JPH02245023A - 枝分れ熱可塑性ポリカーボネート及びその製造法 - Google Patents
枝分れ熱可塑性ポリカーボネート及びその製造法Info
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Classifications
-
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
法安定性及び広い温度範囲での優れた衝撃強さなど、多
くの優れた物理的性質により特徴づけられる周知の高性
能エンジニアリング熱可塑性樹脂である。
み成形の用途に使用するのに適したポリカーボネート樹
脂は、例えば約2.0以上のメルトインデックス比及び
約3.0以上の複素粘度比などの高い溶融体強度(高い
形状保持性)及び高いせん断感度特性という有益な物理
的性質を更に有する必要がある。これらの性質を得るた
めには、臨界的な程度の枝分れを有するポリカーボネー
トが必要となる。
適している、枝分れのポリカーボネート例えばビスフェ
ノール−A (rBPAJ )ポリカポネートは、ポリ
カーボネートの不均質界面重合により製造できることが
知られている。例えば1.1.1−)リス(4−ヒドロ
キシフェニル)エタン(THPE) 、1,3.51−
リス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,4−ビ
ス(4’、4’−ジヒドロキシ−トリフェニルメチル)
ベンゼン等の1分子あたり3個以上のヒドロキシ基を有
する多価フェノールを、界面法で製造される高溶融体強
度の吹込み成形可能なポリカーボネート樹脂用に対する
枝分れ剤として使用することが、米国再発行特許箱27
,682号及び米国特許第3,799.953号各明細
書に記載されている。
する他の公知の方法には、枝分れ剤としてシアヌル酸ク
ロリドの使用(米国特許第3,541.049号明細書
);枝分れ剤として枝分れ二価フェノールの使用(米国
特許第4.469861号明細書);及び枝分れ剤とし
て3,3−ビス(4−ヒドロキシアリール)オキシンド
ールの使用(米国特許第4,185,009号明細書)
がある。そのほか、枝分れアルキルアシルハライド及び
/又は酸で末端キャップされ、改良された性質を有する
とされている芳香族ポリカーボネートが、米国特許第4
,431,793号明細書に記載されている。
中で行なわれ有機相にポリカーボネートが回収される。
ノールをカーボネート前駆物質と反応させ、枝分れポリ
カーボネ−トの製造においては枝分れ剤がコモノマーと
して使われる。
重合法により製造される吹込み成形可能なグレードの枝
分れポリカーボネートは、典型的には慣用のグレードの
線状ポリカーボネートの製造を停止させるプラントを必
要とし、従ってプラントの融通性を阻害し、そして生産
における製造コストを高める特殊製品である。
度の性質を有する枝分れポリカーボネートを調製するた
めの界面重縮合法を使わない、代替的な製造法を提供す
ることにある。
樹脂を得るために線状ポリカーボネート樹脂の溶融体特
性を変性する方法を提供することにある。
ら吹込み成形グレードのポリカーボネート樹脂を製造す
るための線状ポリカーボネートの押出機による加工方法
を提供することにある。
要な物理的性質を育する吹込み成形可能な枝分れポリカ
ーボネートの製造に慣用のグレードの線状ポリカーボネ
ートが出発物質として都合よく使用することができる新
規な改良された方法が提供される。
の存在下で、線状ポリカーボネート基質物質を、2個よ
り多いヒドロキシ基を有する多価フェノールと接触させ
ることからなる、熱可塑性で、枝分れ鎖の、高溶融体強
度のポリカーボネトを製造する方法を提供する。
