DE69417233T2

DE69417233T2 - Verfahren zur herstellung von polycarbonat

Info

Publication number: DE69417233T2
Application number: DE69417233T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Kuze; Ryozo Okumura; Seiji Takahashi
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2014-07-06
Also published as: ES2128568T5; JP3866299B2; EP0708128A4; EP0708128B2; WO1995002006A1; US5650480A; EP0708128B1; DE69417233T3; EP0708128A1; ES2128568T3; DE69417233D1; JPH0726010A

Description

Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur effizienten Herstellung von Polycarbonat, das frei von Verweilbrand und hinsichtlich der Qualität und des Farbtons ausgezeichnet ist, ohne daß dessen Hydrolysebeständigkeit verschlechtert wird, aus einer Dihydroxyverbindung und einem Kohlensäurediester gemäß einem Esteraustauschverfahren, indem die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, in der der Esteraustausch durchgeführt wird, eingestellt wird.

Hintergrund des Fachgebiets

Im allgemeinen sind als Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat (nachstehend als "PC" bezeichnet) ein Verfahren bekannt, umfassend Umsetzen einer aromatischen Dihydroxyverbindung, wie Bisphenol A, direkt mit Phosgen (ein Grenzflächenverfahren), sowie ein anderes Verfahren, umfassend Durchführen einer Esteraustauschreaktion zwischen einer aromatischen Dihydroxyverbindung, wie Bisphenol A, und einem Kohlensäurediester, wie Diphenylcarbonat, in geschmolzenem Zustand (ein Schmelzverfahren).
Bei den PC-Herstellungsverfahren weist das vorstehend erwähnte Grenzflächenverfahren einige Probleme auf. Beispielsweise muß (1) schädliches Phosgen verwendet werden, beschleunigen (2) chlorhaltige Verbindungen, wie Chlorwasserstoff und Natriumchlorid als Nebenprodukte, die Korrosion des Herstellungsapparats und ist es (3) schwierig, Verunreinigungen, wie Natriumhydroxid, abzutrennen, mit denen das Harz verunreinigt ist und die einen schlechten Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften des Polymers haben.
Andererseits hat das vorstehend erwähnte Schmelzverfahren den Vorteil, daß das PC verglichen mit dem Grenzflächenverfahren kostengünstiger hergestellt werden kann. Jedoch wird die Umsetzung beim Schmelzverfahren bei einer hohen Temperatur von 280 bis 310ºC für eine lange Zeitdauer duchgeführt, und deshalb hat dieses Verfahren einen großen Nachteil darin, daß ein Problem hinsichtlich der Verfärbung des Harzes unvermeidbar ist.
In einem derartigen Schmelzverfahren sind verschiedene verbesserte Techniken vorgeschlagen worden, um das Verfärbungsphänomen zu verringern. Beispielsweise haben die japanische Patentveröffentlichung Nr. 39 972/1986 und die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 223 036/1988 Verfahren offenbart, bei denen bestimmte Katalysatoren eingesetzt werden. Fernerhin haben die offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nrn. 151 236/1986 und 158 719/1987 Verfahren offenbart, bei denen in der zweiten Hälfte der Umsetzung ein Antioxidans zugegeben wird. Darüberhinaus ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62 522/1986 die Verwendung eines Knetextruders mit Doppelschnecken vom gebogenen Typ in der zweiten Hälfte der Umsetzung offenbart worden, und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 153 925/1990 ist eine verbesserte Technik hinsichtlich eines Verfahrens offenbart worden, bei dem ein Rührpolymerisator vom Transversaltyp verwendet wird. Zusätzlich ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 175 722/1990 ein Verfahren offenbart worden, bei dem der Gehalt an hydrolysierbarem Chlor in einem Monomer auf einem bestimmten Niveau oder weniger kontrolliert wird.
Jedoch ist das Problem der Verfärbung noch nicht vollständig gelöst worden, und ein Verfahren, um ein zufriedenstellendes PC zu erhalten, ist bislang nicht erzielt worden.

