DE60123531T2

DE60123531T2 - Verfahren zur Reinigung von Diarylcarbonat sowie Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat

Info

Publication number: DE60123531T2
Application number: DE60123531T
Authority: DE
Inventors: Ryoji Ube-shi Sugise; Shuji Ube-shi TANAKA; Kohichi Ube-shi Kashiwagi; Takashi Ube-shi Doi; Hirofumi Ube-shi Ii; Masayuki Ube-shi Nishio; Shinichi Ube-shi YOSHIDA; Yutaka Ube-shi Asada; Kazuo Ube-shi Miyamoto
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: ES2269260T3; EP1178033A1; KR100890887B1; US20020019512A1; ATE341532T1; US6472498B2; CN1337392A; KR20020011945A; DE60123531D1; SG99930A1; CN1243715C; EP1178033B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, umfassend ein Diarylcarbonat, mit geringen Verunreinigungen aus einem Reaktionsgemisch der Decarbonylierung eines Diaryloxalats und ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat aus der oben genannten Zusammensetzung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diarylcarbonat ist als Ausgangsverbindung zur Herstellung einer Vielzahl von chemischen Verbindungen insbesondere von Polycarbonat bekannt. Für die Herstellung von Polycarbonat wird ein Diarylcarbonat mit einer mehrere Hydroxygruppen enthaltenden aromatischen Verbindung wie einer Bisphenolverbindung in einer Polykondensationsreaktion in Gegenwart eines Katalysators umgesetzt.
Das Polycarbonat weist exzellente Eigenschaften in Bezug auf die mechanische Festigkeit, Transparenz, die elektrischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften auf und wird in weitem Umfang z.B. zur Herstellung von Substraten für Kompakt-Disks und anderen elektrischen und elektronischen Materialien, von organischen Glasmaterialien und optischen Linsen verwendet.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung eines Diarylcarbonats bekannt, wie die Umesterung von Dialkylcarbonaten und die Reaktion von Phosgen mit einer Phenolverbindung.
Kürzlich ist ein Verfahren zur Herstellung eines Diarylcarbonats durch Decarbonylierung eines Diaryloxalats erfunden worden, wie es in dem US-Patent Nr. 5,648,510 beschrieben ist. Des Weiteren lehrt das US-Patent Nr. 5,892,091, dass die Decarbonylierung eines Diaryloxalats vorteilhaft in Gegenwart eines solchen Katalysators als organische Phosphorverbindung durchgeführt werden kann.
Das US-Patent Nr. 5,922,827 und die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 987 285 beschreiben Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat aus einem Diarylcarbonat, welches durch Decarbonylierung eines Diaryloxalats hergestellt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die benannten Erfinder haben Studien durchgeführt, um das Diarylcarbonat, welches durch die Decarbonylierung eines Diaryloxalats hergestellt wird, zur Herstellung eines Polycarbonats durch dessen Umsetzung mit einer mehrere Hydroxygruppen enthaltenden Verbindung zu verwenden. Im Verlaufe dieser Studien haben die Erfinder festgestellt, dass das Polycarbonat, das durch die Verwendung eines Diarylcarbonats hergestellt wird, das durch die Decarbonylierung eines Diaryloxalats erhalten wird, zur Verfärbung neigt, dass es einen gelben Farbton aufweist. Das verfärbte Polycarbonat ist nachteilig insbesondere in dem Fall, in dem das Polycarbonat zur Herstellung optischer Elemente wie von optischen Disks und optischen Linsen eingesetzt wird.
Deshalb haben die Erfinder weitere Studien durchgeführt, um herauszufinden, warum das Polycarbonat verfärbt ist. Als Ergebnis haben sie entdeckt, dass eine Furanring-haltige Verbindung, in dem das Diarylcarbonat enthaltenden Reaktionsprodukt, welches durch die Decarbonylierung erhalten wird, enthalten ist, und dass die Furanring-haltige Verbindung das resultierende Polycarbonat gelb färbt, selbst wenn die Menge der Furanring-haltigen Verbindung sehr gering ist. Eine repräsentative Furanring-haltige Verbindung ist Benzofuran-2,3-dion, von der man annimmt, dass sie durch Fries-Umlagerung des Diaryloxalats gebildet wird.
Dann wird bestätigt, dass ein weniger verfärbtes Polycarbonatharz hergestellt werden kann, wenn ein Diarylcarbonatprodukt, dessen Gehalt an Furanring-haltiger Verbindung auf eine Konzentration von weniger als 1 ppm (Gewichts-ppm) reduziert ist, zur Herstellung von Polycarbonat verwendet wird.
Demgemäß ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, die ein Diarylcarbonat und eine Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm (auf das Gewicht bezogen) enthält. Die Zusammensetzung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, stammt aus einem Reaktionsgemisch der Decarbonylierungsreaktion eines Diaryloxalats.
Eine repräsentative Furanring-haltige Verbindung ist Benzofuran-2,3-dion oder ihr Derivat, von dem man annimmt, dass es aus dem Diaryloxalat über eine Nebenreaktion herrührt.
Insbesondere ist der Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, umfassend ein Diarylcarbonat und eine Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm, aus einem Reaktionsgemisch der Decarbonylierung eines Diaryloxalats, das die Stufen umfasst:
Gewinnung aus dem Decarbonylierungsreaktionsgemisch eines ersten Destillats, umfassend ein Diarylcarbonat, eine als Nebenprodukt erhaltene Furanring-haltige Verbindung, ein nicht umgesetztes Diaryloxalat und weitere Nebenprodukte durch Destillation;
Gewinnung eines zweiten Destillats aus dem ersten Destillat, umfassend das Diarylcarbonat in einer Menge von nicht weniger als 95,0 Gew.-%, die Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von 1 bis 2000 ppm und das nicht umgesetzte Diaryloxalat in einer Menge von nicht mehr als 1 Gew.-% durch Destillation; und
Gewinnung der Zusammensetzung, umfassend ein Diarylcarbonat und eine Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm, durch Entfernung, aus dem zweiten Destillat, mindestens eines Teils der Furanring-haltigen Verbindung durch Destillation zur Entfernung eines Destillats mit einer relativ großen Menge der Furanring-haltigen Verbindung, Hitzebehandlung bei 150-300°C zur Zersetzung, Kondensation oder Modifikation mindestens eines Teils der Furanring-haltigen Verbindung und nachfolgende Destillation, Hydrierung und nachfolgende Destillation, oder Adsorption.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das vorteilhaft zur Herstellung eines Diarylcarbonatprodukts mit geringen Verunreinigungen aus einem Reaktionsgemisch der Decarbonylierung eines Diaryloxalats anwendbar ist.
2 ist ein Flussdiagramm, das vorteilhaft zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Diarylcarbonatprodukts mit geringeren Verunreinigungen verwendet werden kann.
