NL7903516A - Werkwijze voor het stabiliseren van bisfenolen onder smelt- of destillatie-omstandigheden. - Google Patents

Description

S 2348-946 Ned.

P & C 1

General Electric Company te Schenectady, New York, Ver.Staten van Amerika.

Werkwijze voorhet stabiliseren van bisfenolen onder smelt— of destillatie-omstandigheden.

Bisfenolen, zoals difenylolpropanen, kunnen bereid worden door omzetting van een fenol en een alkylketon, zoals aceton, in aanwezigheid van een mineraalzuur, bijvoorbeeld chloorwaterstof, zoals beschreven in "Purification Key Step in Making Bisphenol-A", European 5 Chemical News, biz. 38-40, 16 juli 1965. Dit artikel beschrijft tevens een hiernavolgende stap ter verwijdering van zuur en een fenolver-wijderingsstap. Bij het isoleren van het difenylolpropaan is een destil-latiestap nodig om vluchtige materialen af te scheiden. Het uiteindelijke bisfenol wordt geïsoleerd door kristallisatie. Uit ervaring is 10 gebleken dat bij het bereiden of isoleren van bisfenolen in gesmolten toestand of onder destillatie-omstandigheden, vaak afbraak van het bisfenol plaats vindt hetgeen leidt tot de vorming van fenol en andere nevenprodukten van de ontleding. Volgens het Britse octrooischrift 890.432, dat betrekking heeft op dihydroxydiarylalkanen en -cyclo-15 alkanen die gestabiliseerd zijn tegen warmte, kunnen verschillende anorganische en organische verbindingen, zoals secundaire of tertiaire aardalkalimetaalfosfaten, stanno-oxalaat, stanno-oxide, tindioxide, tereftaalzuur, isoftaalzuur, oxaalzuur, enz., boriumtrioxide, antimoon-trioxide, enz., gebruikt worden als complex vormende middelen die 20 reageren met verontreinigingen teneinde het effect van deze verontreinigingen op de ontleding van bisfenolen onder smelt- of destillatie-omstandigheden tot een minimum te beperken. Met name wordt vermeld dat ftaalzuur niet werkzaam is als stabiliseermiddel voor bisfenol tengevolge van de neiging van deze verbindingen bij verhoogde tempe-25 ratuur over te gaan in het anhydride. Het Japanse octrooischrift SHO-45-22539 vermeldt dat een ester van een alifatisch dicarbonzuur kan worden toegevoegd aan een bisfenol-A bevattend destillatiemengsel teneinde de ontleding en ongewenste kleuring van bisfenol-A,te onderdrukken. Verder vermeldt het Japanse octrooischrift SHO-48-97854 dat 30 zeer zuiver difenylolpropaan verkregen kan worden door het ruwe reactie-produkt te verwarmen met materialen zoals polypropyleenglycolen, epoxyharsen en geëpoxideerde soja-olie.

7903516 2 *

De uitvinding berust op de ontdekking dat, in tegenstelling tot hetgeen het Britse octrooischrift 890.432 leert, ftaalzuuranhydride en bepaalde ftaalzuuranhydridederivaten gebruikt kunnen worden als stabiliseermiddelen voor bisfenol, terwijl het bisfenol gedestilleerd 5 wordt of terwijl het bisfenol zich in de vorm van een smelt bevindt indien het ftaalzuuranhydride in een werkzame hoeveelheid wordt toegepast.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het stabiliseren van bisfenol tijdens de bereiding van deze verbindingen onder toepassing 10 van destillatie van de smelt van het reactieprodukt van een fenol, een carbonyl verbinding, en wel een aldehyde of een keton, en een mineraal zuur, welke destillatie normaliter leidt tot een aanzienlijke mate van afbraak van het verkregen bisfenol en een toename in de vorming van fenol en gesubstitueerd fenol als nevenprodukten van de ontleding; 15 volgens de door de uitvinding verschafte verbetering destilleert men het als reactieprodukt verkregen bisfenol in aanwezigheid van een werkzame hoeveelheid van een organisch anhydride, en wel ftaalzuuranhydride of een ftaalzuuranhydridederivaat, waardoor het als reactieprodukt verkregen bisfenol gestabiliseerd word: tegen ontleding onder 20 smelt- of de still atie-omstandigheden door een vermindering van de vorming van fenol en gesubstitueerd fenol als ontledingsprodukten.

Voorbeelden van de bisfenolen die volgens de uitvinding kunnen worden gestabiliseerd, zijn die met de formule (1) van het formuleblad, 12 3 waarin R, R , R en R een waterstofatoom of een (al dan niet dezelfde) 25 alkylgroep metl-8 koolstofatomen, bijvoorbeeld methyl, ethyl, propyl, een butyl, enz., voorstelt, en Q een 1,1-cyclopentylgroep,yi,l-cyclo-hexylgroep of een groep -C È^y-, waarin y een getal met een waarde van 1-5 is. Behalve bisfenol-A worden andere bisfenolen met de formule (1) bijvoorbeeld vermeld op blz. 69 van "Chemistry and Physics of Poly-30 carbonates", door Herman Schnell, Interscience Publishers, John Wiley and Sons, New York (1965).

