JPS61151236A - ポリカーボネートの製造法 - Google Patents

ポリカーボネートの製造法

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JPS61151236A
JPS61151236A JP27238084A JP27238084A JPS61151236A JP S61151236 A JPS61151236 A JP S61151236A JP 27238084 A JP27238084 A JP 27238084A JP 27238084 A JP27238084 A JP 27238084A JP S61151236 A JPS61151236 A JP S61151236A
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Kenichi Sasaki
佐々城 賢一
Yutaka Fukuda
豊 福田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野)゛ 本発明はエステル交換法によるカーボネート結合含有重
合物を製造する方法に関する。さらに詳しくは2価のフ
ェノール類と炭酸ジエステルヲ芳香族ジカルボン酸エス
テルの存在または、非存在下で、触媒として第4級窒素
化合物の塩を2価のフェノール類に対し10−1ないし
10−4モル%存在せしめて、エステル交換引き続いて
重縮合反応を行わしめ重合物の相対溶液粘度が1.15
以上に達した任意の時点で重合物全量に対しフォスファ
イト系化合物およびヒンダードフェノール系化合物を添
加して重合を完結することによ)熱安定性、色相、加水
分解安定性の優れたカーボネート結合含有重合物を製造
する方法である。
(従来の技術) 従来、カーボネート結合を含有する重合物、特にポリカ
ーボネートをエステル交換法で製造する場合如何に反応
条件をマイルドにして色相の良い高分子量のポリカーボ
ネートを得るかに対し多くの提案がなされてきた。
例えば、特公昭47−14742では塩基性触媒の存在
下で芳香族ジオキシ化合物とジアリールカーボネートか
ら初期縮合物をっくシ、次に第4級アンモニウム化合物
を存在させて初期縮合物を後縮合反応せしめることによ
って熱安定性、色相のすぐれたポリカーボネートの得ら
れることが示されている。ひき続き特公昭47−147
45では芳香族ジオキシ化合物とジアリルカーボネート
からエステル交換反応触媒として第4級アンモニウム・
ヒト・ロキシドを用いて同様に色相の良いポリカーボネ
ートを得ている。址た、U S P 4,365,90
5によれば塩基性触媒を含む塩基性反応条件下で相間移
動触媒を併用して色相の良い高分子量のポリカーボネー
トを得ておジ、相間移動触媒とし、てl−j第4級アン
モニウム・ヒドロキシドやテトラエチルフォスフオニウ
ム・ヒドロキシド等が用いられることを示している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような第4級アンモニウム系化合物
を用いてエステル交換反応を行なっても高分子量のポリ
カーボネートを得るため重縮合時間を長くとると色相の
劣化は避けられない。また耐熱性および耐加水分解性の
面からも比較例で示すように本質的に不十分である。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等はこれらの問題を解決すべく、鋭意研究を続
けた結果、と瓦に提案する製造方法に到達した。なおこ
工に開示する方法はポリカーボネートのみならずエステ
ル交換反応によって得られるポリエステル・カーボネー
トなどカーボネート結合を含有する重合物の製造にも同
