TW202225298A - 聚碳酸酯樹脂的分解方法、雙酚的製造方法、碳酸二烷基酯的製造方法、碳酸烷基芳酯的製造方法、碳酸二芳酯的製造方法、再生聚碳酸酯樹脂的製造方法、環氧樹脂的製造方法及環氧樹脂硬化物的製造方法 - Google Patents

聚碳酸酯樹脂的分解方法、雙酚的製造方法、碳酸二烷基酯的製造方法、碳酸烷基芳酯的製造方法、碳酸二芳酯的製造方法、再生聚碳酸酯樹脂的製造方法、環氧樹脂的製造方法及環氧樹脂硬化物的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,即使於溫和且環境負荷小的條件下亦可以高反應性分解聚碳酸酯樹脂。另外,本發明提供一種即使於溫和且環境負荷小的條件下亦可分解聚碳酸酯樹脂且可有效率地獲得碳酸二烷基芳酯的碳酸烷基芳酯的製造方法。一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解。另外,一種碳酸烷基芳酯的製造方法,具有:聚碳酸酯樹脂的分解步驟,於芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的存在下使聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸烷基芳酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯的分解而生成的碳酸烷基芳酯。

Description

聚碳酸酯樹脂的分解方法、雙酚的製造方法、碳酸二烷基酯的製造方法、碳酸烷基芳酯的製造方法、碳酸二芳酯的製造方法、再生聚碳酸酯樹脂的製造方法、環氧樹脂的製造方法及環氧樹脂硬化物的製造方法
本發明是有關於一種聚碳酸酯樹脂的分解方法。另外,是有關於一種利用聚碳酸酯樹脂的分解的雙酚的製造方法、碳酸二烷基酯的製造方法及碳酸烷基芳酯的製造方法。另外,是有關於一種使用藉由所述碳酸二烷基酯的製造方法獲得的碳酸二烷基酯或藉由所述碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯的碳酸二芳酯的製造方法。進而,是有關於一種使用藉由所述雙酚的製造方法獲得的雙酚或藉由所述碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法。另外,本發明是有關於一種環氧樹脂的製造方法及環氧樹脂硬化物的製造方法。
塑膠由於簡便且富有耐久性、廉價,因此不僅於日本而且於全世界大量生產。所述塑膠大多用作「一次性」,因此亦存在未得到適當處理而流出到環境中的情況。具體而言,塑膠垃圾自河流流入大海,於所述過程中會因波或紫外線而劣化,達到5 mm以下。此種小的塑膠垃圾被稱為微塑膠。動物或魚會誤食該微塑膠。如上所述,塑膠垃圾對生態系統產生巨大的影響,近年來,作為海洋塑膠問題於全世界被視為問題。 聚碳酸酯樹脂由於透明性、機械物性、阻燃性、尺寸穩定性、電氣特性於廣泛的領域中使用,但所述聚碳酸酯樹脂亦不例外。
作為聚碳酸酯樹脂的再循環方法之一,有將聚碳酸酯樹脂化學分解後返回至雙酚進行再利用的化學再循環,作為聚碳酸酯樹脂的分解方法之一,已知有醇解(alcoholysis)。
例如,於專利文獻1中揭示了一種藉由於蒸餾塔中利用甲醇對溶解於除甲醇以外的單羥基化合物中的芳香族聚碳酸酯進行接觸性酯交換而使芳香族聚碳酸酯連續地開環成二羥基化合物及二甲基碳酸酯的方法。
另外,於專利文獻2中揭示了一種自廢塑膠回收有用物的方法,其包括如下步驟:於存在廢塑膠以及一元醇類或一元酚類的溶液中加入特定的三級胺作為觸媒,將所述廢塑膠中的所述聚碳酸酯樹脂進行化學分解;以及將分解生成物作為有用物回收。
於專利文獻3中揭示了一種於碳數1~4的醇、氯化化合物有機溶媒及金屬氫氧化物的存在下使廢芳香族聚碳酸酯藉由酯交換反應進行分解反應的由廢芳香族聚碳酸酯獲得芳香族二羥基化合物的方法。
[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開平6-340591號公報 [專利文獻2]日本專利特開2004-51620號公報 [專利文獻3]日本專利特開2006-22029號公報
[發明所欲解決之課題]
於利用聚碳酸酯樹脂的醇解的分解方法中,通常使用脂肪族單醇。但是,由於碳數少的脂肪族單醇的沸點低,因此於高分解溫度下反應時,會形成高壓條件。因此,需要使用耐壓容器。
另外,根據專利文獻1的實施例1,使聚碳酸酯樹脂於150℃下溶解於苯酚,並與包含甲醇及碳酸二甲酯的蒸汽對流接觸而分解,但為了於常壓下實施,存在裝置的控制複雜或者聚碳酸酯樹脂的分解控制困難的問題。
另外,於專利文獻2的方法中,由於聚碳酸酯樹脂難溶於甲醇中,因此將胺用作溶媒及觸媒。但是,於胺的量少時,存在反應性低、反應時間延長的問題。
於常溫附近利用甲醇分解聚碳酸酯樹脂的分解方法中,為了使聚碳酸酯溶解而使用氯化烴溶媒。例如根據專利文獻3的實施例1,使用二氯甲烷作為溶媒。二氯甲烷等氯化烴溶媒由於化學性質穩定,因此是阻燃性化合物。因此,若不適當地進行高溫下的廢棄處理,則會存在產生二噁英的問題。
所述的任何一種聚碳酸酯樹脂的使用脂肪族單醇的分解方法均需要高溫或高壓的分解條件,或者反應性不充分,或者需要對環境造成損害的溶媒,要求進一步改良。
本發明是鑒於此種情況而成,其目的在於提供一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,即使於溫和且環境負荷小的條件下亦可以高反應性分解聚碳酸酯樹脂。
另外,本發明的目的在於提供一種利用聚碳酸酯樹脂的分解方法來製造雙酚的雙酚的製造方法。
另外,本發明的目的在於提供一種使用藉由所述雙酚的製造方法獲得的雙酚的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法。
另外,本發明的目的在於提供一種使用藉由所述雙酚的製造方法獲得的所述雙酚的環氧樹脂的製造方法、以及使用所獲得的環氧樹脂的環氧樹脂硬化物的製造方法。
另外,本發明的目的在於提供一種利用聚碳酸酯樹脂的分解方法來製造碳酸二烷基酯的碳酸二烷基酯的製造方法、及使用藉由所述碳酸二烷基酯的製造方法獲得的碳酸二烷基酯的碳酸二芳酯的製造方法。進而,其目的在於提供一種使用藉由所述碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯的再生聚碳酸酯樹脂的製造方。
另一方面,作為使用碳酸二烷基酯的碳酸二烷基酯的製造方法,已知有使碳酸二烷基酯與芳香族單醇反應而獲得碳酸烷基芳酯後使碳酸烷基芳酯發生歧化反應,獲得碳酸二芳酯的方法。然而,使碳酸二烷基酯與芳香族單醇反應而獲得碳酸烷基芳酯的反應是平衡反應。所述反應的反應速度慢,而且平衡極端地偏向於原料體系,要求有效率地獲得碳酸烷基芳酯的方法。
