JPH0776265B2 - 芳香族ポリカーボネートの固相重合方法 - Google Patents

芳香族ポリカーボネートの固相重合方法

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JPH0776265B2
JPH0776265B2 JP2161343A JP16134390A JPH0776265B2 JP H0776265 B2 JPH0776265 B2 JP H0776265B2 JP 2161343 A JP2161343 A JP 2161343A JP 16134390 A JP16134390 A JP 16134390A JP H0776265 B2 JPH0776265 B2 JP H0776265B2
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伸介 福岡
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旭化成工業株式会社
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジニアリングプラスチックである芳香族
ポリカーボネートの固相重合方法に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
芳香族ポリカーボネートは、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とい
う)とホスゲンとの界面重縮合法で工業化されている。
この方法は、有毒なホスゲンを用いなければならないこ
とに加えて、副生する塩化水素や塩化ナトリウムが腐食
性であり、また、ポリマーに残留した場合、物性に悪影
響を及ぼすという欠点がある。又多量の塩化メチレンを
溶媒として使用することも欠点で、ポリマーの分離が難
しく、また残留塩化メチレンも、物性に悪影響を及ぼ
す。
ビスフェノールAとジフェニルカーボネートを溶融重合
するエステル交換法も知られているが、高温で触媒を用
いて重合するため、カラーが悪く、分岐しやすく、また
高分子量がつくりにくいという欠点を有している。
本発明者らは、特開平3−68627号公報の中で結晶性ポ
リカーボネートプレポリマーを不活性気流中で固相重合
する事により、塩素化合物等を全く含まない高品質な芳
香族ポリカーボネートの製法についての技術を開示し
た。該特許中には、固相重合器の型式として、タンブラ
ー型、キルン型、パドルドライヤー型、スクリューコン
ベア型、振動型、流動床型、固定床型、移動床型等が記
載されている。
これらの方法の中で、固定床型と移動床型は、装置がシ
ンプルで、使用する不活性ガスの流量も少なくて良い等
の長所を有する反面、重合器中でポリマー同士がくっつ
きブリッジングが生じやすいという問題があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の目的は、こうしたハンドリング上の問題を克服
し、工業的に有利な芳香族ポリカーボネートの固相重合
法を提供する事にある。
本発明者らは、固相重合法による芳香族ポリカーボネー
トの製造方法について鋭意研究した結果、結晶性ポリカ
ーボネートプレポリマーを不活性ガス流通下、固定床方
式又は移動床方式で固相重合せしめ高重合度の芳香族ポ
リカーボネートを製造するに当たり、間歇的に不活性ガ
ス流通量を増加せしめ、一時的に流動床状態とする事に
より、上記課題を解決する事を見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成させた。
即ち、本発明は、一般式(I) (式中、Ar1は二価の芳香族残基を、Pは繰返し数を表
わす。−Xは、−H又は 又は−O−Ar1−OHである。R1は水素、アルキル基、ア
ラルキル基又はアルコキシ基を表す。) で表され、かつ数平均分子量1500以上の結晶性ポリカー
ボネートプレポリマーを不活性ガス流通下、固定床方式
又は移動床方式で固相重合せしめ高重合度の芳香族ポリ
カーボネートを製造するに当たり、間歇的に不活性ガス
流通量を増加せしめ、一時的に流動床状態とする事を特
徴とする芳香族ポリカーボネートの固相重合方法であ
る。
本発明の固定床方式又は移動床方式の固相重合法におい
ては、充填された結晶性ポリカーボネートプレポリマー
及び重合途中の芳香族ポリカーボネートは、一時的に流
動状態になる時以外は重合用の不活性ガスで流動させな
い条件で実施される。このような重合に用いられる不活
性ガスの流動は、結晶性ポリカーボネートプレポリマー
の粒径によっても異なり特に制限はないが、通常空塔速
