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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Polycarbonatharz mit ausgezeichneter
Verarbeitung. Das Polycarbonatharz kann in geeigneter Weise auch
für Verwendungen,
wie Teile medizinischer Instrumente, Tischwaren, Kochwaren, usw.
und für
Verwendungen als Bindemittel für
die Elektrofotografie, optische Aufzeichnungsmedien, einschließlich optischer
Disks, Kompakt-Disks, Laser-Disks, optischer Karten, MO-Disks und
digitaler Video-Disks, Brillenlinsen, Spielzeug, usw. angewendet
werden.
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2. STAND DER
TECHNIK
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Ein
Polycarbonatharz (Bisphenol A-Typ-Polycarbonatharz) erhältlich durch
Reaktion von 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl)propan mit einer Carbonsäureester-bildenden
Verbindung ist im Hinblick auf Transparenz, Wärmefestigkeit, mechanische
Eigenschaften und Dimensionsstabilität ausgezeichnet und wird weit
verbreitet als technischer Kunststoff verwendet. Weiterhin wurden
in den letzten Jahren Polycarbonatharze mit verschiedenen Bisphenol-Grundgerüsten, die
sich von den Bisphenol A-Typ-Polycarbonatharzen unterschieden, vorgeschlagen
und für
Bindemittel für
die Elektrofotografie, optische Aufzeichnungsmedien, wie z.B. optische
Disks, wärmefeste
Filme, polarisierende Filme, Tischgeschirr, Kochgeschirr, usw. angewandt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Polycarbonatharz
mit ausgezeichneten Verarbeitungseigenschaften bereitzustellen.
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Als
Ergebnis intensiver Studien, um das oben erwähnte Problem des Stands der
Technik zu lösen,
haben die Erfinder festgestellt, dass dieses durch ein Polycarbonatharz
erreicht werden kann, das durch Reaktion spezifischer Bisphenol-Verbindungen mit
einer Carbonsäureester-bildenden
Verbindung erhalten werden kann.
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D.h.,
die vorliegende Erfindung stellt ein Polycarbonatharz bereit, das
erhältlich
ist durch Umsetzen einer Carbonsäureester-bildenden
Verbindung mit Bisphenolen, die im wesentlichen aus 9,9-bis(4-Hydroxy-3-methylphenyl)fluoren
und mindestens einer Verbindung mit einer Struktur der allgemeinen
Formel (A) bestehen; wobei diese eine intrinsischen Viskosität von 0,2–2,0 dl/g
aufweist:
worin
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig
Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, Jod, eine Alkylgruppe mit 1 bis
5 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit einem Substituenten
(mehreren Substituenten) einer Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
einer Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Fluor, Chlor, Brom oder Jod, eine
Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten
(den Substituenten), eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (denselben Substituenten), eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten (denselben
Substituenten) oder ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen mit
demselben Substituenten (denselben Substituenten); R
3,
R
4, R
5 und R
6 sind jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1
bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit einem Substituenten
(mehreren Substituenten) einer Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
einer Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Fluor, Chlor, Brom oder Jod, eine
Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten
(denselben Substituenten), eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (denselben Substituenten), eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten (denselben
Substituenten) oder ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen mit
denselben Substituenten (denselben Substituenten); R
7 ist
eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Alkylidengruppe
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder liegt nicht vor; X ist -Si(R
8)(R
9)O-, -Si(R
10)(R
11)O-, ein Homopolymer -Si(R
8)(R
9)O- oder -Si(R
10)(R
11)O-, mit einem
durchschnittlichen Polymerisationsgrad von mehr als 0 und 200 oder
darunter oder ein statistisches Copolymer mit -Si(R
8)(R
9)O- und -Si(R
10)(R
11)O- mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad
von mehr als 0 und 200 oder weniger; R
8, R
9, R
10 und R
11 sind jeweils unabhängig Wasserstoff, Fluor, Chlor,
Brom, Jod, eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine
Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit
2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen, eine Alkylgruppe mit
1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit einem Substituenten (mehreren Substituenten)
einer Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkenylgruppe
mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
Fluor, Chlor, Brom oder Jod, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (denselben Substituenten), eine Alkenylgruppe
mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten (den Substituenten), eine
Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten
(den Substituenten) oder ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (den Substituenten).
