ES2265046T3 - Procedimiento de extrusion para fabricar policarbonato. - Google Patents

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Patrick Joseph Mccloskey
James Day
Norberto Silvi
Mark Howard Giammattei
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General Electric Co
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Abstract

Un procedimiento para la preparación de policarbonato que comprende extruir a una o más temperaturas en un intervalo de temperatura entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 350ºC y a una o más velocidades de tornillo en un intervalo de velocidad de tornillo entre aproximadamente 50 y aproximadamente 500 revoluciones por minuto, en presencia de un catalizador de transesterificación al menos un material de partida seleccionado entre el grupo constituido por (A) una mezcla que comprende un carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático; y (B) al menos un policarbonato precursor que comprende grupos terminales fenoxi sustituidos con éster.

Description

Procedimiento de extrusión para fabricar policarbonato.
Solicitud relacionada
Esta solicitud es una Continuación Parcial de la Solicitud de Estados Unidos en trámite junto con la presente Nº 09/911.439, presentada el 24 de julio de 2001.
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere a un procedimiento de preparación de policarbonatos usando una extrusora para convertir los componentes monoméricos, carbonatos de diarilo sustituidos con éster y compuestos dihidroxiaromáticos, en policarbonatos producto. La invención se refiere también a la preparación de policarbonatos en los que un policarbonato precursor que comprende grupos finales fenoxi sustituidos con éster se somete a extrusión para producir un policarbonato que tiene un mayor peso molecular. Más particularmente, la presente invención se refiere a la formación en condiciones moderadas de policarbonatos que tienen niveles extremadamente bajos de productos de redisposición de Fries y que poseen un alto nivel de terminación tipo endcapping.
Los policarbonatos, tales como policarbonato de bisfenol A, se preparan típicamente por procedimientos de polimerización interfacial o de fusión. La reacción de un bisfenol tal como bisfenol A (BPA) con fosgeno en presencia de agua, un disolvente tal como cloruro de metileno, un aceptor de ácido tal como hidróxido sódico y un catalizador de transferencia de fase tal como trietilamina son típicos de la metodología interfacial. La reacción de bisfenol A con una fuente de unidades carbonato tal como carbonato de difenilo a alta temperatura en presencia de un catalizador tal como hidróxido sódico es típico de los procedimientos de polimerización por fusión empleados actualmente. Cada procedimiento se realiza a una gran escala comercial y cada uno de ellos presenta inconvenientes significativos.
El procedimiento interfacial para preparar policarbonato tiene varias desventajas inherentes. En primer lugar está la desventaja de hacer funcionar un procedimiento que requiere fosgeno como reactivo debido a las preocupaciones de seguridad obvias. En segundo lugar está la desventaja de hacer funcionar un procedimiento que requiere el uso de grandes cantidades de un disolvente orgánico porque deben tomarse precauciones caras de protección contra cualquier impacto medioambiental adverso. En tercer lugar, el procedimiento interfacial requiere una cantidad relativamente grande de inversiones en equipo y capital. En cuarto lugar, el policarbonato producido mediante el procedimiento interfacial tiene tendencia a tener un color inconsistente, mayores niveles de partículas, y un mayor contenido de cloruro, que puede provocar corrosión.
El procedimiento de fusión, aunque obviando la necesidad de fosgeno o un disolvente tal como cloruro de metileno, requiere altas temperaturas y tiempos de reacción relativamente largos. Como resultado, pueden formarse subproductos a alta temperatura, tales como los productos que surgen de la redisposición de Fries de unidades carbonato a lo largo de las cadenas poliméricas en crecimiento. La redisposición de Fries da lugar a una ramificación polimérica indeseada e incontrolada que puede impactar negativamente en las propiedades de flujo y en el rendimiento del polímero. El procedimiento de fusión requiere además el uso de equipo de procesado complejo capaz de funcionar a alta temperatura y baja presión, y capaz de una agitación eficaz del fundido polimérico altamente viscoso durante los tiempos de reacción relativamente largos requeridos para conseguir un alto peso molecular.
Hace algunos años, se informó en la Patente de Estados Unidos Nº 4.323.668 que el policarbonato podría formularse en condiciones relativamente moderadas haciendo reaccionar un bisfenol tal como BPA con el carbonato de diarilo formado por la reacción de fosgeno con salicilato de metilo. El procedimiento usaba niveles relativamente altos de catalizadores de transesterificación tales como estearato de litio para conseguir policarbonato de alto peso molecular. Las cargas altas de catalizador son particularmente indeseables en reacciones de policarbonato fundido, ya que el catalizador permanece en el policarbonato producto después de la reacción. La presencia de un catalizador de transesterificación en el policarbonato puede acortar la vida útil de los artículos preparados a partir del mismo promoviendo el aumento de la absorción de agua, la degradación del polímero a altas temperaturas y decoloración.
Por lo tanto, sería deseable minimizar la cantidad de catalizador necesaria en la preparación en fusión de policarbonato a partir de bisfenoles y carbonatos de diarilo sustituidos con éster tales como bis(metil salicil) carbonato (BMSC). Además, sería deseable proporcionar un procedimiento para la preparación en fusión de policarbonato usando un equipo sencillo de mezcla de fusión tal como una extrusora.
Breve sumario de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de policarbonato, comprendiendo dicho procedimiento extruir a una o más temperaturas en un intervalo de temperatura y a una o más velocidades de tornillo en un intervalo de velocidad de tornillo en presencia de un catalizador de transesterificación, al menos un material de partida seleccionado entre el grupo constituido por
(A) una mezcla sólida que comprende un carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático; y
(B) al menos un policarbonato precursor que comprende grupos terminales fenoxi sustituidos con éster.
La presente invención se refiere también a un procedimiento en una sola etapa para preparar policarbonatos con gran cantidad de terminaciones de tipo endcapped que tienen niveles muy bajos de productos de redisposición de Fries, comprendiendo dichos policarbonatos grupos finales fenoxi sustituidos con éster.
Breve descripción del dibujo
La Figura 1 muestra una extrusora con purga de 14 tambores junto con su diseño de tornillo que puede usarse en la realización práctica de la invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención puede entenderse más fácilmente haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención y los ejemplos incluidos en las mismas. En la siguiente memoria descriptiva y en las reivindicaciones que la siguen, se hará referencia ahora a numerosos términos que se definirán como que tienen los siguientes significados:
Las formas singulares "un", "una", "el" y "la" incluyen los plurales correspondientes a menos que el contexto dicte claramente otra cosa.
"Opcional" u "opcionalmente" significa que el suceso o circunstancia descrito posteriormente puede ocurrir o no, y que la descripción incluye casos en los que el suceso ocurre y casos en los que no ocurre.
Como se usa en este documento el término "policarbonato" se refiere a policarbonatos que incorporan unidades estructurales provenientes de uno o más compuestos dihidroxi aromáticos e incluye copolicarbonatos y poliestercarbonatos.
Como se usa en este documento, la expresión "policarbonato fundido" se refiere a un policarbonato preparado por la transesterificación de un carbonato de diarilo con un compuesto dihidroxi aromático.
Como se usa en este documento la expresión "policarbonato precursor" se refiere a un policarbonato que cuando se somete a extrusión en presencia de un catalizador de transesterificación proporciona un policarbonato que tiene un mayor peso molecular después de la extrusión que antes de la misma.
"BPA" se define en este documento como bisfenol A o 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano.
"Sistema catalítico" como se usa en este documento se refiere al catalizador o catalizadores que catalizan la transesterificación del bisfenol con el carbonato de diarilo en el procedimiento de fusión.
"Cantidad catalíticamente eficaz" se refiere a la cantidad de catalizador a la que se muestra el rendimiento catalítico.
Como se usa en este documento la expresión "producto de Fries" se define como una unidad estructural del policarbonato producto que después de la hidrólisis del policarbonato producto da un compuesto dihidroxi aromático sustituido con carboxi que lleva un grupo carboxi adyacente a uno o ambos grupos hidroxi de dicho compuesto dihidroxi aromático sustituido con carboxi. Por ejemplo, en policarbonato de bisfenol A preparado mediante un procedimiento de reacción en estado fundido en el que tiene lugar la reacción de Fries, el producto de Fries comprende la siguiente estructura VIII, que da 2-carboxi bisfenol A después de una hidrólisis completa del policarbonato producto.
Las expresiones "producto de Fries" y "grupo de Fries" se usan de manera intercambiable en este documento.
Las expresiones "reacción de Fries" y "redisposición de Fries" se usan de manera intercambiable en este documento.
Las expresiones "extrusora de doble tornillo" y "extrusora de tornillos gemelos" se usan de manera intercambiable en este documento.
Como se usa en este documento la expresión "fenol monofuncional" se refiere a un fenol que comprende un único grupo hidroxi reactivo.
Las expresiones "puerto de purga" y "purga" se usan de manera intercambiable en este documento.
Como se usa en este documento la expresión "radical alifático" se refiere a un radical que tiene una valencia de al menos uno que comprende un conjunto lineal o ramificado de átomos que no es cíclico. El conjunto puede incluir heteroátomos tales como nitrógeno, azufre y oxígeno o puede estar compuesto exclusivamente por carbono e hidrógeno. Los ejemplos de radicales alifáticos incluyen metilo, metileno, etilo, etileno, hexilo, hexametileno y similares.
