DE4103530A1 - Fliessverbesserte polycarbonate - Google Patents

Fliessverbesserte polycarbonate

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DE4103530A1 DE19914103530 DE4103530A DE4103530A1 DE 4103530 A1 DE4103530 A1 DE 4103530A1 DE 19914103530 DE19914103530 DE 19914103530 DE 4103530 A DE4103530 A DE 4103530A DE 4103530 A1 DE4103530 A1 DE 4103530A1
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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von fluorhaltigen Phenolen der Formeln (I), (II) und/ oder (III)
worin R¹, R² und R³ C₁-C₇-Alkyl, C₁-C₇-fluoriertes Alkyl oder F sein können, wobei R¹ und R² sowohl gleich als auch verschieden sein können zur Herstellung von aromatischen Polycarbonaten, aromatischen Polyestercarbonaten und aromatischen Polyestern.
Die Endgruppen (Ia), (IIa) und (IIIa)
verleihen den aromatischen Polycarbonaten bzw. Polyestercarbonaten bzw. Polyestern verbessertes Fließverhalten, Entformungsverhalten und verbesserte Brandwidrigkeit.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit thermoplastische Polycarbonate, thermoplastische Polyestercarbonate und thermoplastische Polyester mit Endgruppen der Formeln (Ia), (IIa) und/oder (IIIa).
Außer den Phenolen der Formeln (I), (II) und (III) können noch andere Phenole in Mengen bis zu 50 Mol.-%, bezogen auf die jeweilige Gesamtmolmenge an Kettenabbrecher, zur Herstellung der Polycarbonate, Polyestercarbonate und Polyester mitverwendet werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch die Verwendung der Phenole der Formeln (I), (II) und/oder (III) in Kombination mit anderen Phenolen als Kettenabbrecher zur Herstellung von aromatischen Polycarbonaten, aromatischen Polyestercarbonaten und aromatischen Polyestern, wobei die anderen Phenole in Mengen bis zu 50 Mol.-%, vorzugsweise bis zu 25 Mol.-%, bezogen auf die jeweilige Gesamtmolmenge an Kettenabbrecher, eingesetzt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit auch thermoplastische Polycarbonate, thermoplastische Polyestercarbonate und thermoplastische Polyester der Formel (IV)
worin
der Rest einer aromatischen Dicarbonsäure ist, -O-B-O- ein Bisphenolat-Rest ist, "p" eine ganze Zahl zwischen 25 und 700 ist, "m" eine Bruchzahl zwischen Null/p=Null und p/p=1 ist und "n" Null oder 1 ist, und mindestens 50 Mol.-% der Reste E in (IV) den Formeln (Ia), (IIa) und/oder (IIIa) entsprechen und maximal 50 Mol.-% der Reste in (IV) ein anderer Phenolat-Rest als (Ia), (IIa) und/oder (IIIa) ist.
Thermoplastisch aromatische Polycarbonate im Sinne der Erfindung sind Polycarbonate, die nach den üblichen, in der Literatur bekannten Methoden aus Diphenolen und Carbonatspendern hergestellt worden sind (siehe beispielsweise H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York, 1964", US-Patent 30 28 365 und deutsche Offenlegungsschrift 38 32 396 (Le A 26 344)).
Diphenole für solche Polycarbonate können beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxybiphenyle, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis- (hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, α,α′-Bis-(hydroxyphenyl)- diisopropylbenzole, sowie deren kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen sein.
Bevorzugte Diphenole sind beispielsweise 4,4′-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,4-Bis-(4- hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)- p-diisopropylbenzol, 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)- propan, 2,2-Bis-(3-chlor-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,1-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol, 2,2-Bis-(3,5-dichlor-4- hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Besonders bevorzugte Diphenole sind beispielsweise 2,2- Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis-(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)- propan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und 1,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Die Diphenole können sowohl allein als auch im Gemisch miteinander verwendet werden, es sind also sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate einbezogen. Die Diphenole sind literaturbekannt oder nach literaturbekannten Verfahren herstellbar.
