JP5415685B2 - Polycarbonate having plant-derived components and process for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は重合度が高く色相が良好な植物由来成分を有するポリカーボネート、およびその製造法に関するものである。 The present invention relates to a polycarbonate having a plant-derived component having a high degree of polymerization and a good hue, and a method for producing the same.
ポリカーボネート樹脂は透明性、耐熱性、耐衝撃性に優れており、現在、光メディア分野、電気・電子・OA分野、自動車・産業機器分野、医療分野、その他の工業分野で広く使用されている。しかしながら、現在一般に用いられている芳香族ポリカーボネートは石油資源から得られる原料より製造されている。そのため、石油資源の枯渇や、廃棄物の焼却処理に伴い発生する二酸化炭素による地球温暖化が懸念されている昨今において、芳香族ポリカーボネートと同様の物性を有しながら、より環境負荷が小さい材料の登場が待たれている。 Polycarbonate resins are excellent in transparency, heat resistance, and impact resistance, and are currently widely used in the optical media field, electrical / electronic / OA field, automobile / industrial equipment field, medical field, and other industrial fields. However, currently used aromatic polycarbonates are produced from raw materials obtained from petroleum resources. Therefore, in recent years when there are concerns about global warming due to carbon dioxide generated by the incineration of waste and waste, incineration of materials with the same physical properties as aromatic polycarbonates, but with less environmental impact. The appearance is awaited.
このような状況の中、無水糖アルコールであるジアンハイドロヘキシトール類(イソマンニド、イソイディド及びイソソルビドなど。以下、エーテルジオールと称することもある。)は、マンニトール、イジドール及びソルビトールといった植物由来の原料から誘導することができ、ポリマー特にポリエステルおよびポリカーボネート製造用の再生可能資源(石油や石炭のような枯渇性のあるような天然資源とは異なり、森林資源、バイオマス、風力、小規模水力などのようにそれ自身が再生能力を持つような資源)として検討されている。なかでも、安価なデンプンを出発原料として作られ、医薬品原料としても用途があり商業的に入手しやすいイソソルビドを用いたポリマーの検討が盛んに行われている(例えば特許文献1〜3等)。 Under such circumstances, dianhydrohexitols (such as isomannide, isoidide, and isosorbide, which may be referred to as ether diols hereinafter), which are anhydrous sugar alcohols, are derived from plant-derived raw materials such as mannitol, ididol, and sorbitol. Renewable resources for the production of polymers, especially polyesters and polycarbonates (unlike natural resources such as petroleum and coal, such as forest resources, biomass, wind power, small scale hydropower, etc.) It is considered as a resource that itself has regenerative capacity. In particular, studies have been actively conducted on polymers using isosorbide, which is made from inexpensive starch as a starting material, and has a use as a pharmaceutical raw material and is easily commercially available (for example, Patent Documents 1 to 3).
更に、イソソルビドとともに、ポリエステル原料に使用されるグリコール類などをジオール成分として共重合したカルボネートの検討も行われている(例えば特許文献4〜5等)。これは、ジオール成分がイソソルビドのみのポリカーボネートは、その剛直な構造のため、溶融粘度が非常に高く成形加工が難しい等の問題があるためである。また、ジアンハイドロヘキシトール類はポリマー原料としてはかなり高価でありコスト面の課題もある。つまり、必要なポリマー物性を維持できる範囲で、安価なグリコール類を共重合させることは、原料のコストダウンという利点もある。 Further, studies have been made on carbonates obtained by copolymerizing glycols used in polyester raw materials together with isosorbide as diol components (for example, Patent Documents 4 to 5). This is because a polycarbonate having a diol component only of isosorbide has problems such as extremely high melt viscosity and difficulty in molding because of its rigid structure. Further, dianhydrohexitols are quite expensive as a polymer raw material, and there is a problem of cost. That is, copolymerizing inexpensive glycols within a range in which necessary polymer physical properties can be maintained also has an advantage of reducing the cost of raw materials.
前記のような植物由来成分を有するポリカーボネート樹脂の製造法としては、ジオール化合物と炭酸ジエステルとのエステル交換反応(溶融重縮合法)が、ジヒドロキシ化合物にホスゲンを直接反応させる方法(界面重縮合)に比べ、有毒なホスゲンや、メチレンクロリド等のハロゲン化合物を溶媒として使用する問題が無いという点で優れている。 As a method for producing a polycarbonate resin having plant-derived components as described above, a transesterification reaction (melt polycondensation method) between a diol compound and a carbonic acid diester is a method in which phosgene is directly reacted with a dihydroxy compound (interfacial polycondensation). In comparison, there is no problem in using a toxic phosgene or a halogen compound such as methylene chloride as a solvent.
