ES2769084T3

ES2769084T3 - Método para producir policarbonato

Info

Publication number: ES2769084T3
Application number: ES16823460T
Authority: ES
Inventors: Garo Garbis Vaporciyan; Kunquan Yu
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: EP3394149A1; CN108463481B; WO2017112626A1; CN108463481A; JP2019503414A; KR20180094927A; EP3394149B1; TW201731912A; US20180371164A1; US10654973B2; TWI725093B; JP6903664B2

Abstract

Un proceso para producir policarbonato que comprende poner en contacto un carbonato terminado en dihidroxi y un carbonato de diarilo en una zona de reacción en presencia de un catalizador de polimerización en condiciones de polimerización para producir policarbonato, en el que el carbonato terminado en dihidroxi es un carbonato con un compuesto dihidroxi en cada extremo, el carbonato terminado en dihidroxi se forma mediante la reacción de un compuesto dihidroxi con un carbonato de dialquilo, y el compuesto dihidroxi es un compuesto dihidroxi aromático.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para producir policarbonato

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un método para producir un oligómero a partir de un carbonato de dialquilo y un compuesto dihidroxi.

Antecedentes de la invención

El policarbonato aromático, al que se hace referencia en la presente también como policarbonato, es una materia prima ampliamente usada en muchos sectores de fabricación diferentes. Debido a la dureza y transparencia del material, puede aplicarse en aplicaciones tan diversas como ventanas de automóviles y lentes ópticas. Se cree que la demanda de policarbonato aumentará significativamente en los próximos años, lo que requerirá mejoras en la producción de policarbonato, particularmente en términos de eficiencia e impacto ambiental.

Se conocen varios procesos para la producción de policarbonato. Por ejemplo, un proceso que incluye la reacción de fosgeno y 2,2-bis(4-hidroxifenil) propano (BPA) en condiciones de transferencia de fase se aplica a escala industrial. Sin embargo, este proceso tiene los inconvenientes inherentes de emplear el componente tóxico fosgeno y crear corrientes residuales que contienen cloruro.

Un proceso diferente que no requiere el uso de fosgeno se basa en la transesterificación de BPA con carbonato de dialquilo o carbonato de diarilo. El uso de un carbonato de dialquilo tiene la desventaja de que, en la transesterificación con bisfenolacetona, no es lo suficientemente reactivo en condiciones comercialmente razonables para formar cantidades suficientes de policarbonato polimérico. Además, el alcohol alquílico que se libera no se usa en ninguna otra parte del proceso para producir policarbonato, y el reciclaje del alcohol alquílico para la producción de carbonato de dialquilo requiere una purificación sustancial.

El uso de un carbonato de diarilo, en particular el carbonato de difenilo (DPC), tiene la ventaja de que es lo suficientemente reactivo como para formar policarbonato polimérico. Además, el fenol se libera en la reacción del carbonato de difenilo con bisfenolacetona para formar policarbonato, por ejemplo, como se describe en la Patente de Estados Unidos N° 5589564. A su vez, este fenol puede reciclarse para la producción de bisfenolacetona o carbonato de difenilo, para lo cual es una materia prima principal. El carbonato de difenilo es costoso y es deseable encontrar una manera de llevar a cabo este proceso sin el costo sustancial de usar grandes cantidades de carbonato de difenilo. El proceso anterior para la producción de policarbonato deja un amplio margen de mejora, en particular en vista de las materias primas que se usan.

El documento JP S64-16826 describe un proceso para producir policarbonato que comprende tres etapas. En la primera etapa, la bisfenolacetona se hace reaccionar con un carbonato de dialquilo en una proporción en el intervalo de 1: 1 a 1: 100. Esta reacción produce un dialquil bicarbonato de bisfenolacetona que luego reacciona con una cantidad equimolar o mayor de carbonato de difenilo para producir policarbonato. En la tercera etapa, el carbonato de alquilfenilo producido como subproducto se convierte en carbonato de difenilo y carbonato de dialquilo.

En la etapa (b) del proceso de la reivindicación 1 del documento EP1134248A1, se hace reaccionar un carbonato de arilo de Fórmula (V) con un diol de policarbonato de Fórmula (II), cuyo diol de policarbonato se prepara haciendo reaccionar un carbonato de alquilo de Fórmula (III) con un diol alifático de Fórmula (IV) en el que la última Fórmula (IV) R' es un radical alquileno.

