JPH0627190B2 - ポリカーボネートの製造方法 - Google Patents

ポリカーボネートの製造方法

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JPH0627190B2
JPH0627190B2 JP1177347A JP17734789A JPH0627190B2 JP H0627190 B2 JPH0627190 B2 JP H0627190B2 JP 1177347 A JP1177347 A JP 1177347A JP 17734789 A JP17734789 A JP 17734789A JP H0627190 B2 JPH0627190 B2 JP H0627190B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ポリカーボネートの製造方法に関し、さらに
詳しくは、高分子量を有し、しかも優れた耐熱性および
耐水性を有し、その上色調の改良されたポリカーボネー
トの製造方法に関する。
発明の技術的背景ならびにその問題点 ポリカーボネートは、耐衝撃性などの機械的特性に優
れ、しかも耐熱性、透明性などにも優れており、広く用
いられている。このようなポリカーボネートの製造方法
としては、ビスフェノールなどの芳香族系有機二水酸基
化合物とホスゲンとを直接反応させる方法(界面法)、
あるいはビスフェノールなどの芳香族系有機二水酸基化
合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸ジエステルと
を溶融状態でエステル交換反応(重縮合反応)させる方
法などが知られている。
ところで芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステル
とのエステル交換反応によってポリカーボネートを製造
する際には、芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエス
テルとを、金属の有機酸塩、無機酸塩、酸化物、水酸化
物、水素化物あるいはアルコラートなどの触媒を用い
て、通常250〜330℃の温度で減圧下に加熱しなが
ら溶融状態でエステル交換反応させているため、前述の
界面法と比較して安価にポリカーボネートを製造するこ
とができるという利点を有している。しかしながら、芳
香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとを溶融状
態で反応させているため、生成するポリカーボネートは
長時間高温に曝されることとなり、黄色に着色したり、
耐熱性あるいは耐水性に劣ったりするという問題点があ
った。また用いる触媒によっては、重合活性が余り高く
なく、高分子量を有するポリカーボネートを得ることが
できないという問題点もあった。
また特開昭60-51719号公報には、含窒素塩基性化合物と
ホウ素化合物との組合せからなる触媒を用いてポリカー
ボネートを製造する方法が提案されており、この触媒を
用いれば比較的淡色なポリカーボネートが得られるが、
この触媒は重合活性が低いという問題点があった。
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意検討
したところ、特定の触媒を用いて、芳香族系有機二水酸
基化合物と炭酸ジエステルとを重縮合させればよいこと
を見出して、本発明を完成するに至った。
発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決し
ようとするものであって、高分子量を有し、しかも優れ
た耐熱性および耐水性を有し、その上色調が改良された
ポリカーボネートを得ることができるようなポリカーボ
ネートの製造方法を提供することを目的としている。
発明の概要 本発明に係る第1のポリカーボネートの製造方法は、芳
香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとを溶融重
縮合してポリカーボネートを製造するに際して、 (a) 含窒素塩基性化合物 および (b) 芳香族系有機二水酸基化合物1モルに対して、10
-8〜10-4モル量のアルカリ金属化合物またはアルカリ
土類金属化合物 からなる触媒を用いることを特徴としている。
また本発明に係る第2のポリカーボネートの製造方法
は、芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとを
溶融重縮合してポリカーボネートを製造するに際して、 (a) 含窒素塩基性化合物 (b) 芳香族系有機二水酸基化合物1モルに対して、10
-8〜10-4モル量のアルカリ金属化合物またはアルカリ
土類金属化合物 および (c) ホウ酸またはホウ酸エステル からなる触媒を用いることを特徴としている。
本発明に係るポリカーボネートの製造方法では、芳香族
系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとを溶融重縮合
してポリカーボネートを製造するに際して、特定の触媒
を用いているので、高分子量を有し、しかも優れた耐熱
性および耐水性を有し、その上色相が改良されたポリカ
ーボネートを製造することができる。
発明の具体的説明 以下本発明に係るポリカーボネートの製造方法を具体的
に説明する。
本発明ではポリカーボネートを製造するに際して、芳香
族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとが用いられ
る。
本発明で用いられる芳香族系有機二水酸基化合物とは、
下記式[I] (式中Xは、 −O−、−S−、 −SO−または−SO−であり、RおよびRは水
素原子または1価の炭化水素基であり、Rは2価の炭
化水素基である。また芳香核は、1価の炭化水素基を有
していてもよい。)で示される化合物である。
このような芳香族系有機二水酸基化合物としては、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、2,2-ビス(4-ヒドロキシフ
