JP3366774B2 - 芳香族ポリカーボネートの製造方法 - Google Patents

芳香族ポリカーボネートの製造方法

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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、芳香族ポリカーボネー
トの製造方法に関するものであり、更に詳しくはエステ
ル交換法により芳香族ポリカーボネートを製造するに当
たり、反応装置を経済的に長時間連続運転可能にする方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】芳香族ジヒドロキシ化合物とホスゲンと
の界面重縮合から得られるポリカーボネートは、その優
れた機械特性、熱的特性から各種用途に幅広く用いられ
ているが、有毒であるホスゲンを利用することで安全性
に問題があり、また溶媒として塩化メチレンを使用する
ことで環境破壊などの問題点が多い。そこで塩化メチレ
ンやホスゲンを使用しないエステル交換法が脚光を浴び
ている。
【0003】エステル交換法によるポリカーボネートの
製造には、通常、堅型攪拌槽と横型攪拌槽を多段に直列
に連結した反応装置が用いられ、順次、反応温度と真空
度を高めながらエステル交換の度合いを高め、ポリカー
ボネートを製造している。
【0004】この時の製造条件としては、例えば、第1
槽に堅型攪拌槽を用い、不活性ガス雰囲気下で100〜
180℃の温度で芳香族ジヒドロキシ化合物と芳香族炭
酸ジエステルを溶解させ第2槽に連続供給する。
【0005】第2槽は精留塔を備えた堅型攪拌槽を用
い、触媒を別途連続的に供給しつつ150〜260℃の
温度で、10〜100Torrの真空度で発生する芳香
族モノヒドロキシ化合物を分離、留出させつつ反応せし
め、固有粘度が0.01〜0.25のポリカーボネート
とし、第3槽に供給する。
【0006】第3槽は横型1軸反応槽を用い、200〜
300℃の温度で0.1〜50Torrの真空度で発生
する芳香族モノヒドロキシ化合物を除去しつつ更に重合
を進め第4槽に供給する。
【0007】第4槽は高粘度液の取り扱いが可能な横型
2軸反応槽が用いられ、240〜320℃の温度で0.
1〜10Torrの真空度で発生する芳香族モノヒドロ
キシ化合物を除去しつつ最終重合を行い固有粘度が0.
35〜0.7のポリカーボネートとする。
【0008】このプロセスを長時間にわたって連続運転
を行うにあたり、副生する芳香族モノヒドロキシ化合物
の捕集は重要である。芳香族モノヒドロキシ化合物の融
点は一般的に高いものが多く、捕集が不十分であると配
管への析出、閉塞を生じ、長時間運転を不可能とする。
しかるに、真空度を高めると芳香族モノヒドロキシ化合
物の凝縮温度は低下し、ついには融点と凝縮温度が極め
て接近し、ついには逆転する現象を生じる。かかる場合
には通常の凝縮器を用いた方法では効率的な捕集は困難
となり長時間の連続運転は不可能となる。
【0009】例えば、典型的な芳香族モノヒドロキシ化
合物であるフェノールを例にとって説明すると、フェノ
ールの融点は40℃であるのに対し、1Torrにおけ
る凝縮温度は40℃まで低下する。即ち、1Torrを
超える真空度でプロセスを運転する場合、通常の凝縮器
を用いた方法で効率的なフェノールの捕集は不可能とな
る。
【0010】この為、他の化学プロセスを参考にいくつ
かの提案がなされている。例えば、特開平6―4919
7号公報にはフリーズドコンデンサーを用いる方法が開
示されている。この方法は凝縮器に芳香族モノヒドロキ
シ化合物の融点以下の冷媒を流し、凝縮器内に芳香族モ
ノヒドロキシ化合物を凝結、固化させて捕集する方法で
あり、一般に低沸物を取り扱う化学プロセスでは真空ポ
ンプのガードコンデンサーとしてよく用いられる方法で
ある。しかし、この方法は本質的にラインを閉塞、固化
させるものであり、複数の捕集系を準備し切り替え運転
を行うことが必須となる。又、揮発物量が少ない場合は
それなりに有効であるが、多い場合は切り替え周期が短
くなりその管理、再生を要するコストは無視できなくな
る。
【0011】また、特開平6―65367号公報にはス
クラバーを用いる方法が開示されている。この方法は基
本的には切り替え運転を行うことなく長時間の運転が可
能であり、ポリエチレンテレフタレートをはじめとした
エステル交換を利用した連続重合プロセスで多用されて
いる方法であるが、本プロセスに適用する場合、融点の
関係で、副生する芳香族モノヒドロキシ化合物をスクラ
バー液として使用することができず、異種のスクラバー
