔融预聚物的量,即使为相同的熔融粘度,也根据引导件4的外部表面积、即在圆柱状或管状的情况下根据其外径而不同。
另外,设置于引导件接触流下式聚合装置中的引导件4需要除了支撑引导件4自身的质量以外还支撑所保持的液体或熔融预聚物或聚合物的质量的强度。在这样的意义上,引导件4的粗细很重要,在圆柱状或管状的情况下,优选满足上式(XV)。
当上述引导件4的外径r(cm)为0.1以上时,在强度方面能够实现长时间的稳定运行。另外,通过r(cm)为1以下,能够防止引导件自身变得非常重,例如能够避免为了将引导件保持在引导件接触流下式聚合装置中而不得不使多孔板2的厚度变得非常厚等不良情况、能够防止保持液体或熔融预聚物或聚合物的量变得过多的部分增加、能够避免浓缩度的变动或分子量的变动变大等不良情况。
在这样的意义上,更优选的引导件4的外径r(cm)的范围为0.15≤r≤0.8、进一步优选为0.2≤r≤0.6。
对于引导件4与多孔板2的位置关系以及引导件4与多孔板2的孔的位置关系,只要液体或原料熔融预聚物或聚合物能够与引导件接触而流下就没有特别限制。
引导件4与多孔板2可以相互接触,也可以不接触。
优选以与多孔板2的孔对应的方式设置引导件4,但不限于此。其理由是因为,只要设计成从多孔板2落下的液体或原料熔融预聚物或聚合物在适当位置与引导件4接触即可。
作为以与多孔板2的孔对应的方式设置引导件4的优选方式,例如可以列举:(1)以将引导件4的上端固定于流路控制部件20的下部面等,并且引导件4贯穿多孔板2的孔的中心部附近的状态设置引导件4的作法;(2)以将引导件4的上端固定于多孔板2的孔的上端的周边部,并且引导件4贯穿多孔板2的孔的状态设置引导件4的作法;(3)以将引导件4的上端固定于多孔板2的下侧面,并且引导件4不贯穿多孔板2的孔的状态设置引导件4的作法等。
作为通过多孔板2使液体或原料熔融预聚物或聚合物沿着引导件4流下的方法,可以列举:利用液压头或自重使其流下的方法、或者通过使用泵等进行加压而从多孔板2挤出液体或原料熔融预聚物或聚合物等方法。优选的方法为如下方法:使用供给泵在加压下将规定量的液体或原料熔融预聚物或聚合物供给至液体供给区3,经过多孔板2而被引入至引导件4的液体或原料熔融预聚物或聚合物利用自重沿着引导件4流下。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,这样的引导件4的优选的材质例如能够选自不锈钢、碳钢、哈斯特洛伊合金、镍、钛、铬、铝和其它合金等金属、耐热性高的聚合物材料等。特别优选的材料为不锈钢。
另外,引导件4的表面可以进行镀覆、内衬、钝化处理、酸洗、利用溶剂或苯酚等的清洗等根据需要的各种处理。
关于本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置能够以快的蒸发速度或快的聚合速度以工业规模长期稳定(在制造聚合物的情况下没有分子量的变动等)地制造着色少、色调良好、机械物性优良的高品质且高性能的浓缩液体或聚合物的理由,认为如下所述。
即,在构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,原料液体从液体接收口1经由液体供给区3和多孔板2被引入至引导件4,在沿着引导件4流下的同时被浓缩或者聚合度升高。在这种情况下,在液体或熔融预聚物沿着引导件4流下的同时进行有效的内部搅拌和表面更新,并且有效地进行低沸点物质的抽出,因此以快的速度进行浓缩或聚合。随着浓缩或聚合的进行,其粘度变高,因此,对引导件4的粘附力增大,粘附于引导件4上的液体或熔融物的量随着去往引导件4的下部而增加。这意味着,液体或熔融预聚物在引导件上的滞留时间、即蒸发时间或聚合反应时间增加。而且,在被引导件4支撑的同时利用自重流下的液体或熔融预聚物的每单位重量的表面积非常大,其表面更新有效地进行,因此,能够容易地实现对于以往公知的蒸发装置或机械搅拌式聚合器而言无论如何都不可能的高粘度区域中的蒸发浓缩或聚合后半部分的高分子量化。这是本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的优良特征之一。
在构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,在蒸发或聚合的后半部分,粘附于引导件4上的液体或熔融物的量增加,但由于只有与其粘度相符的粘附保持力,因此在多个引导件4的相同高度处具有基本相同粘度的基本相同量的液体或熔融物被各个引导件4支撑。另一方面,从上部向引导件4连续地供给液体或熔融物,因此,具有基本相同粘度的液体或具有基本相同熔融粘度的聚合度进一步提高的熔融物从引导件4的下端连续地落下至底部壳体11。即,在底部壳体11的下部滞留在沿引导件4流下的同时生成的基本相同粘度的液体或基本相同聚合度的聚合物,从而连续地制造没有蒸发度的变动的浓缩液体或没有分子量的变动的聚合物。这是本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的优良特征之一。将滞留在底部壳体11的下部的浓缩液体或聚合物经由液体排出口7利用排出泵8连续地抽出,在聚合物的情况下,通常经过挤出机等连续地制成颗粒。在这种情况下,也可以在挤出机中添加添加剂等。
构成引导件接触流下式聚合装置的多孔板2通常选自平板、波纹板、中心部变厚的板等。关于多孔板2的横截面的形状,通常选自圆形、椭圆形、三角形、多边形等形状。
多孔板的孔的横截面通常选自圆形、椭圆形、三角形、狭缝形、多边形、星形等形状。
孔的截面积通常为0.01cm2~100cm2、优选为0.05cm2~10cm2、更优选在0.1cm2~5cm2的范围内。孔与孔的间隔以孔的中心与中心的距离计通常为1mm~500mm、优选为10mm~100mm。多孔板2的孔可以是贯穿多孔板2的孔,也可以是不贯穿多孔板2而安装有引导件4的状态。另外,也可以沿深度方向形成为锥形。
在上述引导件接触流下式聚合装置中,关于多孔板2和其孔,如上所述,优选满足式(VI)、式(VII)。
另外,构成引导件接触流下式聚合装置的引导件4优选在其自身内部不具有热介质或电加热器等加热源,并且由垂直方向截面的长度相对于水平方向截面的外周的平均长度的比率非常大的材料构成。(垂直方向截面的长度/水平方向的截面的外周的平均长度)的比率通常在10~1,000,000的范围内、优选在50~100,000的范围内。
引导件4的水平方向的截面的形状通常选自圆形、椭圆形、三角形、四边形、多边形、星形等形状。引导件4的截面的形状在长度方向上可以相同,也可以不同。另外,引导件4可以为中空状。构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件4由于其自身不具有加热源,因此完全不用担心在引导件4的表面上的液体的热变性,这是重要特征。
引导件4可以为金属丝状的引导件、细棒状的引导件、不使液体或熔融预聚物进入内侧的细管状的引导件等单一的引导件,也可以为通过捻合等方法将多个组合而成的引导件。另外,还可以为网状的引导件、冲孔板状的引导件。
引导件4的表面可以平滑,也可以具有凹凸,还可以局部具有突起等。优选的引导件4为金属丝状或细棒状等圆柱状的引导件、上述细管状的引导件、网状的引导件、冲孔板状的引导件。
在构成能够以工业规模(生产量、长期稳定制造等)制造高品质的浓缩液体或聚合物的本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,特别优选从多个金属丝状或细棒状或上述细管状的引导件4的上部到下部使用横向的支撑材料以上下适当的间隔将各个引导件间结合的类型的引导件。
例如,从多个金属丝状或细棒状或上述细管状的引导件的上部到下部使用横向的支撑材料以上下适当的间隔、例如以1cm~200cm的间隔固定而得到的格子状或网状的引导件;在前后配置多个格子状或网状的引导件,并将这些引导件使用横向的支撑材料以上下适当的间隔、例如以1cm~200cm的间隔结合而得到的立体引导件;或者将多个金属丝状或细棒状或上述细管状的引导件的前后左右使用横向的支撑材料以上下适当的间隔、例如以1cm~200cm的间隔固定而得到的攀登架状的立体引导件。
横向的支撑材料不仅有助于将各引导件间的间隔保持基本相同,还有助于整体成为平面状或曲面状的引导件、或者成为立体状的引导件的强度的增强。这些支撑材料可以为与引导件相同的材料,也可以为与引导件不同的材料。
构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置是从在液体中含有沸点比该液体低的物质的上述液体中蒸发出上述低沸点物质的装置。
上述液体可以为常温,但通常在被加热后的状态下从液体接收口1供给至引导件接触流下式聚合装置。另外,优选通常在该引导件接触流下式聚合装置的外壁面上设置有夹套等,优选根据需要在该夹套中通过水蒸气或热介质等进行加热,由此进行液体供给区3、流路控制部件20或多孔板2的加热和/或保温以及蒸发区5或多孔板2的保温等。
