JP2925637B2 - 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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JP2925637B2 JP2065627A JP6562790A JP2925637B2 JP 2925637 B2 JP2925637 B2 JP 2925637B2 JP 2065627 A JP2065627 A JP 2065627A JP 6562790 A JP6562790 A JP 6562790A JP 2925637 B2 JP2925637 B2 JP 2925637B2
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【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の存在下で2価ヒドロキシ
化合物とビスアリールカーボネートとをエステル交換法
により溶融重縮合させ、さらに、特定のホスファイト化
合物を添加することにより、触媒残さを不活性化させ得
られる熱安定性,色相,加水分解安定性の優れた高分子
量ポリカーボネートの製法に関するものである。
(従来技術と発明が解決しようとする課題) 本発明の熱安定性,色相,加水分解安定性の優れた高
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(1987)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。また、高分子量ポリカーボネートをエステル交換法
で製造する場合如何に反応条件をマイルドにして色相の
良い高分子量のポリカーボネートを得るかに対し多くの
提案が成されてきた。
例えば、特公昭47−14742では塩基性触媒の存在下で
芳香族ジオキシ化合物とビスアリールカーボネートから
初期縮合物をつくり、次に第4級アンモニウム化合物を
存在させて初期縮合物を後縮合反応せしめることによっ
て熱安定性、色相の優れたポリカーボネートの得られる
ことが示されている。引続き特公昭47−14743では芳香
族ジオキシ化合物とビスアリルカーボネートからエステ
ル交換反応触媒として第4級アンモニウム・ヒドロキシ
ドを用いて同様に色相のよいポリカーボネートを得てい
る。また、USP4,363,905によれば塩基性触媒を含む塩基
性反応条件下で相間移動触媒を併用して色相のよい高分
子量のポリカーボネートを得ており、相間移動触媒とし
ては、第4級アンモニウム・ヒドロキシドやテトラエチ
ルフォスフォニウム・ヒドロキシド等が用いられること
を示している。
しかしながら、以上のようなエステル交換触媒を用い
てエステル交換反応を行っても高分子量のポリカーボネ
ートを得るため重縮合時間を長くとると色相の劣化は避
けられない。また、触媒残さが不活性化されず、耐熱性
および耐加水分解性の面からも比較例で示すように本質
的に不十分である。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、カーボネート結合を生成する化合物と
してビスアリールカーボネートと2価ヒドロキシ化合物
をエステル交換触媒の存在下、エステル交換法により溶
融重縮合させホスファイト化合物を添加することによ
り、毒性のホスゲンを用いず且つ塩素イオンを本質的に
含まず、且つ触媒残さを不活性化させて熱安定性,色
相,加水分解安定性の優れた高分子量ポリカーボネート
が得られる事実を見い出すに至った。
本発明は、2価のヒドロキシ化合物とビスアリールカ
ーボネートとを、エステル交換触媒としてジメチルアミ
ノピリジンを反応系中に存在する2価ヒドロキシ化合物
に対して10-1モルから10-5モル存在させて、溶融重縮合
させて得られるポリカーボネートにビス(2,6−ジ−t
−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール
ジホスファイトを(c)重合物全量に対して0.03重量%
から0.3重量%添加することを特徴とする加水分解安定
性に優れた高分子量ポリカーボネートの製造法を提供す
る。
また、2価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。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)−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,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。
さらに、上記の中から選択された2種又は3種以上の2
価ヒドロキシ化合物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。
本発明で用いられるビス(2,6−ジ−t−ブチル−4
−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイ
トは、下記の構造式で表される。
また、ビスアリールカーボネートの代表例としては、