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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So
ist die vorliegende Erfindung ein Polycarbonatharz, erhalten durch
Umsetzung von einer Carbonsäureester-bildenden
Verbindung mit Bisphenolen, die im wesentlichen aus 9,9-bis(4-Hydroxy-3-methylphenyl)fluoren
(hiernach BCFL) und einer Bisphenol-Verbindung der allgemeinen Formel
(A) bestehen (hiernach "Bisphenol-Verbindung
der Formel (A)), die intrinsische Viskosität des Polycarbonatharzes beträgt 0,2 bis
2,0 dl/g;
worin
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig
Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, Jod, eine Alkylgruppe mit 1 bis
5 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit einem Substituenten
(mehreren Substituenten) einer Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
einer Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Fluor, Chlor, Brom oder Jod, eine
Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten
(den Substituenten), eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (denselben Substituenten), eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten (denselben
Substituenten) oder ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen mit
demselben Substituenten (denselben Substituenten); R
3,
R
4, R
5 und R
6 sind jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1
bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen,
eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen,
eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit einem Substituenten
(mehreren Substituenten) einer Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
einer Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Fluor, Chlor, Brom oder Jod, eine
Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten
(denselben Substituenten), eine Alkenylgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (denselben Substituenten), eine Alkoxygruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten (denselben
Substituenten) oder ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen mit
denselben Substituenten (denselben Substituenten); R
7 ist
eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Alkylidengruppe
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder liegt nicht vor; X ist -Si(R
8)(R
9)O-, -Si(R
10)(R
11)O-, ein Homopolymer -Si(R
8)(R
9)O- oder -Si(R
10)(R
11)O-, mit einem
durchschnittlichen Polymerisationsgrad von mehr als 0 und 200 oder
weniger oder ein statistisches Copolymer mit -Si(R
8)(R
9)O- und -Si(R
10)(R
11)O- mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad
von mehr als 0 und 200 oder weniger; R
8,
R
9, R
10 und R
11 sind jeweils unabhängig Wasserstoff, Fluor, Chlor,
Brom, Jod, eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine
Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit
2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen, eine Alkylgruppe mit
1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit einem Substituenten (mehreren Substituenten)
einer Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkenylgruppe
mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
Fluor, Chlor, Brom oder Jod, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (denselben Substituenten), eine Alkenylgruppe
mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten (den Substituenten), eine
Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen mit demselben Substituenten
(den Substituenten) oder ein Aralkyl mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen
mit demselben Substituenten (den Substituenten).
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Die
japanische Patentveröffentlichungen
Nr. Kokai (Nr. 6-145317, 6-25398, 6-216078, 6-322094 und 8-134199
offenbaren, dass ein Polycarbonatharz mit einem Fluorengrundgerüst bis jetzt
für optische
Aufzeichnungsmedien, Fasendifferenzfilme, Flüssigkristallpanels und Linsen
durch Verwendung seiner optischen Eigenschaften angewendet wurde.
Die japanischen Patentveröffentlichungen
Kokai 6-3838 und 8-134198 offenbaren, dass dies für die Elektrofotografie
und Gussfilme angewendet wurde. Weiterhin offenbart die japanische Patentveröffentlichung
Nr. 6-49195, dass dies für
hoch wärmefestes
Tischgeschirr, das in einem Mikrowellenofen verwendbar ist, angewendet
wurde.
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Weiterhin
zeigt ein Bisphenol mit einem Fluorengrundgerüst eine unterlegene Formung,
da es eine feste Struktur aufweist. Es ist notwendig, ein weiches
Segment einzuführen,
um die Formbarkeit zu verbessern.
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Andererseits
offenbaren die japanische Patentveröffentlichung 3-79626 und das
japanische Patent Nr. 2662310 ein Polycarbonat mit einem Polysiloxangrundgerüst.
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Als
Verfahren zur Erzeugung des Polycarbonatharzes der vorliegenden
Erfindung können
bekannte Verfahren zur Erzeugung eines Polycarbonatharzes aus Bisphenol
A und einer Carbonsäureester-bildenden Verbindung
verwendet werden, z.B. ein Verfahren, umfassend eine direkte Reaktion
zwischen Bisphenol und Phosgen (Phosgenverfahren) oder ein Verfahren,
umfassend eine Transveresterung zwischen Bisphenol und einem Bisarylcarbonat
(Transveresterungsverfahren).
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In
der vorliegenden Erfindung kann, wenn das Phosgenverfahren angewendet
wird, ein Verfahren, umfassend das Umsetzen von überschüssigem Phosgen mit BCFL und
dann Umsetzung der so erhaltenen Reaktionsprodukte mit einer Bisphenol-Verbindung
der Formel (A) oder ein Verfahren, umfassend das Umsetzen von Phosgen,
BCFL und einer Bisphenol-Verbindung der Formel (A) simultan angewandt
werden. Wenn das Transveresterungsverfahren angewandt wird, wird
es bevorzugt Bisarylcarbonat, BCFL und eine Bisphenol-Verbindung
der Formel (A) simultan umzusetzen.
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Unter
dem Phosgen- und dem Transveresterungsverfahren wird es im Hinblick
auf die Reaktivität
zwischen BCFL und der Bisphenol-Verbindung der Formel (A) bevorzugt
das Phosgenverfahren zu verwenden.
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In
dem Phosgenverfahren wird die Reaktion von BCFL, der Bisphenol-Verbindung
der Formel (A) und Phosgen in der Regel in Gegenwart eines säurebindenden
Mittels und eines Lösungsmittels
durchgeführt.
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Beispiele
für das
säurebindende
Mittel beinhalten Pyridin und Alkalimetallhydroxide, einschließlich Natrium-
und Kaliumhydroxid.
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Beispiele
für das
Lösungsmittel
beinhalten Methylenchlorid, Chloroform, Chlorbenzol und Xylol.