Resumen de la invención

Esta invención proporciona un proceso para producir policarbonato que comprende poner en contacto un carbonato terminado en dihidroxi y un carbonato de diarilo en una zona de reacción en presencia de un catalizador de polimerización en condiciones de polimerización para producir policarbonato, en el que el carbonato terminado en dihidroxi es un carbonato con un compuesto dihidroxi en cada extremo, el carbonato terminado en dihidroxi se forma por la reacción de un compuesto dihidroxi con un carbonato de dialquilo, y el compuesto dihidroxi es un compuesto dihidroxi aromático.

Descripción detallada de la invención

La invención proporciona una nueva forma de formar policarbonatos. El proceso comprende poner en contacto un carbonato terminado en dihidroxi con un carbonato de diarilo. El carbonato terminado en dihidroxi puede ser, por ejemplo, un carbonato con una molécula de BPA en cada extremo, y el carbonato de diarilo puede ser carbonato de difenilo. Esto permite la producción de policarbonato usando menos carbonato de diarilo que en los procesos conocidos similares porque el uso de un carbonato terminado en dihidroxi requiere que se proporcione menos carbonato de diarilo.

El carbonato terminado en dihidroxi es un carbonato con un compuesto dihidroxi en cada extremo. El compuesto dihidroxi es un compuesto dihidroxi aromático. El carbonato terminado en dihidroxi puede tener la Fórmula I.

El carbonato terminado en dihidroxi se forma mediante la reacción de un compuesto dihidroxi con un carbonato de dialquilo. El compuesto dihidroxi en cada extremo corresponderá al compuesto dihidroxi usado en esta reacción y el resto carbonato corresponderá al carbonato de dialquilo usado en esta reacción.

El compuesto dihidroxi usado para formar el carbonato terminado en dihidroxi puede comprender uno o más dioles alifáticos. Las realizaciones de dioles alifáticos adecuados incluyen: isosorbida; 1,4:3,6-dianhidro-D-sorbitol; triciclodecano-dimetanol; 4,8-bis (hidroximetil) triciclodecano; tetrametilciclobutanodiol; 2,2,4,4-tetrametilciclobutano-1,3-diol; cis/trans-1,4-ciclohexanodimetanol; ciclohex-1,4-ilenodimetanol; trans-1,4-ciclohexanodimetanol; trans-1,4-bis (hidroximetil) ciclohexano; cis-1,4-ciclohexanodimetanol; cis-1,4-bis (hidroximetil) ciclohexano; cis-1,2-ciclociclohexanodimetanol; 1,1'-bi(ciclohexil)-4,4'-diol; diciclohexil-4,4'-diol; 4,4'-dihidroxibiciclohexilo; y poli(etilenglicol).

El compuesto dihidroxi usado para formar el carbonato terminado en dihidroxi puede comprender uno o más ácidos. Las realizaciones de ácidos adecuados incluyen: ácido 1,10-dodecanoico; ácido adipico; ácido hexanodioico, ácido isoftálico; ácido 1,3-bencenodicarboxílico; ácido teraftálico; ácido 1,4-bencenodicarboxílico; ácido 2,6-naftalenodicarboxílico; ácido 3- hidroxibenzoico; y ácido 4-hidroxibenzoico.

El compuesto dihidroxi usado para formar el carbonato terminado en dihidroxi puede comprender uno o más compuestos dihidroxi aromáticos. Un compuesto dihidroxi aromático es un compuesto aromático que comprende dos grupos hidroxilo en uno o más anillos aromáticos. Los ejemplos de compuestos dihidroxi aromáticos incluyen bisfenol, por ejemplo, BPA, que es un compuesto dihidroxi aromático preferido y dihidroxibenceno, por ejemplo, resorcinol.