3 ist ein weiteres Flussdiagramm, das auch vorteilhaft zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Diarylcarbonatprodukts mit geringen Verunreinigungen verwendet werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist bevorzugt, dass der Gehalt einer Furanring-haltigen Verbindung (hierin im Weiteren als "Furanderivat" bezeichnet) in dem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, die aus einem Reaktionsgemisch der Decarbonylierungsreaktion eines Diaryloxalats stammt, so niedrig wie möglich ist. Jedoch ist es nicht leicht, das Furanderivat vollständig aus dem Reaktionsgemisch in einem großtechnischen Verfahren zu entfernen. Gemäß den Untersuchungen der benannten Erfinder ist bestätigt worden, dass, wenn der Gehalt des Furanderivats in dem Produkt, das im Wesentlichen aus einem Diarylcarbonat besteht, nicht mehr 1 ppm beträgt, die problematische Verfärbung von Polycarbonat, das durch die Verwendung des Diarylcarbonatprodukts hergestellt wird, in wirksamer Weise verhindert werden kann. Der Gehalt eines Furanderivats beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,8 ppm, mehr bevorzugt 10 ppb bis 0,5 ppm. Am meisten bevorzugt beträgt der Gehalt des Furanderivats weniger als 0,3 ppm.
Es ist weiter bevorzugt, dass das Diarylcarbonatprodukt wenig hydrolysierbare Halogenid- (insbesondere Chlorid-) Verbindungen, vorzugsweise 0,2 ppm oder weniger, ausgedrückt als Halogen- (insbesondere Chlor-) Gehalt, enthält. Der Halogengehalt liegt vorzugsweise im Bereich von 1 ppb bis 0,1 ppm, mehr bevorzugt im Bereich von 5 bis 50 ppb.
Es ist auch bevorzugt, dass das Diarylcarbonatprodukt wenig organische Halogenidverbindungen neben den hydrolysierbaren Halogenidverbindungen enthält, vorzugsweise 10 ppm oder weniger, insbesondere 50 ppb bis 5 ppm, ausgedrückt als Halogengehalt.
Es wird angenommen, dass die hydrolysierbaren Halogenidverbindungen und die organischen Halogenidverbindungen in das Reaktionsgemisch als Verunreinigungen eingebracht worden sind, die aus einem Decarbonylierungskatalysator oder einer Hilfskatalysatorverbindung stammen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung (d.h. das Diarylcarbonatprodukt) ein Diarylcarbonat in einer Menge von 98 Gew.-% umfasst. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst ein Diarylcarbonat, mehr bevorzugt in einer Menge von 99,0 Gew.-% oder mehr, am meisten bevorzugt 99,30 Gew.-% oder mehr (wahrscheinlich bis zu 99,9 Gew.-%).
Ein Diaryloxalat, das eine nicht umgesetzte Ausgangsverbindung ist, ist wahrscheinlich in dem Reaktionsgemisch enthalten und in die erfindungsgemäße Zusammensetzung eingetragen. Der Gehalt des Diaryloxalats in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt vorzugsweise nicht mehr als 2.000 ppm.
Die erfindungsgemäße Diarylcarbonatzusammensetzung kann aus dem Reaktionsgemisch der Decarbonylierungsreaktion eines Diaryloxalats hergestellt werden, nachdem das Reaktionsgemisch speziellen Reinigungsverfahren unterworfen worden wurde. Ein Fließdia gramm eines repräsentativen erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erhalt eines Diarylcarbonatprodukts von extrem hoher Reinheit ist in 1 illustriert.
Die Decarbonylierungsreaktion eines Diaryloxalats läuft nach dem folgenden Reaktionsschema ab (1):
In dem Reaktionsschema (1) stehen Ar¹ und Ar² für dieselbe oder eine unterschiedliche Aryl- oder Aralkylgruppe, die einen oder mehrere Substituenten aufweisen kann. Eine repräsentative Arylgruppe ist Phenyl. Beispiele für die Substituenten schließen eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl, Ethyl oder Propyl), eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Ethoxy, Methoxy oder Propoxy), ein Halogenatom (z.B. ein Fluoratom oder Chloratom) und eine Nitrogruppe ein. Ein repräsentatives Diaryloxalat ist Diphenyloxalat, das einen oder mehrere Substituenten an seiner Phenylgruppe aufweisen kann.
Das als Nebenprodukt gebildete Kohlenmonoxid wird aus dem Reaktionsgemisch gasförmig ausgebracht. Falls gewünscht, kann das gasförmige Kohlenmonoxid zur Verwendung in verschiedenen chemischen Reaktionen gewonnen werden.
Die Decarbonylierungsreaktion eines Diaryloxalats wird vorzugsweise in flüssiger Phase in Gegenwart eines Decarbonylierungskatalysators wie eines organischen Phosphorkatalysators, am meisten bevorzugt eines Phosphoniumkatalysators, durchgeführt.
Die Details der Decarbonylierungsreaktion und die bevorzugten Katalysatoren sind in den vorerwähnten US-Patenten Nr. 5,648,510 und Nr. 5,892,091 beschrieben.
Bei der Decarbonylierungsreaktion kann der organische Phosphorkatalysator in einer Menge von 0,001 bis 50 mol%, vorzugsweise 0,01 bis 20 mol%, bezogen auf die Diaryloxalatmenge, eingesetzt werden. Der Katalysator kann in dem Diaryloxalat aufgelöst werden. Ansonsten wird mindestens ein Teil des Katalysators in dem Diaryloxalat aufgelöst. Eine Hilfskatalysatorkomponente kann in Kombination mit dem organischen Phosphorkatalysator eingesetzt werden.
Das Decarbonylierungsreaktionsgemisch umfasst im Allgemeinen das hergestellte Diarylcarbonat (im Allgemeinen in einer Menge von 50 bis 95 Gew.-%), ein nicht umgesetz tes Diaryloxalat, den Katalysator, eine als Nebenprodukt gebildete Furanring-haltige Verbindung (d.h. ein Furanderivat) und andere Nebenprodukte, z.B. Produkte mit einem höheren oder niedrigeren Siedepunkt.
Das Decarbonylierungsreaktionsgemisch wird destilliert oder eingedampft, um das erzeugte Diarylcarbonat von der Katalysatorzusammensetzung abzutrennen. Die Destillation oder das Eindampfen kann in bekannten Destillationsapparaturen oder Verdampfern durchgeführt werden. Günstigerweise wird ein Verdampfer, der von dem Prinzip eines herabfließenden Films Gebrauch macht, oder ein Dünnfilmverdampfer verwendet.
