JPWO2019131841A1 - ポリ(エステル)カーボネート、及びポリ(エステル)カーボネートの製造方法 - Google Patents

ポリ(エステル)カーボネート、及びポリ(エステル)カーボネートの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019131841A1
JPWO2019131841A1 JP2019562147A JP2019562147A JPWO2019131841A1 JP WO2019131841 A1 JPWO2019131841 A1 JP WO2019131841A1 JP 2019562147 A JP2019562147 A JP 2019562147A JP 2019562147 A JP2019562147 A JP 2019562147A JP WO2019131841 A1 JPWO2019131841 A1 JP WO2019131841A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbonate
ester
poly
bis
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019562147A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6956807B2 (ja
Inventor
和徳 布目
和徳 布目
学 松井
学 松井
柳田 高恒
高恒 柳田
一良 小笠原
一良 小笠原
敬介 佐藤
敬介 佐藤
恭輔 山田
恭輔 山田
達也 大山
達也 大山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Publication of JPWO2019131841A1 publication Critical patent/JPWO2019131841A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6956807B2 publication Critical patent/JP6956807B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • C08L69/005Polyester-carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/64Polyesters containing both carboxylic ester groups and carbonate groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/82Preparation processes characterised by the catalyst used
    • C08G63/84Boron, aluminium, gallium, indium, thallium, rare-earth metals, or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/82Preparation processes characterised by the catalyst used
    • C08G63/87Non-metals or inter-compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/04Aromatic polycarbonates
    • C08G64/06Aromatic polycarbonates not containing aliphatic unsaturation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20General preparatory processes
    • C08G64/30General preparatory processes using carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20General preparatory processes
    • C08G64/30General preparatory processes using carbonates
    • C08G64/305General preparatory processes using carbonates and alcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20General preparatory processes
    • C08G64/30General preparatory processes using carbonates
    • C08G64/307General preparatory processes using carbonates and phenols
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041Lenses

Abstract

本発明の目的は、新規なポリ(エステル)カーボネートの製造方法を提供することを目的とする。本発明は、ジオールとカーボネートエステルとを、触媒の存在下でエステル交換反応させることを含む、ポリ(エステル)カーボネートの製造方法であって、前記触媒がアルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる、ポリ(エステル)カーボネートの製造方法に関する。

