JP2528331B2 - ポリカ―ボネ―トの製造方法 - Google Patents

ポリカ―ボネ―トの製造方法

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JP2528331B2
JP2528331B2 JP62222834A JP22283487A JP2528331B2 JP 2528331 B2 JP2528331 B2 JP 2528331B2 JP 62222834 A JP62222834 A JP 62222834A JP 22283487 A JP22283487 A JP 22283487A JP 2528331 B2 JP2528331 B2 JP 2528331B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、耐熱性、耐スチーム性を均一な品質で有
するポリカーボネートを製造する方法に関するものであ
る。
[従来の技術およびその問題点] ポリカーボネートの製造方法には、ビスフェノール類
とジフェニルカーボネートとによる無溶媒条件下でのエ
ステル交換反応によるものと、溶媒存在下でビスフェノ
ール類とホスゲンとを反応させる方法とがある。
このうち、前者による場合では製造プロセス自体は簡
単であるという利点があるが、ホスゲンを利用した方法
に比較して高分子量のポリマーが得られにくいという点
があり、ホスゲンとビスフェノールAを原料とした製造
方法が主として利用されている。
ところで、製品ポリカーボネートの品質に影響を与え
る因子としては、ポリカーボネートの製造工程中に起因
するものと製造後に起因するものとが考えられるが、そ
のうち製造工程中に考えられるものとしては、粘度平均
分子量のバラツキによる製品の不均一性、残存モノマー
に代表される挟雑不純物の影響などによって引き起こさ
れる耐熱性の低下、耐スチーム性の悪化などの問題があ
る。
このうち、例えば、挟雑不純物の除去対策について見
ると、分離,洗浄工程を強化すれば、本質的には取り除
くことが可能ではあるが、この方法を実施すれば必然的
に大きな設備と多量の洗浄水を必要とするという課題を
抱える。
このように前記除去対策を実施した際に、別の問題が
派生しないような解決方法の検討・提案が望まれてい
た。
この発明は、前述のような従来技術にみられた問題点
を解決することを目的としているものである。
[問題点を解決するための手段] この発明は、前述の目的を達成するために種々検討し
た結果として到達したものである。
この発明は、ホスゲン、ビスフェノール類などを原料
として反応を行なわせるポリカーボネートの製造の際に
原料の供給を反応の進行にマッチさせて行なうことによ
り、残存モノマーの少ないポリカーボネートとすること
が可能であるとの知見に基くものである。
すなわち、この発明の構成は、ブレ重縮合系と重縮合
系とからなる重縮合反応系に原料であるホスゲンとビス
フェノール類とを供給して重縮合反応を行なわせ、未反
応のビスフェノール類を反応系にリサイクルさせるポリ
カーボネートの製造方法において、 プレ重縮合系に接続され、プレ重縮合系の反応液中の
クロロホーメート末端基の量を自動測定する装置を設
け、前記クロロホーメート末端基の量を自動測定する装
置から出力されるクロロホーメート末端基の量の測定値
を制御演習システムに入力し、該制御演習システムにお
いて、前記クロロホーメート末端基の量の測定値に基づ
き、ホスゲンのプレ重縮合系への最適供給量を決定し
て、ホスゲン供給系弁の開閉を自動制御すること、およ
び/または 重縮合系に接続され、重縮合系の反応液中の未反応ビ
スフェノール類の量を自動測定する装置を設け、前記未
反応ビスフェノール類の量を自動測定する装置から出力
される未反応ビスフェノール類の量の測定値を制御演習
システムに入力し、該制御演習システムにおいて、前記
未反応ビスフェノール類の量の測定値に基づき、ビスフ
ェノール類のプレ重縮合系への最適供給量を決定して、
ビスフェノール類供給系弁の開閉を自動制御することを
特徴とするポリカーボネートの製造方法である。
この発明方法は、ビスフェノールAなどのビスフェノ
ール類とホスゲンを原料とするホスゲン法のポリカーボ
ネートの製造方法のうちの連続製造プロセス、特に連続
界面重縮合プロセスに有効に適用することができる。
ポリカーボネートの製造方法においては、この種の重
縮合反応を行なわせたときにプレ重縮合系で生成する反
応中間体であるクロロホーメート基の生成状況について
の監視および/または重縮合系の反応液中の水相の未反
応ビスフェノール類の監視を行ない、その変化を原料供
給系へ迅速にフィードハックして原料の供給を調節する
ことが必要であることがつきとめられた。
具体的には、重縮合反応系の原料バランス、ケミカル
バランスの調整の遅れが生ずると、これに起因して、重
合体の粘度平均分子量のバラツキが大きくなり、挟雑不
純物を取り除く洗浄系の負荷を大きくしていることも認
識された。
この発明方法によると、反応系を循環して再使用に供