Los compuestos dihidroxi aromáticos pueden ser bisfenoles que tienen uno o más grupos halógeno, nitro, ciano, alquilo o cicloalquilo. Realizaciones de bisfenoles adecuados incluyen 2,2-bis(4-hidroxifenil) propano (BPA); 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-t-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-isopro-pilfenil) 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-di-isopropil-1-4-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-hidroxi-fenil) 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-4-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-di sopropil-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-diclo-ro-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-trimetilci-clohexano; 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-hidroxi-fenil)-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-trimetilci-clohexano; 1,1-bis(3-bromo-4-hidroxi-5-metilfenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis (3-cloro-4-hi-droxi-5-iso-propilfenil)-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-di-isopropil-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-hi-droxi-2,3,5,6-tetrabromofenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(4-hidroxi-2,3,5,6-tetrametilfenil)-3,3,5-tri-metilciclohexano; 1,1-bis(2,6-dicloro-3,5-dimetil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 1,1-bis(2,6-dibro-mo-3,5-dimetil-4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano; 4,4'-dihidroxi-1,1 -bifenil; 4,4'-dihidroxi-3,3'-dime-til-1,1-bifenil; 4,4'-dihidroxi-3,3'-dioctil-1,1 -bifenil; 4,4' dihidroxidifeniléter; 4,4'-dihidroxidifenilt-ioéter; 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 ay 1,4-bis(2-(4-hidroxi-3-metilfenil)-2-propil) benceno.

Las realizaciones de dihidroxibencenos adecuados incluyen hidroquinona, resorcinol, metilhidroquinona, butilhidroquinona, fenilhidroquinona, 4-fenilresorcinol y 4-metilresorcinol.

Las realizaciones de dihidroxinaftalenos adecuados incluyen 2,6-dihidroxinaftaleno; 2,6-dihidroxi-3-metil naftaleno; 2,6-dihidroxi-3-fenil naftaleno; 1,4-dihidroxinaftaleno; 1,4-dihidroxi-2-metil naftaleno; 1,4-dihidroxi-2-fenil naftaleno y 1,3-dihidroxinaftaleno.

En una realización, el carbonato de dialquilo está representado por la fórmula R1OCOOR1. En otra realización, el carbonato de dialquilo está representado por la fórmula R1OCOOR2 R1 y R2 representan un grupo alquilo que tiene de 1 a 10 átomos de carbono o un grupo alicíclico que tiene de 3 a 10 átomos de carbono. Los ejemplos de R1 y R2 incluyen un grupo alquilo, tal como metilo, etilo, propilo, alilo, butilo, butenilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo y ciclohexilmetilo e isómeros de los mismos. Los ejemplos adicionales de R1 y R2 incluyen un grupo alicíclico, tal como ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo, ciclohexilo, y cicloheptilo e isómeros de los mismos.

El grupo alquilo o alicíclico puede estar sustituido con un sustituyente tal como un grupo alquilo inferior, un grupo alcoxi inferior, un grupo ciano y un átomo de halógeno.

Los ejemplos del carbonato de dialquilo donde los grupos alquilo son iguales son carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo, carbonato de dipropilo, carbonato de dialilo, carbonato de dibutenilo, carbonato de dibutilo, carbonato de dipentilo, carbonato de dihexilo, carbonato de diheptilo, carbonato de dioctilo, carbonato de dinonilo, carbonato de didecilo, carbonato de diciclopentilo, carbonato de diciclohexilo, carbonato de dicicloheptilo e isómeros de los mismos.

Los ejemplos del carbonato de dialquilo donde los grupos alquilo son diferentes son carbonato de metiletilo, carbonato de metilpropilo, carbonato de metilbutilo, carbonato de metilbutenilo, carbonato de metilpentilo, carbonato de metilhexilo, carbonato de metilheptilo, carbonato de metiloctilo, carbonato de metilnonilo y carbonato de metildecilo e isómeros de los mismos. Otros ejemplos incluyen cualquier combinación de grupos alquilo que tengan de 1 a 10 átomos de carbono, por ejemplo, carbonato de etilpropilo, carbonato de etilbutilo, carbonato de propilbutilo e isómeros de los mismos.

Se prefiere un dialquil carbonato donde R1 y/o R2 es un grupo alquilo que tiene cuatro o menos átomos de carbono. El carbonato de dialquilo es lo más preferiblemente carbonato de dietilo.

El carbonato de dialquilo se puede producir mediante cualquier método conocido por un experto en la técnica. Por ejemplo, el carbonato de dialquilo puede producirse mediante el método descrito en el documento US 7763745 en el que un carbonato de alquileno y una materia prima de alcanol se introducen en una zona de reacción para reaccionar en presencia de un catalizador de transesterificación para producir una corriente rica en alcanodiol y una corriente que comprende carbonato de dialquilo y alcanol cuyas corrientes se separan mediante una o más etapas para producir una corriente rica en carbonato de dialquilo.

El catalizador de polimerización usado en la reacción de estos reactivos puede ser heterogéneo u homogéneo. En otra realización, se pueden usar catalizadores tanto heterogéneos como homogéneos.