Description

本発明は、ポリ(エステル)カーボネート、及びポリ(エステル)カーボネートの製造方法に関する。
カメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話、テレビ電話あるいはカメラ付ドアホンなどには、撮像モジュールが用いられている。近年、この撮像モジュールに用いられる光学系では、特に小型化が求められている。光学系を小型化していくと光学系の色収差が大きな問題となる。そこで、光学レンズの屈折率を高く、かつアッベ数を小さくして高分散にした光学レンズ材料と、屈折率を低くかつアッベ数を大きくして低分散にした光学レンズ用材料を組み合わせることで、色収差の補正を行うことができることが知られている。
光学系の材料として従来用いられていたガラスは要求される様々な光学特性を実現することが可能であると共に、環境耐性に優れているが、加工性が悪いという問題があった。これに対し、ガラス材料に比べて安価であると共に加工性に優れる樹脂が光学部品に用いられてきている。特に、フルオレン骨格やビナフタレン骨格を有するポリエステルカーボネートが、高屈折率である等の理由から使用されている。
例えば、特許文献1は、フルオレン系成分単位を含むポリエステルカーボネートを開示しており、特許文献2は、フルオレン系成分単位とビナフタレン系成分単位とを含むポリエステルカーボネートを開示している。これらの文献では、ポリエステルカーボネートを製造するためのエステル交換反応の触媒として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、周期表第13〜15族金属等を含む金属化合物を挙げている。特許文献1及び2の実施例においては、チタン系の触媒が用いられている。
また、ポリカーボネートの製造方法としては、ジフェニルカーボネート等のカーボネートエステルと、ジオールとを、エステル交換反応によって重縮合させる方法が知られている。特許文献3では、そのようなエステル交換反応の触媒として、ホスホニウム化合物及びアンモニウム化合物を挙げている。
また、特許文献4は、カーボネートエステルとフルオレン系ジヒドロキシ化合物とをエステル交換反応させて得られる、光学用のポリカーボネートを開示している。特許文献4では、その反応触媒として、周期表の第1族及び第2族の金属化合物、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物及びアミン系化合物等の様々な触媒を開示している。
なお、特許文献5及び6では、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルを製造するための重縮合反応の触媒として、アルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる触媒が開示されている。
国際公開第2011/010741号 特開2017−179323号公報 特表2013−523927号公報 特開2012−214803号公報 特開2001−131276号公報 国際公開第2002/022707号
本発明は、新規なポリ(エステル)カーボネートの製造方法、及びその方法によって得られるような新規のポリ(エステル)カーボネートを提供することを目的とする。
本発明者らは、以下の態様を有する本発明により、上記課題を解決できることを見出した。
《態様1》
ジオールとカーボネートエステルとを、触媒の存在下でエステル交換反応させることを含む、ポリ(エステル)カーボネートの製造方法であって、前記触媒がアルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる、ポリ(エステル)カーボネートの製造方法。
《態様2》
前記リン化合物が、ホスホン酸系化合物、ホスフィン酸系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物、亜ホスホン酸系化合物、亜ホスフィン酸系化合物、ホスフィン系化合物からなる群より選ばれる一種又は二種以上の化合物である、態様1に記載の製造方法。
《態様3》
前記アルミニウム又はその化合物が、アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド又はアルミニウムキレート化合物である、態様1又は2記載の製造方法。
《態様4》
前記カーボネートエステルが、ジフェニルカーボネートである、態様1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
《態様5》
前記触媒が、使用する全モノマー単位の合計1モルに対して、8×10−5モル以上1×10−3モル以下で使用される、態様1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
《態様6》
前記ポリ(エステル)カーボネートが、立体構造系成分単位を全単位中で50mol%以上含み、前記立体構造系成分単位は、単環式芳香族基及び縮合多環式芳香族基からなる群より選択される芳香族基を4つ以上含むか、又は2つ以上の縮合多環式芳香族基を含む、態様1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
《態様7》
前記立体構造系成分単位が、フルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位を有する、態様6に記載の製造方法。
《態様8》
立体構造系成分単位を全単位中で50mol%以上含み、
前記立体構造系成分単位は、単環式芳香族基及び縮合多環式芳香族基からなる群より選択される芳香族基を4つ以上含むか、又は2つ以上の縮合多環式芳香族基を含み、
塩化メチレン中に0.52質量%で溶解した溶液(100mlの塩化メチレン中に0.7gを溶解した溶液)について測定した比粘度が、0.12〜0.40であり、かつ
塩化メチレン中に13質量%で溶解した溶液(5mlの塩化メチレン中に1.0gを溶解した溶液)について測定したCIE1976(L)表色系のb値が、4.0以下である、ポリ(エステル)カーボネート。
《態様9》
前記立体構造系成分単位が、フルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位を有する、態様8に記載のポリ(エステル)カーボネート。
《態様10》
前記立体構造系成分単位を全単位中で70mol%以上含む、態様8又は9に記載のポリ(エステル)カーボネート。
《態様11》
屈折率nDが、1.650以上である、態様8〜10のいずれか一項に記載のポリ(エステル)カーボネート。
《態様12》
チタン、ゲルマニウム、アンチモン及びスズを実質的に含有していない、態様8〜11のいずれか一項に記載のポリ(エステル)カーボネート。
《態様13》
態様8〜12のいずれかに記載のポリ(エステル)カーボネートを含む、光学部材。
《態様14》
光学レンズである、態様13に記載の光学部材。
《態様15》
アルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる触媒の、ポリ(エステル)カーボネート重合触媒としての使用。
《ポリ(エステル)カーボネートの製造方法》
本発明のポリ(エステル)カーボネートの製造方法は、ジオール、カーボネートエステル、及び随意にジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体を、以下の触媒の存在下でエステル交換反応させて重合することを含む。
〈重合触媒〉
本発明の製造方法で用いられる触媒は、エステル交換によってポリ(エステル)カーボネートを重合させるためのポリ(エステル)カーボネート重合触媒であって、アルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる。なお、本明細書において、「ポリ(エステル)カーボネート」とは、ポリカーボネート及びポリエステルカーボネートのいずれか一方又はその両方を意味する。本発明は、アルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる触媒の、ポリ(エステル)カーボネート重合触媒としての使用にも関する。
本発明者らは、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルの重縮合反応において知られていたアルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる触媒が、ポリ(エステル)カーボネートを製造するための重合反応においても非常に有用であることを見出した。ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルを製造するための重縮合反応と、ポリ(エステル)カーボネートを製造するための重合反応とでは、従来から共通の触媒が使用されていたわけではなく、したがって、この触媒が、ポリ(エステル)カーボネートを製造するための重合反応において有用となることは予想外であった。
また、このように触媒を用いて得られたポリ(エステル)カーボネートは、極めて高い透明性を有していることがわかった。ポリ(エステル)カーボネートの重合反応は、通常、250℃以上の高い温度で行われ、重合が進展するとともに、その高い温度に起因して熱分解により樹脂が黄変する傾向がある。これは、従来技術の重合触媒が重合反応だけではなく、ポリ(エステル)カーボネートの熱分解反応も促進させているためと考えられる。それに対して、本発明の触媒は、重合反応を促進させつつも、ポリ(エステル)カーボネートの熱分解反応を促進させないためであると考えられる。
本発明の触媒は、使用する全モノマー単位の合計1モルに対して、8×10−5モル以上、9×10−5モル以上、1×10−4モル以上、3×10−4モル以上、5×10−4モル以上、又は1×10−3モル以上であってもよく、1×10−1モル以下、5×10−2モル以下、1×10−2モル以下、5×10−3モル以下、1×10−3モル以下、8×10−4モル以下、6×10−4モル以下で使用することができる。したがって、本発明の触媒は、特許文献5及び6のポリエステルの重合触媒の量(7.5×10−5モル程度)よりも非常に多い量で用いることができる。
〈重合触媒−アルミニウム又はその化合物〉
本発明の触媒で用いられるアルミニウム又はその化合物は、それ単体でも、エステル交換によってポリ(エステル)カーボネートを重合させるための触媒として、ある程度の触媒活性を有することができる。そのようなアルミニウム又はその化合物としては、例えば、金属アルミニウム、アルミニウム塩、アルミニウムキレート化合物、有機アルミニウム化合物、無機アルミニウム化合物等を挙げることができる。
アルミニウム塩としては、アルミニウムの有機酸塩及び無機酸塩を挙げることができる。アルミニウムの有機酸塩としては、例えば、アルミニウムのカルボン酸塩を挙げることができ、具体的にはギ酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、プロピオン酸アルミニウム、蓚酸アルミニウム、アクリル酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、安息香酸アルミニウム、トリクロロ酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム、及びサリチル酸アルミニウムを挙げることができる。アルミニウムの無機酸塩としては、例えば、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化塩化アルミニウム、炭酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、及びホスホン酸アルミニウムを挙げることができる。
アルミニウムキレート化合物としては、例えば、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムアセチルアセテート、アルミニウムエチルアセトアセテート、及びアルミニウムエチルアセトアセテートジiso−プロポキシドを挙げることができる。
有機アルミニウム化合物としては、アルミニウムアルコキシド、例えばトリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムアルコキシド、アルキルアルミニウムジアルコキシド、アルミニウムトリアルコキシド及びこれらの加水分解物等を挙げることができ、具体的には、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムn−プロポキシド、アルミニウムiso−プロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシドなどアルミニウムアルコキシド、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム及びこれらの加水分解物を挙げることができる。無機アルミニウム化合物としては、酸化アルミニウム等が挙げられる。
特に、アルミニウムのカルボン酸塩、無機酸塩及びキレート化合物が好ましく、これらの中でも特に、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化塩化アルミニウム及びアルミニウムアセチルアセトネートが好ましい。
〈重合触媒−リン化合物〉
本発明の触媒で用いられるリン化合物は、ポリ(エステル)カーボネートの重合反応についてのアルミニウム又はその化合物の触媒活性を向上させることができる。理論に拘束されないが、これは反応系中に存在するアルコール又は水によってアルミニウム又はその化合物の触媒活性が失活するのを、リン化合物が防止できるからであると考えられる。
そのようなリン化合物としては、例えば、ホスホン酸系化合物、ホスフィン酸系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物、亜ホスホン酸系化合物、亜ホスフィン酸系化合物、及びホスフィン系化合物を挙げることができる。これらの中でも特に、ホスホン酸系化合物、ホスフィン酸系化合物、及びホスフィンオキサイド系化合物を挙げることができ、特にホスホン酸系化合物を挙げることができる。
ここで、ホスホン酸系化合物は、以下の構造を有する化合物をいう:
ホスホン酸系化合物としては、例えば、メチルホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸ジエチル、メチルホスホン酸ジへキシル、メチルホスホン酸ジオクチル、メチルホスホン酸ジフェニル、フェニルホスホン酸ジメチル、フェニルホスホン酸ジエチル、フェニルホスホン酸ジヘキシル、フェニルホスホン酸ジオクチル、フェニルホスホン酸ジフェニル、ベンジルホスホン酸ジメチル、ベンジルホスホン酸ジエチル、ベンジルホスホン酸ジヘキシル、ベンジルホスホン酸ジオクチル、ベンジルホスホン酸ジフェニル、p−メチルベンジルホスホン酸ジメチル、p−メチルベンジルホスホン酸ジエチル、p−メチルベンジルホスホン酸ジヘキシル、p−メチルベンジルホスホン酸ジオクチル、p−メチルベンジルホスホン酸ジフェニル、3,5−ジーtert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジメチル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジエチル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジヘキシル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジオクチル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジフェニルなどが挙げられる。