Offenbarung der Erfindung

Unter den vorstehend erwähnten Umständen haben die hier genannten Erfinder intensiv mit der Absicht geforscht, ein Esteraustauschverfahren zu verbessern, durch das die Nachteile der vorstehend erwähnten herkömmlichen Verfahren gelöst werden können und PC mit einem ausgezeichneten Farbton effizient hergestellt werden kann.
Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß die vorstehend erwähnten Probleme gelöst werden können, indem die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, in der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, eingestellt wird, wenn das PC durch das Esteraustauschverfahren hergestellt wird. Folglich wurde die vorliegende Erfindung auf der Grundlage derartigen Wissens vollendet.
Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat aus einer Dihydroxyverbindung (A) und einem Kohlensäurediester (B) gemäß dem Esteraustauschverfahren bereitgestellt werden, wobei das Verfahren den Schritt des Einstellens der Sauerstoffkonzentration auf 2 ppm oder weniger in der Atmosphäre, in der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, umfaßt.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Erstens können in der vorliegenden Erfindung verschiedene Arten von Dihydroxyverbindungen als Komponente (A) verwendet werden. Beispielsweise ist die Dihydroxyverbindung wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus aromatischen Dihydroxyverbindungen, aliphatischen Dihydroxyverbindungen, Bisestern der aromatischen Dihydroxyverbindungen, Bis estern der aliphatischen Dihydroxyverbindungen, Carbonaten der aromatischen Dihydroxyverbindungen und Carbonaten der aliphatischen Dihydroxyverbindungen.
Die aromatische Dihydroxyverbindung, die als eine der Komponenten (A) verwendet werden kann, ist eine aromatische Dihydroxyverbindung der allgemeinen Formel (I):
in der
R ein Halogenatom (z. B. Chlor, Brom, Fluor oder Iod), ein Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen (z. B. eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine Amylgruppe, eine Isoamylgruppe oder eine Hexylgruppe) ist, und wenn mehrere Reste R vorhanden sind, diese gleich oder verschieden sein können;
m eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist; und
Z eine Einfachbindung, ein Alkylenrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, ein Alkylidenrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen (z. B. eine Methylengruppe, eine Ethylengruppe, eine Propylengruppe, eine Butylengruppe, eine Pentylengruppe, eine Hexylengruppe, eine Ethylidengnippe oder eine Isopropylidengruppe), ein Cycloalkylenrest mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen, ein Cycloalkylidenrest mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen (z. B. eine Cyclopentylengruppe, eine Cyclohexylengruppe, eine Cyclopentylidengruppe oder eine Cyclohexylidengruppe), -S-, -SO-, -SO&sub2;, -O-, -CO- oder ein Rest der allgemeinen Formel (II) oder (II') ist.
oder
Typische Beispiele für eine derartige aromatische Dihydroxyverbindung schließen Bis- (hydroxyaryl)alkane, wie Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (gebräuchlicher Name Bisphenol A: BPA), 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)butan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)octan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)phenylmethan, 2,2-Bis(4-hydroxy-1-methylphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxy-t-butylphenyl)propan, 2,2-Bis- (4-hydroxy-3-bromphenyl)propan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propan, 2,2-Bis(4- hydroxy-3-chlorphenyl)propan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3,5-dichlorphenyl)propan, 2,2-Bis(4- hydroxy-3,5-dibromphenyl)propan; Bis(hydroxyaryl)cycloalkane, wie 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclopentan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan und 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)- 3,5,5-trimethylcyclohexan; Dihydroxyarylether, wie 4,4-Dihydroxydiphenylether und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethylphenylether; Dihydroxydiarylsulfide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfid und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfid; Dihydroxyarylsulfoxide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfoxid und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfoxid; Dihydroxydiarylsulfonsäuren, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon und 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfon; Dihydroxybenzole, halogen- und alkylsubstituierte Dihydroxybenzole, wie 1,4-Dihydroxy-2,5-dichlorbenzol und 1,4-Dihydroxy-3-methylbenzol, ein.