しかしながらこれまでは無水糖アルコールをポリカーボネートの原料として用いた場合、ポリマーの着色が起こり易く、また実用に耐えるに十分な値まで重合度が上昇しない場合もあり、実用化や用途展開の障害となる場合があった。ポリカーボネート製造における重合度改善については特に触媒の検討が数多くなされているが(例えば特許文献6〜8等)、これらはいずれも芳香族ポリカーボネートに関する検討であり脂肪族および脂環族、さらには植物由来成分を有するポリカーボネートに関してはそのような検討はなされていない。 However, until now, when anhydrous sugar alcohol is used as a raw material for polycarbonate, the polymer is likely to be colored, and the degree of polymerization may not increase to a value sufficient to withstand practical use, which hinders practical use and application development. There was a case. Many studies have been made on catalysts particularly for improving the degree of polymerization in the production of polycarbonate (for example, Patent Documents 6 to 8), and these are all studies on aromatic polycarbonates, which are aliphatic and alicyclic, and further derived from plants. Such a study has not been made on polycarbonate having components.
本発明の目的は、上記従来技術のこれらの問題点を解決し、高重合度で色相が良好な植物由来成分を有するポリカーボネートの製造法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve these problems of the prior art and to provide a process for producing a polycarbonate having plant-derived components having a high degree of polymerization and a good hue.
すなわち本発明は、以下を要旨とするものである。
1.下記式(1)
で表されるポリカーボネートを製造するにおいて、
Na、Ca、Fe含有量合計が2質量ppm以下である、下記式(2)で表されるジオールと、
Na、Ca、Fe含有量合計が2質量ppm以下である、下記式(3)で表されるジオールとをジオール成分として用い、
Na、Ca、Fe含有量合計が2質量ppm以下である、下記式(4)
で表される炭酸ジエステルを炭酸成分として用い、重縮合触媒としてバリウム化合物の存在下に溶融重縮合させることを特徴とするポリカーボネートの製造法。
2.前記1項記載の製造法によって得られる、ポリマー中のNa、Ca、Fe含量が10質量ppm以下であり、かつCol−b値が5以下であるポリカーボネート。
That is, the gist of the present invention is as follows.
1. Following formula (1)
In producing a polycarbonate represented by
A diol represented by the following formula (2), wherein the total content of Na, Ca and Fe is 2 mass ppm or less;
A diol represented by the following formula (3) having a total Na, Ca, Fe content of 2 mass ppm or less is used as a diol component.
Na, Ca, Fe content total is 2 mass ppm or less, following formula (4)
A process for producing a polycarbonate, characterized in that a carbonic acid diester represented by the formula (1) is used as a carbonic acid component and melt polycondensed in the presence of a barium compound as a polycondensation catalyst.
2. A polycarbonate having a Na, Ca, Fe content of 10 ppm by mass or less and a Col-b value of 5 or less, obtained by the production method according to 1 above.
本発明によれば、重合度が高く色相が良好な植物由来成分を有するポリカーボネート、当該ポリカーボネートの製造法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a polycarbonate having a plant-derived component having a high degree of polymerization and a good hue, and a method for producing the polycarbonate.
以下に、本発明を実施するための形態につき詳細に説明する。
本発明の製造法によって得られるポリカーボネートは前記の式(1)で表され、その全ジオール残基中の、前記式(2)の原料に由来するエーテルジオール残基のモル比(前記式(1)中のn)が0.4以上1以下の範囲である。エーテルジオール残基のモル比がこの範囲よりも小さくなると、得られる樹脂のガラス転移温度が低くなるため耐熱性が悪化し好ましくない。また、n=1つまり、ジオール残基が全てエーテルジオール残基の場合は、溶融粘度が高いため、高い重合度のポリマーを生産や成形加工が困難になることもありうる。全ジオール残基中のエーテルジオール残基のモル比nのより好ましい範囲は0.6以上0.9以下であり、特に好ましい範囲は0.65以上0.85以下である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
The polycarbonate obtained by the production method of the present invention is represented by the above formula (1), and the molar ratio of the ether diol residues derived from the raw material of the above formula (2) in the total diol residues (the above formula (1) N) in the range of 0.4 to 1. When the molar ratio of the ether diol residue is smaller than this range, the glass transition temperature of the resulting resin is lowered, and the heat resistance is deteriorated. In addition, when n = 1, that is, when the diol residues are all ether diol residues, the melt viscosity is high, so that it may be difficult to produce or process a polymer having a high degree of polymerization. A more preferable range of the molar ratio n of ether diol residues in all diol residues is 0.6 or more and 0.9 or less, and a particularly preferable range is 0.65 or more and 0.85 or less.
本発明で使用される植物由来であるエーテルジオール成分は前記式(2)で表され、具体的にはジアンハイドロヘキシトール類である。ジアンハイドロヘキシトール類としては、1,4:3,6−ジアンヒドロ−D−マンニトール(本明細書では以下、イソマンニドと略称することがある)、1,4:3,6−ジアンヒドロ−L−イジトール(本明細書では以下、イソイディドと略称することがある)および1,4:3,6−ジアンヒドロ−D−ソルビトール(本明細書では以下、イソソルビドと略称することがある)が挙げられる(それぞれ下記式(5)、(6)、(7))。 The plant-derived ether diol component used in the present invention is represented by the above formula (2), specifically, dianhydrohexitols. Examples of dianhydrohexitols include 1,4: 3,6-dianhydro-D-mannitol (hereinafter sometimes abbreviated as isomannide), 1,4: 3,6-dianhydro-L- Iditol (hereinafter, sometimes abbreviated as isoidide) and 1,4: 3,6-dianhydro-D-sorbitol (hereinafter, sometimes abbreviated as isosorbide) (respectively). (Following formula (5), (6), (7)).
