JP2828545B2 - 芳香族ポリエステルカーボネート及びその製造方法 - Google Patents

芳香族ポリエステルカーボネート及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、芳香族ポリエステルカ
ーボネート及びその製造方法に関するものであり、更に
詳しくは、二価カルボン酸化合物として、2,3―ビス
(4―カルボキシ)キノキサリン(IV)を用いた耐熱性
に優れた芳香族ポリエステルカーボネート及び加熱溶融
重合による製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】2,2―ビス(4―ヒドロキシフェニ
ル)プロパン(ビスフェノールA)をジオール成分とす
るポリカーボネート樹脂は優れた機械的性質、特に耐衝
撃性や寸法安定性、透明性に特徴があり種々の用途を有
する。
【0003】しかしながらこのポリカーボネート樹脂は
耐熱温度が低く、得られた成形品は加熱により、熱変形
しやすい等の問題があった。
【0004】このポリカーボネートの耐熱性を向上させ
る方策としては、例えばテレフタル酸、ナフタレンジカ
ルボン酸等の二価カルボン酸化合物を共重合させ、ポリ
エステルカーボネートとする方法が知られているが、こ
れらの方法では耐熱性の向上効果が不十分である。ま
た、これを界面重合法により共重合させる場合、カルボ
ン酸部分を酸クロリドにする必要があり、また、重合
時、塩化メチレン等のハロゲン系溶媒を使用するという
問題があった。
【0005】さらに、これを溶融重合により共重合させ
る場合、テレフタル酸ナフタレンジカルボン酸をそのま
ま用いるとこれらの溶解性が悪く、反応力が困難である
という問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の一つ
の目的は芳香族ポリカーボネートに特定の二価カルボン
酸成分を共重合することにより、耐熱性に優れた新規芳
香族ポリエステルカーボネートを提供することにある。
本発明の他の目的は上記芳香族ポリエステルカーボネー
トを加熱溶融重合方法による前記芳香族ポリエステルカ
ーボネートの製造方法を提供することにある。
【0007】本発明のさらに他の目的は以下の説明から
明らかとなろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、下記
式(I)で示される繰返し単位99〜50モル%及び下
記式(II)で示される繰返し単位1〜50%よりなり、
かつ還元粘度が0.4以上であるランダム共重合芳香族
ポリエステルカーボネートである。
【0009】
【化5】
【0010】[式(I)中、X1 ,X2 は同一又は異な
り、水素、炭素数1〜6のアルキル基又はハロゲンを示
す。R1 ,R2 は同一又は異なり、水素又は炭素数1〜
6のアルキル基を示す。l,mは、同一又は異なり、
0,1又は2を示す。]
【0011】
【化6】
【0012】[式(II)中、X1 ,X2 ,X3 は同一又
は異なり、水素、炭素数1〜6のアルキル基又はハロゲ
ンを示す。R1 ,R2 は同一又は異なり、水素又は炭素
数1〜6のアルキル基を示す。l,m,nは、同一又は
異なり、0,1又は2を示す。] また、本発明は、下記式(III )で示される、少なくと
も一種の二価ヒドロキシ化合物、該二価ヒドロキシ化合
物に対し1〜50モル%の下記式(IV)で示される二価
カルボン酸化合物及び該二価ヒドロキシ化合物と該二価
カルボン酸の合計量に対し100〜120モル%のビス
アリールカーボネートを、触媒存在下で加熱溶融重合さ
せることを特徴とする芳香族ポリエステルカーボネート
の製造方法である。
【0013】
【化7】
【0014】[式(III )中、X1 ,X2 は同一又は異
なり、水素、炭素数1〜6のアルキル基及びハロゲンを
示す。R1 ,R2 は同一又は異なり、水素又は炭素数1
〜6のアルキル基を示す。l,mは同一又は異なり、
0,1又は2を示す。]
【0015】
【化8】
【0016】[式(IV)中、X3 は水素、炭素数1〜6
のアルキル基又はハロゲンを示す。nは、0,1又は2
を示す。] 上記式(I)において、X1 ,X2 は、同一又は異な
り、水素、炭素数1〜6のアルキル基又はハロゲンを示
し、R1 ,R2 は同一又は異なり、水素又は炭素数1〜
6のアルキル基を示し、l,mは同一又は異なり、0,
1又は2を示す。この中でX1 ,X2 はそれぞれ水素で
あることが好ましい。R1 ,R2 はそれぞれメチル基で
あることが好ましい。
【0017】また、上記式(II)において、X1
2 ,X3 は同一又は異なり、炭素数1〜6のアルキル
基又はハロゲンを示し、R1 ,R2 は、同一又は異な
