DE60029825T2

DE60029825T2 - Verfahren zur herstellung von polyestercarbonaten

Info

Publication number: DE60029825T2
Application number: DE60029825T
Authority: DE
Inventors: Edward Timothy Scotia BANACH; Charles Gary Albany DAVIS; Kengliem Bill Gloversville LUI
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: JP2003514043A; EP1242498B1; CN1382172A; ATE335034T1; CN1165565C; KR20020053830A; DE60029825D1; EP1242498A1; US6265527B1; WO2001032743A1; KR100750595B1; AU1074501A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyestercarbonaten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren, das die Vorreaktion eines Carbonsäurediesters und Katalysators mit einer Disäure, gefolgt von der Reaktion einer aromatischen Dihydroxyverbindung mit der reagierten Vorreaktionsmischung umfasst.
Polyestercarbonate und Verfahren für Ihre Herstellung wurden intensiv über die Jahre hinweg untersucht. Polyestercarbonate sind thermoplastische Harze, die klar sind und hohe Schlagfestigkeit haben. Aufgrund ihrer optischen Klarheit und physikalischen Eigenschaften werden Polyestercarbonate ausgiebig in Spritzgussanwendungen verwendet. Die synthetischen Verfahren, die allgemein verwendet werden, um Polyestercarbonate herzustellen, sind Grenzflächenpolymerisation und Schmelzkondensationspolymerisation.
Grenzflächenpolymerisation ist ein wohlbekanntes Verfahren. Fontana et al., US-Patent 4 983 706, diskutieren die Reaktion einer aromatischen Dihydroxyverbindung, wie z.B. Bisphenol A, mit Phosgen und einer Disäure. Die Disäure wird in die Reaktionsmischung eingebracht, um ein Polyestercarbonat mit einem Schmelzfluss herzustellen, so dass das Polyestercarbonat für die Zwecke des Spritzgießens geeignet ist. Schmelzfluss kann im Sinne von Viskosität beschrieben werden. Obwohl das durch das Grenzflächenverfahren hergestellte Polyestercarbonat ausgezeichnete Viskosität für Spritzgusszwecke zur Verfügung stellt, ist Teilchenverunreinigung oftmals ein Problem. Zusätzlich verwendet das Grenzflächenverfahren eine gefährliche Chemikalie, Phosgen, und ein umweltgefährdendes chloriertes Lösungsmittel.
Schmelzkondensations-Polymerisation ist ein bekanntes synthetisches Verfahren, welches im Vergleich zu dem Grenzflächenverfahren oftmals in wenigeren in dem Polymer gefundenen Teilchen resultiert. Obwohl Schmelzkondensationspolymerisation keine gefährlichen Chemikalien umfasst, haben die durch die Schmelzkondensations-Polymerisation hergestellten Polyestercarbonate oftmals nicht die Fliesseigenschaften von Polyestercarbonaten, die durch das Grenzflächenverfahren hergestellt wurden.
Um die Fliesseigenschaften von Polyestercarbonaten, die durch das Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren hergestellt wurden, zu verbessern, wurden unterschiedliche Methoden untersucht. Sakashita et al. (Japanisches Patent Nr. Hei 4[1992]-345616) diskutieren ein Verfahren zur Herstellung von Polyestercarbonaten, welches aliphatische Disäuren direkt in das Polyestercarbonat unter Verwendung eines Schmelzpolymerisationsverfahrens einbringt. Dieses Verfahren behandelt lediglich Polyestercarbonate, welche die aromatische Dihydroxyverbindung 2,2,2',2'-Tetrahydro-3,3,3',3'-tetramethyl-1,1'-spirobi[1H-inden]-6,6'-diol, allgemein bekannt als SBI, enthalten. Das Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren von Sakashita et al. gibt die aliphatische Disäure, aromatische Dihydroxyverbindungen und Katalysatoren in einer Einschritt-Reaktion zusammen.