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・カーボネートなどの非置換及び核置換基をもつ
ビスアリールカーボネートが挙げられる。
本発明の方法は、エステル交換触媒から選択された触
媒を用いてビスフェノールAのような2価のヒドロキシ
化合物をビスアリールカーボネートとエステル交換法に
より溶融重縮合反応させることによって実施される。
この反応が進む温度は、100℃以上から約300℃までの
範囲である。好ましくは130℃から280℃の範囲である。
130℃未満であると反応速度が遅くなり、280℃を越える
と副反応が起こりやすくなる。
触媒として用いるエステル交換触媒は、反応系中に存
在する2価ヒドロキシ化合物に対して10-1モルから10-5
モルを必要とするが、好ましくは10-2モルから10-4モル
である。10-5モル未満であると触媒作用が少なくポリカ
ーボネートの重合速度が遅くなり10-1モル以上であると
触媒として生成するポリカーボネートに残存する率が高
くなるのでポリカーボネートの物性低下をまねく。任意
の時点でビス(2,6−ジ−ブチル−4−メチルフェニ
ル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイトがポリカ
ーボネートに加えられるが、加えられるホスファイト化
合物の量は重合物全量に対して0.01重量%から0.5重量
%加えられるが、好ましくは、0.03重量%から0.3重量
%である。添加量が0.03重量%以下であると安定剤とし
ての効果がなく、ポリカーボネートの耐熱性及び耐加水
分解性に悪影響を及ぼす。また、0.3重量%を越えると
ポリカーボネートの機械的性質に悪影響を及ぼす。
このようにして得られる重合物は一般エンジニアリン
グ・プラスチック材料として用いられるが特に屋外照明
用器具、窓ガラス、フェンス等の屋外用途、電子レン
ジ、食器、タンク、輸送管等高温高湿下にさらされる用
途の材料として適する。
また、電気毛布、カーペットなどの感熱性素子、各種
ホース、チューブ類、ホットメルト接着剤等にも適用可
能である。
以下に本発明を実施例について説明するが、本発明
は、これらの実施例によって限定されるものではない。
(実施例) 参考例1 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン228重
量部と水素化ホウ素カリウム(仕込んだジヒドロキシ化
合物に対して10-3mol%),ジフェニルカーボネート214
重量部を加え窒素下、180℃で1時間撹はん後、徐々に
昇温し250℃、系内の圧力も2mmHgに下げた。引続き昇温
し280℃、0.5mmHgで2時間反応せしめてポリカーボネー
トを得た。このポリカーボネートはほとんど無色透明
で、メチレン・クロライド溶液で20℃で測定した固有粘
度[η]は0.438で[η]=1.11×10-4)0.82
[エンサイクロペディア オブ ポリマー サイエンス
アンド テクノロジー10巻732頁1969年ジョン クィ
リー アンド サンズ インク;Encyclopedia of Pol
ymer Science and Technology Vol 10 P732;John
Wiley & Sons Inc(1969)]なる式を用いて計算した
平均分子量は24,300であった。このようにして得ら
れたポリカーボネート254gにビス(2,6−ジ−t−ブチ
ル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−
ホスファイト0.254g(重合体に対して0.1重量%)とタ
ンブラーブレンダー(松井製作所 エスケイビ−50;SKB
−50)で混合し、二軸押出機(ハアケ ブテラー プロ
ダクト エイチビアイ システム90;HAAKE Buchler Pro
duct HBI System 90)を用いて押出し、ペレット状にし
た。耐熱性の評価として窒素気流中、昇温速度10℃/min
の条件下で示差熱重量分析装置(理学電機(株)製)で
熱分解挙動を測定した。分解開始温度(Td)は430℃、
重量減が5%に達した温度(T5)は468℃、重量減が10
%に達した温度(T10)は481℃であった。
また、耐加水分解性を評価するため熱プレスにより50
mm×50mm×0.6mm厚のシートを作成し90℃、100%RHの恒
温恒湿槽内につり下げて加水分解による分子量低下を測
定した。90℃、100%RH(相対湿度)の条件下で30日
後、初期分子量に対する分子量保持率は88.1%でありシ
ートの外観も無色透明で異常は認められなった。
参考例2 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン22.8g
(0.1モル)と2−メチルイミダゾール0.164g(2×10
-3モル),ジフェニルカーボネート21.4g(0.1モル)を
加え窒素下、180℃で1時間撹はん後、徐々に昇温し250
℃、系内の圧力も下げて2mmHgに達した点でビス(2,6−
ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリ
トール−ジ−ホスファイトを0.025g(全重合物に対し0.