本实施方式的引导件接触流下式聚合装置不仅被用作用于液体的单纯浓缩的装置,还能够用作缩合型聚合物用聚合装置、包含单体或低聚物或副产物等低沸点物质的热塑性聚合物的纯化装置、从热塑性聚合物溶液中分离回收该聚合物的分离回收装置等以粘度较高的液体作为对象的蒸发装置。因此,本实施方式的引导件接触流下式聚合装置能够用作如下缩合型聚合物用聚合装置,其中,从上述液体供给区3供给的液体为用于制造缩合型聚合物的单体、两种以上的单体混合物、缩合型聚合物的预聚物、缩合型聚合物的熔融液,低沸点物质为通过缩聚反应生成的副产物和/或低聚物,通过从上述熔融液中蒸发除去低沸点物质而使缩合型聚合物的预聚物和/或上述聚合物的聚合度提高。
作为上述缩合型聚合物,优选脂肪族聚碳酸酯或芳香族聚碳酸酯和各种共聚聚碳酸酯等聚碳酸酯类;聚酯聚碳酸酯类等。
通过使用具备上述引导件接触流下式聚合装置的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置,能够长期稳定地制造没有着色或凝胶状物质或固体异物、没有分子量的变动、高纯度且高性能的缩合型聚合物。
构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置适合于从粘度较高的液体中蒸发除去低沸点物质。
例如,在使用本实施方式的引导件接触流下式聚合装置作为缩合型聚合物的聚合器的情况下,在以往公知的聚合器中存在液体的一部分以长时间被加热的状态滞留的部位,由此滞留的液体发生着色、凝胶化、交联化、超高分子量化、固化、烧焦、碳化等变性,不能避免这些变性产物慢慢地或集中地混入聚合物中的缺点,但构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置不仅没有这样的缺点,而且具有以往的聚合器没有的优良效果。
即,例如在通过使由芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯得到的熔融预聚物聚合而制造芳香族支化聚碳酸酯的情况下的反应的温度通常需要200℃~350℃的范围,特别是在聚合的后半部分其粘度急剧变高,不得不从该超高粘度物质中抽出在平衡反应中生成的芳香族单羟基化合物,因此,在使用在目前为止的聚合器例如卧式双轴搅拌式超高粘度聚合物用反应器的情况下,不得不在300℃以上的高温、而且133Pa以下的高真空下长时间反应,而且难以制造片材用等的高分子量体。
但是,在构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,进行伴随内部搅拌的有效的表面更新,因此,能够在较低温度下进行聚合反应。因此,优选的反应温度为100℃~290℃、进一步优选为150℃~270℃。与以往的机械搅拌式聚合器的情况相比,能够在较低温度下充分地进行聚合,这是本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的特征,这也是能够制造没有着色或物性降低的高品质的芳香族聚碳酸酯的一个原因。
此外,在以往公知的聚合器中,存在发生空气等从在高真空下的搅拌机的密封部漏入、异物混入等缺点,但是,在构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中,没有机械搅拌,也没有搅拌机的密封部,因此空气等的漏入或异物混入非常少,能够制造高纯度和高性能的芳香族支化聚碳酸酯。
需要说明的是,在使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造缩合型聚合物的情况下,随着聚合反应的进行,将通过平衡反应而作为副产物生成的低沸点物质除去到反应体系外,从而使反应速度提高。因此,优选使用向引导件接触流下式聚合装置中引入氮气、氩气、氦气、二氧化碳或低级烃气体等对反应不产生不良影响的非活性气体,并将上述低沸点物质与这些气体一并除去的方法;在减压下进行反应的方法等。或者也优选使用并用上述方法的方法,在这种情况下,无需向引导件接触流下式聚合装置中引入大量非活性气体,而是将内部保持在非活性气体气氛的程度即可。
另外,在使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造缩合型聚合物的情况下的引导件接触流下式聚合装置中的反应压力根据作为副产物生成的低沸点物质的种类或制造的聚合物的种类或分子量、聚合温度等而不同,例如在由使用双酚A和碳酸二苯酯得到的熔融预聚物制造芳香族支化聚碳酸酯的情况下,在聚合物的数均分子量在5,000以下的范围内的情况下,上述反应压力优选在400PaA~3,000PaA的范围内,在数均分子量为5,000~10,000的情况下,上述反应压力优选在50PaA~500PaA的范围内。在数均分子量为10,000以上的情况下,上述反应压力优选为300PaA以下、特别优选使用20PaA~250PaA的范围。
在使用构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置作为聚合器制造缩合型聚合物的情况下,仅利用一台该引导件接触流下式聚合装置也能够制造具有目标聚合度的聚合物,但也可以根据作为原料的熔融单体或熔融预聚物的聚合度、聚合物的生产量等而采用将两台以上的引导件接触流下式聚合装置连接而依次提高聚合度的方式。
在这种情况下,两台以上的引导件接触流下式聚合装置优选通过串联、并联以及串联与并联并用中的任一种方式连接。
另外,在这种情况下,在各个引导件接触流下式聚合装置中,能够分别采用适合于要制造的预聚物或聚合物的聚合度的引导件、反应条件。
例如,在使用第一引导件接触流下式聚合装置、第二引导件接触流下式聚合装置、第三引导件接触流下式聚合装置、第四引导件接触流下式聚合装置……并依次提高聚合度的方式的情况下,如果将各个聚合装置所具有的引导件整体的外部总表面积设为S1、S2、S3、S4……,则能够设定为S1≥S2≥S3≥S4≥……。
另外,聚合温度在各个聚合装置中可以为相同温度,也可以依次升高。
聚合压力在各个聚合装置中可以依次降低。
在这样的意义上,例如在使用第一引导件接触流下式聚合装置和第二引导件接触流下式聚合装置这两台聚合装置并依次提高聚合度的情况下,优选使用第一聚合装置的引导件整体的外部总表面积S1(m2)与上述第二聚合装置的引导件整体的外部总表面积S2(m2)满足下式(XVI)的引导件:
1≤S1/S2≤20 式(XVI)
通过上述S1/S2为1以上,能够抑制分子量的变动,能够实现长期稳定的制造,能够得到所期望的生产量。
通过S1/S2为20以下,能够抑制在第二聚合装置中的沿引导件流下的熔融预聚物的流量,结果能够充分地确保熔融预聚物的滞留时间,能够得到所需分子量的聚合物。更优选的范围为1.5≤S1/S2≤15。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,优选进一步设置用于使供给至引导件接触流下式聚合装置之前的缩合型聚合物的熔融预聚物吸收非活性气体的非活性气体吸收装置。
另外,将多台引导件接触流下式聚合装置连接使用的情况下,优选对于各个引导件接触流下式聚合装置分别设置用于使供给至上述引导件接触流下式聚合装置之前的熔融预聚物吸收非活性气体的非活性气体吸收装置。通过设置非活性气体吸收装置,能够进一步提高本发明的效果。
以下,对于以一对的方式使用一台引导件接触流下式聚合装置和一台非活性气体吸收装置的情况进行说明。
熔融预聚物在供给至引导件接触流下式聚合装置之前被引入至非活性气体吸收装置。在非活性气体吸收装置中,通过利用非活性气体对熔融预聚物进行处理,使熔融预聚物吸收非活性气体,由此使熔融预聚物吸收相对于每1kg熔融预聚物为0.0001NL~1NL(其中,NL为标准温度/压力条件下测定的体积)的特定量的非活性气体,接着,将该吸收了特定量的非活性气体的熔融预聚物供给至引导件接触流下式聚合装置,并进行聚合。
利用非活性气体对熔融预聚物进行处理是指使熔融预聚物在熔融预聚物不易发生聚合的条件下吸收非活性气体。
被熔融预聚物吸收的非活性气体量相对于每1kg熔融预聚物优选为0.0001NL~1NL、更优选在0.001NL~0.8NL的范围内、进一步优选在0.005NL~0.6NL的范围内。
在被吸收的非活性气体的量相对于1kg熔融预聚物少于0.0001NL的情况下,通过使用吸收了活性气体的预聚物而实现的聚合速度升高效果以及通过使用吸收了非活性气体的预聚物而实现的芳香族支化聚碳酸酯的稳定制造的效果变小。另外,无需使被熔融预聚物吸收的非活性气体的量相对于1kg熔融预聚物多于1NL。
通过使吸收了上述数值范围内的非活性气体的熔融预聚物在构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置中进行聚合,能够进一步提高本发明效果。
被熔融聚合物吸收的非活性气体的量通常能够通过直接测定所供给的非活性气体的量而容易地进行测定。在非活性气体吸收装置中在使非活性气体流通的同时被熔融预聚物吸收的情况下,能够由所供给的非活性气体量和被排出的非活性气体量之差求出被吸收的非活性气体的量。另外,也能够向装有规定压力的非活性气体的非活性气体吸收装置中供给规定量的熔融预聚物,根据非活性气体被熔融预聚物吸收而产生的非活性气体吸收装置的压力的降低量测定被吸收的非活性气体的量。此外,被吸收的非活性气体的量的测定可以为将规定量的熔融预聚物分批地供给至非活性气体吸收装置后测定非活性气体吸收量的分批方式,另外,也可以为将熔融预聚物连续地供给至非活性气体吸收装置并连续地抽出同时测定非活性气体吸收量的连续方式。