Como se usa en este documento la expresión "radical aromático" se refiere a un radical que tiene una valencia de al menos uno que comprende al menos un grupo aromático. Los ejemplos de radicales aromáticos incluyen fenilo, piridilo, furanilo, tienilo, naftilo, fenileno, y bifenilo. La expresión incluye grupos que contienen ambos componentes aromático y alifático, por ejemplo un grupo bencilo.
Como se usa en este documento la expresión "radical cicloalifático" se refiere a un radical que tiene una valencia de al menos uno que comprende un conjunto de átomos que es cíclico pero que no es aromático. El conjunto puede incluir heteroátomos tales como nitrógeno, azufre y oxígeno o puede estar compuesto exclusivamente por carbono e hidrógeno. Los ejemplos de cicloradicales alifáticos incluyen ciclcopropilo, ciclopentilo, ciclohexilo, tetrahidrofuranilo y similares.
De acuerdo con el procedimiento de la presente invención, la extrusión en presencia de un catalizador de transferencia de fase de un material de partida (A), una mezcla sólida que comprende un carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático; o un material de partida (B), al menos un policarbonato precursor que comprende grupos terminales fenoxi sustituidos con éster; da un policarbonato producto. En algunos casos el procedimiento de acuerdo con la presente invención emplea ambos materiales de partida (A) y (B), por ejemplo, cuando un carbonato de diarilo sustituido con éster, un compuesto dihidroxi aromático y un policarbonato precursor que comprende grupos fenoxi finales sustituidos con éster, y un catalizador de transesterificación se mezclan en una mezcladora de Henschel para formar un polvo que comprende los materiales de partida (A) y (B), y dicho polvo se extruye después para dar un policarbonato.
En un aspecto de la presente invención el policarbonato producto se prepara introduciendo un carbonato de diarilo sustituido con éster, al menos un compuesto dihidroxi aromático, y un catalizador de transesterificación en una extrusora para formar una mezcla fundida dentro de dicha extrusora en la que ocurre la reacción entre los grupos carbonato y grupos hidroxilo dando lugar al policarbonato producto y al subproducto fenol sustituido con éster. La extrusora puede estar equipada con purgas al vacío que sirven para retirar el subproducto fenol sustituido con éster y conducir de esta manera la reacción de polimerización a su finalización. El peso molecular del policarbonato producto puede controlarse controlando, entre otros factores, la velocidad de alimentación de los reactivos, el tipo de extrusora, el diseño y la configuración del tornillo de la extrusora, el tiempo de residencia en la extrusora, la temperatura de reacción y el número de purgas al vacío presentes en la extrusora y la presión a la que funciona(n) dichas purgas al vacío. El peso molecular del policarbonato producto puede depender también de las estructuras del reactivo carbonato de diarilo sustituido con éster, compuesto dihidroxi aromático, y catalizador de transesterificación empleados.
Los carbonatos de diarilo sustituidos con éster de acuerdo con la presente invención incluyen carbonatos de diarilo que tienen la estructura I
1
en la que R^{1} es independientemente en cada aparición grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20} o grupo arilo C_{4}-C_{20}, R^{2} es independientemente en cada aparición un átomo de halógeno, grupo ciano, grupo nitro, grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20}, grupo arilo C_{4}-C_{20}, grupo alcoxi C_{1}-C_{20}, grupo cicloalcoxi C_{4}-C_{20}, grupo ariloxi C_{4}-C_{20}, grupo alquiltio C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquiltio C_{4}-C_{20}, grupo ariltio C_{4}-C_{20}, grupo alquilsulfinilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilsulfinilo C_{4}-C_{20}, grupo arilsulfinilo C_{4}-C_{20}, grupo alquilsulfonilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilsulfonilo C_{4}-C_{20}, grupo arilsulfonilo C_{4}-C_{20}, grupo alcoxicarbonilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalcoxicarbonilo C_{4}-C_{20}, grupo ariloxicarbonilo C_{4}-C_{20}, grupo acilamino C_{2}-C_{60}, grupo cicloalquilamino C_{6}-C_{60}, grupo arilamino C_{5}-C_{60}, grupo alquilaminocarbonilo C_{1}-C_{40}, grupo cicloalquilaminocarbonilo C_{4}-C_{40}, grupo arilaminocarbonilo C_{4}-C_{40}, y grupo acilamino C_{1}-C_{20}; y b es independientemente en cada aparición un número entero 0-4.
Los carbonatos de diarilo sustituidos con éster 1 se ejemplifican mediante bis(metil salicil) carbonato (Registro CAS Nº 82091-12-1), bis(etil salicil) carbonato, bis(propil salicil) carbonato, bis(butil salicil) carbonato, bis(bencil salicil) carbonato, bis(metil 4-clorosalicil) carbonato y similares. Típicamente se prefiere bis(metil salicil) carbonato.
\newpage
Los compuestos dihidroxi aromáticos de acuerdo con la presente invención incluyen bisfenoles que tienen la estructura II
2
en la que R^{3}-R^{10} son independientemente un átomo de hidrógeno, átomo de halógeno, grupo nitro, grupo ciano, grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20}, o grupo arilo C_{6}-C_{20}; W es un enlace, un átomo de oxígeno, un átomo de azufre, un grupo SO_{2}, un radical alifático C_{1}-C_{20}, un radical aromático C_{6}-C_{20}, un radical cicloalifático C_{6}-C_{20} o el grupo,
3
en el que R^{11} y R^{12} son independientemente un átomo de hidrógeno, grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20}, o grupo arilo C_{4}-C_{20}; o R^{11} y R^{12} juntos forman un anillo cicloalifático C_{4}-C_{20} que está opcionalmente sustituido con uno o más alquilo C_{1}-C_{20}, arilo C_{6}-C_{20}, aralquilo C_{5}-C_{21}, grupos cicloalquilo C_{5}-C_{20} o una combinación de los mismos.
Los bisfenoles II adecuados se ilustran mediante 2,2-bis(4-hidroxifenil) propano (bisfenol A); 2,2-bis(3-cloro-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3-bromo-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(4-hidroxi-3-metilfenil) propano; 2,2-bis(4-hidroxi-3-isopropilfenil) propano; 2,2-bis(3-butil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3-fenil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3,5-dicloro-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3,5-dibromo-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3-cloro-4-hidroxi-5-metilfenil) propano; 2,2-bis(3-bromo-4-hidroxi-5-metilfenil) propano; 2,2-bis(3-cloro-4-hidroxi-5-isopropilfenil) propano; 2,2-bis(3-bromo-4-hidroxi-5-isopropilfenil) propano; 2,2-bis(3-t-butil-5-cloro-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3-bromo-5-t-butil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3-cloro-5-fenil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3-bromo-5-fenil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3,5-diisopropil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(3,5-difenil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetraclorofenil) propano; 2,2-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetrabromofenil) propano; 2,2-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetrametilfenil) propano; 2,2-bis(2,6-dicloro-3,5-dimetil-4-hidroxifenil) propano; 2,2-bis(2,6-dibromo-3,5-dimetil-4-hidroxifenil) propano; 1,1-bis(4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-cloro-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-3-metilfenil) ciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-3-isopropilfenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-t-butil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-fenil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3,5-dicloro-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3,5-dibromo-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-cloro-4-hidroxi-5-metilfenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-4-hidroxi-5-metilfenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-cloro-4-hidroxi-5-isopropilfenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-hidroxi-5-isopropilfenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-t-butil-5-cloro-4 hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-5-t-butil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-cloro-5-fenil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-5-fenil-4- hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3,5-diisopropil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(3,5-difenil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetraclorofenil) ciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetrabromofenil) ciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetrametilfenil) ciclohexano; 1,1-bis(2,6-dicloro-3,5-dimetil-4-hidroxifenil)ciclohexano; 1,1-bis(2,6-dibromo-3,5-dimetil-4-hidroxifenil) ciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-cloro-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-3-metilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-3-isopropilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-t-butil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-fenil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3,5-dicloro-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3,5-dibromo-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-cloro-4-hidroxi-5-metilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-4-hidroxi-5-metilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-cloro-4-hidroxi-5-isopropilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-4-hidroxi-5-isopropilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-t-butil-5-cloro-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-5-t-butil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; bis(3-cloro-5-fenil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3-bromo-5-fenil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3,5-diisopropil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(3,5-difenil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetraclorofenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetrabromofenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetrametilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(2,6-dicloro-3,5-dimetil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(2,6-dibromo-3,5-dimetil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano;
4,4'dihidroxi-1,1-bifenilo; 4,4'-dihidroxi-3,3'-dimetil-1,1-bifenilo; 4,4'-dihidroxi-3,3'-dioctil-1,1-bifenilo; 4,4'-dihidroxidifeniléter; 4,4'-dihidroxidifeniltioéter; 1,3-bis(2- (4-hidroxifenil)-2-propil) benceno; 1,3-bis(2-(4-hidroxi-3-metilfenil)-2-propil) benceno; 1,4-bis(2-(4-hidroxifenil)-2-propil) benceno y 1,4-bis(2- (4-hidroxi-3-metilfenil)-2-propil) benceno.
Se prefiere bisfenol A.