様に顕著な効果を示すことを見出したのである。
すなわち本発明は2価のフェノール類と炭酸ジエステル
から芳香族ジカルボン酸エステルの存在または非存在下
でエステル交換反応にょ)カーボネート結合を含有する
重合物を製造するに尚シ触媒として第4級窒素化合物の
塩を2価のフェノール類に対し10−1ないし10−4
モル%存在せしめてエステル交換を行い、後重縮合反応
に入って重合物の相対溶液粘度(ポリマー濃度0,51
1/ell 、20 tZ:、メチレンクロライド溶液
で測定)が1.15以上に達した任意の時点で重合物全
量に対しフォスファイト系化合物(I1を0.1重量%
以上0.5重量%以下、およびヒンダードフェノール系
化合物(II)を0.5重量%以下で(I)と(TI)
の合計量が0.5重量%以下になるように添加すること
を特徴としたカーボネート結合を含有する重合物を製造
する方法である。
本発明で用いられる2価のフェノール類としてはffJ
式で示されるビスフェノール・タイプの化合物の単ll
l!bまたは混合物が挙げられる。またこれらの化合物
を主成分としてその一部がジヒト四キシ・ベンゼン、ジ
ヒド四キシ・す7タレンまたはその置換基誘導体等、フ
ェノール性の水酸基を2ケ含有する芳香族系化合物で置
きかえてもよい。
(R1、R2は水素、メチル基、り四ル基、ブロム基で
あってRとRが同種であっても異種であってもよい、X
は 七H) −、−00−、−0−、−8−、−50−、−
802−で示される2価の基を示す。R,、R4は水素
、メチル基、エチル基、n−プロピル基、シーブ四ピル
Ms n−ブチル基、土−ブチル基、フェニル基を示し
R3とR4は同種または異種であってもよい。またnは
りないし3の整数である。)ビスフェノール・タイプの
化合物として具体的には4,4′−ジヒドロキシ・ジフ
ェニルメタン、4.4′−ジヒドロキシジフェニル−1
,2−エタン、a、a’−ジヒドロキシ・ジフェニル−
1,1−エタン、4.4’−ジヒドロキシ・ジフェニル
−1,1−ブタン、4.4’−ジヒドロキシ−ジフェニ
ル−1,1−イソブタン、4,4/−ジヒドロキシ・ジ
フェニル−2,2−プロパン、4.4’−ジヒドロキシ
・ジフェニル−2,2−ブタン、4.4’−ジヒドロキ
シ・ジフェニル−2,2−ペンタン、4.4’−シヒド
皇キシ・ジフェニル−2,2−(4−メチルペンタン)
、4.4’−ジヒドロキシ・ジフェニル−ジフェニルメ
タン、4.4’−ジヒドロキシジフェニルフェニルメチ
ルメタン、4.4’−ジヒドロキシ・ジフェニル−1,
1−シクロペンタン、  4.4’−ジヒドロキシ・ジ
フェニル−1,1−シクロヘキサン、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
ジフェニル・ケトン、4/、 4/−ジヒド四キシージ
フェニルスルフィド、4.4′−ジヒドロキシ・ジフェ
ニルスルフォキサイド、4.4’−ジヒドロキシ・ジフ
ェニルスルホン等およびこれらのメチル基、り四ル基、
ブロム基の核置換誘導体があげられる。
また本発明で使用される炭酸ジエステルとしてはジフェ
ニル・カーボネート、ビス(p−りpルフェニル)カー
ゴ4−)、に’スCo−クロルフェニル)カーボネート
、ビス(p−ニトロフェニル)カーボネート、ビス(0
−ニトロフェニル)カーボネート、ジトリル・カーボネ
ートなどの非置換および核置換基をもつジアリールカー
ボネートがあげられる。
本発明でいうカーボネート結合を含有する重合物とは、
具体的に芳香族ポリカーボネートと芳香族ポリエステル
カーボネートであってエステル交換反応によ)芳香族ポ
リエステル・カーボネートを製造する場合には芳香族ジ
カルボン酸エステルの存在を必要とする。芳香族ジカル
ボン酸エステルとはテレフタル酸、イソフタル酸、2.