Als die aliphatische Dihydroxyverbindung, die eine der Komponenten (A) ist, sind verschiedene Verbindungen einsetzbar. Typische Beispiele für die aliphatische Dihydroxyverbindung schließen 1,4-Butandiol, 2,2-Dimethylpropan-1,3-diol, Hexan-1,6-diol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Octaethylenglykol, Dipropylenglykol, N,N-Methyldiethanolamin, Cyclohexan-1,3-diol, Cyclohexan-1,4-diol, 1,4-Dimethylolcylohexan, p-Xylylenglykol, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, Ethoxyl- und Propoxylverbindungen von zweiwertigen Alkoholen und Phenolen, wie Bis-oxyethyl-bisphenol A, Bis-oxyethyl-tetrachlorbisphenol A und Bis-oxyethyl-tetrachlorhydrochinon, ein.
Von den Bisestern der aromatischen Dihydroxyverbindungen, den Bisestern der aliphatischen Dihydroxyverbindungen, den Carbonaten der aromatischen Dihydroxyverbindungen und den Carbonaten der aliphatischen Dihydroxyverbindungen, die als die Komponente (A) verwendet werden können, schließen Beispiele für die Bisester eine Verbindung der allgemeinen Formel (III),
in der R¹ der Rest der vorstehend erwähnten aliphatischen Dihydroxyverbindung ist, von der 2 Hydroxygruppen entfernt wurden; und
R² ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder ein Cycloalkylrest mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen ist,
eine Verbindung der allgemeinen Formel (IV),
in der Ar¹ der Rest der vorstehend erwähnten aromatischen Dihydroxyverbindung ist, von der 2 Hydroxygruppen entfernt wurden; und
R² gleich wie vorstehend definiert ist,
eine Verbindung der allgemeinen Formel (V),
in der Ar² ein Arylrest ist; und
R¹ gleich wie vorstehend definiert ist,
und eine Verbindung der allgemeinen Formel (VI) ein,
in der Ar¹ und Ar² gleich wie vorstehend definiert sind.
Beispiele für die Carbonate der vorstehend erwähnten Verbindungen schließen eine Verbindung der allgemeinen Formel (VII),
in der R¹ und R² gleich wie vorstehend definiert sind, eine Verbindung der allgemeinen Formel (VIII),
in der R² und Ar¹ gleich wie vorstehend definiert sind, eine Verbindung der allgemeinen Formel (IX),
in der R¹ und Ar² gleich wie vorstehend definiert sind, und eine Verbindung der allgemeinen Formel (X) ein,
in der Ar¹ und Ar² gleich wie vorstehend definiert sind.
In der vorliegenden Erfindung kann eine beliebige der vorstehend erwähnten Verbindungen geeignet ausgewählt und als die Dihydroxyverbindung der Komponente (A) eingesetzt werden, aber von den vorstehend erwähnten Verbindungen wird Bisphenol A, das eine aromatische Dihydroxyverbindung ist, bevorzugt. Bisphenol A kann in Form einer Additionsverbindung aus Bisphenol A und einem Phenol oder eines Gemischs dieser Additionsverbindung eines Phenols verwendet werden. Der Gebrauch einer derartigen Additionsverbindung gestattet die Zufuhr von hochreinem Bisphenol A, was für die vorliegende Erfindung effektiv ist.
Andererseits können in der vorliegenden Erfindung verschiedene Arten von Kohlensäurediestern als die Komponente (B) verwendet werden. Beispielsweise ist der Kohlensäuredi ester wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus Kohlensäurediarylverbindungen, Kohlensäuredialkylverbindungen und Kohlensäurealkylarylverbindungen.
Die Kohlensäurediarylverbindung, die als eine dieser Komponenten (B) verwendet werden kann, ist eine Verbindung der allgemeinen Formel (XI),
in der Ar² gleich wie vorstehend definiert ist, oder eine Verbindung der allgemeinen Formel (X),
in der Ar¹ und Ar² gleich wie vorstehend definiert sind.
Die Kohlensäuredialkylverbindung ist eine Verbindung der allgemeinen Formel (XII),
in der R² gleich wie vorstehend definiert ist, oder eine Verbindung der allgemeinen Formel (VIII),
in der R² und Ar' gleich wie vorstehend definiert sind.
Die Kohlensäurealkylarylverbindung ist eine Verbindung der allgemeinen Formel (XIII),
in der R² und Ar² gleich wie vorstehend definiert sind, oder eine Verbindung der allgemeinen Formel (XIV),
in der R², Ar¹ und Ar² gleich wie vorstehend definiert sind.