これらジアンハイドロヘキシトール類は、自然界のバイオマスからも得られる物質で、再生可能資源と呼ばれるものの1つである。イソソルビドはでんぷんから得られるD-グルコースに水添した後、脱水を受けさせることにより得られる。その他のジアンハイドロヘキシトール類についても、出発物質を除いて同様の反応により得られる。イソソルビドはでんぷんなどから簡単に作ることがジオールであり資源として豊富に入手することができる上、イソマンニドやイソイディッドと比べても製造の容易さにおいて優れている。 These dianhydrohexitols are substances obtained from natural biomass and are one of so-called renewable resources. Isosorbide is obtained by hydrogenating D-glucose obtained from starch and then dehydrating it. Other dianhydrohexitols can be obtained by the same reaction except for the starting material. Isosorbide is a diol that can be easily made from starch and the like, and can be obtained in abundant resources. In addition, isosorbide is superior in ease of manufacture compared to isomannide and isoidide.
共重合されるジオール成分は前記式(3)で表され(以下、式(3)のジオールをグリコール類と略称することがある)、エチレングリコール、プロプレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコールなどが挙げられる。この中でもポリマーの合成において重合性が高く、またポリマーの物性においても高いガラス転移点を示すといった点で1,3−プロパンジオール(以下、1,3−PDOと略することもある)、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましく、更には、植物原料からも得ることができ、かつ共重合による溶融流動性の向上効果が大きいという点で1,3−プロパンジオールが特に好ましい。また、これら式(3)のジオール成分を少なくとも2種類以上組み合わせても良い。 The diol component to be copolymerized is represented by the above formula (3) (hereinafter, the diol of formula (3) may be abbreviated as glycols), ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1 , 4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1, Examples include 12-dodecanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and neopentyl glycol. Among these, 1,3-propanediol (hereinafter sometimes abbreviated as 1,3-PDO), 1, which has high polymerizability in polymer synthesis and also exhibits a high glass transition point in the physical properties of the polymer, 4-butanediol and 1,6-hexanediol are preferable, and 1,3-propanediol is particularly preferable in that it can be obtained from plant raw materials and has a large effect of improving melt fluidity by copolymerization. . Moreover, you may combine at least 2 or more types of these diol components of Formula (3).
本発明に用いるジオールの精製方法については特に限定されない。好ましくは、単蒸留、精留または再結晶のいずれか、もしくはこれらの手法の組み合わせにより精製してもよい。ただし、該ジオールの市販品には安定剤や、保管中に生成した劣化物が含まれていることがあり、これらがポリマー品質に悪影響を与える可能性がある。これは特に式(2)の植物由来のジオールにおいて顕著である。該ジオールを用いてポリマーを得る際には、再度精製を行い直ちに重合反応に使用するのが好ましい。やむを得ず精製後、暫く保管してから使用する際は、乾燥、40℃以下の低温、遮光および不活性雰囲気下で保管しておいて使用することが好ましい。
本発明で使用される式(2)、式(3)のジオール成分は、Na、Fe、Caの含有量合計が2質量ppm以下であり、好ましくは1質量ppm以下である。
The method for purifying the diol used in the present invention is not particularly limited. Preferably, it may be purified by either simple distillation, rectification or recrystallization, or a combination of these techniques. However, commercial products of the diol may contain stabilizers and deteriorated products generated during storage, which may adversely affect the polymer quality. This is particularly noticeable in plant-derived diols of formula (2). When the diol is used to obtain a polymer, it is preferable that the polymer is purified again and used immediately in the polymerization reaction. When it is unavoidably stored and used for a while after purification, it is preferably used after being dried, stored at a low temperature of 40 ° C. or lower, light-shielded and in an inert atmosphere.
In the diol components of the formulas (2) and (3) used in the present invention, the total content of Na, Fe and Ca is 2 mass ppm or less, and preferably 1 mass ppm or less.
本発明で使用される炭酸ジエステルとしては前記式(4)で表され、たとえばジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、ジキシリルカーボネート、ビス(エチルフェニル)カーボネート、ビス(メトキシフェニル)カーボネート、ビス(エトキシフェニル)カーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(ビフェニル)カーボネートなどの芳香族系炭酸ジエステルや、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート等の脂肪族系炭酸ジエステルが挙げられる。このような化合物のうち反応性、コスト面から芳香族系炭酸ジエステルを用いることが好ましく、ジフェニルカーボネートを用いることが更に好ましい。 The carbonic acid diester used in the present invention is represented by the above formula (4). For example, diphenyl carbonate, ditolyl carbonate, dixylyl carbonate, bis (ethylphenyl) carbonate, bis (methoxyphenyl) carbonate, bis (ethoxyphenyl) Aromatic carbonic acid diesters such as carbonate, dinaphthyl carbonate, and bis (biphenyl) carbonate, and aliphatic carbonic acid diesters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and dibutyl carbonate are exemplified. Of these compounds, aromatic carbonic acid diesters are preferably used in terms of reactivity and cost, and diphenyl carbonate is more preferably used.