として製造されてきた吹込み成形可能な枝分れポリカー
ボネートの簡便な製造法を提供する。本発明の製造法に
より、慣用の線状の非枝分れポリカーボネートを枝分れ
ポリカーボネートに転化することができる。様々な線状
の非枝分れポリカーボネートを使用することができる。
ロジー特性を有する物質を簡便且つ有効に製造するため
に使用することができる。
。
、触媒量の適宜のカーボネート平衡化触媒の存在下で、
予め形成された非枝分れの線状芳香族ポリカーボネート
を、分子あたり2個より多いヒドロキシ基を有する多価
フェノール枝分れ剤と接触させることにより得られる。
得ることができ、又は例えば界面重合法によるジヒドロ
キシ芳香族化合物とホスゲンとの反応など、通常の方法
の何れかにより製造することができる種々のアリールポ
リカーボネートの全てが包含される。
ネートの製造に適したいくつかのジヒドロキシ芳香族化
合物の代表例が、米国特許第4゜727.134号明細
書に記載されている。
にビスフェノール−Aが、本発明に有用な線状アリール
ポリカーボネート樹脂の製造に特に適しているため、し
ばしば好適である。
において、ホモポリマーよりも寧ろアリールポリカーボ
ネート共重合体を使用するのが望ましい場合には、該共
重合体の製造に、2種以上の異なるジヒドロキシ芳香族
化合物、あるいはジヒドロキシ芳香族化合物とグリコー
ルとの、又はヒドロキシもしくは酸末端停止ポリエステ
ルとの、又は二塩基酸との共重合体を使用することがで
きる。また、本発明において、前記アリールポリカーボ
ネート基質物質を得るために、アリールポリカーボネー
トホモポリマーと上記物質の何れかとのブレンドを使用
することができる。
カーボネートの製造に使用することができるカーボネー
ト前駆物質は、周知であり、そして例えば米国特許第4
,469,861号及び同4.431,793号明細書
に記載されている。
酸ジアリールエステル又はハロホルメートが包含される
。ハロゲン化カルボニルは、塩化カルボニル、臭化カル
ボニル及びこれらの混合物であることができる。本発明
において使用することができる炭酸ジアリールエステル
の代表例は、炭酸ジフェニル;炭酸ジ(クロロフェニル
)、炭酸ジ(ブロモフェニル)、炭酸ジ(トリクロロフ
ェニル)、炭酸ジ(トリブロモフェニル)等の炭酸ジ(
ハロフェニル);炭酸ジ(アルキルフェニル);炭酸ジ
(クロロナフチル);炭酸フェニルトリル;炭酸クロロ
フェニルクロロナフチル;など、又はこれらの混合物で
ある。本発明において使用するのに適したハロホルメー
トには、例えばハイドロキノンのビスクロロホルメート
、ビスフェノール−Aのモノクロロホルメート等の二価
フェノールのモノ又はビスハロホルメート;又は例えば
エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエ
チレングリコール等のビスハロホルメートなどのグリコ
ールのビスハロホルメートが包含される。当業者には他
のカーボネート前駆物質も想起されようが、ホスゲンと
しても知られている塩化カルボニルが一般に好適である
。
合法を用いる際には、前記ジヒドロキシ芳香族化合物を
例えば水酸化ナトリウム等のアルカリ金属塩の溶液に溶
解し、そして例えば塩化メチレン、ジクロロエタン又は
クロロベンゼン等の水不混和性溶剤を加える。室温で例
えばホスゲン等のカーボネート前駆物質を導入した後、
溶媒を留去させるか、又は沈澱させることによりポリカ
ーボネート中間体を有機相から直接単離する。
所望する分子量は、反応混合物に連鎖停止剤を加えて所
定の値の粘度を得ることにより調節することができる。
、m−及びp−メチルフェノール、m−及びp−エチル
フェノール、m−及びp−プロピルフェノール、m−及