Es wird fortgefahren über Verfahren nachzudenken, um hoch qualitative Polyestercarbonate unter Verwendung des Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahrens herzustellen, die für Spritzgusszwecke verwendet werden können.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren zur Herstellung von Polyestercarbonaten zur Verfügung. Das Verfahren beinhaltet die Schritte von:

(I) Vorreagieren eines Carbonsäurediesters und Katalysators mit einer Disäure und
(II) Reaktion von zumindest einer aromatischen Dihydroxyverbindung mit der reagierten Vorreaktionsmischung.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren zur Herstellung von Polyestercarbonaten, welches die Vorreaktion von Carbonsäurediester, Katalysator und einer Disäure umfasst, anschließend gefolgt von einer Reaktion von zumindest einer aromatischen Dihydroxyverbindung mit der reagierten Vorreaktionsmischung. Es wurde gefunden, dass Schmelzkondensations-Polymerisation ein effektives Verfahren für die Bildung von Polyestercarbonaten ist.
In einer Ausführungsform beinhaltet die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Polyestercarbonat aus Struktureinheiten der Formel I
wobei D ein zweiwertiger aromatischer Rest ist, sowie Wiederholungs- oder wiederkehrende Einheiten der Formel II: -O-R¹-O-D- (II)wobei D die ihm zuvor in Formel I zugeschriebene Bedeutung hat und R¹ zumindest eine zweiwertige Einheit ist, ausgewählt aus jenen der Formeln III, IV und V:

wobei X eine lineare aliphatische Gruppe, eine verzweigte aliphatische Gruppe oder cyclische aliphatische Gruppe ist. Es sind solche linearen und verzweigten aliphatischen Gruppen bevorzugt, die von 2 bis etwa 20 Kohlenstoffatome enthalten, und umfassen als anschauliche, nicht einschränkende Beispiele, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, tertiär-Butyl, Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Octyl, Decyl, Dodecyl. Cyclische aliphatische Gruppen beinhalten Cyclo- oder Bicycloalkylreste, vorzugsweise solche, die von 3 bis etwa 12 Ringkohlenstoffatome enthalten, mit einer Gesamtanzahl von Kohlenstoffatomen von weniger als oder gleich 50. Einige anschauliche, nicht einschränkende Beispiele von diesen cyclischen aliphatischen Gruppen schließen Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Methylcyclohexyl und Cycloheptyl ein. Aliphatische Gruppen schließen auch Aralkylreste, enthaltend von 7 bis etwa 14 Kohlenstoffatome ein. Diese schließen ein, sind aber nicht eingeschränkt auf, Benzyl, Phenylbutyl, Phenylpropyl und Phenylethyl.
Die Polyestercarbonate, welche in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, sind im Stand der Technik wohl bekannt, wie z.B. offenbart in US-Patent Nrn. 3 030 331, 3 169 121, 3 207 814, 4 238 596, 4 238 597, 4 487 896, 4 506 065 und in der gemeinsam anhängigen Anmeldung Ser. No. 09/181 902, angemeldet am 29. Oktober 1998 und zu demselben Anmelder wie die vorliegende Anmeldung zugehörig.
Der erste Schritt des Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahrens ist eine Vorreaktion von Carbonsäurediester, Katalysator und Disäure. Die Vorreaktion, so wie hier verwendet, betrifft ein Veresterungsverfahren. Die Vorreaktion der Disäure und Carbonsäurediester bildet eine Carbonsäurediesterverbindung. Die Vorreaktion wird bis zu im Wesentlichen vollständigem Umsatz der Disäure zu einer Carbonsäurediesterverbindung fortschreiten lassen. „Im Wesentlichen vollständiger Umsatz", so wie hier verwendet, betrifft die Reaktion der Disäure und Carbonsäurediesters, wobei zumindest 95% der Disäure und Carbonsäurediesters reagieren, um eine Carbonsäurediesterverbindung zu bilden.