本発明に用いる炭酸ジエステルの精製方法については特に限定されない。好ましくは、単蒸留、精留または再結晶のいずれか、もしくはこれらの手法の組み合わせにより精製してもよい。
本発明で使用される炭酸ジエステルは、Na、Fe、Caの含有量合計が2質量ppm以下であり、好ましくは1質量ppm以下である。
The method for purifying the carbonic acid diester used in the present invention is not particularly limited. Preferably, it may be purified by either simple distillation, rectification or recrystallization, or a combination of these techniques.
In the carbonic acid diester used in the present invention, the total content of Na, Fe and Ca is 2 mass ppm or less, preferably 1 mass ppm or less.
ポリカーボネート樹脂の公知の製造法としては、主としてジヒドロキシ化合物のアルカリ水溶液とホスゲンを有機溶媒の存在下反応させるホスゲン法、又はジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルをエステル交換触媒の存在下高温・高真空下で溶融重縮合反応させる溶融重縮合法が挙げられる。このうち溶融重縮合法は、エステル交換触媒と高温・高真空を必要とするプロセスであるが、ホスゲン法に比較して経済的であり、更に塩素原子を実質的に含まないポリカーボネート樹脂が得られる利点がある。本発明においては溶融重縮合法により上記ポリカーボネートを製造する。 Known methods for producing polycarbonate resins include a phosgene method in which an alkaline aqueous solution of a dihydroxy compound and phosgene are reacted in the presence of an organic solvent, or a melt weight of a dihydroxy compound and a carbonic acid diester in the presence of a transesterification catalyst at high temperature and high vacuum. Examples thereof include a melt polycondensation method in which a condensation reaction is performed. Among them, the melt polycondensation method is a process that requires a transesterification catalyst and a high temperature / high vacuum, but is more economical than the phosgene method, and can further obtain a polycarbonate resin substantially free of chlorine atoms. There are advantages. In the present invention, the polycarbonate is produced by a melt polycondensation method.
更に、本発明の製造法では、前記式(2)および好ましくは(3)で表されるジオールと、前記式(4)で表される炭酸ジエステルを原料とする溶融重縮合法により前記式(1)のポリカーボネートを製造する。 Further, in the production method of the present invention, the above formula (2) and preferably the above formula (2) and preferably the above formula (2) by the melt polycondensation method using the diol represented by (3) and the carbonic acid diester represented by the above formula (4) as raw materials. The polycarbonate of 1) is produced.
本発明のポリカーボネートの製造法の溶融重縮合法においては、炭酸ジエステルをジオール成分1モルに対して、0.90〜1.30モルの量を用いるのが好ましく、0.98〜1.05モルの量で用いるとより好ましい。 In the melt polycondensation method of the polycarbonate production method of the present invention, it is preferable to use a carbonic acid diester in an amount of 0.90 to 1.30 mol, based on 1 mol of the diol component, and 0.98 to 1.05 mol. More preferably, it is used in an amount of.
本発明では、触媒としてバリウム化合物を用いる。バリウム化合物を触媒として用いると、最も一般的なナトリウム化合物を用いた場合に比べ、同じ重縮合条件での到達還元粘度、つまり重合速度が際立って大きい、触媒活性を低下させるような不純物や添加剤があっても影響を受けにくいといった特徴がある。 In the present invention, a barium compound is used as the catalyst. Impurities and additives that reduce the catalytic activity when barium compounds are used as catalysts compared to the most common sodium compounds, the ultimate reduced viscosity under the same polycondensation conditions, that is, the polymerization rate is significantly higher Even if there is, there is a feature that it is not easily affected.
バリウム化合物としては水酸化バリウム、炭酸バリウム、炭酸水素バリウム、酢酸バリウム、ステアリン酸バリウムなどが挙げられる。その中でも、反応性やコストの面で水酸化バリウム、炭酸バリウム、酢酸バリウムのような塩基性バリウム化合物を用いることが好ましく、更には安定性や、弱塩基であり万が一身体接触した際も比較的安全であるという点で、炭酸バリウムと酢酸バリウムが特に好ましい。 Examples of the barium compound include barium hydroxide, barium carbonate, barium bicarbonate, barium acetate, and barium stearate. Among them, it is preferable to use a basic barium compound such as barium hydroxide, barium carbonate, and barium acetate in terms of reactivity and cost, and it is relatively stable and relatively weak even when it comes into contact with the body. In terms of safety, barium carbonate and barium acetate are particularly preferred.
