JP3307445B2 - 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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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるエステル交換
法によるポリカーボネートの製造方法に関する。詳しく
は、安定して優れた物性のポリカーボネートを製造する
方法に関し、反応装置の反応混合物と接触する部分をフ
ェノール類で処理した反応装置を使用することを特徴と
する方法である。
【0002】
【従来の技術】炭酸ジエステルとジヒドロキシアリール
化合物とを反応させてポリカーボネートを製造するいわ
ゆるエステル交換法は、工程が比較的単純であり、操
作、コスト面でホスゲン法(界面重合法)に比べ優位性
が発揮できるだけでく、毒性の強いホスゲンや塩化メチ
レン等のハロゲン系溶剤を使用しないという環境保全の
面からも最近見直されている。
【0003】しかしながら、現在、エステル交換法は大
規模な工業プロセスとして採用されるに至っていない。
これは、従来のエステル交換法で製造されるポリカーボ
ネートの色調、加水分解安定性、耐加熱黄変性等の諸物
性がホスゲン法ポリカーボネートに比べ劣っており、ま
た、ロット間の品質のばらつきが大きいことがその原因
の一つとなっている。特に、エステル交換法において
は、反応器の材質、反応混合物と接触する部分の表面状
態が反応性や生成ポリマーの諸物性に大きな影響を及ぼ
すことが知られている。
【0004】反応器の材質に関しては、アメリカ特許第
4,383,092号において反応混合物と接触する部
分をタンタル、クロム、ニッケル等の非鉄系、非ステン
レス系の特殊な材質とすることで生成ポリマーの着色を
抑える方法を提案している。しかしながら、どんな材質
の反応装置であっても繰り返し使用することで反応混合
物と接触する部分の表面が徐々に変質し、反応装置を使
い始めた時点に比べ反応性が次第に悪くなり、生成する
ポリマーの色調をはじめとする諸物性も不安定になると
いう非常に大きな問題を抱えていることが判明した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記の事
情に鑑み、エステル交換法によるポリカーボネートの製
造において、反応器表面が表面処理を行った初期の状態
を保ち、安定した反応性を維持させる方法および変質し
た反応器表面を初期の良好な状態に回復させる方法につ
いて鋭意検討を行なった。
【0006】
【課題を解決するための手段】その結果、反応終了後に
実施される反応装置の洗浄が、反応器表面に大きな影響
を与えることが明らかになると共に、洗浄剤の種類とそ
の効果について種々検討を重ねた結果、一般にポリカー
ボネートの溶剤として知られている化合物を洗浄剤とし
て用いた場合、確かにポリマー残渣を洗い出す効果は大
きいものの、反応器表面の変質を阻止する効果はなく、
場合によっては変質を促進してしまうのに対し、フェノ
ール系の化合物を洗浄剤とした場合、ポリマー残渣を分
解し洗い出すのみならず、反応器表面を良好な状態に維
持する効果がある興味深い現象を見いだした。更には、
ひとたび変質した反応器表面もフェノール系の化合物で
洗浄することにより初期の良好な状態に回復する効果が
あることも判明した。すなわち、フェノール化合物系に
よる洗浄が常に反応器表面を初期の良好な状態を保ち、
かつ、変質した反応器表面を初期の状態に回復させるの
に極めて有効であることを発見し、本発明に至ったので
ある。
【0007】すなわち、本発明は炭酸ジエステルとジヒ
ドロキシアリール化合物とを反応させてポリカーボネー
トを製造するに際して、反応混合物と接触する部分をフ
ェノール系化合物で洗浄処理した反応装置を使用するこ
とを特徴とするポリカーボネートの製造法に関する
【0008】本発明で使用されるフェノール系化合物と
は、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p
−クレゾール、3,5−キシレノール、カルバクロー
ル、チモール、α−ナフトール、β−ナフトール等種々
のものが挙げらるが、操作上融点のあまり高くない1価
のフェノール類が有効であり、特に、反応に用いる炭酸
ジエステルが芳香族化合物の場合は、その炭酸ジエステ
ルに相当するフェノール化合物が実用上最も望ましい。
【0009】洗浄方法としては、フェノール系化合物と
反応器の表面を接触させるだけでよく、接触温度として
は使用するフェノール系化合物の融点以上、沸点以下、
通常は100〜250℃で行なうのが好ましい。接触時
間に制限はないが、通常10分〜2時間で行なう。2時
間を越えて処理を行なっても効果に差はなく、10分以
下であると十分な効果が期待できない。
【0010】本発明の方法に適応する反応器の材質とし
ては、通常ニッケルおよびニッケル系合金、クロムお
よびクロム系合金、銅および銅系合金、タンタルおよび
タンタル系合金、コバルト系合金が挙げられる。
【0011】本発明で用いられるジヒドロキシアリール
化合物は下記一般式(1)で表わされる化合物である。
【0012】
【化3】 (式中、Aは1〜15の炭素数を有する2価の炭化水素
基、ハロゲン置換の2価炭化水素基または−S−、−S
2 −、−SO2 −、−SO−、−O−、および−CO−
のごとき2価の基を示し、Xはハロゲン原子、炭素数1
〜14のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭
素数1〜8のオキシアルキル基および炭素数6〜18の
オキシアリール基を示す。mは0または1であり、yは
0〜4の整数である)