1重量%)を加えた。この添加時における撹はんトルク
から得られた推定相対溶液粘度(ポリマー濃度:0.5g/10
0ml、20℃、メチレンクロライド溶媒)は1.17であり一
部重合物を少量サンプリングして実測して得られた相対
溶液粘度は1.18であった。引続き昇温し280℃、0.5mmHg
で2時間反応せしめてポリカーボネートを得た。このポ
リカーボネートはほとんど無色透明で、メチレン・クロ
ライド溶液で20℃で測定した固有粘度[η]は0.519で
[η]=1.11×10-4)0.82[エンサイクロペディ
ア オブ ポリマー サイエンス アンド テクノロジ
ー10巻732頁1969年ジョン クィリー アンド サンズ
インク;Encyclopedia of Polymer Science and
Technology Vol 10 P732;John Wiley & Sons Inc
(1969)]なる式を用いて計算した平均分子量は2
9,900であった。
参考例3 参考例1と全く同様の条件下で、水素化ホウ素ナトリ
ウムの代わりにジメチルアミンボラン錯体(仕込んだジ
ヒドロキシ化合物に対して10-2mol%を加えて反応を行
ってポリカーボネートを得た。また、参考例1と全く同
様にペレット状として、耐熱性及び耐加水分解性の評価
を行った。その結果を表1に示した。
実施例1 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン114重
量部(50モル%),2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−t
−ブチルフェニル)プロパン170重量部(50モル%),
ジフェニルカーボネート214重量部,4−ジメチルアミノ
ピリジン(仕込んだジヒドロキシ化合物に対して10-2mo
l%を加え参考例1と全く同様の条件で反応を行ってポ
リカーボネート共重合体を得た。参考例1と全く同様に
ペレット状にして、耐熱性及び耐加水分解性の評価を行
った。その結果を表1に示した。
実施例2 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン22.8g
(0.1モル),ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)カー
ボネート42.1g(0.1モル),ジメチルアミノピリジン0.
0122g(10-4モル)を窒素下、180℃1時間撹はん後、徐
々に減圧しながら昇温させ相対溶液粘度が1.19に達した
ときに参考例2と同様にビス(2,6−ジ−t−ブチル−
4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホス
ファイトを0.025g加えて反応を行った。得られたポリマ
ーの色相、粘度平均分子量、熱分解挙動および加水分解
挙動を第1表に示した。
(比較例) 比較例1 参考例1で得られたポリカーボネートにビス(2,6−
t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトー
ル−ジ−ホスファイトを加えることなくペレット状に
し、耐熱性及び耐加水分解性の評価を行った。その結果
を表1に示した。
比較例2 参考例2において比較のために公知の触媒としてアル
カリ金属の水酸化物である水酸化リチウムを2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパンに対し10-3モル%
用い特にビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェ
ニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイトを加え
ることなく反応を行った。
得られたポリマーは平均分子量として26,500の高い値
を示したが淡黄色であり熱分解も375℃から始まり430℃
で10%の重量減をみた。また、90℃、100%RHにおける
加水分解試験で30日後に平均分子量の保持率は65.3%に
とどまり試験シートは白濁すると同時に小さい白い斑点
(一部ボイドを含む)が全面に多数発生し、脆化が顕著
であった。これらの結果は第1表に示した。
(発明の効果) 表1の結果に示したように、芳香族ポリカーボネート
重合体に特定のホスファイト化合物を加えることによ
り、得られる樹脂組成物の耐熱性及び耐加水分解性が向
上し、エンジニアリング・プラスチック材料として様々
な分野に用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−245049(JP,A) 特開 平1−249856(JP,A) 特開 昭63−43924(JP,A) 特開 昭63−92643(JP,A) 特開 昭61−163930(JP,A) 特開 昭62−141066(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2価のヒドロキシ化合物とビスアリールカ
    ーボネートとを、エステル交換触媒としてジメチルアミ
    ノピリジンを反応系中に存在する2価ヒドロキシ化合物
    に対して10-1モルから10-5モル存在させて、溶融重縮合
    させて得られるポリカーボネートにビス(2,6−ジ−t
    −ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール
    ジホスファイトを(c)重合物全量に対して0.03重量%
    から0.3重量%添加することを特徴とする加水分解安定
    性に優れた高分子量ポリカーボネートの製造法。
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