JPH06145332A - 芳香族ポリカーボネート共重合体の製造方法 - Google Patents

芳香族ポリカーボネート共重合体の製造方法

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JPH06145332A
JPH06145332A JP29442192A JP29442192A JPH06145332A JP H06145332 A JPH06145332 A JP H06145332A JP 29442192 A JP29442192 A JP 29442192A JP 29442192 A JP29442192 A JP 29442192A JP H06145332 A JPH06145332 A JP H06145332A
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hydroxyphenyl
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bisphenol
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に耐熱性、熱安定性、耐酸化性に優れ、良
好な透明性、成形性を有する芳香族ポリカーボネートを
提供する 【構成】 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンと
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンか
らなる二価フェノールに特定量のホスゲンを20℃以下
の温度で反応させる芳香族ポリカーボネート共重合体製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、芳香族ポリカーボネー
ト共重合体を製造する方法に関する。更に詳しくは、特
に耐熱性、熱安定性、耐酸化性に優れ、良好な透明性、
成形性を有する芳香族ポリカーボネート共重合体を製造
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、代表的な芳香族ポリカーボネート
として知られている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と略称する)に
ホスゲンを反応させて得られるビスフェノールAからの
ポリカーボネートは透明性、耐熱性、機械的特性に優
れ、更に寸法精度がよい等多くの優れた性質を有するが
ゆえにエンジニアリングプラスチックとして多くの分野
で使用されている。特に近年その透明性を生かして情報
ディスク、光ファイバー、レンズ等の分野への利用が展
開されている。しかしながら、ビスフェノールAからの
ポリカーボネートは用途によってはなお耐熱性が不充分
であり、より耐熱性に優れた透明な芳香族ポリカーボネ
ートの出現が望まれている。
【0003】一方、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロ
パン(以下ビスフェノールAFと略称する)にホスゲンを
反応させると耐熱性の優れた芳香族ポリカーボネートが
得られることが知られている(特公平3−12283号
公報)。しかしながら、ビスフェノールAFからのポリカ
ーボネートは、ビスフェノールAからのポリカーボネー
トよりも熱安定性に劣り、しかもそのガラス転移温度は
160℃に達せず、その耐熱性も充分に満足できるもの
ではない。また、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)フルオレンにホスゲンを反応させると耐熱性の優れ
た芳香族ポリカーボネートが得られることも公知である
(米国特許第3546165号明細書)。しかしなが
ら、この芳香族ポリカーボネートを合成する際、溶媒に
不溶のゲル状物が多量に生成し、溶媒可溶成分の收率は
高々60〜70%で実用性に乏しい上にこのものを溶融
成形しようとしても、溶融粘度が高すぎて成形できない
という問題があった。更に、ビスフェノールAFと9,9
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンの交互共
重合体も知られている(Macromolecules,Vol3,No.5,197
0,536〜544)。しかしながら、この交互共重合体を製造
するにはこれらビスフェノールのビスクロロホーメート
を用いる必要があり、合成し難く実用化が困難であっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特に
耐熱性、熱安定性、耐酸化性に優れ、良好な透明性、成
形性を有する芳香族ポリカーボネートを提供することに
ある。
【0005】本発明者は上記目的を達成せんとしてビス
フェノールAFからのポリカーボネートの熱安定性と耐熱
性の改善について鋭意研究を重ねた結果、ビスフェノー
ルAFと9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオ
レンを共重合することに着目し、この共重合体を製造す
る方法について更に研究を重ねた結果、ホスゲンのモル
比を一定範囲に制御し且つ一定温度以下でホスゲン化反
応させることによって特に優れた耐熱性、熱安定性、耐
酸化性を有し、しかも優れた透明性、成形性を有する芳
香族ポリカーボネート共重合体が得られることを見出し