因此,本發明的目的在於提供一種即使於溫和且環境負荷小的條件下亦可分解聚碳酸酯樹脂且可有效率地獲得碳酸烷基芳酯的碳酸烷基芳酯的製造方法。另外,目的在於提供一種使用藉由碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯的碳酸二芳酯的製造方法。進而,目的在於提供一種使用藉由所述碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法。 [解決課題之手段]
本發明者等人為解決所述課題進行了努力研究,結果發現併用芳香族單醇以及脂肪族單醇來使聚碳酸酯樹脂分解的分解方法。另外,發現所述分解方法可用於雙酚以及碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯的製造方法。 即,本發明是有關於以下的發明。
<1> 一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解。 <2> 一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,具有:製備步驟,製備包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液;以及分解反應步驟,於所述製備步驟中所製備的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解。 <3> 如所述<1>或<2>所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述觸媒為選自由鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽、烷基胺及酸所組成的群組中的任一種。 <4> 如所述<3>所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述烷基胺由下述式(I)表示。 [化1]
Figure 02_image001
式中,R A表示碳數1~3的烷基,R B~R C分別獨立地表示氫原子或碳數1~3的烷基。 <5> 如所述<3>所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述烷基胺為三級胺。 <6> 如所述<3>至<5>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,於所述漿料狀反應液中,所述烷基胺相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比為4.5以下。 <7> 如所述<3>所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述鹼金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。 <8> 如所述<3>所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述酸為選自由硫酸、磷酸及磺酸所組成的群組中的任一種。 <9> 如所述<1>至<8>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述芳香族單醇為選自由苯酚、甲酚及二甲酚所組成的群組中的任一種。 <10> 如所述<1>至<9>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述脂肪族單醇為選自由甲醇、乙醇及正丁醇所組成的群組中的任一種。 <11> 如所述<1>至<10>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述脂肪族單醇相對於所述芳香族單醇的莫耳比為0.7以下。 <12> 如所述<1>至<11>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,使所述聚碳酸酯樹脂分解的反應溫度為120℃以下。
<13> 一種雙酚的製造方法,具有:分解步驟,使用如所述<1>至<12>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及雙酚回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的雙酚。 <14> 如所述<13>所述的雙酚的製造方法,其中,所述雙酚為2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷。
<15> 一種碳酸二烷基酯的製造方法,具有:分解步驟,使用如所述<1>至<12>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸二烷基酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的碳酸二烷基酯。 <16> 如所述<15>所述的碳酸二烷基酯的製造方法,其中,於所述漿料狀反應液中,所述脂肪族單醇相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比為2.0以上且6.0以下。
<17> 一種碳酸烷基芳酯的製造方法,具有:聚碳酸酯樹脂的分解步驟,於芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的存在下使聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸烷基芳酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯的分解而生成的碳酸烷基芳酯。 <18> 一種碳酸烷基芳酯的製造方法,具有:分解步驟,使用如所述<1>至<12>中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸烷基芳酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的碳酸烷基芳酯。 <19> 如所述<17>或<18>所述的碳酸烷基芳酯的製造方法,其中,所述芳香族單醇為苯酚,所述碳酸烷基芳酯為碳酸烷基苯酯。 <20> 如所述<17>至<19>中任一項所述的碳酸烷基芳酯的製造方法,其中,所述脂肪族單醇相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比為0.1以上且未滿2.0。
<21> 一種碳酸二芳酯的製造方法,使用藉由如所述<15>或<16>所述的碳酸二烷基酯的製造方法獲得的碳酸二烷基酯,製造碳酸二芳酯。 <22> 一種碳酸二芳酯的製造方法,使用藉由如所述<17>至<20>中任一項所述的碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯,製造碳酸二芳酯。
<23> 一種再生聚碳酸酯樹脂的製造方法,使用包含藉由如所述<13>或<14>所述的雙酚的製造方法獲得的雙酚的雙酚原料,製造再生聚碳酸酯樹脂。 <24> 一種再生聚碳酸酯樹脂的製造方法,使用包含藉由如所述<21>或<22>所述的碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯的碳酸二芳酯原料,製造再生聚碳酸酯樹脂。