Hier schließen typische Beispiele für die Kohlensäurediarylverbindungen Diphenylcarbonat, Ditolylcarbonat, Bis(chlorphenyl)carbonat, m-Kresylcarbonat, Dinaphthylcarbonat, Bis(diphenyl)carbonat und Bisphenol-A-bisphenylcarbonat ein.
Typische Beispiele für die Kohlensäuredialkylverbindungen schließen Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Dibutylcarbonat, Dicyclohexylcarbonat und Bisphenol-A-bismethylcarbonat ein.
Weiterhin schließen typische Beispiele für die Kohlensäurealkylarylverbindung Methylphenylcarbonat, Ethylphenylcarbonat, Butylphenylcarbonat, Cyclohexylphenylcarbonat und Bisphenol-A-methylphenylcarbonat ein.
In der vorliegenden Erfindung kann eine beliebige der vorstehend erwähnten Verbindungen als der Kohlensäurediester, der die Komponente (B) ist, ausgewählt und verwendet werden, aber unter diesen Verbindungen wird Diphenylcarbonat bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bezweckt, gemäß der Esteraustauschreaktion durch die Verwendung der vorstehend erwähnten Komponenten (A) und (B) ein Polycarbonat zu erhalten.
Bei der Herstellung des Polycarbonats durch Anwendung dieser Esteraustauschreaktion kann gegebenenfalls das folgende Abbruchmittel zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Komponenten (A) und (B) verwendet werden.
Typische Beispiele für das Abbruchmittel schließen o-n-Butylphenol, m-n-Butylphenol, p-n-Butylphenol, o-Isobutylphenol, m-Isobutylphenol, p-Isobutylphenol, o-t-Butylphenol, m-t-Butylphenol, p-t-Butylphenol, o-n-Pentylphenol, m-n-Pentylphenol, p-n-Pentylphenol, o-n-Hexylphenol, m-n-Hexylphenol, p-n-Hexylphenol, o-Cyclohexylphenol, m-Cyclohexylphenol, p-Cyclohexylphenol, o-Phenylphenol, m-Phenylphenol, p-Phenylphenol, o-n-Nonylphenol, m-n-Nonylphenol, p-n-Nonylphenol, o-Cumylphenol, m-Cumylphenol, p-Cumylphenol, o-Naphthylphenol, m-Naphthylphenol, p-Naphthylphenol, 2,6-Di-t-butylphenol, 2,5-Di-t- butylphenol, 2,4-Di-t-butylphenol, 3,5-Di-t-butylphenol, 2,5-Dicumylphenol und 3,5-Dicumylphenol und Verbindungen der Formeln
und einwertige Phenole, wie Cumaronderivate der Formeln:
ein.
Von diesen Phenolen werden p-tert-Butylphenol, p-Cumylphenol und p-Phenylphenol bevorzugt, die in der vorliegenden Erfindung nicht besonders begrenzt sind.
Zusätzlich sind auch Verbindungen der folgenden Formeln:
CnH2n+1-OH
wobei n eine ganze Zahl von 7 bis 30 ist,
als Abbruchmittel verwendbar.
In der vorliegenden Erfindung kann gegebenenfalls auch ein Verzweigungsmittel verwendet werden, und Beispiele für das Verzweigungsmittel schließen Phloroglucin, Trimellitsäure, 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)ethan, 1-[α-Methyl-α-(4'-hydroxyphenyl)ethyl]-4-[α',α'- bis(4"-hydroxyphenyl)ethyl]benzol, α',α',α"-Tris(4-hydroxyphenyl)-1,3,5-triisopropylbenzol und Isatinbis(o-kresol) ein.
In der vorliegenden Erfindung ist ein Katalysator nicht besonders erforderlich, aber um die Esteraustauschreaktion zu beschleunigen kann ein bekannter Katalysator verwendet werden. Typische Beispiele für einen derartigen Katalysator schließen einfache Substanzen, Oxide, Hydroxide, Amidverbindungen, Alkoholate, Phenolate von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen, basische Metalloxide, wie ZnO, PbO und Sb&sub2;O&sub3;, organische Titanverbindungen, lösliche Manganverbindungen, Acetate von Ca, Mg, Zn, Pb, Sn, Mn, Cd und Co, gemischte Katalysatoren aus stickstoffhaltigen basischen Verbindungen und Borverbindungen, gemischte Katalysatoren aus stickstoffhaltigen basischen Verbindungen und (Erd)alkalimetallverbindungen sowie gemischte Katalysatoren aus stickstoffhaltigen basischen Verbindungen, (Erd)- alkalimetallverbindungen und Borverbindungen ein.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist weitgehend dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre des Reaktionssystems, in der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, auf 2 ppm oder weniger eingestellt wird.
Im allgemeinen wird die Esteraustauschreaktion in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt, und Beispiele für das verwendbare Inertgas schließen Stickstoffgas und Edelgase, wie Argon und Helium, ein. Diese Inertgase können allein oder in Kombination von 2 oder mehr davon eingesetzt werden.