これらのバリウム化合物は単独で用いても複数の種類を用いてもよく、また、これらバリウム化合物と、(i)含窒素塩基性化合物、(ii)バリウム以外の金属化合物とを併用してもよい。この中でも特に(i)と併用するのが好ましく、(i)についてはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドを用いるのがより好ましい。また、(ii)の触媒として使用できるものとしては、アルカリ金属のアルコキシド類またはフェノキシド類、バリウム以外のアルカリ土類金属のアルコキシド類またはフェノキシド類、含窒素塩基性化合物類、第4級アンモニウム塩類、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機酸塩類、ホウ素化合物類、アルミニウム化合物類、亜鉛化合物類、ホウ素化合物類、珪素化合物類、チタン化合物類、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、マンガン化合物などのエステル交換反応またはエステル化反応への触媒能を有する化合物が挙げられる。 These barium compounds may be used alone or in a plurality of types, and these barium compounds may be used in combination with (i) a nitrogen-containing basic compound and (ii) a metal compound other than barium. . Among these, it is particularly preferable to use in combination with (i), and it is more preferable to use tetramethylammonium hydroxide for (i). Examples of the catalyst that can be used as the catalyst of (ii) include alkoxides or phenoxides of alkali metals, alkoxides or phenoxides of alkaline earth metals other than barium, nitrogen-containing basic compounds, quaternary ammonium salts, Alkali metal or alkaline earth metal organic acid salts, boron compounds, aluminum compounds, zinc compounds, boron compounds, silicon compounds, titanium compounds, organotin compounds, lead compounds, osmium compounds, antimony Examples thereof include compounds having catalytic ability for transesterification reaction or esterification reaction such as compounds, zirconium compounds and manganese compounds.
上記(i)の窒素塩基性化合物は、塩基性窒素原子が、全ジオール化合物合計もしくは炭酸エステルのいずれか1モルあたり、1×10−5〜1×10−3モルとなる割合で用いるのが好ましく、より好ましくは2×10−5〜8×10−4モルとなる割合である。
上記の触媒(ii)については、バリウム化合物との添加量合計が、全ジオール化合物合計もしくは炭酸エステルのいずれか1モルあたり、1×10−7から1×10−5モルの範囲にあるのが好ましく、1×10−7〜5×10−6モルの範囲にあるとより好ましい。
The nitrogen basic compound (i) is used in such a ratio that the basic nitrogen atom is 1 × 10 −5 to 1 × 10 −3 mol per mol of the total of all diol compounds or carbonate. The ratio is preferably 2 × 10 −5 to 8 × 10 −4 mol.
Regarding the catalyst (ii), the total amount of addition with the barium compound is in the range of 1 × 10 −7 to 1 × 10 −5 mol per 1 mol of either the total diol compound or the carbonate ester. Preferably, it is in the range of 1 × 10 −7 to 5 × 10 −6 mol.
本発明の製造法では、好ましくは重縮合触媒の存在下、原料であるジオールと炭酸ジエステルとを常圧で加熱し、予備反応させた後、減圧下で280℃以下の温度で加熱しながら撹拌して、生成するフェノール類またはアルコール類を留出させる。反応系は窒素などの原料、反応混合物に対し不活性なガスの雰囲気に保つことが好ましい。窒素以外の不活性ガスとしては、アルゴンなどを挙げることができる。 In the production method of the present invention, preferably, the raw material diol and carbonic acid diester are heated at normal pressure in the presence of a polycondensation catalyst, pre-reacted, and then stirred while heating at a temperature of 280 ° C. or lower under reduced pressure. Then, the resulting phenols or alcohols are distilled off. The reaction system is preferably maintained in an atmosphere of a gas inert to the raw material such as nitrogen and the reaction mixture. Examples of inert gases other than nitrogen include argon.
反応初期に常圧で加熱反応させることが好ましい。これはオリゴマー化反応を進行させ、反応後期に減圧してフェノール類またはアルコール類を留去する際、未反応のモノマーが留出してモルバランスが崩れ、重合度が低下することを防ぐためである。本発明にかかる製造法においてはフェノール類またはアルコール類を適宜系(反応器)から除去することにより反応を進めることができる。そのためには、減圧することが効果的であり、好ましい。 It is preferable to carry out the heating reaction at normal pressure at the beginning of the reaction. This is because the oligomerization reaction proceeds, and when the phenols or alcohols are distilled off at a later stage of the reaction to distill off the phenols or alcohols, unreacted monomers are distilled out to prevent the molar balance from being lost and the polymerization degree from being lowered. . In the production method according to the present invention, the reaction can be advanced by appropriately removing phenols or alcohols from the system (reactor). For that purpose, it is effective and preferable to reduce the pressure.
本発明の製造法において、ジオールの分解を抑え、着色が少なく高粘度の樹脂を得るためにはできるだけ低温の条件が好ましいが、重合反応を適切に進めるためには重合温度は180℃以上280℃以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは230〜260℃の範囲に最高の重合温度がある条件である。 In the production method of the present invention, a low temperature condition is preferable as much as possible in order to suppress decomposition of the diol and obtain a highly viscous resin with little coloring, but the polymerization temperature is 180 ° C. or higher and 280 ° C. in order to proceed the polymerization reaction appropriately. The following range is preferable, and more preferable is the condition where the highest polymerization temperature is in the range of 230 to 260 ° C.
