JP6915609B2 - 芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及び芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法 - Google Patents

芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及び芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物及び芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法に関する。
芳香族ポリカーボネート樹脂は耐熱性、耐衝撃性、透明性等に優れるため、多くの分野において幅広く用いられている。しかしながら、芳香族ポリカーボネート樹脂は流動性が不充分な場合があり、精密部品、薄物等の射出成形に適用することが困難な場合があった。芳香族ポリカーボネート樹脂を射出成形性に適用するためには、成形温度、金型温度等を上げる必要があるが、成形サイクルが長くなり成形コストが高くなる、或いは成形中に芳香族ポリカーボネート樹脂の劣化、色相の低下等が起こる場合があった。
芳香族ポリカーボネート樹脂の流動性を改良する方法として、重量平均分子量を下げる、低分子量オリゴマーを加える、分子量分布を広くする等の方法が挙げられるが、耐熱性、耐衝撃性といった芳香族ポリカーボネート樹脂が本来有する優れた物性が低下する傾向があった。
上記に関連して、芳香族ポリカーボネート樹脂製造時に、原料である芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸結合を導入し得る化合物から副生するものと考えられる芳香族環状オリゴマーの含有率を一定の範囲に規定することにより、色相、耐熱性等が改善された芳香族ポリカーボネート樹脂が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、分岐構造と環状オリゴマーを含有する、流動性が良好なポリカーボネート組成物が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
一方、ポリカーボネート樹脂の製造方法として、芳香族ポリカーボネートプレポリマーと特定構造の脂肪族ジオール化合物(連結剤)とをエステル交換触媒の存在下に反応させて高分子量化させるとともに、高分子量化反応で副生する環状カーボネートの少なくとも一部を反応系外へ除去する工程を含む高分子量ポリカーボネート樹脂の製造方法が開示され、芳香族ポリカーボネート樹脂の良好な品質を保持し、かつ十分な高分子量化を達成しうるとされている(例えば、特許文献3、4参照)。
特開2000−159879号公報 特表2011−513522号公報 国際公開第2011/062220号 国際公開第2012/157766号
しかしながら、従来の技術では、芳香族ポリカーボネート樹脂が本来有する優れた物性と、色相及び流動性との両立は必ずしも十分ではなく、これら物性を兼ね備えた芳香族ポリカーボネート樹脂の開発が望まれている。本発明が解決しようとする課題は、流動性、特に低剪断時の流動性が高く、色相が良好な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供することである。
上記課題を解決するための具体的手段は以下のとおりであり、本発明は以下の態様を包含する。
[1]下記一般式(1)で表される構造単位を有する芳香族ポリカーボネート樹脂と、下記一般式(2)で表され、その含有率が10ppm〜10,000ppmである脂肪族環状カーボネートと、下記一般式(3)で表される芳香族環状カーボネートと、下記一般式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物と、を含み、芳香族環状カーボネート及び一般式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物の総含有率がビスフェノールA換算値で0.1質量%〜2.0質量%である芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。
Figure 0006915609
式中、R及びRは、各々独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のシクロアルコキシ基、又は炭素数6〜20のアリールオキシ基を表し、p及びqは、各々独立して、0〜4の整数を表し、Xは、単結合又は下記(L)の群から選択される基を表す。
Figure 0006915609
ここで、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表すか、あるいはRとRは、相互に結合して脂肪族環を形成していてもよい。
Figure 0006915609
ここで、Ra及びRbは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜30の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数3〜30のシクロアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数6〜30のアリール基、又は酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜15のアルコキシ基を表すか、あるいはRa及びRbは、相互に結合して環を形成していてもよい。R〜Rは各々独立して水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を表す。iは1〜30の整数を表す。
Figure 0006915609
ここで、X、R、R、p及びqは一般式(1)におけるX、R、R、p及びqとそれぞれ同義である。Rkは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表す。mは2〜6の整数を表し、nは各々独立して、1〜6の整数を表す。
[2]重量平均分子量(Mw)と、280℃、10kg荷重の条件で測定したQ値であるQ10値(単位:ml/s)が、下記数式(A)を満たす、[1]に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。
27.79×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q10値 ・・・(A)
[3]重量平均分子量(Mw)と、280℃、10kg荷重の条件で測定したQ値であるQ10値(単位:ml/s)が、下記数式(B)を満たす、[1]又は[2]に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。
27.79×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q10値<31.56×EXP(-8.4×10-5×Mw)
・・・(B)
[4]重量平均分子量(Mw)と、280℃、160kg荷重の条件で測定したQ値であるQ160値(単位:ml/s)が、下記数式(C)を満たす、[1]〜[3]のいずれかに記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。
771.77×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q160値 ・・・(C)
[5]重量平均分子量(Mw)と、280℃、160kg荷重の条件で測定したQ値であるQ160値(単位:ml/s)が、下記数式(D)を満たす、[1]〜[4]のいずれかに記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。
771.77×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q160値<744.94×EXP(-6.5×10-5×Mw)
・・・(D)
[6]重量平均分子量(Mw)が30,000〜60,000である、[1]〜[5]のいずれかに記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。
[7]芳香族ポリカーボネートプレポリマーとジアルコール化合物とをエステル交換触媒の存在下に反応させて高分子量化し、環状カーボネートを含む粗芳香族ポリカーボネート樹脂を得る工程;及び粗芳香族ポリカーボネート樹脂を、ベント部、注水部及びスクリューを装備した混練押出装置に供給し、次いで吐出樹脂温度が200℃以上、310℃以下となる条件で注水脱揮し、環状カーボネートの少なくとも一部を除去する工程を含む、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法である。
[8]粗芳香族ポリカーボネート樹脂中の環状カーボネートが、質量基準で1ppm〜10,000ppmである、[7]に記載の製造方法である。
[9]芳香族ポリカーボネート樹脂中の環状カーボネートが、質量基準で20ppm未満である、[7]又は[8]に記載の製造方法である。
[10]注水量が、粗芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部当たり少なくとも0.05質量部〜3.0質量部である、[7]〜[9]のいずれかに記載の製造方法である。
[11]混練押出装置が、触媒失活剤添加部を装備し、かつ触媒失活剤添加部が、注水部の上流側に位置している、[7]〜[10]のいずれかに記載の製造方法である。
[12]触媒失活剤が、酸性化合物である、[11]に記載の製造方法である。
本発明によれば、流動性、特に低剪断時の流動性が高く、色相が良好な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供することができる。
実施例及び比較例に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の重量平均分子量(Mw)とQ10値との相関を示す図である。 実施例及び比較例に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の重量平均分子量(Mw)とQ160値との相関を示す図である。 実施例及び比較例に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における脂肪族環状カーボネートの含有率とQ10値との相関を示す図である。 実施例及び比較例に係る芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における脂肪族環状カーボネートの含有率とQ160値との相関を示す図である。 本実施形態の製造方法で用いる製造装置の一例を示す概略図である。 本実施形態の製造方法で用いる二軸押出機のポート配置の一例を示す概念図である。
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計の含有率を意味する。
<芳香族ポリカーボネート樹脂組成物>
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、一般式(1)で表される構造単位を有する芳香族ポリカーボネート樹脂と、一般式(2)で表され、その含有率が10ppm〜10,000ppmである脂肪族環状カーボネートと、一般式(3)で表される芳香族環状カーボネート(以下、「第一の化合物」ともいう)と、一般式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「第二の化合物」ともいう)と、を含み、芳香族環状カーボネート及び一般式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物の総含有率がビスフェノールA換算値で0.1質量%〜2.0質量%である。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、芳香族ポリカーボネート樹脂が本来有する耐衝撃性等の優れた物性を損なうことなく、流動性、特に低剪断時の流動性が高く、色相が良好である。ここで、「流動性が高い」とは、同等の重量平均分子量(Mw)を有する芳香族ポリカーボネート樹脂に比べて、脂肪族環状カーボネート、第一の化合物及び第二の化合物を所定の含有率で含む芳香族ポリカーボネート樹脂組成物とした場合の方が、その流動性が高いことを意味する。また、低剪断時の流動性は、後述するQ10値で評価することができる。
(a)芳香族ポリカーボネート樹脂
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される構造単位を有する芳香族ポリカーボネート樹脂を含む。
Figure 0006915609
式中、R及びRは、各々独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のシクロアルコキシ基、又は炭素数6〜20のアリールオキシ基を表し、p及びqは、各々独立して、0〜4の整数を表し、Xは、単結合又は下記(L)の群から選択される基を表す。
Figure 0006915609
ここで、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表すか、あるいはRとRは、相互に結合して脂肪族環を形成していてもよい。
芳香族ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は、例えば、25,000以上であり、25,000〜60,000が好ましく、30,000〜60,000がより好ましく、40,000〜60,000が更に好ましい。重量平均分子量が25,000以上であると、耐熱性及び強度がより向上する傾向があり、60,000以下であると、流動性がより良好となる傾向がある。芳香族ポリカーボネート樹脂及び芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めたポリスチレン換算重量平均分子量である。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、原料として芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸結合を導入し得る化合物とを用い、公知の方法で製造することができ、後述する芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法で製造することが好ましい。上記一般式(1)で表される構造単位が誘導される芳香族ジヒドロキシ化合物としては、下記一般式(1’)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006915609
式(1’)中、R、R、p、q、及びXは、各々上記一般式(1)におけるR、R、p、q、及びXとそれぞれ同様である。
このような芳香族ジヒドロキシ化合物として、具体的にはビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、「ビスフェノールA」ともいう。)、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、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、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−3−tert−ブチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−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−フェニルフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−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−ブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、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(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)プロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、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’−ジメチルジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、α,α'−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、フルオレンビスフェノール、ハイドロキノン、レゾルシノール等が挙げられる。
