JP2774334B2 - ポリカーボネートの製造法 - Google Patents

ポリカーボネートの製造法

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JP2774334B2 JP1314620A JP31462089A JP2774334B2 JP 2774334 B2 JP2774334 B2 JP 2774334B2 JP 1314620 A JP1314620 A JP 1314620A JP 31462089 A JP31462089 A JP 31462089A JP 2774334 B2 JP2774334 B2 JP 2774334B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエステル交換触媒としてSbRxRyRzもしくはSb
2Xmの存在下、ジアルキルカーボネートと芳香族ジヒド
ロキシ化合物とを反応させて得られる高分子量ポリカー
ボネートの製造法に関するものである。
(従来の技術と発明が解決しようとする課題) 本発明の高分子量ポリカーボネートは、幅広い用途、
特に射出成形用又は窓ガラスの代わりのガラスシートと
しての用途を有する汎用エンジニアリングサーモプラス
チックスである。界面重縮合法は一般的にポリカーボネ
ートの製造に効果的であるが、有毒なホスゲンを使用す
ることや塩素イオンが生成するポリカーボネートに残存
することなどの欠点を有する。これらの欠点を除くため
に有毒なホスゲンの代わりにホスゲンのダイマーである
液体のトリクロロメチルクロロホルメートを用いて特殊
な2価フェノールとを界面重縮合反応でポリカーボネー
トを製造することが特開昭63−182336に開示されてい
る。しかしながら、特殊な2価フェノールである9,9−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類について
の記載があるのみである。また、有毒なホスゲンの代わ
りにトリホスゲンを用いて2,2−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)プロパンからポリカーボネートを得ることが
Angew.Chem.(アンゲバンテ,ヘミー)99.922(198
7),ドイツ特許DE3440141に記載されているが、ホスゲ
ンが発生する反応機構も提唱されている。
一方、エステル交換反応においては、ジフェニルカー
ボネートと芳香族ジヒドロキシ化合物にエステル交換触
媒を加えて、加熱減圧下、フェノールを留去させながら
プレポリマーを合成し、最終的に高真空下、290℃以上
に加熱してフェノールを留去させて高分子量のポリカー
ボネートを得ているが(米国特許4345062)、高分子量
のポリカーボネートは他のエンジニアリングプラスチッ
クスと異なって、溶融粘度が極めて大きいので290℃以
上の高温を必要とし、更に沸点の高いフェノールを留去
させるために高真空(10-2Torr)を必要とするため、装
置的にも工業化しにくい上に生成するポリカーボネート
にフェノールが残存することにより、色相や物性に好ま
しくない影響を及ぼすことが知られている。
さらに、エステル交換反応を利用して末端にアルキル
カーボネート基を有する芳香族ジヒドロキシ化合物のビ
スアルキル炭酸エステルを合成し、これを触媒の存在下
で自己縮合させて芳香族ポリカーボネートを製造する方
法が特開昭63−205318に開示されている。この製造法で
は芳香族ジヒドロキシ化合物が存在しない条件下での自
己縮合であり、使用されうる触媒もZn,Al,Sn,Tiなどに
代表される周期律表のII B,III B,IV A,IV Bに属する金
属元素及びその化合物の中から選ばれた触媒であること
が記載されている。
また、特開昭63−223035にもエステル交換反応を利用
して芳香族ジヒドロキシ化合物のビスアルキル炭酸エス
テルを加熱してプレポリマーを合成することにより、芳
香族ポリカーボネートを製造する方法が開示されている
が、高分子量化する固相重合反応に用いる触媒は得に記
載されていない。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、本系において高活性でかつ特殊なエス
テル交換触媒の存在下、ジアルキルカーボネートと芳香
族ジヒドロキシ化合物を反応させることにより、毒性の
ホスゲンを用いることなく本質的に塩素イオンを含まな
い無色透明の高分子量ポリカーボネートが得られる事実
を見出すに至った。すなわち、本発明は、 (1) エステル交換触媒としてSbRxRyRzもしくはSb2X
mの存在下、ジアルキルカーボネートと芳香族ジヒドロ
キシ化合物とを反応させることを特徴とするポリカーボ
ネートの製造法。
(ここでRx,Ry,Rzはアルキル基又はフェニル基又はアル
コキシル基又はフェノキシ基である。XはO又はS、m
は3又は5である。) (2) エステル交換触媒としてSbRxRyRzもしくはSb2X
mの存在下、ジアルキルカーボネートと芳香族ジヒドロ
キシ化合物とから得られるジアルキルカーボネート封止
した芳香族ジヒドロキシ化合物のオリゴマーを経由して
ポリカーボネートを得ることを特徴とするポリカーボネ
ートの製造法。
(3) 芳香族ジヒドロキシ化合物が下記の式(I),
(II),(III)又は(IV)で表される化合物である
(1)又は(2)記載のポリカーボネートの製造法。
(R1,R2,R3,R4は水素又は炭素数1〜8の直鎖又は枝分
れを含むアルキル基、又はフェニル基であり、Xはハロ