度で0.001〜1.0m/secである。本発明では、固定床方式
又は移動床方式で固相重合を進行させながら、間歇的に
不活性ガス流通量を増加せしめ一時的に流動床状態とす
る。
流動床状態とする時間に特に制限はないが通常0.5秒〜1
0秒程度である。また、流動床状態とする頻度について
も特に制限はないが、通常0.5分〜30分のインターバル
で、流動床状態とする事が好ましい。
又、本発明で流動床状態をとらせる際の不活性ガスの流
通量は、結晶性ポリカーボネートプレポリマー及び重合
途中の芳香族ポリカーボネートが一時的に流動床状態と
なるのに必要な量である。結晶性ポリカーボネートプレ
ポリマーの粒径によっても異なり、特に制限はないが、
通常空塔速度で0.1〜5m/secである。
本発明に用いる結晶性ポリカーボネートプレポリマーと
は、式; (式中Ar1は二価の芳香族残基を、pは繰返し数を表わ
す。Xは−Hまたは または−O−Ar1−OHである。R1は、水素、アルキル
基、アラルキル基またはアルコキシ基を表わす。R1の具
体例としては、−H、−CH3 等が挙げられる。) で表されるものである。
このような芳香族残基としては、例えばフェニレン(各
種)、ナフチレン(各種)、ビフェニレン(各種)、ピ
リジレン(各種)、及び下記一般式; −Ar2−Z−Ar3− ………(II) で表される2価の芳香族基が挙げられる。
ここで、Ar2及びAr3は同一であっても、異なっていても
よい2価の芳香族基であって、例えば、フェニレン(各
種)、ナフタレン(各種)、ビフェニレン(各種)、ピ
リジレン(各種)などの基を表す。Zは単なる結合、又
は−O−、−CO−、−S−、−SO2−、−CO2−、−CON
(R1)−、 などの2価の基を表す。(ここで、R1、R2、R3、R4は同
一であっても異なっていてもよく、水素原子、低級アル
キル基、低級アルコキシ基、シクロアルキル基を表し、
kは3〜11の整数を表わし、上式 の水素原子は、低級アルキル基、シクロアルキル基、ア
リール基、アラルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子
等によって置換されていてもよい。) さらには、このような2価の芳香族基(即ち、Ar1、又
はAr2、Ar3)において、1つ以上の水素原子が、反応に
悪影響を及ぼさない他の置換基、例えば、ハロゲン原
子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フェニル基、
フェノキシ基、ビニル基、シアノ基、エステル基、アミ
ド基、ニトロ基などによって置換されたものであっても
よい。
芳香族残基Ar1の具体例としては、例えば で表される置換又は非置換のフェニレン基; で表される置換又は非置換のビフェニレン基; (式中のR5及びR6はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、
炭素数1〜4の低級アルキル基、炭素数1〜4の低級ア
ルコキシ基、シクロアルキル基又はフェニル基であっ
て、これらは同じてあってもよいし互いに異なっていて
もよく、m及びnは1〜4の整数で、mは2以上の場合
にはR5はそれぞれ異なるものであってもよいし、nが2
以上の場合にはR6はそれぞれ異なるものであってもよ
い) で表される置換又は非置換の二価芳香族基等が挙げられ
る。
これらの構造の中でAr1としては、 が好ましい。
さらに、 の繰返し単位を85モル%以上含むものが好ましい。
該ポリカーボネートは、三官能以上の官能基を持った化
合物を用いて分岐構造を持つものも含まれる。
更に本発明の効果をそこなわない範囲で、エステル結合
を主鎖構造中に含むことも可能である。
又、本発明に用いる結晶性ポリカーボネートプレポリマ
ーの結晶化度については特に制限はないが、結晶化度は
通常5〜55%の範囲(X線回折法)である。
本発明に用いる結晶性ポリカーボネートプレポリマーの
数平均分子量は、1,500以上、好ましくは2,000〜20,000
である。
また、結晶性ポリカーボネートプレポリマーの末端基
は、ヒドロキシル基とアリールカーボネート基からなっ
ている。ヒドロキシル基とアリールカーボネート基の比
率に特に制限はないが重合速度の点から10:90〜90:10、
特に20:80〜80:20の範囲が好ましい。
本発明に用いる結晶性ポリカーボネートプレポリマーの
形状に特に制限はない。不定形の粉状、粒状でもかまわ
ないが、押出造粒法、圧縮成形法等の公知の種々の方法
で成型したペレット状、タブレット状等でも可能であ
る。
本発明で用いられる不活性ガスとしては、窒素、ネオ
ン、アルゴン、CO2等が挙げられる。入手の容易さとい