Es können auch geringe Mengen, vorzugsweise Mengen zwischen 0,05 und 2,0 Mol.-%, bezogen auf die Mole eingesetzter Diphenole, an tri- oder mehr als trifunktionellen Verbindungen, insbesondere solchen mit drei oder mehr als drei phenolischen Hydroxylgruppen, mitverwendet werden. Einige der verwendbaren Verbindungen mit drei oder mehr als drei phenolischen Hydroxylgruppen sind beispielsweise
Phloroglucin,
4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-hepten-2,
4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan,
1,3,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol,
1,1,1-Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan,
Tri-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan,
2,2-Bis-[4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]-propan,
2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol,
2,6-Bis(2-hydroxy-5′-methyl-benzyl)-4-methylphenol,
2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(3,4-dihydroxyphenyl)-propan,
Hexa-(4-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenyl)-orthoterephthalsäureeste-r,
Tetra-(4-hydroxyphenyl)-methan,
Tetra-(4-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenoxy)-methan
und
1,4-Bis-(4′,4′′-dihydroxytriphenyl)-methyl-benzol.
Weitere mögliche Verzweiger sind 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trimesinsäure, Cyanurchlorid und 3,3-Bis-(3- methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol.
Die gegebenenfalls mitzuverwendenden 0,05 bis 2 Mol.-%, bezogen auf eingesetzte Diphenole, an Verzweigern können entweder mit den Diphenolen selbst und den erfindungsgemäßen Molekulargewichtsreglern in der wäßrigen alkalischen Phase vorgelegt werden, oder in einem organischen Lösungsmittel, gelöst vor der Phosgenierung, zugegeben werden.
Die aromatischen Polycarbonate der vorliegenden Erfindung sollen Gewichtsmittelmolekulargewichte w (ermittelt durch Gelpermeationschromatographie und Polystyroleichung) zwischen 10 000 und 200 000, vorzugsweise zwischen 20 000 und 80 000 haben.
Dies entspricht bei einer Uneinheitlichkeit
von etwa 1 Polymerisationsgraden "p" in Formel (IV) von etwa 30 bis 390, wobei "m" und "n" hierbei Null sind.
Die Lösungsviskositäten liegen entsprechend zwischen 1,18 und 1,60, gemessen in Methylenchlorid (0,5 g Polycarbonat in 100 ml Methylenchlorid bei 23°C).
Erfindungsgemäße Polyestercarbonate sind solche, die aus mindestens einem Diphenol, aus mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure und aus Kohlensäure aufgebaut sind.
Geeignete aromatische Dicarbonsäuren sind beispielsweise Orthophthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, tert.-Butylisophthalsäure, 3,3′-Biphenyldicarbonsäure, 4,4′-Biphenyldicarbonsäure, 4,4′-Diphenyletherdicarbonsäure, 4,4′-Benzophenondicarbonsäure, 3,4′-Benzophenondicarbonsäure, 4,4′-Diphenylsulfondicarbonsäure, 2,2- Bis-(4-carboxyphenyl)-propan, Trimethyl-3-phenylindan- 4,5′-dicarbonsäure.
Von den aromatischen Dicarbonsäuren werden besonders bevorzugt die Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure eingesetzt.
Geeignete Diphenole sind die vorstehend für die Polycarbonatherstellung genannten. Die Kohlensäure kann entweder via COCl₂ oder via Diphenylcarbonat in die Polyestercarbonate eingebaut werden, je nach Wahl des Herstellungsverfahrens, also je nachdem, ob Phasengrenzflächenpolykondensation oder Schmelzumesterung zur Polyestercarbonatherstellung verwendet wird.
Entsprechendes gilt für die aromatischen Dicarbonsäuren; sie werden entweder als aromatische Dicarbonsäuredichloride im Zweiphasengrenzflächenverfahren oder als Dicarbonsäurediester im Schmelzumesterungsverfahren eingesetzt.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyestercarbonate erfolgt nach bekannten Herstellungsverfahren, also wie bereits erwähnt beispielsweise nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder nach dem Schmelzumesterungsverfahren.
