JP2002509571A - ポリカーボネートの製造方法 - Google Patents

ポリカーボネートの製造方法

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JP2002509571A JP50805599A JP50805599A JP2002509571A JP 2002509571 A JP2002509571 A JP 2002509571A JP 50805599 A JP50805599 A JP 50805599A JP 50805599 A JP50805599 A JP 50805599A JP 2002509571 A JP2002509571 A JP 2002509571A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、触媒として、C2−C12、好ましくはC2−C8、特にC2−C5を有するN−アルキル置換基を含有するN−アルキル置換ピペリジン又はN−アルキル置換モルホリンをを用いる、溶媒を含まないポリカーボネートを製造するためのエステル交換反応に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリカーボネートの製造方法 発明の詳細な説明 本発明は、ジフェノール、カルボン酸ジアリールエステル及び場合によっては 分岐剤及び/又はモノフェノールを出発物質とした、80と400℃の間の温度 でそして1000ミリバールと0.01ミリバールの間の圧力での、触媒を一緒 に使用した、溶融体中での公知のエステル交換反応による熱可塑性ポリカーボネ ートの製造方法であって、触媒として、C2−C12N−アルキル置換基、好まし くはC2−C8N−アルキル置換基、特にはC2−C5N−アルキル置換基を含んで 成る、N−アルキル置換ピペリジン又はN−アルキル置換モルホリンを、ジフェ ノール1モル当たり10-2〜10-8モル、好ましくは10-2〜10-5モルの量で 使用することを特徴とする方法に関する。 好ましいN−アルキル置換ピペリジンは、N−エチルピペリジン、N−プロピ ルピペリジン、N−イソプロピルピペリジンである。好ましいN−アルキル置換 モルホリンは、N−エチルモルホリン、N−プロピルモルホリン、N−イソプロ ピルモルホリンである。 これらは、単独でも使用でき、同時使用又は連続使用で組み合わせてでも使用 できる。 窒素含有触媒を用いる溶融エステル交換は、US−PS5434227から公 知であり、そこではピペリジン及びN−メチルモルホリンが記載されている(1 2欄、44行)。 この方法で製造されたポリカーボネート(比較実施例1及び2)は、耐熱性が 劣っていて、黄色化現象を呈する。 これと対照的に、本発明の方法によって得ることができるポリカーボネートは 、それ自体の固有の色が薄いこと及び長時間の熱負荷の後でさえ光透過性が高い ことが特徴である。その上、本発明のポリカーボネートは、ポリカーボネートそ れ自体に望ましくない欠陥が実質的に存在せず、そして当然のことながら溶媒を 含まない。 本発明の方法の意味において、「ポリカーボネート中に望ましくない欠陥が実 質的に存在しない」という用語は、式(I): (式中、 X=C1〜C8アルキリデン又はシクロアルキリデン、S又は単結合であり、 R=CH3、Cl又はBrであり、そして n=0、1又は2である) を有する分岐剤のポリカーボネート中の含量が、完全ケン化後の、HPCLによ って測定した値で300ppm以下、好ましくは100ppm以下であることを 意味する。 本発明に従って用いられる、共重合ポリカーボネートの製造のために適切なジ フェノールは、式(II): (式中、 X、R及びnは、式(I)におけるのと同じ意味を有する) を有するジフェノールである。 好適なジフェノールは、例えば、米国特許第3028365号、第29998 35号、第3062781号、第3148172号及び第4892014号に、 DE−OS1570703及び2063050に、そしてH.Schnellに よる論文、”Chemistry and Physics of Polyc arbonates”,Interscience Publishers,N ew York,1964に記載されている。 好ましいジフェノールの例としては、 4,4’−ジヒドロキシジフェニル、 2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、 2,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン、 2,2−ビス−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、 2,2−ビス−(3−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、 ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−メタン、 2,2−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、 2,4−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブ タン、 1,1−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサ ン、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル シクロヘキサン、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルシクロヘキサン、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルシクロヘキサン 、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルシクロヘキサン、 2,2−ビス−(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン及び 2,2−ビス−(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン が挙げられる。 