ェニル)プタン、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、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-1-メチルフェニル)プロ
パン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-t-ブチルフェニル)プ
ロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-ブロモフェニル)
プロパンなどのビス(ヒドロキシアリール)アルカン
類、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
などのビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン酸、
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′−ジメチルフェニルエーテルなどのジヒ
ドロキシアリールエーテル類、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などのジヒドロキシジアリ
ールスルフィド類、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などのジヒドロキシジアリールス
ルホキシド類、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
スルホンなどのジヒドロキシジアリールスルホン類など
が用いられる。
これらのうちでは、特に2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニ
ル)プロパンが好ましい。
また炭酸ジエステルとしては、具体的には、ジフェニル
カーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロ
フェニル)カーボネート、m-クレジルカーボネート、ジ
ナフチルカーボネート、ビス(ジフェニル)カーボネー
ト、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジ
ブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートな
どが用いられる。
これらのうち特にジフェニルカーボネートが好ましい。
また上記のような炭酸ジエステルは、好ましくは50モ
ル%以下さらに好ましくは30モル%以下の量のジカル
ボン酸あるいはジカルボン酸エステルを含有していても
よい。このようなジカルボン酸あるいはジカルボン酸エ
ステルとしては、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が用いられ
る。
このようなジカルボン酸あるいはジカルボン酸エステル
を炭酸ジエステルと併用した場合には、ポリエステルポ
リカーボネートが得られる。
本発明でポリカーボネートを製造するに際しては、上記
のような炭酸ジエステルは、芳香族系有機二水酸基化合
物1モルに対して、1.01〜1.30モル好ましくは
1.02〜1.20モルの量で用いられることが望まし
い。
本発明に係る第1のポリカーボネートの製造方法では、
芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとを溶融
重縮合してポリカーボネートを製造するに際して、 (a) 含窒素塩基性化合物 および (b) アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物 からなる触媒を用いている。
(a) 含窒素塩基性化合物としては、具体的には、テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド(MeNOH)、テ
トラエチルアンモニウムヒドロキシド(EtNO
H)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(Bu
NOH)、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシ
などのアルキル、アリール、アルアリール基などを有す
るアンモニウムヒドロオキシド類、トリメチルアミン、
トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、トリフェ
ニルアミンなどの三級アミン類、RNH(式中Rはメ
チル、エチルなどのアルキル、フェニル、トルイルなど
のアリール基などである)で示される二級アミン類、R
NH(式中Rは上記と同じである)で示される一級ア
ミン類、あるいはアンモニア、テトラメチルアンモニウ
ムボロハイドライド(MeNBH)、テトラブチル
アンモニウムボロハイドライド(BuNBH)、テ
トラブチルアンモニウムテトラフェニルボレート(Bu
NBPh)、テトラメチルアンモニウムテトラフェ
ニルボレート(MeNBPh)などの塩基性塩など
が用いられる。
これらのうち、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシ
ド類が特に好ましい。
(b) アルカリ金属化合物としては、具体的には、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、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、
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、酢酸ナ
トリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、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、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウ
ム、フェニル化ホウ素ナトリウム、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、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、ビスフェノールAの二ナトリウム塩、二カリウ