中でも2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンが安定性、更にはそれに含まれる不純物の量が少ないものの入手が容易である点等の理由により好ましいものとして挙げられる。
ガラス転移温度の制御、流動性の向上、屈折率の向上、複屈折の低減等、光学的性質の制御等を目的として、上記各種芳香族ジヒドロキシ化合物のうち複数種を必要に応じて組み合わせて用いてもよい。
芳香族ポリカーボネート樹脂に炭酸結合(カーボネート結合)を導入し得る化合物としては、ホスゲン、炭酸ジエステル等が挙げられる。芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法としては、例えば、芳香族ジヒドロキシ化合物とホスゲン等とを直接反応させる方法(界面重合法)、芳香族ジヒドロキシ化合物とジフェニルカーボネート等の炭酸ジエステルとを溶融状態でエステル交換反応させる方法(エステル交換法又は溶融法)等が挙げられる。
芳香族ポリカーボネート樹脂を界面重合法で製造する場合、通常は酸結合剤および溶媒の存在下において、前記ビスフェノール類とホスゲンを反応させる。酸結合剤としては、例えばピリジン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物等が用いられ、また溶媒としては、例えば塩化メチレン、クロロホルム等が用いられる。
さらに、縮重合反応を促進するために、トリエチルアミン等の第三級アミン触媒、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩等を用いてもよい。さらに、フェノール、p−t−ブチルフェノール、p−クミルフェノール、長鎖アルキル置換フェノール等一官能基化合物を分子量調節剤として加えることが好ましい。また、所望に応じ亜硫酸ナトリウム、ハイドロサルファイト等の酸化防止剤、フロログルシン、イサチンビスフェノール、トリスフェノールエタン等の分岐化剤を少量添加してもよい。
反応は通常0℃〜150℃、好ましくは5℃〜40℃の範囲とするのが適当である。反応時間は反応温度によって左右されるが、通常0.5分〜10時間、好ましくは1分〜2時間である。また、反応中は、反応系のpHを10以上に保持することが好ましい。
芳香族ポリカーボネート樹脂をエステル交換法又は溶融法で製造する場合、炭酸ジエステルが使用される。炭酸ジエステルは、例えば、下記一般式(7)で表される。
Figure 0006915609
ここで、一般式(7)中におけるAは、それぞれ独立して、置換されていてもよい炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基である。2つのAは、同一でも相互に異なるものでもよい。中でもAは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であることが好ましい。
炭酸ジエステルの具体例としては、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、ビス(2−クロロフェニル)カーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(4−フェニルフェニル)カーボネート等の芳香族炭酸ジエステルが挙げられる。その他、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、ジシクロヘキシルカーボネート等の脂肪族炭酸ジエステルも所望により使用することができる。これらのうち、ジフェニルカーボネートが、反応性、得られる樹脂の着色に対する安定性、更にはコストの点より、好ましい。これらの炭酸ジエステルは一種類を使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
また、上記のような炭酸結合を導入し得る化合物と共に、好ましくは50モル%以下、さらに好ましくは30モル%以下の量でジカルボン酸、ジカルボン酸エステル等を使用してもよい。このようなジカルボン酸、ジカルボン酸エステル等としては、テレフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸ジフェニル、イソフタル酸ジフェニル等が用いられる。このようなジカルボン酸、又はジカルボン酸エステル等を炭酸ジエステルと併用した場合には、ポリエステルカーボネートが得られる。
芳香族ポリカーボネート樹脂をエステル交換法又は溶融法で製造する場合、炭酸ジエステルは芳香族ジヒドロキシ化合物1モルに対して、1.01モル〜1.30モル、好ましくは1.02モル〜1.20モル、特に好ましくは1.03モル〜1.15モルの比率で用いられる。モル比が1.01以上であると、製造された芳香族ポリカーボネート樹脂の末端OH基が増加せず、ポリマーの熱安定性が良好となりやすい。モル比が1.30以下であると、同一条件下でエステル交換反応速度が低下せず、所望とする分子量の芳香族ポリカーボネート樹脂の製造が容易となり、製造された芳香族ポリカーボネート樹脂中の残存炭酸ジエステル量が増加しにくく、成形時又は成形品の残存炭酸ジエステル由来の臭気が少なく、好ましい。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物をエステル交換法又は溶融法で製造する場合、エステル交換触媒として、アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物の少なくとも一種が使用できる。補助的に、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン化合物等の塩基性化合物を併用することも可能であるが、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物が単独で使用されることが特に好ましい。エステル交換触媒は一種類を使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
アルカリ金属化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、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、炭酸水素セシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、酢酸セシウム、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、ステアリン酸セシウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素セシウム、フェニル化ホウ素ナトリウム、フェニル化ホウ素カリウム、フェニル化ホウ素リチウム、フェニル化ホウ素セシウム、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、安息香酸セシウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二リチウム、リン酸水素二セシウム、フェニルリン酸二ナトリウム、フェニルリン酸二カリウム、フェニルリン酸二リチウム、フェニルリン酸二セシウム;ナトリウム、カリウム、リチウム、セシウムのアルコレート、フェノレート;ビスフェノールAの2ナトリウム塩、2カリウム塩、2リチウム塩、2セシウム塩等が挙げられる。
また、アルカリ土類金属化合物としては、例えば、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、酢酸バリウム、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。
塩基性ホウ素化合物の具体例としては、テトラメチルホウ素、テトラエチルホウ素、テトラプロピルホウ素、テトラブチルホウ素、トリメチルエチルホウ素、トリメチルベンジルホウ素、トリメチルフェニルホウ素、トリエチルメチルホウ素、トリエチルベンジルホウ素、トリエチルフェニルホウ素、トリブチルベンジルホウ素、トリブチルフェニルホウ素、テトラフェニルホウ素、ベンジルトリフェニルホウ素、メチルトリフェニルホウ素、ブチルトリフェニルホウ素等のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩、ストロンチウム塩等が挙げられる。
塩基性リン化合物としては、例えば、トリエチルホスフィン、トリ−n−プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、四級ホスホニウム塩等が挙げられる。
塩基性アンモニウム化合物としては、例えば、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、テトラプロピ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、トリメチルエ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、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルメチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、テトラフェニルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。
アミン化合物としては、例えば、4−アミノピリジン、2−アミノピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、4−ジエチルアミノピリジン、2−ヒドロキシピリジン、2−メトキシピリジン、4−メトキシピリジン、2−ジメチルアミノイミダゾール、2−メトキシイミダゾール、イミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、2−メチルイミダゾール、アミノキノリン等が挙げられる。
エステル交換触媒の量は、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物を用いる場合、芳香族ジヒドロキシ化合物1モルに対して、金属量として例えば1×10−6モル以下で用いられ、好ましくは1×10−8モル〜1×10−6モル、さらに好ましくは1×10−7モル〜1×10−6モルの比率で用いられる。金属量として1×10−8モル以上であれば、十分な重合活性が得られ、所望の分子量の芳香族ポリカーボネート樹脂を得やすい。金属量として1×10−6モル以下であると、ポリマー色相が悪化せず、また、ゲルの発生による異物量も増大しにくい。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、一般式(1)で表される構造単位を有するオリゴマー等である芳香族ポリカーボネートプレポリマーと、連結剤である下記一般式(8a)で表されるジアルコール化合物とを、エステル交換触媒の存在下に反応させて高分子量化することにより、製造することもできる。この方法により製造した芳香族ポリカーボネート樹脂中には、連結剤であるジアルコール化合物由来の骨格がほとんど含まれないため、構造上は従来の界面法又は溶融法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂とほぼ同じとなり、従来の界面法による芳香族ポリカーボネート樹脂と同等の物性を有している。さらに、ジアルコール化合物を連結剤として用いると、高速に高分子量化することができ、高分子量でありながら分岐化度が低く、高温下での熱安定性(耐熱性)が大幅に改善されたものとなる。
Figure 0006915609
一般式(8a)中、Ra及びRbは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜30の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数3〜30のシクロアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数6〜30のアリール基、又は酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜15のアルコキシ基を表すか、あるいはRa及びRbは、相互に結合して環を形成していてもよい。R〜Rは各々独立して水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を表す。jは1〜30の整数を表す。
一般式(8a)で表されるジアルコール化合物としてより好ましいものは、下記一般式(8b)で表される化合物である。一般式(8b)中、Ra及びRbは一般式(8a)におけるのと同様である。
Figure 0006915609
一般式(8b)で表されるジアルコール化合物としては、2−ブチル−2−エチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジイソブチルプロパン−1,3−ジオール、2−エチル−2−メチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、2,2-ジイソアミルプロパン−1,3−ジオール及び2−メチルプロパン−1,3−ジオールが挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
ジアルコール化合物は、1種類を使用してもよいし、複数種を併用してもよい。なお、実際に用いるジアルコール化合物は、反応条件等により好適な化合物種が異なる場合があり、採用する反応条件等によって適宜選択することができる。
ジアルコール化合物の使用量としては、芳香族ポリカーボネートプレポリマーの全末端基量1モルに対して0.01モル〜1.0モルであるのが好ましく、より好ましくは0.1モル〜1.0モルであり、さらに好ましくは0.1モル〜0.5モル、特に好ましくは0.2モル〜0.4モルである。ジアルコール化合物の使用量が上記の上限値以下であると、ジアルコール化合物が共重合成分として芳香族ポリカーボネート樹脂の主鎖中へ挿入される挿入反応が発生することが抑制され、共重合の割合が上昇することによる物性への影響を抑制することができる傾向がある。また、ジアルコール化合物の使用量が上記の下限値以上であると高分子量化の効果がより大きくなり、好ましい。
(b)脂肪族環状カーボネート
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、下記一般式(2)で表される脂肪族環状カーボネートの少なくとも1種を10ppm〜10,000ppmの含有率で含む。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、脂肪族環状カーボネートを1種類のみで含んでいても、複数種で含んでいてもよい。含有率は、一般式(2)で表される脂肪族環状カーボネートの総含有率を表す。一般式(2)で表される脂肪族環状カーボネートは、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の流動性、特に低剪断時の流動性(後述するQ10値に係る)を改善する効果を有する。脂肪族環状カーボネートの含有率が上記範囲内であると、流動性、特に低剪断時の流動性(Q10値)と外観とのバランスが良好となる。含有率は、好ましくは10ppm〜1,000ppm、より好ましくは10ppm〜500ppmである。なお、脂肪族環状カーボネートの含有率は、GC−MSで測定する。
Figure 0006915609
一般式(2)中、Ra及びRbは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜30の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数3〜30のシクロアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数6〜30のアリール基、又は酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜15のアルコキシ基を表すか、あるいはRa及びRbは相互に結合して環を形成していてもよい。
一般式(2)中、Ra及びRbは、好ましくは、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数1〜8のアルコキシ基を表すか、あるいはRa及びRbは相互に結合して炭素数3〜8の脂環式環を形成している。ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