Bei der Destillation oder dem Eindampfen kann das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur im Bereich von etwa 100 bis 250°C, vorzugsweise 130 bis 200°C, erhitzt werden, die der Reaktionstemperatur der Decarbonylisierungreaktion unter reduzierten Druck im Bereich von etwa 100 bis 250°C, vorzugsweise 130 bis 200°C, ähnlich ist, um ein gasförmiges Gemisch zu gewinnen, das das gewünschte Diarylcarbonat, ein nicht umgesetztes Diaryloxalat und Nebenprodukte mit niedrigem Siedepunkt umfasst.
Das gasförmige Gemisch gibt ein erstes Destillat, das vorzugsweise etwa 70 bis 95 Gew.-% eines Diarylcarbonats und etwa 5 bis 25 Gew.-% eines Diaryloxalats enthält. Die Gesamtmenge des Diarylcarbonats und des Diaryloxalats in dem gasförmigen Gemisch liegt vorzugsweise im Bereich von 80 bis 99,9 Gew.-%, mehr bevorzugt 85 bis 99,0 Gew.-%. Das gasförmige Gemisch enthält weiterhin etwa 0,1 bis 5 Gew.-% an verschiedenen Nebenprodukten. Die Nebenprodukte umfassen Materialien mit einem Siedepunkt, der niedriger als der des Diarylcarbonats ist, wie Phenol und ein Furanderivat und als Nebenprodukt erhaltene Materialien mit einem Siedepunkt, der höher als der des Diarylcarbonats ist. Das gasförmige Gemisch enthält vorzugsweise nahezu keine Komponenten, die von dem Decarbonylierungskatalysator herrühren.
Ein repräsentatives Beispiel für die Furanring-haltige Verbindung ist Benzofuran-2,3-dion oder ihr Derivat, von der bzw. dem man annimmt, dass sie bzw. es aus dem Diaryloxalat oder seinem Derivat durch eine Fries-Umlagerungsreaktion gemäß dem folgenden Mechanismus (2) gebildet worden ist:
In den oben illustrierten Formeln ist R ein Substituent der Phenylgruppe eines Diaryloxalats entsprechend Ar¹ und Ar² der vorerwähnten Formel (1).
Nachdem das Reaktionsgemisch der Decarbonylierungsreaktion eingedampft ist, verbleiben ein Gemisch der Katalysatorkomponenten (d.h. Phosphoniumsalzkomponenten aus dem Phosphoniumkatalysator), einem nicht verdampften Diarylcarbonat, einem nicht verdampften Diaryloxalat und weiteren Nebenprodukten mit einem höheren Siedepunkt als dem des Diarylcarbonats in dem Verdampfungsapparat. Das verbleibende Gemisch kann in ein Gemisch eines Diaryloxalats und eines Decarbonylierungskatalysators zurückgeführt werden. Wenn das verbleibende Gemisch dem Decarbonylierungssystem wieder zugeführt wird, können eine Halogenidverbindung wie Chlorwasserstoff, ein Alkanhalogenid, ein Aralkylhalogenid, eine Halogen-substituierte aliphatische Carbonsäure, ein Carbonsäurehalogenid oder ein Sulfonsäurechlorid der restlichen Mischung oder dem Decarbonylierungsgemisch in einer Menge von 0,1 bis 100 mol%, bezogen auf die Menge der organischen Phosphorkatalysatorkomponente in dem verbleibenden Gemisch, zugesetzt werden, um die zurückgeführte Katalysatorkomponente zu aktivieren.
Das eingedampfte Gemisch (d.h. das erste Destillat) wird anschließend zur Reinigung destilliert, d.h. um die Verbindungen mit niedrigem Siedepunkt und die Verbindungen mit hohem Siedepunkt zu entfernen und ein zweites Destillat zu gewinnen, das vorzugsweise das Diarylcarbonat in einer Menge von nicht weniger als 95,0 Gew.-%, die Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von 1 bis 2.000 ppm und das nicht umgesetzte Diaryloxalat in einer Menge von nicht mehr als 1 Gew.-% enthält.
Beispiele für Verbindungen mit niedrigem Siedepunkt schließen phenolische Verbindungen wie Phenol und Cresol und Furan-haltige Verbindungen, die einen Siedepunkt aufweisen, der niedriger ist als der des Diarylcarbonats, ein. Beispiele für die Verbindungen mit höherem Siedepunkt schließen das Diaryloxalat, Methylphenylphenyloxalat, Phenyl-p- chlorbenzoat und Phenylsalicyat, welche die Ausgangsverbindung sind, Verunreinigungen der Ausgangsverbindung oder Nebenprodukte ein, die bei der Decarbonylierungsreaktion und dem Verdampfen entstehen.
Die Destillation für den Erhalt des zweiten Destillats kann in der folgenden Weise durchgeführt werden:

1) Das erste Destillat wird destilliert, um ein Destillat zu entfernen, das ein Diarylcarbonat und Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt, wie Phenolderivate umfasst unter Erhalt eines Rückstands, der als Hauptbestandteil Diarylcarbonat und eine reduzierte Menge an Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt umfasst; und
2) der Rückstand wird anschließend destilliert, um ein Destillat zu gewinnen (d.h. das zweite Destillat), das als Hauptbestandteil ein Diarylcarbonat und eine reduzierte Menge an Verunreinigungen mit hohem Siedepunkt umfasst.

Das endgültig erhaltene Destillat umfasst vorzugsweise ein Diarylcarbonat in einer Menge von 96 Gew.-% oder mehr, mehr bevorzugt 96 bis 99,9 Gew.-%, am meisten bevorzugt 98,0 bis 99,9 Gew.-%. Der Rückstand der Destillation 2) oben, der ein Diaryloxalat, ein Diarylcarbonat und Nebenprodukte mit hohem Siedepunkt umfasst, kann dem Decarbonylierungsverfahren wieder zugeführt werden.
Das zweite Destillat enthält ein Diaryloxalat in einer Menge von nicht mehr als 1 Gew.-%, insbesondere 10 bis 2.000 ppm, und Furanderivate wie Benzofuran-2,5-dion in einer Menge von 1 bis 2.000 ppm.
Das zweite Destillat wird anschließend einem weiteren Reinigungsverfahren unterworfen, um das meiste der Furanderivate zu entfernen, unter Erhalt des gewünschten Diarylcarbonatprodukts, das ein Diarylcarbonat mit etwa 99,00 Gew.-% oder mehr, speziell 99,30 bis 99,9 Gew.-%, noch spezieller 99,50 bis 99,99 Gew.-%, umfasst und wenig Furanderivate enthält, wie in einer Menge von etwa 5 ppb bis 0,8 ppm, speziell 10 ppb bis 0,5 ppm, ganz speziell 10 ppb bis 0,3 ppm.