液を使用するため、該スクラバー液と捕集された芳香族
モノヒドロキシ化合物の分離プロセスが別途必要とな
り、経済的に不利となる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上述べた
ような欠点を改良し、経済的に有利な方法で、長時間安
定にエステル交換法によって芳香族ポリカーボネートを
製造する方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、芳
香族ジヒドロキシ化合物と芳香族炭酸ジエステルを触媒
の存在下にエステル交換せしめ、発生する芳香族モノヒ
ドロキシ化合物を減圧下に吸引除去してポリカーボネー
トを製造する方法において、重合反応器と真空ポンプを
配管で結び、真空ポンプの排気側で芳香族モノヒドロキ
シ化合物を凝縮せしめて捕集することを特徴とする芳香
族ポリカーボネートの製造方法である。
【0014】本発明は、従来の方法とは異なり、反応器
と真空ポンプの間で副生する芳香族モノヒドロキシ化合
物を捕集しようとするものではなく、反応器と真空ポン
プを直結し、真空ポンプの排気側で芳香族モノヒドロキ
シ化合物を捕集することを特徴とする。この様にするこ
とにより、芳香族モノヒドロキシ化合物の凝集温度は上
昇し、通常の凝縮器を用いても効率よく副生物の捕集を
実施することが可能となる。
【0015】典型的な芳香族モノヒドロキシ化合物であ
るフェノールを例にとって更に詳しく説明すると、反応
器内圧が1Torrの場合、反応器と真空ポンプの間で
フェノールを捕集しようとすれば40℃以下の温度が必
要であり、フェノールは析出固化するが、真空ポンプの
出側で捕集する場合、190℃以下の温度で充分であ
り、例えば60℃の温水を用いても捕集のための温度差
は充分に確保でき、フェノールは液状で効率よく連続的
に捕集できる。
【0016】この為、本発明では切り替えのための複数
の捕集系列を準備する必要が無く、捕集系列の再生の為
のエネルギーも必要としない。また、異種の溶剤を使用
しないため、分離のための設備やエネルギーも必要なく
極めて経済的なプロセスが可能となる。
【0017】本発明に使用する真空ポンプとしては、ド
ライ式真空ポンプが好ましい。油回転ポンプ等のシール
油を用いる真空ポンプの場合には副生する芳香族モノヒ
ドロキシ化合物が油に混入し長時間の連続運転を不可能
とするので好ましくない。
【0018】この様な真空ポンプとしては例えばルーツ
型、クロー型、スクリュー型、ターボ型、スクロール型
等のメカニカルポンプがある。
【0019】本発明方法においては、副生するフェノー
ル等の芳香族モノヒドロキシ化合物は気体もしくは液体
で取り扱われるため、閉塞の問題は全く生ぜず、極めて
長時間の連続運転が可能となる。
【0020】本発明に於ける真空ポンプの排気側での芳
香族モノヒドロキシ化合物の捕集の方法としては特に制
限が無く、例えば、真空ポンプ本体を凝縮温度に保ち、
凝縮した芳香族モノヒドロキシ化合物を真空ポンプの排
気側に設置したセパレーターで捕集してもよく、真空ポ
ンプの排気側に凝縮器を設け、芳香族モノヒドロキシ化
合物を液化、捕集してもよい。すなわち、真空ポンプの
排気側に、凝縮した芳香族モノヒドロキシ化合物を分離
するセパレーターを設け、該セパレーターと大気を結ぶ
配管の途中に凝縮器を設けることが好ましい。
【0021】この様な凝縮器としては充分な伝熱面積を
持つものなら、いかような凝縮器でもよく、例えば、ス
パイラル式熱交換器、多管式熱交換器等が用いられる。
【0022】本発明に使用される芳香族ジヒドロキシ化
合物としては特に制限はないが、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―ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2―ビス(4
―ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4―ヒドロキ
シフェニル)フェニルメタン、2,2―ビス(4―ヒド
ロキシ―3―メチルフェニル)プロパン、1,1―ビス
(4―ヒドロキシ―t―ブチルフェニル)プロパンなど
のビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、1,1―ビ
ス(4―ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1
―ビス(ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンなどのビ
ス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、4,4′
―ジヒドロキシジフェニルエーテルなどのジヒドロキシ
アリールエーテル類、4,4′―ジヒドロキシジフェニ
ルスルフィドなどのジヒドロキシアリールスルフィド
類、4,4′―ジヒドロキシジフェニルスルホキシドな
どのジヒドロキシアリールスルホキシド類、4,4′―
ジヒドロキシジフェニルスルホンなどのジヒドロキシア
リールスルホン類等が用いられ、これらの混合物が用い
ることもできる。特に2,2―ビス(4―ヒドロキシフ
ェニル)プロパン、およびこれに他の芳香族ジヒドロキ
シ化合物を全体で2〜20モル%混合させたものが好ま
しく用いられる。
【0023】本発明で使用される芳香族炭酸ジエステル
としては置換されていてもよい炭素数6〜10のアリー
ル基、アラルキル基等のエステルが挙げられる。具体的
にはジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、
ビス(クロロフェニル)カーボネート、m―クレジルカ
ーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(ジフェニ
ル)カーボネート等、およびこれらの混合物を用いるこ
ともできる。
【0024】本発明に使用する重合触媒としては、アル
カリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物が用いられ
る。
【0025】アルカリ金属化合物としては、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナ
トリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸
ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、酢酸ナトリ
ウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、ステアリン酸ナト
リウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸リチウ
ム、ビスフェノールAのナトリウム塩、カリウム塩、リ
チウム塩、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安
息香酸リチウムなどが挙げられる。
【0026】アルカリ土類金属化合物としては、水酸化
カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水
酸化ストロンチウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素バ
リウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素ストロンチウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウ
ム、炭酸ストロンチウム、酢酸カルシウム、酢酸バリウ
ケ、酢酸マグネシウム、酢酸ストロンチウム、ステアリ
ン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸
マグネシウム、ステアリン酸ストロンチウム等が挙げら
れる。
【0027】アルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化
合物の使用量は芳香族ジヒドロキシ化合物1モルに対し
て、1×10-7〜2.5×10-4モル添加することが好
ましい。
【0028】本発明においては、アルカリ金属化合物や
アルカリ土類金属化合物以外の比較的穏やかなエステル
交換触媒を補助触媒として用いることができる。
【0029】この様な補助触媒としては含窒素塩基性化
合物がある。
【0030】含窒素塩基性化合物としては、テトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウ
ムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシ
ド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、ト
リメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルベンジル
アミン、トリフェニルアミン等が挙げられる。
【0031】含窒素塩基性化合物の使用量は芳香族ジヒ
ドロキシ化合物1モルに対して、2.5×10-6〜2.