El catalizador puede incluir hidruros, óxidos, hidróxidos, alcoholatos, amidas o sales de metales alcalinos, es decir, litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. El catalizador puede ser un hidróxido o alcoholato de potasio o de sodio. Otros catalizadores adecuados son las sales de metales alcalinos, por ejemplo, acetatos, propionatos, butiratos o carbonatos, por ejemplo, acetato de sodio. Además, se pueden usar derivados del ácido etilendiaminotetraacético, tal como la sal tetrasódica EDTA y la sal disódica de magnesio EDTA y combinaciones de los mismos. Otros catalizadores adecuados comprenden una fuente de iones de metales alcalinotérreos, por ejemplo, hidróxido de magnesio o hidróxido de calcio o mezclas de los mismos.

El catalizador puede comprender sal(es) de un ácido inorgánico no volátil, por ejemplo, sales de un ácido inorgánico no volátil tal como NaH2PO3, NaH2PO4, KH2PO4, CsH2PO4, Cs2H2PO4 o mezclas de los mismos. Alternativamente, el catalizador puede comprender sal(es) de metales alcalinos de ácido fosfórico, tales como NaKHPO4, CsNaHPO4, CsKHPO4 y mezclas de los mismos.

Otros catalizadores adecuados incluyen fosfinas, arsinas o compuestos de azufre divalentes y compuestos de selenio y sales de onio de los mismos. Los ejemplos de este tipo de catalizador incluyen tributilfosfina; trifenilfosfina; difenilfosfina; 1,3-bis(difenilfosfino) propano; trifenlarsina; trimetilarsina; tributilarsina; 1,2-bis(difenilarsino) etano; trifenilantimonio; sulfuro de difenilo; disulfuro de difenilo; difenilselenida; haluro de tetrafenilfosfonio (Cl, Br, I); haluro de tetrafenilarsonio (Cl, Br, I); haluro de trifenilsulfonio (Cl, Br, I). El catalizador puede comprender compuestos de amonio cuaternario, compuestos de fosfonio cuaternario o una combinación de los mismos. Por ejemplo, el catalizador puede comprender hidróxido de tetrametilfosfonio, acetato de tetrametilfosfonio, formiato de tetrametilfosfonio, hidróxido de tetrabutilfosfonio, acetato de tetrabutilfosfonio, acetato de tetrafenilfosfonio, fenóxido de tetrafenilfosfonio y combinaciones de los mismos.

Los catalizadores adecuados adicionales incluyen complejos o sales de estaño, titanio o circonio. Los ejemplos de este tipo de catalizador incluyen ácido butilestannónico; metóxido de estaño; dimetilestaño; óxido de dibutilestaño; dilaurato de dibutilestaño; hidruro de tributilestaño; cloruro de tributilestaño; etilhexanoatos de estaño (II); alcóxidos de circonio (metilo, etilo o butilo); haluros de circonio (IV) (F, Cl, Br, I); nitratos de circonio; acetilacetonato de circonio; alcóxidos de titanio (metilo, etilo o isopropilo); acetato de titanio; acetilacetonato de titanio.

El catalizador puede ser una resina de intercambio iónico que contiene grupos funcionales adecuados, por ejemplo, grupos de amina terciaria, grupos de amonio cuaternario, grupos de ácido sulfónico y grupos de ácido carboxílico. El catalizador puede ser un silicato de metal alcalino o alcalinotérreo. El catalizador puede comprender un elemento del Grupo 4 (como el titanio), del Grupo 5 (como el vanadio), del Grupo 6 (como el cromo o el molibdeno) o del Grupo 12 (como el zinc) de la Tabla Periódica de los Elementos, o estaño o plomo, o una combinación de tales elementos, como una combinación de zinc con cromo (por ejemplo, cromito de zinc). Estos elementos pueden estar presentes en el catalizador como un óxido, tal como el óxido de zinc.

El catalizador puede seleccionarse del grupo que consiste en hidróxidos de sodio, carbonatos de sodio, hidróxidos de litio, carbonatos de litio, hidróxidos de tetraalquilamonio, carbonatos de tetraalquilamonio, alcóxidos de titanio, alcóxidos de plomo, alcóxidos de estaño y fosfatos de aluminio.