6−ナフタレン・ジカルボン酸−L5−ナフタレン・ジ
カルボン酸、p、p’−ジフェニル・ジカルボン酸等の
ジメチルエステル、ジフェニルエステルが含まれる。カ
ーボネート結合を含む重合物としてポリエステルカーボ
ネートを製造する場合には2価フェノール類及び炭酸ジ
エステルと共にこれらの芳香族ジカルボン酸エステルを
共存せしめてエステル交換反応を行わせる。
また本発明で使用される第4級9索化合物の塩としては
各種の第4級アンモニウム塩、第4級ピリジニウム塩、
第4級ピコリニウム塩、第4級キノリニウム塩、第4級
イソキノリニウム塩、等があげられるが特に(I3式で
示される第4級アンモニウム・ハロゲナイドおよび/ま
たは(W)式で示される第4級ピリジニウム・ハロゲナ
イドを用いる時好ましい結果が得られる。
(但しR、R、R、Rは同種または異種のアルキル基、
アラルキル基、シクロアルキル基、アリール基を示しR
5はアルキル基、アラルキル基を示す。Xは塩素または
臭素を示す。) 具体的にはテトラメチル・アンモニウム・り四ライド、
テトラメチル・アンモニウム・ブロマイト、テトラエチ
ルアンモニウム・クロライド、ナト2エチル会アンモニ
ウム・ブロマイド、テトシプpピル・アンモニウム・ク
ロライド、ナト2プpビル・アンモニウム・ブロマイド
、テトラブチル・アンモニウム・りpライド、テトラブ
チル・アンモニウム・ブロマイド、トリメチル・フェニ
ル・アンモニウム・クロ2イド、トリメチルフェニル・
アンモニウム・ブロマイド、トリエチル・フェニルアン
モニウム・クロライ)’、)IJエチルフェニル・アン
モニウム・フロマイト、トリメチル・ベンジル・アンモ
ニウム・クロライド、トリメチル・ベンジル・アンモニ
ウム・プロマイ)’、)!jエチル・ベンジルアンモニ
ウムクH5イド%  ト!jエチル・ベンジルφアンモ
ニウム・クロライド、トリフチルベンジル・アンモニウ
ム・りpライド、トリブチルベンジル−アンモニウム・
ブロマイド、ジメチル・ベンジル・フェニル−アンモニ
ウムクルライド、ジメチル・ベンジルフェニル・アンモ
ニウム・クロライド、テトラベンジル・アンモニウム・
クロライド、テトラベンジル・アンモニウム・ブロマイ
ド、トリベンジル・フェニル・アンモニウム・クロライ
ド、トリベンジル・フェニル・アンモニウム・ブロマイ
ド、トリメチル・シフ四ヘキシル・アンモニウム・クロ
ライ)”、)IJエステルシフ四ヘキシル・アンモニウ
ム・ブロマイド、トリブチル・シフ覧ヘキシル・アンモ
ニラムク四うイド、トリブチル・シフ四ヘキシルアンモ
ニウム・プロマイ)”、)!jオクチル・メチル・アン
モニウム・クロライド、トリオクチル・メチル・アンモ
ニウム・ブロマイド、N−ラウリル・ピリジニウム・り
Uライド、N−jウリル・ピリジニウム・クロライド、
N−ステアリル・ピリジニウム・り四ライド、N−ステ
アリル・ピリジニウム・クロライド等を挙げることが出
来る。
これらの第4級賭素化合物の塩は、2価のフェノール類
に対し10″″1ないし10−4モル%、好ましくは1
0−2ないし10−4モル%になるように反応系に加え
て系を完全に窪素置換してか一目− らエステル交換反応を行う。すなわちエステル交換反応
は150ないし180Cから開始され同時に芳香族モノ
オキシ化合物、芳香族ジカルボン酸エステルの共存下で
は芳香族モノオキシ化合物ないし、脂肪族モノオキシ化
合物が生成してくるので徐々に温度をあげ200ないし
220Cに昇温し反応系の圧力も100ないし2011
11 Hg  に下げ生成したこれらのモノオキシ化合
物を反応系から留去してエステル交換反応を完結すると
同時に初期給金物を得る。この間2時間以上の反応が必
要である。引き続き更に昇温、同時に反応系金高真空下
にし、重縮合反応を進め最終的には反応系を270〜2
90C1数■Hg以下好ましくはI wx Hg以下に
して高分子量の重合物を得る。この反応後期の重縮合反
応段階で反応系の重合物の相対溶液粘度(゛ポリマー濃
度0.51 /+1/、メチレンクロライド溶液20C
で測定)が1.15以上に達した任意の時点でフオスフ
オナイト系化合物およびヒンダードフェノール系化合物
が反応系に加えられるが容 予じめ反応pの攪拌軸にとシつけられたトルクメーター