される物質、すなわち、ビスフェノール類を、ポリカー
ボネート製造プロセスの分離工程から回収して再度反応
に供するものである。
上述のようにこの発明では、ポリカーボネートの製造
において、プレ重縮合系の反応中間体であるクロロホー
メート末端基量の量の自動測定を行い、得られたクロロ
ホーメート末端基の量の測定値、および/または重縮合
系の反応溶液における未反応ビスフェノール類の量の自
動測定を行い、得られた未反応ビスフェノール類の量の
測定値をを原料供給系にフィードバックすることにより
原料供給速度を調節し、これにより品質向上の目的を達
成させようとするものである。
この発明では、ビスフェノール類およびホスゲンをプ
レ重縮合系と重縮合系とからなる重縮合反応系に供給し
て、ポリカーボネートを製造する。
この発明に係るポリカーボネート製造プロセスにおい
ては、前記のクロロホーメート末端基の量の自動測定装
置および重縮合系の反応溶液における未反応ビスフェノ
ール類の量の自動測定装置の少なくともいずれかを備え
ていれば良いのであるが、この両自動測定装置を有して
いれば、得られる効果は相乗的に向上する。したがっ
て、好ましいプロセスの態様としては、プレ重縮合系に
は前記のクロロホーメート末端基の量の自動測定装置
を、重縮合系には反応溶液中の未反応ビスフェノール類
の量の自動測定装置をそれぞれ設ける。
以下、図面を参照しながらこの発明をさらに詳細に説
明する。
第1図はこの発明に係るポリカーボネートの一製造プ
ロセスを示すプロセス説明図である。
第1図において、ポリカーボネートの一製造プロセス
は、原料供給系1、プレ重縮合系2、重縮合系3、自動
制御系4、分離洗浄,製品化工程5、フィードバックラ
イン6より構成してなる。
前記原料供給系1は、一酸化炭素と塩素との反応を行
う反応槽1a、この反応槽から移送されたホスゲンを貯留
するホスゲン貯留槽1b、ビスフェノール類を貯留するビ
スフェノール類貯留槽1c、溶剤を貯留する溶剤貯留槽1
d、分子量調節剤を貯留する分子量調節剤貯留槽1e、お
よび前記各貯留槽から各原料をプレ重縮合系に強制移送
する移送ラインなどで構成してなる。なお、この移送ラ
イン中には、ホスゲンの流量を調節する第1供給弁1fお
よびビスフェノール類の流量を調節する第2供給弁1gを
介在させて、移送量の調節が計られる。この第1移送弁
および第2調節弁は、後述の制御演習システムにより、
自動制御される。
なお、この原料供給系1では、ホスゲンの製造工程も
含んでいるが、このホスゲン製造工程は特に必要ではな
く、市販のホスゲンをそのまま利用する構成で有っても
良い。
ここで、前記ビスフェノール類としては、ポリカーボ
ネートの原料となり得るものであれば特に制限がなく、
前記ビスフェノール類の具体例としては、たとえば、ビ
フェニル−4,4′−ジオール、3,5,3′,5′−テトラヒド
ロキシビフェニル;ビス(4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,3−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,2−ビス
(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)プロパン、2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン(別名:ビスフェノール
A)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,4−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、3,3−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(3,5−ジメチル
−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(別名:テトラメ
チルビスフェノールA)、2,2−ビス(3−メチル−4
−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(ヒドロキシフ
ェニル)−2−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン等のビス(4−ヒドロキシフェニル)アル
カン類;1,2−ビス(ヒドロキシフェニル)エチレン等の
ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルケン類;1,4−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン;1,4−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキセン;2,2−ビス
(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン
(別名:テトラクロロビスフェノールA)、2,2−(3,5
−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(別
名:テトラブロモビスフェノールA)、2,2−ビス(3
−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−
(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)−2−
(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−5−メチルフェニル)プロ
パン、2,2−ビス(3−ブロモ−4−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン等のビス(置換−4−ヒドロキシフェニ
ル)アルカン類;ジ(4−ヒドロキシフェニル)エーテ
ル、ジ(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エ
ーテル等の4−ヒドロキシフェニルエーテル類;ジ−
(4−ヒドロキシフェニル)チオエーテル等の4−ヒド
ロキシフェニルチオエーテル類;ジ(4−ヒドロキシフ
ェニル)ケトン等のジ(4−ヒドロキシフェニル)ケト
ン類;等を挙げることができる。
なお、これらは、1種単独で、または、2種以上を組
み合わせて使用することができる。
さらにこの発明においては、前記ビスフェノール類と
して、その機能誘導体も使用することができる。
前記分子量調節剤としては、たとえば、アルコール
類、フェノール類などを使用することができる。
前記溶剤としては、塩化メチレンなどの塩素置換炭化
水素、ジオキサンなどのような環状オキシ化合物等を例
示することができる。
プレ重縮合系2は、前記原料供給系1から供給された
各原料を仕込んで、ビスフェノール類とホスゲンとの重
縮合を行い、ポリカーボネートのオリゴマーを製造す
る。
このプレ重縮合系2で製造するポリカーボネートオリ
ゴマーは、その平均重合度が2〜20、好ましくは2〜4
となるようにするのが望ましい。
この平均重合度の調節のためにも、この発明における
前記クロロホーメート末端基の量の自動測定装置の設置
が重要である。
重縮合系3は、前記プレ重縮合系2で製造されたポリ
カーボネートオリゴマーとビスフェノール類とをさらに
重縮合させて、ポリカーボネートを製造する。
この重縮合系3で製造されるポリカーボネートの粘度
平均分子量は、ポリカーボネートの用途により相違して
一概に規定することができないが、通常、1,000〜100,0
00である。
分離洗浄,製品化工程5は、たとえば、前記重縮合系
3で製造された生成液を相分離により有機相と水相とに
分離する第1分離工程と、第1分離工程で分離されると
共にポリカーボネートを含有する有機相をアルカリ、
酸、水などで洗浄する洗浄工程と、洗浄後の液を相分離
により有機相と水相とに分離する第2分離工程と、この
第2分離工程で得られた有機相から有機溶媒の留去によ
り、あるいは沈殿剤の添加により、ポリカーボネートを
分離する工程と、分離したポリカーボネートをたとえば
薄膜蒸発機あるいは二軸混練機などにより乾燥する工程
と、乾燥したポリカーボネートを造粒し、ペレット化す
る工程などで構成される。
この分離洗浄,製造化工程では、前記第1分離工程で
分離した水相中の未反応ビスフェノール類および前記第
2分離工程で分離した水相中の未反応ビスフェノール類
をフィードバックライン6に移送するようになってい
る。
フィードバックライン6は、前記分離洗浄,製品化工
程で分離された未反応ビスフェノール類をプレ重縮合系
2の強制的に移送するラインであり、たとえば未反応ビ
スフェノールを移送するパイプラインおよび移送ポンプ
などで適宜に構成することができる。
このように、分離洗浄,製品化工程5で分離した未反
応ビスフェノール類をフィードバックライン6でプレ重
縮合系2に戻した場合、プレ重縮合系2での原料バラン
スが崩れる。原料バランスが崩れたままプレ重縮合およ
び重縮合を行うと、ポリカーボネートの分子量がバラ付
き、あるいは、ポリカーボネート中に不純物が混入し、
耐熱性および耐スチーム性の低下したポリカーボネート
が生成する。この点において、自動制御系の設置するこ
の発明の重要性が認められる。
自動制御系4は、プレ重縮合系2でのクロロホーメー
ト末端基の量を自動測定するクロロホーメート自動測定
装置4a、重縮合系での重縮合反応溶液における未反応ビ
スフェノール類の量を自動測定する未反応ビスフェノー
ル類自動測定装置4bおよび前記自動測定装置4a,4bから
出力される前記クロロホーメート末端基量の測定値およ
び未反応ビスフェノール類量の測定値を入力してあらか
じめ設定されている制御演習システム4cに従ってプレ重
縮合系2での最適原料バランスを算出し、前記第1供給
弁1fおよび第2供給弁1gの自動制御を行うように構成さ
れる。
ホスゲン法によるポリカーボネートの製造過程である