In dem Verfahren zur Entfernung der Furanderivate kann das zweite Destillat einem der folgenden Verfahren unterworfen werden:

a) Destillation
b) Hitzebehandlung und anschließende Destillation
c) Hydrierung und anschließende Destillation
d) Adsorption

Die Destillation a) des zweiten Destillats wird in einer an sich bekannten Weise durchgeführt, um die Furanderivate weiter zum Erhalt des gewünschten Diarylcarbonatprodukts zu entfernen, das die Furanderivate in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm enthält.
Die Hitzebehandlung und nachfolgende Destillation b) kann durchgeführt werden, indem das zweite Destillat zur Zersetzung, Kondensation und/oder Modifikation der Furanderivate erhitzt wird und indem das so hitzebehandelte zweite Destillat nachfolgend destilliert wird, um das gewünschte Diarylcarbonatprodukt mit hoher Reinheit zu erhalten, wobei die Produkte der Zersetzung, Kondensation und/oder Modifikation, die im Allgemeinen einen Siedepunkt aufweisen, der höher ist als derjenige des Diarylcarbonats, zurückbleiben. Das so erhaltene Diarylcarbonatprodukt enthält das Furanderivat in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm und vorzugsweise umfasst es das Diarylcarbonat in einer Menge von 99,50 Gew.-% oder mehr.
Die Hitzebehandlung des zweiten Destillats kann bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 300°C, vorzugsweise 180 bis 250°C, mehr bevorzugt 200 bis 230°C, über einen Zeitraum von 0,05 bis 10 Stunden, vorzugsweise 0,1 bis 5 Stunden, durchgeführt werden, um das meiste Furanderivat zu zersetzen, zu kondensieren und/oder zu modifizieren (80 % oder mehr, speziell 90 % oder mehr, ganz speziell 95 % oder mehr).
Falls gewünscht, kann das durch die Destillation a) oder die Kombination von Hitzebehandlung und anschließender Destillation b) erhaltene Diarylcarbonatprodukt weiter destilliert werden, um ein Diarylcarbonatprodukt von höherer Reinheit zu gewinnen. Durch die vorliegende Destillation werden Produkte mit hohem Siedepunkt wie organische Halogenidverbindungen (z.B. Phenyl-p-chlorbenzoat), die von den hydrolysierbaren Halogenidverbindungen verschieden sind, im Rückstand verbleiben, wodurch ein Diarylcarbonatprodukt erhalten wird, das die hydrolysierbaren Halogenidverbindungen (z.B. hydrolysierbare organische Halogenidverbindungen wie Phenylchlorformiat und hydrolysierbare anorganische Halogenidverbindungen wie Salzsäure) in einer Menge von nicht mehr als 0,2 ppm, speziell 1 ppb bis 0,1 ppm, noch spezieller 5 bis 50 ppb, ausgedrückt als Halogenatomgehalt, und andere organische Halogenidverbindungen wie Phenyl-p-chlorbenzoat in einer Menge von nicht mehr als 10 ppm, speziell 10 ppb bis 5 ppm, ausgedrückt als Halogenatomgehalt, enthält.
Die 2 illustriert eine Reihe von Einrichtungen, die für die Herstellung eines Diarylcarbonatprodukts hoher Reinheit verwendet werden können.
In 2 werden ein Decarbonylierungskatalysator und ein Diaryloxalat einem Decarbonylierungsreaktor (3) durch die Leitung (1) bzw. die Leitung (2) zugeführt. In dem Reaktor (3) wird die Decarbonylierungsreaktion des Diaryloxalats in flüssiger Phase bei einer Temperatur von 100 bis 450°C (vorzugsweise 160 bis 400°C mehr bevorzugt 180 bis 350°C) bei einem Druck von 1,33322 kPa (10 mmHg) bis 10 kg/cm² (insbesondere bei einem Druck von 13,3322 kPa (100 mmHg) bis 8 kg/cm²) über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis 20 Stunden (insbesondere 1 bis 10 Stunden) durchgeführt. Das bei der Decarbonylierungsreaktion gebildete Kohlenmonoxid wird über die Leitung (8) ausgebracht.
Das Reaktionsgemisch wird aus dem Reaktor (3) durch die Leitung (4) ausgebracht und in einen Verdampfer (5) eingebracht. In dem Verdampfer (5) wird das Reaktionsgemisch unter reduziertem Druck erhitzt, um ein Destillat (d.h. das erste Destillat) zu produzieren. Das erste Destillat wird gewonnen und einem Destillationsturm (11) über die Leitung (9) zugeführt. Der Rückstand, der in dem Verdampfer (5) gebildet wird und den Decarbonylierungskatalysator enthält, wird vorzugsweise dem Decarbonylierungsreaktor (3) über eine Kombination der Leitung (6) und der Leitung (2) zugeführt. Es ist bevorzugt, dass nahezu der gesamte Rückstand (z.B. 90 bis 99,99 Gew.-%) dem Decarbonylierungsreaktor (3) wieder zugeführt wird. Eine halogenhaltige Verbindung wird vorzugsweise dem zurückgeführten Rückstand über die Leitung (10) ergänzend zugeführt, um den in dem Rückstand enthaltenen Decarbonylierungskatalysator zu aktivieren. Ein Teil des Rückstands (z.B. 0,05 bis 5 Gew.-%), der aus dem Verdampfer (5) ausgebracht wird, kann nach außen über die Leitung (7) geführt werden, um einen Teil der als Nebenprodukt erhaltenen hoch siedenden Produkte zu entfernen.
In dem Destillationsturm (11) wird das erste Destillat unter reduziertem Druck destilliert, um Nebenprodukte mit niedrigem Siedepunkt zu entfernen. Der Rückstand wird anschließend einem weiteren Destillationsturm (12) zugeführt.
In dem Destillationsturm (12) wird der Rückstand unter reduziertem Druck destilliert, um das zweite Destillat zu gewinnen, das im Wesentlichen aus einem Diarylcarbonat besteht. Das zweite Destillat wird anschließend einem weiteren Destillationsturm (13) über die Leitung (19) zugeführt (hauptsächlich zur Entfernung des Furanderivats). Der in dem Destillationsturm (12) erhaltene Rückstand wird durch die Leitung (17) ausgebracht. Der durch die Leitung (17) ausgebrachte Rückstand enthält ein nicht umgesetztes Diaryloxalat und deshalb wird der Rückstand vorzugsweise zu dem Decarbonylierungsreaktor (3) zurückgeführt.
In dem Destillationsturm (13) wird ein Furanderivat-haltiges Destillat durch die Leitung (15) entfernt. Wenn das Furanderivat-haltige Destillat eine gewisse Menge an Diarylcarbonat enthält, kann das Destillat dem Reaktor (3) wieder zugeführt werden. Der in dem Destillationsturm (13) verbliebene Rückstand besteht im Wesentlichen aus Diarylcarbonat und enthält nahezu keine Furanderivate.