り、水素又は炭素数1〜6のアルキル基、l,m,nは
同一又は異なり、0,1又は2を示す。
【0018】この中で、X1 ,X2 ,X3 はそれぞれ水
素であることが好ましい。R1 ,R 2 は、それぞれメチ
ル基であることが好ましい。
【0019】本発明のランダム共重合芳香族ポリエステ
ルカーボネートは、上記式(I)で示される繰返し単位
99〜50モル%と上記式(II)で示される繰返し単位
1〜50モル%が線状にランダム共重合したものであ
る。
【0020】上記式(II)で示される繰返し単位が1モ
ル%未満では耐熱性の向上が期待できない。
【0021】本発明の芳香族ポリエステルカーボネート
は、フェノール/テトラクロロエタン混合溶媒(重量比
60/40)中、濃度1.2g/dl、温度35℃で測
定した還元粘度が0.4以上である。還元粘度が0.4
未満では得られる成形品の機械特性が不十分となる。
【0022】還元粘度は0.5以上であることが好まし
く、0.6以上であることが特に好ましい。還元粘度の
上限は1.5程度であることが好ましい。
【0023】本発明において用いられる二価ヒドロキシ
芳香族化合物(III )としては、具体的には、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、2,2―ビス―(4―ヒ
ドロキシ―3―メチルフェニル)プロパン、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、1,1―ビス―(4―ヒドロキシ
フェニル)シクロヘキサン等が挙げられる。更に、これ
らの2種又は3種以上の二価ヒドロキシ化合物を組み合
せて共重合芳香族ポリエステルカーボネートを製造する
ことも可能である。またこれらの中で、2,2―ビス
(4―ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノール
A)が好ましく使用しうる。
【0024】本発明において用いられる上記二価カルボ
ン酸化合物(IV)において、X3 は、水素、炭素数1〜
6のアルキル基又はハロゲンを示すが、この中でX3
水素である2,3―ビス(4―カルボキシフェニル)キ
ノキサリンが好ましく使用しうる。使用量としては上記
芳香族二価ヒドロキシ化合物(III )に対し1〜50モ
ル%の範囲で使用しうる。
【0025】本発明において用いられるビスアリールカ
ーボネートとしては具体的には、ジフェニルカーボネー
ト、ビス(2,4―ジクロルフェニル)カーボネート、
ビス(2,4,6―トリクロルフェニル)カーボネー
ト、ビス(2―シアノフェニル)カーボネート、ビス
(o―ニトロフェニル)カーボネート、ジトリルカーボ
ネート、ビス(ジフェニル)カーボネート等が挙げられ
る。これらのうちジフェニルカーボネートが好ましく使
用しうる。
【0026】ビスアリールカーボネートの使用量として
は、上記二価ヒドロキシ芳香族化合物(III )と上記二
価カルボン酸化合物(IV)の合計量に対し100〜12
0モル%好ましくは100〜110モル%の範囲であ
る。
【0027】本発明において用いられる重合触媒として
は特に制限はなく、重合反応を速かに進行せしめるもの
であればよいが、例えば、(a)金属を含んだ触媒に類
する触媒として、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素
ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素ルビ
ジウム、水素化ホウ素セシウム、水素化ホウ素ペリリウ
ム、水素化ホウ素マグネシウム、水素化ホウ素カルシウ
ム、水素化ホウ素ストロンチウム、水素化ホウ素バリウ
ム、水素化ホウ素アルミニウム、水素化ホウ素チタニウ
ム、水素化ホウ素スズ、水素化ホウ素ゲルマニウム、テ
トラフェノキシリチウム、テトラフェノキシナトリウ
ム、テトラフェノキシカリウム、テトラフェノキシルビ
ジウム、テトラフェノキシセシウム、チオ硫酸ナトリウ
ム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化スズ(I
V)、ジブチルスズオキシド、テトラブチルチタネー
ト、水素化ベリリウム、水素化マグネシウム、水素化ゲ
ルマニウム、酢酸ベリリウム、酢酸マグネシウム、酢酸
スズ(IV)、酢酸ゲルマニウム、炭酸リチウム、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸ベリリウム、炭酸マグネ
シウム、炭酸スズ(IV)、炭酸ゲルマニウム、硝酸スズ
(IV)、硝酸ゲルマニウム、三酸化アンチモン、ビスマ
ストリメチルカルボキシレート等が挙げられる。