う点で特に窒素が好ましい。
本発明の製造方法は、結晶性ポリカーボネートプレポリ
マーのガラス転移温度以上、融点以下の温度で固相重合
により行われ、150℃〜260℃の範囲である。
固相重合の圧力は特に制限はなく、減圧、常圧、加圧の
いずれでも実施できる。
固相重合して得られる芳香族ポリカーボネートの数平均
分子量としては、通常6,000〜200,000である。
なお、固相重合は、触媒の存在下もしくは不存在下のど
ちらも可能であるが、無触媒重合の方が得られるポリマ
ーのカラー、耐熱性、耐熱水性が格段に優れるので好ま
しい。重合触媒としてはポリカーボネートあるいはポリ
エステルに使われる公知の各種のエステル交換触媒等の
重合触媒が使用できる。例えば、ビスフェノールAのア
ルカリ金属塩、スズ、鉛の化合物等が挙げられる。
本発明に用いる結晶性ポリカーボネートプレポリマーを
得る方法としては、通常まず非晶性ポリカーボネートプ
レポリマーを合成し、次いでこの非晶性ポリカーボネー
トプレポリマーを結晶化する方法がとられる。
非晶性プレポリマーの合成方法としては特に限定はな
く、下記の種々の方法で合成される。
即ち、エステル交換法により、ビスフェノールA等の芳
香族ジヒドロキシ化合物とジアリールカーボネートの溶
融重合により合成する方法、末端停止剤としてフェノー
ルやターシャリーブチルフェノール等芳香族モノヒドロ
キシ化合物の存在下に芳香族ジヒドロキシ化合物とホス
ゲンを界面重縮合させて合成する方法、芳香族ジヒドロ
キシ化合物とジアリールカーボネートのモル比1:2の縮
合物をあらかじめ合成しておき、これと芳香族ジヒドロ
キシ化合物を溶融重合する方法、界面重縮合において芳
香族ジヒドロキシ化合物に対して過剰のホスゲンとフェ
ノールを反応さえて得られるフェニルカーボネート末端
ポリカーボネートオリゴマーに新たに芳香族ジヒドロキ
シ化合物を加えて溶融重合する方法等が挙げられる。
非晶性ポリカーボネートプレポリマーを結晶化させる方
法は特に制限はないが、通常、溶媒処理法及び加熱結晶
化法が好ましく用いられる。
前者の溶媒処理法は、適当な溶媒を用いてプレポリマー
を結晶化させる方法であり、具体的には非晶性プレポリ
マーを溶媒に溶解させたのち、この溶液から結晶性のプ
レポリマーを析出させる方法や、プレポリマーに対する
溶解力の小さい溶媒を用いて、その溶媒が非晶性プレポ
リマー中に浸透して、非晶性プレポリマーを結晶化させ
るのに必要な時間、該プレポリマーを液状の溶媒又は溶
媒蒸気に接触させる方法などが好ましく用いられる。
このような非晶性プレポリマーの溶媒処理のために使用
できる溶媒としては、例えば、クロロメタン、塩化メチ
レン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロエタン、ジク
ロロエタン(各種)、トリクロロエタン(各種)、トリ
クロロエチレン、テトラクロロエタン(各種)などの脂
肪族ハロゲン化炭化水素類;クロロベンゼン、ジクロロ
ベンゼンなどの芳香族ハロゲン化炭化水素類;テトラヒ
ドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類;酢酸メチ
ル、酢酸エチルなどのエステル類;アセトン、メチルエ
チルケトンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン、キシ
レンなどの芳香族炭化水素類などが挙げられる。高品質
のポリマーを得るためには、ハロゲンを含まない溶媒が
特に好ましい。これらの溶媒は1種用いてもよいし、2
種以上を混合して用いてもよい。
一方、加熱結晶化法は、該プレポリマーを目的とする芳
香族ポリカーボネートのガラス転移温度以上で、かつ該
プレポリマーが溶融しはじめる温度未満の範囲の温度に
おいて加熱することによって、結晶化させる方法であ
る。この方法は、単にプレポリマーを加熱下で保持する
のみで、結晶化させることができるので、極めて容易に
工業的に実施しうる。
〔実施例〕
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが本発
明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。
なお、分子量はゲルバーミューションクロマトグラフィ
ー(GPC)で測定した数平均分子量である。
プレポリマー中の末端基は、高速液体クロマトグラフィ
ーによる分析又はNMRによる分析で求めた。
結晶化度は、粉末X線回折より特開平1−158033号公報
に記載の方法で求めた。
実施例1 ビスフェノールAとジフェニルカーボネートを原料とし