びp−イソプロピルフェノール、m−ブロモフェノール
、p−ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノ
ール及びp−クミルフェノール等の単官能フェノールで
ある。前記試剤の添加は、通常はカーボネート前駆物質
の添加前に最初に行なうが、しかし重合度が高重合体の
重合度に達する反応時点までの何れの時点においても行
なうことができる。
ーボネートの製造に特に適した線状アリールポリカーボ
ネート樹脂を製造するために添加することができる連鎖
停止剤の量は、約6,000乃至約50,000の数平
均分子量を有する基質物質を製造するのに有効な量であ
る。この量は、反応に使用する芳香族ジヒドロキシ化合
物のモルパーセントの関数として変動する。当業者に理
解されるとおり、所望する性質を有するポリカーボネー
ト生成物基質物質の製造においては、かかる必要な連鎖
停止剤の添加は、枝分れ剤の添加により影響されないし
、あるいは阻害されない。
樹脂の枝分れ鎖ポリカーボネートへの転化は、触媒量の
適宜のカーボネート平衡化触媒の存在下で、この樹脂を
分子あたり2個より多いヒドロキシ基を有する多価フェ
ノール枝分れ剤と接触させることにより行なわれる。
もりはないが、平衡化触媒と多価フェノール枝分れ剤と
の反応からその場で反応性のフェノキシトが生成される
ことによって反応が開始され、このフェノキシトがその
後容易に線状ポリカーボネート骨格上の求電子カーボネ
ート炭素原子と付加反応を起こすことができ、これによ
って鎖の切断を起して、低分子量フラグメントと枝分れ
芳香族ポリカーボネートを生成させるものと思われる。
て新しい分子量分布を有し線状芳香族ポリカーボネート
基質物質よりも短い枝分れ鎖を有する生成物が形成され
るものと信じられる。
は、例えば1,1.1−トリス(4−ヒドロキシフェニ
ル)エタン(又は4.4’ 、4’−エチリデントリス
フェノール又はTHPE);1、 3. 5−トリス(
2−ヒドロキシエチル)シアヌル酸エステル[1,3,
5−トリス(2−ヒドロキシエチル)−1,3,5−)
リアジン−2゜4.6− (IH,3H,5H)
トリオン] ;4゜6−シメチルー2.4.’6−トリ
(4−ヒドロキジフェニル)へブタン−2;2,2−ビ
ス−4゜4− (4,4’−ジヒドロキシフェニル)シ
クロヘキシルプロパン;i、3.5−)リヒドロキシベ
ンゼン(フロログルシノール);1,2.3−トリヒド
ロキシベンゼン(ピロガロール);及び1.4−ビス(
4’、4’ −ジヒドロキシトリフェニルメチル)ベン
ゼン等のトリオール又はテトラオール又はこれより多数
のヒドロキシで置換された多価フェノールの全てが包含
される。こうした化合物、本発明で使用するのに適した
他の多価フェノール、及びそれらの製造法が、例えば米
国特許第3,799.95’3号及び米国再発行特許第
27,682号各明細書に記載されている。
えば2’、3’、4’ −トリヒドロキシアセトフェノ
ン、2,3.4−)ジヒドロキシ安息香酸。2,3.4
4リヒドロキシベンゾフエノン、2,4.4’ −トリ
ヒドロキシベンゾフェノン、2’ 、4’ 、6’ −
トリヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシフェニル)プロ
ビオフエノン(フロレチン):ペンタヒドロキシフラボ
ン;3゜4.5−トリヒドロキシフェニルエチルアミン
(5−ヒドロキシフェニル);a、4. −トリヒドロ
キシフェネチルアルコール;2+ 4. 5−1−リ
ヒドロキシピリミジン(インバルビッル酸);テトラヒ
ドロキシ−1,4−キノン水和物(テトラヒドロキシ−
1,47−ベンゾキノン);22’ 、4.4’ −テ
トラヒドロキシベンゾフェノン;及び1. 2. 5.