Carbonsäurediester haben die allgemeine Formel R₂(CO₃), wobei R eine Alkyl- oder Arylgruppe ist. Typische Beispiele für Carbonsäurediester umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, Diphenylcarbonat, Ditolylcarbonat, Bis(chlorphenyl)carbonat, m-Kresylcarbonat, Dinaphthylcarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Dibutylcarbonat, Dicyclohexylcarbonat, sowie Mischungen davon. Der typischerweise meist verwendete Carbonsäurediester ist Diphenylcarbonat.
Disäuren haben die allgemeine Formel R(COOH)₂, wobei R eine Alkyl- oder Arylgruppe ist. Beispiele für Disäuren umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, aliphatische Disäuren, aromatische Disäuren, sowie Mischungen davon. Beispiele von aliphatischen Disäuren sind Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, C-19-Disäure, C-36-Dimerdisäure, sowie aromatische Disäuren, wie z.B. Isophthalsäure, Terephthalsäure und 2,6-Naphthalindicarbonsäure.
Die Zugabe der Disäuren in das Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren verbessert wirksam die Schmelzviskosität des Polyestercarbonats. Schmelzviskosität, so wie hier verwendet, betrifft die Fähigkeit eines geschmolzenen Polyestercarbonats zu fließen. Niedrige Schmelzviskosität ermöglicht schnelles und wirksames Spritzgießen des Polyestercarbonats.
Typische Katalysatoren, die in dem Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren verwendet werden, umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, Alkalimetallverbindungen, Erdalkalimetallverbindungen, quaternäre Ammoniumverbindungen, sowie Kombinationen daraus.
Als Katalysatoren geeignete Alkalimetallverbindungen umfassen Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Lithiumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Lithiumcarbonat, Natriumacetat, Kaliumacetat, Lithiumacetat, Natriumstearat, Kaliumstearat, Lithiumstearat, Natriumborhydrid, Lithiumborhydrid, Natriumborphenolat, Natriumbenzoat, Kaliumbenzoat, Lithiumbenzoat, Dinatriumhydrogenphosphat, Dikaliumhydrogenphosphat, Dilithiumhydrogenphosphat, Dinatrium-, Dikalium- und Dilithiumsalze von Bisphenol A, sowie Natrium-, Kalium- und Lithiumsalze von Phenol.
Als Katalysatoren geeignete Erdalkalimetallverbindungen umfassen Calciumhydroxid, Bariumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Strontiumhydroxid, Calciumhydrogencarbonat, Bariumhydrogencarbonat, Magnesiumhydrogencarbonat, Strontiumhydrogencarbonat, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Strontiumcarbonat, Calciumacetat, Bariumacetat, Magnesiumacetat, Strontiumacetat, Calciumstearat, Bariumstearat, Magnesiumstearat und Strontiumstearat.
Als Katalysatoren geeignete quaternäre Ammoniumverbindungen umfassen Tetraalkylammoniumverbindungen, wie z.B. Tetramethylammoniumhydroxid und Tetraethylammoniumhydroxid.
Bevorzugte Katalysatoren umfassen Tetramethylammoniumhydroxid, Natriumhydroxid und Mischungen davon.
Um Polyestercarbonate zu bilden werden für jedes Mol Disäure zwei Mol Carbonsäurediester benötigt und ein Mol Carbonsäurediester wird für jedes Mol der aromatischen Dihydroxyverbindung benötigt. Der Katalysator ist in einem Bereich zwischen etwa 10^–8 Mol und etwa 10^–3 Mol je Mol aromatischer Dihydroxyverbindung vorhanden. In einer anderen Ausführungsform ist der Katalysator in einem Bereich zwischen etwa 10^–7 Mol und etwa 10^–5 Mol je Mol der aromatischen Dihydroxyverbindung vorhanden.
Das Vorreaktionsverfahren wird typischerweise bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 180°C und 270°C ausgeführt. Gewöhnlich wird die Vorreaktion bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 220°C und etwa 260°C ausgeführt. Meistens wird die Vorreaktion bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 230°C und etwa 250°C ausgeführt. Das Reaktionsgefäß wird typischerweise in einem Bereich zwischen Atmosphärendruck und 200 Torr für die Vorreaktion gehalten.