特に好ましいジフェノールの例としては、 2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、 2,2−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘ キサン、 1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルシクロヘキサン が挙げられる。 2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン及び1,1−ビス−( 4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルサンが特 に好ましい。 上述のジフェノールの混合物のいずれも使用することができる。 ポリカーボネートは、少量の分岐剤を使用することによって制御されたやり方 で計画的に分岐させることができる。適切な分岐剤として、フロログルシン、 4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプテン −2、 4,6−ジメチル−2,4,5−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプタン 、 1,3,5−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ベンゼン、 1,1,1−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、 トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−フェニルメタン、 2,2−ビス[4,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキシル− プロパン、 2,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル)−フェノール、 2,6−ビス−(2−フェニル−5’−メチル−ベンジル)−4−メチルフェノ ール、 2−(4−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(2,4−ジヒドロキシフェニル )−プロパン、 ヘキサ−(4−(4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル)−フェニル)−オル ソ−テレフタル酸エスレル、 テトラ−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、 テトラ−(4−(4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル)フェノキシ) −メタン、 1,4−ビス−((4’、4’’−ジヒドロキシトリフェニル)−メチル)−ベ ンゼン、及び特に α,α’,α’’−トリス−(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイ ソプロピルベンゼン が挙げられる。 その他の、分岐剤として使用できる化合物は、 2,4−ジヒドロキシ安息香酸、 トリメシン酸、 トリメシン酸3塩化物 塩化シアヌル及び 3,3−ビス−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−オキソ−2、3 −じヒドロインドール である。 使用されるジフェノールに対して0.05〜2モル%の分岐剤を(分岐剤は場 合によって一緒に使用される成分である)ジフェノールと共に使用することがで きる。 本発明で使用されるカルボン酸エステルは、ジ−C6〜C12アリールエステル 、好ましくはフェノール又はアルキル置換フェノールのジエステル、即ち、例え ば炭酸ジフェニル又は炭酸ジクレジルである。カルボン酸ジエステルは、ビスフ ェノール1モルに対して1.02〜1.15モルの量で使用される。 反応成分、即ち、ジフェノール及びカルボン酸ジアリールエステルは、それに 含まれるアルカリ金属及びアルカリ土類金属金属の量が可能な最 小限であることを確認すべきである。この種の純粋なカルボン酸ジアリールエス テル又はジフェノールは、カルボン酸ジアリールエステル又はジフェノールを再 結晶、洗浄又は蒸留することによって得ることができる。本発明の方法において は、ジフェノール中及びカルボン酸ジアリールエステル中の両方におけるアルカ リ金属及びアルカリ土類金属金属の含量は0.01ppm未満の値であるべきで ある。 ポリカーボネートの製造は、1段で行うことができる。その場合、芳香族ジヒ ドロキシ化合物とカルボン酸ジエステルを、文献で公知の、通常の縮合重合条件 下で反応させる。 これらの条件は、例えば、芳香族ジヒドロキシ化合物とカルボン酸ジエステルの 溶融を80℃〜250℃、好ましくは100℃〜230℃、最も好ましくは12 00C〜190℃で、常圧で、0.1〜5時間の、好ましくは0.25〜3時間 の範囲で行うことを包含している。本発明の触媒又は本発明の触媒の組み合わせ は、溶融前に添加することもでき、溶融した出発物質に添加することもできる。 