8−テトラヒドロキシアントラキノン(キナリザリン
)が包含される。
るために、前記多価フェノールの2種以」二の混合物を
使用することができる。
ルも想起されようが、1.11−トリス(4−ヒドロキ
シフェニル)エタン又はTHPEが、競争力のある価格
で容易に入手できるので好適である。
媒として作用する化合物、及び化学変化を受けて従来の
開始剤又は促進剤として作用する化合物が包含される。
イス酸が包含され、そして一般に、例えば米国特許第4
,650,852号及び同4,605.731号各明細
書に記載されている様な環状ポリカーボネートオリゴマ
ーの重合用として公知の触媒の全てが包含される。
トキシド、n−ブチルリチウム、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド、及び例えば安息香酸ナトリウム及び
ステアリン酸リチウム等の様々な弱塩基性の塩が包含さ
れる。
リエタノールアミンチタンイソプロポキシド、テトラ(
2−エチルヘキシル)チタネート、及び例えばアルミニ
ウムアセチルアセトネート、ビスイソプロポキシチタン
とスアセチルアセトネト及びエチルアセトアセテートの
ビスイソプロポキシアルミニウム塩等の多価金属キレー
トが包含される。
なのは、例えば前出の米国特許第4,650.852号
及び同4,605,731号各明細書に記載され、そし
てポリカーボネート形成触媒として使用されている配位
化合物である。この群の塩基性触媒化合物は、多価フェ
ノール枝分れ剤との接触によりフェノキシトを生成し、
これにより前述の様に基質物質の求電子炭素原子と容易
に付加反応を起こし得る強力な求核試薬を与える能力を
有するため、本発明の実施において好適である。
ラブチルアンモニウム、テトラフェニルホウ酸テトラメ
チルアンモニウム、テトラフェニルホウ酸リチウム、テ
トラフェニルホウ酸ナトリウム、ビス−2,2′−ビフ
ェニレンホウ酸ナトリウム、テトラフェニルホウ酸カリ
ウム、テトラフェニルホウ酸テトラメチルホスホニウム
、テトラフェニルホウ酸テトラ−n−プチルホスホニウ
ム及びテトラフェニルホウ酸テトラフェニルホスホニウ
ムが包含される。
して臨界的条件ではなく、従って本発明における前記の
触媒又は類似の触媒の使用は、それらの熱安定性、所望
する反応速度、及び使用する特定の線状ポリカーボネー
ト及び枝分れ剤の化学的性質等のファクターによって決
めることができる。しかし、テトラフェニルホウ酸テト
ラブチルアンモニウムが、活性が高いために特に好適で
ある。
、例えばへりコーン内で約250乃至350’Cの温度
で約5乃至30分間の溶融縮合による反応の前に前記試
薬を乾式混合することにより、あるいは前記試薬を乾式
混合しそして混合物を約200乃至約350℃の範囲の
温度にある押出装置に連続的に供給することにより行な
うことができる。
を得るのに十分な時間に亘り進行させる。
の変化により枝分れ部位の数及び平均枝分れポリカーボ
ネート鎖長が与えられるため、本発明の実施に対しては
臨界的条件ではない。例えば、枝分れ剤の量が少ないと
比較的長い鎖を有する少ない枝分れ点を生じ、そして枝
分れ剤の量が多いと枝分れ点の数を増加させるが鎖の平
均長さを減少させる。従って、枝分れ剤の量は、所望す
る特定の枝分れポリカーボネートの様々な性質及び意図
する最終用途次第で決められる。しかし、吹込み成形可
能なポリカーボネート樹脂の製造においては、反応器内
の線状ポリカーボネート樹脂の分子量及び量を基準とし
て約0,1乃至約2゜0モルパーセントの範囲の枝分れ
剤の量を用いることが好ましい。
媒の量は、使用する特定の触媒、所望する反応速度、例
