JP5970535B2 - ジアンヒドロヘキシトールジアルキルカーボネートからのポリカーボネートの製造方法 - Google Patents
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Description
・式:
のモノマー(A)を、反応器へ、導入する工程(1);
・少なくとも1つの環状ジオールまたは少なくとも20モル%の環状ジオールを含むジオールの混合物(B)を、反応器へ、導入する工程(2);
・モノマー(A)および(B)を含むモノマー混合物のエステル交換による重縮合のその後の工程(3);
・工程(3)において形成されたポリカーボネートを回収する工程(4)
を含む、50℃以上のガラス転移温度のポリカーボネートの製造方法である。
・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)、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(ビスフェノールC)および1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン(ビスフェノールAD)などのビスフェノール;
・イソソルビド、イソマンニドおよびイソイジドなどのジアンヒドロヘキシトール;
・1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールなどのシクロヘキサンジメタノール;
・トリシクロデカンジメタノール;
・ペンタシクロペンタンジメタノール;
・2,6−デカリンジメタノール、1,5−デカリンジメタノールおよび2,3−デカリンジメタノールなどのデカリンジメタノール;
・2,3−ノルボルナンジメタノールおよび2,5−ノルボルナンジメタノールなどのノルボルナンジメタノール;
・1,3−アダマンタンジメタノールなどのアダマンタンジメタノール;
・1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオールおよび1,4−シクロヘキサンジオールなどのシクロヘキサンジオール;
・トリシクロデカンジオール;
・ペンタシクロペンタデカンジオール;
・デカリンジオール;
・ノルボルナンジオール;ならびに
・アダマンタンジオール
から選択される。
のモノマー(C)を導入する工程(1’)を含む。
・1%〜60%、優先的には39%〜59%の(A);
・40%〜60%の(B);および
・0%〜39%、優先的には1%〜10%の(C)
であり、
(A)、(B)および(C)の合計は100%である。
(a)− 少なくとも1つのジアンヒドロヘキシトール、
− 存在するジアンヒドロヘキシトールの量に対して、少なくとも2モル当量の少なくとも1つのジアルキルカーボネート、および
− エステル交換触媒、たとえば炭酸カリウム
を含有する初期反応混合物の調製、
(b)反応混合物を、得られたアルコール、またはそれが反応混合物中に存在する別の成分と形成する共沸混合物を反応混合物から分離するのに十分である数の理論蒸留プレートを含む精留塔を備えた反応器中で、エステル交換反応によって形成されたアルコールR−OHの沸点以上、または得られたアルコールR−OHと反応混合物中に存在する別の成分とによって形成される共沸混合物の沸点以上、および高くても反応混合物の沸点に等しい温度に加熱する工程
を含む。
− 0.25μmのフィルム厚さの30m長さおよび直径0.32mmのカラムDB1、
− ガラスウールのフォーカスライナーを備えた、30のスプリット比を用いる300℃に加熱される1177型の注入器(ヘリウム流量は1.7ml/分である)、
− 10−11の感度に設定された、300℃の温度に加熱されるFID検出器
を備えた、VARIAN 3800クロマトグラフが用いられてもよい。
− 大気圧での170℃で2時間30分の第1工程;
− 大気圧での200℃で1時間の第2工程;
− 大気圧での220℃で1時間の第3工程;
− 大気圧での235℃で1時間の第4工程;
− 約300Paの圧力での235℃で1時間の第5工程
を実施することによって行われてもよい。
坩堝が、25℃の温度で、窒素の流れ下にオーブンに入れられる。
急冷ランプが、25℃から−100℃まで適用される。
10℃/分での加熱ランプが、−100℃から200℃まで適用される。
新たな急冷ランプが、200℃から−100℃まで適用される。
第2加熱ランプが、10℃/分で−100℃から200℃まで適用される。
ガラス転移温度が、3正接法に従って、中点の温度で与えられる。
本発明によるポリカーボネート製造方法に有用である、イソソルビドジメチルカーボネート(モノマーA)およびイソソルビドジメチルカーボネート二量体(モノマーC)は、下記の手順に従って得られる。