た。本発明はこの知見に基づいて完成した。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ビスフェノー
ルAFと9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオ
レンを主とする二価フェノールのアルカリ水溶液に有機
溶媒の存在下ホスゲンを反応させて芳香族ポリカーボネ
ート共重合体を製造するに当り、ホスゲンの使用量をビ
スフェノールの全量に対するモル比で1.15〜1.3
0とし且つ20℃以下の温度でホスゲン化反応させるこ
とを特徴とする芳香族ポリカーボネート共重合体の製造
方法である。
【0007】本発明で使用するビスフェノールAFは、ヘ
キサフルオロアセトンとフェノールの反応により得られ
る。ビスフェノールAFの不純物の量があまりに多くなる
と得られる共重合体の透明性や熱安定性が低下するよう
になるので再結晶処理したものが好ましく、特に再結晶
処理を繰返して不純物の量を液体クロマトグラフィーで
0.02%以下に減少させた純度99.98%以上のも
のが好ましい。また、9,9−ビス(4−ヒドロキシフ
ェニル)フルオレンはフルオレノンとフェノールの反応
により得られる。このものも不純物の量があまりに多く
なると得られる共重合体の熱安定性が低下するようにな
るので再結晶処理したものが好ましく、特に再結晶処理
を繰返して不純物の量を液体クロマトグラフィーで1%
以下に減少させた純度99%以上のものが好ましい。ビ
スフェノールAFと9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)フルオレンの使用割合、即ち共重合割合は広い範囲
をとることができるが、耐熱性と成形性の点から前者が
15〜95モル%で後者が85〜5モル%になる範囲が
好ましく、前者が55〜95モル%で後者が45〜5モ
ル%になる範囲が特に好ましい。
【0008】また、上記ビスフェノールAFと9,9−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンには、少量で
あれば(通常10モル%以下)他の二価フェノールを併
用してもよい。他の二価フェノールとしては例えばビス
フェノールA、4,4′−ジヒドロキシビフェニル、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、1,1−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)フェニルエタン、2,2−ビス
(3−メチル−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)シクロヘキサ
ン、2,2−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス(3−イソプロピル−4
−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−
ヒドロキシフェニル)ブタン、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(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)
プロパン、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フィド、3,
3′−ジメチル−4,4′−ジヒドロキシジフェニルス
ルフィド、4,4′−ジヒドロキシジフェニルオキシド
等があげられる。
【0009】本発明の方法では先ずホスゲン化反応を行
う。ホスゲン化反応はアルカリ水溶液にビスフェノール
AFと9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレ
ンを溶解し、有機溶媒を加えて20℃以下、好ましくは
10〜15℃に保持しつつホスゲンを反応させた後重縮
合反応に供するか、又はビスフェノールAFのアルカリ水
溶液と9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオ
レンのアルカリ水溶液を別々に調整し、夫々に有機溶媒
を加えて20℃以下、好ましくは10〜15℃に保持し
つつホスゲンを反応させ、得られた夫々のオリゴマーを
混合して重縮合反応に供する。ビスフェノールのアルカ
リ水溶液にホスゲンを反応させるには、ガス状のホスゲ
ンを吹込むか又は液状のホスゲンを混合すればよい。反
応温度が20℃を越えると末端クロロホーメートの分解
が多くなり、得られる共重合体の熱安定性が悪化するよ
うになる。ホスゲンの使用量はビスフェノールの全量に
対してモル比で1.15〜1.30の範囲にすべきであ
る。1.15未満では反応に関与するホスゲンが不足し
て充分な重合度の共重合体得られ難く、1.30を越え
ると末端クロロホーメートが多量残ったり、この末端ク
ロロホーメートが加水分解して末端OH量が増大し、得ら
れる共重合体の熱安定性や耐酸化性が悪化するようにな
る。反応中はpHを10以上に保持するのが好ましく、ま
たホスゲン化時にハイドロサルファイトのような還元剤
を少量添加してもよい。
【0010】ここで使用するアルカリとしては、アルカ
リ金属やアルカリ土類金属の水酸化物のような強塩基性