<25> 一種再生環氧樹脂的製造方法,使用藉由如所述<13>或<14>所述的雙酚的製造方法獲得的雙酚,製造再生環氧樹脂。 <26> 如所述<25>所述的再生環氧樹脂的製造方法,其中,使所述再生環氧樹脂與多元羥基化合物原料進一步反應。 <27> 一種再生環氧樹脂硬化物的製造方法,將包含藉由如所述<25>或<26>所述的再生環氧樹脂的製造方法獲得的再生環氧樹脂以及硬化劑的再生環氧樹脂組成物硬化,獲得再生環氧樹脂硬化物。 [發明的效果]
根據本發明,提供一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,即使於溫和、且環境負荷小的條件下,亦可以高反應性分解聚碳酸酯樹脂。
另外,根據本發明,提供一種利用聚碳酸酯樹脂的分解方法製造雙酚的雙酚的製造方法。
另外,根據本發明,提供一種使用藉由所述雙酚的製造方法獲得的雙酚的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法。
另外,根據本發明,提供一種使用藉由所述雙酚的製造方法獲得的所述雙酚的環氧樹脂的製造方法、及使用所獲得的環氧樹脂的環氧樹脂硬化物的製造方法。
另外,根據本發明,提供一種利用聚碳酸酯樹脂的分解方法來製造碳酸二烷基酯的碳酸二烷基酯的製造方法、及使用藉由所述碳酸二烷基酯的製造方法獲得的碳酸二烷基酯的碳酸二芳酯的製造方法。進而,提供一種使用藉由所述碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯的再生聚碳酸酯樹脂的製造方。
另外,根據本發明,提供一種即使於溫和且環境負荷小的條件下亦可分解聚碳酸酯樹脂且可有效率地獲得碳酸烷基芳酯的碳酸烷基芳酯的製造方法。另外,提供一種使用藉由碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯的碳酸二芳酯的製造方法。進而,提供一種使用藉由所述碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法。
以下詳細說明本發明的實施方式,以下記載的構成要件的說明是本發明的實施方式的一例,本發明只要不超過其主旨,則並不限定於以下的記載內容。再者,於本說明書中使用「~」這一表述的情況下,是作為包含其前後的數值或物性值的表現來使用。
<聚碳酸酯樹脂的分解方法> 本發明是有關於一種聚碳酸酯樹脂的分解方法(以下有時記載為「本發明的分解方法」。),其具有於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解的分解步驟。
另外,如圖1所示,本發明的分解方法可設為如下的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其具有:製備步驟(S1),製備包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液;以及分解反應步驟(S2),於製備步驟(S1)中所製備的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解。
本發明的分解方法是於芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的存在下使聚碳酸酯樹脂分解。芳香族單醇及脂肪族單醇均為聚碳酸酯樹脂的不良溶媒,可認為藉由混合使用該些溶媒,溶媒的回收或分離等亦變得複雜。因此,先前,可認為混合使用該些溶媒並無優點。然而,令人驚訝的是,本發明者等人發現,藉由於觸媒的存在下且於包含芳香族單醇以及脂肪族單醇的混合溶媒中反應,即使於常壓的溫和的條件下亦可分解聚碳酸酯樹脂。另外,可知即使不使用鹵素溶媒之類的聚碳酸酯樹脂的溶解性高的溶媒來使聚碳酸酯樹脂完全溶解,藉由併用芳香族單醇以及脂肪族單醇,聚碳酸酯樹脂的分解反應亦會以高反應率發生。
可認為:藉由併用芳香族單醇以及脂肪族單醇,基於芳香族單醇的加溶媒分解(例如,酚解)以及基於脂肪族單醇的加溶媒分解(例如,甲醇分解)此兩種反應於體系內發生,因此即使聚碳酸酯樹脂於溫和的條件下亦容易分解。
另外,聚碳酸酯樹脂難溶於芳香族單醇及脂肪族單醇,因此於在該些混合溶媒中分散有聚碳酸酯樹脂的漿料狀反應液中進行反應,藉此僅與溶解度相應地溶解的聚碳酸酯樹脂參與分解反應,因此容易進行反應的控制,從而可穩定地使聚碳酸酯樹脂分解。
(聚碳酸酯樹脂) 本發明的分解方法中使用的聚碳酸酯樹脂包含含有碳酸酯鍵(-O-C(=O)-O-)的聚合組成物。具體而言,本發明的分解方法中使用的聚碳酸酯樹脂包含通式(1)所表示的、含有源自雙酚的重複單元的聚合物。
[化2]
Figure 02_image003
作為R 1~R 4的取代基,可分別獨立地列舉氫原子、鹵素原子、烷基、烷氧基、芳基等。例如可列舉:氫原子、氟基、氯基、溴基、碘基、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷基氧基、正十二烷基氧基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環十二烷基、苄基、苯基、甲苯基、2,6-二甲基苯基等。
作為R 5及R 6的取代基,可分別獨立地列舉氫原子、烷基、烷氧基、芳基等。例如可列舉:氫原子、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷基氧基、正十二烷基氧基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環十二烷基、苄基、苯基、甲苯基、2,6-二甲基苯基等。
R 5及R 6可於兩個基之間相互鍵結或交聯,形成亞環烷基(cycloalkylidene)。例如可列舉:亞環丙基、亞環丁基、亞環戊基、亞環己基、3,3,5-三甲基環亞己基、亞環庚基、亞環辛基、亞環壬基、亞環癸基、亞環十一烷基、亞環十二烷基、亞芴基(fluorenylidene)、亞呫噸基(xanthenylidene)、亞噻噸基(thioxanthenylidene)等。
關於本發明的分解方法,其中,較佳為使用所述通式(1)的R 1~R 4為氫原子、R 5、R 6為甲基的聚碳酸酯樹脂(雙酚A型的聚碳酸酯樹脂)作為原料。
於通式(1)中,n並無特別限定,例如為2~1000。
關於作為本發明的原料的聚碳酸酯樹脂,不僅可單獨使用聚碳酸酯樹脂,亦可使用如共聚物或聚合物合金般包含聚碳酸酯樹脂以外的樹脂的組成物。作為包含聚碳酸酯樹脂以外的樹脂的組成物,例如可列舉:聚碳酸酯/聚酯共聚物、聚碳酸酯/聚酯合金、聚碳酸酯/聚芳酯共聚物、聚碳酸酯/聚芳酯合金等。於使用包含聚碳酸酯樹脂以外的樹脂的組成物時,可較佳地使用聚碳酸酯樹脂為主要成分(於組成物中包含50質量%以上的聚碳酸酯樹脂)。
另外,聚碳酸酯樹脂可混合兩種以上不同的聚碳酸酯樹脂來使用。再者,單獨的聚碳酸酯樹脂有時簡稱為聚碳酸酯。