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Um
weiterhin die Polykondensation zu unterstützen, werden Katalysatoren,
einschließlich
tertiäre
Amine, wie z.B. Triethylamin und Tetraammoniumsalze zugefügt. Um den
Polymerisationsgrad einzustellen werden monofunktionelle Verbindungen,
einschließlich
Phenol, p-t-Butylphenol und p-Cumylphenol
als Modifikationsmittel für
das Molekulargewicht zugefügt.
Falls nötig,
kann eine geringe Menge Antioxidantien, einschließlich Natriumsulfit
und Natriumdithionit und eine kleine Menge Verzweigungsmittel, einschließlich Phloroglucin, Isatin,
Bisphenol, 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)ethan
und α,α',α''-Tris(4-hydroxyphenyl)-1,3,5-triisopropylbenzol zugefügt werden.
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Die
Reaktionstemperatur liegt üblicherweise
im Bereich von 0 bis 150°C
und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 40°C. Die Reaktionszeit beträgt in der
Regel 0,5 Minuten bis 10 Stunden und vorzugsweise 1 Minute bis 2
Stunden, abhängig
von der Reaktionstemperatur. Es wird bevorzugt, den pH des Reaktionssystems
während
der Reaktion bei 10 oder darüber
zu halten.
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Bei
dem Transveresterungsverfahren wird eine Mischung aus BCFL, einer
Bisphenol-Verbindung der Formel (A) und Bisarylcarbonat bei reduziertem
Druck und hoher Temperatur umgesetzt. Dieser Reaktion kann eine
monofunktionelle Verbindung (Verbindungen), einschließlich p-t-Butylphenol
und p-Cumylphenol als Molekulargewichts-Modifikationsmittel zugefügt werden.
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Die
Reaktion wird üblicherweise
bei einer Temperatur von 150 bis 350°C und vorzugsweise 200 bis 300°C durchgeführt. Phenole,
die durch die Transveresterung als Nebenprodukt erzeugt werden und
von einem Bisarylcarbonat abstammen, werden vorzugsweise bei einem
endreduzierten Druckgrad von 1 mmHg oder darunter außerhalb
des Reaktionssystems abdestilliert. Die Reaktionszeit liegt in der
Regel bei ungefähr 1
bis 6 Stunden, abhängig
von der Reaktionstemperatur oder dem Grad des reduzierten Drucks.
Es wird bevorzugt die Reaktion unter einer Atmosphäre eines
inerten Gases, wie z.B. Stickstoff, Argon, usw. durchzuführen. Falls
nötig,
können
ein Antioxidanz (Antioxidantien) und ein Verzweigungsmittel (mehrere
Verzweigungsmittel) zugefügt
werden.
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Beispiele
für die
Carbonsäureester-bildende
Verbindung beinhalten Phosgen und Bisarylcarbonate, wie z.B. Diphenylcarbonat,
Di-p-tolylcarbonat, Phenyl-p-tolylcarbonat, Di-p-chlorphenylcarbonat
und Dinaphthylcarbonat und eine Kombination von zwei Arten der Verbindungen
davon oder mehr.
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Beispiele
für die
Bisphenol-Verbindung der Formel (A) beinhalten die Verbindungen,
repräsentiert durch
die unten stehenden Strukturformeln und eine Kombination von zwei
Arten der Verbindungen davon oder mehr.
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Unter
diesen ist mindestens eine Verbindung, gewählt aus der Gruppe, bestehend
aus α,ω-bis[3-(o-Hydroxyphenyl)propyl]polydimethylsiloxan,
a,ω-bis[2-(p-Hydroxyphenyl)ethyl]polydimethylsiloxan,
ein statistisches Copolymer von Dimethylsiloxan und Methylphenylsiloxan
mit einer 3-(o-Hydroxyphenyl)propylgruppe an den α- und ω-Positionen und ein
statistisches Copolymer mit Dimethylsiloxan und Diphenylsiloxan
mit einer 3-(o-Hydroxyphenyl)propylgruppe
an den α-
und ω-Positionen
im Hinblick auf die Reaktivität
zu bevorzugen.
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Als
Modifikationsmittel für
das Molekulargewicht, das in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann, wird ein einwertiger Phenol bevorzugt. Insbesondere
wird es bevorzugt Alkylphenole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen : Alkylhydroxybenzoat
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Alkyloxyphenole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
als Molekulargewichtsmodifikationsmittel zu verwenden. Unter diesen
werden Phenol und p-t-Butylphenol im Hinblick auf ihre Ergebnisse
ihrer Verwendung über
viele Jahre bevorzugt.
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Wenn
das Phosgenverfahren in der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
wird es bevorzugt Phosgen mit BCFL oder BCFL und die Bisphenol-Verbindung
der Formel (A) in Gegenwart eines Tetraammoniumsalzes umzusetzen,
um die Reaktion effizient durchzuführen. Beispiele für das Tetraammoniumsalz
beinhalten Tetramethylammoniumchlorid, Trimethylbenzylammoniumchlorid,
Triethylbenzylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumbromid und Tetra-n-butylammoniumjodid,
unter denen Trimethylbenzylammoniumchlorid und Triethylbenzylammoniumchlorid
bevorzugt werden. Es wird bevorzugt, dass die Menge des Tetraammoniumsalzes in
der Regel 0,0005 bis 5 mol% zur Gesamtmenge der zu verwendenden
Bisphenole beträgt.