Wenn jedoch der Gehalt an Furanderivaten in dem Rückstand aus dem Destillationsturm (13) nicht in zufriedenstellender Weise niedrig ist, kann der Rückstand einer weiteren Destillation unterworfen werden. In diesem Fall wird der Rückstand einem noch weiteren Destillationsturm (14) über die Leitung (20) zugeführt.
In dem Destillationsturm (14) wird der Rückstand unter reduziertem Druck destilliert, um ein Diarylcarbonatdestillat über Leitung (16) zu gewinnen. Der in dem Destillationsturm (14) verbleibende Rückstand enthält hoch siedende Produkte und wird durch die Leitung (18) ausgebracht.
Die 3 illustriert eine weitere Reihe von Einrichtungen, die für die Herstellung eines Diarylcarbonatprodukts hoher Reinheit verwendbar sind. Die Einrichtungen gemäß 3 unterscheiden sich im Wesentlichen von denjenigen der 2 durch Ersatz des Destillationsturms (13) (zur Entfernung der Furanderivate) durch eine Heizeinrichtung (21) zur Zersetzung, Kondensation und/oder Modifikation der Furanderivate in dem zweiten Destillat. Das so hitzebehandelte zweite Destillat wird anschließend über die Leitung (22) dem Destillationsturm (23) zugeführt.
In dem Destillationsturm (23) der 3 wird der Rückstand unter reduziertem Druck destilliert, um ein Diarylcarbonatdestillat über die Leitung (24) zu erhalten. Der in dem Destillationsturm (23) verbleibende Rückstand enthält hoch siedende Produkte und wird über die Leitung (25) ausgebracht.
Das Diarylcarbonatprodukt, das nahezu keine Furanderivate enthält, wird in vorteilhafter Weise in Kombination mit einer mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindung zur Herstellung von Polycarbonat mit geringer Färbung durch Polykondensationsreaktion verwendet.
Die Polykondensationsreaktion zwischen einem Diarylcarbonat und einer mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindung zur Herstellung von Polycarbonat per se ist gut bekannt.
Eine repräsentative Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen ist eine aromatische Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen, in der eine Reihe (insbesondere zwei) Hydroxylgruppen direkt an einen aromatischen Ring einer aromatischen Verbindung gebunden sind. Die aromatische mehrere Hydroxylgruppen enthaltende Verbindung kann in Kombination mit einer aliphatischen, mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindung verwendet werden (z.B. mit einer aliphatischen Diolverbindung wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol oder Hexandiol), sofern mindestens 60 mol% des Gemisches, vorzugsweise mindestens 80 mol% des Gemisches, eine aromatische, mehrere Hydroxylgruppen enthaltende Verbindung darstellen.
Beispiele für die aromatischen, mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen schließen Bis(hydroxyaryl)alkane (die als Verbindungen vom Bisphenol-Typ bezeichnet werden), wie Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl-butan), 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)octan, Bis(4-hydroxyphenyl)phenylmethan, 2,2-Bis(4-hydroxy-2-methylphenyl)-propan, 1,2-Bis(4-hydroxy-2-t-butylphenyl)propan und 2,2-Bis(4-hydroxy-3-bromphenyl)propan; Hydroxyarylether, wie 4,4'-Dihydroxydiphenyl ether und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylether; Dihydroxyarylsulfide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfid und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfid; Dihydroxyarylsulfoxide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfoxid und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfoxid; und Dihydroxyarylsulfone, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfon ein.
Bei der Herstellung von Polycarbonat wird ein Diarylcarbonat hoher Reinheit vorzugsweise in einer Menge von 1,001 bis 1,5 mol, insbesondere 1,01 bis 1,3 mol, pro 1 mol oder mehr der Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen wie einer aromatischen Dihydroxyverbindung eingesetzt. Bei der Herstellung können ein Polymerisationsregulator, ein Endgruppen-Modifiziermittel und eine Monophenolverbindung zusätzlich zu dem Diarylcarbonat und der mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindung eingesetzt werden.
Für die Herstellung von Polycarbonat kann ein entsprechender basischer Katalysator (z.B. ein Salz einer organischen Säure, ein Salz einer anorganischen Säure, ein Hydroxid, ein Hydrid oder Alkoholat eines Alkalimetalls oder eines Erdalkalimetalls oder eine stickstoffhaltige basische Verbindung) im Allgemeinen eingesetzt werden. Zum Beispiel wird die Herstellung durchgeführt, indem ein Gemisch eines Arylcarbonats, einer mehrere Hydroxygruppe enthaltenden Verbindung und eines basischen Katalysators auf eine Temperatur von ungefähr 100 bis 230°C erhitzt wird, wodurch eine als Nebenprodukt gebildete Phenolverbindung durch Verdampfen entfernt wird. Die Reaktionstemperatur wird vorzugsweise allmählich erhöht und der Druck allmählich vermindert. Die Polymerisationsreaktion wird vorzugsweise in einem Schritt oder in zwei Schritten durchgeführt.
Beispiele für die basischen Katalysatoren zur Herstellung der Polycarbonate schließen die folgenden ein:
(1) Stickstoffatom-haltige basische Verbindungen
Ammoniumhydroxide mit Alkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppe (z.B. Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid und Trimethylbenzylammoniumhydroxid; tertiäre Amine (z.B. Trimethylamin, Triethylamin, Dimethylbenzylamin und Triphenylamin); sekundäre Amine; primäre Amine, Tetramethylammoniumborhydrid; und Tetrabutylammoniumborhydrid
(2) Alkalimetallverbindungen
Alkalimetallhydroxide (z.B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid); Alkalimetallhydrogencarbonate (z.B. Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat und Lithiumhydrogencarbonat); Alkalimetallcarbonate (z.B. Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und Lithiumcarbonat); und Alkalimetallphosphate und -phosphite (z.B. Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Lithiumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphit, Natriumdihydrogenphosphit, Dinatriumhydrogenphosphat, Dikaliumhydrogenphosphat und Dilithiumhydrogenphosphat); Alkalimetallsalze organischer Säuren (z.B. Natriumacetat, Kaliumacetat, Lithiumacetat, Natriumstearat und Natriumbenzoat); Alkalimetallhydride (z.B. Natriumborhydrid); und Alkalimetallalkoholate (z.B. Natriumphenolat)
(3) Erdalkalimetallverbindungen
Erdalkalimetallhydroxide (z.B. Calciumhydroxid, Bariumhydroxid und Magnesiumhydroxid); Erdalkalimetallhydrogencarbonate (z.B. Calciumhydrogencarbonat, Bariumhydrogencarbonat und Magnesiumhydrogencarbonat); Erdalkalimetallcarbonate (z.B. Calciumcarbonat, Bariumcarbonat und Magnesiumcarbonat); und Erdalkalimetallsalze organischer Säuren (z.B. Calciumacetat, Bariumacetat, Bariumstearat und Magnesiumstearat).