一般式(2)中、Ra及びRbは、より好ましくは、各々独立して水素原子又は炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基である。好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、イソペンチル基等が挙げられ、より好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、及びイソブチル基が挙げられる。
一般式(2)中、R〜Rは各々独立して水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を表す。好ましくは、各々独立して水素原子、フッ素原子又はメチル基を表し、より好ましくは各々水素原子である。
一般式(2)中、iは0〜30の整数を表す。好ましくは1〜6、より好ましくは1〜3の整数であり、特に好ましくは1である。
一般式(2)で表される脂肪族環状カーボネートとしてより好ましいものは、下記一般式(2b)で表される化合物である。一般式(2b)中、Ra及びRbは一般式(2)と同義である。
Figure 0006915609
上記脂肪族環状カーボネートの具体例としては、以下に示す構造の化合物が挙げられる。
Figure 0006915609
一般式(2)で表される脂肪族環状カーボネートは、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造時の副反応生成物として芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に含まれていてもよいし、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造前又は製造後に添加されてもよい。前者の場合、芳香族ポリカーボネート樹脂の合成時又は合成後に、後述する原料由来の芳香族環状カーボネート、芳香族化合物等とともに脂肪族環状カーボネートの少なくとも一部を反応系外へ留去することにより、副生した脂肪族環状カーボネートの含有率を上記範囲とすることができる。また、脂肪族環状カーボネートを留去後に、さらに脂肪族環状カーボネートを追加し、上記含有率に調整することもできる。
(c)第一の化合物
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、下記一般式(3)で表される芳香族環状カーボネート(第一の化合物)の少なくとも1種を含む。第一の化合物は、例えば、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造中に副生する成分であってもよく、別途添加した成分であってもよい。第一の化合物が副生成分の場合、カッコ内の繰り返し単位の具体的な構造は、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造で使用された芳香族ジヒドロキシ化合物に由来するものである。第一の化合物は1種単独でも、2種以上の組合せで含まれていてもよい。
Figure 0006915609
ここで、X、R、R、p及びqは一般式(1)におけるX、R、R、p及びqとそれぞれ同義であり、mは2〜6の整数を表す。
第一の化合物は、下記一般式(3a)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006915609
芳香族環状カーボネートの生成機構の詳細は不明であるが、エステル交換法又は溶融法を用いる場合、芳香族ポリカーボネート樹脂製造時の熱履歴、触媒種・量の影響、製造途中でのモノマー、副生する芳香族ヒドロキシ化合物の濃度等の影響で、生成量及び割合が変化すると考えられる。ある分子鎖が環状体になるには、分子内反応によって新たなカーボネート結合が形成される必要がある。しかし、これは通常起こり難いため、一般に重合反応の初期には分子間の末端基同士が反応する。そして重合反応が進行すると分子間の反応が低減し、分子内の反応が起こり易くなるものと考えられる。特に、末端水酸基が少ない状態で、高温に保つと、芳香族環状カーボネートができ易くなると考えられる。従って、芳香族環状カーボネートの含有率を所望の範囲に制御するには、重合反応の途中における末端水酸基の割合を極端に低下させないようにすることが好ましい。また、触媒については、その量が多くなると、カーボネート結合が活性化され易くなり、通常では起こり難い分子内のカーボネート末端同士の反応が起こり、芳香族環状カーボネートができ易くなるものと考えられる。さらにまた、芳香族環状カーボネート生成の活性化エネルギーは高いと考えられるので、温度が高くなるほど急激に生成するようになるので、重合は320℃以下、好ましくは310℃以下で行うとよい。
(d)第二の化合物
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、下記一般式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(第二の化合物)を含む。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、第二の化合物を1種のみで含んでもよく、2種以上を組合せて含んでいてもよい。
第二の化合物は、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造中に副生する成分であってもよく、別途添加した成分であってもよい。第二の化合物が副生成分の場合、カッコ内の繰り返し単位の具体的な構造は、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造で使用された芳香族ジヒドロキシ化合物に由来するものである。また、式(4)及び(5)における末端の芳香族環を有する基は、界面重合法で製造した場合には用いた分子量調節剤に由来する基であり、エステル交換法又は溶融法で製造した場合には、例えば、式(7)で示される炭酸ジエステルの末端基Aに由来する基である。
Figure 0006915609
ここで、X、R、R、p及びqは一般式(1)におけるX、R、R、p及びqとそれぞれ同義である。Rkは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表す。nは各々独立して、1〜6の整数を表す。
第二の化合物は、下記一般式(4a)〜(6a)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006915609
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物中の、第一の化合物及び第二の化合物の総含有率は、ビスフェノールA換算値で0.1質量%〜2.0質量%であり、好ましくは0.2質量%〜1.2質量%、より好ましくは0.3質量%〜1.1質量%であり、さらに好ましくは0.4質量%〜0.9質量%である。第一の化合物及び第二の化合物の総含有率が上記範囲内であると、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の色相、流動性、耐加水分解性等の物性のバランスが良好となる。この理由は必ずしも明確ではないが、例えば、第一の化合物(芳香族環状カーボネート)が反応性に富むために、高温下で着色成分を生成したり、加水分解を促したりし易いものと推測している。
第一の化合物及び第二の化合物が、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造中に副生する成分である場合、例えば、副生したこれら化合物を反応系外へ留去することにより、最終的な含有率を所望の範囲に調整することができる。
これらの副生成物の留去は、芳香族ポリカーボネート樹脂を製造しながら行ってもよく、製造後に行ってもよい。留去条件は特に制限されず、例えば、100℃〜320℃の温度で、常圧又は減圧下で行われる。温度は180℃〜320℃が好ましく、より好ましくは240℃〜310℃、特に好ましくは280℃〜310℃である。減圧下で留去を行う場合、150torr以下の圧力下が好ましく、より好ましくは100torr以下、さらに好ましくは10torr以下、特に好ましくは5torr〜0.1torrである。
第一の化合物及び第二の化合物の含有率は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、マススペクトル(MS)、NMR等を用いて測定することができる。本明細書においては、第一の化合物及び第二の化合物の含有率は、LC−MSによる測定データをもとに、予め作成したビスフェノールAの検量線から求めたビスフェノールA換算値である。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における、第一の化合物及び第二の化合物の総含有量に対する、第一の化合物の含有率は、耐衝撃性、色相等と高い流動性を両立する観点から、20質量%〜55質量%であることが好ましく、より好ましくは25質量%〜50質量%である。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における、第一の化合物及び第二の化合物の総含有量に対する、一般式(2)で表される脂肪族環状カーボネートの含有率は、耐衝撃性、色相等と高い流動性を両立する観点から、0.1質量%〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%〜5質量%である。
(e)重量平均分子量(Mw)とQ値との関係
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、重量平均分子量(Mw)と、280℃、10kg荷重の条件で測定したQ値であるQ10値(単位:ml/s)が、下記数式(A)を満たすことが好ましく、下記数式(B)を満たすことがより好ましい。ここでQ値とは、JIS K7210付属書Cに記載の方法にて測定される樹脂組成物の流れ値であり、流動性の指標として使用される。一般にQ値が高いほど流動性が良好である。
27.79×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q10値 ・・・(A)
27.79×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q10値<31.56×EXP(-8.4×10-5×Mw)
・・・(B)
重量平均分子量とQ10値とが、上記関係式を満たすと、成形体の転写性がより向上する傾向がある。具体的には、数式(A)を満たすと低剪断時の流動性がより向上し、金型転写性、賦形性がより向上する傾向がある。また数式(B)を満たすと、さらに金型汚染、外観不良の発生をより効果的に抑制できる傾向がある。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、重量平均分子量(Mw)と、280℃、160kg荷重の条件で測定したQ値であるQ160値(単位:ml/s)が、下記数式(C)を満たすことが好ましく、下記数式(D)を満たすことがより好ましい。
771.77×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q160値 ・・・(C)
771.77×EXP(-1.0×10-4×Mw)<Q160値<744.94×EXP(-6.5×10-5×Mw)
・・・(D)
重量平均分子量とQ160値とが、上記関係式を満たすと、流動性がより向上する傾向がある。
数式(A)、(B)中、Q10値は280℃、10kg荷重の条件で測定した単位時間当たりの溶融流動体積(ml/s)である。数式(C)、(D)中、Q160値は280℃、160kg荷重の条件で測定した単位時間当たりの溶融流動体積(ml/s)である。溶融流動体積は、(株)島津製作所製:CFT-500D型を用いて測定し、ストローク=7.0mm〜10.0mmより算出する。なお、両測定において、ノズル径1mm×ノズル長10mmである。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の重量平均分子量(Mw)は、例えば、25,000〜60,000であり、30,000〜60,000が好ましく、40,000〜60,000がより好ましい。重量平均分子量が25,000以上であると、耐熱性及び強度がより向上する傾向があり、60,000以下であると、流動性がより良好となる傾向がある。
流動性の指標であるQ値が高い方が、流動性は高くなり好ましいが、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の重量平均分子量(Mw)が高くなるとQ値は低下する傾向がある。実用上は、Q10値は0.067ml/s以上、Q160値は0.02ml/s以上であれば、成形温度をさほど上げなくとも精密部品、薄物等の射出成形が可能となり、樹脂のゲル化等が起こりにくい。
(f)色相
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、良好な色相を有する。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の色相評価は一般にYI値にて表わされる。YI値は1.5以下の範囲であれば、色相が良好であり、好ましくは、1.4以下である。下限値は特に制限されず、例えば、0.5以上である。YI値はJIS K7105の規格に準拠して測定される。
(g)その他の添加剤
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、耐熱安定剤、加水分解安定化剤、酸化防止剤、顔料、染料、強化剤、充填剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、可塑剤、流動性改良材、帯電防止剤等のその他の添加剤を、必要に応じて含んでいてもよい。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、例えば、所望の重量平均分子量を有する芳香族ポリカーボネート樹脂に、式(2)で表される脂肪族環状カーボネートと、必要に応じて添加される式(3)で表される芳香族環状カーボネート(第一の化合物)及び式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物(第二の化合物)とを、従来公知の方法で混合することで製造することができる。さらに、必要に応じてその他の添加剤を添加して混合してもよい。
混合方法としては、例えば、ターンブルミキサー、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、スーパーミキサー等で代表される高速ミキサーで分散混合した後、押出機、バンバリーミキサー、ロール等で溶融混練する方法が適宜選択される。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に含まれる各成分は、芳香族ポリカーボネート樹脂に逐次的に添加されてもよいし、同時に添加されてもよい。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、射出成形、ブロー成形(中空成形)、押出成形、射出ブロー成形、回転成形、圧縮成形等で得られる様々な成形品、シート、フィルム等の用途に好ましく利用することができる。これらの用途に用いるときは、樹脂組成物単独であっても他のポリマーとのブレンド品であっても差し支えない。用途に応じてハードコート、ラミネート等の加工も好ましく使用し得る。
好ましくは、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、押出成形、ブロー成形、射出成形等に用いられる。得られる成形品としては、押出成形品、中空成形品、精密部品、薄物等の射出成形品が挙げられる。精密部品、薄物等の射出成形品は、好ましくは1μm〜3mmの厚みを有するものである。
成形品の具体例としては、コンパクトディスク(CD)、DVD、ミニディスク、光磁気ディスク等の光学ディスク基板、光ファイバー等の光通信媒体、液晶ディスプレイ用の各種フィルム、導光板等のディスプレイ部材、ヘッドランプレンズ、メータ盤、サンルーフ、外板部品等の自動車部材、カメラ等のレンズ体等の光学部品、サイレンライトカバー、照明ランプカバー等の光学機器部品、電車、自動車等の車両用窓ガラス代替品、家庭の窓ガラス代替品、サンルーフ、温室の屋根等の採光部品、ゴーグル、サングラス、眼鏡のレンズ、筐体、コピー機、ファクシミリ、パソコン、プリンタ等のOA機器の筐体、液晶テレビ、電子レンジ等の家電製品の筐体、コネクター、ICトレイ等の電子部品用途、透明シート等の建材、ヘルメット、プロテクター、保護面等の保護具、哺乳瓶、食器、トレイ等の家庭用品、人工透析ケース、義歯等の医用品、包装用材料、筆記用具、文房具等の雑貨類等を挙げることができるがこれらに限定されない。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の好ましい用途としては、高強度且つ精密成形性を必要とする以下の成形品が挙げられる:
