JPH073001A - 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Info
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- JPH073001A JPH073001A JP6103666A JP10366694A JPH073001A JP H073001 A JPH073001 A JP H073001A JP 6103666 A JP6103666 A JP 6103666A JP 10366694 A JP10366694 A JP 10366694A JP H073001 A JPH073001 A JP H073001A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G64/20—General preparatory processes
- C08G64/30—General preparatory processes using carbonates
- C08G64/307—General preparatory processes using carbonates and phenols
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
物との溶融縮合を行うための触媒として、容易に除去す
ることができ、かつ生成物に悪影響を及ぼさない触媒を
使用して、上記化合物の溶融縮合によってポリカーボネ
ートを製造する方法を提供する。 【構成】 ヘキサヒドロ−2H−ピリミド[1,2−
a]ピリミジンまたはそのアルキル誘導体等の特定のグ
アニジン化合物の存在下に溶融重合条件で炭酸ジアリー
ルと芳香族ビスヒドロキシ化合物とを反応させる。
Description
ルと芳香族ビスヒドロキシ化合物とのエステル交換反応
によってポリカーボネート類を製造する方法に関する。
さらに詳細には、本発明は、グアニジン系触媒の使用に
よる炭酸ジフェニルとビスフェノールAとの溶融縮合促
進に関する。
無溶媒溶融縮合反応によってポリカーボネートを製造す
る方法が、米国特許第5,026,817号(Sakashit
aら)によって示されている。そこに記載の1法では、
加水分解を受け得る塩素を特定の範囲で含有する反応物
が使用されている。別の方法では、含窒素塩基性化合物
と芳香族ヒドロキシ化合物のアルカリ金属塩またはアル
カリ土類金属塩などの混合触媒が使用されている。好ま
しい塩基性化合物には、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム等の水酸化テトラアルキルアンモニウムがある。しか
しながら、重合反応中に、水酸化テトラメチルアンモニ
ウムが分解して種々の生成物が生じ、それが最終重合体
を汚染し得ることが認められているため、水酸化ナトリ
ウム等の第2の触媒を仕上げ触媒として使用することが
多い。
ロキシフェニル)プロパンとの溶融エステル交換反応に
よってポリカーボネート類を製造するさらに別の方法が
インダストリアル・エンジニアリング・ケミストリー・
リサーチ、31巻、2118〜2127頁(1992)
にヤンスー・キム(Yangsoo Kim)らによって示されて
おり、そこでは水酸化リチウム触媒が使用されている。
その報告では、反応温度および触媒濃度の影響およびオ
リゴマーの転化率が解析されている。
は仕上げ触媒あるいは縮合触媒として有効であることが
認められているが、その物質は最終樹脂中に混入して悪
影響を及ぼす場合がある。
えば有機アミンなどの塩基性触媒も縮合触媒として有効
であることが認められている。そのような有機化合物は
縮合反応終了後にポリカーボネート樹脂から容易に除去
できるが、生成物が着色することが多い。
有用で、除去が容易で、しかも得られるポリカーボネー
ト樹脂に悪影響を及ぼさない有機化合物を用いて、溶融
条件下に炭酸ジアリールと芳香族ビスヒドロキシ化合物
との縮合を行ってポリカーボネート樹脂を得る方法が望
まれており、本発明はその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する。
ニジンまたはある種のグアニジン同族体を、溶融条件下
に炭酸ジアリールと芳香族ビスヒドロキシ化合物の縮合
の触媒として使用することができるという発見に基づく
ものである。さらに、そのようなグアニジン系縮合触媒
は工程中にポリカーボネート樹脂から容易に除去するこ
とができることも認められ、得られたポリカーボネート
樹脂には触媒残留物が含まれないことも認められてい
る。
ら成る群から選択され、nおよびmは0〜5の整数であ
る)のグアニジン化合物から選択される有効量の縮合触
媒の存在下に溶融重合条件で炭酸ジアリールと芳香族ビ
スヒドロキシ化合物との反応を行い、(2)減圧下に1
50℃〜350℃で工程(1)で得られたポリカーボネ
ートから縮合触媒を除去することを特徴とする芳香族ポ
リカーボネートの製造方法を提供する。
る炭酸ジアリール類は、例えば、炭酸ジフェニル;炭酸
ジ(クロロフェニル)および炭酸ジ(ブロモフェニル)
等の炭酸ジ(ハロフェニル);炭酸ジ(トリル)、炭酸
ジ(エチルフェニル)および炭酸ジ(クミル)等の炭酸
ジ(アルキルフェニル);炭酸ジ(ニトロフェニル);
またはそれらの混合物であり、好ましくは炭酸ジフェニ
ルを使用する。
スヒドロキシ化合物としては、次のものを挙げることが
できる。
ルエタン 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−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(3−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 1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)イソブタン 1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサ
ン 1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロドデカ
ン トランス−2,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