の化合物が好ましく、特に水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等が好ましい。アルカリ水溶液に使用する水はイ
オン交換水が好ましく、またアルカリ水溶液は窒素ガス
等を通じて脱酸素して使用するのが好ましい。アルカリ
水溶液の濃度は通常1〜10重量%、好ましくは3〜7
重量%である。アルカリ水溶液に溶解するビスフェノー
ルの濃度は、ビスフェノールAFと9,9−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)フルオレン合わせて通常1〜20重
量%、好ましくは3〜10重量%である。有機溶媒とし
ては、反応に不活性な有機溶媒例えば塩化メチレン、ク
ロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素が好ましく、有機
溶媒もまたアルカリ水溶液と同様に脱酸素して使用する
のが好ましい。
【0011】本発明では末端停止剤を使用することがで
きる。末端停止剤としては例えばフェノール、アルキル
フェノールのような一価のフェノール類、フェニルクロ
ロカーボネート、芳香族又は脂肪族のカルボン酸クロラ
イド等の酸ハロゲン化物を公知の方法で所定量使用され
る。
【0012】次いで行う重縮合反応は通常25〜35
℃、好ましくは28〜30℃の温度で行われる。反応時
間は通常10分〜5時間、好ましくは30分〜2時間で
ある。反応中はpHを12以上に保持することが好まし
い。また、反応を促進するために少量のアミン系触媒を
使用することができる。好ましい触媒としては例えばト
リエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアンモ
ニウムブロマイド、トリエチルアンモニウムヒドロキサ
イド等の三級アミンや四級アンモニウム化合物があげら
れ、その使用量はビスフェノール全量に対するモル比で
通常0.0001〜0.01、好ましくは0.002〜
0.005である。かくして得られる芳香族ポリカーボ
ネート共重合体の重合度は、あまりに小さいと得られる
成形品が脆くなり、あまりに大きくなると溶融流動性が
悪くなり、良好な成形品が得られ難くなるので、ポリマ
ー0.7g を塩化メチレン100mlに溶解して20℃で
測定した比粘度で0.160〜0.418の範囲のもの
が好ましい。
【0013】本発明により得られる芳香族ポリカーボネ
ート共重合体には、必要に応じて各種添加剤例えば酸化
防止剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、離型剤、難燃剤、
染顔料、帯電防止剤、耐候剤、ガラス繊維、カーボン繊
維、金属繊維、タルク等の無機物等を添加してもよい。
これらの添加剤は例えば溶液状で混合したり、タンブラ
ー、スーパーミキサー、ナウタミキサー等の任意の方法
で混合し、ペレット状に押出したり、ファイバー状、フ
ィルム状やその他の成形品に加工することができる。ま
た、得られる芳香族ポリカーボネート共重合体は、他の
ポリカーボネートやそれ以外の熱可塑性樹脂と混合して
使用してもよい。
【0014】特に、本発明により得られる芳香族ポリカ
ーボネート共重合体にホスファイト系、フェノール系、
有機イオウ系の酸化防止剤の少なくとも一種を配合する
ことは好ましいことである。ここで用いるホスファイト
系酸化防止剤としては例えば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、トリデ
シルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオ
クタデシルホスファイト、ジデシル−モノフェニルホス
ファイト、ジオクチル−モノフェニルホスファイト、ジ
イソプロピル−モノフェニルホスファイト、モノブチル
−ジフェニルホスファイト、モノデシル−ジフェニルホ
スファイト、モノオクチル−ジフェニルホスファイト、
ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニ
ル)ペンタエリスリトール−ジ−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、ビス(ノニルフェニル)ペンタ
エリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス(2,4−ジ
−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−
ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチル
フェニル)−4,4−ジフェニレンホスホナイト等の亜
リン酸のトリエステル、又はエステル部をアルキル基、
フェニル基、アルキルアリール基等で置換したジエステ
ル、モノエステルであり、これらは単独で使用しても又
は二種以上併用してもよい。なかでもトリス(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−ジフェニレンホス
ホナイトが好ましい。
【0015】フェノール系酸化防止剤は、フェノール系
化合物の水酸基に対してオルト位に嵩高の基が存在する
ヒンダードフェノール系化合物であり、例えばトリエチ
レングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−