ゲン原子で、n=1〜4) (4) ジアルキルカーボネートと式(I),(II),
(III)又は(IV)で表わされる芳香族ジヒドロキシ化
合物の中から選ばれる少なくとも2種以上の芳香族ジヒ
ドロキシ化合物とを反応して得られる上記(1)〜
(3)のいずれか1項に記載のポリカーボネートの製造
法。
(5) エステル交換触媒がSb2O3である上記(1)〜
(4)のいずれか1項に記載のポリカーボネートの製造
法。に関するものである。
本発明に使用しうるジアルキルカーボネートの代表例
としては、ジメチルカーボネート,ジエチルカーボネー
ト,ジ−n−プロピルカーボネート,ジイソプロピルカ
ーボネート,ジ−n−ブチルカーボネート,ジ−t−ブ
チルカーボネート,ジアミルカーボネート,ジヘキシル
カーボネート,ジヘプチルカーボネート,ジオクチルカ
ーボネート,ジシクロプロピルカーボネートなどが挙げ
られるが、好ましくは、カーボネート結合を形成する際
に脱離するアルキル基が低沸点であり、且つ、安価なメ
チルアルコールを原料とするジメチルカーボネートであ
る。また、芳香族ジヒドロキシ化合物の代表例としては
以下の化合物が挙げられる。一般式(I)に分類される
芳香族ジヒドロキシ化合物として2,2−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)ブタン,2,2−ビス−(4−ヒドロキシフ
ェニル)−4−メチルペンタン,2,2−ビス−(4−ヒド
ロキシフェニル)オクタン,4,4′−ジヒドロキシ−2,2,
2−トリフェニルエタン,2,2−ビス−(3,5−ジブロモ−
4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどが挙げられる。
一般式(II)に分類されるビスフェノールとして、2,2
−ビス−(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニ
ル)プロパン,2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−sec.
ブチルフェニル)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,2,2−ビス−
(4−ヒドロキシ−3−ターシャリーブチルフェニル)
プロパンなどが挙げられる。一般式(III)に分類され
るビスフェノールとして、1,1′−ビス−(4−ヒドロ
キシフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン,1,1′−
ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−m−ジイソプロピ
ルベンゼンなどが挙げられる。一般式(IV)に分類され
るビスフェノールとして、1,1−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)シクロヘキサンが挙げられる。さらに、一般
式(I),(II),(III),(IV)の中から選択され
た2種又は3種以上の2価フェノールを組み合せた共重
合ポリカーボネートを製造することも可能である。
また、エステル交換触媒として使用するSbRxRyRzもし
くはSb2Xmの代表例としては、Sb(OCH33,Sb(C
6H53,Sb(CH3COO)3,Sb2O3,Sb2O5,Sb2S5などが挙げら
れる。これらの触媒は2種以上組み合せて用いることも
可能である。好ましくは、得られる高分子量ポリカーボ
ネートの色相が無色透明であるSb2O3が挙げられる。ま
た、触媒の使用量は原料となる芳香族ジヒドロキシ化合
物1モルに対して1×10-5〜1モルの範囲で使用するこ
とができるが、好ましくは5×10-4〜5×10-1モルであ
る。5×10-4モル未満では重合速度が遅くなり着色の要
因となり、5×10-1モルを越えると得られるポリカーボ
ネートに残存する触媒が物性に悪影響例えば機械的な物
性低下を及ぼす要因となる。
本発明方法において重縮合反応を実施する反応条件と
しては、原料である芳香族ジヒドロキシ化合物に対して
ジアルキルカーボネートを0.5倍モル〜10倍モル使用す
るが、好ましくは1倍モル〜5倍モルである。1倍モル
未満では化学量論的に重合度は上がらず、5倍モルを超
えると過剰なジアルキルカーボネートや副生するメチル
アルコール等系外に除く量が多くなり設備的に不利とな
る。一般的な反応条件としては、2,2−ビス(4−ヒド
ロキシフェニル)プロパン1モルに対して、1.5倍モル
量のジメチルカーボネートを窒素下でSUS316の反応器に
仕込み、触媒としてSb2O3を1×10-2モルを加えた後、
常圧または、加圧下で90℃〜320℃の範囲で1時間反応
させ副生するメタノールと過剰のジメチルカーボネート
を系外に除去する。さらに減圧下で200〜280℃の範囲で
2〜3時間反応させメタノールを系外に除去して高分子
量ポリカーボネートを得ることができる。
また、ジアルキルカーボネート封止した芳香族ジヒド
ロキシ化合物のオリゴマーを経由して高分子量ポリカー
ボネートを得る場合、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン1モルに対して2倍モル量のジメチルカ
ーボネートを窒素下でSUS316の反応器に仕込み、触媒と
してSb2O3を1×10-2モルを加えた後、常圧または、加
圧下で90℃〜250℃の範囲で10〜30分間反応させて副生
するメタノールと過剰のジメチルカーボネートを系外に
除去して得られる上記のオリゴマー重量平均分子量(ポ
リスチレン換算)は1,000〜18,000の範囲であり好まし