て溶融重合法により重合した後、アセトン溶媒処理を行
い、結晶化させて得られた、数平均分子量4,000、末端
ヒドロキシル基36%、末端フェニルカーボネート基64
%、結晶化度24%の結晶性ポリカーボネートプレポリマ
ーを回転型造粒機により直径3mm、長さ約5mmに成形した
ペレットを用いて、内径200mmのSUS 304製ガス流通反応
器で固相重合を行なった。
重合条件は、仕込んだ結晶性ポリカーボネートプレポリ
マー10kgに対し、窒素を常時13Nm3/Hrで供給し、20分に
1回、3秒間の間80Nm3/Hrの窒素をパルス的に供給しな
がら、210℃で行なった。重合時間10時間で、数平均分
子量13,300のポリマーが得られた。重合中、ペレットは
通常静止状態であったがパルス的に80Nm3/Hrの窒素を流
した際には、流動しており、重合10時間後に、ペレット
同士のくっつきは全くなかった。
実施例2 実施例1と同じペレットを用い、重合温度を220℃、間
歇的に流動床状態とする頻度を10分に1回とする以外
は、実施例1と全く同様の方法で固相重合を行なった。
重合時間5時間で、数平均分子量12,500のポリマーが得
られ、ペレット同士のくっつきは全く認められなかっ
た。
比較例1 20分間に1回パルス的に窒素を供給する事を実施しない
以外は、実施例1と全く同様に固相重合を行なった。重
合時間10時間後、数平均分子量13,100のポリマーが得ら
れたが、ペレット同士がくっつき、重合器内でブリッジ
ング現象を起こしていた。
実施例3 実施例1と同様の結晶性ポリカーボネートプレポリマー
を、押出造粒機により直径2mm、長さ約3mmに成形したペ
レットを用い、実施例1と同様に固相重合を行なった。
ただし、パルス的に流す窒素は、30分に1回、60Nm3/Hr
で、1回につき4秒間とした。重合時間10時間で数平均
分子量13,300のポリマーが得られた。重合中、パルス的
に60Nm3/Hrの窒素を流した際には、ペレットは流動して
おり、重合10時間後に、ペレット同士のくっつきは全く
なかった。
実施例4 ビスフェノールAとホスゲンを原料とし、フェノールの
存在下に界面重縮合することにより合成し、その後アセ
トンによる溶媒結晶化法で得られた数平均分子量3,50
0、末端ヒドロキシル基40%、末端フェニルカーボネー
ト基60%、結晶化度23%の結晶性ポリカーボネートプレ
ポリマーを、実施例1と同様の方法でペレット化し、固
相重合を行なった。ただし、間歇的に流動状態とするの
は、重合開始から2時間後までは10分に1回、2時間後
〜10時間後までは、30分に1回とした。10時間後、数平
均分子量は12,900となり、ペレット同士のくっつきはま
ったく認められなかった。
実施例5 ビスフェノールA、ビスフェノールS及びジフェニルカ
ーボネートを原料として溶融重合法により重合した後、
アセトン溶媒処理を行い結晶化させて得られた、数平均
分子量3,800、ビスフェノールAユニットとビスフェノ
ールSユニットの割合が95/5(モル比)、末端ヒドロキ
シル基50%、末端フェニルカーボネート基50%、結晶化
度22%の結晶化ポリカーボネートプレポリマーを、実施
例1と同様の方法でペレット化し、固相重合を行なっ
た。10時間後、ポリマーの数平均分子量は11,900であ
り、ペレット同士のくっつきは全く認められなかった。
〔発明の効果〕
本発明は、流動層方式に比べて不活性ガス流量が少ない
固定層方式又は移動層方式で、ブリッジング現象を起こ
さずに高品質の芳香族ポリカーボネートを製造すること
が可能な、工業的に有利な固相重合方法である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) (式中、Ar1は二価の芳香族残基を、Pは繰返し数を表
    わす。−Xは、−H又は 又は−O−Ar1−OHである。R1は水素、アルキル基、ア
    ラルキル基又はアルコキシ基を表わす。) で表わされ、かつ数平均分子量1500以上の結晶性ポリカ
    ーボネートプレポリマーを不活性ガス流通下、固定床方
    式又は移動床方式で固相重合せしめ高重合度の芳香族ポ
    リカーボネートを製造するに当たり、間歇的に不活性ガ
    ス流通量を増加せしめ、一時的に流動床状態とする事を
    特徴とする芳香族ポリカーボネートの固相重合方法。
JP2161343A 1990-06-21 1990-06-21 芳香族ポリカーボネートの固相重合方法 Expired - Lifetime JPH0776265B2 (ja)

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