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Wenn
das Phosgenverfahren angewendet wird, wird die Reaktivität weiter
durch Anwendung eines Verfahrens verbessert, das die Umsetzung von überschüssigem Phosgen
mit BCFL und dann die Umsetzung einer Lösung im Emulsionszustand, die
so erhalten wurde, mit einer Bisphenol-Verbindung der Formel (A),
umfasst.
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Das
so synthetisierte Polycarbonatharz kann durch bekannte Formverfahren
einschließlich
Extrusionsformung, Spritzgussformen, Blasformen, Kompressionsformen
und Feuchtformen geformt werden. Um in günstiger Weise zu Formen und
die notwendige Festigkeit zu erhalten wird es bevorzugt, dass die
innere Viskosität
des Polycarbonatharzes in einem Bereich von 0,2 bis 2,0 dl/g liegt.
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Es
wird bevorzugt, dass die Menge der Bisphenol-Verbindung der Formel
(A) 10 bis 80 Gew.% zur Gesamtmenge von BCFL und der Bisphenol-Verbindnung
der Formel (A) beträgt.
Wenn die Bisphenol-Verbindung der Formel (A) mit weniger als 10
Gew.% vorliegt sind die Wirkungen als weiches Segment nur gering und
Formen und Lösungsmittellöslichkeit
sind unterlegen, während
oberhalb von 80 Gew.% die Wirkungen als weiches Segment zu groß sind und
das Polycarbonatharz sich einfach in eine viskose Flüssigkeit
oder eine gummiartige Substanz verändert.
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Es
wird bevorzugt vorher ausreichend gereinigte Rohmaterialien zu verwenden.
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Um
die Stabilität
und Formfreisetzbarkeit sicherzustellen, die während des Formens notwendig
sind, können,
falls nötig,
Antioxidantien, wie sterisch gehinderte Phenole und Phosphite; Gleitmittel
und Formfreisetzungsmittel, wie Silicone, Fettsäureester, Fettsäuren und
natürliche
Fette und Öle
einschließlich
Bienenwachs; Lichtstabilisatoren, wie Benzotriazole, Benzophenone,
Dibenzoylmethan und Salicylate und antistatische Mittel, wie Polyalkylenglycole
und Fettsäureglyceride
zusammen mit dem Polycarbonatharz verwendet werden. Weiterhin kann
eine Mischung aus dem Polycarbonatharz mit einem anderen Harz als
dem Polycarbonatharz optional in einem Bereich verwendet werden,
der die Leistungen nicht beeinträchtigt.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird im Detail unten unter Bezugnahme auf
die Beispiele beschrieben, die den Umfang der vorliegenden Erfindung
nicht begrenzen sollen.
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Alle
Eigenschaften wurden gemäß den folgenden
Verfahren gemessen.
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[INNERE VISKOSITÄT [η]]
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Die
innere Viskosität
[η] [dl/g]
wurde für
eine Polycarbonatharzlösung
mit einer 0,5 g/dl-Konzentration in einem Methylenchloridlösungsmittel
bei einer Huggins-Konstante
von 0,45 mit einer Temperatur von 20°C gemessen.
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[ZUGTEST]
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18
g einer Polycarbonatharzprobe wurden in 132 g Dichlormethan. Ein
Gussfilm wurde aus einer so erhaltenen 12 Gew./Gew.% Polycarbonathartlösung mit
einem Spacer von 600 μm
hergestellt und getrocknet. Dann wurde eine T-Probe (Gesamtlänge 165
mm, lange Breite 19 mm, kurze Breite 13 mm und Dicke ungefähr 50 μm) gemäß ASTM D638-84I
ausgestanzt und hergestellt.
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Der
Zugtest wurde für
die so hergestellte T-Probe in einem Raum, eingestellt auf 23°C und 50
% RL mit Tensilon UTM-5, hergestellt von Toyo Boldwien K.K. in Japan,
mit einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min unter einer Beladungszelle
von 196N zur Messung der Festigkeit und Elongation gemäß ASTM D-882
durchgeführt.
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[BEWERTUNG DER WÄRMEFESTIGKEIT]
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Eine
Glasübergangstemperatur
und eine 1 % reduzierte Ausgangstemperatur wurden für ein Polycarbonatharzpulver
unter der Atmosphäre
von Stickstoff mit einem thermischen Analysator (DSC-50, TGA-50H), hergestellt
von K.K. Shimazu Seisakusho in Japan, gemessen. Wenn die Glasübergangstemperatur
nicht klar war (Auftreten einiger geringer Beugungspunkte) wurde
der größte Beugungspunkt
unter den Beugungspunkten als Glasübergangstemperatur angesehen.