プレ重縮合系において、クロロホーメート末端基を有す
るプレ重縮合物がホスゲンとビスフェノール類との間で
生成する。
前記クロロホーメート自動測定装置4aとしては、たと
えば、前記プレ重縮合物をKOH−メタノール溶液で加水
分解し、塩素分を水相に抽出し、チオシアン酸第二水銀
発色法などで塩素を定量する方法や、試料をクロロホル
ムに溶解し、少量のピリジンとエタノールを加えて加温
し、クロロホーメート末端をアルコール末端に変え、遊
離した塩素分を銀滴定法や発色法で定量する方法などを
自動化した測定装置で構成することができる。
この発明においては、前記クロロホーメート自動測定
装置4aはプレ重縮合系2に結合し、このクロロホーメー
ト自動測定装置4aにより、例えば、10分〜2時間に1回
の割合でプレ重縮合系2内で生じるクロロホーメート末
端基の量を測定して、その値を原料供給系1にフィード
バックし、主としてホスゲンの供給量を制御する。
未反応ビスフェノール類自動測定装置4bは、主とし
て、重縮合系3内における未反応のビスフェノール類を
定量する自動測定装置である。この自動測定装置におけ
る測定としては、IRスペクトル、NMRスペクトルなどを
利用した定量分析法が挙げられる。また、ガスクロマト
グラフィーや滴定分析法を利用して自動測定装置を構成
することもできる。
前記滴定分析法は以下のような原理によって行うこと
ができる。
ビスフェノール類としてビスフェノールAを使用し、
該ビスフェノールAをアルカリ水溶液である水酸化ナト
リウムに溶かして重縮合反応に供したとする。重縮合反
応系において、原料であるビスフェノールAはビスフェ
ノールAナトリウムの形で存在する。したがって、この
ビスフェノールAナトリウムを塩酸などで滴定すること
により、未反応ビスフェノールAの量を求めることがで
きる。
この場合の自動測定のタイミングも前記クロロホーメ
ートの場合と同様であって、例えば、10分〜2時間に1
回の割合で測定を行ない、ビスフェノール類の供給をコ
ントロールするようにしている。
いずれの場合も、連続監視のインターバルは、前述の
ように10分〜2時間程度の間隔でよく、この範囲を外れ
て、例えば、10以内の場合では、プラントの追随性に期
待する効果がなく、また逆に、2時間を超える間隔で作
業を行なうときには、特にこのような構成を採用するま
でもなく従来の手法に従って通常行なわれている手先業
と同じような対応となり、この構成を採用したことによ
るメリットは失われる。
前記制御演習システム4cは、前記クロロホーメート基
自動測定装置4aから出力されるデータ(クロロホーメー
ト値;X)および前記未反応ビスフェノール類自動測定装
置4bから出力されるデータ(未反応ビスフェノール値;
Y)を処理して、原料であるホスゲンおよびビスフェノ
ール類のプレ重縮合系2への最適供給量を決定し、原料
供給弁である第1供給弁1fおよび第2供給弁1gの自動制
御を行うように構成される。
具体的には、この制御演習システムは、測定値X,Yに
基き、第2図(a)および第2図(b)に示すフローチ
ャートに従って、第1供給弁1fおよび第2供給弁1gの開
閉度を制御する。
第2図(a)に示すように、前記クロロホーメート基
自動測定装置4aから出力されるデータ(X)と装置定数
(α)とを比較し(X−α=a)、aが正であるときに
はホスゲン量が|a|×Aだけ減少するように第1供給弁1
fの開閉度を調節し、aが負であるときにはホスゲン量
が|a|×Aだけ増加するように第1供給弁1fの開閉度を
調節する。この場合、αは0.5〜1.4であり、Aは10g/時
間〜250kg/時間である。
一方、第2図(b)に示すように、前記未反応ビスフ
ェノール類自動測定装置4bから出力されるデータ(Y)
と装置定数(β)とを比較し(Y−β=b)、bが正で
あるときにはビスフェノール類の供給量が|b|×Bだけ
減少するように第2供給弁1gの開閉度を調節し、bが負
であるときにはビスフェノール類の供給量が|b|×Bだ
け増加するように第2供給弁1gの開閉度を調節する。こ
の場合、βは15〜40g/であり、Bは2g/時間〜50kg/時
間である。
[発明の効果] この発明の方法によると、プレ重縮合系および重縮合
系のプロセスの制御として、原料バランスを常に最適条
件に維持することができる。その結果として、殆ど不純
物がなく、高温下でも長時間にわたって色調に変化が起
こらず、均一性の高いポリカーボネートを生産すること
ができる。さらに、熱安定性が高く、耐スチーム性にも
優れた高品質のポリカーボネートを生産することができ
る。
[実施例] 以下、具体的に数例の実験例および比較例を示して、
この発明の構成および効果を説明する。
(実施例1) 6重量%の水酸化ナトリウム水溶液にビスフェノール
Aを溶解し、固形物換算で13重量%のビスフェノールA
の水酸化ナトリウム溶液とした。
この溶液を43/分(46kg/時間)、塩化メチレンを1
9/時間の割合で内径8mm、管長20mmの管型反応器に連
続的に供給すると供に、一方、4.0kg/時間のホスゲンを