メチル−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]、ペンタエリスリトール−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]、オクタデシル−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、
1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5
−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼ
ン、N−N′−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert
−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)、
3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジル
フォスフォネート−ジエチルエステル、トリス(3,5
−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシ
アヌレイト、3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−
[β−(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]エチル}−2,4,
8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等
があげられ、なかでもペンタエリスリトール−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]、オクタデシル−3−
(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)プロピオネートが好ましい。
【0016】有機イオウ系酸化防止剤としては例えばテ
トラキス[メチレン−3−(ヘキシルチオ)プロピオネ
ート]メタン、テトラキス[メチレン−3−(デシルチ
オ)プロピオネート]メタン、テトラキス[メチレン−
3−(ラウリルチオ)プロピオネート]メタン、テトラ
キス[メチレン−3−(オクチルチオ)プロピオネー
ト]メタン、ジラウリル−3,3′−チオジプロピオネ
ート、ジミリスチル−3,3′−チオジプロピオネー
ト、ジステアリル−3,3′−チオジプロピオネート、
ジトリデシル−3,3′−チオジプロピオネート、2,
2−チオ−ジエチレンビス[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]、
2,2−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェ
ノール)、2−メルカプトベンズイミダゾール等があげ
られ、なかでもテトラキス[メチレン−3−(ラウリル
チオ)プロピオネート]メタンが好ましい。
【0017】かかる酸化防止剤の配合量は、芳香族ポリ
カーボネート共重合体100重量部に対して0.001
〜1.0重量部である。
【0018】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を更に説明す
る。なお、実施例中の部及び%は重量部及び重量%であ
り、測定は下記の方法で行った。
【0019】比粘度:ポリマー0.7g を塩化メチレン
100mlに溶解して20℃で測定した。
【0020】透明性:ポリマーを280℃で圧縮成形し
た径40mm、厚み2mmの円盤の全光線透過率を測定して
評価した。
【0021】耐熱性:デュポン社製 DSC−910を用い
て昇温速度10℃/分でガラス転移温度測定した。
【0022】熱安定性:ポリマー3g を試験管に封入し
て真空脱気し、330℃で4時間熱処理した後200ml
の塩化メチレンに溶解し、光路長10cmの石英セルを用
いて600 nmの光線透過率を(株)日立製作所製分光
光度計U-3400により測定した。
【0023】耐酸化性:ポリマー40g を恒温槽内で空
気雰囲気下280℃で4時間加熱した後塩化メチレン4
00g に溶解し、光路長25cmの石英セルを用いて86
0〜280nmの光線透過率を分光光度計U-3400によ
り測定し、ポリマー1cm当りの透過率に換算した。
【0024】
【実施例1】撹拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反
応槽にイオン交換水249部及び48.5%水酸化ナト
リウム水溶液16.4部を加え、窒素ガスで30分間バ
ブリングして脱酸素し、これにハイドロサルファイト
0.05部を加え、純度99.98%のビスフェノール
AF27.1部及び純度99.8%の9,9−ビス(4−
ヒドロキシフェニル)フルオレン3.14部を溶解し、
塩化メチレン267部を加え、撹拌下14〜16℃でホ
スゲン10.4部(モル比1.17)を約60分かけて
吹込んだ。次いで48.5%水酸化ナトリウム水溶液
5.6部及びp-tert−ブチルフェノール0.67部を加
え、攪拌して乳化させた後トリエチルアミン0.02部
を加え、30℃で約2時間撹拌して反応を終了した。反
応終了後有機相を分取し、塩酸酸性にした後水洗を繰返
して不純物を除去した後塩化メチレンを蒸発させて共重
合ポリマーを得た。この共重合ポリマーの比粘度は0.