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[BEWERTUNG DES ERSCHEINUNGSBILDES
DES FEUCHTEN GEFORMTEN FILMS]
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18
g einer Polycarbonatharzprobe wurden in 132 g Dichlormethan gelöst. Eine
so erhaltene 12 G/G% Polycarbonatharzlösung wurde mit einem Spacer
von 600 μm
gegossen und getrocknet, wodurch ein feuchter geformter Film mit
einer Dicke von ungefähr
50 μm erhalten
wurde. Sein Erscheinungsbild wurde visuell bewertet.
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[BEWERTUNG DES ERSCHEINUNGSBILDES
VON KOMPRESSIONSGEFORMTEN ARTIKELN]
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Ei
kompressionsgeformter Artikel (Länge
ungefähr
100 mm, Breite ungefähr
100 mm, Dicke ungefähr 3,2
mm) wurde aus ungefähr
50 g einer Polycarbonatharzprobe mit einer Kompressionsformvorrichtung
S-37, hergestellt von K.K. Kamifuji Kinzoku Kogyo in Japan, unter
Kompressionsbedingungen von 300°C
und 9,8 MPa hergestellt. Sein Erscheinungsbild wurde visuell bewertet.
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[DOPPELBRECHUNG]
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Die
Messung wurde für
eine spritzgussgeformte Probe eines Polycarbonatharzes mit ARD 130N,
hergestellt von Oak Co., durch ein Licht mit 30 Grad schrägem Einfallwinkel
und einer Wellenlänge
von 632,8 nm durchgeführt.
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[ÜBERTRAGUNG]
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Die
Messung wurde für
eine spritzgussgeformte Probe eines Polycarbonatharzes mit einem
Atommikroskop NV2100, hergestellt von Olympus Co., durchgeführt.
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[FOTOELASTISCHE EMPFINDLICHKEIT]
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Ein
Gussfilm mit einer Dicke von 50 μm
wurde aus einer Polycarbonatharzpulverprobe hergestellt. Die Messung
wurde für
den Gussfilm mit einem Auto-Ellipsometer, hergestellt von K.K. Mizojiri
Kogaku Kogyo in Japan, unter einer Beladung von 300 bis 1.100 g
mit einer Wellenlänge
von 632,8 nm durchgeführt.
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BEISPIEL 1
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113,4
g (0,3 mol) 9,9-bis(3-Methyl-4-hydroxyphenyl)fluoren (hernach "BCFL") und 0,1 g Natriumdithionit
wurden in 550 ml 8,8 % (G/V) wässriger
Natriumhydroxidlösung
gelöst.
500 ml Methylenchlorid und 0,05 g Triethylbenzylammoniumchlorid
wurden unter Rühren
zugefügt,
während
eine Temperatur von 15°C
erhalten wurde und dann wurden 51 g Phosgen über 50 Minuten injiziert.
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Nach
Abschluss der Injektion wurden 0,56 g Phenol zugefügt. Weiterhin
wurden 100 ml 8,8 % (G/V) wässrige
Natriumhydroxidlösung
hinzugefügt
und dann wurde die Reaktionsflüssigkeit
unter kräftigem
Rühren für 1 Minute
emulgiert und 120 g α,ω-bis[3-(o-Hydroxyphenyl)propyl]polydimethylsiloxan
mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad a = 39 (hiernach "Sil"), repräsentiert
durch die unten stehende Struktur, wurde unter Rühren zugefügt. Dann wurden nach 10 Minuten
0,2 ml Triethylamin (TEA) hinzugefügt und die Polymerisation wurde
für ungefähr 1 Stunde
unter Rühren
durchgeführt.
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Die
Polymerflüssigkeit
wurde in eine wässrige
und eine organische Phase getrennt. Die organische Phase wurde mit
Phosphorsäure
neutralisiert. Ein Waschen mit Wasser wurde wiederholt bis der pH
der gewaschenen Flüssigkeit
neutral wurde. Die so erhaltene Polymerflüssigkeit wurde tröpfchenweise
heißem
Wasser, das wie 60°C
gehalten wurde, zugefügt
und das Polymer wurde unter Verdampfung des Lösungsmittels zu seiner Entfernung
granuliert. Das so erhaltene weiße pulverförmige Polymer wurde gefiltert
und für
8 Stunden bei 105°C
getrocknet, wodurch ein pulverförmiges
Harz erhalten wurde.
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Die
innere Viskosität
[η] des
Polymers betrug 0,49 dl/g. Das Polymer wurde durch ein Infrarotabsorptionsspektrum
analysiert. Die Absorption aufgrund der Carbonylgruppe nahe 1.770
cm–1 und
die Absorption der Etherbindung nahe 1.240 cm–1 wurden
nachgewiesen. Es wurde bestätigt,
dass das Polymer eine Carbonatbindung aufwies.
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BEISPIEL 2
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
Sil zu 80 g eines statistischen Copolymers mit der unten stehenden
Struktur aus Dimethylsiloxan und Diphenylsiloxan mit einer 3-(o-Hydroxyphenyl)propylgruppe
an den α-
und ω-Positionen
und einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad a = 36 und c =
4 (hiernach "Si2") geändert wurde
und dass 0,9 g Phenol anstelle von 0,56 g Phenol verwendet wurden.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers betrug 0,38 dl/g. Es wurde bestätigt, dass
das Polymer eine Carbonatbindung aufwies und zwar durch ein Infrarotabsorptionsspektrum.