えば枝分れ反応が平衡に達しそして安定な枝分れポリカ
ーボネート生成物が得られる速度、使用する特定の基質
物質及び枝分れ剤の化学的性質、所望する様々な枝分れ
ポリカーボネートの特定の性質及び意図する最終用途次
第で決めることができるため、本発明の実施に対して臨
界的条件ではない。これらの変数に依って、実験を行な
わずに特定の枝分れポリカーボネートの製造に対して有
効な触媒の量を容易に決定することができる。従って、
吹込み成形可能な高溶融体強度の枝分れ鎖ポリカーボネ
ートの製造にホウ酸エステル含有開始剤を使用する場合
、その量が存在する線状ポリカーボネート基質物質の量
を基準として、約0,01乃至約0.1モルパーセント
の範囲であることが好ましい。
ボネートの製造前、製造の間又は製造後の何れの段階に
おいても、あらゆる種類の補助剤を添加することが可能
である。補助剤の例として挙げることができるものには
、防火剤;染料;顔料;離型剤;水分、熱及び紫外線の
作用に対する安定剤;潤滑剤;及びガラス粉、石英製品
、黒鉛、硫化モリブデン、金属粉末、ポリテトラプルオ
ロエチレン粉末等の高融点プラスチックの粉末、綿、シ
サル麻及び石綿等の天然繊維、及び極めて広範な種類の
ガラス繊維、金属フィラメント及びポリカーボネートの
溶融体中に存在するときに安定でありそしてポリカーボ
ネートに重大な損傷を与えない繊維等の充填材;が包含
される。
トは、好ましくは少なくとも2.0のメルトインデック
ス比(MIR)、少なくとも3゜0の複素粘度比(R”
)及び約5,000乃至約20.000の数平均分子
量を持った溶融体レオロジー特性を有する。また、得ら
れる枝分れ鎖ポリカーボネートは、好ましくはクロロホ
ルム中で1.0.0.5及び0,33パーセントの溶液
について25℃で測定して約0.50乃至0.55の固
有粘度、及び米国特許第4. 465. 8’20号明
細書、4欄、15乃至35行の試験法に従って4,00
0乃至15.000センチ秒の溶融粘度を有する。
工及び射出成形の両方、特に高溶融体強度及び押出物の
優れた形状保持性を有する材料を必要とする吹込み成形
法による中空物品及び大型パネルの製造に使用すること
ができる。
に十分に説明する。これらの実施例は、例証の目的のみ
を意図しており、本発明の範囲を限定することを意図し
ていない。
技分れ枝分量の影響を説明するために、へりコーンミキ
サー内で一連の溶融縮合を行なった。
ドの線状BPA−ポリカーボネートを、存在する基質物
質の量を基準として0.025モルパーセントのホウ酸
エステルを与えるのに十分な量のテトラフェニルホウ酸
テトラブチルアンモニウム触媒、及び表示した量のTH
PE技分れ枝と乾式混合した。その後、混合物を270
乃至300℃の範囲の温度のへりコーン内で20乃至3
0分間放置し、その後得られた枝分れポリカーボネート
を抽出し、そしてMIRとR2の溶融体レオロジー特性
について評価した。結果を、下記表1に示した。
しい性質が十分に実証され認識される様に、市販の枝分
れポリカーボネート及び線状ポリカーボネートの夫々の
同様の性質を例示するため比較例7及び8も示した。
ボネートの溶融体特性に与える影響実施例Nα HPE (モル%) MIR+ 2)cg重2 (ダラム) R1(Tr8r、) 1 0.6 2
.37 0.260 4
.3(265℃)2 0.8
3.05 0.217
5.0(256℃)3
1.0 2.67 0.
263 5.0(260℃)4
1.2 2.39
0.292 5.0(25
5℃)5 1.4
2.71 0.3516
1.6 2.51
0.468 5.2(245
℃)7 市販の1503 2.