Die erfindungsgemäßen Polyestercarbonate können sowohl linear als auch in bekannter Weise verzweigt sein.
Die aromatischen Polyestercarbonate der vorliegenden Erfindung haben mittlere Gewichtsmittelmolekulargewichte w (ermittelt durch Gelpermeationschromatographie mit Polystryroleichung) vorzugsweise zwischen 10 000 und 250 000; dies entspricht bei einer Uneinheitlichkeit
von etwa 1 Polymerisationsgraden "p" in Formel (IV) von etwa 25 bis 700.
Die molare Menge an Carbonat-Einheiten zu aromatischen Dicarboxylateinheiten in den erfindungsgemäßen Polyestercarbonaten liegen vorzugsweise im Verhältnis 80 : 20 bis 20 : 80, insbesondere bei 50 : 50. Somit beträgt "m" in (IV) vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 und insbesondere 0,5.
"n" kann im Falle der erfindungsgemäßen Polyester (IV) sowohl Null als auch 1 sein.
Erfindungsgemäße aromatische Polyester sind solche aus mindestens einem Diphenol und mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure.
Geeignete Diphenole und Dicarbonsäuren sind die vorstehend für die Polyestercarbonatherstellung genannten.
Die erfindungsgemäßen aromatischen Polyester werden nach bekannten Herstellungsverfahren (siehe beispielsweise Kunststoff-Handbuch, Bd. VIII, S. 695 ff, Carl-Hanser- Verlag, München, 1973).
Die erfindungsgemäßen aromatischen Polyester können sowohl linear als auch in bekannter Weise verzweigt sein.
Die erfindungsgemäßen aromatischen Polyester haben mittlere Gewichtsmittelmolekulargewichte w (ermittelt nach der Lichtstreuungsmethode), vorzugsweise zwischen 25 000 und 70 000; dies entspricht bei einer Uneinheitlichkeit
von etwa 1 Polymerisationsgraden "p" in Formel (IV) von etwa 80 bis 270, wobei m=1 und n=1 sind.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden fluorhaltigen Monophenole (I), (II) und (III) sind literaturbekannt (siehe beispielsweise US-Patent 25 47 679).
Die Menge an erfindungsgemäß einzusetzenden Monophenolen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polycarbonate, Polyestercarbonate oder Polyester liegt zwischen 0,5 Mol.-% und 8 Mol.-%, vorzugsweise zwischen 2 Mol.-% und 6 Mol.-%, bezogen jeweils auf eingesetzte Diphenole.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polycarbonate, Polyestercarbonate oder Polyester, aus Diphenolen, Monophenolen, Kohlensäurederivaten und/oder Dicarbonsäurederivaten nach an sich bekannten Verfahrensbedingungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Monophenole solche der Formel (I), (II) und/oder (III) in Mengen von 0,5 Mol.-% bis 8 Mol.-%, vorzugsweise von 2 Mol.-% bis 6 Mol.-%, bezogen jeweils auf Mole Diphenole, einsetzt, wobei davon bis zu 50 Mol.-%, vorzugsweise bis zu 25 Mol.-%, bezogen jeweils auf die Gesamtmolmenge an Kettenabbrecher, andere Monophenole eingesetzt werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Polycarbonate, Polyestercarbonate und Polyester.
Diphenole, zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polycarbonate, Polyestercarbonat und Polyester, können auch Polymerisate oder Polykondensate mit phenolischen Endgruppen sein, so daß erfindungsgemäß auch Polycarbonate bzw. Polyestercarbonate bzw. Polyester mit Blockstrukturen einbezogen sind.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonate, Polyestercarbonate und Polyester können in bekannter Weise aufgearbeitet und zu beliebigen Formkörpern verarbeitet werden, beispielsweise durch Extrusion oder durch Spritzguß.
Den erfindungsgemäßen Polycarbonaten, Polyestercarbonaten und Polyestern können noch andere aromatische Polycarbonate und/oder andere aromatische Polyestercarbonate und/oder andere aromatische Polyester in bekannter Weise zugemischt werden.