2−ブテン 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)アダマンタン α,α’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)トルエン ビス(4−ヒドロキシフェニル)アセトニトリル 2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロパン 2,2−ビス(3−エチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロパン 2,2−ビス(3−n−プロピル−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(3−sec−ブチル−4−ヒドロキシフ
ェニル)プロパン 2,2−ビス(3−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
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−アリル−4−ヒドロキシフェニル)
プロパン 2,2−ビス(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニ
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(2,3,5,6−テトラメチル−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(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン 2,2−ビス(2,6−ジブロモ−3,5−ジメチル−
4−ヒドロキシフェニル)プロパン α,α,α’,α’−テトラメチル−α,α’−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)−p−キシレン 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン 1,1−ジクロロ−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)エチレン 1,1−ジブロモ−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)エチレン 1,1−ジクロロ−2,2−ビス(5−フェノキシ−4
−ヒドロキシフェニル)エチレン 4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン 3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−ブタノ
ン 1,6−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,6−ヘ
キサンジオン エチレングリコールビス(4−ヒドロキシフェニル)エ
ーテル ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホキシド ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)ス
ルホン 9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン 2,7−ジヒドロキシピレン 6,6’−ジヒドロキシ−3,3,3’,3’−テトラ
メチルスピロ(ビス)インダン(「スピロビインダンビ
スフェノール」) 3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フタリド 2,6−ジヒドロキシジベンゾ−p−ジオキシン 2,6−ジヒドロキシチアントレン 2,7−ジヒドロキシフェノキサチイン 2,7−ジヒドロキシ−9,10−ジメチルフェナジン 3,6−ジヒドロキシジベンゾフラン 3,6−ジヒドロキシジベンゾチオフェン 2,7−ジヒドロキシカルバゾール 本発明の実施において使用することができるグアニジン
系触媒としては、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒド
ロ−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミジン、1,
3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1−メチル−2H
−ピリミド[1,2−a]ピリミジン、1,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロ−1−エチル−2H−ピリミ
ド[1,2−a]ピリミジン、1,3,4,6,7,8
−ヘキサヒドロ−1−プロピル−2H−ピリミド[1,
2−a]ピリミジン、1,3,4,6,7,8−ヘキサ
ヒドロ−1−イソプロピル−2H−ピリミド[1,2−
a]ピリミジン、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒド
ロ−1−ブチル−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミ
ジン、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1−ペ
ンチル−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミジンおよ
び1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1−ネオペ
ンチル−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミジン等の
n−アルキル化ピリミドピリミジンを挙げることができ
る。
と芳香族ビスヒドロキシ化合物の等モル混合物を不活性
ガス雰囲気下で、温度150℃〜210℃で大気圧下に
加熱する。成分が溶融し始めると直ちに混合物の撹拌を
開始することができるので、系をゆっくりと撹拌して熱
交換を良くする。系が熱的に平衡となったら、有効量の
グアニジン触媒を添加する。グアニジン触媒の有効量
は、縮合反応混合物100重量部当たり1×10-1〜1
×10-4重量部である。
散させ、混合物の反応温度を180℃〜210℃まで上
昇させ、圧力は175〜250トルまで下げる。そうし
て芳香族ヒドロキシ化合物を蒸留し、圧力低下を継続し
て、その芳香族ヒドロキシ化合物の分離をさらに進行さ
せる。反応圧力をさらに下げて70〜130トルとしな
がら、温度は220〜250℃まで上昇させることがで
きる。反応の最終段階では、縮合生成物を、温度270
℃〜350℃、圧力0.1〜5トルの高真空条件下に
0.5〜3時間置く。理論量の芳香族ヒドロキシ化合物
が回収されると、最終生成物のポリカーボネートを得る
ことができる。
で以下の実施例を示すが、本発明はそれら実施例によっ
て限定するものではない。以下の実施例において、特に
指示しない限り「部」は全て重量基準である。
ビスフェノールA(BPA)粉末136.98g(0.