42 0.147 3.8 (
278℃)表注) 米国特許第4,415,722号明細書、6欄、1乃至
7行に記載されている方法で測定した。
れたポリカーボネートを押出すために2kg重を用いた
場合に、60秒間に押出された試料の重量を、各試料に
ついて記録した。
重合BPAポリカーボネートにトリメリド酸トリクロリ
ドを添加して調製した。
いる線状BPAポリカーボネート。
溶融体粘度の、高ぜん断(押出の間など、即ち100ラ
ジアン/秒)、での複素溶融体粘度典型的には20,0
00ブライズに対する比として定義される。従って、R
1はポリマーのせん断稠度低下挙動の尺度である。経験
により、良好な流動成形性能が、R8が3.5以上のと
きに得られることが教示されている。R1値は、レオメ
トリックス・ダイナミック・スペクトロメータ(Rhe
ometrjcs Dynamic Spectrom
eter)により、3つの異なる温度(典型的には23
0,250及び270℃)で複素粘度を測定することに
より得られる。このデータをアレニウスの方程式に当て
はめて、最適の加工押出温度、即ち溶融粘度が100ラ
ジアン/秒で20 000ブライズとなる温度を計算す
る。次いで、この温度で低せん断での粘度を計算する。
によりRXを計算する。
較例7及び8は、調べた何れのTHPEffiにおいて
も、非枝分れ樹脂である市販の130よりも可成り高い
性質、そして従来の界面重合法により製造された枝分れ
ポリカーボネートである市販の150よりも幾分良好な
性質を示す枝分れポリカーボネート物質を生成させるこ
とを示している。
した様な追加の乾式混合物を調製し、その後へりコーン
と比べて極めて短い滞留時間を存する押出機内で溶融平
衡を行なった。比較例11においては、レキサン(Le
xan ) 130を押出した。全ての物質の溶融体レ
オロジー特性を、下記表2に示した。
枝分れポリカーボネートの望ましい溶融体レオロジー特
性を示している。また、押出したベレットのゲル透過ク
ロマトグラフィー分析の結果を、同一の物質をメルトイ
ンデクサ内で270℃で10分間加熱した後ゲル透過ク
ロマトグラフィー分析の結果と比較したところ、物質が
押出機内で完全に平衡化し、従って完全に反応したこと
が示された。その上、押出した物質についてメルトレオ
メータ−により300℃で60分間熱老化試験を行なっ
たところ、本発明により製造された押出物が熱的に安定
であることが示された。
Claims (6)
- (1)触媒量のカーボネート平衡化触媒の存在下で、線
状芳香族ポリカーボネートを、分子あたり2個より多い
ヒドロキシ基を有する多価フェノールと反応させること
からなる熱可塑性枝分れ鎖ポリカーボネートの製造法。 - (2)触媒量のカーボネート平衡化触媒の存在下で、約
10,000乃至約30,000の数平均分子量を有す
る線状芳香族ポリカーボネートを、分子あたり2個より
多いヒドロキシ基を有する多価フェノールと接触させる
ことからなる、少なくとも2.0のメルトインデックス
比と少なくとも3.0の複素粘度比を有する熱可塑性枝
分れ鎖ポリカーボネートの製造法。 - (3)多価フェノールが1、1、1−トリス(4−ヒド
ロキシフェニル)エタンであり、そしてカーボネート平
衡化触媒がテトラフェニルホウ酸テトラブチルアンモニ
ウム、テトラフェニルホウ酸テトラメチルアンモニウム
、テトラフェニルホウ酸リチウム、テトラフェニルホウ
酸ナトリウム、ビス(2、2′−ビフェニレン)ホウ酸
ナトリウム、テトラフェニルホウ酸カリウム、テトラフ
ェニルホウ酸テトラメチルホスホニウム、テトラフェニ
ルホウ酸テトラ−n−ブチルホスホニウム及びテトラフ
ェニルホウ酸テトラフェニルホスホニウムから選ばれる
請求項2記載の製造法。 - (4)線状芳香族ポリカーボネート基質物質の量を基準
として、多価フェノールが約0.1乃至約2.0モルパ
ーセントの量で存在し、そして触媒が約0.01乃至約
0.1モルパーセントの量で存在する請求項3記載の製
造法。 - (5)熱可塑性枝分れ鎖ポリカーボネートが約200℃
乃至約350℃の温度で約1乃至約30分間の溶融縮合
により製造される請求項2記載の製造法。 - (6)熱可塑性枝分れ鎖ポリカーボネートが約200℃
乃至約350℃の温度での押出法により製造される請求
項2記載の製造法。
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