JP4112979B2 - ポリカーボネートの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の方法では、次式(1)の化合物をポリカーボネートオリゴマーに添加してその分子量を増大させる。
本発明の一実施形態では、重合促進剤を調製するには、適当なビス−クロロホルメート(例えば、BPA−ビスクロロホルメート)を、放出されるHClを中和する塩基の存在下、塩化メチレンのような溶媒中で、2当量のサリチル酸メチルのような活性化フェノールと反応させる。この反応に追加の触媒を使用して縮合反応を促進してもよい。縮合反応の完了後、生成物溶液を水性酸及び塩基で洗浄し、その後洗液が中性になるまで水で洗浄する。有機溶媒は蒸留により除去することができ、重合促進剤は結晶化し回収する。
本発明の重合促進剤を使用して、界面法又は溶融法のいずれかによって製造されるポリカーボネートオリゴマーの分子量を増大させることができる。これは、カップリング剤として機能し、ポリカーボネートの下記式の末端ヒドロキシ基と反応して以下に示すようにポリカーボネートの分子量を増大させる。
本発明の一実施形態では、促進剤を溶融プロセス即ちエステル交換プロセスに添加する。エステル交換によるポリカーボネートの製造は当技術分野で周知であり、例えば、K.J.Saunders著、Organic Polymer Chemistry(1973年,Chapman and Hall Ltd.発行)、米国特許第3442854号、同第5026817号、同第5097002号、同第5142018号、同第5151491号及び同第5340905号を始めとする多くの米国特許に記載されている。
溶融法の一実施形態では、ポリカーボネートの製造の際に停止剤又は封鎖剤を使用してもよい。停止剤の例としては、フェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール及びその他当技術分野で周知の末端封鎖剤がある。
本発明方法の一実施形態では、必要に応じて枝分れ剤を使用する。枝分れ剤は周知であり、ヒドロキシル、カルボキシル、カルボン酸無水物及びこれらの混合物などでよい官能基を3つ以上含有する多官能性有機化合物からなり得る。具体的な例としては、トリメリト酸、トリメリト酸無水物、トリメリト酸三塩化物、トリス−p−ヒドロキシフェニルエタン、イサチン−ビス−フェノール、トリス−フェノールTC(1、3,5−トリス((p−ヒドロキシフェニル)イソプロピル)ベンゼン)、トリス−フェノールPA(4−(4−(1,1−ビス(p−ヒドロキシフェニル)−エチル)α,α−ジメチルベンジル)フェノール、トリメシン酸及びベンゾフェノンテトラカルボン酸がある。
ポリカーボネートの合成は、エステル交換反応を促進する触媒の存在下で行うことができる。例としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属自体又はその酸化物、水酸化物、アミド化合物、アルコラート及びフェノラート、塩基性金属酸化物(例えば、ZnO、PbO及びSb2O3)、有機チタン化合物、可溶性マンガン化合物、含窒素塩基性化合物、並びにカルシウム、マンガン、亜鉛、鉛、スズ、マンガン、カドミウム及びコバルトの酢酸塩、並びに化合物触媒系(例えば、含窒素塩基性化合物とホウ素化合物、含窒素塩基性化合物とアルカリ(アルカリ土類)金属化合物及び含窒素塩基性化合物とアルカリ(アルカリ土類)金属化合物とホウ素化合物)がある。
本発明において、得られるポリカーボネートはさらに、当技術分野で広く使用されている熱安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色剤、帯電防止剤、潤滑剤、防曇剤、天然油、合成油、ワックス、有機充填材及び無機充填材を含有していてもよい。
本発明の促進剤をポリカーボネートに添加する方法には特に制限はない。例えば、ポリカーボネートが生成中、又は溶融状態にある反応生成物としてのポリカーボネートに促進剤を添加してもよいし、或いは、押出もしくはペレット化中に、又はポリカーボネートが最終重合反応器と押出機もしくはペレタイザーとの間でまだ溶融状態にあるときに、ポリカーボネートに添加してもよい。
MwとMnは、ポリスチレン標準を用いて塩化メチレン中1mg/mlのポリマー溶液のGPC分析で測定した。
実施例1〜4で使用した重合促進剤はBPAビス−メチルサリチレートカーボネートであった。重合促進剤は次の2種の方法で調製し、実施例1〜4では互換的に使用した。
乾燥トルエン50ml中BPAクロロホルメート16.80g(0.0476mol)の溶液を、約40分にわたり、トルエン100ml中14.6g(0.0957mol)のサリチル酸メチルと10.164g(0.0.1006mol、14ml)のトリエチルアミンの溶液に添加した。クロロホルメートの添加後2時間混合物を機械的に攪拌した。得られた混合物をろ過し、固体をトルエンで洗浄した。ろ液と洗液を合わせて、分離漏斗に移し、等体積のH20、10%HCl(2×)、2.5%NaOH(1×)及び塩水(1×)で洗浄した。無水CaSO4のコーンに通して有機層をさらに乾燥し、回転蒸発器を用いて溶媒を除いた。粗製残渣は、生成物の小さい種晶を入れた後冷却すると固化した。この固体をエーテル−ヘキサンから再結晶して、純粋なBPAビスメチルサリチレートカーボネートを約24.2g(87%)得た。