Die Bildung des Diesters aus der Vorreaktion von Carbonsäurediester, Katalysator und Disäure stellt im Wesentlichen vollständiges Einbringen der Disäure in das Polyestercarbonat sicher. „Im Wesentlichen vollständiges Einbringen", so wie hier verwendet, betrifft ein Polyestercarbonat, wobei zumindest 95% der als Ausgangsmaterial verwendeten Disäure in das Polyestercarbonatprodukt eingebracht sind. Um vollständigen Umsatz der Disäure zu einem Diester zu kontrollieren, kann protonen-kernmagnetische Resonanzspektroskopie verwendet werden, um die Bildung des Diesters zu bestätigen.
Nachdem der Diester in dem Vorreaktionsschritt gebildet wurde, umfasst der zweite Schritt des Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahrens die Reaktion von zumindest einer aromatischen Dihydroxyverbindung mit der in dem Vorreaktionsschritt gebildeten Diesterverbindung. Der Schritt der Reaktion von zumindest einer aromatischen Dihydroxyverbindung mit der Diesterverbindung wird hier als das Kondensationsverfahren bezeichnet. Zumindest eine aromatische Dihydroxyverbindung wird im Allgemeinen zu der reagierten Vorreaktionsmischung unter Inertgasbedingungen zugegeben. „Inertgasbedingungen", so wie hier verwendet, betrifft ein Reaktionsgefäß, das mit einem Inertgas gespült und wieder aufgefüllt wird, z.B. Stickstoff, Argon oder Helium.
Geeignete aromatische Dihydroxyverbindungen zur Herstellung von Polyestercarbonaten umfassen solche, die durch Formel VI dargestellt werden: HO-D-OH (VI)wobei D ein zweiwertiger aromatischer Rest ist, wie in Formel I definiert. Vorzugsweise hat D die Struktur der Formel VII:
wobei A¹ eine aromatische Gruppe, wie z.B. Phenylen, Biphenylen und Naphthylen darstellt. E kann eine Alkylen- oder Alkylidengruppe sein, wie z.B. Methylen, Ethylen, Ethyliden, Propylen, Propyliden, Isopropyliden, Butylen, Butyliden, Isobutyliden, Amylen, Amyliden und Isoamyliden. Wenn E eine Alkylen- oder Alkyliden- oder Alkylidengruppe ist, kann sie auch aus zwei oder mehr Alkylen- oder Alkylidengruppen bestehen, die durch eine Einheit verknüpft sind, die sich von Alkylen oder Alkyliden unterscheidet, wie z.B. eine aromatische Verknüpfung, eine tertiäre Aminverknüpfung, eine Etherverknüpfung, eine Carbonylverknüpfung, eine Silizium enthaltende Verknüpfung, wie z.B. Silan oder Siloxy, oder eine Schwefel enthaltende Verknüpfung, wie z.B. Sulfid, Sulfoxid oder Sulfon, oder eine Phosphor enthaltende Verknüpfung, wie z.B. Phosphinyl oder Phosphonyl. Zusätzlich kann E eine cycloaliphatische Gruppe sein, wie z.B. Cyclopentyliden, Cyclohexyliden, 3,3,5-Trimethylcyclohexyliden, Methylcyclohexyliden, 2-[2.2.1]-Bicycloheptyliden, Neopentyliden, Cyclopentadecyliden, Cyclododecyliden und Adamantyliden. R⁵ stellt Wasserstoff oder eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe dar, wie z.B. Alkylreste, Arylreste, Aralkylreste, Alkarylreste, Cycloalkylreste oder Bicycloalkylreste. Die Bezeichnung „Alkylrest" ist dazu gedacht, sowohl normale Alkyl- als auch verzweigte Alkylreste zu bezeichnen. Normale und verzweigte Alkylreste sind vorzugsweise solche, die von 2 bis etwa 20 Kohlenstoffatome enthalten, und die als anschauliche, nicht einschränkende Beispiele Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, tertiär-Butyl, Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Octyl, Decyl, Dodecyl umfassen. Arylreste umfassen Beispiele wie z.B. Phenyl und Tolyl. Vertretene Cyclo- oder Bicycloalkylreste sind vorzugsweise solche, die von 3 bis etwa 12 Ringkohlenstoffatome enthalten, mit einer Gesamtanzahl an Kohlenstoffatomen von weniger als oder gleich 50. Einige anschauliche, nicht einschränkende Beispiele für diese Cycloalkylreste umfassen Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Methylcyclohexyl und Cycloheptyl. Bevorzugte Aralkylreste sind solche, die von 7 bis etwa 14 Kohlenstoffatome enthalten. Diese umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf Benzyl, Phenylbutyl, Phenylpropyl und Phenylethyl.