本発明によって製造されるポリカーボネートは、Na、Ca,Feの含有量合計が10質量ppm以下、より好ましくは7質量ppm以下、特に好ましくは3質量ppm以下である。Na、Ca,Feの含有量合計がこの範囲を超えると着色が顕著になり、溶融安定性や耐加水分解性が悪化するなどの問題があり好ましくない。なお、Na、Ca,Feは、生産設備等の材質や外気などからコンタミしやすい、前記式(2)のジオールの市販品に含有される量が多めであるなどの理由から、ポリマー中の無機不純物の大部分を占める。Na、Ca,Feの含有量合計を上記の範囲とするためには、含有量が少ない原料を使用する、成分が溶出しにくい材質からなる装置で製造を行うなど方法がある。ポリマー中のNa、Ca,Feの含有量合計は少なければ少ないほど好ましいが、0質量ppmにしようとすると、コンタミの防止等のために著しいコストアップや生産効率の低下を伴う恐れがある。生産性を維持して到達できるポリマー中のNa、Ca,Feの含有量合計の下限は3質量ppm程度である。なお、ポリマー中のNa、Ca,Feの含有量合計は、ICP(誘導結合プラズマ)発光分析装置やICP質量分析装置により定量するのが精度や簡便さから好ましい。 The polycarbonate produced by the present invention has a total content of Na, Ca and Fe of 10 ppm by mass or less, more preferably 7 ppm by mass or less, and particularly preferably 3 ppm by mass or less. If the total content of Na, Ca and Fe exceeds this range, coloring becomes remarkable, and there are problems such as deterioration in melt stability and hydrolysis resistance, which is not preferable. In addition, Na, Ca, and Fe are inorganic in the polymer because they are easily contaminated from materials such as production equipment and the outside air, and the amount of diol of the formula (2) contained in the commercial product is large. It accounts for the majority of impurities. In order to make the total content of Na, Ca, and Fe within the above range, there are methods such as using a raw material with a low content, or manufacturing with an apparatus made of a material that hardly dissolves the components. The smaller the total content of Na, Ca, and Fe in the polymer, the better. However, if it is attempted to make it 0 ppm by mass, there is a risk that a significant increase in cost and a decrease in production efficiency may occur for the purpose of preventing contamination. The lower limit of the total content of Na, Ca, and Fe in the polymer that can be reached while maintaining productivity is about 3 ppm by mass. The total content of Na, Ca and Fe in the polymer is preferably quantified by an ICP (inductively coupled plasma) emission spectrometer or ICP mass spectrometer from the viewpoint of accuracy and simplicity.
本発明のポリカーボネートはCol−b値が5以下、好ましくは3以下であるポリカーボネートである。
また、本発明によって製造されるポリカーボネートは、還元粘度が0.5〜1.0dL/gの範囲にあるものであることが好ましく、より好ましくは0.6〜0.8dL/gの範囲にあるものである。
The polycarbonate of the present invention is a polycarbonate having a Col-b value of 5 or less, preferably 3 or less.
In addition, the polycarbonate produced by the present invention preferably has a reduced viscosity in the range of 0.5 to 1.0 dL / g, more preferably in the range of 0.6 to 0.8 dL / g. Is.
本発明によって製造されたポリカーボネートは単独で成形加工等に用いてもよく、また本発明の目的を損なわない範囲で他の熱可塑性樹脂(例えば、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂など)、充填剤(ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維、有機繊維、セラミックスファイバー、セラミックビーズ、タルク、クレーおよびマイカなど)、酸化防止剤(ヒンダードフェノール系化合物、イオウ系酸化防止剤など)、難燃添加剤(リン系、ブロモ系など)、紫外線吸収剤(ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系など)、流動改質剤、着色剤、光拡散剤、赤外線吸収剤、有機顔料、無機顔料、離形剤、可塑剤などを添加することができる。 The polycarbonate produced by the present invention may be used alone for molding and the like, and other thermoplastic resins (for example, polyalkylene terephthalate resin, polyarylate resin, liquid crystalline polyester resin within the range not impairing the object of the present invention). , Polyamide resin, polyimide resin, polyetherimide resin, polyurethane resin, silicone resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polysulfone resin, polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene), filler (glass fiber, carbon fiber, natural fiber) Organic fibers, ceramic fibers, ceramic beads, talc, clay and mica), antioxidants (hindered phenol compounds, sulfur antioxidants, etc.), flame retardant additives (phosphorous, bromo, etc.) ), UV absorbers (benzotriazole, benzophenone, cyanoacrylate, etc.), flow modifiers, colorants, light diffusing agents, infrared absorbers, organic pigments, inorganic pigments, mold release agents, plasticizers, etc. can do.