El policarbonato preparado de acuerdo con el procedimiento de la presente invención comprende grupos finales fenoxi sustituidos con éster que tienen la estructura III
4
en la que R^{1} y R^{2} se definen como en la estructura I y b es un número entero 0-4; o grupos finales derivados de la estructura III, por ejemplo, grupos finales introducidos por desplazamiento de un grupo fenoxi final sustituido con éster que tiene la estructura III con un fenol monofuncional tal como p-cumilfenol. En una realización de la presente invención la estructura III es el grupo metil salicilo IV. Se prefiere el grupo final metil salicilo IV.
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La presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de policarbonato, comprendiendo dicho procedimiento extruir en presencia de un catalizador de transferencia de fase al menos un material de partida seleccionado entre el grupo constituido por: (A) una mezcla sólida que comprende un carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático; y (B) al menos un policarbonato precursor que comprende grupos fenoxi finales sustituidos con éster. La extrusora funciona a una o más temperaturas en un intervalo de temperatura, siendo al menos una de dichas temperaturas suficiente para promover la reacción entre los grupos hidroxi y carbonato presentes en el material de partida, efectuando de esta manera el crecimiento de la cadena polimérica. El procedimiento de la presente invención proporciona el policarbonato producto en forma de extruido. La reacción entre los grupos hidroxi y carbonato está catalizada ventajosamente por un catalizador de transesterificación. Cuando se emplea el material de partida (A) el catalizador de transesterificación se introduce en la extrusora junto con el carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático. Cuando se emplea el material de partida (B), puede añadirse un catalizador de transesterificación además del policarbonato precursor que se ha introducido en la extrusora. Frecuentemente, sin embargo, el policarbonato precursor se prepara él mismo mediante una reacción en estado fundido entre un carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático en presencia de un catalizador de transesterificación. Los policarbonatos precursores que incorporan grupos fenoxi finales sustituidos con éster pueden prepararse convenientemente calentando una mezcla de al menos un compuesto dihidroxi aromático, tal como bisfenol A, con un carbonato de diarilo sustituido con éster, tal como bis(metil salicil) carbonato, en presencia de un catalizador de transesterificación, tal como acetato de tetrabutilfosfonio, a una temperatura en un intervalo entre 150ºC y 200ºC y una presión entre aproximadamente 1 x 10^{-8} mmHg y aproximadamente 1 x 10^{-3} mmHg mientras se retira el subproducto fenol sustituido con éster, usándose dicho catalizador de transesterificación en una cantidad correspondiente a de aproximadamente 1 x 10^{-8} a 1 x 10^{-3} moles de catalizador por mol de compuesto dihidroxi aromático. Los catalizadores de transesterificación adecuados para usar en la preparación de fusión de policarbonatos precursores que comprende grupos finales sustituidos con éster incluyen aquellos catalizadores descritos en este documento, por ejemplo una mezcla de acetato de tetrabutilfosfonio e hidróxido sódico. Dichos catalizadores de transesterificación son razonablemente inestables en las condiciones de la preparación de fusión de los policarbonatos precursores. Por lo tanto, el policarbonato precursor puede contener suficiente catalizador de transesterificación residual de manera que a menudo es innecesario catalizador de transesterificación adicional para conseguir un aumento sustancial del peso molecular después de la extrusión del policarbonato precursor. El policarbonato precursor, el material de partida (B), puede introducirse en la extrusora de diversas formas de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, incluyendo como un polvo amorfo, como un polvo parcialmente cristalino y como un fundido.
La cantidad de catalizador de transesterificación presente de acuerdo con el procedimiento de la presente invención está en el intervalo entre aproximadamente 1 x 10^{-8} y aproximadamente 1 x 10^{-3}, preferiblemente entre aproximadamente 1 x 10^{-7} y aproximadamente 1 x 10^{-3}, y aún más preferiblemente entre aproximadamente 1 x 10^{-6} y aproximadamente 5 x 10^{-4} moles de catalizador por mol de compuesto dihidroxi aromático empleado en el cado del material de partida (A), o en el caso del material de partida(B) por mol de unidades estructurales presentes en el policarbonato precursor derivadas de un compuesto dihidroxi aromático. La cantidad de catalizador de transesterificación presente en los sistemas catalíticos que tienen múltiples componentes, por ejemplo hidróxido sódico y acetato de tetrabutilfosfonio, se expresa como la suma del número de moles de cada componente del sistema catalítico por mol del compuesto dihidroxi aromático en el caso del material de partida (A), o en el caso del material de partida (B) por mol de unidades estructurales presentes en el policarbonato precursor derivadas de un compuesto dihidroxi aromático.
En una realización de la presente invención se emplea un policarbonato precursor que comprende unidades repetidas V
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como material de partida (B), donde dicho policarbonato precursor comprende catalizador de transesterificación residual, estando presente dicho catalizador en una cantidad tal que la proporción en moles de catalizador de transesterificación a unidades estructurales V derivadas de bisfenol A está en un intervalo entre aproximadamente 1x10^{-8} y aproximadamente 1x10^{-3}, preferiblemente entre aproximadamente 1 x10^{-7} y aproximadamente 1 x 10^{-3}, y aún más preferiblemente entre aproximadamente 1 x 10^{-6} y aproximadamente 5 x 10^{-4}.
Los catalizadores de transesterificación adecuados de acuerdo con el procedimiento de la presente invención incluyen sales de metales alcalinotérreos, sales de metales alcalinos, compuestos de amonio cuaternario, iones fosfonio cuaternario, y mezclas de los mismos. Los catalizadores de transesterificación adecuados incluyen compuestos de amonio cuaternario que comprende la estructura VI
VIR^{13} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{16} }}{N}{\uelm{\para}{R ^{14}  \hskip0.5cm X ^{\ominus} }}
^{\oplus} --- R^{15}
en la que R^{13}-R^{16} son independientemente un grupo alquilo C_{1}-C_{20}, un grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20} o un grupo arilo C_{4}-C_{20} y X^{-} es un anión orgánico o inorgánico. Los aniones X^{-} incluyen hidróxido, haluro, carboxilato, fenóxido, sulfonato, sulfato, carbonato, y bicarbonato. En una realización de la presente invención el catalizador de transesterificación comprende hidróxido de tetrametilamonio.
Los catalizadores de transesterificación adecuados incluyen compuestos de fosfonio cuaternario que comprenden la estructura VII
VIIR^{17} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{20} }}{P}{\uelm{\para}{R ^{18}  \hskip0.5cm X ^{\ominus} }}
^{\oplus} --- R^{19}
en la que R^{17}-R^{20} son independientemente un grupo alquilo C_{1}-C_{20}, un grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20} o un grupo arilo C_{4}-C_{20} y X^{-} es un anión orgánico o inorgánico como se ha definido para la estructura VI. En una realización de la presente invención el catalizador de transesterificación comprende acetato de tetrabutilfosfonio.
Cuando X^{-} es un anión polivalente tal como carbonato o sulfato se entiende que las cargas positivas y negativas de las estructuras VI y VII están apropiadamente equilibradas. Por ejemplo, cuando cada uno de R^{17}-R^{20} de la estructura VII son grupos metilo y X^{-} es carbonato, se entiende que X^{-} representa 1/2 (CO_{3}^{-2}).
El catalizador de transesterificación puede comprender, de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, al menos un hidróxido de metal alcalino, hidróxido de metal alcalinotérreo o una mezcla de los mismos, además de un compuesto de amonio cuaternario tal como VI, un compuesto de fosfonio cuaternario tal como VII, o una mezcla de los mismos. El hidróxido sódico en combinación con acetato de tetrabutilfosfonio ilustra dichos sistemas catalíticos mixtos. En los sistemas catalíticos que comprenden compuestos "onio" cuaternario tales como VI o VII junto con un hidróxido metálico tal como hidróxido sódico, frecuentemente se prefiere que la cantidad de compuesto "onio" esté presente en exceso respecto al hidróxido metálico, preferiblemente en una cantidad correspondiente a de aproximadamente 10 a aproximadamente 250 veces la cantidad de hidróxido metálico
empleado.
En una realización de la presente invención el catalizador de transesterificación comprende al menos una sal de metal alcalino de un ácido carboxílico, una sal de metal alcalinotérreo de un ácido carboxílico o una mezcla de los mismos. Se ha descubierto que las sales del ácido etilendiaminatetracarboxílico (EDTA) son particularmente eficaces, entre ellas Na_{2}Mg EDTA.
En otra realización más de la presente invención el catalizador de transesterificación comprende la sal de un ácido inorgánico no volátil. Por "no volátil" quiere decir que los compuestos a los que hace referencia no tienen una presión de vapor apreciable a temperatura y presión ambiente. En particular, estos compuestos son no volátiles a temperaturas a las que se realizan típicamente las polimerizaciones de fusión de policarbonato. Las sales de ácidos no volátiles de acuerdo con la presente invención son sales de metales alcalinos de fosfitos; sales de metales alcalinotérreos de fosfitos; sales de metales alcalinos de fosfatos; y sales de metales alcalinotérreos de fosfatos. Las sales adecuadas de ácidos no volátiles incluyen NaH_{2}PO_{3}, NaH_{2}PO_{4}, Na_{2}H_{2}PO_{3}, KH_{2}PO_{4}, CsH_{2}PO_{4}, Cs_{2}H_{2}PO_{4}, y mezclas de los mismos. En una realización, la sal del ácido no volátil es CsH_{2}PO_{4}. En una realización de la presente invención el catalizador de transesterificación comprende ambos sal de un ácido no volátil y un co-catalizador básico tal como un hidróxido de metal alcalino. Este concepto se ejemplifica mediante el uso de una combinación de NaH_{2}PO_{4} e hidróxido sódico como catalizador de transesterificación.