【0028】(b)電子供与性アミン化合物に類する触
媒としては、N,N―ジメチル―4―アミノピリジン、
4―ジエチルアミノピリジン、4―アミノピリジン、2
―アミノピリジン、2―ヒドロキシピリジン、2―メト
キシピリジン、4―メトキシピリジン、4―ヒドロキシ
ピリジン、2―ジメチルアミノイミダゾール、2―メト
キシイミダゾール、2―メルカプトイミダゾール、アミ
ノキノリン、イミダゾール、2―メチルイミダゾール、
4―メチルイミダゾール、ジアザビシクロオクタン(D
ABCO)等が挙げられる。
【0029】また、(c)上記電子供与性アミン化合物
の炭酸、酢酸、ギ酸、硝酸、亜硝酸、しゅう酸、フッ化
ホウ素酸、フッ化水素酸塩等が挙げられる。
【0030】(d)電子供与性リン化合物に類する触媒
としては、トリエチルホスフィン、トリ―n―プロピル
ホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ―n―
ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ―o
―ジメトキシフェニルホスフィン、トリ―p―トリルホ
スフィン、トリ―o―トリルホスフィン、トリブチルホ
スファイト、トリフェニルホスファイト、トリ―p―ト
リルホスファイト、トリ―o―トリルホスファイト等が
挙げられる。
【0031】更に、(e)ボラン錯体に類する触媒とし
ては、ボランと以下の化合物との錯体、すなわちアンモ
ニア、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチル
アミン、t―ブチルアミン、ジメチルアニリン、ピリジ
ン、ジメチルアミノピリジン、モルホリン、ピペラジ
ン、ピロール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフィ
ド、トリ―n―ブチルホスフィン、トリフェニルホスフ
ィン、トリフェニルホスファイト等の錯体が挙げられ
る。
【0032】これらの触媒は1種または2種以上を併用
することもできる。
【0033】上記触媒の使用量は特に制限はないが、二
価ヒドロキシ芳香族化合物(III )に対して好ましくは
0.0001〜1モル%、より好ましくは0.001〜
0.5モル%程度の量である。
【0034】本発明において、芳香族ポリエステルカー
ボネートの製造方法は、ポリカーボネートのエステル交
換法による加熱溶融重合系に、上記二価カルボン酸化合
物(IV)と所定量のビスアリールカーボネートを加える
ことにより可能となる。
【0035】具体的には、上記二価ヒドロキシ芳香族化
合物(III )、上記二価カルボン酸化合物(IV)、上記
ビスアリールカーボネートを触媒存在下、反応容器中で
加熱溶融重合せしめる。
【0036】また、上記二価カルボン酸化合物(IV)の
仕込時期は重合開始時の一括仕込みに限定されず、重合
反応を速やかに進行させる目的で、反応途中に添加、も
しくは逐次添加していくことも好ましく実施しうる。
【0037】反応温度としては、180℃以上350℃
までの範囲で好ましくは、200℃から320℃の範囲
である。200℃未満では、高分子量をはかるためのフ
ェノール等の除去が難しく、320℃を越えると樹脂の
着色や副反応が促進されるので望ましくない。この重縮
合反応は比較的低温で反応を開始し、重合の進行に従っ
て徐々に反応温度を上昇させることが好ましい。
【0038】また反応雰囲気は、常圧の不活性ガス気流
下から徐々に真空条件とし、フェノール等の副生物を速
かに系外へ留出させることが好ましい。場合により、反
応開始時より200Torr以下程度の弱真空下とする
ことも好ましく実施できる。
【0039】また、触媒の添加時期としては、一括初期
仕込みもしくは第1段反応と第2段反応にそれぞれ適切
な触媒を使用することも可能である。
【0040】反応時間は特に制限はなく、目的とする芳
香族ポリエステルカーボネートが十分な重合度となる時
間であればよく、またこの時間は、モノマー、触媒の種
類や仕込比、重合条件等によっても異なるが、大略1〜
20時間程度とすることが好ましく、2〜10時間程度
とすることが特に好ましい。
【0041】上記の重合反応はバッチ式の反応容器を用
いて実施してもよいし、場合によりエクストルーダー等
を用いた連続式の反応方式により実施してもよい。
【0042】
【発明の効果】本発明の芳香族ポリエステルカーボネー
トは、ジフェニルキノサリン構造を有しており、これを
エステル結合により導入することにより、耐熱性及び透
明性に優れた芳香族ポリエステルカーボネートが得られ
る。
【0043】また、製造方法として用いるジカルボン酸
の反応性が良好なため通常のポリカーボネートと同様の