ホスフィン酸系化合物は、以下の構造を有する化合物をいう:
ホスフィン酸系化合物としては、例えば、ジフェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸メチル、ジフェニルホスフィン酸フェニル、フェニルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸メチル、フェニルホスフィン酸フェニルなどが挙げられる。
ホスフィンオキサイド系化合物は、以下の構造を有する化合物をいう:
ホスフィンオキサイド系化合物としては、例えば、ジフェニルホスフィンオキサイド、メチルジフェニルホスフィンオキサイド、トリフェニルホスフィンオキサイドなどが挙げられる。
亜ホスホン酸系化合物は、以下の構造を有する化合物をいう:
亜ホスホン酸系化合物としては、例えば、亜ホスホン酸ジメチル、亜ホスホン酸ジエチル、亜ホスホン酸ジプロピル、亜ホスホン酸ジブチル、亜ホスホン酸ジフェニルなどが挙げられる。
亜ホスフィン酸系化合物は、以下の構造を有する化合物をいう:
亜ホスホン酸系化合物としては、例えば、ヒドロキシホスフィン、ジブチル亜ホスフィン酸メチル、ジフェニル亜ホスフィン酸プロピル、メトキシジフェニルホスフィン、エトキシジフェニルホスフィンなどが挙げられる。
ホスフィン系化合物は、以下の構造を有する化合物をいう:
ホスフィン系化合物としては、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、メチルジブチルホスフィン、フェニルイソプロピルホスフィンなどが挙げられる。
上記のようなリン化合物の中でも特に、芳香環を有するリン化合物が好ましく、特に芳香環構造を有するホスホン酸系化合物が好ましい。
リン化合物が、下記の一般式(P7)〜(P9)で表される化合物であってもよい。
P(=O)Rо(OR)(OR) …(P7)
P(=O)Rо(OR) …(P8)
P(=O)Rо …(P9)
(式(P7)〜(P9)中、Rо、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、並びに水酸基、ハロゲン基、アルコキシル基又はアミノ基を含んでいてもよく、かつ脂環式構造又は芳香環構造を有していてもよい、炭素数1〜50又は1〜20の炭化水素基を表し;R及びRは、それぞれ独立に水素、炭素数1〜10又は1〜5の炭化水素基を表す)。
上記式中、Rо、R、R及び/又はRが、芳香環を有すること、特にベンジル基を有することが好ましい。また、R及びRが、水素又は1〜3の炭化水素基であることが好ましい。
リン化合物の使用量は、使用する全モノマー単位の合計1モルに対して、5×10−5〜2×10−3モルの比率で用いると好ましく、1×10−4〜1×10−3モルの比率で用いるとより好ましく、2×10−4 〜8×10−4モルの比率で用いるとさらに好ましい。リン化合物の使用量は、使用する全モノマー単位の合計1モルに対して、1×10−5モル以上、5×10−5モル以上、1×10−4モル以上、又は5×10−4モル以上であってもよく、1×10−2モル以下、5×10−3モル以下、1×10−3モル以下、又は5×10−4モル以下であってもよい。
アルミニウム又はその化合物の使用量に対するリン化合物の使用量の比は、0.1以上、0.5以上、0.7以上、1.0以上、1.5以上であってもよく、20以下、10以下、8.0以下、6.0以下、5.0以下、4.0以下、3.0以下であってもよい。好ましくは、上記比は、0.5〜10の範囲であり、さらに好ましくは1〜5の範囲であり、特に好ましくは1.5〜3の範囲である。
〈重合触媒−その他の成分〉
本発明の触媒は、エステル交換によってポリ(エステル)カーボネートを重合させるためのポリ(エステル)カーボネート重合触媒として従来技術で周知の触媒と組み合わせて用いてもよい。
〈重合反応〉
本発明の方法は、一部原料としてジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体を用いる場合、ポリエステルカーボネートの製造方法となる。このエステル交換反応は、通常は溶融重合法によって行われる。本発明の方法は、上記の触媒を使用すること以外は、例えば特許文献1に記載のような公知の方法を用いることができる。
エステル交換反応は、不活性ガスの存在下にジオールとカーボネートエステルとを加熱しながら混合して、生成するフェノール等のヒドロキシ化合物を留出させて行われる。反応温度は、用いるジオールによって異なるが、通常120〜350℃の範囲であり、150〜300℃であると好ましく、180〜270℃であるとより好ましい。反応後期には系を1000〜1Pa程度に減圧して生成するヒドロキシ化合物の留出を容易にさせることができる。反応時間は通常1〜8時間程度である。
また、ポリエステルカーボネートの場合、ジオールと、ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とを混合し、通常、120〜350℃、好ましくは150〜300℃、より好ましくは180〜270℃、特に好ましくは180℃〜220℃で反応させて、中間生成物を得ることが好ましい。そして、中間生成物とカーボネートエステルとを、上記の触媒を用いて重合させる。この場合の温度は、120〜350℃、好ましくは150〜300℃、より好ましくは200〜270℃、特に好ましくは220℃〜260℃とすることができる。また、これらの反応中では、減圧度を段階的に変化させ、好ましくは最終的に0.13kPa以下にして、生成した水、アルコール等のヒドロキシ化合物を系外に留去させることができる。反応時間は、1〜10時間程度とすることができる。
上記触媒を添加する際の形態は特に限定されず、粉末状等の形態でモノマーに添加してもよく、溶媒中の分散体又は溶液の形態でモノマーに添加してもよい。また、アルミニウム又はその化合物とリン化合物とを予め混合したものを添加してもよいし、アルミニウム又はその化合物とリン化合物とを別々に添加してもよいが、アルミニウム触媒の活性を維持する観点から予め混合することが好ましい。上記触媒の添加時期は、ポリ(エステル)カーボネートのカーボネートエステルとの反応開始前であることが好ましい。
上記触媒の添加時期は特に制限されず、最初から添加しても良いし、例えばHOの脱離反応がほぼ終了した後でもよく、特に後者の添加時期を採用することで、最初はHOを回収し、触媒添加後はフェノールなどのHO以外の成分を効率的に回収できるなどの利点もある。
ポリ(エステル)カーボネートを製造するに当っては、必要に応じて末端停止剤、酸化防止剤等を使用してもよい。
〈モノマー−ジオール〉
本発明の製造方法で用いるジオールとしては、ポリ(エステル)カーボネートの製造に通常用いられるジオールとすることができる。
ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、トリシクロ[5.2.1.02,6 ]デカンジメタノール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、デカリン−2,6−ジメタノール、ノルボルナンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、シクロペンタン−1,3−ジメタノール、スピログリコール、イソソルビド、イソマンニド、イソイジド、デカメチレングリコール、ドデカンジオール、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、4, 4’ージヒドロキシビスフェノール、1,4ービス(βーヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4ービス(βーヒドロキシエトキシフェニル)スルホン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(p−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン、1、2ービス(p−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(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)−1−フェニルエタン、1,3−ビス(2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル)ベンゼン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)デカン、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−3−メチルフェニル)スルフィド、ビフェノール、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、10,10−ビス(4−ヒドロキシフェニル)アントロン、ベンゼンジオール、ナフタレンジオール、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−2,7−ジフェニルフルオレン、1,1’−ビ−2−ナフトール、2,2’−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)−1,1’−ビナフチル、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2,3−ベンゾフルオレン、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン等があり、これらは単独で使用してもよく、又は二種以上組み合わせて用いてもよい。
ジオールとして、例えば、以下の一般式(A)や(B)で表される化合物も好ましく用いられる:
上記式中の環Zは(同一又は異なって)芳香族基又は縮合多環式芳香族基を示し、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、芳香族基を含んでいてもよい炭素原子数1〜12又は1〜20の炭化水素基を示し、Ar及びArは、水素原子または炭素原子数6〜10の置換基を含有してもよい芳香族基を示し、L及びLはそれぞれ独立に2価の連結基を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示す。
上記式中、R11及びR12は、夫々独立して、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、o及びpは各々独立して0以上の整数を示す。R13〜R20は、夫々独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、又は炭素原子数1〜20の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示す。好ましくは、R13〜R20は、好ましくは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでいてもよい炭化水素基を示し、特に好ましくはR13〜R20は水素原子を示す。
11及びR12がエチレン基であり、oおよびpが1であり、R13〜R20は水素原子である2,2’−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)−1,1’−ビナフチル(以下、BHEBと略すことがある)もしくは、oおよびpが0であり、R13〜R20は水素原子である1,1’−ビ−2−ナフトールであることがさらに好ましい。
前記一般式(A)で表される化合物の好ましい例として、L、Lがエチレン基であり、m及びnが1であり、R、R、Ar及びArが水素原子であり、Zがベンゼン環である9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(以下、BPEFと略すことがある。)、もしくはR、Rがフェニル基である、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)―3−フェニルフェニル]フルオレン(以下、OPBPEFと略すことがある。)、もしくはo及びpが0であり、R、Rがメチル基であるビスクレゾールフルオレンであることがさらに好ましい。
また、前記一般式(A)で表される化合物の好ましい例として、以下の一般式(d)も好ましく用いられる:
なお、上記一般式(d)において、式中、R21〜R36はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでいてもよい炭化水素基を示し、R29とR30、R30とR31、R31とR32、R33とR34、R34とR35及びR35とR36の組のうち、一組は互いに縮合して環を形成し、L及びLはそれぞれ独立に2価の連結基を示す。
具体的には、式(d)で表されるジオールとしては、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−1,2−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)−1,2−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)−1,2−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−2,3−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)−2,3−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)−2,3−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−3,4−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)−3,4−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)−3,4−ベンゾフルオレン等が好ましく挙げられる。9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,2−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−2,3−ベンゾフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,4−ベンゾフルオレンがより好ましく、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−2,3−ベンゾフルオレンがさらに好ましい。これらは単独で使用してもよく、又は二種以上組み合わせて用いてもよい。