In der vorliegenden Erfindung wird die Sauerstoffkonzentration in der Inertgasatmosphäre auf 2 ppm oder weniger, vorzugsweise 1 ppm oder weniger, stärker bevorzugt 0,2 ppm oder weniger eingestellt, wodurch das Polycarbonat, das frei von Verweilbrand ist und das hinsichtlich Hydrolysebeständigkeit und Farbton ausgezeichnet ist, erhalten werden kann. Wenn die Sauerstoffkonzentration 2 ppm übersteigt, ist das Polymer störend verfärbt.
Zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration kann ein Verfahren unter Verwendung von aktiviertem Kupfer oder Oxypurge N (Handelsname, hergestellt von GL Science Co., Ltd.) eingesetzt werden.
Selbst wenn Inertgas, in dem die Sauerstoffkonzentration 2 ppm oder weniger beträgt, verwendet wird, kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht erreicht werden, wenn Luft oder dergleichen im Verlauf der Esteraustauschreaktion in das Reaktionssystem eindringt, wodurch die Sauerstoffkonzentration in der Reaktionsatmosphäre auf 2 ppm oder mehr ansteigt. Deshalb ist es erforderlich, die Sauerstoffkonzentration in der Reaktionsatmosphäre angemessen durch ein Sauerstoffkonzentrationsmeßgerät oder dergleichen zu kontrollieren.
Bei der Durchführung der Esteraustauschreaktion gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, in der die Esteraustauschreaktion durch geführt wird, auf 2 ppm oder weniger eingestellt, und der Druck im System wird in einem frühen Stadium der Umsetzung auf Normaldruck oder erhöhten Druck gesetzt und wird in einer zweiten Hälfte der Umsetzung auf einen verminderten Druck gesetzt, wodurch das Polycarbonat effizient erhalten werden kann.
Hier bedeutet das frühe Stadium der Umsetzung ein Stadium, in dem die Reaktionstemperatur, bei der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, im Bereich von 100 bis 220ºC ist, und die zweite Hälfte der Umsetzung bedeutet einen Zeitraum nach dem vorstehend erwähnten frühen Stadium.
Konkret gesagt kann die Umsetzung im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gemäß einer bekannten Esteraustauschreaktion unter den vorstehend erwähnten Bedingungen ablaufen. Als nächstes wird auf die Vorgehensweise und die Bedingungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens Bezug genommen.
Zuerst werden die Dihydroxyverbindung der Komponente (A) und der Kohlensäurediester der Komponente (B) in einem Molverhältnis von Kohlensäurediester zur Dihydroxyverbindung im Bereich von 1 bis 1,5 zugeführt, gefolgt von der üblichen Esteraustauschreaktion. Unter bestimmtem Umständen wird bevorzugt, daß die Menge an Kohlensäurediester die der Dihydroxyverbindung leicht übersteigt, d. h. das vorstehend erwähnte Molverhältnis ist im Bereich von 1,02 bis 1,20.
Wenn in der vorstehend erwähnten Esteraustauschreaktion die Menge des vorliegenden Abbruchmittels, umfassend das vorstehend erwähnte einwertige Phenol oder dergleichen, im Bereich von 0,05 bis 10 mol% je mol der Dihydroxyverbindung, welche die Komponente (A) ist, liegt, wird die Hydroxylendgruppe des erhaltenen Polycarbonats blockiert, so daß ein Polycarbonat mit ausreichend ausgezeichneter Hitzebeständigkeit und Wasserbeständigkeit erhalten werden kann.
Ein derartiges Abbruchmittel, umfassend das vorstehend erwähnte einwertige Phenol, kann insgesamt vorher zum Reaktionssystem zugegeben werden. In einer anderen Ausführungsform kann ein Teil des Abbruchmittels vorher dazu gegeben werden und der Rest kann mit dem Fortschreiten der Umsetzung zugegeben werden. Weiterhin kann in einem bestimmten Fall, nachdem die Esteraustauschreaktion der Dihydroxyverbindung der Komponente (A) und des Kohlensäurediesters der Komponente (B) bis zu einem gewissen Maß fortgeschritten ist, das gesamte Abbruchmittel zum Reaktionssystem gegeben werden.
Bei der Durchführung der Esteraustauschreaktion gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, in der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, auf 2 ppm oder weniger eingestellt, aber die Reaktionstemperatur wird nicht besonders begrenzt. Nichtsdestotrotz liegt sie üblicherweise im Bereich von 100 bis 330 ºC, vorzugsweise 180 bis 300ºC, und stärker bevorzugt wird die Temperatur allmählich mit dem Fortschreiten der Umsetzung auf 180 bis 300ºC angehoben. Wenn die Reaktionstemperatur weniger als 100ºC beträgt, schreitet die Esteraustauschreaktion langsam fort und wenn sie mehr als 330ºC beträgt, tritt die Qualitätsminderung des Polymers durch Wärme störend ein.