在本实施方式中,使用非活性气体吸收装置在规定的压力下、并且在熔融预聚物不易发生聚合的条件下利用非活性气体对熔融预聚物进行处理,由此使熔融预聚物吸收非活性气体。
使熔融预聚物吸收非活性气体是指使非活性气体分散和/或溶解在熔融预聚物中。
分散是指非活性气体以气泡状混合在熔融预聚物中而成为气液混相的状态,溶解是指非活性气体混合在熔融预聚物中而形成均匀的液相的状态。
特别优选非活性气体不仅分散在熔融预聚物中而且溶解在熔融预聚物中。
为了使非活性气体高效地溶解在熔融预聚物中,优选增大气液界面面积从而使接触效率良好、在非活性气体的加压下实施非活性气体的吸收。
作为构成本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置的非活性气体吸收装置,只要为能够使熔融预聚物吸收非活性气体的装置,型号就没有特别限制。例如可以列举:化学装置设计·操作系列No.2、修订版、气体吸收、第49~54页(昭和56年3月15日、化学工业株式会社发行)中记载的填充塔型吸收装置、塔板型吸收装置、喷雾塔式吸收装置、流化填充塔型吸收装置、液膜十字流吸收式吸收装置、高速旋流方式吸收装置、机械力利用方式吸收装置等公知的装置、在非活性气体气氛下在使熔融预聚物沿着引导件落下的同时进行吸收的装置等。
另外,也可以为在向引导件接触流下式聚合装置供给熔融预聚物的管道中直接供给非活性气体并进行吸收的装置。特别优选使用喷雾塔式吸收装置、在沿着引导件落下的同时进行吸收的装置。
作为非活性气体吸收装置,特别优选与引导件接触流下式聚合装置相同形式的装置。
非活性气体吸收装置在几乎不进行聚合的条件下运行,因此功能上与引导件接触流下式聚合装置完全不同,这种形式的装置的优良特征是在沿引导件流下的过程中的熔融物的每单位质量的表面积非常大、熔融物的表面更新与内部搅拌非常良好,这两者相互结合,从而能够在短时间内实现非常有效的非活性气体吸收。
与引导件接触流下式聚合装置不同,在非活性气体吸收装置中,引导件的上部与下部的熔融预聚物的粘度几乎没有变化,因此每单位时间的熔融预聚物的处理能力大。因此,即使为相同的形式,与引导件接触流下式聚合装置相比,非活性气体吸收装置一般能够进一步缩小。
对在本实施方式中优选的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法进行说明。
当将吸收非活性气体前后的熔融预聚物的数均分子量分别设为M1、M2时,吸收非活性气体前后的分子量变化(M2-M1)实质上优选为2,000以下、更优选为1,000以下、进一步更优选为500以下。
使熔融预聚物吸收非活性气体的温度只要为熔融状态就没有特别限制,通常在150℃~350℃的范围内、优选在180℃~300℃的范围内、更优选在230℃~270℃的范围内。
使熔融预聚物吸收非活性气体的压力Pg(PaA)优选为用于制造熔融预聚物的压力以上。
即,优选与通过使芳香族二羟基化合物与碳酸二芳基酯反应而制造芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物时使用的反应压力相同、或者在比其更高的压力条件下吸收非活性气体。
另外,Pg(PaA)为比随后的引导件接触流下式聚合装置中的聚合反应的压力Pp(PaA)高的压力,优选相对于M1(吸收非活性气体前的熔融预聚物的数均分子量)满足下式的关系。
式:Pg>4×1012×M1 -2.6871
在使熔融预聚物吸收非活性气体的压力Pg(PaA)不满足上式的关系的情况下,通过使用吸收了非活性气体预聚物而实现的聚合速度升高效果以及通过使用吸收了非活性气体预聚物而实现的芳香族支化聚碳酸酯的稳定制造的效果变小。
从提高非活性气体在熔融预聚物中的吸收速度、结果能够减小非活性气体吸收装置的方面考虑,特别优选吸收非活性气体时的压力为常压或加压。
吸收非活性气体时的压力的上限没有别限制,通常在2×107PaA以下、优选1×107PaA以下、更优选5×106PaA以下的压力下进行非活性气体吸收。
作为在非活性气体吸收装置中使熔融预聚物吸收非活性气体的方法,可以为使供给至非活性气体吸收装置的非活性气体的大部分吸收在熔融预聚物中的方法,也可以为使所供给的非活性气体的一部分吸收在熔融预聚物中的方法。
作为前者的方法,例如可以列举:使用喷雾塔式吸收装置或者在使熔融预聚物沿着引导件落下的同时吸收非活性气体的装置,供给与在熔融预聚物中被吸收的目标量的非活性气体基本等量的非活性气体,并在将装置的压力保持基本恒定的同时吸收非活性气体的方法;使用向将熔融预聚物供给至引导件接触流下式聚合装置的管道中直接供给非活性气体的装置的方法等。
另外,作为后者的方法,例如可以列举:使用喷雾塔式吸收装置或者在使熔融预聚物沿着引导件落下的同时吸收非活性气体的装置作为非活性气体吸收装置,在非活性气体吸收装置内使在熔融预聚物中被吸收的量以上的非活性气体流通,并将过量的非活性气体从非活性气体吸收装置中排出的方法等。
从进一步减少非活性气体的使用量的方面考虑,特别优选前者的方法。
另外,非活性气体吸收可以为连续法、分批法中的任一种,其中,在连续法中,向非活性气体吸收装置中连续地供给熔融预聚物并使其吸收非活性气体,并将吸收了非活性气体的熔融预聚物连续地抽出,在分批法中,向吸收装置中分批地投入熔融预聚物并使其吸收非活性气体。
非活性气体是指不与熔融预聚物发生化学反应并且在聚合条件下稳定的气体的统称,作为非活性气体,例如可以列举氮气、氩气、氦气、二氧化碳、在预聚物保持熔融状态的温度下为气态的有机化合物、碳原子数1~8的低级烃气体等,特别优选为氮气。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法中,在上述引导件接触流下式聚合装置中,将从非活性气体吸收装置到引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了非活性气体的熔融预聚物的压力保持在规定的压力,因此,优选在紧接引导件接触流下式聚合装置的入口之前设置规定的压力调节阀,由此控制熔融预聚物的压力。
引导件接触流下式聚合装置的内部为较高的真空,该装置的供给口附近的熔融预聚物容易被该装置抽吸而成为压力低的状态。因此,有时在非活性气体吸收装置中被吸收的非活性气体从熔融预聚物中分离、凝集。因此,为了防止这些问题,优选以保持在非活性气体吸收装置中使熔融预聚物吸收非活性气体的压力以上的方式向引导件接触流下式聚合装置中供给熔融预聚物。
具体而言,优选在15kPaA~200kPaA的范围内、更优选为20kPaA~150kPaA、进一步优选为20~100kPaA。
在未设置压力调节阀的情况下、或者在低于使熔融预聚物吸收非活性气体的压力的情况下,管道内的熔融预聚物的压力变得不稳定,被熔融预聚物暂时吸收的氮气等非活性气体发生分离或者发生凝集从而熔融预聚物的均匀性变得不稳定,阻碍在引导件接触流下式聚合装置内的熔融预聚物的均匀且持续的发泡现象,无法制造稳定的产品,容易产生色调的降低、鱼眼、凝胶等异物。
另一方面,即使超过200kPaA,效果也没有变化,对非活性气体吸收装置的排出齿轮泵、管道施加过量的负荷,需要提高耐压性,是不现实的,因此,上限值优选设定为200kPaA。
本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置只要满足上述各种条件并且具有与之相应的机械强度,则可以为任一种,也可以附加有具有连续运行所需的其它任何功能的装置/设备。
另外,本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置可以是将多个上述引导件接触流下式聚合装置或非活性气体吸收装置结合而成的装置,也可以是附加有具有除蒸发以外的其它任何功能的装置/设备的装置。
另外,从与上述同样的观点出发,在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置具有在上述引导件接触流下式聚合装置中具有进一步连接的引导件接触流下式聚合装置、并且在这些引导件接触流下式聚合装置的各装置之前设置有非活性气体吸收装置的构成的情况下,优选在紧接上述各个引导件接触流下式聚合装置的入口之前设置压力调节阀,利用该压力调节阀将从上述非活性气体吸收装置到上述各个引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了非活性气体的熔融预聚物的压力保持在15kPaA~200kPaA而进行供给。更优选为20kPaA~150kPaA、进一步优选为20~100kPaA。
本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,对于引导件接触流下式聚合装置、管道的材质没有特别限制,通常选自不锈钢制、碳钢制、哈斯特洛伊合金制、镍制、钛制、铬制和其它合金制等金属、耐热性高的聚合物材料等。另外,这些材质的表面可以进行镀覆、内衬、钝化处理、酸洗、苯酚清洗等根据需要的各种处理。优选为不锈钢或镍、搪玻璃等,特别优选为不锈钢。
需要说明的是,用于将熔融预聚物或芳香族支化聚碳酸酯从抽出口12排出的排出泵8通常优选为能够定量地排出高粘度物质的齿轮泵类,这些齿轮泵的材质可以为不锈钢,也可以为其它特殊的金属。
[用于制造芳香族聚碳酸酯的材料]