Y¹ kann ein Halogen sein, wie z.B. Fluor, Brom, Chlor und Jod, eine tertiäre Stickstoffgruppe, wie z.B. Dimethylamino, eine organische Gruppe, wie z.B. R⁵ oben, oder eine Alkoxygruppe, wie z.B. OR, wobei R eine Alkyl- oder Arylgruppe ist. Es ist lediglich notwendig, dass Y¹ inert und unbeeinträchtigt durch die Reaktanten und Reaktionsbedingungen ist, die verwendet werden, um das Polyestercarbonat herzustellen.
Der Buchstabe „m" stellt eine ganze Zahl von und einschließlich Null bis zur Anzahl der an A¹ für die Substitution verfügbaren Positionen dar, „p" stellt eine ganze Zahl von und einschließlich Null bis zur Anzahl der an E für die Substitution verfügbaren Positionen dar, „t" stellt eine ganze Zahl gleich oder zumindest eins dar, „s" ist entweder Null oder eins, und „u" stellt eine ganze Zahl einschließlich Null dar.
In der aromatischen Dihydroxyphenolverbindung, in der D durch Formel VII oben dargestellt wird, kann, wenn ein der mehr Y¹-Substituent vorhanden ist, Y¹ gleich oder verschieden sein. Zum Beispiel kann der Y¹-Substituent eine Kombination von verschiedenen Halogenen sein. Der R⁵-Substituent kann ebenfalls der gleiche oder verschieden sein, wenn mehr als ein R⁵-Substituent vorhanden ist. Wenn „s" in Formel VII Null ist und „u" nicht Null ist, sind die aromatischen Ringe direkt verbunden. Die Positionen der Hydoxylgruppen und Y¹ auf dem aromatischen Kernresten A¹ kann in den ortho-, meta- oder para-Positionen variiert werden und die Gruppierungen können in vicinalem, asymmetrischem oder symmetrischem Verhältnis zueinander stehen, wobei zwei oder mehr Ringkohlenstoffatome des Kohlenwasserstoffrestes mit Y¹- und Hydroxylgruppen substituiert sind.
Einige anschauliche, nicht einschränkende Beispiele von aromatischen Dihydroxyverbindungen der Formel VI umfassen die dihydroxy-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe, die generisch oder spezifisch in US-Patent 4 217 438 offenbart sind. Einige bevorzugte Beispiele von aromatischen Dihydroxyverbindungen umfassen 4,4'-(3,3,5-Trimethylcyclohexyliden)diphenol, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (allgemein bekannt als Bisphenol A), 2,2-Bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propan, 2,4'-Dihyroxydiphenylmethan, Bis(2-hydroxyphenyl)methan, Bis(4-hydroxyphenyl)methan, Bis(4-hydroxy-5-nitrophenyl)methan, Bis(4-hydroxy-2,6-dimethyl-3-methoxyphenyl)methan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 1,1-Bis(4-hydroxy-2-chlorphenyl)ethan, 2,2-Bis(3-phenyl-4-hydroxyphenyl)propan, Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexylmethan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-1-phenylpropan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propan (allgemein bekannt als DMBPC), Resorcin und C_1-3 alkylsubstituierte Resorcine.