Darüberhinaus hängt der Reaktionsdruck vom Dampfdruck des verwendeten Monomers und der Reaktionstemperatur ab. Der Reaktionsdruck ist nicht besonders begrenzt, und jeder beliebige Reaktionsdruck ist annehmbar, solange die Umsetzung effizient durchgeführt werden kann. Üblicherweise wird im frühen Stadium der Umsetzung der Reaktionsdruck im Bereich von Normaldruck bis erhöhter Druck von 1 bis 50 atm (760 bis 38000 torr) eingestellt, und in der zweiten Hälfte der Umsetzung wird der Reaktionsdruck auf verminderten Druck, vorzugsweise schließlich 0,01 bis 100 torr, eingestellt.
Außerdem ist die Reaktionsdauer eine Dauer, die ermittelt wurde, um ein gewünschtes Molekulargewicht zu erreichen, und sie liegt üblicherweise im Bereich von etwa 0,2 bis 10 Stunden.
Die vorstehend erwähnte Umsetzung wird in Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels durchgeführt, aber gegebenenfalls kann die Umsetzung in Gegenwart des inerten Lösungsmittels in einer Menge von 1 bis 150 Gew.-% des erhaltenen PC durchgeführt werden. Hier schließen Beispiele für das inerte Lösungsmittel aromatische Verbindungen, wie Diphenylether, halogenierten Diphenylether, Benzophenon, Polyphenylether, Dichlorbenzol und Methylnaphthalin, Gase, wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Stickstoff, Alkane, wie Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Ethan und Propan, Cycloalkane, wie Cyclohexan, Tricyclo[5.2.10]decan, Cyclooctan und Cyclodecan, sowie Alkene, wie Ethen und Propen, ein.
Gegebenenfalls kann in der vorliegenden Erfindung ein Antioxidans verwendet werden. Typische Beispiele für das Antioxidans schließen phosphorhaltige Antioxidantien, wie Tris(nonylphenyl)phosphit, Trisphenylphosphit, 2-Ethyl-hexyldiphenylphosphit, Trimethylphosphit, Triethylphosphit, Trikresylphosphit und Triarylphosphit, ein.
Bei der vorliegenden Erfindung werden mit dem Fortschreiten der Umsetzung Phenole und Alkohole, die dem verwendeten Kohlensäurediester entsprechen, deren Ester und das inerte Lösungsmittel entfernt. Diese entfernten Substanzen können abgetrennt, gereinigt und recycelt werden, deshalb werden vorzugsweise Vorrichtungen zu deren Entfernung installiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einem chargenweisen System oder einem kontinuierlichen System durchgeführt werden, und optionale Vorrichtungen können verwendet werden. Im Fall der Herstellung durch das kontinuierliche System wird bevorzugt, daß zwei oder mehr Reaktoren eingesetzt werden und die vorstehend erwähnten Reaktionsbedingungen eingestellt werden.
Die Innenwand des Reaktors, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist mit einem Film eines derartigen, vorstehend erwähnten Materials ausgekleidet. Der Aufbau des Reaktors ist nicht besonders begrenzt, und jeder beliebige Aufbau ist annehmbar, solange er die übliche Rührfunktion aufweist. In der zweiten Hälfte der Umsetzung nimmt jedoch die Viskosität zu, und so wird der Reaktor mit einer Rührfunktion des Hochviskositätstyps bevorzugt. Im Hinblick auf die Gestalt des Reaktors kann nicht nur ein Reaktor vom Beckentyp, sondern auch ein Reaktor vom Extrudertyp verwendet werden.
Das so erhaltene PC kann direkt granuliert oder durch einen Extruder geformt werden. Dem gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen PC können bekannte Zusatzstoffe zugegeben werden, und Beispiele für die Zusatzstoffe schließen einen Weichmacher, ein Pigment, ein Schmiermittel, ein Trennmittel, einen Stabilisator und einen anorganischen Füllstoff ein.
Weiterhin kann das erhaltene PC mit einem Polymer, wie einem Polyolefin, einem Polystyrol, einem Polyester, einem Polysulfonat, einem Polyamid oder einem Polyphenylenoxid, vermischt werden. Insbesondere ist es effektiv, das PC zusammen mit einem Polyphenylenether, einem Polyethernitril, einer endgruppen-modifizierten Polysiloxanverbindung, einem modifizierten Polypropylen oder einem modifizierten Polystyrol mit einer OH-Gruppe, einer COOH-Gruppe, einer NH&sub2;-Gruppe oder dergleichen an einem Ende zu verwenden.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung ausführlicher unter Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Jedoch soll der Umfang der vorliegenden Erfindung überhaupt nicht auf diese Beispiele begrenzt sein.