ム塩、二リチウム塩、フェノールのナトリウム塩、カリ
ウム塩、リチウム塩などが用いられる。
また(b) アルカリ土類金属化合物としては、具体的に
は、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な
どが用いられる。
上記のような(a) 含窒素塩基性化合物は、芳香族系有機
二水酸基化合物1モルに対して、10-6〜10-1モル好
ましくは10-5〜10-2モルの量で、そして(b) アルカ
リ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物は10-8
10-3モル好ましくは10-7〜10-4モルの量で特に好
ましくは10-7〜10-5モル量で用いられる。
本発明では、(a) 含窒素塩基性化合物および(b) アルカ
リ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を上記のよ
うな量で用いることによって、エステル交換反応、重合
反応が十分な速度で進行し、かつ色相、耐熱性および耐
水性などに優れたポリカーボネートが得られる。
本発明に係る第2のポリカーボネートの製造方法では、
芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとを溶融
重合してポリカーボネートを製造するに際して、 (a) 含窒素塩基性化合物 (b) アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物
および (c) ホウ酸またはホウ酸エステル からなる触媒を用いている。
(a) 含窒素塩基性化合物および(b) アルカリ金属化合物
またはアルカリ土類金属化合物としては、上記のような
化合物が用いられる。
(c) ホウ酸またはホウ酸エステルとしては、ホウ酸また
は一般式B(OR)(OH)3−n(式中Rは、メチ
ル、エチルなどのアルキル、フェニルなどのアリールな
どであり、nは1,2または3である)で示されるホウ
酸エステルが用いられる。
このようなホウ酸エステルとしては、具体的には、ホウ
酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチル、
ホウ酸トリヘキシル、ホウ酸トリヘプチル、ホウ酸トリ
フェニル、ホウ酸トリトリル、ホウ酸トリナフチルなど
が用いられる。
本発明に係る第2のポリカーボネートの製造方法では、
(a) 含窒素塩基性化合物は、芳香族系有機二水酸基化合
物1モルに対して10-6〜10-1モル好ましくは10-5
〜10-2モルの量で、(b) アルカリ金属化合物またはア
ルカリ土類金属化合物は10-8〜10-3モル好ましくは
10-7〜10-4モルの量で特に好ましくは10-7〜10
-5モル量で、そして(c) ホウ酸またはホウ酸エステル
は10-8〜10-1モル好ましくは10-7〜10-2モルの
量で特に好ましくは10-6〜10-4モル量で用いられ
る。
本発明では、(a) 含窒素塩基性化合物、(b) アルカリ金
属化合物またはアルカリ土類金属化合物、および(c) ホ
ウ酸またはホウ酸エステルを上記のような量で用いるこ
とによって、エステル交換反応、重合反応が十分な速度
で進行し、かつ、さらに色相、耐熱性および耐水性など
に優れたポリカーボネートが得られる。芳香族系有機二
水酸基化合部と炭酸ジエステルとの重縮合反応は、従来
知られている芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエス
テルとの重縮合反応条件と同様な条件下で行なうことが
できるが、具体的には、第一段目の反応を80〜250
℃好ましくは100〜230℃さらに好ましくは120
〜190℃の温度で0〜5時間好ましくは0〜4時間さ
らに好ましくは0.25〜3時間常圧で、両者を反応さ
せる。次いで反応系を減圧にしながら反応温度を高めて
芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとの反応
を行ない、最終的には1mmHg以下の減圧下で240〜
320℃の温度で芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジ
エステルとの重縮合反応を行なう。
上記のような芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエス
テルとの反応は、連続式で行なってもよくまたパッチ式
で行なってもよい。また上記の反応を行なうに際して用
いられる反応装置は、槽型であっても管型であっても塔
型であってもよい。
発明の効果 本発明に係るポリカーボネートの製造方法では、芳香族
有機二水酸基化合物と炭酸ジエステルとを溶融重縮合し
てポリカーボネートを製造するに際して、上記のような
特定の触媒を用いているので、高分子量を有し、しかも
優れた耐熱性および耐水性を有し、その上色相の改良さ
れたポリカーボネートを製造することができる。
以上本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
(試験方法) 物性測定法を以下に示す。
極限粘度(IV);塩化メチレン中、20℃でウベローデ
粘度計を用いて測定した。
色相(b値);2mm厚のプレスシートのLab値を日本電色
工業(株)製のColorand Color Defference Meter ND-100
1 DPを用いて透過法で測定し、黄色度の尺度としてb値
を用いた。
熱老化試験;120℃、400mmHg、12時間乾燥し
たペレットをテフロンペトリ皿(40mmφ)に4.5g
秤量し、250℃のギヤオープン(GHPS-212田葉井製作
所、空気置換率71.6回/時間)中に16時間保持後、室
温まで徐冷した。この試料を2mm厚のプレスシートにし
て、このシートを用いて色相(b値)およびIVを測定
した。
沸水試験;0.5mm厚のプレスシートより、幅5mm、長
さ5cmのダンベルを打ち抜き、沸水中に浸漬し、1日
後、3日後、7日後に取り出す。取り出し後、1時間以