・自動車部材として、ヘッドランプレンズ、メータ盤、サンルーフ、窓ガラス代替品、外板部品;
・液晶ディスプレイ等の各種フィルム、導光板;
・光学ディスク基板;
・透明シート等の建材;
・構造部材として、パソコン、プリンタ、液晶テレビ等の筐体。
<芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法>
本実施形態の芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は、(1)芳香族ポリカーボネートプレポリマー(以下、単に「プレポリマー」又は「PP」ともいう)とジアルコール化合物とをエステル交換触媒の存在下に反応させて高分子量化し、脂肪族環状カーボネートを含む粗芳香族ポリカーボネート樹脂を得る工程(以下、「第一工程」ともいう);及び(2)粗芳香族ポリカーボネート樹脂を、ベント部、注水部及びスクリューを装備した混練押出装置に供給し、次いで吐出樹脂温度が200℃以上、310℃以下となる条件で注水脱揮し、脂肪族環状カーボネートの少なくとも一部を除去する工程(以下、「第二工程」ともいう)を含む。
芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法では、脂肪族環状カーボネートを含む芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が得られる。また得られる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、前記一般式(3)で表される芳香族環状カーボネートと、前記(4)〜(6)のいずれかで表される化合物とが含まれ得る。すなわち、本実施形態の芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は、前記ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法として好適である。
[第一工程]
第一工程では、プレポリマーとジアルコール化合物とをエステル交換触媒の存在下に反応させて高分子量化し、脂肪族環状カーボネートを含む粗芳香族ポリカーボネート樹脂を得る。
(芳香族ポリカーボネートプレポリマー)
第一工程で使用するプレポリマーは、芳香族ポリカーボネートプレポリマー調製工程で得られるものであっても、市販品等であってもよい。芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は、第一工程及び第二工程に加えて、芳香族ポリカーボネートプレポリマー調製工程(以下、「第三工程」ともいう)を更に含むことが好ましい。
第三工程は、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとを、触媒の存在下に重縮合反応させてプレポリマーを得る工程を含むことが好ましい。第三工程には、既述の芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法を適用することができ、エステル交換法又は溶融法による製造方法を適用することが好ましい。
第三工程で得られるプレポリマーの重量平均分子量は特に制限されず、好ましくは10,000〜40,000、より好ましくは15,000〜35,000(GPCによるポリスチレン換算値)である。
プレポリマーは、少なくとも一部の末端基が封止末端基で封止されていることが好ましい。封止末端基を構成する化合物としては特に制限されず、例えば芳香族モノヒドロキシ化合物を好ましく用いることができる。プレポリマーの全末端基量中に占める芳香族モノヒドロキシ化合物で構成される封止末端基量の割合は特に制限されない。例えば60モル%以上であり、80モル%以上であることが好ましい。
プレポリマーの末端水酸基濃度としては、1,500ppm以下が好ましく、さらに好ましくは1,000ppm以下であり、さらに好ましくは750ppm以下であり、特に好ましくは500ppm以下である。この範囲内の末端水酸基濃度或いはこの範囲内の封止末端量であると、十分に高分子量の芳香族ポリカーボネート樹脂が良好な生産性で得られる傾向がある。
本明細書中において、ポリマー(芳香族ポリカーボネートプレポリマー及び芳香族ポリカーボネート樹脂を含む)の全末端基量に対する封止末端基量の割合及び水酸基濃度は、ポリマーのH−NMR解析により分析することができる。具体的なH−NMR解析法は、後述する実施例に記載される。またポリマー中の末端水酸基濃度は、Ti複合体による分光測定によっても測定することが可能である。具体的には、Makromolekulare Chemie 88(1965)215-231に記載の方法に準じて、塩化メチレン溶液中でポリマーと四塩化チタンとから形成される複合体の紫外可視分光分析(波長:546nm)によってポリマー中の末端水酸基濃度(OH濃度)を測定する方法である。装置としては、例えば、日立U−3500紫外可視分光光度計を用いることができる。濃度既知のBPAと四塩化チタンとから形成される複合体の紫外可視分光分析(波長:546nm)を基準として、ポリマー中の末端水酸基濃度(OH濃度)を求めることができる。
ここでいう「芳香族ポリカーボネートプレポリマーの全末端基量」とは、例えば分岐の無いポリカーボネート(又は直鎖状ポリカーボネート)が0.5モルあれば、全末端基量は1モルであるとして計算される。
封止末端基の具体例としては、フェニル基、クレジル基、o−トリル基、p−トリル基、p−tert−ブチルフェニル基、ビフェニル基、o−メトキシカルボニルフェニル基、p−クミルフェニル基等の芳香族モノヒドロキシ化合物由来の末端基を挙げることができる。これらの中でも、ジアルコール化合物との連結高分子量化反応で反応系より除去されやすい低沸点の芳香族モノヒドロキシ化合物に由来する末端基が好ましく、フェニル基、p−tert−ブチルフェニル基等が特に好ましい。
溶融法(エステル交換法)においては、プレポリマー製造時に炭酸ジエステルを芳香族ジヒドロキシ化合物に対して過剰に使用することにより、封止末端基を導入することができる。反応に用いる装置及び反応条件にもよるが、具体的には芳香族ジヒドロキシ化合物1モルに対して炭酸ジエステルを1.01モル〜1.3モル、より好ましくは1.02モル〜1.2モル、特に好ましくは1.03モル〜1.15モル使用する。これにより、上記封止末端基量を満たすプレポリマーが得られる。
本実施形態の製造方法に用いるプレポリマーは、好ましくは、前記一般式(1)で示される構造を主たる繰り返し単位とする重縮合ポリマーである。ここで「主たる」とは、芳香族ポリカーボネートプレポリマー中の全構造単位中における一般式(1)で表される構造単位の含有率が60モル%以上であることを意味し、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましい。
(ジアルコール化合物)
本実施形態の製造方法で用いられるジアルコール化合物とは、非芳香族性の炭素原子にそれぞれ結合するアルコール性ヒドロキシ基を2つ有する化合物を意味する。ジアルコール化合物は、分子構造中に芳香族環を含む部分構造を有していてもよいが、芳香族環に結合するヒドロキシ基を有するフェノール化合物は、ジアルコール化合物には含まれない。
本実施形態の製造方法で用いられるジアルコール化合物は、公知の調製工程で合成したものであってもよく、市販品等であってもよい。好ましくは、前記一般式(8a)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは前記一般式(8b)で表される化合物が挙げられる。
ジアルコール化合物は、1種単独又は2種以上の組み合わせで用いてもよい。なお、実際に用いるジアルコール化合物は、反応条件等により好適な化合物種が異なる場合があり、採用する反応条件等によって適宜選択することができる。
ジアルコール化合物の沸点の上限については特に制限されない。例えば沸点の上限は、500℃以下である。なお、本実施形態の方法によれば、比較的低沸点のジアルコール化合物であっても、効率よく連結高分子量化反応に寄与できるようにすることができる。よって、ジアルコール化合物として更に好ましくは、沸点が350℃以下という比較的低沸点のものである。
ジアルコール化合物の沸点の下限については特に制限されない。芳香族ポリカーボネートプレポリマーとジアルコール化合物との反応に伴って副生される芳香族モノヒドロキシ化合物を留去することを考慮すると、ジアルコール化合物は、該芳香族モノヒドロキシ化合物よりも高い沸点を有するものであることが好ましい。また一定の温度及び圧力の下で揮発させずに確実に反応を進行させる必要があることを考慮してジアルコール化合物の沸点の下限を選択することが好ましい。
ジアルコール化合物は、高い純度を有することが好ましく、99質量%以上の純度を有することが好ましい。ジアルコール化合物に含まれる不純物としては、例えば、ジアルコール化合物が2−ブチル−2−エチルプロパン−1,3−ジオールである場合、2−エチル−1−ヘキサノール等が挙げられる。
また、ジアルコール化合物が不純物として含む金属量は少ないことが好ましい。不純物として含まれる金属としては、鉄等を挙げることができる。ジアルコール化合物に含まれる金属量は、例えば、5ppm以下であり、1ppm以下であることが好ましい。
ジアルコール化合物の使用量としては、芳香族ポリカーボネートプレポリマーの全末端基量1モルに対して0.01モル〜1.0モルであるのが好ましく、より好ましくは0.1モル〜1.0モルであり、さらに好ましくは0.1モル〜0.5モル、特に好ましくは0.2モル〜0.4モルである。
ジアルコール化合物の使用量が上記の上限値以下であると、ジアルコール化合物が共重合成分として芳香族ポリカーボネート樹脂の主鎖中へ挿入される挿入反応が発生することが抑制され、共重合の割合が上昇することによる物性への影響を抑制することができる傾向がある。一方、上限値を超えて共重合の割合を上昇させると、ジアルコール化合物を用いる物性改良が容易に可能になるが、芳香族ポリカーボネート樹脂の高分子量化としての効果としては好ましくない。また、ジアルコール化合物の使用量が上記の下限値以上であると高分子量化の効果がより大きくなり、好ましい。
(エステル交換触媒)
本実施形態の製造方法に用いるエステル交換触媒は、芳香族ポリカーボネートプレポリマーとジアルコール化合物との連結高分子量化反応を促進可能であれば特に制限されない。例えば、エステル交換触媒には、通常のポリカーボネート製造用触媒として用いられる塩基性化合物触媒等のエステル交換触媒を用いることができる。エステル交換触媒の具体例については既述の通りである。
本実施形態の製造方法においては、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物として炭酸セシウム(CsCO)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、テトラフェニルホウ素ナトリウム、フェニルリン酸二ナトリウム及び炭酸カリウムからなる群から選択される少なくとも1種を用いるのが好ましい。中でも、炭酸セシウム及び炭酸カリウムの少なくとも一方がより好ましい。これらの触媒は、単独又は組み合わせて用いることができる。
これらの触媒は、芳香族ポリカーボネートプレポリマーを構成する芳香族ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対して、例えば1×10−6モル以下で用いられ、好ましくは1×10−8モル〜1×10−6モル、さらに好ましく1×10−7モル〜1×10−6モルの比率で用いられる。
また、含窒素化合物触媒としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを用いることが好ましい。含窒素化合物触媒は、単独又は上記のアルカリ金属及び/若しくはアルカリ土類金属等と組み合わせて用いることができる。これらの含窒素化合物触媒は、芳香族ポリカーボネートプレポリマーを構成する芳香族ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対して、1×10−3モル以下、好ましくは1×10−7モル〜1×10−3モル、さらに好ましく1×10−6モル〜1×10−4モルの比率で用いられる。
第一工程の高分子量化反応は、プレポリマーとジアルコール化合物とエステル交換触媒とを含む混合物(以下、「プレポリマー混合物」ともいう)を減圧条件下に加熱処理することにより、実施される。プレポリマーとジアルコール化合物とエステル交換触媒の混合の順序は特に限定されないが、ジアルコール化合物とエステル交換触媒とを混合して、触媒組成物を調製し、次いで触媒組成物とプレポリマーとを混合し、得られたプレポリマー混合物を減圧条件下に加熱処理することが好ましい。
第一工程の高分子量化反応は、プレポリマーとジアルコール化合物とエステル交換触媒の混合槽に直列に接続して設けられた反応器(以下、「連結高分子量化反応器」という)において行われることが好ましい。連結高分子量化反応器としては、1器又は2器以上の反応器を用いることができるが、好ましくは1器(単一の反応器)である。
プレポリマー混合物は、移送管を介して連結高分子量化反応器に移送されてもよい。プレポリマー混合物を移送する移送管は加熱手段を備えていてもよい。プレポリマー混合物を移送する移送管は、触媒組成物の移送管と同じ態様であってもよい。
また混合槽と連結高分子量化反応器との間には圧力調整弁が配置されていてもよく、圧力調整弁によりプレポリマー混合物に背圧をかけて混合槽から連結高分子量化反応器へ移送してもよい。
第一工程の高分子量化反応における減圧条件は、例えば10torr(1.33kPa)以下であり、好ましくは2.0torr以下(267Pa以下)、より好ましくは0.01torr〜1.5torr(1.3Pa〜200Pa)、さらに好ましくは0.01torr〜1.0torr(1.3Pa〜133Pa)である。工程(1)の高分子量化反応における圧力は、連結高分子量化反応器が備える減圧ラインに配置された枝管に配置される圧力検出手段によって検出してもよい。
第一工程の高分子量化反応における加熱処理の温度条件は、例えば240℃〜320℃であり、好ましくは260℃〜310℃であり、より好ましくは280℃〜310℃である。
また第一工程の高分子量化反応における加熱処理の温度条件は、プレポリマー混合槽又はプレポリマー混合物の移送管の温度Tcよりも80℃高い温度以下であることもまた好ましく、より好ましくは、温度Tcよりも50℃高い温度以下である。
第一工程の高分子量化反応において、連結高分子量化反応器内の酸素濃度は0.0001体積%〜10体積%とするのが好ましく、より好ましくは0.0001体積%〜5体積%である。これにより、ジアルコール化合物の酸化劣化を効果的に抑制することができる。この酸素濃度条件を得るため、酸素濃度10体積%以下のガス(好ましくは、窒素、アルゴン等の不活性ガス)で反応器内のガスを置換し、更に脱揮することが好ましい。
第一工程の高分子量化反応に用いられる連結高分子量化反応器としては、横型撹拌反応器が用いられる。好ましくは、撹拌軸を一つ有する単軸の又は撹拌軸を複数有する多軸の横型攪拌反応器であって、前記撹拌軸の少なくとも一つが水平回転軸と該水平回転軸にほぼ直角に取り付けられた相互に不連続な攪拌翼とを有し、かつ水平回転軸の長さをLとし攪拌翼の回転直径をDとしたときのL/Dが1〜15、好ましくは2〜10であるものが用いられる。より好ましくは、上記のうち撹拌軸を複数有する多軸の横型攪拌反応器である。
また、押出機に代表される連続スクリュー型の撹拌軸を一つ有する単軸の又は複数有する多軸の横型攪拌反応器であって、かつ攪拌軸の長さをLとしスクリュー直径をDとしたときのL/Dが20〜100、より好ましくは40〜80であるものを用いることもできる。より好ましくは、上記のうち撹拌軸を複数有する多軸の横型攪拌反応器である。
これらの横型攪拌反応器は、いずれもプレポリマー混合物の供給口と、その反対側に生成する粗芳香族ポリカーボネート樹脂の抜き出し口とを有することが好ましい。
連結高分子量化反応器には、従来公知の攪拌翼等の攪拌装置を設けることができる。攪拌翼の具体例としては、二軸タイプの攪拌翼、パドル翼、格子翼、メガネ翼、スクリューを装備した押出機型等が挙げられる。