En una realización de la presente invención, el material de partida (A) comprende entre aproximadamente 0,9 y aproximadamente 1,25, preferiblemente de aproximadamente 0,95 a aproximadamente 1, 05 moles de carbonato de diarilo sustituido con éster por mol de compuesto dihidroxi aromático presente en la mezcla, y la cantidad de catalizador de transesterificación empleada es entre aproximadamente 1,0 x 10^{-8} a aproximadamente 1 x 10^{-3}, preferiblemente entre aproximadamente 1, 0 x 10^{-6} a aproximadamente 5 x 10^{-4} moles de catalizador de transesterificación por mol de compuesto dihidroxi aromático presente en la mezcla.
Los componentes del material de partida (A); carbonato de diarilo sustituido con éster, al menos un compuesto dihidroxi aromático, un catalizador de transesterificación, y opcionalmente un fenol monofuncional pueden introducirse en la extrusora por la misma o por distintas boquillas de suministro y las velocidades de introducción de dichos componentes y dicho fenol monofuncional opcional pueden variarse para controlar las proporciones molares de los reactivos y controlar de esta manera las propiedades físicas del policarbonato producto tales como peso molecular e identidad del grupo final. El procedimiento de la presente invención permite, por lo tanto, ajustar el peso molecular del policarbonato producto dentro del contexto de un procedimiento continuo. Por ejemplo, puede realizarse un ligero ajuste en las velocidades relativas de introducción de carbonato de diarilo sustituido con éster, compuesto dihidroxi aromático y opcionalmente fenol monofuncional durante una operación de extrusión continua para variar ligeramente el peso molecular del policarbonato producto. A la inversa, pueden realizarse cambios sustanciales en el peso molecular del policarbonato producto, como por ejemplo un cambio de la calidad del polímero, mediante un ajuste más sustancial en las velocidades relativas de introducción de carbonato de diarilo sustituido con éster, compuesto dihidroxi aromático y opcionalmente fenol monofuncional.
La extrusora empleada de acuerdo con el procedimiento de la presente invención funciona a una o más temperaturas en un intervalo entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 400ºC, preferiblemente entre aproximadamente 200ºC y aproximadamente 350ºC.
La extrusora, que puede ser una extrusora de un solo tornillo o de múltiples tornillos funciona a una o más velocidades de tornillo en un intervalo de velocidad de tornillo, estando dicho intervalo entre aproximadamente 50 revoluciones por minuto (rpm) y aproximadamente 1200 rpm, preferiblemente entre aproximadamente 50 rpm y aproximadamente 500 rpm. Las extrusoras de altas rpm se ejemplifican mediante ciertas clases de extrusoras de tornillos gemelos modernas.
Un principio general del funcionamiento de la extrusora es que cuando aumenta la velocidad de alimentación debe realizarse un aumento correspondiente en la velocidad del tornillo para adaptar el material adicional que se está alimentando. Además, la velocidad del tornillo determina el tiempo de residencia de cualquier material que se esté alimentando a la extrusora, bien los reactivos (A) o (B) o una mezcla de reactivos (A) y (B) junto con un catalizador de transesterificación. Por lo tanto, la velocidad del tornillo y la velocidad de alimentación son típicamente interdependientes. Es útil caracterizar esta relación entre velocidad de alimentación y velocidad del tornillo como una proporción. Típicamente la extrusora funciona de manera que la proporción de material de partida introducido en la extrusora en libras por hora a la velocidad del tornillo expresada en rpm cae dentro de un intervalo de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 100, preferiblemente de 0,05 a 1. Por ejemplo, la proporción de velocidad de alimentación a velocidad del tornillo donde el material de partida (A) y el catalizador de transesterificación se están introduciendo a 1000 libras por hora (453,60 kg/h) en una extrusora que funciona a 400 rpm es de 2,5. Las velocidades de alimentación y velocidades del tornillo de la extrusora máxima y mínima se determinan, entre otros factores, por el tamaño de la extrusora, siendo la regla general que cuanto mayor es la extrusora mayores son las velocidades de alimentación máxima y mínima.
Como se ha mencionado, la extrusora puede estar equipada con una o más purgas al vacío. Una purga al vacío es necesaria en los casos en los que se desprende una gran cantidad de subproducto fenol sustituido con éster durante la extrusión, como en el caso en el que se emplea el material de partida (A). En los casos en los que la cantidad total de subproducto fenol sustituido con éster es relativamente pequeña, como en el caso de la extrusión de un policarbonato precursor que comprende grupos fenoxi finales sustituidos con éster IV, dicho policarbonato precursor que tiene un peso molecular sustancial, por ejemplo un peso molecular medio en peso de al menos aproximadamente 16000 daltons respecto a un patrón de policarbonato, el uso de purgas al vacío es opcional. En general, sin embargo, se considera conveniente realizar el procedimiento de la presente invención en una extrusora que comprende al menos una purga al vacío. Frecuentemente se prefiere tener dos o más purgas al vacío. En algunas realizaciones de la presente invención se emplean 4 purgas al vacío. Más generalmente, el procedimiento de la presente invención utiliza una extrusora equipada con un número suficiente de purgas al vacío para convertir el material de partida en policarbonato que tiene el peso molecular deseado. Las purgas al vacío funcionan a una presión reducida, normalmente en el intervalo entre aproximadamente 1 y aproximadamente 700 mmHg, preferiblemente entre aproximadamente 10 y aproximadamente 50 mmHg.
El policarbonato producto emerge de la extrusora en la forma de un extruido que puede granularse y secarse antes de usarlo. En algunos casos el policarbonato producto, a pesar de la acción de la purgas al vacío presente en la extrusora inicial, puede contener una cantidad de subproducto fenol sustituido con éster residual mayor que una cantidad máxima que hace al policarbonato inadecuado para su uso inmediato en una aplicación particular, por ejemplo una aplicación de moldeo que requiere que la cantidad de fenol sustituido con éster residual sea menor de aproximadamente 500 partes por millón basado en el peso del policarbonato producto. En dichos casos es posible reducir adicionalmente el nivel de fenol sustituido con éster residual presente sometiendo el policarbonato producto a una etapa adicional de extrusión. Por lo tanto, la extrusora en la que se introduce el material de partida (A) o (B) puede acoplarse a una segunda extrusora, estando equipada dicha segunda extrusora con una o más purgas al vacío o atmosféricas para la retirada de fenol sustituido con éster residual. La segunda extrusora puede acoplarse de cerca a la extrusora inicial evitando de esta manera cualquier etapa intermedia de aislamiento y refundido. El uso de una segunda extrusora de esta manera es especialmente beneficioso durante el funcionamiento a altas velocidades de producción donde el tiempo de residencia de los reactivos en la extrusora inicial es insuficiente para conseguir el bajo nivel deseado de fenol sustituido con éster residual. Además de realizar la retirada adicional del subproducto fenol sustituido con éster residual, el uso de una segunda extrusora frecuentemente tiene el efecto conveniente de aumentar el peso molecular del policarbonato producto.
Las extrusoras que pueden emplearse de acuerdo con el procedimiento de la presente invención incluyen extrusoras co-rotatorias, de toma constante de doble tornillo; extrusoras contra-rotatorias, que no son de toma constante de doble tornillo; extrusoras recíprocas de un solo tornillo, y extrusoras no recíprocas de un solo tornillo.
La Figura I ilustra un aspecto de la presente invención en el que una mezcla de carbonato de diarilo sustituido con éster, compuesto dihidroxi aromático y catalizador de transesterificación se alimenta a una extrusora de tornillos gemelos 20 de catorce tambores, a través de la entrada de alimentación 25. Los tambores de la extrusora se indican como los segmentos mostrados, por ejemplo el tambor uno está identificado con el número 21, el tambor dos está identificado con el número 22. (Los demás tambores 3-14 no están identificados). La extrusora tiene un diseño de tornillo 30 compuesto por elementos de tornillo de transporte ilustrados por 32 y secciones de amasado que incluyen una sección inicial de amasado y fundido 34 y zonas de mezcla intensa 36. La extrusora está equipada con dos purgas atmosféricas 40 y 42, estando conectadas dichas purgas a un colector 50 para la retirada de los subproductos volátiles de la reacción de polimerización, principalmente vapores de fenol sustituido con éster. Los vapores de fenol sustituido con éster y otros subproductos volátiles se condensan en un condensador de carcasa y tubos 52 en el que se introduce un refrigerante por la entrada de refrigerante del condensador 53 y se retira por la salida de refrigerante del condensador 55. El calor liberado como vapores del subproducto volátil condensa se indica mediante la flecha en negrita identificada con el número 54. Los subproductos volátiles condensados se recogen como un líquido en 56. La extrusora está equipada adicionalmente con cuatro purgas al vacío 43-46. Tres de las purgas al vacío 43, 44 y 45 están conectadas a un sistema de colector y condensador idéntico al conectado a las purgas atmosféricas 40 y 42 con la excepción de que una fuente al vacío 57 está unida aguas abajo del condensador. Las fuentes al vacío 57 adecuadas incluyen una unión a una tubería de vacío "local", un aspirador de agua, o una bomba de vacío especializada. La cuarta purga al vacío 46 está unida a una bomba de vacío especializada 58. Como se ha mencionado la extrusora comprende cuatro secciones de amasado que proporcionan la mezcla intensa de los contenidos de la extrusora. Estas zonas están indicadas en el diseño de tornillo 30 como las secciones de amasado identificadas con el número 36. Las secciones de amasado 36 en el diseño de tornillo 30 corresponden a las zonas de reacción 61-64 de la extrusora, proporcionando dichas zonas de reacción velocidades de reacción potenciadas entre los grupos hidroxilo del compuesto dihidroxi aromático de partida y las cadenas poliméricas en crecimiento con los grupos fenoxi carbonilo sustituido con éster del carbonato de diarilo de partida y las cadenas poliméricas en crecimiento. Las velocidades de reacción que tienen lugar en las zonas de reacción 61-64, zonas de mezcla intensa, se espera que sean mayores que las velocidades de reacción correspondientes en las secciones de transporte 32 de la extrusora. El policarbonato producto emerge de la extrusora como una hebra polimérica 70. Las purgas al vacío 43-46 localizadas inmediatamente aguas abajo de cada una de las zonas de reacción 61-64 sirven para retirar el subproducto fenol sustituido con éster formado en las zonas de reacción y dirigir por lo tanto la reacción de polimerización hacia su
finalización.