Behalve ftaalzuuranhydride kunnen andere organische anhydriden toegepast worden, bijvoorbeeld tetrahydroftaalzuuranhydride en gesubstitueerde ftaalzuuranhydriden met de formule (2) op het formuleblad, 35 waarin R^ een alkylgroep met 1-8 koolstofatomen, een aromatische groep met 6-13 koolstofatomen of een aralkylgroep met 4-15 koolstofatomen voorstelt en X een zuurstofatoom of een zwavelatoom is. Deze groep van 7903516 3 verbindingen kan gemakkelijk bereid worden volgens methoden die beschreven worden in een artikel van F.J.Williams c.s., J.Org.chem.

45, 3425 (1977). Organische dianhydriden, zoals 2,2-bis[4-(2,3-dicarboxy-fenoxy)fenyl]propaan-dianhydride, kunnen eveneens als stabiliseermiddel 5 worden toegepast.

In de bijgevoegde tekening zijn de verschillende stappen die bij de bereiding van het bisfenol worden toegepast/ schematisch weergegeven, namelijk een reactiestap, een zuurverwijderingsstap, een fenol-verwijderingsstap en een stap waarbij bisfenol wordt gedestilleerd.

10 In de reactor 10 kan het mengsel van carbonylverbinding, bijvoorbeeld een aldehyde zoals formaldehyde, aceetaldehyde, butyralde-· hyde, enz., of een keton, zoals aceton, methylethylketon, diethyl-keton, cyclohexanon, enz., en een fenol of een door een alkylgroep met 1-8 koolstofatomen of twee alkylgroepen gesubstitueerd fenol verhit 15 worden in aanwezigheid van een mineraalzuur zoals chloorwaterstofzuur.

Met de destillatiekolom 20 kunnen water en mineraalzuur verwijderd worden. Vervolgens wordt het residu in een destillatiekolom 30 gevoerd teneinde fenol te verwijderen; het verkregen residu wordt vervolgens in de bisfenol-destillatiekolom 40 gevoerd, waarna het verkregen ge-20 destilleerde bisfenol naar een kristallisatie-inrichting wordt overgebracht.

Volgens de uitvinding wordt het bisfenol gedestilleerd in aanwezigheid van een werkzame hoeveelheid ftaalzuuranhydride of ftaal-zuuranhydridederivaat, hierna ook wel aangeduid als "stabiliseer-25 middel", bij een temperatuur van 230°-290°C.

Het stabiliseermiddel kan in de reactor aan het als reactie-produkt verkregen bisfenol worden toegevoegd als vaste stof of in gesmolten toestand of in een later stadium in gesmolten toestand.

Bij voorkeur wordt het stabiliseermiddel vóór de destillatie van het 30 bisfenol en na de fenolverwijderingskolom toegevoegd. De stabilisatie van het bisfenol onder smelt- of destillatie-omstandigheden kan bereikt worden indien het stabiliseermiddel met een zodanige snelheid wordt toegevoegd dat tijdens de destillatie van het bisfenol een bisfenolsmelt met een concentratie van 100-20.000 ppm en bij voorkeur 35 van 1000-2000 ppm stabiliseermiddel wordt verschaft. Behalve dat het stabiliseermiddel de opbrengst aan het bisfenol verbetert en een vermindering in het gehalte van het als nevenprodukt gevormde fenol 7903516 S'- * i.

4 geeft, is het stabiliseermiddel ook werkzaam gebleken voor wat betreft het verlagen van het gehalte aan gesubstitueerde isomeren zoals isopropenylfenol, het overeenkomstige dimeer, o,p-bisfenol, enz.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de onder-5 staande, niet-beperkende voorbeelden.

VOORBEELD I

Een mengsel van 10 gew.dln aceton en 80 gew.dln fenol werd bij 50°C onder watervrije chloorwaterstof van circa 103 kPa geroerd teneinde de omzetting van deze twee verbindingen te bewerkstelligen.

10 De reactie werd voortgezet totdat het mengsel vrij was van aceton, hetgeen werd vastgesteld door periodieke analyse van het mengsel.

Nadat de condensatiereactie was beëindigd, werd het mengsel gedestilleerd ter verwijdering van overmaat zuur en water. Het verkregen residu werd vervolgens gedestilleerd onder verlaagde druk teneinde 15 fenol te verwijderen. Het verkregen ruwe bisfenol-A werd verder gezuiverd door destillatie, gevolgd door kristallisatie.