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BEISPIEL 3
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
Sil zu 110 g eines statistischen Copolymers, wie unten durch die
Struktur dargestellt, aus Dimethylsiloxan und Diphenylsiloxan mit
eine 3-(o-Hydroxyphenyl)propylgruppe
an den α-
und ω-Positionen
und mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad a = 14 und
c = 6 (hiernach "Si3") geändert wurde
und Si3 wurde zusammen mit BCFL zugefügt, woraufhin Phosgen injiziert
wurde.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers lag bei 0,44 dl/g. Es wurde durch ein Infrarotabsorptionsspektrum
bestätigt,
dass das Polymer eine Carbonatbindung aufwies.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
die 113,4 g (0,3 mol) BCFL zu 56,7 g (0,15 mol) BCFL und Sil zu
34,2 g (0,15 mol) 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl)propan
(hierin "BPA") geändert wurde
und BCFL wurde zusammen mit BPA zugefügt, woraufhin Phosgen injiziert
wurde.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers lag bei 0,68 dl/g. Es wurde durch ein Infrarotabsorptionssektrum
bestätigt,
dass das Polymer eine Carbonatbindung aufwies.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Ein
kommerzielles Bisphenol A-Typ-Polycarbonatharz (Marke "LEXAN 121", hergestellt von
GE Plastic Co., Ltd.) wurde verwendet.
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VERGLEICHSBEISPIEL 3
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100
g Sil und 0,1 g Natriumdithionit wurden zu 250 ml einer 8,8 % (G/V)
wässrigen
Natriumhydroxidlösung
zugefügt
und 400 ml Methylenchlorid wurden hierzu zugefügt. 0,05 g Triethylbenzylammoniumchlorid wurden
unter Rühren
hinzugefügt,
während
die Temperatur bei 15°C
erhalten wurde und 11 g Phosgen wurden über 11 Minuten injiziert.
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Nach
Abschluss der Injektion wurden 0,94 g Phenol zugefügt. 50 ml
einer 8,8 % (G/V) wässrigen
Natriumhydroxidlösung
wurden weiter zugefügt
und dann wurde die Reaktionsflüssigkeit
unter kräftigem
Rühren emulgiert.
Nach dem Emulgieren wurden 0,2 ml Triethylamin (TEA) hinzugefügt und die
Polymerisation wurde unter Rühren
für 1 Stunde durchgeführt. Dann
wurde dieselbe Behandlung wie in Beispiel 1 durchgeführt.
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Das
so erhaltene Polymer war eine viskose Flüssigkeit, so dass es nicht
granuliert werden konnte. Die innere Viskosität [η] lag bei 0,14 dl/g. Es wurde
durch ein Infrarotabsorptionsspektrum bestätigt, dass das Polymer eine
Carbonatbindung aufwies.
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VERGLEICHSBEISPIEL 4
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass
kein Sil verwendet wurde. Das so erhaltene Polymer wurde ein Pulver,
das in einem Lösungsmittel
nicht gelöst
war. Es war unmöglich
eine innere Viskosität
zu messen. Es wurde durch ein Infrarotabsorptionsspektrum bestätigt, dass das
Polymer eine Carbonatbindung aufwies.
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In
den Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispielen 1 bis 2 wurden feucht
geformte Filme (Dicke 50 μm, Breite
13 mm, T-Probe)
hergestellt In Vergleichsbeispielen 3 und 4 konnten keine Formproben
erhalten werden, da die Probe im Vergleichsbeispiel 3 flüssig war
und die Probe in Vergleichsbeispiel 4 in einem Lösungsmittel nicht gelöst wurde.
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Die
Ergebnisse des Zugtests und die Bewertung der Wärmefestigkeit für in den
Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispielen 1 bis 2 hergestellt
feucht geformten Filme sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Wie
aus Tabelle 1 deutlich wird, gibt es einen Unterschied in der mechanischen
Festigkeit zwischen den Polycarbonatharzen der Beispiele 1 bis 3
und den konventionellen Polycarbonatharzen der Vergleichsbeispiele
1 bis 2, jedoch erhalten sich die Polycarbonatharze in den Beispielen
die mechanische Festigkeit als Formmaterial in ausreichender Weise.
Die Glasübergangstemperatur
in der Wärmefestigkeit
bei den Beispielen 1 bis 3 entspricht derjenigen in den Vergleichsbeispielen
1 bis 2. Die Polycarbonatharze der Beispiele 1 bis 3 zeigen eine
Wärmefestigkeit
mit 1 reduzierter Menge an Ausgangstemperatur von 380°C oder darüber als höchster Temperaturzustand
beim Spritzgussformen von Bisphenol A-Typ-Polycarbonat.