また、本発明によって製造されたポリカーボネートは、射出成形、圧縮成形、射出圧縮成形、押し出し成形、ブロー成形、溶剤キャスト法、溶融押し出し法、カレンダー法などの種々の成形、製膜法によって加工された後、光メディア用途、電気・電子・OA用途、自動車・産業機器用途、医療・保安用途、シート・フィルム・包装用途、雑貨用途をはじめとする様々な用途に幅広く用いることができる。具体的には、光メディア用途としてDVD、CD−ROM、CD−R、ミニディスク、電気・電子・OA用途として携帯電話、パソコンハウジング、電池のパックケース、液晶用部品、コネクタ、自動車・産業機器用途としてヘッドランプ、インナーレンズ、ドアハンドル、バンパ、フェンダ、ルーフレール、インバネ、クラスタ、コンソールボックス、カメラ、電動工具、医療・保安用途として銘板、カーポート、液晶用拡散・反射フィルム、飲料水タンク、雑貨としてパチンコ部品、消火器ケースなどが挙げられる。 The polycarbonate produced by the present invention was processed by various molding and film forming methods such as injection molding, compression molding, injection compression molding, extrusion molding, blow molding, solvent casting method, melt extrusion method, and calendar method. Later, it can be widely used in various applications including optical media applications, electrical / electronic / OA applications, automobile / industrial equipment applications, medical / security applications, sheet / film / packaging applications, and miscellaneous goods applications. Specifically, DVDs, CD-ROMs, CD-Rs, mini-discs for optical media applications, mobile phones, personal computer housings, battery pack cases, liquid crystal parts, connectors, automobiles, industrial equipment for electrical / electronic / OA applications Applications include headlamps, inner lenses, door handles, bumpers, fenders, roof rails, springs, clusters, console boxes, cameras, electric tools, nameplates, carports, diffusion / reflection films for liquid crystals, drinking water tanks, for medical and security applications. Examples of miscellaneous goods include pachinko parts and fire extinguisher cases.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ポリカーボネート樹脂組成物および成形品の還元粘度はフェノール/テトラクロロエタン(体積比50/50)の混合溶媒10mLに対してポリカーボネート樹脂組成物120mgを溶解して得た溶液の35℃における粘度をウデローベ粘度計で測定した(dL/g単位)。
ガラス転移温度の測定はTA Instruments社製DSC2920を用いて測定した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
The reduced viscosity of the polycarbonate resin composition and the molded product is the viscosity of a solution obtained by dissolving 120 mg of the polycarbonate resin composition in 10 mL of a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (volume ratio 50/50) at 35 ° C. (DL / g unit).
The glass transition temperature was measured using a DSC2920 manufactured by TA Instruments.
原料のイソソルビドや、ポリカーボネート樹脂組成物中のNa、Ca、Fe含有量は、試料を白金皿に精秤し、濃硫酸を加えて灰化した後、その灰分を硫酸水素カリウムで融解し、希硝酸に溶解してICP発光分析(バリアン社製 VISTA MP−X(マルチ型))を行うことにより評価した。 The contents of Na, Ca, and Fe in the raw material isosorbide and polycarbonate resin composition were measured accurately in a platinum dish, ashed by adding concentrated sulfuric acid, and then the ash was melted with potassium hydrogen sulfate. It evaluated by melt | dissolving in nitric acid and performing an ICP emission analysis (VISTA MP-X (multi-type) by a Varian company).
ポリマーの色相についてはJIS Z 8722に従い、UV−VIS RECORDING SPECTROPHOTOMETER(島津製作所製)を用いてCol−b値の測定を行った。測定は、ポリマー0.935gに塩化メチレン4mlを加え溶解し、波長780〜380nm、照明:C、視野:2°の条件のもと行いCol−b値を測定した。 Regarding the hue of the polymer, the Col-b value was measured using UV-VIS RECORDING SPECTROTOPOMETER (manufactured by Shimadzu Corporation) according to JIS Z 8722. The measurement was performed by adding 4 ml of methylene chloride to 0.935 g of the polymer and dissolving it under the conditions of a wavelength of 780 to 380 nm, illumination: C, and visual field: 2 °, and the Col-b value was measured.
[実施例1]
単蒸留を1回施したイソソルビド(ロケット社製)(61.38g、0.42mol)、1,3-プロパンジオール(14.38g、0.19mol)およびジフェニルカーボネート(128.53g、0.6mol)を三ツ口フラスコに入れ、重縮合触媒として炭酸バリウム(0.0592mg、3×10-7mol)およびテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(5.47mg、6.0×10-5 mol)を加え窒素雰囲気下180℃で溶融した。攪拌下、反応槽内を100mmHg(13.33kPa)に減圧し、生成するフェノールを溜去しながら約20分間反応させた。次に200℃に昇温した後、フェノールを留去しながら30mmHg(4.00kPa)まで減圧した。さらに減圧・昇温して、最終的に250℃、0.8mmHg(0.11kPa)の条件下で反応させた。250℃、0.8mmHg(0.11kPa)に到達した時点を時間0分とし10分後にサンプリングして、還元粘度、無機不純物含有量、Col−b値を測定した。
[Example 1]
Isosorbide (Rocket) (61.38 g, 0.42 mol), 1,3-propanediol (14.38 g, 0.19 mol) and diphenyl carbonate (128.53 g, 0.6 mol) subjected to simple distillation once Was added to a three-necked flask, and barium carbonate (0.0592 mg, 3 × 10 −7 mol) and tetramethylammonium hydroxide (5.47 mg, 6.0 × 10 −5 mol) were added as a polycondensation catalyst under a nitrogen atmosphere. Melted at ℃. Under stirring, the pressure in the reaction vessel was reduced to 100 mmHg (13.33 kPa), and the reaction was allowed to proceed for about 20 minutes while distilling off the produced phenol. Next, after heating up to 200 degreeC, it pressure-reduced to 30 mmHg (4.00 kPa), distilling phenol off. Furthermore, the pressure was reduced and the temperature was raised, and the reaction was finally performed under the conditions of 250 ° C. and 0.8 mmHg (0.11 kPa). The time when the temperature reached 250 ° C. and 0.8 mmHg (0.11 kPa) was set to time 0 minutes, and sampling was performed 10 minutes later to measure the reduced viscosity, the content of inorganic impurities, and the Col-b value.