800gのイソソルビド(5.47モル)および次に9862gのジメチルカーボネート(=20当量のジメチルカーボネート)ならびに2266gの炭酸カリウムを、櫂付き機械攪拌システム、反応媒体の温度を制御するためのシステムおよび還流ヘッド上に取り付けられた精留塔を備えた、20リットル反応器へ導入し、熱交換流体を使ってサーモスタットで維持される浴によって加熱する。反応混合物を全還流で1時間加熱し、その時点後に塔ヘッド蒸気の温度は、形成されたメタノールの除去を開始する前に、64℃に達する。反応媒体の加熱を次に、68℃〜75℃の温度で13時間維持し、その時点後に塔ヘッド蒸気の温度は90℃に達し、この温度(ジメチルカーボネートの沸点)で安定する。これは、エステル交換反応が完了していること、およびもはやメタノールが形成されていないことの証拠である。反応媒体を、それから懸濁液中の炭酸カリウムを除去するために濾過する。過剰のジメチルカーボネートを留去した後、91.5%のイソソルビドジメチルカーボネート(IDMC)および8.5%の二量体を含有する白色固体が回収され、これらの百分率はGCによって測定される。この固体は未反応イソソルビドを含まない。
合成1を繰り返すが、唯一の差異は、10当量のジメチルカーボネートを使用することである。過剰のジメチルカーボネートを留去した後、79%のイソソルビドジメチルカーボネート(IDMC)および21%の二量体を含有する、白色固体が回収され、これらの百分率はGCによって測定される。この固体は未反応イソソルビドを含まない。
合成1において得られた生成物の一部を、「ショートパッチ」形状のスクラップドフィルムエバポレーターで高真空下(1ミリバール未満)で蒸留する。このエバポレーターを140℃に加熱し、生成物を140g/時の流量で70℃で導入する。
実施例1
42.5g(0.162モル)のイソソルビドジメチルカーボネート(A)、23.7g(0.162モル)のイソソルビド(B)、すなわち、1/1の(A)/(B)モル比、および0.0112g(1.62×10−4モル)の1,2,4−トリアゾールを100ml反応器に入れ、櫂付き機械攪拌システム、反応媒体、窒素注入管、凝縮器におよび凝縮物を受け入れるための容器に連結された蒸留ヘッド、ならびに被調節真空系の温度を制御するためのシステムを備えた、熱交換流体を使ってサーモスタットで維持される浴で加熱する。この装置を窒素の雰囲気下に置き、反応媒体を、熱交換流体を用いて加熱する。温度を、170℃で2時間30分、200℃で1時間、220℃で1時間および235℃で1時間の段階で徐々に上げる。各段階間の温度上昇は30分にわたって行われる。反応の課程で、メタノールの蒸留が観察される。235℃段階の終わりに、蒸留を続行するためにおよび残留低分子量化学種を除去するために、温度を235℃に維持しながら、装置を1時間真空(300パスカルよりも下の残留圧力)下に置く。反応媒体を冷却した後に、90℃のガラス転移温度のポリマーが得られる。
実施例1を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保って、イソソルビドジメチルカーボネート(A)が21重量%の二量体(C)を含有することである。
実施例2を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、イソソルビドをイソイジドで置き換えることである。
実施例2を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、イソソルビドをイソマンニドで置き換えることである。
実施例2を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、イソソルビドを1,4−シクロヘキサンジメタノール(1,4 CHDM)で置き換えることである。
実施例2を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、イソソルビドをトリエチレングリコールで置き換えることである。
実施例2を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、イソソルビドをエチレングリコールで置き換えることである。
91.5重量%のイソソルビドジメチルカーボネート(A)と8.5重量%の二量体(C)との93.0g(0.343モル)の混合物、21.2g(0.342モル)のエチレングリコール(B)、すなわち、1/1の((A)+(C))/(B)モル比、および0.0067g(2.05×10−5モル)の炭酸セシウム、すなわち、(A)+(C)に対して0.006モル%を、実施例1に用いられたものと同一の反応器に入れる。この装置を窒素雰囲気下に置き、反応媒体を、熱交換流体によって加熱する。温度を、170℃で2時間30分、200℃で1時間、220℃で1時間および235℃で1時間の段階で徐々に上げる。各段階間の温度上昇は30分にわたって行われる。反応の課程で、メタノールの蒸留が観察される。235℃段階の終わりに、蒸留を続行するためにおよび残留低分子量化学種を除去するために、温度を235℃に維持しながら、装置を1時間真空(300パスカルよりも下の残留圧力)下に置く。反応媒体を冷却した後に、31.5℃のガラス転移温度のポリマーが得られる。