くは、1,500〜15,000の範囲である。1,500未満では減圧
下で行う後縮合の時間が長くなり、得られるポリカーボ
ネートの色相に悪影響を及ぼし、15,000を越えると常圧
又は加圧下での反応時間が長くなり好ましくない。
以下実施例をもって詳細に説明するが、これら実施例
によって何ら限定されるものではない。
(実施例) 実施例1 蒸留手段を具備したオートクレーブに2,2−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)プロパン228重量部とジメチル
カーボネート157重量部とSb2O3 1.17重量部を仕込み、
加圧−常圧操作により窒素置換を行った後、反応温度を
180℃まで上げ、撹はん下で圧力8Kg/cm2に保持し、1時
間反応を行った。その際、生成するメチルアルコール及
び過剰のジメチルカーボネートを留出させた。2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンの反応率は96%
であった。次に、生成したオリゴマー(重量平均分子量
=1,800)を大気圧の丸底反応容器に入れ、減圧しなが
ら徐々に240〜250℃まで加熱した。約3時間後、最終的
に約5mmHgの圧力で280℃まで昇温させ20分間処理した。
メチルアルコールが除去されるに伴い系内の液は粘ちょ
うになった。得られたポリマーは無色透明でゲルパーミ
エーションクロマトグラフィーにより重量平均分子量4
2,300(ポリスチレン換算)であることがわかった。
実施例2 実施例1と同様にして原料の芳香族ジヒドロキシ化合
物2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン114重
量部,4,4′−ジヒドロキシ−2,2,2−トリフェニルエタ
ン145重量部とジメチルカーボネート157重量部とSb2O3
1.17重量部を仕込み実施例1と同様に反応させ、オリゴ
マー(重量平均分子量=1,400)を得、大気圧の丸底反
応容器に入れ、減圧しながら徐々に250〜260℃まで加熱
した。約3時間後、最終的に約4mmHgの圧力で280℃まで
昇温させ20分間処理した。得られたポリマーは無色透明
でゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより重量
平均分子量37,000(ポリスチレン換算)であることがわ
かった。また、水素−磁気共鳴装置により2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパンと4,4′−ジヒド
ロキシ−2,2,2−トリフェニルエタン1:1のポリカーボネ
ートであることがわかった。さらに示差熱分析計の測定
からガラス転移温度は166℃であった。
実施例3 蒸留手段を具備したオートクレーブに2,2−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)プロパン228重量部とジメチル
カーボネート117重量部とSb2O3 1.17重量部を仕込み加
圧−常圧操作により窒素置換を行った後、反応温度を20
0℃まで上げ、撹はん下で圧力10Kg/cm2に保持し、1時
間反応を行った。その際、生成するメチルアルコール及
び過剰のジメチルカーボネートを留去した。次に常圧に
もどした後、減圧して副生成物を除去しながら、徐々に
240〜250℃まで加熱した。約2時間後、最終的に約4mmH
gの圧力で290℃まで昇温し25分間処理を行った。得られ
たポリマーはゲルパーミエーションクロマトグラフィー
により重量平均分子量36,000(ポリスチレン換算)であ
ることがわかった。
比較例1 実施例1と同様な方法で触媒をSb2O3の代わりにテト
ラブチルチタネートを3.40重量部仕込んで反応を行った
が、取り出した液は赤褐色で分子量は上がっていなかっ
た。
(発明の効果) 本発明により、従来のエステル交換触媒を用いたポリ
カーボネートの製造方法が有する欠点を克服し、新規な
合成法において効果的な触媒を用いることにより、工業
的に効率のよいポリカーボネートを製造することができ
る。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エステル交換触媒として三酸化アンチモン
    の存在下、ジアルキルカーボネートと芳香族ジヒドロキ
    シ化合物とを反応させるに当たり、芳香族ジヒドロキシ
    化合物1モルに対して1〜5倍モルのジアルキルカーボ
    ネートを使用し、かつ芳香族ジヒドロキシ化合物に対し
    て5×10-4〜5×10-1モルの三酸化アンチモンをエステ
    ル交換触媒として単独で使用することを特徴とするポリ
    カーボネートの製造法。
  2. 【請求項2】芳香族ジヒドロキシ化合物が下記の式
    (I),(II),(III)又は(IV)で表される化合物
    である請求項1記載のポリカーボネートの製造法。 (R1,R2,R3,R4は水素又は炭素数1〜8の直鎖又は枝分
    れを含むアルキル基、又はフェニル基であり、Xはハロ
    ゲン原子で、n=1〜4)
  3. 【請求項3】ジアルキルカーボネートと上記の式
    (I),(II),(III)又は(IV)で表される芳香族
    ジヒドロキシ化合物の中から選ばれる少なくとも2種以
    上の芳香族ジヒドロキシ化合物とを反応して得られる請
    求項2記載のポリカーボネートの製造法。
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