Den erfindungsgemäßen Polycarbonaten, Polyestercarbonaten und Polyestern können noch die für diese Thermoplasten üblichen Additive wie Füllstoffe, UV-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren, Antistatika und Pigmente in den üblichen Mengen zugesetzt werden; gegebenenfalls können das Entformungsverhalten, das Fließverhalten und/oder die Flammwidrigkeit noch durch den Zusatz externer Entformungsmittel, Fließmittel und/oder Flammschutzmittel verbessert werden.
Aus den erfindungsgemäßen Polycarbonaten, Polyestercarbonaten und Polyestern können vorzugsweise Formteile für die Verwendung in der Optik, wie beispielsweise Trägermaterialien für Datenspeicher, Audio-Compact-Disks und Lichtwellenleiter, aber auch Formteile für flammwidrige Anwendungen, beispielsweise Abdeckungen für elektrische Bauteile hergestellt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Polycarbonate, Polyestercarbonate oder Polyester zur Herstellung von Formteilen für optische Anwendungen oder für flammwidrige Anwendungen.
Beispiel 1
Zu einer Lösung von 94,0 g (2,350 Mol) Natriumhydroxid in 1,2 l destilliertem Wasser werden 114,15 g (0,500 Mol) Bisphenol A unter gleichzeitigem Einleiten von Stickstoff gelöst. Man fügt eine Lösung von 3,560 g (0,020 Mol) 4-Hydroxy-1-(trifluormethoxy)-benzol in 1,2 l Dichlormethan hinzu und leitet unter heftigem Rühren bei 18°C innerhalb von 17 Minuten 79,20 g (0,800 Mol) Phosgen ein. Nach Beendigung der Phosgeneinleitung rührt man noch weiter 5 Minuten und versetzt die Lösung mit 0,70 ml (0,005 Mol) N-Ethylpiperidin. Nach weiterem 45minütigem Rühren trennt man die organische Phase von der wäßrigen ab, wäscht die organische Phase zunächst mit verdünnter Phosphorsäure und anschließend mit destilliertem Wasser neutral.
Nach der Trocknung über Molekularsiebe entfernt man das Lösungsmittel bei 120°C im Vakuum.
Relative Lösungsviskosität (0,5%ig gemessen in Dichlormethan bei 25°C) 1,251.
Beispiel 2
Wie Beispiel 1, aber mit 3,115 g (0,0175 Mol) 4-Hydroxy- 1-(trifluormethoxy)-benzol und Einleiten des Phosgens bei 18°C bis 20°C innerhalb von 19 Minuten.
Relative Lösungsviskosität (0,5%ig gemessen in Dichlormethan bei 25°C) 1,288.
Beispiel 3
Wie Beispiel 1, aber mit 5,405 g (0,0235 Mol) 1-Hydroxy- 3,5-di-(trifluormethyl)-benzol und Einleiten des Phosgens bei 19°C bis 21°C innerhalb von 16 Minuten.
Relative Lösungsviskosität (0,5%ig gemessen in Dichlormethan bei 25°C) 1,235.
Beispiel 4
Wie Beispiel 1, aber mit 4,255 g (0,0185 Mol) 1-Hydroxy- 3,5-di-(trifluormethyl)-benzol und Einleiten des Phosgens bei 17°C bis 18°C innerhalb von 18 Minuten.
Relative Lösungsviskosität (0,5%ig gemessen in Dichlormethan bei 25°C) 1,275.
Beispiel 5
Zu einer Lösung von 24,0 g (0,600 Mol) Natriumhydroxid in 250 ml destilliertem Wasser werden 14,8 g (0,065 Mol) Bisphenol A und 10,9 g (0,036 Mol) 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan unter gleichzeitigem Einleiten von Stickstoff gelöst. Man fügt eine Lösung von 0,690 g (0,003 Mol) 1-Hydroxy-3,5-di-(trifluormethyl)-benzol in 190 ml Dichlormethan hinzu und leitet unter heftigem Rühren bei 20°C bis 21°C innerhalb von 10 Minuten 19,8 g (0,200 Mol) Phosgen ein. Nach Beendigung der Phosgeneinleitung setzt man der Lösung 0,30 ml (0,002 Mol) N-Ethylpiperidin zu. Nach 45minütigem Rühren trennt man die organische Phase von der wäßrigen ab, säuert man die organische Phase zunächst mit verdünnter Phosphorsäure an und wäscht anschließend mit destilliertem Wasser neutral.