また、前記連結高分子量化反応器には、抜き出し機を設けることができる。前記連結高分子量化反応器で得られる粗芳香族ポリカーボネート樹脂は流動性が280℃において2,500Pa・s程度(あるいはISO 1133に基づくメルトマスフローレイトで5.3g/10分程度)の高粘度樹脂であり、連結高分子量化反応器から抜き出すことが困難な場合があるため抜き出し装置を使用することが好ましい。抜き出し機の具体例としてはギヤポンプ、スクリュー引き抜き機等が挙げられ、好ましくはスクリュー引き抜き機が用いられる。
連結高分子量化反応器が抜き出し機を備える場合、抜き出し機の出口圧力変動は、20%以下であることが好ましく、0.1%以上20%以下であることがより好ましい。
またそれぞれの反応器には反応により生成する副生物等を排出するための留出管、コンデンサー、ドライアイストラップ等の凝縮器及びリカバリータンク等の受器、所定の減圧状態に保つための減圧装置等を設けることができる。
また、前記横型攪拌反応器においては、プレポリマー混合物の供給口と反対側に、得られる粗芳香族ポリカーボネート樹脂の抜き出し機を有することが好ましい。抜き出し機としては、ギヤポンプ又はスクリュー引き抜き機が好ましく、特に好ましくはスクリュー引き抜き機が用いられる。
さらに、前記回転軸の軸シールとしては、メカニカルシールを含むシール機構を採用することが好ましい。
副生する芳香族モノヒドロキシ化合物を効率良く除去する為に、第一工程に用いられる連結高分子量化反応器の表面更新性は特に制限されないが、下記数式(II)で表される表面更新効果が好ましくは0.01〜500、さらに好ましくは0.01〜100、特に好ましくは0.01〜50の範囲であることが望ましい。
表面更新効果=A×Re0.5×n÷V ・・・(II)
A:表面積(m
n:回転数/s
V:液容量(m
Re(レイノルズ数):Re=ρ×n×r÷μ
ρ:液密度(kg/m
r:撹拌機の径(m)
μ:液粘度(kg/m・s)
芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法で用いられる反応器の材質は、その原料モノマー又は反応混合物に接する部分(以下、「接液部」と称する)の全表面積の少なくとも90%を占める領域において、(a)鉄の含有率が80質量%以下で、Crの含有率が18質量%以上である金属材料、又はSUS304、SUS316、SUS316L、SUS310S等のステンレス鋼若しくはクラッド材である金属材料、及び(b)ガラス材料からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。前記材質がガラス材料である場合、更に好ましくは50℃の純水へ120時間浸漬した際のアルカリ金属の溶出量が15ppb/cm以下のガラス材料である。
芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法で用いられる全反応器の接液部が、上記材質からなることが最も好ましいが、必ずしも全反応器の接液部が上記材質からなる必要はなく、少なくとも工程(1)で用いられる連結高分子量化反応器の接液部が上記材質からなることが好ましい。
また、芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法で用いられる反応器は、その接液部の全表面積の少なくとも90%を占める領域において、電解研磨されていることが好ましい。
芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法で用いられる全反応器の接液部が電解研磨されていることが最も好ましいが、必ずしも全反応器の接液部が電解研磨されている必要はなく、少なくとも工程(1)に用いられる連結高分子量化反応器の接液部が電解研磨されていることが好ましい。
上述した好ましい反応器の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
1)撹拌軸を複数有する多軸の横型攪拌反応器であって、前記撹拌軸の少なくとも一つが水平回転軸と該水平回転軸にほぼ直角に取り付けられた相互に不連続な攪拌翼とを有し、かつ水平回転軸の長さをLとし攪拌翼の回転直径をDとしたときのL/Dが1〜15であるものの具体例としては、メガネ翼重合機(株式会社日立製作所製)、Continuous LIST Kneader Reactor(LIST社製)、AP-Reactor(LIST社製)、SCR(三菱重工業株式会社製)、KRCリアクタ(株式会社栗本鐵工所製)が挙げられる。
2)撹拌軸を一つ有する単軸の横型攪拌反応器であって、前記撹拌軸が水平回転軸と該水平回転軸にほぼ直角に取り付けられた相互に不連続な攪拌翼とを有し、かつ水平回転軸の長さをLとし攪拌翼の回転直径をDとしたときのL/Dが1〜15であるものの具体例としては、Continuous LIST Kneader Reactor(LIST社製)が挙げられる。
3)連続スクリュー型の撹拌軸を複数有する多軸の横型攪拌反応器であって、かつ攪拌軸の長さをLとしスクリュー直径をDとしたときのL/Dが20〜100であるものの具体例としては、二軸押出機TEXシリーズ(日本製鋼所株式会社製)、二軸押出機TEMシリーズ(東芝機械株式会社製)、ZSK型二軸押出機(ワーナー・アンド・フライダー社製)が挙げられる。
4)連続スクリュー型の撹拌軸を一つ有する単軸の横型攪拌反応器であって、かつ攪拌軸の長さをLとしスクリュー直径をDとしたときのL/Dが20〜100であるものの具体例としては、ブスコニーダ(Buss社製)が挙げられる。
第一工程では、高分子量化反応の進行とともに、特定構造の脂肪族環状カーボネートが副生する。したがって、第一工程で得られる粗芳香族ポリカーボネート樹脂は、脂肪族環状カーボネートを含む。
本実施形態の第二工程に付す前に、副生する脂肪族環状カーボネートの少なくとも一部を反応系外へ除去することがより好ましい。すなわち、芳香族ポリカーボネートプレポリマーがジアルコール化合物を連結剤として反応し高分子量化するとともに、該反応で副生する環状カーボネートの少なくとも一部を反応系外へ除去することによって芳香族ポリカーボネートプレポリマーの高分子量化反応がさらに効率的に進行する。
高分子量化反応と脂肪族環状カーボネート除去とは、物理的及び時間的に別々の工程とすることもできるが、同時に行うこともでき、好ましくは同時に行われる。
副生する脂肪族環状カーボネートの具体例は、前記一般式(2)で表される化合物であり、その詳細は既述の通りである。副生する脂肪族環状カーボネートは、第一工程で使用するジアルコール化合物に対応する構造を有しており、ジアルコール化合物由来の環状体であると考えられるが、このような高分子量化反応とともに脂肪族環状カーボネートが副生される反応機構は、必ずしも明らかではない。
一般式(8a)で表される構造を有するジアルコール化合物を用いた製造方法によって得られる高分子量化された芳香族ポリカーボネート樹脂は、ジアルコール化合物由来の構造単位をほとんど含まず、樹脂の骨格はプレポリマーとほぼ同じである。
すなわち、連結剤であるジアルコール化合物由来の構造単位が骨格に含まれないか、含まれるとしても極めて少量であることから、熱安定性が極めて高く耐熱性に優れている。一方で、プレポリマーと同じ骨格を有し、かつ高分子量でありながら、N値(構造粘性指数)が低く、流動性に優れる、異種構造を有するユニットの割合が少ない、色相に優れている等の優れた品質を備えることができる。
芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法によって得られる高分子量化された芳香族ポリカーボネート樹脂の骨格にジアルコール化合物由来の構造単位が含まれる場合、高分子量化された芳香族ポリカーボネート樹脂の全構造単位量に対するジアルコール化合物由来の構造単位量の割合は1モル%以下、より好ましくは0.1モル%以下である。
副生する脂肪族環状カーボネートを反応系外へ除去する方法としては、具体的には、前記高分子量化反応で生成する留出液を反応系外へ留去する方法が挙げられる。すなわち、副生する脂肪族環状カーボネートは、同反応で同じく副生するフェノール等の芳香族モノヒドロキシ化合物及び未反応の原料化合物(ジアルコール化合物、炭酸ジエステル等)とともに、これらの化合物を含む留出液として反応系より留去する。留去条件は特に制限されないが、該留出液を反応系より留去するときの反応器内の温度は、好ましくは240℃〜320℃、より好ましくは260℃〜310℃、更に好ましくは280℃〜310℃である。
除去は、副生する脂肪族環状カーボネートの少なくとも一部について行う。副生する環状カーボネートの全てを留去により除去するのは一般に難しい。粗芳香族ポリカーボネート樹脂中の脂肪族環状カーボネートの残存量の好ましい上限は10,000ppm、より好ましい上限は5,000ppm、さらに好ましい上限は500ppm、特に好ましい上限は300ppmである。
[第二工程]
第二工程では、第一工程で得られた粗芳香族ポリカーボネート樹脂を、ベント部、注水部及びスクリューを装備した混練押出装置に供給し、次いで吐出樹脂温度が200℃以上、310℃以下となる条件で注水脱揮し、脂肪族環状カーボネートの少なくとも一部を除去する。第一工程で得られた粗芳香族ポリカーボネート樹脂は、溶融状態のまま、ベント部、注水部及びスクリューを装備した混練押出装置に供給される。
混練押出装置は、ベント部、注水部及びスクリューを備える。混練押出装置の例としては、二軸押出機、単軸押出機等が挙げられるが、混練性が良好であるため二軸押出機が好ましい。
混練押出装置には、注水部が備えられ、水が供給される。例えば図6においては、注水部が4箇所(注水ポート(3)、(5)、(7)及び(9))設けられているが、これに限定されるものではない。すなわち、注水部は、1つであっても、2つであっても、3つ以上であってもよい。
但し、注水部は、ベント部より上流側に配置することが好ましく、注水部の後にベント部を設けることがより好ましい。図6ではベント部である脱揮ポート(4)の上流側に注水部である注水ポート(3)が配置されている。更に脱揮ポート(6)の上流側に注水ポート(5)が、脱揮ポート(8)の上流側に注水ポート(7)が、脱揮ポート(10)の上流側に注水ポート(9)がそれぞれ配置されている。この配置にすることにより、脂肪族環状カーボネートを効率的に除去させることができ、好ましい。一方、この配置にしない場合、環状カーボネートの効率的な除去を行いにくくなり、得られた芳香族ポリマーボネート樹脂のペレット化の際に、水蒸気等の揮発成分による発泡が伴い、カッティングやペレット形状が安定しない場合がある。
注水部を設ける場所は、少なくとも1つのベント部より上流側であれば、特に限定されるものではないが、環状カーボネートの効率的な除去の観点から、上流側から少なくとも1番目のベント部(例えば、図6では脱揮ポート(4))の手前に配置されることが好ましい。さらに、2番目以降のベント部(例えば、図6では脱揮ポート(6)、(8)及び(10))が存在する場合には、この2番目以降の各ベント部の手前にもそれぞれ注水部(例えば、図6では注水ポート(5)、(7)及び(9))を設けることが好ましい。なお、全てのベント部の手前に注水部を設けることは、必ずしも必須ではない。
注水部からの注水量は、供給される粗芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部当たり、0.05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましい。0.05質量部以上であると脂肪族環状カーボネートが充分に除去される傾向がある。一方、注水量の上限は、3.0質量部が好ましく、2.0質量部がより好ましい。注水量が3.0質量部以下であると、粗芳香族ポリカーボネート樹脂がベント部において発泡と共に上昇し、ベント配管を閉塞させることを抑制できる。また、注水量が3.0質量部以下であると、装置内樹脂温度の低下が抑制され、芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度上昇が抑制され、トルクオーバーによる装置の運転停止が効果的に抑制される。
混練押出装置には、ベント部が備えられ、脂肪族環状カーボネートが排出される。
このベント部は、脂肪族環状カーボネートを排出するためのベント口を有する。このベント口の開口部の面積比(A)は、1.5×10−4/(kg/h)以上であり、2.0×10−4/(kg/h)以上であることが好ましい。1.5×10−4/(kg/h)以上であると、脂肪族環状カーボネートの除去が充分に行われる傾向がある。一方、面積比(A)の上限は、5.0×10−4/(kg/h)が好ましく、4.0×10−4/(kg/h)がより好ましい。5.0×10−4/(kg/h)以下であると、押出機が長くなることが抑制され、せん断発熱による樹脂温上昇が抑制され、吐出樹脂温度が350℃を超えることが抑制される。またせん断発熱による樹脂温上昇が抑制されるため、n×d>25,000を容易に満足でき、脱揮が充分に行われる傾向がある。
前記ベント口における圧力は、5kPa以下が好ましく、4kPa以下がより好ましい。5kPa以下であると、環状カーボネートの脱揮が充分に行われる傾向がある。一方、圧力の下限は、0.01kPaが好ましく、0.02kPaがより好ましい。0.01kPa以上であると、溶融芳香族ポリカーボネート樹脂がベント口において発泡と共に上昇し、ベント配管を閉塞させることが抑制される。
前記混練押出装置の内部は、前記のような温度及び圧力の範囲を有するので、前記のベント部において、この条件下でガス化する脂肪族環状カーボネートが系外に除去される。
混練押出装置はスクリューを有するが、このスクリューの回転数n(rpm)とスクリュー径d(m)との関係は、n×dが25,000より大きいことであり、29,000より大きいことが好ましい。25,000より大きいと、ベント口での溶融芳香族ポリカーボネート樹脂の表面更新性が充分となり環状カーボネートの脱揮が充分に行われる傾向がある。一方、n×dの上限は、100,000が好ましく、80,000がより好ましい。100,000以下だと、芳香族ポリカーボネート樹脂温度の上昇が抑制され、色相の悪化が抑制される。更には芳香族ポリカーボネート樹脂の分解が抑制され、フェノール等の生成が抑制される傾向がある。
混練押出装置に用いられるスクリューとしては、基本的にフルフライトディスクを用い、混練部を構成する部位に、混練をよりよく行うため、ニーディングディスクを用いることが好ましい。このニーディングディスクとしては、直交ニーディングディスク、順送りニーディングディスク、逆送りニーディングディスク等やこれらを組み合わせたニーディングディスク等があげられる。さらに、これら以外のスクリューとして、逆送りディスク等がある。スクリュー構成は、目的や運転条件を考慮して、必要な形状のものを選定する。
混練押出装置内で混練、注水脱揮される芳香族ポリカーボネート樹脂の温度は、吐出樹脂温度で200℃以上、310℃以下となるように制御する。吐出樹脂温度が310℃より高いと、色相が悪化する可能性があり、更には芳香族ポリカーボネート樹脂の分解が生じ、フェノール等が生成する場合がある。一方、吐出樹脂温度が200℃より低いと、芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度が上昇し、トルクオーバーによる装置の運転停止を招く虞がある。なお、吐出樹脂温度とは、混練押出装置の吐出口より吐出される際の樹脂の温度を意味する。
混練押出装置は、触媒失活部を備えていてもよい。触媒失活部は、注水部より上流に位置するのが好ましく、装置が複数の注水部を備える場合には、最上流に位置するのが好ましい。
また混練押出装置は、添加剤供給部を備えていてもよい。添加剤供給部は、注水部より下流に位置するのが好ましく、装置が複数の注水部を備える場合には、最下流に位置するのが好ましい。
例えば、本実施形態の製造方法に用いることができる二軸押出機のポート配置図を図6に示す。図6の押出機には、最上流に触媒失活剤を供給する為の添加ポート(1)が設けられており、その下流に注水・脱揮操作を行う注水ポートとベントポートの組合せが4箇所設置され、最下流側には、添加剤等を供給する添加ポート(11)が設けられている。
第二工程では、粗芳香族ポリカーボネート樹脂に触媒失活剤を添加してもよい。触媒失活剤の添加は、上記触媒失活部より行われる。触媒失活剤としては、エステル交換触媒の触媒作用を低下させる化合物であれば特に制限はないが、一般的には、公知の酸性物質が用いられる。これらの物質(触媒失活剤)としては、具体的にはパラトルエンスルホン酸等の芳香族スルホン酸、パラトルエンスルホン酸ブチル等の芳香族スルホン酸エステル類、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、パラトルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム塩等の芳香族スルホン酸塩、ステアリン酸クロリド、酪酸クロリド、塩化ベンゾイル、トルエンスルホン酸クロリド、塩化ベンジル等の有機ハロゲン化物、ジメチル硫酸等のアルキル硫酸塩、リン酸類、亜リン酸類等が挙げられる。