600モル)および炭酸ジフェニル(DPC)粉末13
8.7g(0.648モル)を入れた。この反応容器を
約1〜0.5トルになるまで排気して酸素を除去してか
ら、窒素を充填した。その脱酸素手順を3回繰り返し
た。
予熱することにより、DPC/BPA混合物を溶融さ
せ、無色の均一液体とした。溶融液をゆっくり撹拌して
熱交換を良くした。その混合物を250rpmで撹拌し
ながら熱的に平衡とした(5〜10分)。
ヘキサヒドロ−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミジ
ン1単位量、すなわち21.3mg(1.5×10-4モ
ル)を加え、得られた溶融混合液を180℃で5分間撹
拌した。次に、反応温度を210℃に上げ、圧力を17
5mmHgに下げた。2〜3分後、反応容器から真空の
回収用フラスコへの、フェノール留出が開始した(3滴
/秒)。35分後、反応容器の圧力を100mmHgに
下げ、そこでさらに35分間その状態を維持した。フェ
ノールの回収用フラスコへの留出は続いた(1滴/
秒)。
度を240℃に上げた。その条件を40分間維持してか
ら、圧力を2トルに下げ、また温度を270℃に上げ
た。その条件を20分間維持したが、その間、270℃
としてから12分後に生成物が発泡し始め、発泡は13
分間続いた。
(0.18トル)の条件下に、1.5時間置いた。その
最終段階中、反応容器の頭部圧力は1.0トルに維持し
た。300℃としてから8分間後、生成物の粘度が非常
に高くなったため、撹拌速度が125rpmに低下し
た。さらに30分間300℃を維持したら、撹拌速度は
50rpmに低下した。
ル119.2gが回収された(理論値123.1g)。
また、無色の生成物も得た。製造方法から考えて生成物
はポリカーボネートであり、その特性は、Mw=41,
989、Mn=17,466、Mw/Mn=2.40
4、Mz=67,692およびOH%(末端基)=0.
1453%であった。
×10-5モル)、すなわち0.25単位量を混合物に添
加した以外は、上記と同様の手順を繰り返したところ、
Mw=45,568、Mn=18,653、Mw/Mn
=2.432、Mz=72,344およびOH%(末端
基)=0.1102%の無色のポリカーボネートを得
た。
ち2.0mg(1.4×10-5モル)を縮合触媒として
添加した以外は、上記と同様の手順を繰り返したとこ
ろ、特性がMw=46,589、Mn=22,382、
Mw/Mn=2.082、Mz=73,866およびO
H%(末端基)=0.1321%の無色の溶融ポリカー
ボネートを得た。
ットルの溶融重合器に、ビスフェノールA136.98
g(0.600モル)およびその1.080倍量の炭酸
ジフェニル138.7g(0.648モル)を粉末とし
て加えた。この反応容器を排気して約1〜0.5トルと
することによって酸素を除去してから、窒素を充填し
た。その脱酸素手順を3回繰り返した。
加熱浴に浸して、DPC/BPA混合物を溶融させて無
色の均一液とした。この溶融混合物を250rpmで5
〜10分間撹拌して、熱交換を良くした。1,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロ−1−メチル−2H−ピリミ
ド[1,2−a]ピリミジン触媒(23.5mg、すな
わち22μl;1.5×10-4モル)を添加した。得ら
れた溶融混合液を180℃で5分間撹拌した。
175mmHgに下げた。2〜3分後、反応容器から真