就化學再循環的觀點而言,聚碳酸酯樹脂較佳為廢塑膠中所含的聚碳酸酯樹脂。聚碳酸酯樹脂被成形加工為頭燈(head lamp)等光學構件或光碟等光學記錄介質等的各種成形品而使用。作為包含聚碳酸酯樹脂的廢塑膠,可使用將聚碳酸酯樹脂成形加工為該些的成形品時的邊角料、不良品、使用過的成形品等。
廢塑膠可使用適當進行洗滌、破碎、粉碎等而得者。作為廢塑膠的破碎方法,為使用顎式破碎機或旋轉式破碎機而破碎成20 cm以下的粗碎、或使用旋轉式破碎機、圓錐式破碎機、磨機而破碎至1 cm以下的中碎、使用磨機而破碎至1 mm以下的粉碎等,只要可小至可供給至分解槽的大小即可。另外,於廢塑膠為如CD或DVD般薄的塑膠的情況下,可使用切碎機(shredder)等進行裁斷,並供給至分解槽。另外,亦可預先除去共聚物或聚合物合金的其他樹脂、如光碟的表面或背面的層般由聚碳酸酯樹脂以外的成分形成的部分來使用。
(芳香族單醇) 本發明的分解方法的特徵之一是使用芳香族單醇。芳香族單醇是一個羥基與形成芳香環的碳原子鍵結而成的化合物,較佳為選自由苯酚、甲酚及二甲酚所組成的群組中的任一種。
作為甲酚,可列舉鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、及包含該些的一種以上的異構體混合物。若於30℃附近為液體則容易供給至分解槽中,因此較佳為鄰甲酚、間甲酚、間甲酚與對甲酚的異構體混合物、或者鄰甲酚與間甲酚和對甲酚的異構體混合物。
作為二甲酚,可列舉2,3-二甲酚、2,4-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、3,5-二甲酚、3,4-二甲酚、及包含該些的一種以上的異構體混合物。由於可於工業上廉價地獲取,因此較佳為2,5-二甲酚。
若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的芳香族單醇的量小,則有固體(聚碳酸酯樹脂)相對於液體的量變多而漿料濃度變高,發生混合不良的傾向。因此,芳香族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元(即,所述通式(1)所表示的重複單元)1莫耳的莫耳比((所使用的芳香族單醇的質量[g]/芳香族單醇的分子量[g/mol])/(所使用的聚碳酸酯樹脂的質量[g]/重複單元的分子量[g/mol]))較佳為0.01以上,更佳為0.03以上。另外,若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的芳香族單醇的量大,則有製造效率變差的傾向。因此,芳香族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為100以下,更佳為70以下,進而佳為50以下。
(脂肪族單醇) 本發明的分解方法的特徵之一是使用脂肪族單醇。脂肪族單醇是一個羥基與烷基鍵結而成的化合物,為由R 7OH(R 7表示烷基。)表示的化合物。作為脂肪族單醇,可列舉:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第三丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一醇、正十二醇等。其中,脂肪族單醇較佳為碳數為1~5的直鏈狀的醇,更佳為選自由甲醇、乙醇及正丁醇所組成的群組中的任一種。
若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的脂肪族單醇的量小,則聚碳酸酯樹脂難以分解,分解速度下降,因此有分解時間延長而效率變差的傾向。因此,脂肪族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比((所使用的脂肪族單醇的質量[g]/脂肪族單醇的分子量[g/mol])/(所使用的聚碳酸酯樹脂的質量[g]/重複單元的分子量[g/mol]))較佳為0.1以上,更佳為0.5以上,進而佳為1.0以上。另外,若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的脂肪族單醇的量大,則有製造效率變差的傾向。因此,脂肪族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為6.0以下,更佳為5.5以下,進而佳為5.0以下。
另外,如後所述,藉由調整脂肪族單醇的量,可控制作為分解生成物的羰基化合物的結構。因此,脂肪族單醇的量較佳為根據所要獲得的羰基化合物的結構進行控制。
為效率良好地製造碳酸二烷基酯,脂肪族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為2.0以上,更佳為2.1以上,進而佳為2.2以上。
另外,為抑制碳酸二烷基酯的生成,有效率地製造碳酸烷基芳酯,脂肪族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為未滿2.0,可設為1.95以下、或1.9以下、1.85以下、1.8以下等。
另外,所使用的脂肪族單醇相對於所使用的芳香族單醇的莫耳比(所使用的脂肪族單醇的莫耳數/所使用的芳香族單醇的莫耳數)較佳為0.01以上,更佳為0.05以上。另外,該莫耳比較佳為0.7以下,更佳為0.6以下,更佳為0.5以下,更佳為0.3以下。若所使用的脂肪族單醇相對於所使用的芳香族單醇的莫耳比小,則聚碳酸酯樹脂難以分解,或分解速度下降而分解時間延長。另外,若該莫耳比大,則於回收碳酸二烷基酯時,脂肪族單醇與碳酸二烷基酯的分離變得複雜。
(觸媒) 本發明的分解方法的特徵之一是進而使用觸媒。觸媒只要可促進聚碳酸酯樹脂的分解即可,較佳為選自由鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽、烷基胺及酸所組成的群組中的任一種。
[鹼金屬氫氧化物] 鹼金屬氫氧化物是鹼金屬離子(M +)與氫氧化物離子(OH -)的鹽,是由MOH(M表示鹼金屬原子。)表示的化合物。作為鹼金屬氫氧化物,較佳為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的鹼金屬氫氧化物的量小,則有分解速度變慢,分解時間延長而效率變差的傾向。因此,鹼金屬氫氧化物相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比((所使用的鹼金屬氫氧化物的質量[g]/鹼金屬氫氧化物的分子量[g/mol])/(所使用的聚碳酸酯樹脂的質量[g]/重複單元的分子量[g/mol]))較佳為0.0001以上,更佳為0.0005以上,進而佳為0.0007以上。例如,可設為0.001以上、或0.01以上、0.1以上等。若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的鹼金屬氫氧化物的量大,則有分解後的中和所需的酸量增加而製造效率下降的傾向。因此,鹼金屬氫氧化物相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為1以下,更佳為0.9以下,進而佳為0.8以下。