Beispiel 1

In einen 1,4-Liter-Nickelstahlautoklaven (ausgerüstet mit einem Rührer) wurden 228 g (1,0 mol) Bisphenol A (BPA) und 257 g (1,2 mol) Diphenylcarbonat gegeben, und der Autoklav wurde dann fünfmal mit Stickstoff gespült. Danach wurde das Gemisch auf 180ºC erhitzt, um Bisphenol A und Diphenylcarbonat zu schmelzen.
Als nächstes wurden 2,5 mg (1 · 10&supmin;&sup5; mol) (C&sub4;H&sub9;)&sub4;NBH&sub4; als Katalysator zugegeben. Die Temperatur des Gemischs wurde dann auf 220ºC angehoben, und gleichzeitig wurde mit dem Rühren begonnen und Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 2 ppm wurde geringfügig dazu eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt begann das erzeugte Phenol abzudestillieren. Die Temperatur des Reaktionsprodukts wurde 4 Stunden bei 220ºC gehalten.
Danach wurde allmählich während 1 Stunde die Temperatur von 220ºC auf 280ºC angehoben und gleichzeitig wurde der Grad an Vakuum erhöht, um das verbleibende Diphenylcarbonat zu entfernen und die Esteraustauschreaktion voranzutreiben. Schließlich wurde die Lösung 1 Stunde gerührt, um die Umsetzung durchzuführen, wobei der Druck auf 0,5 torr gehalten wurde. In der Folge konnte ein viskoses transparentes Kondensat (PC) im Autoklaven erhalten werden.
Das so erhaltene viskose transparente Kondensat wurde in Methylenchlorid gelöst, und dessen Viskositätsmittel des Molekulargewichts wurde dann gemessen.
Weiterhin wurde das erhaltene viskose transparente Kondensat gemahlen und dann bei 270ºC mittels eines Extruders pelletiert. Die erhaltenen Pellets wurden pressgeformt, und an den so geformten Pressplatten (Dicke = 3 mm) wurden YI (Yellow Index: Gelbindex), Hydrolysebeständigkeit und Verweilbrand bestimmt.

Beispiel 2

Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen daß Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 2 ppm in Beispiel 1 durch Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 1 ppm ersetzt wurde.

Beispiel 3

Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen daß Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 2 ppm in Beispiel 1 durch Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 0,2 ppm ersetzt wurde.

Beispiel 4

Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 3 wurde wiederholt, ausgenommen daß Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 0,2 ppm in Beispiel 3 durch einen mit aktiviertem Kupfer gefüllten Reinigungsturm geleitet wurde.
Als Folge betrug die Sauerstoffkonzentration 0,1 ppm oder weniger.

Beispiel 5

Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 3 wurde wiederholt, ausgenommen daß Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 0,2 ppm in Beispiel 3 durch einen mit Oxypurge N (Handelsname, hergestellt von GL Science Co., Ltd.) gefüllten Reinigungsturm geleitet wurde.
Als Folge betrug die Sauerstoffkonzentration 0,1 ppm oder weniger.