以下,示出在使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造芳香族支化聚碳酸酯时使用的材料、即芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯。
(芳香族二羟基化合物)
在制造芳香族聚碳酸酯时使用的芳香族二羟基化合物为由下式表示的化合物。
HO-Ar-OH
(式中,Ar表示二价芳香族基团。)
二价芳香族基团Ar与上述定义同样地定义。
在使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造芳香族支化聚碳酸酯的情况下使用的芳香族二羟基化合物可以为单独一种,也可以为两种以上。
作为芳香族二羟基化合物,例如优选双酚A。另外,也可以并用用于引入支化结构的三元芳香族三羟基化合物。
作为双酚A,特别优选氯的含量为1ppb以下的聚碳酸酯用高纯度品。
(碳酸二芳基酯)
在使用本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置制造芳香族聚碳酸酯时使用的碳酸二芳基酯由下式表示。
(在上式中,Ar”与上述定义同样地定义,各自优选为碳原子数5~20的一价芳香族基团。)
作为上述碳酸二芳基酯,优选未取代的碳酸二苯酯、碳酸二(甲苯基)酯、碳酸二(叔丁基苯基)酯等低级烷基取代的碳酸二苯酯等对称型碳酸二芳基酯,特别优选作为结构最简单的碳酸二芳基酯的碳酸二苯酯。这些碳酸二芳基酯可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为制造芳香族聚碳酸酯的原料的碳酸二苯酯特别优选通过以下方法制造的碳酸二苯酯。
首先,得到通过使环氧乙烷与CO2反应而制造并纯化的碳酸亚乙酯,接着得到通过使该碳酸亚乙酯与甲醇反应而制造并纯化的碳酸二甲酯,使上述碳酸二甲酯与纯化苯酚通过反应蒸馏法反应而得到碳酸二苯酯,并将其纯化,由此得到目标碳酸二苯酯。这是不含碱金属、碱土金属和氯的超高纯度品。
(熔融预聚物)
在使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造芳香族支化聚碳酸酯的情况下使用的熔融预聚物由上述芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯制造,其使用比例(投料比率)根据所使用的芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯的种类、聚合温度等其它聚合条件而不同。相对于1摩尔的芳香族二羟基化合物,碳酸二芳基酯通常以0.9摩尔~2.5摩尔、优选0.95摩尔~2.0摩尔、更优选0.98摩尔~1.5摩尔的比例使用。
由上述芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯制造的熔融状态的预聚物、即熔融预聚物是指聚合度比由芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯制造的具有目标聚合度的芳香族支化聚碳酸酯低的聚合过程中的熔融物,可以为低聚物。
能够利用本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置制造的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物的平均聚合度没有特别限制,而且根据其化学结构而不同,通常约2~约2,000。
用作聚合原料的熔融预聚物能够通过公知的方法制造。
(催化剂)
由芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯制造芳香族支化聚碳酸酯的反应能够在不添加催化剂的情况下实施,但为了提高聚合速度,根据需要在催化剂的存在下进行。
作为催化剂,只要是在该领域中使用的催化剂就没有特别限制。
作为催化剂,例如可以列举:氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等碱金属和碱土金属的氢氧化物类;氢化铝锂、硼氢化钠、四甲基硼氢化铵等硼或铝的氢化物的碱金属盐、碱土金属盐、季铵盐类;氢化锂、氢化钠、氢化钙等碱金属和碱土金属的氢化物类;甲醇锂、乙醇钠、甲醇钙等碱金属和碱土金属的醇盐类;苯氧基锂、苯氧基钠、苯氧基镁、LiO-Ar-OLi、NaO-Ar-ONa(Ar为芳基)等碱金属和碱土金属的芳氧化物类;乙酸锂、乙酸钙、苯甲酸钠等碱金属和碱土金属的有机酸盐类;氧化锌、乙酸锌、苯氧基锌等锌化合物类;氧化硼、硼酸、硼酸钠、硼酸三甲酯、硼酸三丁酯、硼酸三苯酯、氧化锡、二烷基锡氧化物、二烷基锡羧酸盐、乙酸锡、乙基三丁氧基锡等与烷氧基或芳氧基键合的锡化合物、有机锡化合物等锡的化合物类;氧化铅、乙酸铅、碳酸铅、碱式碳酸盐、铅和有机铅的烷氧化物或芳氧化物等铅的化合物;季铵盐、季盐,但不限于此。
这些催化剂可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。另外,相对于原料芳香族二羟基化合物,这些催化剂的使用量通常在10-10质量%~1质量%的范围内、优选在10-9质量%~10-1质量%的范围内、进一步优选在10-8质量%~10-2质量%的范围内。
在实施熔融酯交换法的情况下,使用后的催化剂残留在产品芳香族支化聚碳酸酯中,但这些催化剂通常大多会对聚合物物性产生不良影响。因此,催化剂的使用量优选尽可能减少。构成本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下型聚合装置由于能够有效地进行聚合,因此能够减少催化剂的使用量。这也是能够制造高品质的芳香族支化聚碳酸酯的本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的优点之一。
利用本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造装置制造的芳香族聚碳酸酯具有由下式所示的重复单元。
(式中,Ar与上述定义同样地定义。)
特别优选的芳香族支化聚碳酸酯是在全部重复单元中含有85摩尔%以上的由下式所示的重复单元的芳香族支化聚碳酸酯。
另外,利用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造的芳香族支化聚碳酸酯的末端基团通常包含羟基或由下式所示的碳酸芳基酯基。
(上式中,Ar5与上述Ar”的定义同样地定义。)
作为芳香族支化聚碳酸酯的末端基团的羟基与碳酸芳基酯基的摩尔比率没有特别限制,通常在羟基:碳酸芳基酯基=95:5~5:95的范围内、优选在90:10~10:90的范围内、进一步优选在80:20~20:80的范围内。特别优选的是末端基团中的碳酸苯酯基所占的比率为85摩尔%以上的芳香族支化聚碳酸酯。
如上所述,利用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造的芳香族支化聚碳酸酯为如下芳香族支化聚碳酸酯:所述芳香族支化聚碳酸酯在主链和支链中具有由通式(1)所示的重复单元,在所述主链和支链中含有一种以上由通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构,所述支化结构的合计物质的量相对于由上述通式(1)所示的重复单元的物质的量的比例在0.01摩尔%~0.5摩尔%的数值范围内,所述芳香族支化聚碳酸酯含有一种以上由通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物,所述低聚物的合计质量为0.6质量%以下,并且由通式(5)、(6)所示的低聚物的物质的量相对于所述低聚物的合计物质的量的比率为60摩尔%以下。
通过使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置,能够长期稳定地制造没有分子量的变动的芳香族支化聚碳酸酯。
需要说明的是,本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置只要满足上述各种条件、并且具有与之相应的机械强度,则可以为任何制造装置,也可以附加芳香族支化聚碳酸酯的连续制造运行所需的具有其它任何功能的装置和设备。
另外,本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置可以是将多个上述引导件接触流下式聚合装置结合而成的制造装置,也可以附加具有除聚合以外的其它任何功能的装置和设备。
在本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,在制造芳香族支化聚碳酸酯时,例如可以使用国际公开第2005/121213号公报中记载的公知的催化剂失活剂。
相对于每1摩尔的酯交换催化剂,催化剂失活剂的使用量优选为0.5摩尔~50摩尔的比例、更优选为0.5摩尔~10摩尔的比例、进一步优选为0.8摩尔~5摩尔的比例。催化剂失活剂例如能够在挤出机中添加。
在使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造芳香族支化聚碳酸酯的工序中,可以添加各种添加剂,例如,在图5中,在第二引导件接触流下式聚合装置48A和48B中得到的芳香族支化聚碳酸酯在熔融状态下从第二引导件接触流下式聚合装置48A和48B送出至其后段的设备50A和50B,能够在该后段的设备50A和50B中添加添加剂。