Die basischen Katalysatoren können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Die basischen Katalysatoren können in der Herstellung von Polycarbonat in einer Menge von 10^–8 bis 10^–1 mol, insbesondere 10^–7 bis 10^–2 mol, pro 1 mol der mehrere Hydroxygruppen enthaltenden Verbindung eingesetzt werden.
Die Polykondensationsreaktion zur Herstellung von Polycarbonat kann in konventioneller Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel wird in der ersten Stufe die Polykondensationsreaktion zwischen einer mehrere Hydroxygruppen enthaltenden Verbindung (insbesondere einer aromatischen zwei Hydroxygruppen enthaltenden Verbindung) und einem Diarylcarbonat bei einer Temperatur von 80 bis 250°C (vorzugsweise 100 bis 230°C, mehr bevorzugt 150 bis 200°C) über einen Zeitraum von 0,01 bis 5 Stunden (vorzugsweise 0,05 bis 4 Stunden, mehr bevorzugt 0,25 bis 3 Stunden) unter Atmosphärendruck oder reduziertem Druck durchgeführt. In der zweiten Stufe wird die Polykondensationsreaktion bei erhöhter Temperatur und unter stärker reduziertem Druck durchgeführt und schließlich wird die Reaktion vorzugsweise bei 240 bis 320°C bei einem Druck von 1,33322·10² Pa (1 mmHg) oder weniger durchgeführt.
Die Polykondensationsreaktion kann kontinuierlich oder ansatzweise durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Diarylcarbonatprodukt mit einer extrem hohen Reinheit kann mit einer mehrere Hydroxygruppen enthaltenden Verbindung in einer konventionellen Schmelzpolymerisationsmethode polykondensiert werden, um Polycarbonat mit einem hohen Molekulargewicht von 10.000 bis 80.000 zu erhalten, das bekanntem Polycarbonat ähnlich ist. Das erfindungsgemäße Polycarbonat hat auch gut annehmbare Eigenschaften. Es soll betont werden, dass das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Diarylcarbonatprodukts hergestellte Polycarbonat nahezu keine Färbung aufweist und daher für technische Anwendungen wie zur Herstellung optischer Scheiben bzw. Disks und transparenter Linsen sehr vorteilhaft ist.
Die vorliegende Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele beschrieben. In den Beispielen wurden die Analysen des Reaktionsgemisches und der chemischen Zusammensetzungen mittels Flüssigkeitschromatographie durchgeführt. Die analytischen Grenzen der Flüssigkeitschromatographie sind von den Arten der chemischen Species abhängig, aber betragen im Allgemeinen 0,1 bis 1 ppm.
[Beispiel 1]
Diphenyloxalat wurde der Decarbonylierung unterworfen und das erhaltene Diphenylcarbonat wurde in der in 2 illustrierten Reihen von Anlagen gereinigt.
(1) Decarbonylierung von Diphenyloxalat
In einen Decarbonylierungsreaktor mit 250 Liter Volumen, bestehend aus zwei mit Glas ausgekleideten Rührkesseln (zwei Kessel wurden durch ein Überflussrohr miteinander verbunden). wurden Diphenyloxalat und Tetraphenylphosphoniumchlorid (1,5 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Diphenyloxalat) eingebracht, und der Reaktor wurde erhitzt, indem ein Wärmemedium in einen Mantel, der sich über dem Reaktor befand, eingespeist wurde. In dem Reaktor wurde das Gemisch gerührt, um die Decarbonylierungsreaktion durchzuführen. Als das Umwandlungsverhältnis in dem ersten Kessel etwa 60 % erreichte und das Umwandlungsverhältnis in dem zweiten Kessel etwa 80 % erreichte, wurde die kontinuierliche Einspeisung von Diphenyl- und Tetraphenolphosphoniumchlorid (1,5 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Diphenyloxalat) in dem ersten Kessel gestartet. Bei dem Decarbonylierungsverfahren wurden der erste und der zweite Kessel bei 225°C (Innentemperatur) gehalten, um die Reaktionstemperatur bei derselben Temperatur zu halten.
(2) Verdampfung des Decarbonylierungsreaktionsgemisches
Das Reaktionsgemisch in dem Decarbonylierungsreaktor wurde ausgebracht und in einen mit Glas ausgekleideten Verdampfer mit 100 Liter Volumen eingebracht. Der Verdampfer wurde erhitzt, indem Dampf durch den Verdampfermantel geleitet wurde. In den Verdampfer wurde das Reaktionsgemisch bei einem reduzierten Druck von 1,8 kPaA eingebracht, um das Diphenylcarbonat und andere Destillate zu verdampfen. Das Destillat (d.h. das erste Destillat), das aus dem Reaktionsgemisch gewonnen wurde, bestand aus 88,54 Gew.-% Diphenylcarbonat, 9,71 Gew.-% Diphenyloxalat und 1,75 Gew.-% Verunreinigungen.
Der Rückstand in dem Verdampfer, der Phosphoniumsalz-Komponenten aus dem Decarbonylierungskatalysator enthielt, wurde aus dem Verdampfer ausgebracht und das Meiste des Rückstands wurde in den Decarbonylierungsreaktor zurückgeführt. Ein Teil des Rückstands wurde nach außen absepariert, um die Gehalte der Komponenten des zurückgeführten Rückstands einzustellen bzw. anzupassen. Gleichzeitig mit der Rückführung des Rückstands wurde Chloroform (in einer Menge von etwa 10 mol%, bezogen auf die Menge der Phosphoniumsalz-Komponenten in dem rückgeführten Rückstand) dem Reaktor zugeführt.
(3) Destillation zur Reinigung
Das erste Destillat wurde abgekühlt und verflüssigt und anschließend in einen Aufnahmetank eingebracht. Das erste Destillat wurde anschließend in flüssiger Form in einen Destillationsturm eingebracht (Höhe: 7 m, Durchmesser: 100 cm (A), Säule: Merapack 500Y, erhältlich von Sumitomo Heavy Machine Co., Ltd., Säulenlänge: 5 m). Der Druck des Kopfes des Destillationsturmes wurde auf 6 kPaA reduziert und Produkte mit niedrigem Siedepunkt, die Phenol enthielten, wurden über den Kopf abdestilliert. Der flüssige Rückstand im Sumpf des Turmes wurde über den Sumpf ausgebracht. Der flüssige Rückstand bestand aus 88,61 Gew.-% Diphenylcarbonat, 9,71 Gew.-% Diphenyloxalat und 1,67 Gew.-% Verunreinigungen.