Beispiel 6

Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen daß 2,5 mg (1 · 10&supmin;&sup5; mol) (C&sub4;H&sub9;)&sub4;NBH&sub4; in Beispiel 1 durch 0,2 mg (1 · 10&supmin;&sup5; mol) LiOH ersetzt wurden.

Vergleichsbeispiel 1

Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen daß Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 2 ppm in Beispiel 1 durch Stickstoffgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 5 ppm ersetzt wurde.
Die Meßergebnisse an den Produkten aus den Beispielen 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Die vorstehend erwähnte Sauerstoffkonzentration, Viskositätsmittel des Molekulargewichts, YI, Hydrolysebeständigkeit und Verweilbrand wurden wie folgt bestimmt.

(1) Sauerstoffkonzentration

Die Sauerstoffkonzentration wurde mittels eines tragbaren Sauerstoffspurenanalysators, hergestellt von Teledyne Analytical Instruments Co., Ltd., gemessen.

(2) Viskositätsmittel des Molekulargewichts (Mv)

Die Viskosität einer Methylenchloridlösung wurde bei 20ºC mit einem Ubbelohde- Viskosimeter gemessen, und aus der gemessenen Viskosität wurde die Grenzviskosität [η] er halten. Als nächstes wurde das gewünschte Viskositätsmittel des Molekulargewichts (Mv) auf der Grundlage der Formel:
[η] = 1,23 · 10&supmin;&sup5; · Mv0,83
berechnet.

(3) YI (Gelbindex)

Der YI wurde gemäß JIS K-7103-77 mittels eines Farbmeßgeräts SM-3 [Suga Tester Co., Ltd.] gemessen.

(4) Hydrolysebeständigkeit

Die Hydrolysebeständigkeit wurde beurteilt, indem eine Pressplatte (Dicke = 3 mm), die 48 Stunden Dampf bei 121ºC ausgesetzt war, visuell betrachtet wurde.

(5) Verweilbrand

Der Verweilbrand wurde auf der Grundlage des Unterschieds zwischen dem YI-Wert zum Zeitpunkt des Formens bei 320ºC und dem YI-Wert beim Formen nach 20-minütigem Ruhen in einem Zylinder beurteilt.

Möglichkeit der industriellen Anwendung

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Polycarbonat hergestellt werden, das frei von Verweilbrand ist und das hinsichtlich der Qualität und des Farbtons ausgezeichnet ist, ohne daß dessen Hydrolysebeständigkeit verschlechtert wird, indem die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, in der der Esteraustausch durchgeführt wird, eingestellt wird. Deshalb kann die vorliegende Erfindung effektiv und weit verbreitet als das Verfahren eingesetzt werden, um das Polycarbonat industriell vorteilhaft durch das Esteraustauschverfahren herzustellen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat aus einer Dihydroxyverbindung (A) und einem Kohlensäurediester (B) gemäß dem Esteraustauschverfahren, wobei das Verfahren den Schritt des Einstellens der Sauerstoffkonzentration auf 2 ppm oder weniger in der Atmosphäre, in der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, umfaßt.

2. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach Anspruch 1, wobei die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, in der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, 1 ppm oder weniger beträgt.

3. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach Anspruch 1, wobei die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, in der die Esteraustauschreaktion durchgeführt wird, 0,2 ppm oder weniger beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach Anspruch 1, wobei die Dihydroxyverbindung (A) 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan ist.

5. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach Anspruch 1, wobei der Kohlensäurediester (B) Diphenylcarbonat ist.

6. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach Anspruch 1, wobei die Dihydroxyverbindung (A) 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan ist und der Kohlensäurediester (B) Diphenylcarbonat ist.

7. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei beim Durchführen der Esteraustauschreaktion ein Inertgas verwendet wird, in dem die Sauerstoffkonzentration 2 ppm oder weniger beträgt.

8. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Druck im Reaktionssystem im frühen Stadium der Esteraustauschreaktion im Bereich von Normaldruck bis zu erhöhtem Druck eingestellt wird und in der zweiten Hälfte der Esteraustauschreaktion auf verminderten Druck eingestellt wird.