Am typischsten ist 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan die bevorzugte aromatische Dihydroxyverbindung. Kombinationen aus aromatischen Dihydroxyverbindungen können ebenfalls verwendet werden.
Wenn einmal zumindest eine aromatische Dihydroxyverbindung in das Reaktionsgefäß, das die reagierte Vorreaktionsmischung enthält, zugegeben wurde, wird die Temperatur auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 250°C und etwa 320°C erhöht, und in einer anderen Ausführungsform in einen Bereich zwischen etwa 270°C und etwa 300°C. Der Druck in dem Reaktionsgefäß wird stufenweise auf einen Druck in einem Bereich zwischen etwa 50 Torr und etwa 0,01 Torr reduziert. Bei der erhöhten Temperatur und verringertem Druck tritt Destillation von Nebenprodukten wie z.B. Phenol auf.
Der Vorreaktionsschritt und die Zugabe von zumindest einer aromatischen Dihydroxyverbindung in die reagierte Vorreaktionsmischung tritt sowohl im Batch-Modus als auch im kontinuierlichen oder halb-kontinuierlichen Modus auf. Bei einer Reaktion im Batch-Modus werden z.B. alle Komponenten kombiniert und reagieren lassen, bis die meisten der Reaktanten verbraucht sind. Um fortzufahren, muss die Reaktion gestoppt werden und zusätzlicher Reaktant zugegeben werden. Unter kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Bedingungen muss die Reaktion nicht gestoppt werden, um mehr Reaktanten zu zu geben.
Folgend auf die Vervollständigung des Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahrens kann das Polyestercarbonat durch herkömmliche Verfahren gewonnen und isoliert werden. Dies kann z.B. zumindest einen Schritt der Anti-Lösungsmittelfällung, Waschen, Trocknen und Entfernen der flüchtigen Bestandteile – Pelletisierung durch Extrusion umfassen.
Die durch die vorliegende Erfindung erhaltenen Polyestercarbonate können in einer großen Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Z.B. können Polyestercarbonate als optische Datenspeichermedienkomponenten, wie z.B. Kompaktdisks und Kassetten (cartridges), Innen- und Außenbeleuchtungslinsen, Gehäuse und Hüllen, Computer und Gehäuse in der Telekommunikationsindustrie, sowie Behälter, optische Linsen und Augenbekleidung verwendet werden.
Damit der Fachmann besser in der Lage ist, die Erfindung durchzuführen, werden die folgenden Beispiele im Wege der Veranschaulichung und nicht im Wege der Einschränkung angegeben.
Beispiel 1
Vorreaktion von Dodecandisäure mit Diphenylcarbonat, Tetramethylammoniumhydroxid und Natriumhydroxid
Eine Glasröhre (2,5 Zentimeter mal 20 Zentimeter) wird mit 3 molarer Salzsäurelösung vorbehandelt und in deionisiertem Wasser gespült. Diphenylcarbonat (3,090 Gramm), Dodecandisäure (0,285 Gramm), Natriumhydroxid (6,87 Mikroliter einer 1 millimolaren Lösung) und Tetramethylammoniumhydroxid (15,30 Mikroliter einer 0,22 molaren Lösung) werden in die vorbehandelte Glasröhre zugegeben. Ein Magnetrührstab wird in die Glasröhre zugegeben und die Röhre wird mit einem nicht gesicherten Deckel (um Kohlendioxyd entkommen zu lassen) verschlossen. Die Röhre wird in ein 240°C Salzbad gegeben. Nachdem der Inhalt schmelzen gelassen wurde wird die Mischung gerührt. Gleiche Mengen werden alle 15 Minuten für protonen-kernmagnetische Resonanzspektroskopieanalyse entnommen. Nach 90 Minuten ist die Umsetzung der Dodecandisäure zu dem Diphenyldiester vollständig.