実施例8を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、エチレングリコールを、エチレングリコール/イソソルビドの80/20モル混合物で置き換えることである。
実施例8を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、エチレングリコールを、エチレングリコール/イソソルビドの50/50モル混合物で置き換えることである。
実施例8を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、エチレングリコールを、エチレングリコール/イソソルビドの20/80モル混合物で置き換えることである。
実施例8を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、エチレングリコールをイソソルビドで置き換えることである。
実施例8を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、エチレングリコールを1,4−CHDMで置き換えることである。
実施例12を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を維持しながら、1,2,4−トリアゾールを、(A)+(C)に対して0.1モル%の割合で、触媒として使用することである。
実施例12を繰り返すが、唯一の差異は、1/1の((A)+(C))/(B)モル比を維持しながら、水酸化テトラメチルアンモニウム(イソソルビドジメチルカーボネートに対して0.1モル%)を触媒として使用することである。
実施例12を繰り返すが、唯一の差異は、0.8/1の((A)+(C))/(B)モル比を用いることである。
実施例12を繰り返すが、唯一の差異は、1.25/1の((A)+(C))/(B)モル比を用いることである。
実施例17を繰り返すが、唯一の差異は、1.25/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、0.004%のモル百分率の触媒を導入することである。
実施例17を繰り返すが、唯一の差異は、1.25/1の((A)+(C))/(B)モル比を保ちながら、0.002%のモル百分率の触媒を導入することである。
71.6g(0.796モル)のジメチルカーボネート(DMC)、113.5g(0.777モル)のイソソルビド(B)、すなわち、1.024/1のDMC/イソソルビドモル比、および0.015g(4.6×10−5モル)の炭酸セシウム(すなわち、イソソルビドに対して0.006モル%)を、実施例1に用いられたものと同一の反応器に入れる。この装置を窒素雰囲気下に置き、反応媒体を熱交換流体によって加熱する。温度を、80℃で1時間、170℃で2時間30分、200℃で1時間および235℃で1時間の段階で徐々に上げる。各段階間の温度上昇は30分にわたって行われる。反応の過程で、メタノールの蒸留が観察される。235℃段階の終わりに、蒸留を続行するためにおよび残留低分子量化学種を除去するために、温度を235℃に維持しながら、装置を30分間真空(300パスカルよりも下の残留圧力)下に置く。反応媒体を冷却した後に、116.5℃のガラス転移温度のポリマーが得られる。
実施例20を繰り返すが、唯一の差異は、1.025/1のDMC/(イソソルビド+CHDM)モル比を保ちながら、イソソルビドを、1,4 CHDM/イソソルビドの50/50モル混合物(B)で置き換えることである。−28℃のガラス転移温度のポリマーが得られる。
実施例20を繰り返すが、唯一の差異は、80℃で1時間の段階を80℃で3時間の段階で置き換えることである。70.5℃のガラス転移温度のポリマーが得られる。
67g(0.256モル)のイソソルビドジメチルカーボネート(A)、36.9g(0.256モル)の1,4 CHDM(B)、すなわち、1/1の(A)/(B)モル比、および0.0050g(1.53×10−5モル)の炭酸セシウム、すなわち、(B)に対して0.006モル%を、実施例1に用いられたものと同一の反応器に入れる。この装置を窒素雰囲気下に置き、反応媒体を熱交換流体によって加熱する。温度を、80℃で1時間、170℃で2時間30分、200℃で1時間および235℃で1時間の段階で徐々に上げる。各段階間の温度上昇は30分にわたって行われる。反応の課程で、メタノールの蒸留が観察される。235℃段階の終わりに、蒸留を続行するためにおよび残留低分子量化学種を除去するために、温度を235℃に維持しながら、装置を1時間真空(300パスカルよりも下の残留圧力)下に置く。反応媒体を冷却した後に、61.0℃のガラス転移温度のポリマーが得られる。
実施例23を繰り返すが、唯一の差異は、1.025/1のA/Bモル比を保ちながら、1,4 CHDMをイソソルビド(B)で置き換えることである。119℃のガラス転移温度のポリマーが得られる。
Claims (14)
- ・式:
のモノマー(A)を、反応器へ、導入する工程(1);
・式:
の、(A)の二量体であるモノマー(C)を、前記反応器へ、導入する工程(1’);