[実施例2]
重縮合触媒の炭酸バリウムの代わりに、水酸化バリウム八水和物(0.0946mg、3×10-7mol)を用いた以外は実施例1と同様に操作を行った。結果を表1に示す。
[Example 2]
The same operation as in Example 1 was performed except that barium hydroxide octahydrate (0.0946 mg, 3 × 10 −7 mol) was used instead of the polycondensation catalyst barium carbonate. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
重縮合触媒の炭酸バリウムの代わりに、水酸化ナトリウム(0.012mg、3×10-7mol)を用いた以外は実施例1と同様に操作を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
The same operation as in Example 1 was performed except that sodium hydroxide (0.012 mg, 3 × 10 −7 mol) was used instead of the polycondensation catalyst barium carbonate. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
ロケット社製イソソルビドの蒸留精製を行わなかったことと、重縮合触媒の炭酸バリウムの代わりに、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン二ナトリウム塩(0.04mg、1.5×10-7mol、表1においてBPA・2Naと略記する)を用いたこと以外は実施例1と同様に操作を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Rocket isosorbide was not purified by distillation, and 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane disodium salt (0.04 mg, 1.5 × 10 − ) was used instead of the polycondensation catalyst barium carbonate. The same operation as in Example 1 was carried out except that 7 mol (abbreviated as BPA · 2Na in Table 1) was used. The results are shown in Table 1.
[比較例3]
単蒸留を1回施したイソソルビド(ロケット社製)の代わりに、三光化学社製イソソルビドを蒸留精製等の前処理無しで使用したことと、重縮合触媒の炭酸バリウムの代わりに、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン二ナトリウム塩(0.04mg、1.5×10-7mol、表1においてBPA・2Naと略記する)を用いたこと以外は実施例1と同様に操作を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
Instead of isosorbide that was subjected to simple distillation once (manufactured by Rocket), isosorbide manufactured by Sanko Chemical Co., Ltd. was used without pretreatment such as distillation purification, and instead of barium carbonate as a polycondensation catalyst, 2,2- The same procedure as in Example 1 was performed except that bis (4-hydroxyphenyl) propane disodium salt (0.04 mg, 1.5 × 10 −7 mol, abbreviated as BPA · 2Na in Table 1) was used. It was. The results are shown in Table 1.
[比較例4]
単蒸留を1回施したイソソルビド(ロケット社製)の代わりに、三光化学社製イソソルビドを蒸留精製等の前処理無しで使用したことと、重縮合触媒の炭酸バリウムの代わりに、水酸化バリウム八水和物(0.0946mg、3×10-7mol)を用いたこと以外は、実施例1と同様に操作を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
Instead of isosorbide (manufactured by Rocket) once subjected to simple distillation, isosorbide manufactured by Sanko Chemical Co., Ltd. was used without pretreatment such as distillation purification, and instead of barium carbonate as a polycondensation catalyst, barium hydroxide 8 The same operation as in Example 1 was performed except that hydrate (0.0946 mg, 3 × 10 −7 mol) was used. The results are shown in Table 1.
Claims (2)
で表されるポリカーボネートを製造するにおいて、
Na、Ca、Fe含有量合計が2質量ppm以下である、下記式(2)で表されるジオールと、
Na、Ca、Fe含有量合計が2質量ppm以下である、下記式(3)で表されるジオールとをジオール成分として用い、
Na、Ca、Fe含有量合計が2質量ppm以下である、下記式(4)
で表される炭酸ジエステルを炭酸成分として用い、重縮合触媒としてバリウム化合物の存在下に溶融重縮合させることを特徴とするポリカーボネートの製造法。 Following formula (1)
In producing a polycarbonate represented by
A diol represented by the following formula (2), wherein the total content of Na, Ca and Fe is 2 mass ppm or less;
A diol represented by the following formula (3) having a total Na, Ca, Fe content of 2 mass ppm or less is used as a diol component.
Na, Ca, Fe content total is 2 mass ppm or less, following formula (4)
A process for producing a polycarbonate, characterized in that a carbonic acid diester represented by the formula (1) is used as a carbonic acid component and melt polycondensed in the presence of a barium compound as a polycondensation catalyst.
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