作为后段的设备50A和50B,只要是以往接收熔融的芳香族支化聚碳酸酯的设备就没有特别限制,例如可以列举挤出机、造粒机、筛分机、干燥机、筒仓和包装机等。
例如,将熔融的芳香族支化聚碳酸酯供给至挤出机,在挤出机中,可以混合ABS或PET等其它树脂、耐热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、脱模剂、阻燃剂等添加剂、有机或无机的颜料或染料、金属钝化剂、防静电剂、润滑剂、成核剂等任意的添加剂。
这些其它树脂和任意的添加剂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
此外,本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯可以含有乙二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇和1,10-癸二醇等脂肪族二羟基化合物(二元醇);琥珀酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、己二酸、环己烷甲酸和对苯二甲酸等二元羧酸类;乳酸、对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸等羟基酸类等。
如上所述,通过使用本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置,能够连续地制造芳香族支化聚碳酸酯。
通过本实施方式的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法得到的芳香族支化聚碳酸酯能够经过规定的成型工序而制成成型品。
成型工序可以为公知的成型工序,例如能够使用注射成型机、挤出成型机、吹塑成型机和片材成型机等将芳香族支化聚碳酸酯进行成型而得到成型品。
所得到的成型品能够用作汽车、电气、电子、办公自动化(OA)、光学介质、建筑材料和医疗等广泛用途的材料。
根据本实施方式,能够有效地提供着色少、对热的色调稳定性良好的芳香族支化聚碳酸酯。
实施例
以下,使用具体的实施例和比较例对本发明具体地进行说明,但本发明不受这些实施例和比较例任何限制。
以下示出在下述实施例和比较例中制造的芳香族支化聚碳酸酯的原料。
[原料]
((1)芳香族二羟基化合物)
BPA-1:日铁Chemical&Material株式会社制造的双酚A
((2)碳酸二芳基酯)
DPC-1:通过国际公开第2006/006585号公报中记载的方法制造的碳酸二苯酯
以下示出在下述实施例和比较例中制造的芳香族支化聚碳酸酯的物性和特性的测定方法。
[物性和特性]
((1)分子量、数均分子量(Mn))
以预聚物或芳香族支化聚碳酸酯的颗粒作为测定对象,使用凝胶渗透色谱(HLC-8320GPC、东曹株式会社制造、TSK-GEL Super Multipore HZ-M两根、RI检测器),使用四氢呋喃作为洗脱液,在40℃的温度下进行测定。
预聚物或颗粒的分子量由标准单分散聚苯乙烯(EasiVial VARIAN公司制造)的校准曲线使用基于下式的换算分子量校准曲线求出。
MPC=0.3591MPS 1.0388
(式中,MPC表示芳香族支化聚碳酸酯的分子量,MPS表示聚苯乙烯的分子量。)
((2)色调的测定)
使用在热风干燥机中在120℃下干燥5小时后的芳香族支化聚碳酸酯的颗粒,利用注射成型机在料筒温度为300℃、模具温度为90℃的条件下连续成型出纵向50mm×横向90mm×厚度3.0mm的试验片,从而得到了试验片。
使用分光测色计(Vista HunterLab公司制造)在D65光源、10°的视场角的条件下通过透射法对试验片进行测定,以b*值表示黄度(CIENo.15(ASTM E308)标准)。
((3)相对于低聚物的合计物质的量的、由通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物的摩尔比)
将0.15g芳香族支化聚碳酸酯溶解于7mL四氢呋喃中,然后添加约15g甲醇,手摇20个来回,然后静置30分钟。
在静置后40分钟以内,将其上清液利用孔径为0.5μm的过滤器进行过滤,利用反相液相色谱(UPLC、日本WATERS公司制造)测定各低聚物的峰强度。
在反相液相色谱中,ACQUITY UPLC柱:HSS T3 1.8μm柱(日本WATERS公司制造),使用包含甲醇/蒸馏水的混合比率85/15的混合洗脱液作为洗脱液,在柱烘箱为40℃下进行测定。
检测使用波长210nm的UV检测器进行。
((4)由通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物的合计质量比率)
根据上述(1)的分子量测定中得到的测定结果,计算出相对于分子量曲线整体的分子量在500~800之间的面积比率,将其作为相对于芳香族支化聚碳酸酯的质量的上述低聚物的合计质量比率(质量%)。
((5)支化结构的物质的量(摩尔%))
将55mg芳香族支化聚碳酸酯溶解于2mL四氢呋喃中,然后添加5N的氢氧化钾甲醇溶液0.5mL,在25℃下搅拌2小时而使其完全水解。
然后,添加0.3mL浓盐酸,利用反相液相色谱(LC-1100、Agilent公司制造)测定芳香族支化聚碳酸酯中的相对于由上述通式(1)所示的重复单元的物质的量的由上述通式(2)、(3)、(4)所示的支化结构的物质的量。
在反相液相色谱中,Inertsil ODS-3柱(注册商标:GL Science公司制造),使用包含甲醇和0.1%磷酸水溶液的混合洗脱液作为洗脱液,柱烘箱为40℃,在使甲醇/0.1%磷酸水溶液比率从20/80开始逐渐变为100/0的条件下进行测定。
检测使用波长300nm的UV检测器进行,根据标准物质的吸光系数进行定量。
((6)MI的测定)
使用熔融流动试验装置(Mflow Zwick Roell公司制造)在300℃、1.2kg载荷的条件下对在热风干燥机中在120℃下干燥5小时后的芳香族支化聚碳酸酯的颗粒进行测定(单位:g/10分钟)(ISO1133标准)。
从自制造开始起50小时后到300小时之间,每2小时进行测定(测定点数150个点),求出平均值和标准偏差。
((7)热风试验)
通过与在上述(2)的色调的测定中制造的试验片同样的方法制造试验片,将该试验片在保持于120℃的吉尔烘箱内静置1,000小时。
然后,进行色调的测定,求出热风试验前与试验后之差(Δb*值)。
[实施例1]
使用图5所示的构成的芳香族支化聚碳酸酯的制造装置如下所述进行了芳香族支化聚碳酸酯的制造。
在芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中,将聚合原料和催化剂投入混合槽31中,并进行混合。
接着,利用输送泵32输送至溶解混合物贮槽33A、33B,从该贮槽33A、33B进一步利用输送泵34A、34B在第一聚合器35中进行预聚合。
然后经由排出用齿轮泵36在第二聚合器37中进行预聚合,从而得到了芳香族支化聚碳酸酯的预聚物。
将芳香族支化聚碳酸酯的预聚物经由供给泵38输送至第一非活性气体吸收装置39,根据需要利用压力调节阀41调节吸收了非活性气体的预聚物向下述引导件接触流下式聚合装置的供给压力后输送、供给至第一引导件接触流下式聚合装置42,并进行聚合。在此,将作为低分子量成分的苯酚从排气口排出。
需要说明的是,作为压力调节阀41,例如可以列举阀等构成作为例子,但只要能够调节非活性气体的溶解度即可,对构成没有限制。下述压力调节阀47A、47B也同样。
接着,经由供给泵43将芳香族支化聚碳酸酯的预聚物输送至第二非活性气体吸收装置44,然后从该第二非活性气体吸收装置44利用供给泵46A、46B进行输送。根据需要利用压力调节阀47A、47B调节吸收了非活性气体的预聚物向下述引导件接触流下式聚合装置的供给压力,然后输送至所连接的第二引导件接触流下式聚合装置48A、48B,并进行聚合。在此,将苯酚从排气口排出。
然后,利用供给泵49A、49B进行输送,在后段的设备50A、50B中添加添加剂,从而得到了目标芳香族支化聚碳酸酯。
图1中示出第一和第二非活性气体吸收装置39、44的示意结构图。
需要说明的是,非活性气体吸收装置39、44的装置结构与后述的引导件接触流下式聚合装置42、48A、48B基本相同,因此,对于相同部位使用相同符号。
对于第一非活性气体吸收装置39,在作为内部空间的非活性气体吸收区15中,侧面壳体10的上部为圆筒形,作为构成侧面壳体10的下部结构的锥型下部的底部壳体11为倒圆锥,在图1中,L=500cm、h=400cm、D=200cm、d=20cm、C=150°。
另外,设置于作为内部空间的非活性气体吸收区15中的引导件4的外径为r=0.3cm,上述引导件4的外部总表面积S=60m2,设置于作为内部空间的非活性气体吸收区15的上部的多孔板2的孔的直径=约0.2cm。
另外,第二非活性气体吸收装置44除了多孔板的孔的直径为约0.6cm以外为与第一非活性气体吸收装置39基本相同的形状。
图2中示出引导件接触流下式聚合装置42、48A、48B的示意图。