【0013】上記一般式(1)で表わされるジヒドロキ
シアリール化合物は例えば、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−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシ−3,5−ジエチルフェニル)プロ
パン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−(3,5−ジフ
ェニル)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒド
ロキシフェニル)ペンタン、2,4’−ジヒドロキシ−
ジフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、ビス(4−ヒドロキシ−5−ニトロフェニル)メ
タン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタ
ン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタ
ン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘ
キサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、
2,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、5−クロ
ロ−2,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス
(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルジスルホン、
4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’
−ジヒドロキシ−3,3’−ジクロロジフェニルエーテ
ル、4,4’−ジヒドロキシ−2,5−ジエトキシジフ
ェニルエーテル等が例示される。これらのジヒドロキシ
アリール化合物は単独あるいは2種以上を混合して用い
ることができ、必要に応じて共重合体とすることもでき
る。
【0014】本発明で用いられる炭酸ジエステルは、下
記の一般式(2)で表わされる化合物である。
【0015】
【化4】 (式中Arは1価の脂肪族または1価の芳香族基であ
り、Arは同じであっても異なっていてもよい)
【0016】上記一般式(2)で表わされる炭酸ジエス
テルは、例えば、ジフェニルカーボネートおよび置換ジ
フェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジトリ
ルカーボネート、ジ−t−ブチルカーボネート等が例示
されるが、特に好ましくはジフェニルカーボネート、置
換ジフェニルカーボネートが挙げられる。これらの炭酸
ジエステルは、単独あるいは2種以上を混合して用いて
もよい。
【0017】本発明の反応では一般に触媒が使用される
が、用いられる触媒は特に制限はなく、一般的なエステ
ル交換反応に使用される触媒が使用できる。実用的には
アルカリ金属の化合物を用いるのが安価で好ましい。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例になんらの制限を受けるも
のではない。なお、得られたポリカーボネートの評価
は、以下の方法により行なった。
【0019】(1)分子量 ウベローデ粘度計を用いて、塩化メチレン中20℃の極
限粘度[η]を測定し、以下の式より求めた。 [η]=1.11×10-4(Mv)0.83
【0020】(2)色調 得られたポリカーボネートより80mmφ、1/8イン
チ厚の射出成形品を製作し、東京電色製比色計を用いて
透過b値を測定した。(値が小さい方が色調が良好で透
過度が高い)
【0021】(3)加水分解安定性 得られたポリカーボネートを、系内水分約800ppm
に調湿し、窒素気流下300℃に1時間加熱して分子量
低下(ΔMv)を測定し、評価した。
【0022】(4)加熱黄変性 射出成形品を130℃の雰囲気下に20日間放置し、色
調の変化(Δb値)で評価した。
【0023】(5)末端OH量 四塩化チタン/酢酸法(Makromol Chem.88 215(1965))
により比色定量を行なった。
【0024】参考例1 攪拌羽根、反応容器本体とともにSUS−316よりな
る500mlの重合容器を製作した。攪拌羽根およびシ
ャフト(以下、両者併せて攪拌器と記す)は、バフ研磨
(#400)を施し、ついで10重量%の水酸化ナトリ
ウム水溶液の中に一時間浸し、水洗の後、150℃のフ
ェノールに五時間浸漬した。反応容器本体は内面をバフ
研磨(#400)し、次いで10重量%の水酸化ナトリ
ウム水溶液を満たした状態で1時間保持後水洗したの
ち、フェノールを満たし五時間、150℃に保持した。
上記の処理を行なった攪拌器と反応容器本体よりなる反
応装置を用いて、下記の反応を行なった。
【0025】ジフェニルカーボネート110.2g
(0.515モル)、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)114.0g
(0.050モル)および水酸化ナトリウム7.5×1
0-7モルを反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、180℃
で0.5時間保持した後、減圧度を100mmHgにす
ると同時に、25K/hrの速度で280℃まで昇温を
行った。昇温開始後1時間15分経過時に反応容器内の
減圧度を50mmHgとし、さらにその1時間経過後に
減圧度を1mmHg以下とし、合計6時間攪拌下に反応
を行った。
【0026】その結果得られたポリカーボネートは、M