Vervolgens werden verschillende materialen onderzocht als potentiële stabiliseermiddelen voor het hierboven bereide bisfenol-A. Elk van de materialen werd met het bisfenol-A toegepast in een hoeveelheid 20 die voldoende was ter verkrijging van mengsels met 1 gew.% stabiliseermiddel. E)lk van de gestabiliseerde, bisfenol-A bevattende mengsels werd in dezelfde roestvrij stalen reactor (304) onderzocht, waarbij de gesloten reactor gedurende 1 uur op 290°C werd verhit. Er werden verschillende ontledingsprodukten gevormd, zoals fenol, isopropenylfenol 25 en andere isomeren, die werden geanalyseerd door onder hoge druk uit— gevoerde vloeistofchromatografie. De werkzaamheid van het stabiliseermiddel werd bepaald aan de hand van het gewichtspercentage fenol dat werd gevormd. Men verkreeg de onderstaande resultaten: 7903516 5

Stabiliseermiddel fenol(gew.%) geen 3,7 f taalzuuranhydride 1,4 tetrahydroftaalzuuranhydride 1,6 5 1,4-bis(2,3-dicarboxyfenoxy)benzeen-dianhydride 1,6 zinkboraat 1,9 ftaalzuur 2,0 boorzuur 2,2 methylvinylether-maleienzuuranhydride-copolymeer 2,8 10 oxaalzuur 2,0 tinpoeder 2,5 diethyloxalaat 2,5 adipienzuur 2,8 isoftaalzuur 2,8 15 Uit de bovenstaande resultaten blijkt dat organische anhydriden, en in het bijzonder ftaalzuuranhydride en derivaten hiervan, doelmatige stabiliseermiddelen voor bisfenolen onder smelt- of destillatie-omstandigheden zijn.

VOORBEELD II

20 Men voegde gesmolten ftaalzuuranhydride toe aan een bisfenol-A- stroom die continu onder uit de kolom ter verwijdering van fenol stroomde; het ftaalzuuranhydride werd toegevoegd alvorens de stroom in de kolom voor het destilleren van bisfenol-A werd ingevoerd. Het aantal gewichtsdelen ftaalzuuranhydridesmelt per uur, dat in de bis-25 fenol-A-stroom werd gevoerd, werd zodanig ingesteld dat in de destillatie-kolom een constante concentratie van circa 1000 gew.dln ftaalzuuranhy-‘dride per miljoen gewichtsdelen van de smelt (ppm) werd verschaft.

Het bleek dat tijdens het destilleren van de ftaalzuuranhyride bevattende bisfenol-A-smelt gemiddeld circa 38 gew.dln fenol per uur 30 werden gevormd, vergeleken met een gemiddelde van circa 87 gew.dln fenol per uur die gevormd werden uit dezelfde gewichtshoeveelheid bisfenol-A-smelt die praktisch vrij was van ftaalzuuranhydride. Verder bleek dat gemiddeld circa 13 gew.dln isopropenylfenol per uur werden gevormd tijdens de periode van constante toestand onder toepassing 35 van ftaalzuuranhydride, vergeleken net gemiddeld 35 gew.dln per uur die uit het bisfenol-A gevormd worden onder destillatie-omstandig-heden waarbij geen ftaalzuuranhydride wordt toegepast.

7903516

Claims (8)

1. Werkwijze voor het stabiliseren van een bisfenol tegen ontleding 15 terwijl het bisfenol zich in gesmolten toestand bevindt of terwijl het gedestileerd wordt, met het kenmerk dat men het bisfenol verhit in aanwezigheid van een werkzame hoeveelheid stabiliseermiddel en wel ftaalzuuranhydride of een 'ftaalzuuranhydridederivaat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men als bisfenol 20 een verbinding gebruikt met de formule (1) van het formuleblad, 12 3 waarin elk der symbolen R, R , R en R een waterstofatoom of een (al dan niet dezelfde) alkylgroep met 1-8 koolstofatomen voorstelt en Q een 1,1-cyclopentylgroep, een 1,1-cyclohexylgroep of een groep -C E^-, waarin y een getal met een waarde van 1-5 is. 25

3, Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat men als bisfenol bisfenol-A toepast. «

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk dat men als stabiliseermiddel ftaalzuuranhydride toepast.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk dat men als 30 stabiliseermiddel tetrahydroftaalzuuranhydride toepast.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk dat men als stabiliseermiddel 2,2-bis[4-(2,3-dicarboxyfenoxy}fenyl]propaan-dianhydride toepast.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk dat men het 35 stabiliseermiddel toepast in een hoeveelheid van 100-20.000 gew.dln per miljoen gew.dln gesmolten bisfenol. 7903516

8. Werkwijze voor het stabiliseren van een bisfenol tijdens de bereiding hiervan, waarbij de smelt wordt gedestilleerd van het reactie-produkt van een fenol en een carbonyl verbinding, en wel een aldehyde of een keton, in aanwezigheid van een mineraalzuur, hetgeen normaliter 5 leidt tot een aanzienlijke mate van afbraak van het als reactieprodukt verkregen bisfenol en een toename in de vorming van fenol en gesubstitueerd fenol als nevenprodukten die bij de ontleding ontstaan, hetgeen weer leidt tot een afname in de opbrengst aan bisfenol, met het kenmerk dat men het als reactieprodukt verkregen bisfenol destilleert in 10 aanwezigheid van een doelmatige hoeveelheid van een organisch anhydride, en wel ftaalzuuranhydride of een ftaalzuuranhydridederivaat, waardoor het als reactieprodukt verkregen bisfenol gestabiliseerd wordt tegen ontleding onder smelt- of destillatie-omstandigheden. 7903516