前記一般式(A)で表される化合物の好ましい例として、例えば、一般式(e)で表される化合物も好ましく用いられる:
上記一般式(e)において、式中、環Zは(同一又は異なって)芳香族基を示し、R37及びR38はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでいてもよい炭化水素基を示し、Ar及びArは、水素原子または炭素原子数6〜10の置換基を含有してもよい芳香族基を示し、L及びLはそれぞれ独立に2価の連結基を示し、j及びkはそれぞれ独立に0以上の整数を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示す。
さらに、上記式(e)において、環Zがナフタレン環であり;Ar及びArが、R37及びR38と同じ化学基から選択されるジオールも好適に用いられる。
具体的には、一般式(e)で表されるフルオレン系ジオールとしては、以下を挙げることができる:
9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−1−ナフチル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)−1,8−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−1−ナフチル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)−2,7−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−1−ナフチル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)−3,6−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−1−ナフチル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)−4,5−ジフェニルフルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル)フルオレン、9,9−ビス(6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル)フルオレン等が好ましく挙げられる。
これらのジオールは、カーボネートエステルとの重合反応に使用されるだけではなく、ポリエステルカーボネートを製造するための中間生成物を得るためにも使用することができる。
〈モノマー−カーボネートエステル〉
本発明の製造方法で用いるカーボネートエステルとしては、ポリ(エステル)カーボネートの製造に通常用いられるカーボネートエステルとすることができる。
カーボネートエステルとしては、例えば、置換されていてもよい炭素数6〜10のアリール基、アラルキル基あるいは炭素数1〜4のアルキル基などのエステルが挙げられる。具体的にはジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、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、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネートなどが挙げられ、なかでもジフェニルカーボネートが好ましい。
〈モノマー−ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体〉
本発明のポリ(エステル)カーボネートの製造方法が、ポリエステルカーボネートの製造方法である場合に、中間生成物を得る工程で使用されるジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体は、本分野で通常使用される中間生成物の製造のために知られたジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体を使用することができる。
ジカルボン酸としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の単環式芳香族ジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、2,2’−ビス(カルボキシメトキシ)−1,1’−ビナフチル、9,9−ビス(カルボキシメチル)フルオレン、9,9−ビス(2−カルボキシエチル)フルオレン、9,9−ビス(1−カルボキシエチル)フルオレン、9,9−ビス(1−カルボキシプロピル)フルオレン、9,9−ビス(2−カルボキシプロピル)フルオレン、9,9−ビス(2−カルボキシ−1−メチルエチル)フルオレン、9,9−ビス(2−カルボキシ−1−メチルプロピル)フルオレン、9,9−ビス(2−カルボキシブチル)フルオレン、9,9−ビス(2−カルボキシ−1−メチルブチル)フルオレン、9,9−ビス(5−カルボキシペンチル)フルオレン、9,9−ビス(カルボキシシクロヘキシル)フルオレン等の多環式芳香族ジカルボン酸、2,2’−ビフェニルジカルボン酸等のビフェニルジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、2,6−デカリンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸が挙げられ、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,2’−ビス(カルボキシメトキシ)−1,1’−ビナフチルが好ましい。これらは単独又は二種類以上組み合わせて用いてもよい。また、エステル形成性誘導体としては、上記のカルボン酸の酸クロライドや、メチルエステル、エチルエステル、フェニルエステル等のエステル類を用いてもよい。
ジカルボン酸として、例えば、一般式(C)で表される化合物も好ましく用いられる:
上記式中、R及びRは、夫々独立して、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、n及びmは各々独立して0以上の整数を示す。R〜R10は、夫々独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、又は炭素原子数1〜20の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示す。
以下、一般式(C)で表されるジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体の代表的具体例を示すが、それらによって限定されるものではない。
2,2’−ジカルボキシ−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(カルボキシメトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(2−カルボキシエトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(3−カルボキシプロポキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ジメトキシカルボニル−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(メトキシカルボニルメトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(2−メトキシカルボニルエトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(3−メトキシカルボニルプロポキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ジエトキシカルボニル−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(エトキシカルボニルメトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(2−エトキシカルボニルエトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(3−エトキシカルボニルプロポキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ジフェノキシカルボニル−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(フェノキシカルボニルメトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(2−フェノキシカルボニルエトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(3−フェノキシカルボニルプロポキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ジtert−ブトキシカルボニル−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(tert−ブトキシカルボニルメトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(2−tert−ブトキシカルボニルエトキシ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(3−tert−ブトキシカルボニルプロポキシ)−1,1’−ビナフチル等が挙げられる。これらの中でも、一般式(C)におけるR及びRがメチレン基であり、o及びpが1であり、R〜R10は水素原子である、2,2’−ビス(カルボキシメトキシ)−1,1’−ビナフチル(以下、BCMBと略すことがある。)又はそのエステル形成誘導体であることが最も好ましい。
〈製造されるポリマー〉
本発明の製造方法によって得られるポリ(エステル)カーボネートは、特に限定されない。例えば、本発明の製造方法によって得られるポリ(エステル)カーボネートは、以下のようなポリ(エステル)カーボネートである。
《ポリ(エステル)カーボネート》
本発明の第1の態様のポリ(エステル)カーボネートは、立体構造系成分単位を全単位中で50mol%以上含み;その立体構造系成分単位は、単環式芳香族基及び縮合多環式芳香族基からなる群より選択される芳香族基を4つ以上含むか、又は2つ以上の縮合多環式芳香族基を含み;塩化メチレン中に0.52質量%で溶解した溶液について測定した比粘度が、0.12〜0.40であり;かつ塩化メチレン中に13質量%で溶解した溶液について測定したCIE1976(L)表色系のb値が、4.0以下である。すなわち、本発明のポリ(エステル)カーボネートは、嵩高い成分単位を有しつつも、十分に高い分子量を有し、かつ黄色みが非常に低い。
光学的に優れたポリ(エステル)カーボネートを得る観点から、本発明のポリマーは、全モノマー単位の合計モル数を基準として、50mol%以上、60mol%以上、70mol%以上、80mol%以上、90mol%以上、又は95mol%以上で、立体構造系成分単位を含むことができる。ここで、立体構造系成分単位は、単環式芳香族基及び縮合多環式芳香族基からなる群より選択される芳香族基を4つ以上含むか、又は2つ以上の縮合多環式芳香族基を含む。この場合、縮合多環式芳香族基としては、縮合二環式芳香族基、縮合三環式芳香族基、縮合四環式芳香族基等を挙げることができる。
なお、本発明における全単位中とは、全モノマー単位のモル数を基準とすることを意味し、ポリ(エステル)カーボネートで見たとき、カーボネート結合および/またはエステル結合で挟まれた最小単位のモル数を基準とすることを意味する。なお、この最小単位のことを、全モノマー単位、繰り返し単位または単に単位と称することがある。また、全モノマー単位にはカーボネートエステルは含まない。
立体構造系成分単位は、フルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位であることが、高い屈折率を有しかつ複屈折が低いポリ(エステル)カーボネートを得る観点から好ましい。特に好ましい立体構造系成分単位としては、前述の一般式(A)〜(C)のモノマーに由来する単位(以下、「一般式(A)で表される単位」等という)を挙げることができる。
この場合において、その立体構造系成分単位は、フルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位であることが、高い屈折率を有しかつ複屈折が低いポリ(エステル)カーボネートを得る観点から好ましい。ここで、フルオレン系成分単位は、フルオレンの芳香族基の少なくとも一部が、縮合多環式芳香族基に置換されている構造、及びフルオレンの芳香族基の少なくとも一部に置換基を有する構造を含む。また、ビナフチル系成分単位は、ビナフチルのナフタレン基の少なくとも一部が、縮合多環式芳香族基に置換されている構造、及びビナフチルのナフタレン基の少なくとも一部に置換基を有する構造を含む。
このような立体構造系成分単位を有するポリ(エステル)カーボネートを高分子量で得るために、従来は炭酸水素ナトリウム等のアルカリ触媒やチタン系の触媒が主に使用されてきた。ただ、このようなポリマーのためのモノマーが非常に嵩高いために重合が進展しにくく、また原料にジカルボン酸を含む場合はアルカリ触媒の使用が困難になることから、高い触媒作用を有するチタン系の触媒のみが実質的に使用されてきた。
しかしながら、本発明者らは、アルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる触媒を用いた場合にも、上記のようなポリ(エステル)カーボネートを高分子量化できることを見出した。そして、さらに驚くべきことに、このような触媒を用いた場合、チタン系触媒を使用して得られたポリマーよりもさらに透明性が高いポリ(エステル)カーボネートが得られることが分かった。これは、チタン系触媒は、ポリマーの熱分解反応にも触媒作用し、得られたポリマーが熱分解によってわずかに黄変していたためと考えられる。
それに対して、上述のようなアルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる触媒は、嵩高い繰り返し単位を含むポリマーを十分に合成できる活性を有する一方で、ポリマーの熱分解反応に対しては触媒作用を有していないと考えられ、本発明のポリ(エステル)カーボネートは、非常に有利である。
本明細書において「立体構造系」とは、互いに平行ではない向きで存在している芳香族基が存在しているモノマー又は成分単位をいう。立体構造系の成分単位を有するポリ(エステル)カーボネートは、高屈折率と低屈折率とを有することができる。フルオレン系成分単位は、カルド構造と呼ばれる立体配置を有し、2つの単環式芳香族基又は縮合多環式芳香族基の存在する平面が、他の2つ単環式芳香族基又は縮合多環式芳香族基の存在する平面と交差する配置となる。ビナフチル系成分単位は、2つの縮合二環式芳香族基が互いに直交するような立体配置を有する。