・少なくとも1つの環状ジオールまたは少なくとも20モル%の環状ジオールを含むジオールの混合物(B)を、前記反応器へ、導入する工程(2);
・モノマー(A)、(C)および(B)を含むモノマー混合物のエステル交換による重縮合のその後の工程(3);
・工程(3)において形成されたポリカーボネートを回収する工程(4)
を含むことを特徴とする50℃以上のガラス転移温度のポリカーボネートの製造方法。 - (A)が有する前記アルキル基R1およびR2が、1〜10個の炭素原子を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- (B)が、ジオールの総数に対して、少なくとも50モル%の環状ジオールまたは環状ジオールの混合物を含むジオールの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記環状ジオールが、
・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)、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(ビスフェノールC)および1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン(ビスフェノールAD)からなる群から選択されるビスフェノール;
・イソソルビド、イソマンニドおよびイソイジドなどのジアンヒドロヘキシトール;
・1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールからなる群から選択されるシクロヘキサンジメタノール;
・トリシクロデカンジメタノール;
・ペンタシクロペンタンジメタノール;
・2,6−デカリンジメタノール、1,5−デカリンジメタノールおよび2,3−デカリンジメタノールからなる群から選択されるデカリンジメタノール;
・2,3−ノルボルナンジメタノールおよび2,5−ノルボルナンジメタノールからなる群から選択されるノルボルナンジメタノール;
・1,3−アダマンタンジメタノールからなる群から選択されるアダマンタンジメタノール;
・1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオールおよび1,4−
シクロヘキサンジオールからなる群から選択されるシクロヘキサンジオール;
・トリシクロデカンジオール;
・ペンタシクロペンタデカンジオール;
・デカリンジオール;
・ノルボルナンジオール;ならびに
・アダマンタンジオール
から選択されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記環状ジオールが、イソソルビド、イソマンニドおよびイソイジド、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールからなる群から選択されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記モノマー(A)がイソソルビドジアルキルカーボネートであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 導入されるモノマー(A)、(B)および(C)のモル量が、それらの総数に対して、
・1%〜60%の(A);
・40%〜60%の(B);および
・0%〜39%の(C)
であり、
(A)、(B)および(C)の合計が100%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記モノマー(A)、(B)および(C)が、前記反応器へ導入されるモノマーの総量の90モル%超を構成することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(3)が、エステル交換触媒の存在下で行われることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒が、少なくとも1つのアルカリ金属イオン、環状窒素化合物または第四級アンモニウムイオンを含む触媒から選択されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒のモル量が、(A)および(C)の量に対して、10−7%〜1%の範囲であることを特徴とする請求項7または8に記載の方法。
- 工程(3)の少なくとも一部が、100℃〜250℃の範囲の温度で行われることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(3)の少なくとも一部が、30kPa〜110kPaの範囲の圧力で行われることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(4)において回収された前記ポリカーボネートが、90〜180℃の範囲のガラス転移温度を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
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