El contacto del carbonato terminado en dihidroxi y el carbonato de diarilo puede tener lugar en una etapa de reacción discontinua, semicontinua o continua. La reacción de polimerización se puede llevar a cabo en cualquier tipo de reactor, por ejemplo, un reactor discontinuo, un reactor discontinuo con extracción de vacío, un reactor discontinuo con una columna de destilación; o una columna de destilación catalítica. La reacción se lleva a cabo preferiblemente en un reactor que proporciona la eliminación de alcohol durante la reacción. La reacción es una reacción de equilibrio, y la eliminación del alcohol desplaza el equilibrio a favor de los productos deseados.

En una columna de destilación catalítica o reactiva, la reacción tiene lugar en el mismo lugar donde tiene lugar la separación de los reactivos y los productos. En esta columna, hay una zona de reacción que se puede definir como la porción de la columna de destilación reactiva donde está presente el catalizador. El catalizador de transesterificación puede ser homogéneo o heterogéneo.

La reacción puede llevarse a cabo en reactores discontinuos múltiples que funcionan con sus ciclos de operación fuera de sincronización. De esta manera, el producto se produciría continuamente y cualquier etapa de reacción posterior podría llevarse a cabo de forma continua.

En una realización de una operación semicontinua, el carbonato terminado en dihidroxi, el carbonato de diarilo y el catalizador se pueden combinar en un reactor de recipiente agitado. El reactor se puede conectar a un aparato de destilación que elimina el alcohol que se forma como parte de la reacción. En otra realización, se puede usar un gas de extracción para facilitar la eliminación del alcohol. Esto desplaza el equilibrio hacia los productos y mejora el rendimiento de la reacción. Si se elimina el carbonato de diarilo a través del aparato de destilación, éste se puede reciclar al reactor.

De acuerdo con una realización preferida, la reacción global se muestra a continuación, cuando el carbonato terminado en dihidroxi es carbonato de di-bisfenolacetona y el carbonato de diarilo es carbonato de difenilo:

En esta realización, la reacción de polimerización produce oligómeros superiores y finalmente forma policarbonatos. La reacción también produce fenol que puede reciclarse en una etapa para producir el carbonato de difenilo o un compuesto dihidroxi aromático.

Las condiciones de reacción de polimerización son similares a las usadas para la producción de policarbonato usando bisfenolacetona y carbonato de difenilo. Las condiciones de polimerización de la etapa de reacción se pueden ajustar para proporcionar la eliminación del alcohol formado y también para asegurar velocidades de reacción adecuadas. Si la temperatura es demasiado alta o la presión demasiado baja, entonces los reactivos pueden ser conducidos fuera de la zona de reacción a través del aparato de destilación o pueden promoverse reacciones secundarias.

La polimerización se lleva a cabo preferiblemente a una presión de menos de 2,03 MPa. La presión está preferiblemente en un intervalo de 0,01 kPa a 2,03 MPa, preferiblemente de 0,1 kPa a 50 kPa. La polimerización se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura en el intervalo de 170 °C a 350 °C, preferiblemente de 190 °C a 320 °C.

Las condiciones del reactor pueden cambiar a medida que avanza la reacción. Inicialmente, la temperatura y la presión deben ser tales que la temperatura sea lo suficientemente alta como para conducir la reacción y evaporar cualquier alcohol formado. En una realización, la reacción de polimerización se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 190 °C a 320 °C a presiones muy bajas, por ejemplo, 0,1 kPa. La temperatura está inicialmente en el extremo inferior de este intervalo y a medida que avanza la reacción, la temperatura aumenta gradualmente. La presión es inicialmente de 20 kPa y disminuye gradualmente a 0,1 kPa. La temperatura en las etapas posteriores de la reacción debe ser lo suficientemente alta como para mantener un flujo de polímero fundido suficientemente alto, que se vuelve más viscoso a medida que avanza la polimerización. La temperatura no debe ser demasiado alta, ya que también provocará reacciones secundarias no deseadas. La presión debe ser lo suficientemente baja como para eliminar el fenol formado en la reacción de esta masa fundida viscosa.

Una vez que comienza el proceso de polimerización, los reactivos pueden pasar a través de una pluralidad de reactores en serie. Las etapas posteriores al contacto inicial del carbonato terminado en dihidroxi y el carbonato de difenilo pueden proceder de una manera similar a cualquier proceso conocido de policarbonato fundido. Esto incluye el diseño y la operación de reactores, y el uso de aditivos que imparten propiedades útiles al policarbonato resultante.