v=22,200、末端OH=0.0152重量%、b
値=0.6であり、着色度は非常に小さかった。また、
加水分解安定性試験の結果は、ΔMv=−500。加熱
黄変性試験の結果は、Δb<0.1で極めて良好であっ
た。
【0027】反応終了後、反応容器本体および撹拌器を
150℃のフェノールに1時間浸漬し洗浄を行なった
後、再び同じ条件で反応を行なう操作を繰り返した。繰
り返し回数と生成ポリマーの関係を表−1に示す。表−
1より、安定して良好な物性のポリカーボネートが得ら
れているのが判る。 (以下余白)
【0028】
【表1】
【0029】比較例1 反応終了後の反応容器本体と撹拌器の洗浄を室温下、塩
化メチレンで行なう以外は実施例1と同様の条件、操作
で反応と洗浄を繰り返したところ、反応繰り返し回数が
7回目までは比較的安定したポリマーが得られたが、8
回目になるとMvが20,000以下となり、末端OH
の生成量が0.2223重量%、b値が0.8となっ
た。以降、反応回数が増すに伴い、Mvの低下、末端O
H生成量の増加、色調の悪化傾向が顕著となった。
【0030】参考例2 比較例1で使用し、反応器表面が変質してしまった反応
容器本体と攪拌器を150℃のフェノールに1時間浸漬
洗浄し、再び反応を試みたところ、Mv=21,80
0、末端OH=0.0122重量%、b値=0.6と良
好なポリカーボネートが得られた。
【0031】比較例2 反応容器本体がニッケル、撹拌器がハステロイBででき
た反応装置を用い実施例1と同様の条件で反応を行なっ
た。その結果、Mv=21,800、末端OH=0.0
149重量%、b値=0.7、加水分解安定性ΔMv=
−500、加熱黄変性Δb=0.1の極めて良好な物性
のポリカーボネートが得られた。
【0032】反応終了後の反応器本体および撹拌器を2
00℃のトリエチレングリコールに1時間浸漬洗浄し、
再び反応を行なう操作を繰り返した。その結果、7回目
で末端OHの生成量が0.1716重量%となり、以
降、反応回数が増すに伴い、Mvの低下、末端OH生成
量の増加、色調の悪化傾向が顕著となった。
【0033】参考例3 比較例2で使用し、反応器表面が変質してしまった反応
容器本体と攪拌器を150℃のフェノールに1時間浸漬
洗浄し、再び反応を試みたところ、Mv=22,80
0、末端OH=0.0143重量%、b値=0.6と初
期とほぼ同じ物性のポリカーボネートが得られた。
【0034】比較例3 SUS−304よりなり、表面にクロムメッキを施した
反応容器本体と撹拌器がコバルト合金でできた反応装置
を用い実施例1と同様の条件で反応を行なった。その結
果、Mv=23,500、末端OH=0.0129重量
%、b値=0.6、加水分解安定性ΔMv=−400、
加熱黄変性Δb=0.1の極めて良好な物性のポリカー
ボネートが得られた。
【0035】反応終了後、比較例3と同様に反応器本体
および撹拌器を200℃のトリエチレングリコールに1
時間浸漬洗浄し、再び反応を行なう操作を繰り返した。
その結果、9回目でMv=18,500、末端OH=
0.2081重量%と、不良物性のポリマーとなった。
【0036】実施例 比較例3で使用し、反応器表面が変質してしまった反応
容器本体と攪拌器を150℃のo−クレゾールに1時間
浸漬洗浄し、再び反応を試みたところ、Mv=23,2
00、末端OH=0.0135重量%、b値=0.6の
良好な物性のポリカーボネートが得られた。
【0037】
【本発明の効果】以上の通り、エステル交換反応でポリ
カーボネートを製造するに際して、反応終了後にフェノ
ール系化合物で反応装置を洗浄することにより、安定し
て良好な物性のポリカーボネートを得ることが可能とな
り、工業的にも極めて有効な方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 64/00 - 64/42

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭酸ジエステルとジヒドロキシアリール
    化合物とを反応させてポリカーボネートを製造するに際
    して、反応混合物と接触する部分がニッケルおよびニッ
    ケル系合金、クロムおよびクロム系合金、銅および銅系
    合金、タンタルおよびタンタル系合金、コバルト系合金
    の何れかであり、該接触する部分をフェノール系化合物
    で洗浄処理した反応装置を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】 フェノール系化合物が、1価のフェノー
    ル類である請求項1記載のポリカーボネートの製造法。
  3. 【請求項3】 ジヒドロキシアリール化合物が、一般式
    (1)で表わされる1記載のポリカーボネートの製造
    法。 【化1】 (式中、Aは1〜15の炭素数を有する2価の炭化水素
    基、ハロゲン置換の2価炭化水素基または−S−、−S
    2 −、−SO2 −、−SO−、−O−、および−CO−
    のごとき2価の基を示し、Xはハロゲン原子、炭素数1
    〜14のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭
    素数1〜8のオキシアルキル基および炭素数6〜18の
    オキシアリール基を示す。mは0または1であり、yは
    0〜4の整数である)
  4. 【請求項4】 炭酸ジエステルが、一般式(2)で表わ
    される請求項1記載のポリカーボネートの製造法。 【化2】 (式中Arは1価の脂肪族または1価の芳香族基であ
    り、Arは同じであっても異なっていてもよい)
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