ガスの状態で前記の管型反応器に並流して吹き込み反応
を行なわせ、次いで、30の槽型反応器に触媒のトリエ
チルアミン1%水曜液を0.5/時間で併せて供給し、
ポリカーボネートオリゴマーを製造した。
この時、オリゴマーのクロロホーメート末端を10分に
1回の頻度で連続監視装置を用い監視し、1.1Nになるよ
うに原料供給系1を制御した。
すなわち、第2図(a)に示すフローチャートにおい
て、この実施例の装置系ではαは1.1であり、Aは40g/
であるから、第2図(a)に示すフローチャートに従
って、第1供給弁1fの開閉度を調節した。
以上のようにして得られたポリカーボネートオリゴマ
ーを20/時間、前述と同濃度のビスフェノールAの水
酸化ナトリウム溶液11/時間、25重量%の水酸化ナト
リウム水溶液0.8/時間、1重量%のトリエチルアミ
ン溶液0.2/時間、塩化メチレン14/時間、分子量
調節剤としてパラ−t−ブチルフェノール4重量%塩化
メチレン溶液2.6/時間を80の槽型反応器に2基に
シリーズで供給し重合を行なった。(目標の分子量は23
500である。) 反応を完全に終結するために反応液水相中の未反応ビ
スフェノールAは若干過剰気味にし、連続監視装置を用
い、10分に1回の頻度で監視を行ない、32g/となるよ
うに原料供給系1をコントロールした。
すなわち、第2図(b)に示すフローチャートにおい
て、この実施例の装置系ではβは32であり、Bは50g/
であるから、第2図(b)に示すフローチャートに従っ
て、第2供給弁1gの開閉度を調節した。
なお、この水相中の未反応ビスフェノールAは、プレ
重縮合系にリサイクル使用した。
得られた重合液は、アルカリ洗浄、酸洗浄、水洗の
後、ポリカーボネートを含む油相と水相とに分離した。
油相中のポリカーボネートは、薄膜蒸発機、2軸混練
器を通して塩化メチレンを除去、粉末化して造粒機によ
りペレットとした。
なお、ここで使用した連続監視装置は、自動滴定装置
(平沼産業製,商品品番ALT−100)であり、以上のよう
な運転を1週間連続して行なった。
また、洗浄工程において使用した洗浄水は、純水を用
い、洗浄後の電気伝導度測定の際には、測定値が1μs/
cm(JIS K 0102に準拠)以下となるように流量を調節し
た。
以上の結果を後記の実施例および比較例の結果と併せ
て表示した。
(実施例2) 実施例1において、縮合反応を行なわせたときに生成
する反応中間体のクロロホーメート基の生成状況のみを
監視した場合について示した。
(実施例3) 実施例1において、重縮合系の反応液水相中の未反応
ビスフェノール類の監視のみを行った場合を示した。
(比較例) 実施例において、オリゴマーの末端、反応中間体であ
るクロロホーメート基の生成量を4時間に1回の頻度で
手分析により求め、原料供給系1のコントロールを行な
った。
また、重縮合反応液水相中の未反応ビスフェノールA
の量を8時間に1回の頻度で手分析により行ない原料供
給系1の調節を行なった。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法を実施する際のプロセスを示す
説明図、第2図(a)および第2図(b)は自動制御系
の手法の手順を示す流図である。 1……原料供給系、2……プレ重縮合系、3……重縮合
系、4……自動制御系、5……分離洗浄製品化工程。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プレ重縮合系と重縮合系とからなる重縮合
    反応系に原料であるホスゲンとビスフェノール類とを供
    給して重縮合反応を行わせ、未反応のビスフェノール類
    を重縮合反応系にリサイクルさせるポリカーボネートの
    製造方法において、 プレ重縮合系に接続され、プレ重縮合系の反応液中のク
    ロロホーメート末端基の量を自動測定する装置を設け、
    前記クロロホーメート末端基の量を自動測定する装置か
    ら出力されるクロロホーメート末端基の量の測定値を制
    御演習システムに入力し、該制御演習システムにおい
    て、前記クロロホーメート末端基の量の測定値に基づ
    き、ホスゲンのプレ重縮合系への最適供給量を決定し
    て、ホスゲン供給系弁の開閉を自動制御すること、およ
    び/または 重縮合系に接続され、重縮合系の反応液中の未反応ビス
    フェノール類の量を自動測定する装置を設け、前記未反
    応ビスフェノール類の量を自動測定する装置から出力さ
    れる未反応ビスフェノール類の量の測定値を制御演習シ
    ステムに入力し、該制御演習システムにおいて、前記未
    反応ビスフェノール類の量の測定値に基づき、ビスフェ
    ノール類のプレ重縮合系への最適供給量を決定して、ビ
    スフェノール類供給系弁の開閉を自動制御することを特
    徴とするポリカーボネートの製造方法。
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