本発明の第2の態様のポリ(エステル)カーボネートは、立体構造系成分単位を50mol%以上で含み、この立体構造系成分単位は、単環式芳香族基及び縮合多環式芳香族基からなる群より選択される芳香族基を4つ以上含むか、又は2つ以上の縮合多環式芳香族基を含み、アルミニウムとリンとを含有し、かつ触媒としてチタン、ゲルマニウム、アンチモン及びスズを実質的に含有していない。なお、本明細書において、「本発明のポリ(エステル)カーボネート」とは、上記の第1の態様及び第2の態様のポリ(エステル)カーボネートを含む。
立体構造系成分単位としては、上述の本発明のポリ(エステル)カーボネートの製造方法において説明したようなジオール成分やジカルボン酸成分を意味する。したがって、立体構造系成分単位は、フルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位であってよい。
本発明のポリ(エステル)カーボネートがポリエステルカーボネートである場合、カーボネート単位とエステル単位のモル比が99:1〜1:99であると好ましく、75:25〜3:97であるとより好ましく、50:50〜5:95、40:60〜7:93、又は30:70〜10:90であってもよい。
〈不純物〉
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、触媒由来のアルミニウムを含有しており、そのアルミニウム含有量は、アジレント・テクノロジー株式会社製ICP−OES−5100を用いて測定した値で、1ppm以上、5ppm以上、10ppm以上、15ppm以上、又は20ppm以上であってもよく、100ppm以下、80ppm以下、60ppm以下、又は40ppm以下であってもよい。なお、上記アルミニウム含有量は触媒由来であり、充填剤などから持ち込まれる場合は、それらを除いて考えるべきであることは容易に理解されるであろう。
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、触媒由来のリンを含有しており、そのリン含有量は、アジレント・テクノロジー株式会社製ICP−OES−5100を用いて測定した値で、1ppm以上、10ppm以上、20ppm以上、30ppm以上、又は40ppm以上であってもよく、200ppm以下、100ppm以下、80ppm以下、又は60ppm以下であってもよい。なお、上記リン含有量は触媒由来であり、充填剤などから持ち込まれる場合は、それらを除いて考えるべきであることは容易に理解されるであろう。
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、触媒由来のチタン、ゲルマニウム、アンチモン及びスズを含有しておらず、それらのそれぞれの含有量は、アジレント・テクノロジー株式会社製ICP−OES−5100を用いて測定した値で、5ppm以下、4ppm以下、3ppm以下、2ppm以下、又は1ppm以下であってもよい。なお、上記チタン、ゲルマニウム、アンチモン及びスズ含有量は触媒由来であり、充填剤などから持ち込まれる場合は、それらを除いて考えるべきであることは容易に理解されるであろう。
〈物性〉
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、ポリマーの熱分解反応を促進する触媒を使用せずに製造することができる結果、非常に透明性が高い。具体的には、本発明のポリ(エステル)カーボネートは、CIE1976(L)表色系のb値が、4.0以下、3.0以下、2.5以下、2.0以下、又は1.5以下であることができる。この場合、b値は、塩化メチレン5mlに1.0gを溶解した溶液(塩化メチレン中に13質量%で溶解した溶液)について分光光度計で測定したCIE1976(L)表色系の値である。
本発明のポリ(エステル)カーボネートの比粘度は、0.12〜0.40であることが好ましく、0.15〜0.35であるとより好ましく、0.18〜0.30であるとさらに好ましい。比粘度が上記範囲内であると成形性と機械強度のバランスに優れるため好ましい。なお、比粘度は、樹脂0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液(塩化メチレン中に0.52質量%で溶解した溶液)を用いて、20℃における比粘度(ηsp)を測定した。測定は20±0.01℃の恒温槽中でオスワルト粘度管の標線間の通過時間を計測し、下記式からその溶液の20℃における比粘度(ηsp)を求める。
ηsp=(t−t)/t
:ポリマー溶液の標線間通過時間
:塩化メチレンの標線間通過時間
本発明のポリ(エステル)カーボネートの25℃で測定波長589nmの屈折率(以下nDと略すことがある)は、1.635以上であることができ、例えば1.650〜1.700であることが好ましく、1.655〜1.697であるとさらに好ましく、1.657〜1.695であるとよりさらに好ましい。
本発明のポリ(エステル)カーボネートのガラス転移点(以下Tgと略することがある)は、128〜160℃であることが好ましく、130〜158℃であることがより好ましい。
本発明のポリ(エステル)カーボネートの屈折率nDとTgの関係式は、
Tg>−850nD+1555 (1)
を満たす関係にあることが好ましい。
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、特に高度の屈折率と耐熱性をバランス良く具備することができ、そのnDが、1.665〜1.700で、Tgが、130〜160℃であることがよりさらに好ましく、さらにnDが、1.668〜1.695で、Tgが、138〜150℃であることが最も好ましい。
本発明のポリ(エステル)カーボネートのアッベ数(ν)は、17〜25であることが好ましく、17〜23であるとさらに好ましい。アッベ数は25℃で測定した波長486nm、589nm、656nmの屈折率から下記式を用いて算出する。
ν=(nD−1)/(nF−nC)
なお、本明細書においては、
nD:波長589nmでの屈折率、
nC:波長656nmでの屈折率、
nF:波長486nmでの屈折率を意味する。
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、下記式により算出される配向複屈折(Δn)の絶対値が0〜8×10−3であることが好ましく、0〜4×10−3で有ることがさらに好ましく、よりさらに好ましくは0〜2×10−3の範囲である。配向複屈折(Δn)は、本発明のポリ(エステル)カーボネートによって得られる厚さ100μmのキャストフィルムをTg+10℃で2倍延伸した時、波長589nmにおいて測定され、配向複屈折が上記範囲内であると、このポリマーを用いたレンズの光学歪が小さくなるため好ましい。
Δn=Re/d
Δn:配向複屈折
Re:位相差(nm)
d:厚さ(nm)
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、1mm厚の全光線透過率が、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは88%以上である。全光線透過率が上記範囲内であると、光学部材として適している。なお、全光線透過率の測定は、1mm厚の成形片を日本電色工業(株)製NDH−300Aを用いて測定した。
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、23℃、24時間浸漬後の吸水率が0.25質量%以下であると好ましく、0.20質量%以下であるとより好ましい。吸水率が上記範囲内であると、吸水による光学特性の変化が小さいため好ましい。
〈ポリマー骨格〉
例えば、立体構造系成分単位を有するポリエステルカーボネートのポリマー骨格として、以下の第1〜第3のポリエステルカーボネートおよび第4〜第6のポリ(エステル)カーボネートのポリマー骨格を有することができる。
〈第1のポリエステルカーボネート〉
第1の好ましい態様のポリエステルカーボネートは、前記一般式(A)と前記一般式(C)で表される単位を全単位中の70mol%以上含む。好ましくは、前記一般式(A)と前記一般式(C)で表される単位は、全単位中の70mol%以上、好ましくは75mol%以上、より好ましくは80mol%以上である。この範囲にあると耐熱性に優れる。前記一般式(A)と前記一般式(C)で表される単位以外のモノマー単位は、上述のジオール、カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体、及びその他の共重合成分に由来する繰り返し単位とすることができる。
したがって、第1のポリエステルカーボネートは、下記一般式(1)で表されるフルオレン系成分単位及びビナフチル系成分単位を含むことができる:
〈第2のポリエステルカーボネート〉
第2の好ましい態様のポリエステルカーボネートは、前記一般式(B)と前記一般式(C)で表される単位を全単位中の70mol%以上含む好ましい前記一般式(B)と前記一般式(C)で表される単位は、全単位中の70mol%以上、好ましくは75mol%以上、より好ましくは80mol%以上である。この範囲にあると耐熱性に優れる。一般式(B)と前記一般式(C)で表される繰返し単位以外の繰返し単位は、上述のジオール、カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体、及びその他の共重合成分に由来する繰り返し単位とすることができる。
第2のポリエステルカーボネートは、下記一般式(2)で表されるビナフチル系成分単位を含むことできる:
〈第3のポリエステルカーボネート〉
第3の好ましい態様のポリエステルカーボネートは、上記一般式(A)及び上記一般式(C)で構成される単位(X)と、上記一般式(B)及び上記一般式(C)とで構成される単位(Y)の合計を、全単位中の70mol%以上含むことができる。
また、第3のポリエステルカーボネートは、上記一般式(1)と上記一般式(2)で表されるフルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分繰り返し単位の合計を全単位中の70mol%以上含む。
第3の好ましい態様のポリエステルカーボネートにおいては、前記単位(X)と前記単位(Y)の比率が20〜80:80〜20、好ましくは25〜75:75〜25、より好ましくは30〜70:70〜30である。この範囲にあると高屈折率、低複屈折及び高耐熱性を具備し、特に高度の屈折率と耐熱性をバランス良く具備することができる。
一般式(A)と一般式(B)と一般式(C)で表される単位以外の単位は、上述のジオール、カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体、及びその他の共重合成分に由来する繰り返し単位とすることができる。
第1〜第3の好ましい態様のポリエステルカーボネートに関して、一般式(B)及び(C)の1,1’−ビナフチル骨格は、ポリエステルカーボネートの耐熱性と屈折率とを向上させるとともに、二つのナフタレン環を結ぶ結合軸で直交するような立体配座になっているため、複屈折を低減させる効果がある。
1,1’−ビナフチル骨格は、置換基で置換されていても良く、また置換基同士で縮環していてもよい。置換基としては、種々のものが挙げられ特に制限はないが、代表的には、アルキル、アリール等が挙げられる。上記アルキル基としては、炭素数1〜12のものが好ましく、直鎖でも分岐でもよい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。
また、ビナフチル骨格は、R体、S体、ラセミ体のいずれでも良く、好ましくは、ラセミ体がよい。光学分割する必要のないラセミ体はコストメリットがある。
〈第4の(ポリエステル)カーボネート〉
第4のポリ(エステル)カーボネートは、下記式(4)で表される繰り返し単位を含む:
式中、R21〜R36はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでいてもよい炭化水素基を示し、R29とR30、R30とR31、R31とR32、R33とR34、R34とR35及びR35とR36の組のうち、一組は互いに縮合して環を形成し、L及びLはそれぞれ独立に2価の連結基を示し、Wは、カルボニル基(−C(=O)−)及び2価の連結基Xによって連結されたジカルボニル基(−C(=O)−X−C(=O)−)で表される群より選ばれる少なくとも1つであり、Xは二価の連結基である。
ここで、L及びLは、エーテル基を含んでいてもよい炭素数1〜10のアルキレン基であると好ましく、エチレン基であるとより好ましい。また、Xは、フェニレン基、ナフタレンジイル基、下記式で表される基からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい:
第4のポリ(エステル)カーボネートは、例えば第1のポリエステルカーボネートに関して説明したようなジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体を用いて、例えば以下式(4−1)の繰り返し単位を全単位中の70mol%以上含むポリマーであってもよい:
上記式(4−1)において、R〜R12及びR21〜R36、並びにm、n、o及びpは、式(d)及び式(C)に関して述べたとおりであり、一般式(4−1)で表わされる構造をもたらすために、例えば前記一般式(d)や一般式(C)で説明した化合物が好ましく用いられる。
さらに、本発明の第4のポリ(エステル)カーボネートは、上記一般式(4−1)と上記一般式(2)で表される単位の合計を全単位中の70mol%以上含むポリマーであってもよい。
この場合において、前記一般式(4−1)と前記一般式(2)で表される単位の比率は、20〜80:80〜20、好ましくは25〜75:75〜25、より好ましくは30〜70:70〜30である。
〈第5のポリ(エステル)カーボネート〉
第5のポリ(エステル)カーボネートは、下記式(5)で表される繰り返し単位を含む:
式中、環Zは(同一又は異なって)芳香族基を示し、R37及びR38はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでいてもよい炭化水素基を示し、Ar及びArは、炭素原子数6〜10の置換基を含有してもよい芳香族基を示し、L及びLは上述したとおりであり、それぞれ独立に2価の連結基を示し、j及びkはそれぞれ独立に0以上の整数を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示し、Wは上述したとおりである。
第5のポリ(エステル)カーボネートの効果である高屈折率、低複屈折及び耐熱性をバランスさせることができる理由として以下のことが考えられる。
すなわち、Lorentz−Lorenz式として知られている分子構造と屈折率の関係式から、分子の電子密度を上げ、分子体積を減らすことによって物質の屈折率が高くなることが知られている。