Der flüssige Rückstand wurde anschließend in einen anderen Destillationsturm (Höhe: 8 m, Durchmesser: 250 cm (A), Säule: Merapack 500Y, Länge der Säule: 6 m) eingebracht. Der Druck des Kopfes des Destillationsturmes wurde auf 2,2 kPaA reduziert und ein Destillat (d.h. das zweite Destillat), das 99,9 Gew.-% Diphenylcarbonat enthielt, wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 43 kg/h über den Kopf gewonnen. Gleichzeitig wurde der flüssige Rückstand im Sumpf des Turmes, der Diphenyloxalat enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 7 kg/h aus dem Sumpf ausgebracht.
Das zweite Diphenylcarbonatdestillat enthielt 20 ppm Diphenyloxalat, 150 ppm Phenyl-p-chlorbenzoat und 2 ppm Benzofuran-2,3-dion. Der Hazen-Farbwert des zweiten Destillats betrug 10 bis 20.
Der aus dem Sumpf ausgebrachte flüssige Rückstand bestand aus 46,74 Gew.-% Diphenylcarbonat, 48,46 Gew.-% Diphenyloxalat und 4,63 Gew.-% Verunreinigungen.
(4) Entfernung von Furanderivaten
Das zweite Destillat wurde in einen zweiten Destillationsturm eingespeist (Höhe: 8 m, Durchmesser: 200 cm (A), Säule: Merapack 500Y, Länge der Säule: 5 m). Der Druck am Kopf des Destillationsturms wurde auf 2 kPaA reduziert und ein Diphenylcarbonatdestillat mit etwa 0,02 Gew.-% Benzofuran-2,3-dion wurde kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 0,4 kg/h gewonnen bei einem Rückflussverhältnis von 20 (d.h. das zweite Destillat). Gleichzeitig wurde der flüssige Rückstand von Diphenylcarbonat im Sumpf des Turms, der 0,2 ppm Benzofuran-2,3-dion oder weniger enthielt, über den Sumpf mit einer Geschwindigkeit von etwa 43 kg/h ausgebracht. Der Hazen-Farbwert des zweiten Destillats war kleiner als 5.
(5) Weitere Reinigung (Destillation zur Gewinnung von Diarylcarbonat)
Der Diphenylcarbonatrückstand, welcher oben erhalten worden war, wurde in einen Destillationsturm (Höhe: 10 m, Durchmesser: 250 cm (A), Säule: Merapack 500Y, Länge der Säule: 8 m) eingebracht. Der Druck auf Kopf des Destillationsturmes wurde auf 4 kPaA reduziert und ein Diphenylcarbonatdestillat (Diphenylcarbonatgehalt (Reinheit): 99,95 %) mit weniger als etwa 0,2 ppm Benzofuran-2,3-dion wurde kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von etwa 42 kg/h gewonnen.
Die an dem Diphenylcarbonatdestillat durchgeführte Analyse durch Flüssigkeitschromatographie bestätigte, dass keine Peaks, die auf Phenyl-p-chlorbenzoat und Diphenyloxalat zurückzuführen wären, detektiert wurden.
Der Hazen-Farbwert des Diphenylcarbonatdestillats war kleiner als 5.
Ein Teil des Diphenylcarbonatdestillats wurde in einem Analysegerät zur Ermittlung des Chlorgehalts (TOX-10Σ, erhältlich von Mitsubishi Chemicals Co., Ltd.) verbrannt, um den Gesamtchlorgehalt zu bestimmen. Der Gesamtchlorgehalt betrug weniger als 0,3 ppm. Des Weiteren wurde ein Teil des Diphenylcarbonatdestillats analysiert, um den Gehalt an Chloridionen durch Ionenchromatographie zu bestimmen. Die Chloridionen stammen aus hydrolysierbaren Chloriden. Der Chloridionengehalt betrug 10 ppb.
[Vergleichsbeispiel 1]
Die Verfahren nach Beispiel 1 wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass das zweite Destillat nicht dem Verfahren zur Entfernung von Furanderivaten unterworfen wurde und direkt der weiteren (endgültigen) Reinigung unterworfen wurde.
Als Ergebnis wurde ein Diphenylcarbonatdestillat (Reinheit: 99,95 %) mit 2 ppm Benzofuran-2,3-dion kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von etwa 42 kg/h gewonnen.
Der Hazen-Farbwert des Diphenylcarbonatdestillats betrug 10 bis 20.
[Beispiel 2]
Ein Diphenylcarbonatdestillat, das schließlich nach einer Reihe von Verfahren nach Beispiel 1 erhalten worden war, wurde zur Herstellung von Polycarbonat verwendet. Das Diphenylcarbonatdestillat enthielt 30 ppm Wasser, 70 ppm Phenol, 50 ppm Phenylbenzoat und weniger als 0,2 ppm Benzofuran-2,3-dion.
Ein handelsübliches Bisphenol A (400 g, erhältlich von Shin-nittetsu Chemical Co., Ltd.) wurde aus einem Gemisch aus 800 ml Toluol und 30 ml Ethanol (Volumenverhältnis: 22:1) umkristallisiert, um ein gereinigtes Bisphenol A zu erhalten.
In einen Edelstahlreaktor (SUS 316L), ausgerüstet mit einem Rührer und einer Destillationssäule, wurden 22,8 Gew.-Teile des gereinigten Bisphenol A, 22,7 Gew.-Teile des Diphenylcarbonatdestillats und ein Katalysator (Gemisch aus Natriumhydroxid in einer Menge von 2 × 10^–6 mol pro mol des Bisphenol A und Tetramethylammoniumhydroxid in einer Menge von 1 × 10^–4 mol pro 1 mol Bisphenol A) eingebracht. Das Gemisch wurde im Vakuum bei Raumtemperatur über 0,5 Stunden entgast. Das Gemisch wurde anschließend in dem Reaktor erhitzt, um die Polymerisationsreaktion durchzuführen. Das Reaktionsgemisch wurde bei 230°C und 133,322 × 10² Pa (100 mmHg) über 1 Stunde nach Beginn der Phenoldestillation bei 240°C und 133,322 × 10² Pa (100 mmHg) über 0,5 Stunden und bei 255°C und 133,322 × 10² Pa (100 mmHg) über 10 Minuten gehalten. Der Druck wurde anschließend von 133,322 × 10² Pa (100 mmHg) auf 66,661 × 10² Pa (50 mmHg) über 15 Minuten reduziert.