第一引导件接触流下式聚合装置42具有如图3所示的厚度约2cm的圆盘状的流路控制部件20和圆柱状或管状的引导件4。
另外,图3中示出引导件接触流下式聚合装置的引导件4的上部的示意结构图。
在引导件接触流下式聚合装置中,流路控制部件20以距离液体供给区3的上部内部壁面23的间隔为约8cm的方式从上部悬垂固定。
另外,液体供给区3的内部侧壁面22与流路控制部件20的间隔为约9cm,多孔板2与流路控制部件20的间隔为约8cm。
需要说明的是,该圆盘状的流路控制部件20的周缘部被精细加工成垂直截面为半径约1cm的半圆,并且设计成液体不会滞留在周缘部。
另外,液体供给区的内部侧壁面22与多孔板2的连接部的截面如图4所示内侧被精细加工成凹状,并且其上升部的角度E为约170度(°)。
该引导件接触流下式聚合装置的材质全部为不锈钢。
排出泵8在浓缩液体为高粘度的情况下优选为齿轮泵,在粘度没那么高的情况下为通常的送液泵。
第一引导件接触流下式聚合器42具有圆筒形的侧面壳体10和锥形的底部壳体11,在图2中,L=950cm、h=850cm。
蒸发区5的侧面壳体的内径D=400cm,锥形的底部壳体11的液体排出口7的内径d=20cm,C=150度。
引导件4整体的外部总表面积S=750m2
作为内部空间的蒸发区5的侧面壳体10的水平面上的内部截面积A=12.56m2
另外,上述内部截面积A与液体排出口7的水平面上的内部截面积B(m2)之比为A/B=400。
另外,D/d=20。
蒸发区5的侧面壳体的长度L(cm)与上述内径D(cm)之比L/D=2.375。
另外,上述引导件的外径r=0.3cm。
每1m2多孔板2的平均孔数(个/m2)N=约500。多孔板的孔的直径=约0.2cm。
包含多孔板2的孔的上部面积的多孔板2的上部面积T与上述孔的有效截面积的合计q之比T/Q=约1300。
最靠近蒸发区5的内壁面的引导件4与该内壁面的间隔K为约14cm。
从液体接收口1(接收口与液体供给区的上部内壁的接合部)到多孔板2的上表面为止的该液体供给区3中能够存在该液体的空间容积V(约2.03m3)与包含上述多孔板2的孔的上部面积的上述多孔板2的上部面积T(约12.56m2)之比V/T的值为约0.162(m)。
蒸发区5的空间容积Y为约135m3
从上述液体接收口1到多孔板2的上表面为止的液体供给区3中能够存在液体的空间容积V与蒸发区的空间容积Y之比Y/V的值为约67。
在实施例1中,芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的各值满足全部上式(I)~式(XV)。
在图2中,在液体供给区3中,从液体接收口1供给的包含低沸点物质的液体在图3中经由流路控制部件20的上表面与供给区3的上部内部壁面23之间以及供给区3的内部侧壁面22与流路控制部件20之间主要从多孔板2的周围部向中央部的方向流动,同时从多孔板2的孔(21等)均匀地分配至各引导件4。
在引导件接触流下式聚合装置的下部具备非活性气体供给口9,在上部具备作为低沸点物质的蒸发物抽出口的真空排气口6(通常与气体冷凝器和减压装置连接)。
引导件接触流下式聚合装置的外侧设置有夹套或热介质用加热管,使得能够利用热介质保持在规定的温度。
第二引导件接触流下式聚合装置48A、48B在图3所示的结构中具有厚度约2cm的圆盘状的流路控制部件20和引导件4。
圆盘状的流路控制部件20以距离液体供给区3的上部内部壁面23的间隔为约8cm的方式从上部悬垂固定。
另外,液体供给区3的内部侧壁面22与流路控制部件20的间隔为约9cm,多孔板2与流路控制部件20的间隔为约8cm。
需要说明的是,该圆盘状的流路控制部件20的周缘部被精细加工成垂直截面为半径约1cm的半圆,并且设计成液体不会滞留在周缘部。
另外,液体供给区3的内部侧壁面22与多孔板2的连接部的截面如图4所示内侧被精细加工成凹状,并且其上升部的角度E为约170度(°)。
引导件接触流下式聚合装置的材质全部为不锈钢。
在第二引导件接触流下式聚合装置48A、48B的下部设置有排出泵8,在浓缩液体为高粘度的情况下优选为齿轮泵,在粘度没那么高的情况下优选为通常的送液泵。
第二引导件接触流下式聚合装置具有圆筒形的侧面壳体10和锥形的底部壳体11。
关于第二引导件接触流下式聚合装置,在图2中,L=1,000cm、h=900cm。
蒸发区5的侧面壳体10的内径D=500cm,锥形的底部壳体11的液体排出口7的内径d=40cm,C=155度(°)。
引导件4整体的外部总表面积S=250m2
作为内部空间的蒸发区5的侧面壳体10的水平面上的内部截面积A=19.625m2
另外,上述内部截面积A与液体排出口7的水平面上的内部截面积B(m2)之比A/B=156.25。
另外,D/d=12.5。
蒸发区5的侧面壳体的长度L(cm)与上述内径D(cm)之比L/D=2。
另外,上述引导件的外径r=0.3cm。
每1m2多孔板2的平均孔数(个/m2)N=约140。多孔板的孔的直径=约0.4cm。
包含多孔板2的孔的上部面积的多孔板2的上部面积T与上述孔的有效截面积的合计Q之比T/Q=约470。
最靠近蒸发区5的内壁面的引导件4与上述内壁面的间隔K为约15cm。
在从液体接收口1(接收口与液体供给区的上部内壁的接合部)到多孔板2的上表面为止的该液体供给区3中能够存在该液体的空间容积V(约3.17m3)与包含孔的上部面积的多孔板的上部面积T(约19.63m2)之比V/T的值为约0.161(m)。
蒸发区5的空间容积Y为约222.8m3,从上述液体接收口1到多孔板2的上表面为止的液体供给区3中能够存在液体的空间容积V与蒸发区的空间容积Y之比Y/V的值为约70。
在实施例1中,芳香族支化聚碳酸酯的制造装置中的第二引导件接触流下式聚合装置满足全部上式(I)~式(XV)。
第二引导件接触流下式聚合装置48A、48B的结构在液体供给区3中与第一引导件接触流下式聚合装置42一样。
另外,第一引导件接触流下式聚合装置42的引导件4的外部总表面积S1(m2)与一台第二引导件接触流下式聚合装置(48A、48B)的引导件4的外部总表面积S2(m2)之比为S1/S2=750/250=3。
上述非活性气体吸收装置、第一引导件接触流下式聚合装置和第二引导件接触流下式聚合装置的材质除了排出泵8以外全部为不锈钢。
使用下述芳香族支化聚碳酸酯的制造装置制造了芳香族支化聚碳酸酯,所述制造装置如图5所示通过将两台非活性气体吸收装置(第一非活性气体吸收装置39、第二非活性气体吸收装置44)和两台引导件接触流下式聚合装置(第一引导件接触流下式聚合装置42、第二引导件接触流下式聚合装置48A、48B)按照第一非活性气体吸收装置39、第一引导件接触流下式聚合装置42、第二非活性气体吸收装置44、第二引导件接触流下式聚合装置(将两台并联配置)的顺序串联配置并连接而得到。
在混合槽31(内容量120m3)中投入160℃的熔融的碳酸二苯酯(DPC-1)40吨。
接着,相对于双酚A(BPA-1)45吨,添加以钾成分计为120质量ppb的氢氧化钾作为催化剂,在将混合槽内的混合液的温度保持在100℃以上的同时用1.8小时投入双酚A。
上述双酚A的投入量为45.3吨。
接着,以碳酸二苯酯相对于上述双酚A的摩尔比为1.10的方式追加投入碳酸二苯酯6.67吨。需要说明的是,碳酸二苯酯的投入量使用科里奥利质量流量计进行称量,双酚A的投入量使用设置有称重传感器计量器的计量料斗进行称量。
在上述混合液的温度达到180℃的时刻,用1小时输送至溶解混合物贮槽(内容量120m3)33A。
将在溶解混合物贮槽33A内保持了4小时~6小时后的反应混合物以14吨/小时的流量利用在溶解混合物贮槽33A与搅拌槽式第一聚合器35之间串联配置而设置的孔径不同的两个聚合物过滤器(未图示。上游侧的孔径为5μm、下游侧的孔径为2.5μm)进行过滤。
将过滤后的反应混合物利用预热器(未图示)进行加热,并供给至搅拌槽式的第一聚合器35。预热器出口的液体温度为230℃。
在溶解混合物贮槽33A中的反应混合物的液面低于规定值的时刻,将向搅拌槽式的第一聚合器35供给反应混合物的供给源从溶解混合物贮槽33A切换为溶解混合物贮槽33B。向搅拌槽式的第一聚合器35供给反应混合物通过重复使供给源的溶解混合物贮槽33A和33B每3.9小时交替地切换的操作而连续地进行。
需要说明的是,溶解混合物贮槽33A、33B都设置有内部线圈和夹套,并保持在180℃。
在搅拌槽式的第一聚合器35和搅拌槽式的第二聚合器37中,在减压下进行搅拌,在除去所产生的苯酚的同时使反应混合物聚合,从而得到预聚物。
此时的搅拌槽式的第一聚合器35的温度为230℃、压力为13.3kPaA,搅拌槽式的第二聚合器37的温度为265℃、压力为2.66kPaA。
将所得到的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物(数均分子量Mn为2,200)利用供给泵38从第一非活性气体吸收装置的液体接收口1连续地供给至液体供给区3中。
使通过作为第一非活性气体吸收装置39的分配板的多孔板2而连续地供给至作为内部空间的非活性气体吸收区15中的上述预聚物沿着引导件4流下,同时进行非活性气体的吸收。
作为第一非活性气体吸收装置39的内部空间的非活性气体吸收区15从非活性气体供给口9供给氮气并保持在180kPaA。