次いで、モノフェノールを留去し、真空にしそして温度を上昇させることによっ て、芳香族ジヒドロキシ化合物とカルボン酸ジエステルからオリゴカーボネート を生成させる。これに続いて、温度を240〜400℃に更に上昇させそして圧 力を0.01ミリバールに低下させることによって縮合重合を行いポリカーボネ ートを製造する。 しかし、縮合重合を2段又は3段で行うことも有利である。 この手順の途中で中間体として生成するオリゴカーボネートは、平均分子量Mw が、光散乱法でキャリブレーションを行った、ジクロロメタン又はフェノール /o−ジクロロベンゼンの等重量混合物を溶媒とした 相対溶液粘度で測定することによって定量して、3,000〜24,000、好 ましくは5,000〜20,000である。これらのオリゴカーボネートの製造 のための温度は、100℃と290℃の間、好ましくは150℃と280℃の間 である。オリゴカーボネートを生成させるためのエステル交換反応中に形成され るモノフェノールは、1バール〜0.5ミリバール、好ましくは500ミリバー ル未満〜1ミリバールの真空にかけることによって除去する。 ポリカーボネートは、場合によっては本発明の触媒を更にオリゴカーボネート に追加して、温度を230〜400℃、好ましくは250〜320℃に更に上昇 させそして100ミリバール未満〜0.01ミリバールの圧力で、オリゴカーボ ネートを縮合重合させることによって製造する。 本発明の方法においては、芳香族ジヒドロキシ化合物とカルボン酸ジエステル の反応は、例えば、攪拌槽、薄膜蒸発器、落下膜蒸発器、攪拌槽のカスケード、 押し出し機、混練機、単純板状反応器及び高粘度用板状反応器を用いて、連続方 式又はバッチ方式で行うことができる。 本発明の方法による芳香族ポリカーボネートは、重量平均分子量Mwが、光散 乱法でキャリブレーションを行った、ジクロロメタン又はフェノール/o−ジク ロロベンゼンの等重量混合物を溶媒とした相対溶液粘度で測定することによって 定量して、18,000〜60,000、好ましくは19,000〜40,00 0であるべきである。 本発明によって製造されたポリカーボネートは、上に述べた固有の色が薄いこ とに加えて、末端OH基含量が低くて1200ppm未満であることが好ましく 、加水分解に対して安定であり、そして上に述べたよ うに、長期の熱安定性を有することが特徴である。 分子量調節剤例えばアルキルフェノール(イソオクチルフェノール、t−ブチ ルフェノール、クミルフェノール)を、ポリマーの重量平均分子量Mwを制限す るために公知の方法(EP360578)で使用することができる。 本発明によって製造されたポリカーボネートに、その性質を改質するために、 充填剤及び強化剤を混合することができる。とりわけ、以下の補助物質がそのよ うな物質として適切である:安定剤(例えばUV、熱及びガンマ線安定剤)、帯 電防止剤、流動性向上剤、離型剤、難燃剤、顔料、微細な鉱物及び繊維性物質例 えば亜リン酸、リン酸及びホスファン(phosphane)アルキル及びアリール、低分 子量カルボン酸エステル、ハロゲン化合物、塩、白亜、石英粉、及びガラス又は 炭素繊維。 更に他のポリマー、例えばポリオレフィン、ポリウレタン、ポリスチレンも本 発明によるポリカーボネートと混合することができる。 これらの物質は、仕上げられたポリカーボネートに対して通常の加工装置中で 添加するのが好ましいが、要求される性質によっては、本発明による工程の他の 段階で添加することができる。 更に、特定の用途のために、ブロック、セグメント及びコモノマー、例えば、 末端OH基を含有するシランブロック、末端OH基及びカルボン酸基を含有する 芳香族及び脂肪族ポリエステル、末端OH基を含有するポリフェニレンスルフィ ドブロック又は末端OH基を含有するポリフェニレンオキシドブロックを、縮合 によって導入してポリカーボネートを改質することも可能である。 本発明によって得ることができるポリカーボネートは、公知の方法で そして公知の装置で加工して所望の成型品を製造することができる。 本発明によって製造されるポリカーボネートは、通常の利用分野のために、即 ち、電子分野、建築分野及び自動車組立において、例えばデータ記憶媒体用の支 持材料として、被覆目的のリブ付きパネル用に、又は電子器具のためのハウジン グ材料として、商業的に使用することができる。実施例 比較実施例0 ビスフェノールA114.15g(0.500モル)及びジフェニールカーボ ネート113.45g(0.530モル)を秤量して攪拌機、内部温度計及びブ リッジ付きのVigreauxカラム(30cm、金属コーティングしたもの) を備えた500ミリリットルの3口フラスコに入れた。装置を真空にし、窒素で フラッシュ(3回)する事により、大気中の酸素を装置から除去し、ついでこの 混合物を150℃に加熱した。生成したフェノールを100ミリバールで留去し た。同時に温度を250℃に上げた。1時間後、真空度を10ミリバールに強化 した。真空を0.5ミリバールに下げ、温度を280℃に上げることによって、 縮合重合を行った。溶剤を含まない、相対溶液粘度1.193(ジクロロメタン 、25℃、5g/リットル)のポリカーボネートを得た。製造されたポリカーボ ネート中の式(I)を有する分岐剤の含量は12ppmであった。ポリカーボネ ートのフェノール性OH価は980ppmであった。比較実施例1 ビスフェノールA114.15g(0.500モル)及びジフェニー ルカーボネート113.45g(0.530モル)を秤量して攪拌機、内部温度 計及びブリッジ付きのVigreauxカラム(30cm、金属コーティングし たもの)を備えた500ミリリットルの3口フラスコに入れた。装置を真空にし 、窒素でフラッシュ(3回)する事により、大気中の酸素を装置から除去し、つ いでこの混合物を150℃に加熱した。ピペリジン0.125μリットル(ビス フェノールAに対して5*10-4モル%)を加え、次いで生成したフェノールを 100ミリバールで留去した。