で測定されるトルクと重合物の0.5I7atポリマ一
濃度のメチレン・クロライド溶液で、20Cで測定して
得た相対溶液粘度の関係を示すグラフを作成しておけば
攪拌軸にか又るトルクを読むことによシ容易に添加時期
を知ることが出来る。
なお反応における2価フェノール類に対する炭酸ジエス
テルと芳香族ジカルボン酸エステルの比は理論的には等
モルで高分子量重合物が得られる筈であるが、炭酸ジエ
ステルの揮発にょシバランスの崩れるのを防止する意味
と比較的熱分解を起し易い2価フエ、ノール類を炭酸ジ
エステルと迅速に初期縮合反応を行わせて熱分解に対し
比較的安定な中間体を得て反応を進めるために理論量よ
シや工過剰の炭酸ジエステルが用いられる。
次に重合物の相対溶液粘度が1.T5以上に達した任意
の時点で加えられるフオスフオナイト系化合物の量は重
合物全量に対して0.1重量%から0.5重量%加えら
れるがこのフオスフオナイト系化合物の中、重合物全量
に対し少くとも0.1重量%は次式で示されるテトラキ
ス(2,4ジ−ターシャリ・ブチルフェニル4,41−
ビフェニレン・フオスフオナイト) であることが好ましく(チバガイギ社製イルガホス■P
−E P Qとして市販されている)、その際0.1重
量%以上を添加する限シにおいては他に市販の各種フオ
スフオナイト化合物および/またはヒンダードフェノー
ル系化合物と組合わせて使用すればよい。これらのヒン
ダードフェノール系化合物としては非常に多くのタイプ
のものが上布されているが、たとえばテトラキス〔メチ
レン−5−(!S’、5’−ジ−ターシャリ−ブチル−
4−ヒドロキシフェニル)プ四ビオネート〕メタン(チ
バガイギ社製イルガノックス■1010)や1,5.5
 )リスチル−2,4,6−)リスC3,5−ジ・ター
シャリブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(シ
ェル社製イオノツクス■330)等をあげることが出来
る。たyし全添加量は重合物全量に対し0.5重量%以
下であることが必要で0.5重量%を越えると重合物の
機械的性質に影響が現われてくるため好ましくない。
またこれらのフオスフオナイト系化合物およびヒンダー
ドフェノール系化合物は反応系内の重合物の相対粘度が
1.15以上に達した任意の時点で加えられるが相対粘
度が1.15よシはるかに低い時点で加えると明かに縮
合反応に影響し、高分子量の重合物を得るのが難しくな
るが、1.15以上に達した任意の時点で加えた場合は
分子量に対して丈質的に影響は見られることなく熱安定
性、色相、加水分解安定性の優れたカーボネート結合含
有の重合物が得られる。
このようにして得られる重合物は一般エンジニアリング
・プラスチック材料として用いられるが特に屋外照明用
器具、府ガラス、フェンス等の屋外用途、電子レンジ、
食器、タンク、輸送管等高温高湿下にさらされる用途の
材料として適する。
また電気毛布、カーペットなどの感熱性素子、各種ホー
ス、チューブ類、ホットメルト接着剤等にも適用可能で
ある。
(実施例) 次に具体的な内容を実施例を挙げて説明する。
実施例1 ビスフェノールA228N、ジフェニルカーボネー)2
50#(モル比1.075)を11容オートクレーブに
入れ窃素置換後150ないし160Cで溶融状態になし
た。こ瓦でテトラ・ブチル・アンモニウムブ四マイトを
ビスフェノールAに対し10−3モル%添加し徐々に温
度をあげて約3時間で220Cにもたらした。同時に圧
力を100mHgから20mHg迄下げフェノールを約
1751溜出させた。後徐々に昇温し250℃、系内の
圧力も下げて2w5HHに達した点でテトラキス(2,
4−ジターシャリ・ブチルフェニル−4,4′−ピフエ
ニレンフオスフオナイト(チバガイギー社製商品名イル
ガホスP−EP Q)を0.5.9 (全重合物に対し
0.2重量%)とペンタエリスリトール・テトラキス〔
3−(5,5−ジ−ターシャリ・ブチル−4−ヒト日キ
シ・フェニル)プロピオネート〕(チバガイギー社製商
品名イルガノックス1010)t−0,2s I (全
重合物に対し0.1重量%)を加えた。この添加時にお
ける攪拌トルクから得られた推定相対溶液粘度(ポリマ