En una realización de la presente invención la mezcla introducida en la extrusora comprende adicionalmente un elemento de detención de cadena. El elemento de detención de cadena puede incluirse con el material de partida (A) o el material de partida (B) o una mezcla de los mismos, y puede usarse para limitar el peso molecular del polímero producto o alterar sus propiedades físicas tales como temperatura de transición vítrea o propiedades de posesión de carga estática. Los elementos de detención de cadena adecuados incluyen fenoles monofuncionales, por ejemplo cumilfenol; 2,6-xilenol; 4-t-butilfenol; p-cresol; 1-naftol; 2-naftol; cardanol; 3,5-di-t-butilfenol, p-nonilfenol; p-octadecilfenol; y fenol. En realizaciones alternativas de la presente invención el fenol monofuncional puede añadirse a una etapa intermedia de la polimerización o después de completarse, como cuando el fenol monofuncional se añade aguas abajo de la entrada de alimentación usada para introducir los materiales de partida (A) o (B). En dichas realizaciones alternativas el elemento de detención de cadena puede ejercer un efecto de control sobre el peso molecular del policarbonato producto y controlará la identidad de los grupos terminales poliméricos.
El procedimiento de la presente invención proporciona un policarbonato producto que tiene un peso molecular medio en peso, determinado por cromatografía de permeación en gel, en un intervalo entre aproximadamente 10.000 y aproximadamente 100.000 daltons, preferiblemente entre aproximadamente 15.000 y aproximadamente 60.000 daltons, y aún más preferiblemente entre aproximadamente 15.000 y aproximadamente 50.000 daltons; teniendo dicho policarbonato producto menos de aproximadamente 1000, preferiblemente menos de aproximadamente 500, y aún más preferiblemente menos de aproximadamente 100 partes por millón (ppm) del producto de Fries. La siguiente estructura VIII ilustra la estructura del producto de Fries presente en un policarbonato preparado a partir de bisfenol A. Como se indica, el producto de Fries puede servir como un sitio para la ramificación del polímero, indicando las líneas onduladas de la estructura VIII la estructura de la cadena polimérica.
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Los policarbonatos preparados usando el procedimiento de la presente invención pueden mezclarse con aditivos convencionales tales como estabilizadores térmicos, agentes de liberación de molde y estabilizadores UV y moldearse en diversos artículos moldeados tales como discos ópticos, lentes ópticas, componentes de faros para automóvil y similares. Además, los policarbonatos preparados usando el procedimiento de la presente invención pueden mezclarse con otros materiales poliméricos, por ejemplo, otros policarbonatos, poliestercarbonatos, poliésteres y polímeros olefínicos tales como ABS.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos se muestran para proporcionar a los especialistas en la técnica una descripción detallada de cómo se evalúan los procedimientos reivindicados en este documento, y no pretenden limitar el alcance de lo que los inventores consideran su invención. A menos que se indique de otra manera, las partes son en peso, la temperatura es en ºC.
Los pesos moleculares se presentan como peso molecular medio en número (Mn) o medio en peso (Pm) y se determinaron por análisis por cromatografía de permeación en gel (GPC), usando un peso molecular patrón de policarbonato para construir una amplia curva de calibrado patrón frente a la que se determinan los pesos moleculares del polímero. La temperatura de las columnas de permeación en gel era de aproximadamente 25ºC y la fase móvil era cloroformo.
El contenido de Fries se midió mediante metanolisis en KOH de resina y se presenta como partes por millón (ppm). El contenido de producto de Fries de los policarbonatos se determinó de la siguiente manera. En primer lugar, se disolvieron 0,50 gramos de policarbonato en 4,0 ml de THF (que contiene p-terfenilo como patrón interno). A continuación, se añadieron 3,0 ml de KOH al 18% en metanol a esta solución. La mezcla resultante se agitó durante dos horas a esta temperatura. A continuación, se añadieron 1,0 ml de ácido acético, y la mezcla se agitó durante 5 minutos. Se permitió que el subproducto acetato potásico cristalizar durante 1 hora. El sólido se retiró por filtración y el filtrado resultante se analizó para detectar la presencia del producto de Fries, 2-carboxi bisfenol A, mediante cromatografía líquida usando p-terfenilo como patrón interno. No se detectó producto de Fries en los Ejemplos 6-9, Tabla 3.
Ejemplos 1-2 y Ejemplo Comparativo 1
La introducción a una velocidad de alimentación de entre aproximadamente 3 y aproximadamente 6 libras por hora (1,36-2,72 kg/h) de una mezcla de bisfenol A, BMSC o carbonato de difenilo, y catalizador de acetato de tetrabutil-fosfonio (2,5 x 10^{-4} moles de catalizador por mol de BPA) en la boca de una extrusora de tornillos gemelos contra-rotatoria que no son de toma constante de 20 mm equipada con 4 purgas al vacío que funcionan a aproximadamente 25 mmHg, teniendo la extrusora temperaturas zonales en un intervalo entre aproximadamente 260ºC y aproximadamente 300ºC, funcionando la extrusora a una velocidad del tornillo en un intervalo entre aproximadamente 50 y aproximadamente 350 rpm, dio policarbonato que tenía un peso molecular sustancial cuando se empleó BMSC. La proporción de carbonato de diarilo (DPC o BMSC) a BPA, "DAC/BPA", se da en la Tabla 1 y representa la proporción molar de carbonato de diarilo a BPA empleada. El "% de EC" representa el porcentaje de grupos finales en el policarbonato producto que no son grupos hidroxilo y "Tg ºC" es la temperatura de transición vítrea en grados centígrados. La denominación "EC-1" significa Ejemplo Comparativo 1. Se proporcionan los datos para los Ejemplos 1 y 2 en la Tabla 1 que ilustran una realización del procedimiento de la presente invención. En los Ejemplos 1 y 2 se obtiene policarbonato que tiene un pesos moleculares medios en peso mayores de 20.000 daltons. El Ejemplo Comparativo 1 ilustra el resultado obtenido cuando el carbonato de diarilo empleado es carbonato de difenilo. El uso de carbonato de difenilo da únicamente material oligomérico de bajo peso molecular y se pierden cantidades sustanciales de la entrada de alimentación en la purgas al vacío debido a la persistencia de carbonato de difenilo sin reaccionar y
bisfenol A.
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TABLA 1 Polimerización directa de bisfenol A y BMSC
Ejemplo DAC/BPA Pm Mn % de EC Tg ºC
Ejemplo 1 1,017 21489 9410 96,3 147
Ejemplo 2 1,017 23789 9937 76,2
EC-1 1,08 2369 1797 115
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Además del procedimiento ilustrado en los Ejemplos 1 y 2, la presente invención proporciona la preparación de policarbonato en un procedimiento en dos etapas en el que un carbonato de diarilo sustituido con éster se hace reaccionar en estado fundido en primer lugar con al menos un compuesto dihidroxi aromático dando un policarbonato precursor que tiene un peso molecular reducido. El policarbonato precursor se extruye después para dar un policarbonato de peso molecular sustancialmente mayor. Estos aspectos de la presente invención se ilustran en los Ejemplos 3-5.
Los policarbonatos precursores de los Ejemplos 3-5 se prepararon mediante la reacción en estado fundido de BMSC y BPA en presencia de los catalizadores acetato de tetrabutilfosfonio y etilendiamina tetraacetato Disódico de magnesio. La reacción de polimerización en estado fundido del Ejemplo 5 se realizó en presencia de un 5,07 por ciento en moles p-cumilfenol. Las reacciones de polimerización en estado fundido se realizaron de la siguiente manera: se prepararon policarbonatos precursores parcialmente cristalinos en recipientes de reacción de vidrio de 4 l adaptados para destilación a presión reducida. El recipiente de reacción estaba equipado con un agitador de acero inoxidable, un condensador refrigerado con agua y un matraz receptor refrigerado, graduado. Antes de su uso el recipiente de reacción se enjuagó con ácido sulfúrico concentrado y después con agua desionizada (18-Mohm) hasta que el enjuague se hizo neutro. El recipiente de reacción se secó después durante una noche en un horno de secado. El recipiente de reacción se calentó mediante una manta calefactora eléctrica equipada con controladores de temperatura PID. La temperatura de la manta se midió en la interfaz manta-recipiente de reacción. La presión dentro del recipiente de reacción se controló mediante una bomba de vacío.