特に第5のポリ(エステル)カーボネートは、従来技術では達成できていない、さらに高い屈折率の樹脂を得ることができるものである。理由は定かではないが、フルオレン骨格に導入された芳香族基は分子内の自由回転度が低く、本構造を有するポリマーの自由体積は、公知技術であるポリマー主鎖に芳香族基が導入されたポリマーよりも小さくなっており、これにより屈折率が向上していると考えられる(パッキング効果)。屈折率の向上に対して、それに対応してアッベ数も低くなることになる。中でも芳香族基がフルオレン骨格に対して、対称の位置関係にある時が、パッキング効果がより大きく効いているものと考えられる。
また、芳香族基が導入されたフルオレン骨格を有しているため耐熱性が十分にあり、複屈折・成形性をバランスさせることも可能である。
前記式(5)を構成するフルオレン系成分単位は、全単位を基準として下限は、5mol%以上含有することが好ましく、20mol%以上含有することがより好ましく、30mol%以上含有することがさらに好ましい。前記式(5)を構成するフルオレン系成分単位が、前記範囲であると高屈折率であり好ましい。また、上限は、100mol%以下含有することが好ましく、80mol%以下含有することがより好ましく、70mol%以下含有することがさらに好ましい。前記式(5)を構成するフルオレン系成分単位が前記範囲であると屈折率、複屈折、耐熱性と成形性のバランスに優れるため好ましい。
第5のポリ(エステル)カーボネートは、例えば第1のポリエステルカーボネートに関して説明したようなジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体を用いて、例えば以下式(5−1)の繰り返し単位を全単位中の70mol%以上含むポリマーであってもよい:
上記式(5−1)において、R〜R12及びR37〜R38、Z、Ar及びAr、並びにm、n、o及びpは、式(e)及び式(C)に関して述べたとおりであり、一般式(5−1)で表わされる構造をもたらすために、例えば前記一般式(e)や一般式(C)で説明した化合物が好ましく用いられる。
さらに、本発明の第5のポリエステルカーボネートは、上記一般式(5−1)と上記一般式(2)で表されるフルオレン系成分単位及びビナフチル系成分単位の合計を全単位中の70mol%以上含むポリマーであってもよい。
この場合において、前記一般式(5−1)と前記一般式(2)で表される単位の比率は、20〜80:80〜20、好ましくは25〜75:75〜25、より好ましくは30〜70:70〜30である。
〈第6のポリ(エステル)カーボネート〉
第6のポリ(エステル)カーボネートとして、特許文献2に記載のような、第5のポリ(エステル)カーボネートに関する上記の一般式(5)のうち、環Zが縮合多環式芳香族基となっているポリ(エステル)カーボネートも挙げることができる。
第6のポリ(エステル)カーボネートは、第5のポリ(エステル)カーボネートに関する一般式(5)のうち、環Zがナフタレン環であり;Ar及びArが、R37及びR38と同じ化学基から選択される化合物が好ましく用いられる。
また、第6のポリ(エステル)カーボネートは、第5のポリ(エステル)カーボネートに関する一般式(5−1)のうち、環Zがナフタレン環であり;Ar及びArが、R37及びR38と同じ化学基から選択されるポリマーであってよい。
さらに、第6のポリエステルカーボネートは、第5のポリエステルカーボネートに関する一般式(5−1)のうち、環Zがナフタレン環であり;Ar及びArが、R37及びR38と同じ化学基から選択されるフルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位と、上記一般式(2)で表されるフルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位の合計を全単位中の70mol%以上含むポリマーであってもよい。
この場合において、その繰返し単位と前記一般式(2)で表される単位の比率は、20〜80:80〜20、好ましくは25〜75:75〜25、より好ましくは30〜70:70〜30である。
好ましくは、第6のポリ(エステル)カーボネートに記載のような第5のポリ(エステル)カーボネートに関する一般式(5)のうち、環Zが縮合多環式芳香族基となっている繰り返し単位をもたらすために、例えば9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン(以下、BNEFと略すことがある)を用いることができる。
〈添加剤〉
本発明のポリ(エステル)カーボネートには、必要に応じて、離型剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤、帯電防止剤、難燃剤、可塑剤、充填剤などの添加剤を適宜添加し、樹脂組成物として用いることができる。このような添加剤としては、例えば特許文献1で例示されたものなどを好ましく使用できる。
《光学部材》
本発明のポリ(エステル)カーボネートは、透明で色相に優れるため、各種光学材料に有用である。例えば、レンズ、プリズム、光ディスク、透明導電性基板、光カード、シート、フィルム、光ファイバー、光学膜、光学フィルター、ハードコート膜等に用いることができ、特にレンズに極めて有用である。
本発明のポリ(エステル)カーボネートの光学レンズを射出成型で製造する場合、シリンダー温度230〜350℃、金型温度70〜180℃の条件にて成形することが好ましい。さらに好ましくは、シリンダー温度250〜300℃、金型温度80〜170℃の条件にて成形することが好ましい。シリンダー温度が350℃より高い場合では、ポリ(エステル)カーボネートが分解着色し、230℃より低い場合では、溶融粘度が高く成形が困難になりやすい。また金型温度が180℃より高い場合では、ポリ(エステル)カーボネートから成る成形片が金型から取り出すことが困難になりやすい。他方、金型温度が、70℃未満では、成型時の金型内で樹脂が早く固まり過ぎて成形片の形状が制御しにくくなったり、金型に付された賦型を十分に転写することが困難になったりしやすい。
本発明の光学レンズは、必要に応じて非球面レンズの形を用いることが好適に実施される。非球面レンズは、1枚のレンズで球面収差を実質的にゼロとすることが可能であるため、複数の球面レンズの組み合わせで球面収差を取り除く必要が無く、軽量化及び成形コストの低減化が可能になる。したがって、非球面レンズは、光学レンズの中でも特にカメラレンズとして有用である。
また、本発明のポリ(エステル)カーボネートは、成形流動性が高いため、薄肉小型で複雑な形状である光学レンズの材料として特に有用である。具体的なレンズサイズとして、中心部の厚みが0.05〜3.0mm、より好ましくは0.05〜2.0mm、さらに好ましくは0.1〜2.0mmである。また、直径が1.0mm〜20.0mm、より好ましくは1.0〜10.0mm、さらに好ましくは、3.0〜10.0mmである。また、その形状として片面が凸、片面が凹であるメニスカスレンズであることが好ましい。
本発明の光学レンズにおけるポリ(エステル)カーボネートからなるレンズは、金型成形、切削、研磨、レーザー加工、放電加工、エッチングなど任意の方法により成形される。この中でも、製造コストの面から金型成形がより好ましい。
本発明を以下の実施例でさらに具体的に説明をするが、本発明はこれによって限定されるものではない。
(測定方法)
(1)比粘度:重合終了後に得られた樹脂を十分に乾燥し、該樹脂0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液の20℃における比粘度(ηsp)を測定した。この測定では、20±0.01℃の恒温槽中でオスワルト粘度管の標線間の通過時間を計測し、下記式からその溶液の20℃における比粘度(ηsp)を求めた。
ηsp=(t−t)/t
:ポリマー溶液の標線間通過時間
:塩化メチレンの標線間通過時間
(2)色相:重合終了後に得られた樹脂1.0gを分光分析用の塩化メチレン5mlに溶解し、その溶液のb値(黄色味)をHITACHI製分光光度計U−3310により測定した。
(実施例1)
ジオールとして、2,2’−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)−1,1’−ビナフチル(以下、BHEBと省略することがある)44.93質量部、及び9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(以下、BPEFと省略することがある)43.85質量部を使用し、
エステル形成性誘導体として、2,2’−ビス(カルボキシメトキシ)−1,1’−ビナフチル(以下、BCMBと省略することがある)72.43質量部を使用し、
カーボネートエステルとして、ジフェニルカーボネート(以下、DPCと省略することがある)9.43質量部を使用し、
攪拌機及び留出装置付きの反応釜に入れ、窒素置換を3度行った後、ジャケットを200℃に加熱し、原料を溶融させた。完全溶解後、20分かけて40kPaまで減圧した。その後、60℃/hrの速度でジャケットを240℃まで昇温した。その後、ジャケットを240℃に保持したまま、20分かけて26kPaまで減圧した。これにより、モノマーのエステル化反応を行い、中間生成物を得た。
得られた中間生成物とDPCとを重合させるための触媒として、アルミニウムアセチルアセトネート(以下、Al化合物と省略することがある)38.9×10−3質量部及び3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジエチル(以下、P化合物1と省略することがある)85.4×10−3質量部を、反応釜に添加した。
その後、ジャケットを240℃に保持したまま、70分かけて、0.13kPa以下に減圧した。その後、ジャケットを250℃に昇温し、所定のトルクに到達するまで重合反応を行った。反応終了後、生成した樹脂をペレタイズしながら抜き出し、ポリエステルカーボネートのペレットを得た。
得られた樹脂の物性を表1に示す。
(実施例2)
P化合物1を、p−メチルベンジルホスホン酸ジエチル(以下、P化合物2と省略することがある)に変更し、58.1×10−3質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステルカーボネートのペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(実施例3)
P化合物1を、ベンジルホスホン酸ジエチル(以下、P化合物3と省略することがある)に変更し、54.8×10−3質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステルカーボネートのペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(実施例4)
BPEFを、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン(以下、OPBPEFと省略することがある)に変更し、58.90質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステルカーボネートのペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(実施例5)
BPEFを、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2,3−ベンゾフルオレン(以下、BPEBと省略することがある)に変更し、48.82質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステルカーボネートのペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(実施例6)
BPEFを、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2,7−ジフェニルフルオレン(以下、BPDPと省略することがある)に変更し、59.03質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステルカーボネートのペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(実施例7)
BPEFを、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン(以下、BNEFと省略することがある)に変更し、53.86質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステルカーボネートのペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(実施例8)
ジオールとして、BPEF175.40質量部を使用し、カーボネートエステルとして、DPC84.83質量部を使用し、
触媒として、Al化合物38.9×10−3質量部及びP化合物1を85.4×10−3質量部を使用し、
攪拌機及び留出装置付きの反応釜に入れ、窒素置換を3度行った後、ジャケットを180℃に加熱し、原料を溶融させた。完全溶解後、20分かけて20kPaまで減圧した。その後、60℃/hrの速度でジャケットを260℃まで昇温した。その後、ジャケットを260℃に保持したまま、70分かけて、0.13kPa以下に減圧し、所定のトルクに到達するまで重合反応を行った。反応終了後、生成した樹脂をペレタイズしながら抜き出し、ポリカーボネートのペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(比較例1)
リン化合物1を使用しない以外は実施例1と同様の方法で、重合反応を行い、さらに60分反応時間を延長したが、撹拌機が所定のトルクまで到達せず、重合が十分に進行しなかったことが分かった。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(比較例2)
本発明の触媒を使用せず、従来技術の通常の触媒であるチタンテトラブトキシド(以下、Ti系触媒と省略することがある)6.8×10−3質量部とした以外は実施例1と同様の方法でポリエステルカーボネート樹脂のペレットを得た。得られた樹脂の物性を表1に示す。
(比較例3)
本発明の触媒を使用せず、ポリエステルのエステル交換反応に使用される酢酸亜鉛(以下、Zn系触媒と省略することがある)を使用した以外は実施例1と同様の方法で、重合反応を行い、さらに60分反応時間を延長したが、撹拌機が所定のトルクまで到達せず、重合が十分に進行しなかったことが分かった。酢酸亜鉛の量及び配位種の種類を変更しても同様の結果であった。
(比較例4)
本発明の触媒を使用せず、ポリエステルのエステル交換反応に使用される酢酸マンガン(以下、Mn系触媒と省略することがある)を使用した以外は実施例1と同様の方法で、重合反応を行い、さらに60分反応時間を延長したが、撹拌機が所定のトルクまで到達せず、重合が十分に進行しなかったことが分かった。酢酸マンガンの量及び配位種の種類を変更しても同様の結果であった。
実施例1〜8では、高分子量のポリマーが得られ、かつ得られたポリ(エステル)カーボネートの色相に優れていた。比較例1、3及び4は、高分子量のポリマーは得られなかった。比較例2は高分子量のポリマーが得られたが、得られたポリエステルカーボネートの色相が劣っていた。
結果を以下の表1に示す。