これらのうちで、パラトルエンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸ブチル、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、及びパラトルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム塩からなる群から選択される触媒失活剤が好適に用いられる。
触媒失活剤の添加量は、供給される粗芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部当たり、0.0001質量部〜1質量部、好ましくは0.0005質量部〜0.1質量部である。
触媒失活剤は、7×10−5mol/g以下の濃度で溶媒に溶解させた溶液として添加することが好ましい。また、触媒失活剤溶液の導入による装置内の温度低下、装置上の制限より7×10−5mol/g以下7×10−8mol/g以上とするのが好ましい。更に、実用的には7×10−5mol/g以下3×10−6mol/g以上とするのが好ましい。
溶媒の使用量は、供給される粗芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部当たり、0.05質量部〜4質量部、好ましくは0.1質量部〜2質量部である。
さらに芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法においては、耐熱安定剤、加水分解安定化剤、酸化防止剤、顔料、染料、強化剤や充填剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、可塑剤、流動性改良材、帯電防止剤等を添加してもよい。添加剤の添加は、上記添加剤供給部より行われる。
耐熱安定剤としては、トリフェニルホスフィン(PPh)等の公知のものを用いることができる。
酸化防止剤としては、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、n−オクタデシル−β−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネート、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、トリエチレングリコール−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、3,9−ビス[2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス−(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスフォナイト、トリクレジルホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト等を用いることができる。これらのうちで好ましいものは、トリス−(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト及びn−オクタデシル−β−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネートである。
混練押出装置で混練、注水脱揮された芳香族ポリカーボネート樹脂は、混練押出装置の吐出口より吐出され、続いてペレット化工程に送られ、ペレット化(製品化)されるのが好ましい。
得られる芳香族ポリカーボネート樹脂は、ほぼプレポリマーと同じ骨格を有する。したがって、芳香族ポリカーボネート樹脂は、好ましくは、前記一般式(1)で示される構造を主たる繰り返し単位とする重縮合ポリマーである。ここで「主たる」とは、芳香族ポリカーボネート樹脂中の全構造単位中における一般式(1)で表される構造単位の含有率が60モル%以上であることを意味し、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましい。
本実施形態の製造方法の特徴の一つとして、高分子量化反応の開始から短時間で高分子量化を達成することができる点が挙げられる。より具体的には、本実施形態の製造方法によれば、芳香族ポリカーボネートプレポリマーの重量平均分子量(MwPP)と、工程(1)で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)との関係を、下記数式(IV)で表すことができる。ここで下記数式(IV)中、k’(単位;Mw上昇量/分))は400以上の数である。
( Mw − MwPP )/ 加熱時間(分)= k’ ・・・(IV)
本実施形態の製造方法によれば、上記数式(IV)における数k’を400以上、好ましくは500以上とすることができる。すなわち、第一工程における反応開始から短時間で分子量を増加させて所定の高分子量を効率的に達成することができる。
本実施形態の製造方法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は、例えば25,000以上であり、好ましくは35,000〜100,000、より好ましくは35,000〜80,000、さらに好ましくは40,000〜75,000、特に好ましくは40,000〜60,000である。
高い分子量を持つ芳香族ポリカーボネート樹脂は、溶融張力が高くドローダウンを生じにくいのでブロー成形、押出成形等の用途に好適である。また、射出成形に用いた場合でも、糸引き等がなく成形性が良好である。さらに得られる成形品は機械的物性、耐熱性、耐有機溶剤性等の物性に優れている。
本実施形態の製造方法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂においては、下記数式(I)で表されるN値(構造粘性指数)が、好ましくは1.30以下、より好ましくは1.28以下、更に好ましくは1.25以下であり、特に好ましくは1.22以下である。
N値=(log(Q160値)−log(Q10値))/(log160−log10) ・・・(I)
上記数式(I)中、Q160値は280℃、荷重160kgで測定した単位時間当たりの溶融流動体積(ml/sec)((株)島津製作所製:CFT-500D型を用いて測定(以下同様)し、ストローク=7.0mm〜10.0mmより算出)を表し、Q10値は280℃、荷重10kgで測定した単位時間当たりの溶融流動体積(ml/sec)(ストローク=7.0mm〜10.0mmより算出)を表す。なお、ノズル径1mm×ノズル長10mmである。
構造粘性指数「N値」は、芳香族ポリカーボネート樹脂の分岐化度の指標とされる。本実施形態の製造方法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂におけるN値は低く、分岐構造の含有割合が少なく直鎖構造の割合が高い。芳香族ポリカーボネート樹脂は一般に、同じMwに於いては分岐構造の割合を多くしても流動性が高くなる(Q値が高くなる)傾向にあるが、本実施形態の連続製造方法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂は、N値を低く保ったまま高い流動性(高いQ値)を達成している。
本実施形態の製造方法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂は、良好な色相を有する。芳香族ポリカーボネート樹脂の色相評価は一般にYI値にて表わされる。通常、界面重合法から得られる芳香族ポリカーボネート樹脂のYI値としては0.8〜1.0を示す。一方、溶融重合法により得られる芳香族ポリカーボネートの高分子量体は製造工程に伴う品質の低下により、YI値は1.7〜2.0を示す。しかしながら本実施形態の製造方法により得られる芳香族ポリカーボネート樹脂のYI値は、界面重合法により得られる芳香族ポリカーボネートと同等のYI値を示し、色相の悪化は見られない。
本実施形態の製造方法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂は、異種構造を有する構造単位の含有量が少ない優れた品質を有する。異種構造を有する構造単位とは、好ましくない作用効果をもたらす可能性のある構造を有する構造単位をいい、従来の溶融法で得られるポリカーボネートに多く含まれる分岐点構造単位等が挙げられる。異種構造を有する構造単位は、ポリカーボネート樹脂の骨格中に、繰り返し構造として存在する場合、ランダムに存在する場合のいずれもがあり得る。
芳香族ポリカーボネート樹脂中の異種構造量は、例えば、サリチル酸に由来する部分構造を含む異種構造(PSA)の含有率として、全構造単位中に1,000ppm以下であることが好ましく、800ppm以下であることがより好ましい。
本実施形態の製造方法で得られる芳香族ポリカーボネート樹脂に含まれる末端水酸基濃度は、特に制限されず、目的等に応じて適宜選択される。末端水酸基濃度は、例えば1,000ppm以下であり、好ましくは600ppm以下である。
芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は、バッチ式で実施してもよく、連続式で実施してもよい。以下に、連続式で行う製造方法の一例を、図面を参照しながら、より具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図5に示す連続製造方法の一例においては、まず主原料である芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとを調製する主原料調製工程、及び、これらの原料を溶融状態で重縮合反応させ芳香族ポリカーボネートプレポリマーを生成する重縮合工程(以下、「工程(A)」ともいう)の後、工程(A)で得られる芳香族ポリカーボネートプレポリマーに、連結剤調製工程でジアルコール化合物(連結剤)及びエステル交換触媒を混合して得られる触媒組成物を添加してプレポリマー混合物とする工程(以下、「工程(B)」ともいう)と、工程(B)で得られるプレポリマー混合物を減圧条件下に連結高分子量化反応させる工程(以下、「工程(C)」ともいう)とを経ることによって、芳香族ポリカーボネート樹脂が製造される。
その後、反応を停止させ、重合反応液中の未反応原料や反応副生物を注水脱揮除去する工程(図6)や、熱安定剤、離型剤、色剤等を添加する工程(図6)、芳香族ポリカーボネート樹脂を所定の粒径のペレットに形成する工程(図示せず)を経て、芳香族ポリカーボネート樹脂のペレットが成形される。
図5に示す製造方法は多段反応工程を採用しており、工程(A)と工程(C)とをそれぞれ別々の反応器を用いて実施する。工程(A)を実施する重縮合反応器と、工程(C)を実施する連結高分子量化反応器(エステル交換反応器)とは、工程(B)を実施する混合機を介して直列に連結される。工程(B)に供する触媒組成物は、別の反応器にて、ジアルコール化合物を溶融させ、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物等のエステル交換触媒の水溶液及び/又は有機溶液として添加、混合又は分散させた後、脱水処理及び/又は脱揮処理されていることが好ましい。
工程(A)の重縮合反応器は、単一の反応器から構成されていても、直列に連結された複数の反応器から構成されていても良い。好ましくは2器以上、好ましくは2〜6器の反応器が直列に連結される。
一方、工程(C)の連結高分子量化反応器は、単一の反応器から構成されていても、直列に連結された複数の反応器から構成されていても良いが、1器(単一の反応器)から構成されるのが好ましい。
工程(B)へ供する触媒組成物を調製する連結剤調製槽は、連続的に反応を行なう為には、好ましくは2器以上を装備するのが好ましい。
主原料調製工程では、主原料である芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとを調製する。
主原料調製工程において使用する装置としては、原料混合槽(図5中、1Ra及び1Rb)と、調製した原料を重縮合工程に供給するための原料供給ポンプ(図5中、1P)とが設けられている。原料混合槽1Ra及び1Rbには、供給口1Ma及び1Mbから、窒素ガス雰囲気下、主原料である芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルが溶融状態で連続的に供給される。原料混合槽1Ra及び1Rbでは、窒素ガス雰囲気下、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとが、所定のモル比(好ましくは炭酸ジエステル/芳香族ジヒドロキシ化合物=1.01〜1.3(モル比))で混合及び溶融され、原料混合溶融液が調製される。原料混合槽1Ra及び1Rbの仕様は特に制限されず、従来公知のものを使用することができる。例えば、マックスブレンド攪拌翼(図5中、1Ya及び1Yb)を設けたものを使用することができる。
なお、連続製造するためには、図5に示すように、主原料調製工程に混合槽を2つ設けることが好ましい。混合槽を2つ設けることによって、混合及び溶融を交互に行い、バルブ1Bpを切り替えて反応器3Rへ連続供給することができる。
工程(A)を実施する重縮合反応器としては、1又は2以上の反応器が用いられる。2以上の反応器を用いる場合は直列に接続する。好ましくは2器以上、より好ましくは2〜6器、特に好ましくは3〜5器の反応器を直列に連結して用いる。重縮合反応器は縦型及び横型のいずれであってもよいが、好ましくは縦型である。
例えば、図5においては、工程(A)の重縮合反応器として第1縦型攪拌反応器3R、第2縦型攪拌反応器4R、第3縦型攪拌反応器5R、及び第4縦型攪拌反応器6Rが設けられている。
それぞれの重縮合反応器には、従来公知の攪拌翼等の攪拌装置を設けることができる。攪拌翼の具体例としては、錨型攪拌翼、マックスブレンド翼、ダブルヘリカルリボン翼等が挙げられる。
例えば、図5の第1縦型攪拌反応器3R、第2縦型攪拌反応器4R、第3縦型攪拌反応器5Rには、マックスブレンド翼3Y、4Y、5Y及び第4縦型攪拌反応器6Rにはダブルヘリカルリボン翼6Yがそれぞれ設けられている。
またそれぞれの反応器には予熱器、ギヤポンプ、重縮合反応により生成する副生物等を排出するための留出管、コンデンサー、ドライアイストラップ等の凝縮器及びリカバリータンク等の受器、所定の減圧状態に保つための減圧装置等を設けることができる。
なお、一連の連続製造方法で用いられる反応器はすべて、予め設定された範囲の内温と圧力に達するよう調整が開始される。
図5に示す製造装置を用いた連続製造方法の例では、先ず直列に接続された5器の反応器(工程(A);第1縦型攪拌反応器3R、第2縦型攪拌反応器4R、第3縦型攪拌反応器5R、第4縦型攪拌反応器6R、工程(B);混合機(6Mix)、工程(C);第5横型攪拌反応器7R)を、予めそれぞれの反応(溶融重縮合反応及び連結高分子量化反応)に応じた内温と圧力に設定する。
例えば、図5の装置では、3H、4H、5H、6Hの予熱器と3P、4P、5P、6Pのギヤポンプが設けられている。また4器の反応器には、留出管3F、4F、5F、6Fが取り付けられている。留出管3F、4F、5F、6Fは、それぞれ凝縮器3C、4C、5C、6Cに接続し、また各反応器は、減圧装置3V、4V、5V、6Vにより、所定の減圧状態に保たれる。
重縮合反応器における反応条件は、重縮合反応の進行とともに高温、高真空、低攪拌速度となるようにそれぞれ設定される。重縮合反応の間、各反応器における平均滞留時間は、例えば連結剤添加前の反応器では30分〜120分程度になるように液面レベルを制御する。また各反応器において、溶融重縮合反応と同時に副生するフェノールは、各反応器に取り付けられた留出管3F、4F、5F、6Fにより系外に留出される。工程(A)における減圧度は、好ましくは0.0075torr〜100torr(1Pa〜13.3kPa)であり、反応器の内温は好ましくは140℃〜300℃である。
より具体的には、図5に示す方法では工程(A)を4器の反応器(第1〜第4縦型攪拌反応器)で行い、通常は以下のような温度及び圧力に設定する。なお、以下には工程(A)の4器の反応器に直列に連結された工程(B)の混合機及び工程(C)の連結高分子量化反応器(第5横型攪拌反応器)についても併記する。
(予熱器1H)180℃〜230℃
(第1縦型攪拌反応器3R)
内温:150℃〜250℃、圧力:200torr(26.6kPa)〜常圧、加熱媒体の温度220℃〜280℃
(予熱器3H)200℃〜250℃
(第2縦型攪拌反応器4R)
内温:180℃〜250℃、圧力:100torr(13.3kPa)〜200torr(26.6kPa)、加熱媒体の温度220℃〜280℃
(予熱器4H)230℃〜270℃
(第3縦型攪拌反応器5R)
内温:220℃〜270℃、圧力:1torr(133Pa)〜100torr(13.3kPa)、加熱媒体の温度220℃〜280℃