El recipiente de reacción se cargó a temperatura y presión ambiente con bisfenol A sólido (General Electric Plastics Japan Ltd., 4,976 mol) y bis(metil salicil) carbonato sólido (5,064 mol) y opcionalmente agente de terminación de tipo endcapping fenol monofuncional. El catalizador acetato de tetrabutilfosfonio (2,5 x 10^{-4} mol/mol de BPA) y el co-catalizador EDTA MgNa_{2} (1,0 x 10^{-6} mol/mol de BPA) se añadieron como soluciones acuosas y el recipiente de reacción se ensambló. El recipiente de reacción se evacuó después brevemente y el nitrógeno volvió a introducirse. Esta etapa se repitió tres veces. El recipiente de reacción se calentó después a 190ºC y la presión se disminuyó a menos de aproximadamente 10 mmHg. Después de 20 minutos los reactivos se habían fundido suficientemente para permitir la agitación. Una vez comenzada la destilación, la temperatura se redujo a 170ºC. Estas condiciones se mantuvieron hasta que se hubo recogido aproximadamente el 25 por ciento del destilado diana. La presión se aumentó después entre 30 y 40 mmHg. En 30 minutos los contenidos del recipiente de reacción se volvieron blancos y una vez recogido el 30% de la cantidad teórica del destilado la manta calefactora se desconectó y la presión aumentó a 500 mmHg. Los oligómeros se dejaron enfriar durante una noche antes de recogerlos y molerlos para la extrusión. La Tabla 2 proporciona datos para policarbonatos precursores preparados mediante este procedimiento. No pudieron detectarse productos de redisposición de Fries en los policarbonatos precursores preparados en los Ejemplos 3-5. El encabezado de la columna "% de ESEG" indica el porcentaje de los grupos finales del policarbonato precursor que son "grupos finales sustituidos con éster" que tienen la estructura III.
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TABLA 2 Preparación en estado fundido de policarbonatos precursores
Ejemplo DAC/BPA Pm Mn % de EC % de ESEG
Ejemplo 3 1,017 16566 7592 75 75%
Ejemplo 4 1,017 16784 7519 75 75%
Ejemplo 5 1,017 14022 6774 66 33%
Los policarbonatos precursores parcialmente cristalinos preparados en los Ejemplos 3-5 se dividieron en lotes y se molieron hasta dar un polvo en una mezcladora de Henschel. Se añadió catalizador acetato de tetrabutilfosfonio (TBPA) adicional, 150 ppm basado en el peso total del policarbonato precursor, a uno de los lotes (Véase el Ejemplo 9) durante la molienda en la mezcladora de Henschel. Por otro lado, el único catalizador presente durante la extrusión era el catalizador residual restante en los policarbonatos precursores de la reacción de polimerización en estado fundido usados para formar los policarbonatos precursores. En el Ejemplo Comparativo Nº 2 el policarbonato precursor era amorfo y se preparó mediante la reacción en estado fundido de carbonato de difenilo con bisfenol A. Los policarbonatos precursores se introdujeron después a una velocidad de alimentación de 3-6 libras por hora (1,36-2,72 kg/h) a la boca de una extrusora de tornillos gemelos de 20 mm equipada con 2 a 4 purgas al vacío que funcionan a aproximadamente 25 mmHg y la extrusora que tiene temperaturas zonales entre aproximadamente 260ºC y aproximadamente 300ºC. La extrusora se hizo funcionar a una velocidad del tornillo de aproximadamente 350 rpm. Se encontró que el policarbonato que surge de la extrusora poseía un peso molecular sustancialmente aumentado respecto al policarbonato precursor producido en la reacción en estado fundido. En la Tabla 3 se proporcionan datos de los policarbonatos producto.
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TABLA 3 Conversión de policarbonatos precursores A policarbonatos producto por extrusión
Ejemplo TBPA Pm del precursor Pm del producto Nivel de Fries [OH] % de EC
Ejemplo 6 0 16566 26820 n.d. 157 94,6
Ejemplo 7 0 16566 32395 n.d. 40 98,4
Ejemplo 8 0 16784 31561 n.d. 45 98,2
Ejemplo 9 150 16784 32980 n.d. 38 98,4
Ejemplo 10 0 14022 16852 - - - 863 80,2
EC-2 0 6535 10467 - - - 813 75,5
Los datos de la Tabla 3 ilustran que el procedimiento de la presente invención puede usarse para preparar policarbonatos de peso molecular significativamente mayor a partir de policarbonatos precursores que tienen menor peso molecular. El encabezado de la columna "TBPA" se refiere a la cantidad de catalizador TBPA en partes por millón (ppm) añadida al policarbonato precursor. El encabezado de la columna "Nivel de Fries " indica la concentración de producto de Fries en el policarbonato producto. El símbolo "n.d." significa "no detectado" e indica la ausencia de producto de Fries. El encabezado "[OH]" se refiere a la concentración total de grupos OH en el policarbonato producto. El "% de EC" representa el porcentaje de extremos de la cadena polimérica que no terminan en un grupo hidroxilo. Las concentraciones finales del grupo hidroxilo se determinaron mediante espectroscopía infrarroja cuantitativa. Las concentraciones finales del grupo fenol y salicilo monofuncional se determinaron mediante análisis por HPLC después de la solvolisis del producto.
Los Ejemplos 6-9 ilustran el aumento sustancial en peso molecular que ocurre cuando los policarbonatos precursores que incorporan grupos fenoxi finales sustituidos con éster se someten a extrusión. Los policarbonatos que poseen un nivel sustancial de terminación de tipo endcapping, % de EC, aunque carecen de grupos fenoxi finales sustituidos con éster, por ejemplo el policarbonato del Ejemplo Comparativo 2, solo muestran un aumento moderado del peso molecular después de la extrusión. Adicionalmente, los policarbonatos precursores que incorporan una cantidad sustancial de grupos que no son fenoxi finales sustituidos con éster, por ejemplo en el Ejemplo 10, muestran un aumento del peso molecular mucho más limitado después de la extrusión que los policarbonatos precursores en los que esencialmente todos los grupos finales que no son hidroxi son grupos fenoxi sustituidos con grupos éster. Los datos de la Tabla 3 ilustran adicionalmente que el procedimiento de la presente invención permite la preparación de policarbonato que está esencialmente libre de redisposición del producto de Fries. Por lo tanto, los policarbonatos precursores pueden prepararse y extruirse posteriormente dando policarbonato de alto peso molecular sin la formación de productos de redisposición de Fries.
Ejemplos 11-40
Los Ejemplos 11-40 se realizaron en una extrusora co-rotatoria, de toma constante de doble tornillo de 25, que tiene una proporción longitud a diámetro (L/D) de aproximadamente 56. A la extrusora se introdujeron mezclas en polvo de monómeros de partida y catalizador, habiéndose preparado dichas mezclas en polvo combinando monómeros y catalizador de transesterificación en una mezcladora de alta cizalla (mezcladora de Henschel) para producir un polvo en el que los monómeros y los catalizadores estaban homogéneamente dispersos. Las mezclas en polvo estaban compuesta por bis(metil salicil) carbonato (BMSC), al menos un bisfenol y un catalizador de transesterificación que comprende acetato de tetrabutilfosfonio (TBPA) e hidróxido sódico. La proporción molar de BMSC a bisfenol era de 1,015 en todos los casos. (Cuando se empleó más de un bisfenol la proporción de BMSC a bisfenol significa la proporción de los moles de BMSC empleados a los moles totales de todos los bisfenoles empleados). Las cantidades de los dos componentes del catalizador de transesterificación eran de aproximadamente 2,5 x 10^{-4} moles de TBPA por mol de bisfenol empleado y de aproximadamente 2,0 x10^{-6} moles de hidróxido sódico por mol de bisfenol
empleado.
La extrusora incluía 14 tambores segmentados, teniendo cada tambor una proporción de longitud a diámetro de aproximadamente 4, y seis puertos de purga para la retirada del subproducto salicilato de metilo. Dos de las purgas (V1 y V2) se configuraron para que funcionaran a presión atmosférica y cuatro de las purgas (V3, V4, V5 y V6) se configuraron para que funcionaran al vacío. En la práctica, se encontró conveniente hacer funcionar la extrusora con la purga V2 cerrada. Por lo tanto, solo los Ejemplos 39 y 40 se realizaron con V2 abierta. El salicilato de metilo formado cuando tuvo lugar la reacción de polimerización se recogió mediante dos condensadores diferentes (cambiadores de calor de carcasa y tubos que funcionan como condensadores) estando unido un condensador a las purgas V1 y V2 y estando unido un segundo condensador a las purgas V3-V6.