5×10-3モル添加することが好ましい。
【0032】更に、必要に応じ他の物質を補助触媒とし
て用いることもできる。
【0033】この様な物質としては、ホウ素やアルミニ
ウムの水酸化物のアルカリ金属やアルカリ土類金属塩、
第4級アンモニウム塩類、アルカリ金属やアルカリ土類
金属のアルコキシド類、アルカリ金属やアルカリ土類金
属の有機酸塩類、亜鉛化合物類、ホウ素化合物類、珪素
化合物類、ゲルマニウム化合物類、有機スズ化合物類、
鉛化合物類、オスニウム化合物類、アンチモン化合物
類、ジルコニウム化合物類などの通常エステル化反応、
エステル交換反応に使用される触媒を用いることができ
るがこれらに限定されるものではない。補助触媒を用い
る場合1種だけを用いてもよいし、2種以上を組み合わ
せて用いてもよい。
【0034】本発明において、上記の様な触媒や補助触
媒の加えかたは特に限定はなく、例えば、単体で加えて
もよいし、ポリカーボネートにブレンドして加えてもよ
いし、溶剤に溶解して加えてもよい。溶剤を用いる場合
は水、芳香族ヒドロキシ化合物を溶媒として用いること
が好ましい。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、経済的に有利な方法で
長時間安定にエステル交換法を用いてポリカーボネート
を連続的に製造することができる。
【0036】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明す
る。なお実施例中の%及び部は特に断らない限り重量%
または重量部である。なお以下の実施例においてポリカ
ーボネートの物性等は以下のようにして測定した。
【0037】固有粘度:0.7g/dlの塩化メチレン
溶液をウベローデ粘度計を用いて測定した。
【0038】ペレットカラー:日本電色工業製の色差計
で測定した。
【0039】[実施例1]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、芳香族炭酸ジエステルとしてジフェニルカーボネー
ト、触媒としてビスフェノールAジナトリウム塩とテト
ラメチルアンモニウムヒドロキシドを用い、溶融槽、第
1重合槽、第2重合槽、第3重合槽、第4重合槽を直列
に配置した重合設備を使用してポリカーボネートの連続
重合を実施した。
【0040】尚、溶融槽は堅型攪拌槽、第1重合槽及び
第2重合槽は精留塔を備えた堅型攪拌槽、第3重合槽及
び第4重合槽は横型攪拌槽である。
【0041】また、溶融槽は窒素雰囲気、150℃に、
第1重合槽は180℃/30Torrに、第2重合槽は
240℃/10Torrに、第3重合槽及び第4重合槽
は270℃/1Torrに維持されており、第3及び第
4重合槽は3段のルーツ型メカニカルブースターポンプ
に直結し、該ポンプの温度を40℃に保つとともに排気
側にセパレーターと40℃温水を流通した凝縮器を設置
して副生フェノールを捕集した。
【0042】第3、第4重合槽のセパレーターからは液
状のフェノールが連続的に回収され、1カ月の連続運転
でも問題は何も生じなかった。フェノールの捕集効率を
凝縮器の出側に−40℃のトラップを設置して測定した
結果99.3%であった。得られたポリカーボネートの
固有粘度は0.50でありペレットカラーもL=64.
2、b=0.1と良好であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下成 正志 山口県岩国市日の出町2番1号 帝人株 式会社 岩国研究センター内 (56)参考文献 特開 平6−49197(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 64/00 - 64/42

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芳香族ジヒドロキシ化合物と芳香族炭酸
    ジエステルを触媒の存在下にエステル交換せしめ、発生
    する芳香族モノヒドロキシ化合物を減圧下に吸引除去し
    てポリカーボネートを製造する方法において、重合反応
    器と真空ポンプを配管で結び、真空ポンプの排気側で芳
    香族モノヒドロキシ化合物を凝縮せしめて捕集すること
    を特徴とする芳香族ポリカーボネートの製造方法。
  2. 【請求項2】 真空ポンプが、ドライ式真空ポンプであ
    ることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 真空ポンプの排気側に、凝縮した芳香族
    モノヒドロキシ化合物を分離するセパレーターを設け、
    該セパレーターと大気を結ぶ配管の途中に凝縮器を設け
    ることを特徴とする請求項1〜2に記載の製造方法。
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