Beispiel 2
Polymerisation von Dodecandisäure zu Polyestercarbonat
Eine Glasröhre (3,8 Zentimeter mal 30 Zentimeter) wird mit 3 molarer Salzsäurelösung vorbehandelt und in deionisiertem Wasser gespült. Diphenylcarbonat (46,303 Gramm), Dodecandisäure (4,073 Gramm), Natriumhydroxid (98,25 Mikroliter einer 1 millimolaren Lösung) und Tetramethylammoniumhydroxid (218,8 Mikroliter einer 0,22 molaren Lösung) werden in die vorbehandelte Glasröhre zugegeben. Ein Rührer wird zugegeben und die Röhre wird in ein Schmelzreaktionssystem eingebracht. Die Röhre wird evakuiert und mit Stickstoffgas dreimal wiedergefüllt, dann auf eine Temperatur von 240°C erhitzt.
Der Druck in dem Reaktionsgefäß wird auf Atmosphärendruck gehalten. Nachdem der Inhalt schmelzen gelassen wurde wird die Mischung mit 60 Upm gerührt. Gleiche Mengen werden alle 15 Minuten für protonen-kernmagnetische Resonanzspektroskopieanalyse entnommen. Nach 90 Minuten ist die Umsetzung der Dodecandisäure zu dem Diphenyldiester vollständig. 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (40,821 Gramm) werden in die Röhre über einen Anschluss unter positivem Stickstoffdruck in den Reaktorkopf zugegeben. Die Temperatur wird auf 270°C erhöht und der Druck wird auf 300 Torr reduziert. Phenol wird langsam über die nächsten 80 Minuten abdestilliert, während der Druck stufenweise auf 60 Torr reduziert und die Temperatur auf 270°C erhöht wird. Die Temperatur wird dann auf 300°C erhöht und der Druck auf weniger als 1 Torr reduziert. Die Schmelze wird unter diesen Bedingungen 90 Minuten gehalten, mit Stickstoffgas auf Atmosphärendruck belüftet und als Schmelze aus dem Reaktor entfernt.
Das erhaltene gebildete Polyestercarbonat hat eine T_g von 125°C, gemessen durch Differentialabtastkalorimetrie (DSC), ein Molekulargewicht von 64 900, gemessen durch Gelpermeationschromatographie (GPC) in Chloroform gegen einen Polystyrolstandard, und im Wesentlichen vollständigen Einbau der Dodecandisäure, bestimmt durch protonenkernmagnetische Spektroskopie.

Claims

Ein Schmelzkondensations-Polymerisationsverfahren zur Herstellung von Polyestercarbonaten umfassend die Schritte, dass man: (I) einen Kohlensäurediester und einen Katalysator mit einer Disäure vorreagiert; und dann (II) wenigstens eine aromatische Dihydroxyverbindung mit der umgesetzten Vorreaktionsmischung umsetzt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Disäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, C-19 Dimer-Disäure, C-36 Dimer-Disäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure und Kombinationen davon.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die aromatische Dihydroxyverbindung 2,2-bis-(4-Hydroxyphenyl)-propan umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator eine quaternäre Ammoniumverbindung, eine Alkalimetallverbindung, eine Erdalkalimetallverbindung oder Kombinationen davon ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Katalysator Tetramethylammoniumhydroxid, Natriumhydroxid oder Mischungen davon ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Kohlensäurediester Diphenylcarbonat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorreaktionstemperatur zwischen 180°C und 270°C ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt II bei einer Temperatur zwischen 250°C und 320°C stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt I bei einem Druck in einem Bereich zwischen etwa atmosphärischem Druck und 200 Torr geschieht.
Ein Kondensationspolymerisationsverfahren zur Herstellung von Polyestercarbonaten umfassend die Schritte, dass man: (I) Diphenylcarbonat mit Tetramethylammoniumhydroxid und Dodecandisäure vorreagiert, um eine reagierte Vorreaktionsmischung zu bilden; und (II) 2,2-bis-(4-Hydroxyphenyl)-propan zu der umgesetzten Vorreaktionsmischung zufügt.