水75ml中水酸化ナトリウム4.14g(0.0.104mol)及び塩化メチルトリブチルアンモニウムの70%水溶液(1.02mmol)0.0.35mlの溶液を2×75mlのヘキサンで抽出した後、15分にわたり、150mlの塩化メチレン中サリチル酸メチル14.58g(0.0.096mol)及びBPAビスクロロホルメート16.80g(0.0476mol)の溶液に攪拌しながら添加した。この混合物をさらに10分間攪拌し、相分離した。有機相を等体積の10%HCl、5%Na2CO3、水及び塩水(飽和NaCl)で洗浄した後、無水CaSO4のコーンに通して乾燥した。溶媒を蒸発させて、純粋なBPAビス−メチルサリチレートカーボネートを27.3g(98.3%)得た。
全ての実施例で、溶融法で調製したグレードの出発ポリカーボネートは次の特性を有していた。
重量平均分子量Mw:18.3×103g/モル
数平均分子量Mn:7.52×103g/モル
遊離OH含量:670ppm。
実施例1〜4では、回分式反応管に、25gの出発ポリカーボネート及び0.3167g(5.420×10-4モル即ち−OH基1モル当たり0.55モル)〜0.633525g(1.084×10-3モル即ち−OH基1モル当たり1.1モル)の範囲の様々な量のBPA−ビス−メチルサリチルカーボネートを窒素下で入れた。混合物を300℃の温度に加熱し、約20分攪拌した。溶融混合段階の後、系を0.5mbarの減圧にし、反応を10〜40分続けた。生成したフェノールを蒸留により除去した。この反応段階後、反応管からポリマーの試料を採って数平均及び重量平均分子量を測定した。
条件は、減圧段階の反応滞留時間を20分とした実施例1と同じであるが、BPA−ビス−メチルサリチルカーボネートを用いる代わりに、使用した重合促進剤は米国特許第5696222号に開示されているビス−メチルサリチルカーボネートである。
条件は減圧段階の反応滞留時間を10分とした実施例2と同じである。米国特許第5696222号の促進剤ビス−メチルサリチルカーボネートをBPA−ビスメチルサリチルカーボネートの代わりに使用した。
反応器条件は減圧段階の反応滞留時間を20分とした実施例3と同じであるが、米国特許第5696222号の促進剤ビス−メチルサリチルカーボネートを本発明のBPA−ビス−メチルサリチルカーボネートの代わりに使用した。
実施例4の減圧下反応40分と同じ条件で、BPA−ビス−メチルサリチルカーボネートの代わりに米国特許第5696222号の促進剤ビス−メチルサリチルカーボネートを使用した。
条件は減圧段階の反応滞留時間が20分である実施例1と同じであるが、BPA−ビス−メチルサリチルカーボネートの代わりに、重合促進剤として別の非活性化カーボネートであるジフェニルカーボネートを使用した。
減圧段階下の反応20分である実施例1のカップリング反応において重合促進剤を全く使用しなかった。
Claims (16)
- ポリカーボネートが、芳香族ジヒドロキシ化合物とジフェニルカーボネートの反応混合物の溶融重合によって製造される、請求項1記載の方法。
- 式(1)の化合物を、200〜300℃の溶融条件下で10分間以上反応混合物に添加する、請求項1記載の方法。
- 式(1)の化合物が、BPA−ビス−メチルサリチルカーボネート、BPA−ビス−n−プロピルサリチルカーボネート、BPA−ビス−ベンジルサリチルカーボネート及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1記載の方法。
- 式(1)の化合物を、添加時の生成ポリカーボネートの末端ヒドロキシル基1モル当量を基準にして0.1〜20モルの量で添加する、請求項1記載の方法。
- 式(1)の化合物を、添加時の生成ポリカーボネートオリゴマーの末端ヒドロキシル基1モル当量を基準にして0.2〜1.25モルの量で添加する、請求項1記載の方法。
- 式(1)の化合物を、添加時の生成ポリカーボネートオリゴマーの末端ヒドロキシル基1モル当量を基準にして0.3〜0.9モルの量で添加する、請求項1記載の方法。
- 式(1)の化合物を、ポリカーボネートの数平均分子量Mnが4000〜10000ダルトンに達した後にプロセスに添加する、請求項1記載の方法。
- 式(1)の化合物が芳香族ジヒドロキシ化合物とジフェニルカーボネート化合物の反応の重合促進剤である、請求項2記載の方法。
- 重合促進剤を、添加時の生成ポリカーボネートの末端ヒドロキシル基1モル当量を基準にして0.1〜2.0モルの量で添加する、請求項4記載の方法。
- 生成ポリカーボネートが、500ppm以下の重合促進反応で生成したオルト置換フェノール含量を有する、請求項1記載の方法。
- 生成ポリカーボネートが、100ppm以下の重合促進反応で生成したオルト置換フェノール含量を有する、請求項1記載の方法。
- 生成ポリカーボネートが500ppm以下の重合促進剤含量を有する、請求項1記載の方法。
- 生成ポリカーボネートが100ppm以下の重合促進剤含量を有する、請求項1記載の方法。
- 生成ポリカーボネートが2500ppm以下の末端2−(アルコキシカルボニル)フェニル基含量を有する、請求項1記載の方法。
- 生成ポリカーボネートが1000ppm以下の末端2−(アルコキシカルボニル)フェニル基含量を有する、請求項1記載の方法。
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