将从引导件4的下部落下至第一非活性气体吸收装置39的壳体的锥型下部11的熔融预聚物(每1kg该熔融预聚物包含0.04NL氮气)利用排出泵8(在图5中,对应于符号40)连续地排出以使得在上述装置的底部的量基本恒定,利用位于第一引导件接触流下式聚合装置42的液体接收口1的压力调节阀41将进入阀的熔融预聚物的压力保持在75kPaA,并经过第一引导件接触流下式聚合装置42的液体接收口1而连续地供给至液体供给区3中。
作为第一引导件接触流下式聚合装置42的内部空间的蒸发区5通过真空排气口6而保持在800PaA的压力。
将从引导件4的下部落下至第一引导件接触流下式聚合装置42的壳体的锥型下部11的提高了聚合度的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物(数均分子量Mn为4,700)利用排出泵8(在图5中,对应于符号43)从液体排出口7以恒定的流量连续地抽出以使得在底部的量基本恒定,接着连续地供给至第二非活性气体吸收装置44的液体供给区3中。
将上述熔融预聚物通过作为第二非活性气体吸收装置44的分配板的多孔板2连续地供给至作为内部空间的非活性气体吸收区15中。
使熔融预聚物沿着引导件4流下而进行非活性气体的吸收。
作为第二非活性气体吸收装置44的内部空间的非活性气体吸收区15从非活性气体供给口9供给氮气并保持在75kPaA。
将从引导件4的下部落下至作为第二非活性气体吸收装置的壳体的锥型下部的底部壳体11的熔融预聚物(每1kg该熔融预聚物包含0.05NL氮气)利用三向聚合物阀(45)分成两份(以50:50的比例分割),利用排出泵8(在图5中,对应于符号46A、46B)以恒定的量连续地排出以使得在该底部的量基本恒定,利用位于第二引导件接触流下式聚合装置48A、48B的液体接收口1的压力调节阀(47A、47B)将进入阀的熔融预聚物的压力保持在220kPA,并连续地供给至各个供给区3中。
使通过作为第二引导件接触流下式聚合装置内的分配板的多孔板2而连续地供给至作为内部空间的蒸发区5中的熔融预聚物沿着引导件4流下,同时进行聚合反应。
作为第二引导件接触流下式聚合装置的内部空间的蒸发区5通过真空排气口6而分别保持在120PaA的压力。
将从引导件4的下部落下至作为第二引导件接触流下式聚合装置的壳体的锥型下部的底部壳体11的芳香族支化聚碳酸酯以使得在该底部的量基本恒定的方式利用排出泵8(49A、49B)从后段的设备(50A、50B)以线料的方式连续地抽出,在冷却后进行切割,从而得到了颗粒状的芳香族支化聚碳酸酯。
生产量分别为4.0吨/小时(合计8.0吨/小时)。
添加剂为无添加。
自制造开始起150小时后,采集支化量、低聚物量、颜色、热风试验用颗粒。
各测定或试验使用由后段的设备50A得到的芳香族支化聚碳酸酯进行。
需要说明的是,对于后段的设备50B,制造条件与后段的设备50A中得到的芳香族支化聚碳酸酯相同,因此未实施各测定或试验。
[实施例2]、[比较例1、3]
将DPC-1相对于BPA-1的摩尔比、催化剂添加量、向搅拌槽式的第一聚合器35中的反应混合物供给量、第二引导件接触流下式聚合装置的反应温度变更为如下述表1中所记载,除此以外与上述实施例1同样地实施,从而得到了颗粒状的芳香族支化聚碳酸酯。
在表1中示出制造条件和测定、试验结果。
[实施例3]
设置与向第一引导件接触流下式聚合装置和第二引导件接触流下式聚合装置供给的管道相同内径的管道代替压力调节阀41、47A、47B,除此以外与上述实施例1同样地实施,从而得到了颗粒状的芳香族支化聚碳酸酯。需要说明的是,压力计的设置位置与实施例1相同。
在表1中示出制造条件和测定、试验结果。
[实施例4]
向作为第一非活性气体吸收装置和第二非活性气体吸收装置的内部空间的非活性气体吸收区15中供给氮气,并分别调节为180kPaA和200kPaA,然后停止氮气的供给,在作为各自的内部空间的非活性气体吸收区15的压力达到恒定后(不吸收氮气的状态),将经过50小时后作为制造开始时刻,除此以外与上述实施例1同样地实施,从而得到了颗粒状的芳香族支化聚碳酸酯。
在表1中示出制造条件和测定、试验结果。
[实施例5]
设置与向第一引导件接触流下式聚合装置和第二引导件接触流下式聚合装置供给的管道相同内径的管道代替压力调节阀41、47A、47B,除此以外与上述实施例4同样地实施,从而得到了颗粒状的芳香族支化聚碳酸酯。(压力计的设置位置与实施例1相同)
在表1中示出制造条件和测定、评价结果。
[比较例2]
将催化剂添加量、向搅拌槽式的第一聚合器35中的反应混合物供给量、第一引导件接触流下式聚合装置的压力、第二引导件接触流下式聚合装置的反应温度和压力变更为如下述表1中所记载,除此以外与上述实施例5同样地实施,从而得到了颗粒状的芳香族支化聚碳酸酯。
在表1中示出制造条件和测定、试验结果。
本申请基于2021年3月25日向日本专利局提出的日本专利申请(日本特愿2021-051384),其内容以参照的方式并入本申请中。
产业实用性
本发明的芳香族支化聚碳酸酯在使用高品质的芳香族支化聚碳酸酯作为材料的领域中具有产业实用性。
标号说明
1 液体接收口
2 多孔板
3 液体供给区
4 引导件
5 作为内部空间的蒸发区
6 真空排气口
7 液体排出口
8 排出泵
9 非活性气体供给口
10 侧面壳体
11 底部壳体
12 抽出口
15 作为内部空间的非活性气体吸收区
20 流路控制部件
21 多孔板的孔部
22 液体供给区的内部侧壁面
23 液体供给区的上部内部壁面
31 混合槽
32、34A、34B 输送泵
33A、33B 溶解混合物贮槽
35 第一聚合器
36 排出用齿轮泵
37 第二聚合器
38、40、43、46A、46B、49A、49B 供给泵
39 第一非活性气体吸收装置
41、47A、47B 压力调节阀
42 第一引导件接触流下式聚合装置
44 第二非活性气体吸收装置
45 三向聚合物阀
48A、48B 第二引导件接触流下式聚合装置
50A 后段的设备
50B 后段的设备

Claims (18)

1.一种芳香族支化聚碳酸酯,其中,所述芳香族支化聚碳酸酯满足下述<条件(i)>~<条件(iii)>:
<条件(i)>
在主链和支链中具有由下述通式(1)所示的重复单元,
在该主链和支链中含有一种以上由下述通式(2)、(3)和(4)所示的支化结构,
所述支化结构的合计物质的量相对于由下述通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率为0.01摩尔%~0.5摩尔%以下,
(在式(1)、(2)、(3)和(4)中,Ar表示二价芳香族基团,Ar’表示三价芳香族基团);
<条件(ii)>
所述芳香族支化聚碳酸酯含有一种以上由下述通式(5)、(6)和(7)所示的低聚物,所述低聚物的合计质量相对于所述芳香族支化聚碳酸酯的质量的比率为0.6质量%以下,
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-OAr” (5)
H-(O-Ar-O-C(=O)-)2-O-Ar-OH (6)
Ar”O-C(=O)-(O-Ar-O-C(=O)-)2-OAr” (7)
在式(5)、(6)和(7)中,Ar表示二价芳香族基团,Ar”表示芳香族末端基团;
<条件(iii)>
由所述通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于所述低聚物的合计物质的量的比率为60摩尔%以下。
2.根据权利要求1所述的芳香族支化聚碳酸酯,其中,
在所述<条件(i)>中,所述支化结构的合计物质的量相对于由上述通式(1)所示的重复单元的物质的量的比率为0.05摩尔%~0.4摩尔%,
在所述<条件(ii)>中,所述低聚物的合计质量相对于所述芳香族支化聚碳酸酯的质量的比率为0.3质量%以下,
在所述<条件(iii)>中,由上述通式(5)、(6)所示的低聚物的合计物质的量相对于所述低聚物的合计物质的量的比率为30摩尔%以下。
3.根据权利要求1或2所述的芳香族支化聚碳酸酯,其中,在温度300℃、载荷1.2kg的条件下测定的所述芳香族支化聚碳酸酯的MI(熔融指数)为0.5g/10分钟~40g/10分钟。
4.一种芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其为权利要求1~3中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,
所述制造方法具有以下工序:
将吸收了氮气的芳香族支化聚碳酸酯的预聚物保持在15kPaA~200kPaA,并供给至构成芳香族支化聚碳酸酯的制造装置的引导件接触流下式聚合装置的工序;和
使所述预聚物沿着其自身不具备加热源的引导件的外部表面流下,并使低沸点物质蒸发的工序。
5.根据权利要求4所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,使用引导件接触流下式聚合装置进行所述低沸点物质的蒸发,所述引导件接触流下式聚合装置满足下述<条件(1)>~<条件(9)>:
<条件(1)>
所述引导件接触流下式聚合装置具有:液体接收口;液体供给区,所述液体供给区用于通过多孔板向蒸发区的引导件供给液体;蒸发区,所述蒸发区在由所述多孔板、侧面壳体和底部壳体包围的空间中设置有从所述多孔板向下方延伸的多个引导件;真空排气口,所述真空排气口设置于所述蒸发区中;和液体排出口,所述液体排出口设置于底部壳体的最下部;