内にインストロン1132でチャック間距離30mm、引
張り速度50mm/分、測定レンジ50kgで引張り試験を
行ない、伸び(%)を測定した。
プレスシート作成条件;120℃、400mmHg、12
時間乾燥したペレットを、窒素雰囲気中で280℃、1
0分間予熱した後、280℃で5分間、100kg/cm2
でプレスし、室温でコールドプレスを5分間行なった。
実施例1 100mlのガラスリアクター中に、ジフェニルカーボネ
ート(Bayer社製のジフェニルカーボネートを80℃の温
水で2回洗浄し、90%の収率で蒸留)47.9g(0.22
モル)とビスフェノールA(日本ジーイープラスチック
社製)45.6g(0.20モル)とホウ酸HBO(和
光試薬特級)3.7mg(3×10-4モル/BPA1モル)を
雰囲気下、180℃で加熱し、30分間Ni攪拌棒
で攪拌した。その後、テトラメチルアンモニウムヒドロ
オキサイドMeNOH 15%水溶液(東洋合成社
製)36.5mg(Me4NOHが3×10-4モル/BPA 1モ
ル)、炭酸水素ナトリウムNaHCO(和光試薬特
級)0.50mg(0.3×10-4モル/BPA 1モル)を
加えて、さらに180℃、N雰囲気下30分攪拌し、
エステル交換反応を行なった。
その後、210℃に昇温し、徐々に200mmHgまで減
圧し、1時間、さらに240℃まで昇温し、200mmH
gで20分、徐々に150mmHgまで減圧し、20分、
さらに100mmHgまで減圧後20分、15mmHgまで
減圧して0.5時間反応させた後、270℃に昇温し、
最終的に0.5mmHgまで減圧して2.5時間反応させ
た。IV 0.58dl/gのポリカーボネートを得
た。このポリカーボネートのb値は1.0であった。
結果を表1に示す。
実施例2〜7,比較例1〜5 実施例1において、炭酸水素ナトリウム、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド、ホウ酸を表1に記載した量
用いる代りに表1に記載した含窒素塩基性化合物、アル
カリ金属(アルカリ土類金属化合物)およびホウ酸また
はホウ酸エステル化合物を表1および表2に記載した量
用いた他は実施例1と同様の方法で実験を行なった。
結果を表1および表2に示す。
実施例8 500mlのガラスリアクター中に、ジフェニルカーボネ
ート(実施例1で用いたもの)143.8g(0.672モ
ル)とビスフェノールA(実施例1で用いたもの)13
6.8g(0.600モル)とホウ酸(HBO)、3%
水溶液3.0mg(H3BO3 0.025×10-4モル/BPA 1モ
ル)をN雰囲気下、180℃で加熱し、30分間Ni
攪拌棒で攪拌した。その後、テトラメチルアンモニウム
ヒドロオキサイド(Me4NOH)15%水溶液(東洋合成社
製)91.2mg(Me4NOH2.5×10-4モル/BPA 1モ
ル)、水酸化ナトリウム(NaOH)0.1%水溶液24.
0mg(NaOH 0.010×10-4モル/BPA 1モル)を加え
て、さらに180℃、N雰囲気下30分攪拌し、エス
テル交換反応を行なった。
その後、210℃に昇温し、徐々に200mmHgまで減
圧し、1時間、さらに240℃まで昇温し、200mmH
gで20分、徐々に150mmHgまで減圧し、20分、
さらに100mmHgまで減圧後20分、15mmHgまで
減圧し20.5時間反応させた後、270℃に昇温し、
最終的に0.5mmHgまで減圧して2.5時間反応させ
た。IV 0.55dl/gのポリカーボネートを得
た。このポリカーボネートのb値は0.7であった。
結果を表3に示す。
実施例9〜27,比較例6〜10 実施例8において、水酸化ナトリウム、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド、ホウ酸を表3に記載した量で
用いる代りに、表3に記載した含窒素塩基性化合物、ア
ルカリ金属(アルカリ土類金属化合物)およびホウ酸ま
たはホウ酸エステル化合物を表3および表4に記載した
量にかえた以外は実施例8と同様の方法で実験を行なっ
た。
結果を表3および表4に示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエス
    テルとを溶融重縮合してポリカーボネートを製造するに
    際して、 (a) 含窒素塩基性化合物 および (b) 芳香族系有機二水酸基化合物1モルに対して、10
    -8〜10-4モル量のアルカリ金属化合物またはアルカリ
    土類金属化合物 からなる触媒を用いることを特徴とするポリカーボネー
    トの製造方法。
  2. 【請求項2】芳香族系有機二水酸基化合物1モルに対し
    て、 (a) 含窒素塩基性化合物を10-6〜10-1モルの量で、
    かつ (b) アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物
    を10-8〜10-4モルの量で 用いることを特徴とする請求項第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】芳香族系有機二水酸基化合物と炭酸ジエス
    テルとを溶融重縮合してポリカーボネートを製造するに
    際して、 (a) 含窒素塩基性化合物 (b) 芳香族系有機二水酸基化合物1モルに対して、10
    -8〜10-4モル量のアルカリ金属化合物またはアルカリ
    土類金属化合物 および (c) ホウ酸またはホウ酸エステル からなる触媒を用いることを特徴とするポリカーボネー
    トの製造方法。
  4. 【請求項4】芳香族系有機二水酸基化合物1モルに対し
    て、 (a) 含窒素塩基性化合物を10-6〜10-1モルの量で (b) アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物
    を10-8〜10-4モルの量で、かつ (c) ホウ酸またはホウ酸エステルを10-8〜10-1モル
    の量で 用いることを特徴とする請求項第3項に記載の方法。
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