同時に温度を250℃に上げた。1時間後、真空 度を10ミリバールに強化した。真空圧力を0.5ミリバールに下げ、温度を2 80℃に上げることによって、縮合重合を行った。溶剤を含まない、相対溶液粘 度1.201(ジクロロメタン、25℃、5g/リットル)のポリカーボネート を得た。製造されたポリカーボネート中の式(I)を有する分岐剤の含量は15 ppmであった。ポリカーボネートのフェノール性OH価は870ppmであっ た。比較実施例2 比較実施例1と同様な手順で、但し、ピペリジン1.97μリットル(4*1 0-3モル%)を使用して、実施した。溶剤を含まない、相対溶液粘度1.204 (ジクロロメタン、25℃、5g/リットル)のポリカーボネートを得た。製造 されたポリカーボネート中の式(I)を有する分岐剤の含量は10ppmであっ た。ポリカーボネートのフェノール性OH価は890ppmであった。実施例1 ビスフェノールA114.15g(0.500モル)及びジフェニールカーボ ネート113.45g(0.530モル)を秤量して攪拌機、 内部温度計及びブリッジ付きのVigreauxカラム(30cm、金属コーテ ィングしたもの)を備えた500ミリリットルの3口フラスコに入れ、装置を真 空にし、窒素でフラッシュ(3回)する事により、大気中の酸素を装置から除去 し、ついでこの混合物を150℃に加熱した。N−エチルピペリジン0.34μ リットル(ビスフェノールAに対して5*10-4モル%)を加えた。生成したフ ェノールを100ミリバールで留去した。同時に温度を250℃に上げた。1時 間後、真空度を10ミリバールに強化した。真空圧力を0.5ミリバールに下げ 、温度を280℃に上げることによって、縮合重合を行った。溶剤を含まない、 相対溶液粘度1.285(ジクロロメタン、25℃、5g/リットル)のポリカ ーボネートを得た。製造されたポリカーボネート中の式(I)を有する分岐剤の 含量は20ppmであった。ポリカーボネートのフェノール性OH価は240p pmであった。実施例2 実施例1と同様な手順で、但し、N−エチルピペリジン2.74μリットル( 4*10-3モル%)を使用して、実施した。無色の、溶媒を含まない、相対溶液 粘度が1.260(ジクロロメタン、25℃、5g/リットル)であるポリカー ボネートを得た。製造されたポリカーボネート中の式(I)を有する分岐剤の含 量は6ppmであった。ポリカーボネートのフェノール性OH価は、290pp mであった。実施例3 実施例2と同様な手順で、但し、縮合重合の最後の段階において300℃で1 .5時間重合を行って、実施した。色の薄い、溶媒を含まない、相対溶液粘度が 1.299(ジクロロメタン、25℃、5g/リットル) であるポリカーボネートを得た。製造されたポリカーボネート中の式(I)を有 する分岐剤の含量は10ppmであった。ポリカーボネートのフェノール性OH 価は、280ppmであった。実施例4 実施例1と同様な手順で、但し、N−プロピルピペリジン4*10-3モル%を 触媒として使用して、実施した。溶媒を含まない、相対溶液粘度が1.264( ジクロロメタン、25℃、5g/リットル)であるポリカーボネートを得た。製 造されたポリカーボネート中の式(I)を有する分岐剤の含量は13ppmであ った。ポリカーボネートのフェノール性OH価は、340ppmであった。実施例5 実施例1と同様な手順で、但し、N−エチルモルホリン4*10-3モル%を触 媒として使用して、実施した。溶媒を含まない、相対溶液粘度が1.259(ジ クロロメタン、25℃、5g/リットル)であるポリカーボネートを得た。製造 されたポリカーボネート中の式(I)を有する分岐剤の含量は5ppmであった 。ポリカーボネートのフェノール性OH価は、330ppmであった。実施例6 実施例1と同様な手順で、但し、N−プロピルモルホリン4*10-3モル%を 触媒として使用して、実施した。溶媒を含まない、相対溶液粘度が1.259( ジクロロメタン、25℃、5g/リットル)であるポリカーボネートを得た。製 造されたポリカーボネート中の式(I)を有する分岐剤の含量は5ppmであっ た。ポリカーボネートのフェノール性OH価は、330ppmであった。 -
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW (72)発明者 イエロミン,ギユンター ドイツ連邦共和国デー―47802クレーフエ ルト・ベレンシユトラーセ20

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. ジフェノール、カルボン酸ジアリールエステル及び場合によっては分岐剤 及び/又はモノフェノールを出発物質とした、80と400℃の間の温度でそし て1000ミリバールと0.01ミリバールの間の圧力での、触媒を一緒に使用 した、溶融体中での公知のエステル交換反応による熱可塑性ポリカーボネートの 製造方法であって、触媒として、C2−C12N−アルキル置換基を含んで成るN −アルキル置換ピペリジン又はN−アルキル置換モルホリンを、ジフェノール1 モル当たり10-2〜10-8モルの量で使用することを特徴とする方法。 2. C2−C8N−アルキル置換基を含んで成る触媒を触媒として使用すること を特徴とする請求項1に記載の方法。 3. C2−C5N−アルキル置換基を含んで成る触媒を触媒として使用すること を特徴とする請求項1に記載の方法。 4. 式(I): を有する分岐剤構造のポリカーボネート中の含量が、完全ケン化後の、HPLC によって測定した値で300ppm以下であるポリカーボネートを製造するため の請求項1に記載の方法。
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