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Die
Ergebnisse der Beobachtung des Erscheinungsbildes der feucht geformten
Filme und des Erscheinungsbildes der Kompressions-geformten Artikel
der Polycarbonatharze der Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele
1 bis 4 sind in Tabelle 2 dargestellt.
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Wie
in Tabelle 2 deutlich wird, zeigen die Polycarbonatharze der Beispiele
1 bis 3 eine Formbarkeit die ungefähr derjenigen der Vergleichsbeispiele
1 bis 2 entspricht. In den Vergleichsbeispielen 3 oder 4, in jedem Fall
mit 100 % BCFL-Komponente
oder 100 % Si-Komponente ist es unmöglich zu formen oder ein schlechtes Formen
tritt auf.
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Daher
ist das vorliegende Polycarbonatharz für Verwendungen wie medizinische
Instrumente, Tischgeschirr, Kochgeschirr und Trinkflaschen geeignet
oder für
Verwendung wie z.B. als Bindemittel für die Elektrofotografie, optische
Aufzeichnungsmedien, einschließlich
optischer Disks, Kompakt-Disks,
Laser-Disks, optischer Karten, MO-Disks und Digital-Video-Disks, Brillenlinsen,
Spielzeuge, usw.
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BEISPIEL 4
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2,8
kg (7,41 mol) BCFL, 4,2 kg (1,15 mol) Polyorganosiloxan (in der
Formel (A) sind R1 und R2 jeweils Wasserstoff,
R3, R4, R5 und R6 jeweils
eine Methylgruppe; R7 ist eine Trimethylengruppe
und X ist ein statistisches Copolymer aus 34 mol Dimethylsiloxan
und 4 mol Diphenylsiloxan (hiernach "Si-Monomer") und 20 g Natriumdithionit wurden in
49 l einer 8,8%igen (G/V) Natriumhydroxidlösung gelöst. 36 l Methylenchlorid wurden
hinzugefügt
und 2,02 kg Phosgen wurden über
30 Minuten injiziert, während
die Temperatur bei 15°C
gehalten wurde.
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Nach
Abschluss der Injektion wurden 77 g (0,51 mol) p-Tertbutylphenol
(hiernach "PTBP") hinzugefügt und 10
Minuten kräftig
gerührt
und dann wurden 20 ml Triethylamin zugefügt und für ungefähr 1 Stunde für die Polymerisation
gerührt.
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Die
Polymerflüssigkeit
wurde in eine wässrige
und in eine organische Phase getrennt. Die organische Phase wurde
mit Phosphorsäure
neutralisiert. Ein Waschen mit Wasser wurde wiederholt, bis die
elektrische Leitfähigkeit
der Waschflüssigkeit
10 μs oder
weniger annahm, wodurch eine gereinigte Harzflüssigkeit erhalten wurde. Die
so erhaltene gereinigte Harzflüssigkeit
wurde langsam tröpfchenweise
zu heißem
Wasser bei 60°C
unter kräftigem
Rühren
zugefügt
und das Lösungsmittel
entfernt, um das Polymer zu verfestigen. Der Feststoff wurde gefiltert
und getrocknet, wodurch ein weißes
pulverförmiges
Polymer erhalten wurde.
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Die
innere Viskosität
[η] des
Polymers lag bei 0,25 dl/g. Das Polymer wurde durch ein Infrarotabsorptionsspektrum
analysiert. Die Absorption aufgrund der Carbonylgruppe nahe 1.770
cm–1 und
aufgrund der Etherbindung nahe 1.240 cm–1 wurden
nachgewiesen. Eine Absorption aufgrund einer Hydroxylgruppe nahe 3.650
bis 3.200 cm–1 wurde
geringfügig
nachgewiesen.
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Die
Monomere in dem Polycarbonatharz wurden durch GPC-Analyse bestimmt.
Die Monomere lagen bei 20 ppm oder weniger. Aus den obigen Ergebnissen
war der Anteil von BCFL- zu Si-Monomer im Polycarbonatharz ungefähr derselbe
wie in der Ladung.
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300
ppm Monoglyceridstearat wurde dem so erhaltenen Polycarbonatharzpulver
zugefügt
und dann wurde die Mischung mit einem 50 mm Extruder mit einer Lüftung extrudiert,
versehen mit einem 50 μm
Polymerfilter bei 300°C
und schmelzpelletisiert. Die so erhaltenen Pellets wurden in eine
Scheibe mit einem äußeren Durchmesser
von 120 mm und einer Dicke von 1,2 mm mit einer Formvorrichtung,
nämlich
der SD-40 α, hergestellt
von Sumitomo Jukikai Kogyo K.K., in Japan unter Bedingungen einer
Harztemperatur von 365°C, einer
Formtemperatur von 110°C,
einem Spritzgussdruck von 29,4 MPa und einem Formzyklus von 14 Sekunden/Stück spritzgussgeformt
und in einem Raum 2 Tage stehen gelassen.
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Die
Doppelbrechung eines Lichts mit einem 30° schrägen Inzidenzwinkel und die
Transkription wurden für
die so erhaltene Scheibe gemessen.