空の回収用フラスコへのフェノール留出が始まった(3
滴/秒)。35分後、圧力を100mmHgに下げ、そ
の条件を35分間維持した。フェノールの回収用フラス
コへの留出は続いていた(1滴/秒)。圧力を15トル
に下げ、また温度を上げて約40分間240℃とした。
次に、圧力を2トルに下げながら、温度を上げて20分
間270℃とした。さらに、300℃、高真空(0.1
8トル)の条件下に1.5時間置いて、反応の最終段階
とした。実際の反応容器頭部圧力は1.0トルであっ
た。
発泡が始まり、8分間続いた。発泡が止んだ直後に生成
物の粘度が上昇し始めた。300℃としてから53分後
に、粘度が非常に高くなったため攪拌速度が125rp
mに低下した。300℃でさらに30分経過すると、撹
拌速度は50rpmに低下した。上方の回収容器から合
計119.6g(理論値123.2g)のフェノールが
回収された。得られた溶融ポリカーボネートは無色で、
Mw=49,497、Mn=23,907、Mw/Mn
=2.070およびMz=78,686という特性を示
した。
0.5単位量、すなわち11μl(0.75×10-4モ
ル)とした以外は、上記と同様の手順を繰り返したとこ
ろ、Mw=44,528、Mn=21,791、Mw/
Mn=2.043、Mz=70,720およびOH%
(末端基)=0.1348%という特性を示すポリカー
ボネートを得た。
単位量(5.9mg、3.75×10-5モル)使用した
場合は、特性がMw=24,796、Mn=10,97
1、Mw/Mn=2.260およびMz=40,038
のポリカーボネートが得られた。
を触媒として使用した以外は、実施例1と同様の手順を
繰り返した。ビスフェノールA136.98g(0.6
00モル)および炭酸ジフェニル138.7g(0.6
48モル)の溶融液を攪拌しながら、それに1,3,
4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1−イソプロピル−2
H−ピリミド[1,2−a]ピリミジン触媒(2.6m
g;1.5×10-5モル、すなわち0.1単位量)を加
えた。得られた溶融混合液を180℃で5分間撹拌し
た。温度を210℃に、圧力を175mmHgとして3
5分間経過させて、フェノールを回収した。次に、圧力
を100mmHgに下げてさらに35分間経過させて、
その間にさらにフェノールの留出・回収を行った。
げて240℃とし、40分間経過させた。次に、圧力を
2トルに下げ、温度を270℃に上げて、その条件を2
0分間維持した。270℃としてから4分後に生成物が
発泡し始め、13分間発泡が続いた。発泡が止んだ直後
に生成物の粘度が上がり始めた。
ル)下に1.5時間置いて、反応の最終段階とした。そ
の最終段階では、反応容器頭部圧力は1.0トルに維持
した。300℃としてから60分後に、撹拌機の速度が
125rpmに低下した。合計121.7gのフェノー
ルを回収した。得られた溶融ポリカーボネートは無色
で、その特性は、Mw=40,576、Mn=20,5
07、Mw/Mn=1.979、Mz=63,643お
よびOH%(末端基)=0.1523%であった。
を0.05単位量とした以外は、上記と同様の手順を繰
り返したところ、特性がMw=39,253、Mn=1
9,841、Mw/Mn=1.978、Mz=61,2
92およびOH%(末端基)=0.165%のポリカー
ボネートを得た。
キサヒドロ−1−プロピル−2H−ピリミド[1,2−
a]ピリミジン触媒0.5単位量(13.7mg;7.