Nach dem Trocknen über Natriumsulfat wird die Lösung filtriert und im Vakuumtrockenschrank bei 120°C über Nacht eingedampft.
Relative Lösungsviskosität (0,5%ig gemessen in Dichlormethan bei 25°C) 1,278.
Schmelzviskosität (in Pa·s gemessen bei 300°C und 1000 s-1
Vergleichssubstanzen

Claims (7)

1. Verwendung von fluorhaltigen Phenolen der Formeln (I), (II) und/oder (III) worin R¹, R² und R³ C₁-C₇-Alkyl, C₁-C₇-fluoriertes Alkyl oder F sein können, wobei R¹ und R² sowohl gleich als auch verschieden sein können zur Herstellung von aromatischen Polycarbonaten, aromatischen Polyestercarbonaten und aromatischen Polyestern.
2. Thermoplastische Polycarbonate, thermoplastische Polyestercarbonate und thermoplastische Polyester mit Endgruppen der Formeln (Ia), (IIa) und/oder (IIIa) worin R¹, R² und R³ die für Anspruch 1 genannte Bedeutung haben.
3. Verwendung der Phenole der Formeln (I), (II) und/oder (III) des Anspruchs 1 in Kombination mit anderen Phenolen als Kettenabbrecher zur Herstellung von aromatischen Polycarbonaten, aromatischen Polyestercarbonaten und aromatischen Polyestern, wobei die anderen Phenole in Mengen bis zu 50 Mol.-%, bezogen auf die jeweilige Gesamtmolmenge an Kettenabbrecher, eingesetzt werden.
4. Thermoplastische Polycarbonate, thermoplastische Polyestercarbonate und thermoplastische Polyester der Formel (IV) worin der Rest einer aromatischen Dicarbonsäure ist, -O-B-O- ein Bisphenolat-Rest ist, "p" eine ganze Zahl zwischen 25 und 700 ist, "m" eine Bruchzahl zwischen Null/p=Null und p/p=1 ist und "n" Null oder 1 ist, und mindestens 50 Mol.-% der Reste E in (IV) den Formeln (Ia), (IIa) und/ oder (IIIa) entsprechen und maximal 50 Mol.-% der Reste in (IV) ein anderer Phenolat-Rest als (Ia), (IIa) oder (IIIa) ist.
5. Verfahren zur Herstellung zur Polycarbonate, Polyestercarbonate oder Polyester der Ansprüche 2 und 4, aus Diphenolen, Monophenolen, Kohlensäurederivaten und/oder Dicarbonsäurederivaten nach an sich bekannten Verfahrensbedingungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Monophenole solche der Formel (I), (II) und/oder (III) in Mengen von 0,5 Mol.-% bis 8 Mol.-%, bezogen jeweils auf Mole Diphenole, einsetzt, wobei davon bis zu 50 Mol.-%, bezogen jeweils auf die Gesamtmolmenge an Kettenabbrecher, andere Monophenole eingesetzt werden können.
6. Polycarbonate, Polyestercarbonate und Polyester, erhältlich nach dem Verfahren des Anspruchs 5.
7. Verwendung der Polycarbonate, Polyestercarbonate und Polyester der Ansprüche 2, 4 und 6 zur Herstellung von Formteilen für optische oder für flammwidrige Anwendungen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5521041A (en) * 1992-03-03 1996-05-28 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Polycarbonate, method of preparing the same and electrophotographic photoreceptor produced by using the same
EP2455416A3 (de) * 2010-11-17 2012-12-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Polymerwerkstoff, Verfahren zur in-situ-Funktionalisierung von Polymerwerkstoffen sowie deren Verwendung

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