La extrusora se hizo funcionar en condiciones de temperatura, tiempo de residencia e intensidad de mezcla suficientes para promover la reacción de polimerización. El diseño de tornillo de la extrusora incluía elementos de transporte bajo la entrada de alimentación y bajo todas las purgas. La extrusora estaba equipada con una serie de bloques de amasado de tornillo en los tambores aguas arriba (tambores 2 y 3) para fundir los monómeros suministrados a la extrusora en el suministro al tambor 1 y para proporcionar la mezcla del fundido cuando los monómeros del fundido empiezan a reaccionar. La extrusora incluía también cuatro zonas de reacción aguas abajo (Zonas de Reacción 1-4), compuestas cada una de ellas por bloques de amasado de tornillo diseñados para promover la mezcla intensa de los contenidos de la extrusora y la reacción entre los grupos hidroxi en los materiales de partida y las cadenas poliméricas en crecimiento con grupos metil salicil carbonato presentes en la BMSC de partida y en las cadenas poliméricas en crecimiento. Cada una de las zonas de reacción aguas abajo, localizada en los tambores 6 (Zona de Reacción 1), 8 (Zona de Reacción 2), 10 (Zona de Reacción 3), y 12 (Zona de Reacción 4) respectivamente, iba seguida justo aguas abajo de la zona de reacción por un puerto de purga, funcionando dicha purga al vacío para facilitar la retirada del salicilato de metilo producido como subproducto en la reacción de polimerización.
El procedimiento de extrusión reactivo de la presente invención proporcionó policarbonatos de diferentes pesos moleculares dependiendo de las condiciones de extrusión empleadas. La extrusora se hizo funcionar a velocidades de alimentación entre aproximadamente 10 y 35 libras por hora (8,62-15,88 kg/h) de la mezcla en polvo de monómeros y catalizador. Se empleó un "alimentador de gravedad de pérdida de peso" (Los alimentadores de gravedad de pérdida de están disponibles en K-Tron lnc., Pitman, New Jersey, EE.UU.) para introducir la mezcla en polvo de monómeros y catalizador en la extrusora por el tambor 1. La velocidad del tornillo de la extrusora estaba en un intervalo entre aproximadamente 70 y aproximadamente 450 rpm. La temperatura de fusión estaba en un intervalo entre aproximadamente 290 y aproximadamente 340ºC, y las purgas al vacío funcionaron al vacío en un intervalo entre aproximadamente 10 (25,40 cm) y aproximadamente 25 pulgadas (63,50 cm) de mercurio (medido en una sonda al vacío en lugar de en una sonda de presión). Las purgas atmosféricas V1 y V2 se configuraron para funcionar a presión atmosférica o justo ligeramente por debajo de la presión atmosférica mediante un dispositivo de Ventura acoplado a la salida del condensador unido a V1 y V2. Se encontró que los policarbonatos preparados en los Ejemplos 11-40 tenían pesos moleculares medios en peso (Pm), según se determinó por cromatografía de permeación en gel (GPC), de entre aproximadamente 15.000 y 43.000 daltons.
En los Ejemplos 11-21 se variaron la velocidad de alimentación y la velocidad del tornillo para identificar las condiciones de operación permitiendo altas velocidades de alimentación a la vez que proporcionando un policarbonato producto que tiene un peso molecular suficientemente alto para ser útil. Como se ilustra en el Ejemplo 21 en la Tabla 4, incluso a una velocidad de alimentación de 35 libras por hora (15,88 kg/h) de la mezcla en polvo de monómeros de partida y catalizador, pudo conseguirse un policarbonato producto de peso molecular razonablemente alto. La purga V2 se cerró completamente.
TABLA 4 Ejemplos que demuestran altas velocidades de alimentación
8
TABLA 4 (continuación)
9
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Los Ejemplos 22-33 se realizaron para determinar la estabilidad del procedimiento para preparar policarbonato usando el procedimiento de la presente invención. En el experimento que da lugar a los Ejemplos 22-33 el material de partida en polvo se alimentó a la extrusora a una velocidad constante (13 libras por hora (5,90 kg/h)) durante un periodo de aproximadamente 90 minutos. Después de un periodo inicial de equilibrio, el policarbonato producto que surge de la extrusora se muestreó cada 5 minutos durante un periodo de 60 minutos. Las muestra de policarbonato producto se evaluaron después mediante cromatografía de permeación en gel. Los pesos moleculares de las muestras de policarbonato tenían una desviación típica igual a aproximadamente el 5 por ciento del valor medio del peso molecular obtenido lo que indicaba un procedimiento razonablemente estable.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 5 Estabilidad con el tiempo de los procedimientos de extrusión reactivos
10
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TABLA 5 (continuación)
11
Los Ejemplos 34 y 35 ilustran la aplicación del procedimiento de la presente invención a la preparación de copolímeros. En el Ejemplo 34 el material de partida en polvo alimentado a la extrusora contenía un 20 por ciento en moles de 4,4'-dihidroxibifenilo (bifenol) además de bisfenol A (BPA). El 20 por ciento en moles se refiere al porcentaje del número total de moles de todos los bisfenoles presentes. En el Ejemplo 35 el material de partida en polvo comprendía el 40 por ciento en moles de bifenol. Los datos recogidos para los productos copolicarbonato generados en los Ejemplos 34 y 35 eran consistentes con un copolicarbonato que incorpora unidades repetidas derivadas tanto de bisfenol A como de bifenol.
TABLA 6 Copolicrbonatos derivados de bifenol (BP) Y BPA
12
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TABLA 6 (continuación)
13
Los Ejemplos 37 y 38 ilustran la aplicación del procedimiento de la presente invención para la preparación de policarbonato ramificado. El Ejemplo 36 representa un control que no contiene agente de ramificación. En los Ejemplos 37 y 38 el agente de ramificación 1,1,1-tris(4-hidroxifenil)etano (THPE) se incluyó en el material de partida en polvo suministrado a la extrusora, siendo la cantidad de agente de ramificación del 0,5 y el 1,0 por ciento en moles respectivamente. El porcentaje en moles de THPE estaba basado en el número de moles de THPE respecto al número de moles de BPA presentes en el material de partida en polvo. Un intento de preparar policarbonato que contenía el 2 por ciento en moles de THPE tuvo que abandonarse debido a que la viscosidad excesivamente alta del policarbonato producto impedía su extrusión.
TABLA 7 Preparación de policarbonato ramificado
14
TABLA 7 (continuación)
15
Los Ejemplos 39 y 40 ilustran el efecto de extruir el policarbonato producto una segunda vez y demostrar que puede conseguirse un aumento adicional del peso molecular por el simple hecho de realizar una segunda extrusión sobre el polímero preparado inicialmente. Esta segunda extrusión puede realizarse en la misma extrusora usada en la primera extrusión reactiva o en una segunda extrusora que puede acoplarse en las proximidades de la primera extrusora. Como puede observarse, los Ejemplos 39 y 40 fueron los únicos Ejemplos en el grupo de Ejemplos 11-40 en los que la segunda purga atmosférica, V2, estaba abierta. El policarbonato producto obtenido en el Ejemplo 39 se recogió, se granuló, y posteriormente se volvió a extruir en el Ejemplo 40. Se observó un aumento significativo del peso molecular después de la segunda extrusión.
TABLA 8 Efecto de la reextrusión
16
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TABLA 8 (continuación)
17
Ejemplo 41
Bisfenol A, BMSC, y un polidimetilsiloxano terminado en hidroxi que tiene un grado de polimerización de aproximadamente 50 se combinaron y mezclaron en una mezcladora de Henschel con acetato de tetrabutilfosfonio (TBPA, 2,5 x10^{-4} moles por mol de BPA) e hidróxido sódico (2,0 x10^{-6} moles por mol BPA). La cantidad de polidimetilsiloxano empleado fue del 5 por ciento en peso basado en el peso de BPA. El polvo resultante se alimentó después a una extrusora de tornillos gemelos contra-rotatoria de toma constante de 14 tambores, 25 mm de diámetro, configurada como en los Ejemplos 11-40. En la Tabla 9 se dan las condiciones en las que se realizó esta extrusión reactiva y las propiedades de peso molecular del siloxano policarbonato producto. Como en los Ejemplos 11-40 la purga V2 estuvo cerrada durante toda la extrusión reactiva. Los datos ilustran la aplicación del procedimiento de la presente invención a la preparación de siloxano copolicarbonatos.
TABLA 9 Preparación de copolicarbonato de siloxano
18
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TABLA 9 (continuación)
19
Ejemplo 42
Una mezcla en polvo de bisfenol A, bis(metil salicil) carbonato y catalizador de transesterificación se prepara como se ha descrito para los Ejemplos 11-40. Por lo tanto, la mezcla en polvo comprende BPA y BMSC en una proporción molar de 1,015 moles de BMSC por mol de BPA. Las cantidades de los dos componentes del catalizador de transesterificación empleados son aproximadamente 2,5 x10^{-4} moles de TBPA y aproximadamente 2,0 x10^{-6} moles de hidróxido sódico por mol de BPA presente en la mezcla en polvo. Esta mezcla de catalizador y monómeros de partida se introduce después a las extrusoras de tornillos gemelos de dos purgas que funcionan en paralelo, estando configuradas, cada una de dichas extrusoras como en la Figura 1. La velocidad de alimentación a cada extrusora es esencialmente la misma y es de aproximadamente 20 libras por hora (9,07 kg/h), la velocidad del tornillo de cada extrusora es de aproximadamente 230 revoluciones por minuto, y las temperaturas del tambor de cada extrusora son esencialmente iguales y están en un intervalo entre aproximadamente 230 y aproximadamente 330ºC. Los policarbonatos producto iniciales que surgen de las dos extrusoras se alimentan directamente a una tercera extrusora, estando configurada la tercera extrusora también como la Figura 1. La velocidad de alimentación a la tercera extrusora es entre aproximadamente el 100 por ciento y aproximadamente el 150 por ciento de la velocidad de alimentación a cualquiera de las dos primeras extrusoras. La tercera extrusora funciona de manera que la velocidad del tornillo es entre aproximadamente 100 y aproximadamente 500 rpm, y las temperaturas del tambor están en un intervalo entre aproximadamente 230 y aproximadamente 350ºC.