Das Gemisch wurde anschließend unter denselben Bedingungen 15 Minuten lang gehalten. Somit wurde eine Polykondensationsreaktion durchgeführt. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend auf 270°C erhitzt und der Druck wurde von 66,661 × 10² (50 mmHg) auf 1,33322 × 10² Pa (1 mmHg) über 30 Minuten reduziert. Das Gemisch wurde anschließend unter den Bedingungen 1 Stunde lang gehalten. Nachdem die Polykondensationsreaktion vollständig war, wurde ein Stabilisator (Tetrabutylphosphoniumdodecylbenzolsulfonat, in einer Menge von 2 mol pro mol des Natriumkatalysators) dem gebildeten Polycarbonat zugesetzt, und sie wurden miteinander verknetet.
Selbst das so hergestellte Polycarbonat wies ein viskositätsmittleres Molekulargewicht von 15.000 und eine Farbtönung (b-Wert) von 0,6 auf.
Das viskositätsmittlere Molekulargewicht wurde mittels eines Ubbelohde-Viskosimeters in einer 0,7 g/dl-Methylenchlorid-Lösung unter Verwendung der Gleichung [η] = 1,23 × 10⁴ M^0,83 bestimmt.
Die Farbtönung (b-Wert) wurde durch eine Reflexionsmethode mittels ND-1001 DP (erhältlich von Nippon Denshoku Industries, Co., Ltd.) unter Verwendung eines Polycarbonatpellets (2,5 mm × 3,3 mm × 3,0 mm) bestimmt. Der Farbton (gelb) wurde durch den b-Wert ausgedrückt.
[Vergleichsbeispiel 2]
Die Verfahren nach Beispiel 2 wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass ein Diphenylcarbonatdestillat nach Vergleichsbeispiel 1, das 2 ppm Benzofuran-2,3-dion enthielt, verwendet wurde.
Es wurde Polycarbonat mit blassgelber Färbung hergestellt.
[Beispiel 3]
Diphenyloxalat wurde der Decarbonylierung unterworfen und das so hergestellte Diphenylcarbonat wurde in der Serie von in 3 illustrierten Anlagen gereinigt. Insbesondere wurde die Entfernung der Furanderivate in der folgenden Weise durchgeführt.
Das zweite Destillat nach Beispiel 1 mit 2 ppm Benzofuran-2,3-dion wurde mit einer Flussgeschwindigkeit von etwa 43 kg/h in einen Heiztank mit 1001 Volumen (SUS 316) eingespeist, der mit einem Mehrfachwärmetauscher mit einem Dampfzirkulierungsrohr ausgerüstet war. Dampf wurde in den Mehrfachwärmetauscher eingespeist, um das Destillat in dem Tank bei 220°C zu halten. Das Destillat wurde in dem Tank mit einer durchschnittlichen Verweilzeit von etwa 2 Stunden aufbewahrt und mit einer Flussgeschwindigkeit von etwa 43 kg/h ausgebracht.
Das so erhitzte Destillat wurde in einen Destillationsturm (Höhe: 10 m, Durchmesser: 250 cm (A), Säule: Merapack 500Y, Säulenlänge: 8 m) eingebracht. Der Druck des Kopfes des Destillationsturmes wurde auf 4 kPaA reduziert und ein Diphenylcarbonatdestillat (Diphenylcarbonat-Gehalt (Reinheit): 99,95 %) mit weniger als etwa 0,2 ppm Benzofuran-2,3-dion wurde kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von etwa 42 kg/h gewonnen.
Die an dem Diphenylcarbonatdestillat durchgeführte Analyse durch Flüssigkeitschromatographie bestätigte, dass keine Peaks detektiert wurden, die auf Phenyl-p-chlorbenzoat und Diphenyloxalat zurückzuführen wären.
Der Hazen-Farbwert des Diphenylcarbonatdestillats betrug weniger als 5.
Ein Teil des Diphenylcarbonatdestillats wurde in dem vorher erwähnten Analysegerät zur Bestimmung des Chlorgehalts verbrannt, um den Gesamtchlorgehalt zu bestimmen. Der gesamte Chlorgehalt betrug weniger als 0,3 ppm. Das Weiteren wurde ein Teil des Diphenylcarbonatdestillats analysiert, um den Gehalt an Chlorionen durch Ionenchromatographie zu bestimmen. Der Chlorionengehalt betrug 10 ppb.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, umfassend ein Diarylcarbonat und eine Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm, aus einem Reaktionsgemisch der Decarbonylierung eines Diaryloxalats, das die Stufen umfasst: Gewinnung aus dem Decarbonylierungsreaktionsgemisch eines ersten Destillats, umfassend ein Diarylcarbonat, eine als Nebenprodukt erhaltene Furanring-haltige Verbindung, ein nicht umgesetztes Diaryloxalat und weitere Nebenprodukte durch Destillation; Gewinnung eines zweiten Destillats aus dem ersten Destillat, umfassend das Diarylcarbonat in einer Menge von nicht weniger als 95,0 Gew.-%, die Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von 1 bis 2000 ppm und das nicht umgesetzte Diaryloxalat in einer Menge von nicht mehr als 1 Gew.-% durch Destillation und Gewinnung der Zusammensetzung, umfassend ein Diarylcarbonat und eine Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm durch Entfernung, aus dem zweiten Destillat, mindestens eines Teils der Furanring-haltigen Verbindung durch Destillation zur Entfernung eines Destillats mit einer relativ großen Menge der Furanring-haltigen Verbindung, Hitzebehandlung bei 150-300°C zur Zersetzung, Kondensation oder Modifikation mindestens eines Teils der Furanring-haltigen Verbindung und nachfolgende Destillation, Hydrierung und nachfolgende Destillation, oder Adsorption.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Decarbonylierungsreaktion eines Diaryloxalats in flüssiger Phase in Gegenwart einer organischen Phosphorverbindung als Katalysator durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die letzte Stufe durchgeführt wird, indem die Zusammensetzung, umfassend ein Diarylcarbonat und eine Furanring-haltige Verbindung, in einer Menge von nicht mehr als 0,8 ppm gewonnen wird, indem aus dem zweiten Destillat mindestens ein Teil der Furanring-haltigen Verbindung entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Furanring-haltige Verbindung Benzofuran-2,3-dion ist, die einen oder mehrere Substituenten an ihrer Benzolringgruppe aufweisen kann.
Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat, umfassend: a) die Herstellung einer Zusammensetzung, umfassend einen Hauptanteil an Diarylcarbonat und eine Furanring-haltige Verbindung in einer Menge von nicht mehr als 1 ppm durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und b) Umsetzung der Zusammensetzung nach a) mit einer mehrere Hydroxygruppen enthaltenden Verbindung.
Verfahren nach Anspruch 5, worin die Furanring-haltige Verbindung Benzofuran-2,3-dion ist, die einen oder mehrere Substituenten an ihrer Benzolringgruppe aufweisen kann.