[鹼金屬碳酸鹽] 鹼金屬碳酸鹽是鹼金屬離子(M +)與碳酸根離子(CO 3 2-)的鹽,是由M 2CO 3(M表示鹼金屬原子。)表示的化合物。作為鹼金屬碳酸鹽,較佳為碳酸鈉或碳酸鉀。
若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的鹼金屬碳酸鹽的量小,則有分解速度變慢,分解時間延長而效率變差的傾向。因此,鹼金屬碳酸鹽相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比((所使用的鹼金屬碳酸鹽的質量[g]/鹼金屬碳酸鹽的分子量[g/mol])/(所使用的聚碳酸酯樹脂的質量[g]/重複單元的分子量[g/mol]))較佳為0.0001以上,更佳為0.0005以上,進而佳為0.001以上。例如,可設為0.001以上、或0.01以上、0.1以上等。若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的鹼金屬碳酸鹽的量大,則有分解後的中和所需的酸量增加而製造效率下降的傾向。因此,鹼金屬碳酸鹽相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為1以下,更佳為0.9以下,進而佳為0.8以下。
[烷基胺] 烷基胺是氨的至少一個氫原子經烷基取代而成的化合物。烷基胺中作為一級胺的單烷基胺與聚碳酸酯樹脂的碳酸酯鍵部分反應而生成異氰酸酯,因此更佳為作為二級胺的二烷基胺及作為三級胺的三烷基胺。
作為二級胺的二烷基胺與聚碳酸酯樹脂的碳酸酯鍵部分反應而生成四烷基脲,因此進而佳為作為三級胺的三烷基胺。
烷基胺較佳為沸點為200℃以下者,更佳為沸點為160℃以下者。若為此種沸點,則可藉由減壓及/或加熱將烷基胺與苯酚等芳香族單醇一同除去。另外,若沸點過低,則存在於分解反應中烷基胺揮發而分解速度下降的情況,因此烷基胺的沸點較佳為10℃以上,更佳為30℃以上。
烷基胺較佳為通式(I)所表示的烷基胺。
[化3]
Figure 02_image005
通式(I)中,R A表示碳數1~3的烷基,R B~R C分別獨立地表示氫原子或碳數1~3的烷基。 R A較佳為甲基、乙基、正丙基或異丙基,R B~R C分別獨立地較佳為氫原子、甲基、乙基、正丙基或異丙基。
作為通式(I)所表示的烷基胺的具體例,可列舉甲基胺、乙基胺、丙基胺、二甲基胺、二乙基胺、三甲基胺、三乙基胺等。
若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的烷基胺的量小,則有分解速度變慢,分解時間延長而效率變差的傾向。因此,烷基胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比((所使用的烷基胺的質量[g]/烷基胺的分子量[g/mol])/(所使用的聚碳酸酯樹脂的質量[g]/重複單元的分子量[g/mol]))較佳為0.0005以上,更佳為0.0007以上,進而佳為0.001以上。例如,可設為0.01以上、或0.1以上等。若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的烷基胺的量大,則更容易產生胺臭,或者難以生成碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯。因此,烷基胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為4.5以下,且按4.0以下、3.0以下、2.0以下、1.0以下、0.9以下、0.8以下的順序越小越佳。
[酸] 作為酸,可列舉鹽酸或硫酸、磷酸等無機酸,及羧酸或磺酸等有機酸。較佳為選自由硫酸、磷酸及磺酸所組成的群組中的任一種。作為磺酸,可列舉甲磺酸等烷基磺酸、甲苯磺酸等芳香族磺酸等。
若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的酸的量小,則有分解速度變慢,分解時間延長而效率變差的傾向。因此,酸相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比((所使用的酸的質量[g]/酸的分子量[g/mol])/(所使用的聚碳酸酯樹脂的質量[g]/重複單元的分子量[g/mol]))較佳為0.0001莫耳以上,更佳為0.0005以上,進而佳為0.0007以上。若相對於所使用的聚碳酸酯樹脂而言所使用的酸的量大,則有分解後的中和所需的鹼量增加而製造效率下降的傾向。因此,酸相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為1以下,更佳為0.9以下,進而佳為0.8以下。
(反應液) 所製備的反應液是於包含芳香族單醇及脂肪族單醇的液體成分中分散有聚碳酸酯樹脂的漿料狀溶液。反應液中的漿料濃度(反應液中的固體成分的質量/反應液的質量)較佳為0.01以上,更佳為0.05以上。另外,較佳為0.5以下,更佳為0.3以下。若漿料濃度(固體成分的濃度)過低,則分解效率下降,若漿料濃度過高,則發生混合不良。
所製備的反應液中的液體成分以芳香族單醇及脂肪族單醇為主要成分,芳香族單醇與脂肪族單醇的合計質量相對於全部液體成分的質量為0.8以上、或0.9以上、0.95以上等。
聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇與觸媒的合計質量相對於反應液的質量可設為0.9以上、或0.95以上、0.98以上、0.99以上等。另外,反應液亦可包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒。
於要同時獲得雙酚以及碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯時,若於反應液中包含水,則所生成的碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯容易分解。因此,反應液中水的含量(水的質量/反應液的質量)通常為0.005以下。反應液中水的含量較佳為0.001以下,更佳為0.0005以下。
(反應液的製備) 反應液的製備較佳為於10℃以上進行,更佳為於20℃以上進行。另外,反應液的製備較佳為於40℃以下進行,更佳為於35℃以下進行。若反應液製備時的溫度過低,則視芳香族單醇的種類不同,存在容易硬化、或容易發生混合不良、或難以均勻混合的情況。另外,若製備反應液時的溫度過高,則視觸媒的種類不同容易揮發,亦有難以製備成規定濃度或難以控制分解反應之虞。
聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的混合順序並無特別限定,例如,可向聚碳酸酯樹脂依次供給芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒,亦可向芳香族單醇依次供給聚碳酸酯樹脂、脂肪族單醇及觸媒。為了可更均勻地混合,較佳為於芳香族單醇及/或脂肪族單醇之後向反應槽供給聚碳酸酯樹脂。
(分解反應) 由於芳香族單醇、脂肪族單醇以及觸媒的存在,聚碳酸酯樹脂的碳酸酯鍵部分被切斷,發生分解。藉此,生成包含雙酚及羰基化合物的聚碳酸酯樹脂分解物(分解生成物)。所生成的羰基化合物包含碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯。根據漿料狀反應液中的芳香族單醇及脂肪族單醇的量,所生成的羰基化合物以碳酸二烷基酯為主要成分,或者為碳酸二烷基酯與碳酸烷基芳酯的混合物。
例如,如上所述,藉由將脂肪族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比設為2.0以上,優先發生如以下的反應式(2)所示般的反應。藉此,可使聚碳酸酯樹脂有效率地分解為雙酚以及碳酸二烷基酯。再者,於反應式(2)中,R 1~R 6、n與所述通式(1)為相同含義,R 7為烷基。
[化4]
Figure 02_image007
另外,藉由將反應液中脂肪族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比設為未滿2.0,可獲得包含雙酚、碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯的分解生成物。
再者,分解步驟可具有:製備步驟,製備包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液;以及分解反應步驟,於所述反應液中使聚碳酸酯樹脂分解。此時,控制聚碳酸酯樹脂的濃度或製備反應液時的溫度等,而可明確地分為製備步驟以及分解反應步驟,以不於反應液的製備過程中(聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇和觸媒的混合中)進行分解反應,但亦可不明確地分為調整步驟以及分解步驟。於反應液的製備步驟中聚碳酸酯樹脂的一部分溶解,分解反應進行,從而聚碳酸酯樹脂的一部分可被分解。藉由於反應液的製備步驟中聚碳酸酯樹脂的一部分分解,可更有效率地進行分解反應。
分解反應可於常壓下進行亦可於加壓下進行,但於常壓下反應亦充分進行,因此較佳為於常壓下進行。
(反應溫度) 自反應液的製備起至分解反應的停止,可於與反應液製備時的溫度相同的溫度下進行,但較佳為將反應液於製備後(混合聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒後)升溫至規定的反應溫度。若反應液製備時的溫度過高,則有難以控制分解反應之虞。藉由將反應液於製備後升溫,可穩定地進行分解反應,故較佳。
反應溫度根據芳香族單醇的種類或反應時間等適當選擇,但於高溫的情況下反應液中的脂肪族單醇會蒸發,從而醇解停止。另外,於低溫的情況下,芳香族單醇硬化,或難以進行加溶媒分解,反應速度下降,因此分解所需的時間會延長。據此,反應溫度較佳為60℃以上,且按70℃以上、75℃以上、80℃以上的順序越大越佳。另外,較佳為120℃以下,且按110℃以下、100℃以下、95℃以下的順序數值越小越佳。
特別是,聚碳酸酯樹脂的分解較佳為於反應溫度60℃~120℃且常壓下進行,更佳為於反應溫度70℃~110℃且常壓下進行,進而佳為於反應溫度80℃~100℃且常壓下進行。
再者,於與反應液的製備時相同的溫度下進行反應的情況下,反應溫度是自聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的混合結束的時間點起至用於停止分解反應的中和或餾去的操作開始的時間點為止的平均溫度。另外,於製備反應液後進行升溫而進行反應的情況下,是自達到規定溫度的時間點起至用於停止分解反應的中和或餾去的操作開始的時間點為止的平均溫度。
(反應時間) 反應時間根據漿料濃度或反應溫度等適當選擇,但於反應時間長的情況下,有所生成的雙酚分解的傾向,因此較佳為30小時以下,且按25小時以下、20小時以下、15小時以下、10小時以下、5小時以下的順序越短越佳。另外,於反應時間短的情況下,存在分解反應不充分進行的情況,因此較佳為0.1小時以上,更佳為0.5小時以上,進而佳為1小時以上。
再者,反應時間是自聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的混合結束的時間點起至用於停止分解反應的中和或餾去的操作開始的時間點為止的時間。反應時間的終點亦可藉由液相層析法等跟蹤分解反應來決定。
(聚碳酸酯樹脂的分解反應的停止方法) 聚碳酸酯樹脂的分解反應的停止方法根據所使用的觸媒的種類而適當選擇。於使用烷基胺作為觸媒的情況下,可藉由對烷基胺進行餾去或中和來停止分解反應。於供給酸以藉由中和來除去烷基胺的方法中,會產生銨鹽,亦需要將其除去,因此烷基胺的除去較佳為餾去的方法。另外,於使用鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽或酸作為觸媒的情況下,可藉由中和等停止分解反應。
<雙酚的製造方法> 本發明是有關於一種雙酚的製造方法(以下有時記載為「本發明的雙酚的製造方法」。),其具有:分解步驟,使用本發明的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及雙酚回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的雙酚。即,本發明的雙酚的製造方法具有:分解步驟,於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解;以及雙酚回收步驟,回收所述分解步驟中所生成的雙酚。另外,本發明的雙酚的製造方法可設為具有:製備步驟,製備包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液;分解反應步驟,於所述製備步驟中所製備的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解;以及雙酚回收步驟,回收所述分解反應步驟中所生成的雙酚。
如上所述,本發明的分解方法中,作為分解生成物而生成雙酚,因此本發明的分解方法可用於雙酚的製造方法。分解步驟如本發明的分解方法中所記載般。
其中,本發明的雙酚的製造方法作為2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(以下有時記載為「雙酚A」。)的製造方法而較佳。
<雙酚回收步驟> 本發明的雙酚的製造方法具有對分解步驟中所獲得的雙酚進行回收的雙酚回收步驟。自分解反應後的反應液的雙酚的回收可於聚碳酸酯樹脂的分解反應停止後藉由晶析或管柱層析法等的手段來進行。