ー濃度:0.5&/100d、20℃、メチレンク日シ
イド溶媒)は1.17であシ一部重合物を少量サンプリ
ングして実測して得られた相対溶液粘度は1.18であ
った。引続き昇温し270 ℃、0,5taxr Hg
 で2時間反応せしめてポリカーボネートを得た。
このポリカーボネートはほとんど無色透明で、メチレン
・クロライド溶液で20Cで測定した固有粘度〔η〕は
0.519で〔η:l = 1.11X10−’M’−
82(Enoyolopsdia of Polyme
r Soienoeand  Teohnology 
 Vol  10 P  7 3 2  :  Joh
n  Wiley&8ons Inc  (I969)
 )なる式を用いて計算した平均分子量は29900で
あった。
また耐熱性の評価として9素気流中、昇温速度10 C
/ lll1nの条件下で示差熱重量分析装置(理学電
機(株)製)で熱分解挙動を測定した。
分解開始温度(T、)は452 ℃、重量減が5%に達
した温度(T5)は470C1重量減が10%に達した
温度(T、。)は486Cであった。
また耐加水分解性を評価するため熱プレスによF) 5
0 mX 50 WX O,6ws厚のシートを作成し
90C1100%RHの恒温恒湿槽内に吊多さばて加水
分解による分子量低下を測定した。
90℃、100%RH(相対湿度)の条件下で30日後
、初期分子量に対する分子量保持率は88.7%であシ
シートの外観も無色透明で異常は認められなかった。こ
れらの結果は他の実施例および比較例と共に第1表にま
とめた。
実施例2 ビスフェノールム2’28#(I,00モル)、ジフェ
ニル・カーボネート207 # (0,97モル)、テ
レフタル酸ジフェニル52 g(0,10モル)を実施
例1と同様11容オートクレーブに入れ反応を行なった
。但し触媒としてトリメチル・ベンジルアンモニウム・
ブロマイトヲヒスフェノールAに対し10−3モル%使
用した。
重合物の相対溶液粘度が1.18に達した点でイルガホ
スP−E P Q (チバガイギー社製)を0.759
加え引続き反応を進めほとんど無色のポリマーを得た。
ポリマーの一部を粉砕しアセトン抽出を試みたが実質上
アセトン抽出物は得られなかったので反応系に加えられ
たテレフタル酸ジフェニルは反応に関したものと考えら
れる。ポリマーの分子量の目安を得るため前述のポリカ
ーボネートに適用した式を用いて固有粘度から平均分子
量を2推定したところ26800であった。熱重量分析
による熱分解挙動(T、、T5.T、。)および90t
l:’、100%RHにおける加水分解挙動は第1表に
示した。
実施例6 19一 実施例1において触媒としてテトラプチルアンモニウム
プ四マイトの代シにNラウリル・ピリジニウム・クロラ
イドを用い、又重合物の相対溶液粘度が1.20に達し
たときにイルガホスP−E P Q (チバガイギー社
製)を0.25 、pおよび3,5−ジ−t−ブチル−
4−ヒト四キシーベンジル拳フオスフオネート・ジエチ
ルエステル(チバガイギー社#ニイルガノックス122
2)を0.25 g加えて反応を行なった。得られたポ
リマーの色相、平均分子量、熱分解挙動、および加水分
解挙動を第1表に示した。
実施例4 実施例2においてテレフタル酸ジフェニルの代シにイソ
フタル酸ジフェニルを用い、触媒とシテトリメチル・ベ
ンジルアンモニウム・ブロマイドの代シにN−ステアリ
ル・ピリジニウム・クロライドをビスフェノールAに対
し10−4モル%になるように加え重合物の相対溶液粘
度が1.19に達した時点でイルガホスP−E P q
 (チバガイギー社製)を0.25.P、およびイルガ
ノツクス1o1o(チバガイギー社製)を0.25g加
えて反応を行なった。得られたポリマーの色相、平均分
子量、熱分解挙動および加水分解挙動を第1表に示した
比較例1 実施例1において比較のために公知の触媒としてアルカ
リ金属の水酸化物である水酸化リチウムをビスフェノー
ルAに対し10 モル%用い特にイルガホスp−w p
 Q (チバガイギー社袈)またはその他の安定剤を加
えることなく反応を行なった。
得られたポリマーは平均分子量としては26500の高