(予熱器5H)230℃〜270℃
(第4縦型攪拌反応器6R)
内温:220℃〜280℃、圧力:0.0075torr(1Pa)〜1torr(133Pa)、加熱媒体の温度220℃〜300℃
(予熱器6H)270℃〜340℃
(混合機6Mix)
内温:220℃〜300℃、圧力:200torr(26.6kPa)〜3,700torr(0.5MPa)、加熱媒体の温度220℃〜320℃
(第5横型攪拌反応器7R)
内温:260℃〜340℃、圧力:10torr以下(1,333Pa以下)、加熱媒体の温度260℃〜340℃
次いで、本実施形態の連続製造方法で使用されるすべての反応器の内温と圧力がそれぞれの設定値の−5%〜+5%の範囲内に達した後に、別途、原料混合槽1R(1Ra及び1Rb)で調製した原料混合溶融液が、原料供給ポンプ1P、予熱器1Hを経由して第1縦型攪拌反応器3R内に連続供給される。また、原料混合溶融液の供給開始と同時に、第1縦型攪拌反応器3R内に触媒が原料混合溶融液の移送配管途中の触媒供給口1Catから連続的に供給され、エステル交換反応に基づく溶融重縮合が開始される。
反応器の攪拌翼の回転数は特に制限されないが、好ましくは10rpm〜200rpmに保持される。反応の進行に伴い副生したフェノールを、留出管から留出させながら、所定の平均滞留時間になるように、液面レベルを一定に保ち、重縮合反応が行われる。各反応器における平均滞留時間は特に限定されないが、通常30分〜120分である。
例えば図5の製造装置では、第1縦型攪拌反応器3R内で、窒素雰囲気下、例えば温度200℃、圧力200torr(27kPa)とし、マックスブレンド翼3Yの回転数を160rpmに保持し、溶融重縮合が行われる。そして、副生したフェノールを留出管3Fから留出させながら平均滞留時間60分になるように液面レベルを一定に保ち、重縮合反応が行われる。
続いて、重合反応液は、第1縦型攪拌反応器3Rの槽底からギヤポンプ3Pにより排出され、予熱器3Hを通り第2縦型攪拌反応器4Rへ、次いでギヤポンプ4Pにより予熱器4Hを通り第3縦型攪拌反応器5Rへ、さらにギヤポンプ5Pにより予熱器5Hを通り、第4縦型攪拌反応器6Rへと順次連続供給され、重縮合反応が進行し芳香族ポリカーボネートプレポリマーが生成する。
重縮合反応器(工程(A)で複数の反応器を用いる場合は、そのうちの最後の反応器)で得られた芳香族ポリカーボネートプレポリマーは、工程(B)の混合機へ供給される。一方、連結剤調製装置で溶融され、触媒溶液を混合後、減圧下で脱水又は脱揮処理された触媒組成物は、連結剤供給装置から混合機へ直接供給(送液)される。混合機へ供給された芳香族ポリカーボネートプレポリマーと触媒組成物は、混合機内で混合され、プレポリマー混合物として工程(C)の連結高分子量化反応器へ連続供給される。
例えば、図5に示す製造装置において、第4縦型攪拌反応器6Rより排出されたプレポリマーがギヤポンプ6Pにより、予熱器6Hを通り、混合機6Mixへ順次連続供給される。
エステル交換触媒及びジアルコール化合物(連結剤)を含む触媒組成物を工程(B)の混合機に供給する際には、予め連結剤調製槽等において調製してから供給する。例えば、連結剤調製装置(2Ra、2Rb)においてジアルコール化合物を溶融し液状とする。このとき、ジアルコール化合物の粘度を好ましくは0.1P〜10,000P(poise;0.01Pa・s〜1,000Pa・s)、より好ましくは1P〜100P(poise;0.1Pa・s〜10Pa・s)とする。ジアルコール化合物の粘度をこの範囲内とすることにより、連結高分子量化反応器への供給を安定的かつ定量的に行うことができ、芳香族ポリカーボネートプレポリマーとの反応を均一かつ迅速に行わせることができる。さらに、触媒溶液導入ライン(2Cata、2Catb)よりエステル交換触媒の溶液(水溶液及び/又は有機溶液)を導入する。攪拌翼(2Ya、2Yb)により攪拌され、エステル交換触媒が混合又は分散され、脱水又は脱揮ライン(2Fa、2Fb)より、水及び/又は有機溶剤が触媒組成物から除去される。触媒組成物は、溶融状態で脱水処理又は脱揮処理を行うことが好ましい。脱水処理又は脱揮処理は、連結高分子量化反応に影響がない程度に脱水するため、例えば、300torr(40kPa)以下、好ましくは100torr(13.3kPa)以下、より好ましくは0.01torr(1.3Pa)以上100torr(13.3kPa)以下の減圧下で行われる。脱水処理の温度は、ジアルコール化合物種により溶融粘度が異なるため、好ましい温度設定はジアルコール化合物により異なるが、ジアルコール化合物の融点以上、好ましくは融点以上かつ融点より80℃高い温度以下、より好ましくは融点以上かつ融点より50℃高い温度以下の温度範囲で行われる。脱水処理の目安に特に制限はないが、好ましくは脱水処理後の触媒組成物中の水分含有量が3質量%以下、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.3質量%以下、特に好ましくは0.03質量%以下である。この操作により、触媒組成物をより定量的に安定供給することが可能になる。
例えば、連結剤のジアルコール化合物として2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパングリコール(BEPG)を用いた場合、BEPGの融点は43℃前後であるから、例えば75℃〜80℃で溶融し、所定量の触媒水溶液を添加した後、攪拌しつつ1torrで30分程度を目安に脱水する。
連結剤調製装置(2Ra、2Rb)は、50℃〜200℃に加熱可能な器であり、連結剤調製装置(2Ra、2Rb)に具備される攪拌翼(2Ya、2Yb)は、アンカー翼、パドル翼、タービン翼、錨型攪拌翼、マックスブレンド攪拌翼、ヘリカルリボン型攪拌翼、格子翼等、一般的な攪拌翼の他、攪拌可能であれば形状は問わない。
なお、連続製造方法においては、図5に示すように連結剤調製工程に連結剤調製装置を2つ設けることが好ましい。連結剤調製装置を2つ設けることにより混合及び溶融を交互に行い、バルブ2Bpを切り替えて、触媒組成物を連結剤定量供給ポンプ2Pを経由して混合機6Mixへ連続的に供給することができる。
混合機6Mixより排出されたプレポリマー混合物は、第5横型攪拌反応器7Rへ順次連続供給され、第5横型攪拌反応器7R内で連結高分子量化反応を行なうに適した温度・圧力条件下で連結高分子量化反応が進行する。副生するフェノール及び一部未反応モノマーは、ベント用導管7Fを介して系外に除去される。
触媒組成物のフィードライン(移送管)、バルブ及びポンプ等の機器は、触媒組成物の固化を防止するため、内側が触媒組成物、外側が熱媒の流れる二重管及びジャケット式、更に好ましくはフルジャケット式のバルブ及びポンプ等の機器を用いることができる。
工程(C)において、連結高分子量化反応器中での反応混合物の滞留時間(プレポリマー混合物を供給してから、得られる高分子量ポリカーボネート樹脂が抜き出されるまでの時間)は、使用する反応装置(反応器)に依存する傾向があるため一概には規定できないが、好ましくは60分以下であり、より好ましくは1分〜60分、さらに好ましくは5分〜60分、さらに好ましくは20分〜60分、さらに好ましくは25分〜60分、特に好ましくは30分〜60分である。
本実施形態の製造方法によれば、芳香族ポリカーボネートプレポリマーと触媒組成物とを予め混合機内で混合したのち連結高分子量化反応器へ連続供給して連結高分子量化反応させることにより、触媒組成物が精度良く安定供給でき、かつ自然発生する溶融法特有の異種構造量をより抑制することが可能となる。これにより、N値が低く、流動性に優れ、色相が良好で、異種構造の増加が極めて抑えられた高品質の高分子量ポリカーボネート樹脂を溶融法により製造することができる。
工程(C)における反応条件は、高温、高真空で、適当な重合装置及び撹拌翼の選定により高い界面更新性が確保できるように設定される。
工程(C)における連結高分子量化反応器内の反応温度は、例えば、240℃〜320℃、好ましくは260℃〜310℃、より好ましくは280℃〜310℃の範囲であり、反応圧力は10torr以下(1,333Pa以下)、好ましくは2.0torr以下(267Pa以下)、より好ましくは0.01torr〜1.5torr(1.3Pa〜200Pa)、さらに好ましくは0.01torr〜1.0torr(1.3Pa〜133Pa)である。このため、撹拌軸のシールにはメカニカルシールを含むシール機構を用いるのが好ましい。
工程(C)においては、連結高分子量化反応の反応混合物の平均滞留時間が、好ましくは60分以下、より好ましくは1分〜60分、さらに好ましくは5分〜60分、さらに好ましくは20分〜60分、さらに好ましくは25分〜60分、特に好ましくは30分〜60分となるように、液面レベルを制御するのが望ましい。また反応器においては、副生するフェノールを留出管から留出させる。
なお、図5に示す製造装置においては、第1縦型攪拌反応器3Rと第2縦型攪拌反応器4Rとにそれぞれ取り付けられた凝縮器3C、4Cから、フェノール等の副生物が連続的に液化回収される。凝縮器3C、4Cは、それぞれ2つ以上の凝縮器に分け、反応器に一番近い凝縮器で凝縮した留出物の一部又は全部を、第1縦型攪拌反応器3R、第2縦型攪拌反応器4Rに還流させると、原料モル比の制御が容易になるため好ましい。また、第3縦型攪拌反応器5R、第4縦型攪拌反応器6Rと第5横型攪拌反応器7Rとに、それぞれ取り付けられた凝縮器5C、6C、7Cの下流側にはコールドトラップ(図示せず)が設けられ、副生物が連続的に固化回収される。
なお、回収された副生物は、その後加水分解、精製等の工程を経て再利用(リサイクル)することができる。主な副生物としては、フェノール等の芳香族モノヒドロキシ化合物、未反応のジアルコール化合物及びジアルコール化合物に由来する環状カーボネート等が挙げられる。特にフェノールは回収後、ジフェニルカーボネート製造工程へ供給して再利用することができる。また、ジアルコール化合物由来の環状カーボネートが副生する場合、該環状カーボネートも同様にして回収・再利用することができる。
このように、図5に示す連続製造装置においては、5器の反応器の内温と圧力が所定の数値に達した後に、原料混合溶融液と触媒とが予熱器を介して連続供給され、エステル交換反応に基づく溶融重縮合が開始される。このため、各反応器における重合反応液の平均滞留時間は、溶融重縮合の開始直後から定常運転時と同等となる。さらに、エステル交換反応速度の速いジアルコール化合物で、低分子量のプレポリマー同士を結合し、短時間で高分子量化するため、必要以上の熱履歴を受けることがなく、分岐化が起きにくい。また色相も良好となる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例中における物性値の測定は、以下の通り行った。
(1) 重量平均分子量(Mw):
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めたポリスチレン換算重量平均分子量である。
まず分子量既知(分子量分布=1)の標準ポリスチレン(東ソー株式会社製、”PStQuick MP-M”)を用いて検量線を作成した。測定した標準ポリスチレンから各ピークの溶出時間と分子量値をプロットし、3次式による近似を行い、較正曲線とした。重量平均分子量(Mw)は、以下の計算式より求めた。
Mw=Σ(W×M)÷Σ(W
ここで、iは分子量Mを分割した際のi番目の分割点、Wはi番目の重量、Mはi番目の分子量を表す。また分子量Mとは、較正曲線の同溶出時間でのポリスチレン分子量値を表す。
[測定条件]
装置;東ソー株式会社製、HLC−8320GPC
カラム;ガードカラム:TSKguardcolumn SuperMPHZ-M×1本
分析カラム:TSKgel SuperMultiporeHZ-M×3本
溶媒;HPLCグレードクロロホルム
注入量;10μL
試料濃度;0.2w/v% HPLCグレードクロロホルム溶液
溶媒流速;0.35ml/min
測定温度;40℃
検出器;RI
(2) 式(2)で表される脂肪族環状カーボネートの含有率:
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物10gをジクロロメタン100mlに溶解し、1,000mlのメタノール中へ撹拌しながら滴下した。沈殿物をろ別し、ろ液中の溶媒を除去した。残渣をGC−MSにより以下の測定条件で定性及び定量分析した。なお、この測定条件での検出限界値は0.0005ppmである。
[測定条件]
装置:Agilent HP6890/5973MSD
カラム:キャピラリーカラムDB−5MS,30m×0.25mmI.D.、膜厚0.5μm
昇温条件:50℃(5分保持)→300℃(15分保持)、昇温速度10℃/min注入口温度:300℃、打ち込み量:1.0μl(スプリット比25)
イオン化法:EI法
キャリアーガス:He、1.0ml/min.
Aux温度:300℃
質量スキャン範囲:33−700
試料溶解用溶媒:HPLCグレードクロロホルム
内部標準物質:2,4,6−トリメチロールフェノール
(3) 流れ値(Q値)
JIS K7210付属書Cに記載の方法にて、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の流れ値(Q値)を評価した。測定は(株)島津製作所製:CFT-500D型を用いて、ストローク=7.0mm〜10.0mmより算出した。なお、ノズル径1mm×ノズル長10mmを使用した。
Q160値は、280℃、荷重160kgで測定した単位時間当たりの溶融流動体積(ml/s)である。Q10値は、280℃、荷重10kgで測定した単位時間当たりの溶融流動体積(ml/s)である。
(4) YI値(黄色度):
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを120℃、5時間乾燥した後、射出成形機(住友重工業社製「SE100DU」にて、シリンダ温度280℃、金型温度80℃、成形サイクル40秒の条件で射出成形を行い、幅60mm、長さ90mm、厚み3mmの平板を成形した。得られた平板について、分光色差計(日本電飾工業株式会社製:SE2000)を用いてJIS K7105の規格に準拠してYI値を測定した。
(5) 耐衝撃性:
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを120℃、5時間乾燥した後、射出成形機(住友重機械工業社製「SG75Mk−II」)にて、シリンダ温度280℃、金型温度80℃、成形サイクル50秒の条件で射出成形を行い、ISO多目的試験片(3mm厚)を作製した。ISO−179規格に基づき、23℃にてシャルピー衝撃試験(ノッチ有、単位:kJ/m)を実施した。
(6) 第一の化合物及び第二の化合物の含有率:
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物3gをジクロロメタン30mlに溶解し、アセトン250mlを滴下して、樹脂成分を再沈殿した。得られた沈殿をろ別し、ろ液をエバポレーターで濃縮乾固した。濃縮中に適宜樹脂成分をろ別を行った。残渣にアセトン6mlを加え溶解した後、アセトニトリル6mlを加えた。得られた溶液を0.20μmのPTFEフィルターでろ過し試料溶液として使用した。試料溶液をLC−MSにより定性及び定量分析した。
定量値は予め作成したビスフェノールAの検量線から求めたビスフェノールA換算値である。式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物については、繰り返し単位数がn=1〜6の化合物について定量した。式(3)で表される芳香族環状カーボネートについては、繰り返し単位数がm=2〜6の化合物について定量した。
[測定条件]
測定装置:Waters製 Synapt HDMS
イオン源:ESI Positive
キャピラリー電圧:3.0kV
Sampling Cone:20V〜40V
Extraction Cone:5.0V
Trap CE:6.0V
Transfer CE:4.0V
スキャンスピード:0.5sec/scan
MS範囲:80〜2000
LC:Waters製UPLC
カラム:ACQUITY UPLC BEH C18 1.7μm,2.1×100mm
溶離液:アセトニトリル/水/2−プロパノール=80/20/0→20分→48/12/40(3分保持)
流量:0.4ml/分
打ち込み量:0.1μl
検出波長:220nm
温度:40℃
(7)異種構造量:
樹脂サンプル0.05gを1mLの重水素置換クロロホルム(0.05w/v%TMS含有)に溶解し、23℃で核磁気共鳴分析装置を用いて上記と同様の条件でH−NMRを用いて高分子量化されたポリカーボネート(PC)中の異種構造量を測定した。具体的には、文献Polymer 42 (2001)7653-7661中のP.7659に記載されたH−NMRの帰属により、Ha及びHbの存在比から、以下の異種構造(PSA)量を測定した。