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Weiterhin
wurde ein Gussfilm mit einer Dicke von 50 μm aus dem Polycarbonatharzpulver
hergestellt. Die fotoelastische Empfindlichkeit wurde für den so
erhaltenen Gussfilm gemessen.
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BEISPIEL 5
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer dass
die 2,8 kg (7,41 mol) BCFL in 3,50 kg (9,26 mol) BCFL geändert wurden;
die 4,2 kg (1,15 mol) Si-Monomer in 3,50 kg (0,96 mol) Si-Monomer;
die 77 g (0,51 mol) PTBP in 110 g (0,73 mol) PTBP und die 2,02 kg
Phosgen in 2,41 kg Phosgen.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers lag bei 0,26 dl/g. Es wurde durch eine Infrarotabsorptionsanalyse bestätigt, dass
das Polymer dieselbe Polycarbonatstruktur wie in Beispiel 4 aufwies,
mit Ausnahme des Polymerisationsverhältnisses.
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BEISPIEL 6
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer dass
die 2,8 kg (7,41 mol) BCFL zu 4,90 kg (12,9 mol) BCFL geändert wurden;
die 4,2 kg (1,15 mol) Si-Monomer in 2,10 kg (0,58 mol) Si-Monomer;
die 77 g (0,51 mol) PTBP in 150 g (0,10 mol) PTBP und die 2,02 kg
Phosgen in 3,18 kg Phosgen.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers lag bei 0,28 dl/g. Es wurde durch eine Infrarotabsorptionsanalyse
bestätigt,
dass das Polymer dieselbe Polycarbonatstruktur wie in Beispiel 4
aufwies, mit Ausnahme des Polymerisationsverhältnisses.
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VERGLEICHSBEISPIEL 5
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer dass
ein kommerzielles Polycarbonatharz für ein optisches Aufzeichnungsmedium
(H-4000, hergestellt von Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc., Japan,
[η] = 0,35
dl/g), abgeleitet von BPA, anstelle des Polycarbonatharzes von Beispiel
4 verwendet wurde.
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VERGLEICHSBEISPIEL 6
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer dass
2,8 kg (7,41 mol) BCFL in 6,30 kg (16,7 mol) BCFL geändert wurden;
die 4,2 kg (1,15 mol) Si-Monomer
in 0,70 kg (0,19 mol) Si-Monomer; die 77 g (0,51 mol) PTBP in 190
g (1,27 mol) PTBP und die 2,02 kg Phosgen in 4,10 kg Phosgen.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers lag bei 0,34 dl/g. Es wurde durch eine Infrarotabsorptionsanalyse
bestätigt,
dass das Polymer dieselbe Polycarbonatstruktur wie in Beispiel 4
aufwies, mit Ausnahme des Polymerisationsverhältnisses.
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VERGLEICHSBEISPIEL 7
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer dass
2,8 kg (7,41 mol) BCFL in 1,40 kg (3,70 mol) BCFL geändert wurden;
die 4,2 kg (1,15 mol) Si-Monomer
in 5,60 kg (1,53 mol) Si-Monomer; die 77 g (0,51 mol) PTBP in 31
g (0,21 mol) PTBP und die 2,02 kg Phosgen in 1,23 kg Phosgen.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers lag bei 0,32 dl/g. Es wurde durch eine Infrarotabsorptionsanalyse
bestätigt,
dass das Polymer dieselbe Polycarbonatstruktur wie in Beispiel 4
aufwies, mit Ausnahme des Polymerisationsverhältnisses.
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VERGLEICHSBEISPIEL 8
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Das
Experiment wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer dass
4,2 kg (18,4 mol) BPA anstelle von Si-Monomer und 77 g (0,51 mol)
PTBP geändert
wurden in 252 g (1,68 mol) PTBP und die 2,02 kg Phosgen in 3,32
kg (33,5 mol) Phosgen.
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Die
innere Viskosität
[η] des
so erhaltenen Polymers lag bei 0,34 dl/g. Der Anteil von BCFL zu
BPA in dem Polycarbonatharz war ungefähr derselbe wie derjenige in
der Ladung
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Die
Messungsergebnisse der Doppelbrechung, der fotoelastischen Empfindlichkeit,
der inneren Viskosität[η], der Transkription
und des Erscheinungsbilds für
die Polycarbonatharzproben in den Beispielen 4 bis 6 und Vergleichsbeispielen
5 bis 8, sind in Tabelle 3 dargestellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein Formmaterial für ein optische Aufzeichnungsmedium oder
ein Bindemittel für
die Fotografie mit niedriger Doppelbrechung, Transkription und Transparenz
bereitgestellt werden. Insbesondere ist dies geeignet für optische
Disks und optische magnetische Disks, die für neuerliches Beschreiben geeignet
sind, wobei eine hoch dichte Aufzeichnung und Verlässlichkeit
nötig sind.
Tabelle
2
Merke
- *1: Es war unmöglich ein Formstück herzustellen.
- *2: Die Probe hatte vor dem Formen einen kleinen nicht-geschmolzenen
Bereich.
- *3: Die Probe hatte vor dem Formen viel nicht-geschmolzenen Bereich
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