本發明的雙酚的製造方法的雙酚回收步驟較佳為具有藉由晶析回收雙酚的晶析步驟。具體而言,於聚碳酸酯樹脂的分解反應後,進行自反應液的觸媒、溶媒及羰基化合物的除去或有機溶媒的添加混合,將所獲得的有機相藉由水或食鹽水等清洗,進而視需要藉由氯化銨水等進行中和清洗。接著,將清洗後的有機相冷卻使其晶析。
作為中和時或晶析時可使用的有機溶媒,可使用甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯、異丙基苯、均三甲苯等芳香族烴,己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷等脂肪族烴,甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第三丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一醇、正十二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等脂肪族單醇等。
再者,亦可於該晶析前藉由蒸餾將剩餘的芳香族單醇或有機溶媒餾去後進行晶析。另外,雙酚A若於苯酚的存在下晶析,則會與苯酚形成共晶體。於使用苯酚使含有源自雙酚A的重複單元(所述通式(1)的R 1~R 4為氫原子且R 5、R 6為甲基的重複單元)的聚碳酸酯樹脂分解的情況下,為了不形成共晶體,需要於晶析前餾去苯酚。
另外,如上所述,於本發明的分解方法中,作為分解生成物,除了產生雙酚以外,亦產生碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯。利用本發明的分解方法的本發明的雙酚的製造方法亦可具有回收該些分解生成物的步驟。
即,本發明的雙酚的製造方法可具有對分解步驟中所獲得的碳酸二烷基酯進行回收的碳酸二烷基酯回收步驟。碳酸二烷基酯的回收可以與後述的碳酸二烷基酯的製造方法中的碳酸二烷基酯的回收同樣的方式實施。
另外,本發明的雙酚的製造方法亦可具有對分解步驟中所獲得的碳酸烷基芳酯進行回收的碳酸烷基芳酯回收步驟。碳酸烷基芳酯的回收可以與後述的碳酸烷基芳酯的製造方法中的碳酸烷基芳酯的回收同樣的方式實施。
以下,以圖2~圖4中所示的雙酚的製造方法(A)~雙酚的製造方法(C)為例,對本發明的雙酚的製造方法進行更具體的說明。雙酚的製造方法(A)~雙酚的製造方法(C)中,作為代表例,使用苯酚作為芳香族單醇,使用甲醇作為脂肪族單醇,且使用含有源自雙酚A的重複單元的聚碳酸酯樹脂(雙酚A型的聚碳酸酯樹脂)作為聚碳酸酯樹脂。
<雙酚的製造方法(A)> 圖2中所示的雙酚的製造方法(A)具有:步驟(A1),於包含雙酚A型的聚碳酸酯樹脂、苯酚、甲醇及作為觸媒的鹼金屬氫氧化物的漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解;步驟(A2),將步驟(A1)後的反應液中和,獲得溶解有雙酚A的有機相;以及步驟(A3),將步驟(A2)中所獲得的有機相進行減壓及/或加熱後,藉由晶析回收雙酚A。
本發明的雙酚的製造方法(A)中,步驟(A1)為分解步驟,步驟(A2)及步驟(A3)為雙酚回收步驟。
於步驟(A2)中,混合反應液、酸以及水並進行中和後,進行油水分離,除去分離出的水相。鹼金屬氫氧化物等(鹼金屬氫氧化物、或為了中和而加入的酸、藉由中和而產生的鹽)包含於水相中,因此只要除去水相,則可除去鹼金屬氫氧化物等。藉此,可獲得溶解有所生成的雙酚A的有機相。
作為中和所使用的酸,可列舉鹽酸或硫酸、磷酸等。藉由混合酸進行的中和可以反應液的pH小於7的方式進行,亦可以pH大於7的方式進行,但若pH小於7,則有分離出的雙酚A的品質下降之虞。因此,酸的混合較佳為以反應液的pH大於7時(例如pH7.5以上或pH8.0以上)為終點的方式進行。另一方面,若反應液的pH過高,則碳酸二甲酯及/或碳酸甲基苯酚容易水解,回收碳酸二甲酯及/或碳酸甲基苯酚時的產率下降,因此以pH達到10以下的方式進行酸的混合,較佳設為pH9.5以下。
另外,亦可於混合酸之前或之後混合芳香族烴等有機溶媒。藉由於反應液中混合酸、水及有機溶媒並進行中和後,進行油水分離,除去水相,從而獲得溶解有雙酚A的有機相。藉由混合有機溶媒,容易進行油水分離,因此更容易除去溶解有鹼金屬氫氧化物等的水相。
步驟(A3)中,將步驟(A2)中所獲得的有機相進行減壓及/或加熱後,藉由晶析回收雙酚A。於晶析時存在苯酚的情況下,雙酚A會與苯酚形成共晶體並析出,因此為了獲得雙酚A,於步驟(A3)中於晶析前除去苯酚。具體而言,將步驟(A2)中所獲得的有機相進行減壓及/或加熱,餾去苯酚、甲醇、碳酸二甲酯等的液體成分,獲得雙酚A的粗生成物。接著,於雙酚A的粗生成物中加入芳香族烴等有機溶媒,製備溶解有雙酚A的晶析用溶液,然後將其冷卻,使雙酚A析出。藉由固液分離回收所析出的雙酚A。
再者,若以甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比成為2.0以上的方式使用甲醇,則優先發生將雙酚A型的聚碳酸酯樹脂分解為2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)、以及碳酸二甲酯的反應。於此種情況下,如圖5所示,於步驟(A3)中,首先,自步驟(A2)中所獲得的有機相使碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物餾去。接著,使苯酚餾去。例如,於常壓下(101 kPa),將步驟(A2)中所獲得的有機相移至蒸餾裝置後,升溫至65℃~250℃(較佳為90℃~200℃)、及/或減壓至0.1 kPa~100 kPa(較佳為10 kPa~100 kPa),藉此甲醇與碳酸二甲酯的共沸混合物被餾去,接著,苯酚被餾去。向餾去苯酚而獲得的雙酚A的粗生成物中加入有機溶媒並進行晶析,藉此可獲得雙酚A。
若以甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比未滿2.0的方式使用甲醇,則作為分解生成物,生成大量的碳酸甲基苯酯。於此種情況下,如圖6所示,於步驟(A3)中,首先,自步驟(A2)中所獲得的有機相使碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物餾去。接著,使苯酚餾去,進而使碳酸甲基苯酯餾去。例如,於常壓下(101 kPa),將步驟(A2)中所獲得的有機相移至蒸餾裝置後,升溫至65℃~200℃及/或減壓至0.1 kPa~50 kPa,藉此首先甲醇與碳酸二甲酯的共沸混合物被餾去,接著,苯酚被餾去,進而碳酸甲基苯酯被餾去。向所獲得的雙酚A的粗生成物中加入有機溶媒並進行晶析,藉此可獲得雙酚A。
另外,於使用鹼金屬碳酸鹽作為觸媒的情況下,亦可藉由與雙酚的製造方法(A)同樣的方法實施。
<雙酚的製造方法(B)> 圖3中所示的雙酚的製造方法(B)具有:步驟(B1),於包含雙酚A型的聚碳酸酯樹脂、苯酚、甲醇及作為觸媒的烷基胺的漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解;以及步驟(B2),將步驟(B1)後的反應液進行減壓及/或加熱後,藉由晶析回收雙酚A。