Dado que el material de partida ya comprende un resto carbonato en el carbonato terminado en dihidroxi, se requiere menos carbonato de diarilo. Si se usa una corriente pura de carbonato terminado en dihidroxi, entonces se requiere un mol de carbonato de diarilo por cada mol de carbonato terminado en dihidroxi. La relación molar preferida del carbonato terminado en dihidroxi al carbonato de diarilo está en el intervalo de 1:2 a 2:1.

Si se agrega un ligero exceso de carbonato terminado en dihidroxi o el carbonato de diarilo al reactor, entonces el policarbonato resultante terminará con uno u otro de los compuestos correspondientes. Además, cualquier aditivo u otros componentes conocidos por ser útiles en la producción de policarbonato se pueden agregar a la reacción de polimerización.

La ruta regular para producir policarbonato fundido típicamente reacciona 1 mol de carbonato de difenilo con 1 mol de BPA. La reacción descrita en la presente comprende típicamente hacer reaccionar 1 mol de carbonato de difenilo con 1 mol de carbonato terminado en dihidroxi. Por lo tanto, en esta reacción, se usa © mol de carbonato de difenilo para reaccionar con 1 mol de BPA.

Si la corriente de carbonato terminado en dihidroxi contiene impurezas, por ejemplo, compuestos dihidroxi aromáticos de la fabricación del carbonato terminado en dihidroxi, estos también se pueden convertir, pero requerirán carbonato de diarilo adicional.

Se puede formar alcohol durante la reacción. Por ejemplo, si se usa carbonato de difenilo como el carbonato de diarilo, entonces se formará fenol. Además, se pueden formar otros subproductos, incluidos los isómeros de los materiales de partida y la ramificación de las cadenas de policarbonato a partir de la reorganización de Fries.

EJEMPLOS

Ejemplo 1

En este ejemplo, una mezcla de aproximadamente 24,5 g de carbonato de di-bisfenolacetona (50,8 mmol) y 6,5 g de BPA (28,5 mmol) con 17,8 g de DPC (83,3 mmol) se mezcló en presencia de 10 ppm de hidróxido de litio. La polimerización se realizó en una configuración de destilación al vacío discontinua: un matraz de fondo redondo de vidrio de 200 ml equipado con un aparato de agitación mecánica que incluye una paleta agitadora de teflón, un controlador de presión preciso y una manta de calentamiento, así como un receptor superior. La mezcla de reacción se calentó primero a 200 °C a 300 mbar durante 2 horas, y luego la temperatura se incrementó lentamente a 260 °C y la presión se redujo a 0,5 mbar durante un período de tiempo de 15 minutos. Las condiciones de polimerización se mantuvieron a 260 °C/0,5 mbar durante 1 hora después. El análisis molecular mostró que la muestra de polímero tiene un Mn de 13000.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para producir policarbonato que comprende poner en contacto un carbonato terminado en dihidroxi y un carbonato de diarilo en una zona de reacción en presencia de un catalizador de polimerización en condiciones de polimerización para producir policarbonato, en el que el carbonato terminado en dihidroxi es un carbonato con un compuesto dihidroxi en cada extremo, el carbonato terminado en dihidroxi se forma mediante la reacción de un compuesto dihidroxi con un carbonato de dialquilo, y el compuesto dihidroxi es un compuesto dihidroxi aromático.

2. El proceso de la reivindicación 1, en donde el carbonato terminado en dihidroxi es un compuesto de carbonato de di-bisfenolacetona.

3. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 en donde el carbonato de diarilo es carbonato de difenilo.

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la relación molar del carbonato terminado en dihidroxi al carbonato de diarilo en la zona de reacción es de 1:2 a 2:1.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que un segundo compuesto dihidroxi está presente en la zona de reacción.

6. El proceso de la reivindicación 5, en el que el segundo compuesto dihidroxi se usó en una reacción separada para formar el carbonato terminado en dihidroxi.

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las condiciones de polimerización comprenden una presión de menos de 2,03 kPA.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que las condiciones de polimerización comprenden una temperatura en el intervalo de 170 a 350 °C.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que las condiciones de polimerización comprenden una temperatura en el intervalo de 190 a 320 °C.

10. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en el que la polimerización se lleva a cabo en una pluralidad de reactores.

11. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 que comprende además agregar aditivos u otros componentes a la zona de reacción.