エステル交換法による加熱溶融重縮合で製造することが
可能であり、その工業的意義は大きい。
【0044】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
実施例中「部」は重量部を意味する。またTgはDSC
により10℃/分の昇温速度で測定した。
【0045】
【実施例1〜3及び比較例1】2,2―ビス―(4―ヒ
ドロキシフェニル)プロパン100部、表1に示した
2,3―ビス(4―カルボキシフェニル)キノキサリ
ン、ジフェニルカーボネートの所定量、テトラブチルチ
タネート0.1部を撹拌装置及び真空留出系を備えた反
応容器に入れ、窒素置換した後240℃まで昇温し溶解
した。
【0046】次に同温度で100mmHgの減圧下と
し、0.5h反応させた。これを徐々に280℃まで昇
温し、更に0.5mmHgの減圧下にて1時間反応させ
た。得られたポリマーの還元粘度(ηsp/c)、Tg
を表1に示す。比較としてビスフェノールAのホモポリ
マーについても併記する。
【0047】
【実施例4】2,2―ビス―(4―ヒドロキシフェニ
ル)プロパン100部、2,3―ビス(4―カルボキ
シ)キノキサリン20部、ジフェニルカーボネート11
6部、炭酸ナトリウム0.005部を撹拌装置及び真空
留出系を備えた反応容器に入れ、240℃まで昇温し溶
解した。
【0048】次に同温度で100mmHgの減圧下とし
2時間反応させた後、20mmHgの減圧下とし0.5
時間反応させた。
【0049】次にこれを徐々に280℃まで昇温し、更
に0.5mmHgの減圧下にて1時間反応させた。得ら
れたポリマーの還元粘度(ηsp/c)、Tgを表1に
示す。
【0050】
【実施例5】2,2―ビス―(4―ヒドロキシフェニ
ル)プロパン100部、ジフェニルカーボネート116
部、炭酸ナトリウム0.005部を撹拌装置及び真空留
出系を備えた反応容器に入れ、230℃まで昇温し溶解
した。次に同温度で100mmHgの減圧下とし、0.
5時間反応させた。ここで2,3―ビス(4―カルボキ
シフェニル)キノキサリン20部を反応容器中に加え2
50℃、100mHgの減圧下で1時間反応させた後、
20mmHgの減圧下0.5時間反応させた。
【0051】次にこれを徐々に280℃まで昇温し、更
に0.5mmHgの減圧下にて約30分反応させた。得
られたポリマーの還元粘度(ηsp/c)、Tgを表1
に示す。
【0052】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 63/00 - 63/91 C08G 64/00 - 64/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(I)で示される繰返し単位99
    〜50モル%及び下記式(II)で示される繰返し単位1
    〜50モル%よりなり、かつ還元粘度が0.4以上であ
    るランダム共重合芳香族ポリエステルカーボネート。 【化1】 [式(I)中、X1 ,X2 は同一又は異なり、水素、炭
    素数1〜6のアルキル基又はハロゲンを示す。R1 ,R
    2 は同一又は異なり、水素又は炭素数1〜6のアルキル
    基を示す。l,mは同一又は異なり、0,1又は2を示
    す。] 【化2】 [式(II)中、X1 ,X2 ,X3 は同一又は異なり、水
    素、炭素数1〜6のアルキル基又はハロゲンを示す。R
    1 ,R2 は同一又は異なり、水素又は炭素数1〜6のア
    ルキル基を示す。l,m,nは同一又は異なり、0,1
    又は2を示す。]
  2. 【請求項2】 下記式(III )で示される少なくとも一
    種の二価のヒドロキシ化合物、該二価ヒドロキシ化合物
    に対し1〜50モル%の下記式(IV)で示される二価の
    カルボン酸化合物及び該二価のヒドロキシ化合物と該二
    価カルボン酸の合計量に対し100〜120モル%のビ
    スアリールカーボネートを、触媒存在下で加熱溶融重合
    せしめることを特徴とするランダム共重合芳香族ポリエ
    ステルカーボネートの製造方法。 【化3】 [式(III )中、X1 ,X2 は同一又は異なり、水素、
    炭素数1〜6のアルキル基及びハロゲンを示す。R1
    2 は同一又は異なり、水素又は炭素数1〜6のアルキ
    ル基を示す。l,mは同一又は異なり、0,1又は2を
    示す。] 【化4】 [式(IV)中、X3 は水素、炭素数1〜6のアルキル基
    又はハロゲンを示す。nは、0,1又は2を示す。]
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