Figure 0006915609
[算出]
上記異種構造ユニット中のHa(8.01ppm付近)及びHb(8.15ppm付近)のシグナルと7.0ppm〜7.5ppm付近のフェニル及びフェニレン基(末端フェニル基及びBPA骨格由来のフェニレン基)のシグナルの積分比より、異種構造量を算出した。
[使用材料]
<芳香族ポリカーボネート樹脂>
(a) フレーク形状ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、ユーピロン(登録商標)E−2000F)、重量平均分子量(Mw)56800
(b) フレーク形状ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、ユーピロン(登録商標)S−3000F)、重量平均分子量(Mw)43600
(c) フレーク形状ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、ユーピロン(登録商標)H−4000F)、重量平均分子量(Mw)28500
<脂肪族環状カーボネート>
脂肪族環状カーボネートとして、5−ブチル−5−エチル−1,3−ジオキサン−2−オン(ISOCHEM社製、式(2)において、Ra=ブチル基、Rb=エチル基、R=R=R=R=水素原子、i=1である化合物。「BEPO」と略記することがある。)を使用した。
[実施例1〜12、比較例1〜6]
<樹脂ペレットの製造>
芳香族ポリカーボネート樹脂と脂肪族環状カーボネートとを表1に示す質量比で配合し、タンブラーにて20分混合した後、1ベントを備えた日本製鋼所社製TEX30HSSTに供給し、スクリュー回転数200rpm、吐出量20kg/時間、バレル温度280℃の条件で混練し、ストランド状に押出した溶融樹脂を水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてペレット化して、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを得た。
得られた芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のペレットについて、重量平均分子量(Mw)、式(2)で表される脂肪族環状カーボネート含有率(BEPO含有率)、流れ値(Q10値及びQ160値)、YI値、耐衝撃性、式(3)で表される芳香族環状カーボネート(第一の化合物)の含有率、式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物(第二の化合物)の含有率を評価した。評価結果を下表1及び2に示す。
Figure 0006915609
Figure 0006915609
表1及び表2の結果に基づき、重量平均分子量(Mw)とQ10値の相関を図1に、重量平均分子量(Mw)とQ160値の相関を図2に、それぞれ示す。また、脂肪族環状カーボネート(BEPO)の含有率と、Q10値及びQ160値との相関をそれぞれ図3及び図4に示す。
図1、図2に示すように、重量平均分子量(Mw)とQ10値が数式(A)又は(B)を満たす、あるいは重量平均分子量(Mw)とQ160値が数式(C)又は(D)を満たす、実施例の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、比較例の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に比べ、流動性、色相がともに優れている。
[実施例21]
図5に示す主原料調製槽2器(1Ra、1Rb)、触媒組成物調製槽2器(2Ra、2Rb)、縦型攪拌反応器4器(3R〜6R)及び横型攪拌反応器1器(7R)を有する連続製造装置により、以下の条件でポリカーボネート樹脂を製造した。
先ず、各反応器及び各予熱器を、予め以下示す反応条件に応じた内温・圧力に設定した。
(予熱器1H)225℃
(第1縦型攪拌反応器3R)
内温:215℃、圧力:200torr(26.6kPa)、加熱媒体の温度245℃
(予熱器3H)235℃
(第2縦型攪拌反応器4R)
内温:225℃、圧力:150torr(20kPa)、加熱媒体の温度255℃
(予熱器4H)245℃
(第3縦型攪拌反応器5R)
内温:235℃、圧力:100torr(13.3kPa)、加熱媒体の温度265℃
(予熱器5H)270℃
(第4縦型攪拌反応器6R)
内温:260℃、圧力:0.1torr(13.3Pa)、加熱媒体の温度280℃
窒素ガス雰囲気下、主原料調製槽1Ra及び1Rbにおいて原料モル比(ジフェニルカーボネート/ビスフェノールA(BPA))が1.125となるように、ジフェニルカーボネート及びBPAを随時混合調製した溶融混合物を24kg/hrの流量で、第1縦型攪拌重合槽3Rに連続的に供給し、第1縦型攪拌重合槽3Rでの平均滞留時間が60分となるように槽底部のポリマー排出ラインに設けられたバルブ開度を制御しつつ液面レベルを一定に保った。この時、第二の触媒として0.005mol/Lの炭酸セシウム(Cs2CO3)水溶液をBPAの1モルに対し0.25×10−6molの割合(2.6ml/hr)で、1Catより添加した。
第1縦型攪拌反応器3Rの槽底から排出された重合反応液は、引き続き、第2縦型攪拌反応器4R、第3縦型攪拌反応器5R、第4縦型攪拌反応器6R、混合機6Mixへ連続供給された。
同時に、アンカー翼を具備した触媒組成物調製槽においてジアルコール化合物(2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパングリコール;BEPG)1,000gを投入した後、窒素置換を適宜実施して75℃〜80℃で加熱溶融し、エステル交換触媒として0.005mol/Lの炭酸セシウム(CsCO)水溶液20mlを添加し、さらに、0.1torrで脱水処理(最終水分含有量0.03質量%)を行って触媒組成物を調製した。
混合機6Mixには、プレポリマー(PP)を流速13,200g/hrで供給すると同時に、上記の通りに調製した溶融粘度40P(poise)の触媒を含むジアルコール化合物を触媒組成物調製槽(2Ra、2Rb)から定量ポンプにて120g/hr(PPの全末端量(封止末端フェニル基量)1モルに対し0.25モル)の流量で連続供給した。このとき、エステル交換触媒の添加量はプレポリマーを構成するBPAの1モルに対し0.25×10−6molの割合であった。なお、予熱器6Hの温度は290℃、混合機6Mixの温度は280℃〜300℃に制御し、圧力は760torr(0.10MPa)とした。
混合機6Mixと触媒組成物調製槽の間は移送管を介して接続される。この移送管は二重管構造で、外側を温度制御用の熱媒体が循環する構造となっている。この熱媒体の温度を140℃〜150℃に設定し、温度制御を実施した。
混合機6Mixへ連続供給されたPPのポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は30,000、末端フェニル基濃度は6.0mol%、末端水酸基濃度は200ppmであった。
第5横型攪拌反応器7Rには、混合機6MixからPP混合物が流速13,200g/hrで供給された。このときの第5横型攪拌反応器7Rの器内圧力は0.5torr(66.7Pa)の減圧条件に設定したが、減圧度は設定通りの圧力であり、変動なく安定運転できた。装置内温は300℃〜320℃に制御した。
重合反応(高分子量化反応)の間、各縦型反応器の平均滞留時間が60分、第5横型攪拌反応器7Rの平均滞留時間が60分になるように液面レベルを制御し、また、重合反応と同時に副生するフェノールの留去を行った。第5横型攪拌反応器7Rの撹拌翼7Yは20rpmで撹拌した。
混合機6Mixで混合を行った後に得られたプレポリマー混合物の末端水酸基濃度は2,000ppm、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は26,500であった。
第5横型攪拌反応器から取得した粗芳香族ポリカーボネートのポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は57,000、末端水酸基濃度は600ppm、PSA量は500ppmであった。環状カーボネートである5−ブチル−5−エチル−1,3−ジオキサン−2−オン(BEPO)の含有率は30ppmであった。
実施例21で使用した反応器は、以下の通りである。
第1〜第4縦型攪拌反応器
製造元;住友重機械工業株式会社
材質;SUS316L電解研磨
攪拌翼;第1〜第3縦型攪拌反応器はマックスブレンド翼
第4縦型攪拌反応器はダブルヘリカルリボン翼
触媒組成物調製槽
材質;SUS316
混合機(インラインミキサー)
株式会社栗本鐵工所製 S1KRCリアクター
サイズ;L/D=10.2 胴体有効容積=0.12L
触媒組成物の送液ポンプ
富士テクノ工業株式会社製連続無脈動定量ポンプ
移送管
材質:SUS316
構造:二重管
第5横型攪拌反応器
製造元;株式会社日立製作所
機器種類;メガネ翼重合機 有効容積=13L
材質;SUS316L電解研磨
抜き出し機;スクリュー型引き抜き機
器内の酸素濃度の調整方法;窒素による加圧脱揮置換
なお、反応混合物の滞留時間は、横型攪拌反応器の芳香族ポリカーボネートプレポリマーの供給口から、製造される粗芳香族ポリカーボネート樹脂の出口までの反応混合物の平均滞留時間である。
得られた粗芳香族ポリカーボネート樹脂は株式会社日本製鋼所製の二軸押出機に、58kg/hのフィードレートで供給した。当該押出機には、最上流に触媒失活剤を供給する為の添加ポート(1)が設けられており、その下流に注水・脱揮操作を行う注水ポートとベントポートの組合せを4箇所設置されている。なお、二軸スクリューのディスクは適宜選択した。最下流側には、添加剤等を供給する添加ポート(11)を設けた。図6に二軸押出機のポート配置図を示す。
二軸押出機の溶融部の温度は280℃〜290℃、ダイヘッド部の温度は300℃で制御した。
二軸押出機への粗芳香族ポリカーボネート樹脂供給後、最上流の添加ポート(1)より、触媒失活剤として、パラトルエンスルホン酸ブチルを、樹脂100質量部に対して0.0005質量部となるよう、フィードした。さらに最下流の添加ポート(11)からは、樹脂100質量部に対し、イルガノックス1076を0.1質量部となるようフィードした。
4箇所の注水ポートからは、フィード樹脂量100質量部に対しての1.0質量部である0.6kg/hの流量で注水を行い、4箇所のベントポートには、油回転タイプの真空ポンプを接続し、装置内の減圧度=0.1kPaA以下に制御した。
スクリュー回転数は200rpm、当該押出機からの吐出樹脂温度は310℃であった。
上記押出機から取得した芳香族ポリカーボネートのポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は53,500、末端水酸基濃度は500ppm、BEPOの含有率は1ppm、PSA量は800ppm、YI値は1.1であった。
[実施例22]
実施例22では、第5横型攪拌反応器から取得した粗芳香族ポリカーボネートのポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が48,000、末端水酸基濃度が500ppm、PSA量が400ppm、BEPOの含有率が10ppmのものを使用した。粗芳香族ポリカーボネート種、及び吐出樹脂温度を310℃とするため、スクリュー回転数を300rpmとした以外の条件は実施例21と同等とした。結果を表3に示す。
[実施例23]
実施例23では、第5横型攪拌反応器から取得した粗芳香族ポリカーボネートのポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が43,000、末端水酸基濃度が400ppm、PSA量が500ppm、BEPOの含有率が10ppmのものを使用した。粗芳香族ポリカーボネート種、及び吐出樹脂温度を310℃とするため、スクリュー回転数を350rpmとした以外の条件は実施例21と同等とした。結果を表3に示す。
[実施例24]
実施例24では、注水ポートからの注水量を、フィード樹脂量100質量部に対しての0.5質量部である0.3kg/hの流量で注水を行った。注水量以外の条件は実施例21と同等とした。結果を表3に示す。
[実施例25]
実施例25では、粗芳香族ポリカーボネートにBEPOを5,000ppm添加した。BEPOの添加量以外の条件は、実施例21と同等とした。結果を表3に示す。
[比較例21]
比較例21では、注水ポートからの注水量を、フィード樹脂量100質量部に対しての5.2質量部である3.0kg/hの流量で注水を行った。注水量以外の条件は実施例23と同等としたものの、装置内樹脂温度が低下して樹脂粘度が上昇し、スクリュモーターがトルクオーバーとなり、運転継続は不可能であった。
[比較例22]
比較例22では、スクリュー回転数を600rpmとし、吐出樹脂温度が320℃となるよう運転を行った。スクリュー回転数の増大に伴う吐出樹脂温度の上昇以外の条件は実施例23と同等としたものの、取得樹脂には著しい着色が発生した。結果を表3に示す。
[比較例23]
比較例23では、注水を行わずに運転を行った。注水無以外の条件は実施例23と同等とした。結果を表3に示す。
Figure 0006915609
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、流動性、特に低剪断時の流動性が高く、色相が良好であり、精密部品、薄物等の射出成形用に使用することができる。
1Ra、1Rb 原料混合槽、2Ra、2Rb 連結剤調製装置、3R 第1縦型攪拌反応器、4R 第2縦型攪拌反応器、5R 第3縦型攪拌反応器、6R 第4縦型攪拌反応器、6Mix 混合機、7R 第5横型攪拌反応器。

Claims (6)

  1. 芳香族ポリカーボネートプレポリマーとジアルコール化合物とをエステル交換触媒の存在下に反応させて高分子量化し、脂肪族環状カーボネートを含む粗芳香族ポリカーボネート樹脂を得る工程であって、前記ジアルコール化合物が下記一般式(8a)で表される工程;及び
    粗芳香族ポリカーボネート樹脂を、溶融状態のまま、ベント部、注水部及びスクリューを装備した混練押出装置に供給し、次いで吐出樹脂温度が200℃以上、310℃以下となる条件で注水脱揮し、脂肪族環状カーボネートの少なくとも一部を除去する工程を含む、異種構造量が、サリチル酸に由来する部分構造を含む異種構造(PSA)の含有率として、全構造単位中に1,000ppm以下である芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法。
    Figure 0006915609

    [一般式(8a)中、Ra及びRbは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜30の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数3〜30のシクロアルキル基、酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数6〜30のアリール基、又は酸素原子若しくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭素数1〜15のアルコキシ基を表すか、あるいはRa及びRbは、相互に結合して環を形成していてもよい。R 〜R は各々独立して水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を表す。jは1〜30の整数を表す。]
  2. 粗芳香族ポリカーボネート樹脂中の脂肪族環状カーボネートが、質量基準で1〜10,000ppmである、請求項1に記載の製造方法。
  3. 芳香族ポリカーボネート樹脂中の脂肪族環状カーボネートが、質量基準で20ppm未満である、請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 注水量が、粗芳香族ポリカーボネート樹脂100質量部当たり0.05質量部〜3.0質量部である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
  5. 混練押出装置が、注水部の上流側に配置される触媒失活剤添加部を装備している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
  6. 前記吐出樹脂温度が200℃以上、310℃以下となる条件が、前記混練押出装置のスクリュー回転数を200〜350回転/分とすることを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
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