Claims (15)

  1. ジオールとカーボネートエステルとを、触媒の存在下でエステル交換反応させることを含む、ポリ(エステル)カーボネートの製造方法であって、前記触媒がアルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる、ポリ(エステル)カーボネートの製造方法。
  2. 前記リン化合物が、ホスホン酸系化合物、ホスフィン酸系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物、亜ホスホン酸系化合物、亜ホスフィン酸系化合物、ホスフィン系化合物からなる群より選ばれる一種又は二種以上の化合物である、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記アルミニウム又はその化合物が、アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド又はアルミニウムキレート化合物である、請求項1又は2記載の製造方法。
  4. 前記カーボネートエステルが、ジフェニルカーボネートである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
  5. 前記触媒が、使用する全モノマー単位の合計1モルに対して、8×10−5モル以上1×10−3モル以下で使用される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
  6. 前記ポリ(エステル)カーボネートが、立体構造系成分単位を全単位中で50mol%以上含み、前記立体構造系成分単位は、単環式芳香族基及び縮合多環式芳香族基からなる群より選択される芳香族基を4つ以上含むか、又は2つ以上の縮合多環式芳香族基を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 前記立体構造系成分単位が、フルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位を有する、請求項6に記載の製造方法。
  8. 立体構造系成分単位を全単位中で50mol%以上含み、
    前記立体構造系成分単位は、単環式芳香族基及び縮合多環式芳香族基からなる群より選択される芳香族基を4つ以上含むか、又は2つ以上の縮合多環式芳香族基を含み、
    塩化メチレン中に0.52質量%で溶解した溶液(100mlの塩化メチレン中に0.7gを溶解した溶液)について測定した比粘度が、0.12〜0.40であり、かつ
    塩化メチレン中に13質量%で溶解した溶液(5mlの塩化メチレン中に1.0gを溶解した溶液)について測定したCIE1976(L)表色系のb値が、4.0以下である、ポリ(エステル)カーボネート。
  9. 前記立体構造系成分単位が、フルオレン系成分単位及び/又はビナフチル系成分単位を有する、請求項8に記載のポリ(エステル)カーボネート。
  10. 前記立体構造系成分単位を全単位中で70mol%以上含む、請求項8又は9に記載のポリ(エステル)カーボネート。
  11. 屈折率nDが、1.650以上である、請求項8〜10のいずれか一項に記載のポリ(エステル)カーボネート。
  12. チタン、ゲルマニウム、アンチモン及びスズを実質的に含有していない、請求項8〜11のいずれか一項に記載のポリ(エステル)カーボネート。
  13. 請求項8〜12のいずれかに記載のポリ(エステル)カーボネートを含む、光学部材。
  14. 光学レンズである、請求項13に記載の光学部材。
  15. アルミニウム又はその化合物とリン化合物とからなる触媒の、ポリ(エステル)カーボネート重合触媒としての使用。
JP2019562147A 2017-12-28 2018-12-27 ポリ(エステル)カーボネート、及びポリ(エステル)カーボネートの製造方法 Active JP6956807B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017253843 2017-12-28
JP2017253844 2017-12-28
JP2017253844 2017-12-28
JP2017253843 2017-12-28
PCT/JP2018/048056 WO2019131841A1 (ja) 2017-12-28 2018-12-27 ポリ(エステル)カーボネート、及びポリ(エステル)カーボネートの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019131841A1 true JPWO2019131841A1 (ja) 2020-11-26
JP6956807B2 JP6956807B2 (ja) 2021-11-02