5×10-5モル)をビスフェノールA136.98gと
炭酸ジフェニル138.7gの溶融液に加えた以外は、
実施例1と同様の手順を繰り返した。
拌した。反応温度を210℃に上げ、圧力は175mm
Hgに下げたところ、フェノールの留出が始まった。3
5分後に、圧力を100mmHgに下げ、その条件を3
5分間維持した。フェノールの回収を続けながら、圧力
を15トルに下げ、温度を240℃に上げた。40分後
に、圧力を2トルに下げ、温度を270℃に上げて、そ
の条件を20分間維持した。
ル)下で1.5時間置き、反応容器頭部圧力は1.0ト
ルに維持したところ、300℃としてから1分後に生成
物の発泡が始まり、10分間続いた。発泡が止んだ直後
に粘度が上昇し始めた。300℃としてから75分後
に、生成物の粘度が非常に高くなったため、攪拌速度が
125rpmに低下した。得られたポリカーボネートは
無色で、その特性はMw=42,733、Mn=17,
961、Mw/Mn=2.379、Mz=68,736
およびOH%(末端基)=0.1362%であった。
キサヒドロ−1−ネオペンチル−2H−ピリミド[1,
2−a]ピリミジン触媒0.05単位量(15.7m
g;7.5×10-5モル)をビスフェノールA136.
98g(0.600モル)と炭酸ジフェニル138.7
g(0.648モル)の溶融液に加えた以外は、実施例
1と同様の手順を繰り返した。
拌した。反応温度を210℃に上げ、圧力を175mm
Hgに下げたところ、反応容器からのフェノール留出が
始まった。35分後に、圧力を100mmHgに下げ、
その状態をさらに35分間維持した。フェノール留出を
続けながら、反応器の圧力を15トルに下げ、温度を2
40℃に上げた。40分後に、圧力を2トルに下げ、温
度を270℃に上げた。その条件を20分間維持した。
下に1.5時間置いた。その最終段階の間、反応容器頭
部圧力は1.0トルに維持した。300℃としてから3
分後に生成物の発泡が始まり、8分間続いた。300℃
としてから58分後に、撹拌速度が125rpmに低下
した。回収フェノールの合計量は121.2gであっ
た。得られたポリカーボネートは、Mw=42,58
9、Mn=18,321、Mw/Mn=2.325、M
z=68,885およびOH%(末端基)=0.134
7%の特性を有していた。。
て使用できる非常に多くの変数のうちのごく少数しか取
り挙げていないが、実施例の前に説明したように、本発
明が非常に多種の炭酸ジアリール、芳香族ビスヒドロキ
シ化合物および縮合触媒としてのグアニジンまたはグア
ニジン同族体の使用を包含したものであることは言うま
でもない。
り、除去が容易で、しかも生成物に悪影響を及ぼさない
触媒を使用して、炭酸ジアリールと芳香族ビスヒドロキ
シ化合物との溶融縮合によるポリカーボネートの製造を
良好に行うことができる。
Claims (8)
- 【請求項1】(1)下記式 【化1】 (式中、Rは水素および炭素数1ないし18のアルキル
基から成る群から選択され、nおよびmは0ないし5の
整数である)で表わされるグアニジン化合物から選択さ
れる有効量の縮合触媒の存在下に溶融重合条件で炭酸ジ
アリールと芳香族ビスヒドロキシ化合物との反応を行
い、(2)減圧下に150℃〜350℃で工程(1)で
得られたポリカーボネートから縮合触媒を除去すること
を特徴とする芳香族ポリカーボネートの製造方法。 - 【請求項2】 炭酸ジアリールが炭酸ジフェニルである
請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 芳香族ビスヒドロキシ化合物がビスフェ
ノールAである請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 グアニジン系縮合触媒が1,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロ−2H−ピリミド[1,2−
a]ピリミジンである請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 グアニジン系縮合触媒が1,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロ−1−メチル−2H−ピリミ
ド[1,2−a]ピリミジンである請求項1記載の方
法。 - 【請求項6】 グアニジン系縮合触媒が1,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロ−1−イソプロピル−2H−
ピリミド[1,2−a]ピリミジンである請求項1記載
の方法。 - 【請求項7】 グアニジン系縮合触媒が1,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロ−1−プロピル−2H−ピリ
ミド[1,2−a]ピリミジンである請求項1記載の方
法。 - 【請求項8】 グアニジン系縮合触媒が1,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロ−1−ネオペンチル−2H−
ピリミド[1,2−a]ピリミジンである請求項1記載
の方法。
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