<条件(2)>
在所述液体供给区中设置有流路控制部件,所述流路控制部件具有在所述液体供给区中使从所述液体接收口供给至多孔板的液体从多孔板的周围部向中央部的方向流动的功能;
<条件(3)>
所述蒸发区的侧面壳体的水平面上的内部截面积A(m2)满足下式(I):
0.7≤A≤300 式(I);
<条件(4)>
所述内部截面积A(m2)与所述液体排出口的水平面上的内部截面积B(m2)之比满足下式(II):
20≤A/B≤1000 式(II);
<条件(5)>
构成所述蒸发区的底部的底部壳体在所述蒸发区的内部以角度C度(°)与上部的侧面壳体连接,并且所述角度C度满足下式(III):
110≤C≤165 式(III);
<条件(6)>
所述引导件的长度h(cm)满足式(IV):
150≤h≤5000 式(IV);
<条件(7)>
多个所述引导件整体的外部总表面积S(m2)满足式(V):
2≤S≤50000 式(V);
<条件(8)>
每1m2所述多孔板的平均孔数N(个/m2)满足式(VI):
50≤N≤3000 式(VI);
<条件(9)>
包含所述多孔板的孔的上部面积的所述多孔板的上部面积T(m2)与所述孔的有效截面积的合计Q(m2)之比满足下式(VII):
50≤T/Q≤3000式(VII)。
6.根据权利要求4或5所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述蒸发处理后的液体为每1小时1吨以上。
7.根据权利要求5或6所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述液体供给区的内部侧壁面与所述多孔板形成的角度E度(°)满足下式(VIII):
100≤E<180式(VIII)。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,最靠近所述蒸发区的侧面壳体的内壁面的所述引导件与所述内壁面的距离K(cm)满足下式(IX):
5≤K≤50式(IX)。
9.根据权利要求5~8中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述蒸发区的所述侧面壳体为内径D(cm)、长度L(cm)的圆筒形,与所述侧面壳体的下部连接的底部壳体为锥形,所述锥形的底部壳体的最下部的液体排出口为内径d(cm)的圆筒形,并且
所述D、L、d满足下式(X)、(XI)、(XII)和(XIII):
100≤D≤1800 式(X)
5≤D/d≤50 式(XI)
0.5≤L/D≤30 式(XII)
h-20≤L≤h+300式(XIII)
(式(XIII)中,h(cm)表示引导件的长度)。
10.根据权利要求5~9中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,在从所述液体接收口到多孔板的上表面为止的所述液体供给区中能够存在液体的空间容积V(m3)与包含所述多孔板的孔的上部面积的所述多孔板的上部面积T(m2)满足下式(XIV):
0.02(m)≤V/T≤0.5(m)式(XIV)。
11.根据权利要求5~10中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,至少一个所述引导件为外径r(cm)的圆柱状或者不使液体和/或气态物质进入所述引导件的内侧的管状的引导件,并且
所述外径r满足下式(XV):
0.1≤r≤1式(XV)。
12.根据权利要求5~11中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述引导件接触流下式聚合装置具有多个所述引导件,并且所述多个引导件利用支撑材料进行了结合。
13.根据权利要求5~12中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,所述多个引导件为选自由将各个引导件利用横向的支撑材料固定而得到的格子状或网状的引导件、在前后配置多个格子状或网状的引导件并将这些引导件利用横向的支撑材料固定而得到的立体引导件、以及将多个引导件的各个引导件的前后左右利用横向的支撑材料固定而得到的攀登架状的立体引导件构成的组中的任一种。
14.根据权利要求5~13中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,在所述引导件接触流下式聚合装置上进一步连接有满足所述<条件(1)>~<条件(9)>的至少一台引导件接触流下式聚合装置,并且两台以上的所述引导件接触流下式聚合装置通过串联、并联以及串联与并联并用中的任一种方式连接。
15.根据权利要求14所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,
在所述引导件接触流下式聚合装置上进一步连接有一台引导件接触流下式聚合装置,并且
所述引导件接触流下式聚合装置的引导件的外部总表面积S1(m2)和所述进一步连接的引导件接触流下式聚合装置的引导件的外部总表面积S2(m2)满足下式(XVI):
1≤S1/S2≤20(XVI)。
16.根据权利要求5~15中任一项所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,设置用于使供给至所述引导件接触流下式聚合装置之前的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物吸收非活性气体的非活性气体吸收装置,
利用设置于紧接所述引导件接触流下式聚合装置的入口之前的压力调节阀将从所述非活性气体吸收装置到所述引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了非活性气体的熔融预聚物的压力保持在15kPaA~200kPaA,并将该熔融预聚物供给至引导件接触流下式聚合装置。
17.根据权利要求15或16所述的芳香族支化聚碳酸酯的制造方法,其中,设置与所述引导件接触流下式聚合装置进一步连接的引导件接触流下式聚合装置,
设置用于使供给至各个引导件接触流下式聚合装置之前的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物吸收非活性气体的非活性气体吸收装置,
在紧接各个所述引导件接触流下式聚合装置的入口之前设置压力调节阀,利用该压力调节阀将从所述非活性气体吸收装置到各个所述引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了非活性气体的熔融预聚物的压力保持在15kPaA~200kPaA而进行供给。
18.一种芳香族支化聚碳酸酯的制造装置,所述制造装置具备:
引导件接触流下式聚合装置,所述引导件接触流下式聚合装置使芳香族支化聚碳酸酯的预聚物沿着其自身没有加热源的引导件的外部表面流下,并在此期间使低沸点物质蒸发;和
非活性气体吸收装置,所述非活性气体吸收装置用于使供给至所述引导件接触流下式聚合装置之前的芳香族支化聚碳酸酯的熔融预聚物吸收非活性气体,其中,
所述引导件接触流下式聚合装置满足下述<条件(1)>~<条件(9)>,
所述制造装置具有将从所述非活性气体吸收装置到所述引导件接触流下式聚合装置之间的熔融预聚物的供给管道内的吸收了所述非活性气体的熔融预聚物的压力控制为15kPaA~200kPaA的功能,
<条件(1)>
所述引导件接触流下式聚合装置具有:液体接收口;液体供给区,所述液体供给区用于通过多孔板向蒸发区的引导件供给液体;蒸发区,所述蒸发区在由所述多孔板、侧面壳体和底部壳体包围的空间中设置有从所述多孔板向下方延伸的多个引导件;真空排气口,所述真空排气口设置于所述蒸发区中;和液体排出口,所述液体排出口设置于底部壳体的最下部;
<条件(2)>
在所述液体供给区中设置有流路控制部件,所述流路控制部件具有在所述液体供给区中使从所述液体接收口供给至多孔板的液体从多孔板的周围部向中央部的方向流动的功能;
<条件(3)>
所述蒸发区的侧面壳体的水平面上的内部截面积A(m2)满足下式(I):
0.7≤A≤300 式(I);
<条件(4)>
所述内部截面积A(m2)与液体排出口的水平面上的内部截面积B(m2)之比满足下式(II):
20≤A/B≤1000 式(II);
<条件(5)>
构成所述蒸发区的底部的底部壳体在所述蒸发区的内部以角度C度(°)与上部的侧面壳体连接,并且所述角度C度满足下式(III):
110≤C≤165 式(III);
<条件(6)>
所述引导件的长度h(cm)满足式(IV):
150≤h≤5000 式(IV);
<条件(7)>
多个所述引导件整体的外部总表面积S(m2)满足式(V):
2≤S≤50000 式(V);
<条件(8)>
每1m2所述多孔板的平均孔数N(个/m2)满足下式(VI):
50≤N≤3000 式(VI);
<条件(9)>
包含所述多孔板的孔的上部面积的所述多孔板的上部面积T(m2)与所述孔的有效截面积的合计Q(m2)之比满足下式(VII):
50≤T/Q≤3000式(VII)。
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