La invención se ha descrito con detalle haciendo referencia particular a las realizaciones preferidas de la misma, aunque los especialistas en la técnica entenderán que pueden realizarse variaciones y modificaciones dentro del espíritu y ámbito de la invención.

Claims (10)

1. Un procedimiento para la preparación de policarbonato que comprende extruir a una o más temperaturas en un intervalo de temperatura entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 350ºC y a una o más velocidades de tornillo en un intervalo de velocidad de tornillo entre aproximadamente 50 y aproximadamente 500 revoluciones por minuto, en presencia de un catalizador de transesterificación al menos un material de partida seleccionado entre el grupo constituido por
(A) una mezcla que comprende un carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático; y
(B) al menos un policarbonato precursor que comprende grupos terminales fenoxi sustituidos con éster.
2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicho carbonato de diarilo sustituido con éster tiene la estructura I
20
en la que R^{1} es independientemente en cada aparición grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20} o grupo arilo C_{4}-C_{20}, R^{2} es independientemente en cada aparición un átomo de halógeno, grupo ciano, grupo nitro, grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20}, grupo arilo C_{4}-C_{20}, grupo alcoxi C_{1}-20, grupo cicloalcoxi C_{4}-C_{20}, grupo ariloxi C_{4}-C_{20}, grupo alquiltio C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquiltio C_{4}-C_{20}, grupo ariltio C_{4}-C_{20}, grupo alquilsulfinilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilsulfinilo C_{4}-C_{20}, grupo arilsulfinilo C_{4}-C_{20}, grupo alquilsulfonilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilsulfonilo C_{4}-C_{20}, grupo arilsulfonilo C_{4}-C_{20}, grupo alcoxicarbonilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalcoxicarbonilo C_{4}-C_{20}, grupo ariloxicarbonilo C_{4}-C_{20}, grupo alquilamino C_{2}-C_{60}, grupo cicloalquilamino C_{6}-C_{60}, grupo arilamino C_{5}-C_{60}, grupo alquilaminocarbonilo C_{1}-C_{40}, grupo cicloalquilaminocarbonilo C_{4}-C_{40}, grupo arilaminocarbonilo C_{4}-C_{40}, y grupo acilamino C_{1}-C_{20}; y b es independientemente en cada aparición un número entero 0-4.
3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 en el que el carbonato de diarilo sustituido con éster se selecciona entre el grupo constituido por bis(metil salicil) carbonato, bis(propil salicil) carbonato, y bis(bencil salicil) carbonato.
4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicho compuesto dihidroxi aromático es un bisfenol que tiene la estructura II
21
en la que R^{3}-R^{10} son independientemente un átomo de hidrógeno, átomo de halógeno, grupo nitro, grupo ciano, grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20}, o grupo arilo C_{6}-C_{20};
W es un enlace, un átomo de oxígeno, un átomo de azufre, un grupo SO_{2}, un radical alifático C_{1}-C_{20}, un radical aromático C_{6}-C_{20}, un radical cicloalifático C_{6}-C_{20} o el grupo
22
en el que R^{11} y R^{12} son independientemente un átomo de hidrógeno, grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20}, o grupo arilo C_{4}-C_{20}; o R^{11} y R^{12} juntos forman un anillo cicloalifático C_{4}-C_{20} que está opcionalmente sustituido con uno o más grupos alquilo C_{1}-C_{20}, arilo C_{6}-C_{20}, aralquilo C_{5}-C_{21}, cicloalquilo C_{5}-C_{20} o una combinación de los mismos.
5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicho policarbonato precursor comprende grupos terminales fenoxi sustituidos con éster que tienen la estructura III
23
en la que R^{1} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20} o grupo arilo C_{4}-C_{20}, R^{2} es independientemente en cada aparición un átomo de halógeno, grupo ciano, grupo nitro, grupo alquilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilo C_{4}-C_{20}, grupo arilo C_{4}-C_{20}, grupo alcoxi C_{1}-C_{20}, grupo cicloalcoxi C_{4}-C_{20}, grupo ariloxi C_{4}-C_{20}, grupo alquiltio C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquiltio C_{4}-C_{20}, grupo ariltio C_{4}-C_{20}, grupo alquilsulfinilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilsulfinilo C_{4}-C_{20}, grupo arilsulfinilo C_{4}-C_{20}, grupo alquilsulfonilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalquilsulfonilo C_{4}-C_{20}, grupo arilsulfonilo C_{4}-C_{20}, grupo alcoxicarbonilo C_{1}-C_{20}, grupo cicloalcoxicarbonilo C_{4}-C_{20}, grupo ariloxicarbonilo C_{4}-C_{20}, grupo alquilamino C_{2}-C_{60}, grupo cicloalquilamino C_{6}-C_{60}, grupo arilamino C_{5}-C_{60}, grupo alquilaminocarbonilo C_{1}-C_{40}, grupo cicloalquilaminocarbonilo C_{4}-C_{40}, grupo arilaminocarbonilo C_{4}-C_{40}, y grupo acilamino C_{1}-C_{20}; y b es un número entero 0-4,
6. Un procedimiento para preparar policarbonato que comprende extruir una mezcla sólida que comprende bisfenol A, bis(metil salicil) carbonato y un catalizador de transesterificación, a una o más temperaturas en un intervalo entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 350ºC y a una o más velocidades de tornillo en un intervalo entre aproximadamente 50 rpm y aproximadamente 500 rpm, para formar un policarbonato producto, comprendiendo dicha mezcla entre aproximadamente 0,95 y aproximadamente 1,05 moles de bis(metil salicil) carbonato por mol de compuesto dihidroxi aromático presente en la mezcla.
7. Un procedimiento de preparación de policarbonato que comprende las siguientes etapas:
Etapa (I) calentar una mezcla que comprende bisfenol A, bis(metil salicil) carbonato y un catalizador de transesterificación a una temperatura en un intervalo entre 150ºC y 200ºC y una presión entre aproximadamente 1 mmHg y aproximadamente 100 mmHg mientras se retira el subproducto salicilato de metilo para dar un policarbonato precursor parcialmente cristalino;
Etapa (II) moler dicho policarbonato precursor parcialmente cristalino; y
Etapa (III) extruir dicho policarbonato precursor parcialmente cristalino a una o más temperaturas en un intervalo entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 350ºC, y a una o más velocidades de tornillo en un intervalo entre aproximadamente 50 y aproximadamente 500 rpm.
8. Un procedimiento de preparación de policarbonato que comprende las siguientes etapas:
Etapa (I) calentar una mezcla que comprende bisfenol A, bis(metil salicil) carbonato y un catalizador de transesterificación a una temperatura en un intervalo entre 150ºC y 200ºC y una presión entre aproximadamente 1 mmHg y aproximadamente 100 mmHg mientras se retira el subproducto salicilato de metilo para dar un policarbonato precursor;
Etapa (II) extruir dicho policarbonato precursor a una o más temperaturas en un intervalo entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 350ºC, y a una o más velocidades de tornillo en un intervalo entre aproximadamente 50 y aproximadamente 500 rpm.
9. Un procedimiento para la preparación de policarbonato que comprende extruir a una o más temperaturas en un intervalo de temperatura entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 350ºC en presencia de un catalizador de transesterificación al menos un material de partida seleccionado entre el grupo constituido por
(A) una mezcla que comprende un carbonato de diarilo sustituido con éster y al menos un compuesto dihidroxi aromático; y
(B) al menos un policarbonato precursor que comprende grupos fenoxi terminales sustituidos con éster;
realizándose dicha extrusión en una extrusora que tiene una velocidad del tornillo, introduciéndose dicho material de partida en dicha extrusora a una velocidad de alimentación, teniendo dicha velocidad de alimentación y dicha velocidad del tornillo una proporción, funcionando dicha extrusora de manera que la proporción de material de partida introducido en la extrusora en 0,45 Kg por hora a la velocidad del tornillo expresada en revoluciones por minuto cae dentro de un intervalo de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 100.
10. Un procedimiento para preparar policarbonato que comprende:
(A) extruir una mezcla que comprende bisfenol A, bis(metil salicil) carbonato y un catalizador de transesterificación, comprendiendo dicha mezcla entre aproximadamente 0,95 y aproximadamente 1,05 moles de bis(metil salicil) carbonato por mol de compuesto dihidroxi aromático presente en la mezcla, a una o más temperaturas en un intervalo entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 350ºC, realizándose dicha extrusión en una extrusora que tiene una velocidad del tornillo, introduciéndose dicha mezcla en dicha extrusora a una velocidad de alimentación, teniendo dicha velocidad de alimentación y dicha velocidad del tornillo una proporción, funcionando dicha extrusora de manera que la proporción de la velocidad de alimentación expresada en 0,45 Kg por hora a la velocidad del tornillo expresada en revoluciones por minuto cae dentro de un intervalo de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 100; y
(B) recuperar un policarbonato producto.
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