Family

ID=67063798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019562147A Active JP6956807B2 (ja) 2017-12-28 2018-12-27 ポリ(エステル)カーボネート、及びポリ(エステル)カーボネートの製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11505698B2 (ja)
EP (1) EP3733734B1 (ja)
JP (1) JP6956807B2 (ja)
KR (1) KR102386166B1 (ja)
CN (1) CN111527125B (ja)
TW (1) TW201930395A (ja)
WO (1) WO2019131841A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3677614A4 (en) 2017-08-30 2020-07-08 Teijin Limited THERMOPLASTIC RESIN AND OPTICAL ELEMENT
JP7204735B2 (ja) * 2018-03-12 2023-01-16 帝人株式会社 ポリエステル樹脂またはポリエステルカーボネート樹脂、および該樹脂を用いた光学部材
JP7072637B2 (ja) 2018-03-30 2022-05-20 帝人株式会社 ポリカーボネート樹脂及びそれを含む光学部材
WO2020175572A1 (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 帝人株式会社 熱可塑性樹脂および光学部材
WO2020226126A1 (ja) * 2019-05-09 2020-11-12 帝人株式会社 フルオレン骨格を有する化合物およびその製造方法
TW202302510A (zh) * 2021-05-17 2023-01-16 南韓商Lg化學股份有限公司 樹脂及其製備方法
WO2023074471A1 (ja) * 2021-10-26 2023-05-04 帝人株式会社 熱可塑性樹脂および光学部材
TW202328275A (zh) * 2021-11-12 2023-07-16 日商三菱瓦斯化學股份有限公司 聚酯碳酸酯樹脂,以及使用其之光學透鏡及光學薄膜
WO2023182652A1 (ko) * 2022-03-23 2023-09-28 주식회사 엘지화학 폴리카보네이트 수지 및 이의 제조방법
CN117881721A (zh) * 2022-07-05 2024-04-12 株式会社Lg化学 树脂和用于制备其的方法
WO2024053804A1 (ko) * 2022-09-07 2024-03-14 주식회사 엘지화학 수지 및 이의 제조방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3283629B2 (ja) 1993-05-25 2002-05-20 帝人株式会社 芳香族ポリカーボネートの製造方法
JP3187211B2 (ja) 1993-07-15 2001-07-11 帝人株式会社 芳香族ポリカーボネートの製造方法
EP1045261B1 (en) * 1998-10-30 2005-02-02 Teijin Limited Phase difference film and optical device using it
JP3506236B2 (ja) 1999-08-24 2004-03-15 東洋紡績株式会社 ポリエステル重合触媒およびこれを用いて製造されたポリエステルならびにポリエステルの製造方法
MXPA02001863A (es) 1999-08-24 2003-07-14 Toyo Boseki Catalizador de polimerizacion de poliester, poliester producido usando el mismo y proceso para producir poliester.
CA2420958C (en) 2000-09-12 2010-01-12 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Polyester polymerization catalyst and polyester produced by using the same and production method of polyester
US6323304B1 (en) 2001-01-12 2001-11-27 General Electric Company Melt polycarbonate catalyst systems
JP2005060541A (ja) * 2003-08-13 2005-03-10 Teijin Chem Ltd ポリカーボネート共重合体および成形体
JP2006028323A (ja) 2004-07-15 2006-02-02 Toyobo Co Ltd ポリマー組成物の製造方法
EP1983030B1 (en) * 2006-01-18 2014-10-15 Teijin Chemicals, Ltd. Resin composition, molded article and their production methods
WO2011010741A1 (ja) 2009-07-24 2011-01-27 帝人化成株式会社 光学レンズ用ポリエステルカーボネート共重合体および光学レンズ
WO2011120198A1 (en) 2010-04-01 2011-10-06 Bayer Materialscience Ag Melt polycarbonate having improved heat ageing resistance and manufacturing method thereof
WO2012099261A1 (ja) 2011-01-19 2012-07-26 帝人化成株式会社 ポリエステルカーボネート共重合体およびその製造方法
WO2012133856A1 (ja) 2011-03-31 2012-10-04 三菱化学株式会社 ポリカーボネート樹脂の製造方法、ポリカーボネート樹脂ペレットおよび延伸フィルム
JP5973587B2 (ja) * 2012-10-05 2016-08-23 帝人株式会社 フルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂組成物及び光学部材
EP4219588A1 (en) 2012-11-07 2023-08-02 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Polycarbonate resin, production method therefor, and optical molded body
EP3112392B1 (en) * 2014-02-28 2017-11-15 Teijin Limited Polycarbonate and optical member including same
EP3141570B1 (en) 2014-05-07 2018-12-05 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Resin produced by polycondensation, and resin composition
TWI793064B (zh) 2015-11-04 2023-02-21 日商三菱瓦斯化學股份有限公司 聚碳酸酯樹脂
JP6831650B2 (ja) 2016-03-28 2021-02-17 大阪ガスケミカル株式会社 高屈折率ポリカーボネート系樹脂及び成形体
CN113603878A (zh) * 2016-07-21 2021-11-05 三菱瓦斯化学株式会社 聚碳酸酯树脂、其制造方法和光学透镜

Also Published As

Publication number Publication date
CN111527125B (zh) 2022-07-22
EP3733734A1 (en) 2020-11-04
US11505698B2 (en) 2022-11-22
WO2019131841A1 (ja) 2019-07-04
KR20200067893A (ko) 2020-06-12
JP6956807B2 (ja) 2021-11-02
EP3733734A4 (en) 2021-01-27
US20230051676A1 (en) 2023-02-16
TW201930395A (zh) 2019-08-01
KR102386166B1 (ko) 2022-04-12
EP3733734B1 (en) 2024-03-06
US20210371650A1 (en) 2021-12-02
CN111527125A (zh) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6956807B2 (ja) ポリ(エステル)カーボネート、及びポリ(エステル)カーボネートの製造方法
CN110741030B (zh) 热塑性树脂和光学部件
JP6336261B2 (ja) 熱可塑性樹脂およびそれらからなる光学部材
TWI823908B (zh) 聚酯樹脂或聚酯碳酸酯樹脂及使用該樹脂之光學構件
JP6087490B2 (ja) フルオレン誘導体からなる熱可塑性樹脂およびその溶融重合方法
JP6139258B2 (ja) ポリエステルカーボネート共重合体
JP2018177887A (ja) 熱可塑性樹脂
JP5412583B2 (ja) フルオレン誘導体からなる熱可塑性樹脂の製造方法
JP6680650B2 (ja) ポリエステル樹脂
JP6591858B2 (ja) 熱可塑性樹脂及び光学部材
JP6130255B2 (ja) ポリエステルカーボネート共重合体
WO2022091780A1 (ja) 熱可塑性樹脂及びそれを含む光学部材
JP6415519B2 (ja) フルオレン誘導体からなる熱可塑性樹脂
JP2022154123A (ja) ポリエステル樹脂またはポリエステルカーボネート樹脂、および該樹脂を用いた光学部材
JP2024055310A (ja) 熱可塑性樹脂組成物及びそれを含む光学部材

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210528

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210907

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211005

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6956807

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150