い値を示したが淡黄色であシ熱分解も375Cから始ま
シ430Cで10%の重量減をみた。
また90℃、100%RHにおける加水分解試験で30
日後に平均分子量の保持率は65.5%にとyまシ試験
シートは白濁すると同時に不さい白い斑点(一部ボイド
を含む)が全面に多数発生し脆化か顕著であった。これ
らの結果は第1表に示した。
比較例2 比較例1において触媒としてアルカリ金属の炭酸塩であ
る炭酸リチウムをビスフェノールAに対し10−3モル
%を用い重合物の相対溶液粘度が1.16に達した時点
でイルガホスP−E P Q(チバガイギー社# ) 
0.5 jIとイルガノックス1010(チバガイギー
社!Jり0,25Jilを加えて反応を行なった。得ら
れたポリマーは淡黄色で第1表に示すように熱分解挙動
は若干改良されるものの本発明による実施例の結果には
及ばず加水分解試験結果も分子量保持率および外観の面
よ多比較例1に対し何らの改良も見られガかった。
比較例3 比較例1において触媒としてテトラブチル・アンモニウ
ム・ブロマイドを用い安定剤として重合物の相対溶液粘
度が1.18に達した点でイルガノックスtato(チ
バガイギー社&J)のみをo、s o y添加してポリ
マーを得た。
第1表に結果を示すように加水分解試験後の外観が改良
されているものの分子量保持率および熱分解挙動には改
良が認められなかった。
(I10,511/ 1o o−濃度、20C1メチレ
ン・クロライドで測定した値 (2+2D℃、メチレンクロライド溶液で測定した固有
粘度よシ〔η]= 1,11 X 10−’ M 0−
82の式を用いて計算した値 (31N2  気流中10 C/ winの昇温速度で
測定T、は重量減開始温度 T5は重量減5%時点の温
度 T、。は重量減10%時点の温度を示す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 芳香族ジカルボン酸エステルの存在または非存在下
    で2価のフェノール類と炭酸ジエステルから、エステル
    交換反応によりカーボネート結合を含有する重合物を製
    造するに当り、触媒として第4級窒素化合物の塩を2価
    のフェノール類に対し10^−^1ないし10^−^4
    モル%存在せしめてエステル交換を行い、後重縮合反応
    に入つて重合物の相対溶液粘度(ポリマー濃度0.5g
    /dl、20℃、メチレンクロライド溶液で測定)が1
    .15以上に達した任意の時点で、重合物全量に対しフ
    オスフオナイト系化合物( I )を0.1重量%以上0
    .5重量%以下およびヒンダード・フェノール系化合物
    (II)を0.5重量%以下で( I )と(II)の合計量
    が0.5重量%以下になるように添加することを特徴と
    したカーボネート結合を含有する重合物を製造する方法
    。 2 第4級窒素化合物の塩として(III)式で示される
    第4級アンモニウムハロゲナイドおよび/または(IV)
    式で示される第4級ピリジニウム・ハロゲナイドを用い
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項の記載の製造
    法。 ▲数式、化学式、表等があります▼(IV) (但しR^1、R^2、R^3、R^4は同種または異
    種のアルキル基、アラルキル基、シクロアルキル基、ア
    リール基を示しR^5はアルキル基、アラルキル基を示
    す。Xは塩素または臭素を示す。)3フオスフオナイト
    系化合物( I )が重合物全量に対し少くとも0.1重
    量%は ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される化合物から成ることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項の記載の製造法。
JP27238084A 1984-12-24 1984-12-24 ポリカーボネートの製造法 Granted JPS61151236A (ja)

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