211であり、ガラス転移温度は167℃と高い耐熱性
を示し、全光線透過率は89%と良好であり、熱処理後
の光線透過率も82%と優れた熱安定性を示し、耐酸化
性も図1に1(□)で示す通りビスフェノールAからの
ポリマーに比較して著しく優れている。
【0025】
【実施例2】実施例1で使用した装置にイオン交換水1
897部、48.5%水酸化ナトリウム水溶液125部
及びハイドロサルファイト0.5部を加え、実施例1と
同様にして脱酸素した後、純度99.98%のビスフェ
ノールAF183.5部及び純度99.8%の9,9−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン47.9部を
溶解し、塩化メチレン2038部を加え、撹拌下13〜
16℃でホスゲン79.1部を約50分かけて吹込ん
だ。次いで48.5%水酸化ナトリウム水溶液42.5
部及びp-tert−ブチルフェノール6.7部を加え、攪拌
して乳化させた後トリエチルアミン0.17部を加え、
30℃で2時間撹拌して反応を終了した。このものを実
施例1と同様に処理して共重合ポリマーを得た。この共
重合ポリマーの比粘度は0.177であり、ガラス転移
温度は178℃と高い耐熱性を示し、全光線透過率は8
9%と良好であり、熱処理後の光線透過率も80%と優
れた熱安定性を示し、耐酸化性も図1に2(+)で示す
通りビスフェノールAからのポリマーに比較して著しく
優れている。
【0026】
【比較例1】ホスゲンの使用量を12.0部(モル比
1.35)にする以外は実施例1と同様にして共重合ポ
リマーを得た。この共重合ポリマーの比粘度は0.20
3、ガラス転移温度は165℃と高い耐熱性を示した
が、熱処理後の光線透過率は74%と低く熱安定性に劣
る。
【0027】
【比較例2】ホスゲンの使用量を9.95部(モル比
1.12)にする以外は実施例1と同様にして共重合ポ
リマーを得た。この共重合ポリマーの比粘度は0.15
0しかなく、脆くて実用性のないものであった。
【0028】
【比較例3】9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
フルオレンを使用せずにビスフェノールAFの使用量を3
0.2部にする以外は実施例1と同様にしてビスフェノ
ールAFのホモポリマーを得た。このホモポリマーの比粘
度は0.194であり、全光線透過率は89%と良好で
あるが、ガラス転移温度は159℃と低く耐熱性が劣
る。
【0029】
【比較例4】ビスフェノールAFを使用せずに9,9−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンの使用量を3
1.5部にする以外は実施例1と同様にして得た9,9
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンのホモポ
リカーボネートは、ガラス転移温度は287℃と高い耐
熱性を示したが、300℃では溶融不充分で満足な成形
品は得られなかった。
【0030】
【比較例5】比粘度が0.279であるビスフェノール
Aからのポリカーボネート[帝人化成(株)製パンライ
ト AD-5503]を実施例1と同様に評価した。全光線
透過率は89%と良好であるが、ガラス転移温度は14
9℃と低く耐熱性が劣り、耐酸化性も図1に3(◇)で
示す通り劣るものであった。
【0031】
【発明の効果】本発明の方法によって得られる芳香族ポ
リカーボネート共重合体は、特に耐熱性、熱安定性、耐
酸化性に優れ、良好な透明性、成形性を有しているので
高い耐熱性と光学特性が要求される分野、例えばヘッド
ランプレンズ、各種レンズ、プリズム、光導波路、コネ
クター、光ファイバー、光ディスク、液晶パネル等各種
光学機器用の素材として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポリマーの耐酸化性を示すための熱処理後のポ
リマーの溶液の分光光線透過率を示すチャートである。
【符号の説明】
1 本発明(実施例1)の芳香族ポリカーボネート共重
合体の分光光線透過率 2 本発明(実施例2)の芳香族ポリカーボネート共重
合体の分光光線透過率 3 ビスフェノールAからのポリカーボネート(比較例
5)の分光光線透過率

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
    ル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパ
    ンと9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレ
    ンを主とする二価フェノールのアルカリ水溶液に有機溶
    媒の存在下ホスゲンを反応させて芳香族ポリカーボネー
    ト共重合体を製造するに当り、ホスゲンの使用量をビス
    フェノールの全量に対するモル比で1.15〜1.30
    とし且つ20℃以下の温度でホスゲン化反応させること
    を特徴とする芳香族ポリカーボネート共重合体の製造方
    法。
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