本發明的雙酚的製造方法(B)中,步驟(B1)為分解步驟,步驟(B2)為雙酚回收步驟。
步驟(B2)中,具體而言,將步驟(B1)後的反應液進行減壓及/或加熱,餾去烷基胺或苯酚、甲醇、碳酸二甲酯等的液體成分,獲得雙酚A的粗生成物。接著,向雙酚A的粗生成物中加入芳香族烴等有機溶媒,製備溶解有雙酚A的晶析用溶液,然後將其冷卻使雙酚A析出。藉由固液分離回收所析出的雙酚A。
再者,根據甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的量,於步驟(B2)中,與雙酚的製造方法(A)的步驟(A3)同樣地,控制餾去液體成分時的壓力以及溫度。
於以甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比成為2.0以上的方式使用甲醇的情況下,自步驟(B1)後的反應液中餾去碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物、烷基胺及苯酚,獲得雙酚A的粗生成物。碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物、烷基胺及苯酚按照沸點低的順序被餾去。例如,於碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物的沸點<烷基胺的沸點<苯酚的沸點時,如圖7所示,首先碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物被餾去,接著烷基胺被餾去,最後苯酚被餾去。
於以甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比未滿2.0的方式使用甲醇的情況下,自步驟(B1)後的反應液中餾去碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物、烷基胺、苯酚及碳酸甲基苯酯,獲得雙酚A的粗生成物。碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物、烷基胺、苯酚及碳酸甲基苯酯按照沸點低的順序被餾去。例如,於碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物的沸點<烷基胺的沸點<苯酚的沸點<碳酸甲基苯酯的時,如圖8所示,首先碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物被餾去,接著烷基胺被餾去,接著苯酚被餾去,最後碳酸甲基苯酯被餾去。
於使用烷基胺作為觸媒的情況下,亦可使用供給酸進行中和的方法來除去烷基胺。於此種情況下,如雙酚的製造方法(A)的步驟(A2)般於分解反應後的反應液中混合酸及水並進行中和後,進行油水分離,除去水相,藉此獲得溶解有雙酚A的有機相。接著,如雙酚的製造方法(A)的步驟(A3)般將所獲得的有機相進行減壓及/或加熱,藉由晶析可回收雙酚A。
如上所述,作為自聚碳酸酯樹脂的分解反應液除去烷基胺的方法,可列舉餾去的方法、供給酸進行中和的方法,於供給酸進行中和的方法中會產生銨鹽,而亦需要將其除去,因此較佳為餾去的方法。藉由使用烷基胺作為觸媒,可藉由減壓及/或加熱將烷基胺與苯酚一同除去,無需中和,因此可簡化精製。
<雙酚的製造方法(C)> 圖4中所示的雙酚的製造方法(C)具有:步驟(C1),於包含雙酚A型的聚碳酸酯樹脂、苯酚、甲醇及作為觸媒的酸的漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解;步驟(C2),將步驟(C1)後的反應液中和,獲得溶解有雙酚A的有機相;以及步驟(C3),將步驟(C2)中所獲得的有機相進行減壓及/或加熱後,藉由晶析回收雙酚A。
本發明的雙酚的製造方法(C)中,步驟(C1)為分解步驟,步驟(C2)及步驟(C3)為雙酚回收步驟。
於步驟(C2)中,混合反應液、鹼以及水並進行中和後,進行油水分離,除去分離出的水相,獲得溶解有雙酚A的有機相。另外,藉由使反應液、鹼、水與有機溶媒的混合液油水分離而除去水相,亦可獲得溶解有雙酚A的有機相。
作為中和所使用的鹼,可列舉碳酸鈉、氫氧化鈉等。中和與雙酚的製造方法(A)的步驟(A2)同樣地較佳為以反應液的pH大於7時為終點的方式進行。例如,較佳為以達到pH7.5以上或pH8.0以上的方式混合鹼。另外,較佳為以達到pH10以下或pH9.5以下的方式混合鹼。
於步驟(C3)中,自步驟(C2)中所獲得的溶解有雙酚A的有機相回收雙酚A。與雙酚的製造方法(A)的步驟(A3)同樣地,將步驟(C2)中所獲得的有機相進行減壓及/或加熱後,藉由晶析可回收雙酚A。
另外,與步驟(A2)中所獲得的有機相同樣地,根據步驟(C1)中使用的甲醇的量於步驟(C2)中所獲得的有機相包含雙酚A、甲醇、苯酚、以及碳酸二甲酯及/或碳酸甲基苯酯。自所述有機相中餾去甲醇、苯酚、以及碳酸二甲酯及/或碳酸甲基苯酯的方法可與步驟(A3)同樣地進行。
再者,雙酚的製造方法(A)~雙酚的製造方法(C)是使用苯酚作為芳香族單醇的例子,於使用甲酚或二甲酚等的苯酚以外的芳香族單醇作為芳香族單醇的情況下,雙酚A不形成共晶體,因此無需藉由步驟(A3)或步驟(B2)、步驟(C3)的減壓及/或加熱除去芳香族單醇。於此種情況下,藉由將步驟(B1)後的反應液或步驟(A2)、步驟(C2)中所獲得的有機相冷卻而使雙酚A析出,可回收雙酚A。藉由使用甲酚或二甲酚,可簡化雙酚A的精製。
另外,亦可將雙酚A以雙酚A與苯酚的共晶體的形式回收。於此種情況下,不餾去苯酚而將步驟(B1)後的反應液或步驟(A2)、步驟(C2)中所獲得的有機相冷卻,使雙酚A與苯酚的共晶體析出並回收。
另外,如上所述,本發明的雙酚的製造方法中所使用的聚碳酸酯樹脂並不限定於雙酚A型的聚碳酸酯樹脂。使用含有源自雙酚A以外的雙酚的重複單元的聚碳酸酯樹脂的本發明的雙酚的製造方法亦可與所述雙酚的製造方法(A)~雙酚的製造方法(C)同樣地適當實施。
<雙酚的用途> 藉由本發明的雙酚的製造方法獲得的雙酚(以下有時記載為「再生雙酚」。)可用作於光學材料、記錄材料、絕緣材料、透明材料、電子材料、接著材料、耐熱材料等各種用途中使用的聚醚樹脂、聚酯樹脂、聚芳酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂等各種熱塑性樹脂,或環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚樹脂、聚苯並噁嗪樹脂、氰酸酯樹脂等各種熱硬化性樹脂等的構成成分、硬化劑、添加劑或者該些的前驅物等。另外,亦有效用作熱敏記錄材料等的顯色劑或防褪色劑、殺菌劑、抗菌防黴劑等添加劑。
該些中,為了可賦予良好的機械物性,較佳為作為熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂的原料(單體)來使用,其中更佳為作為聚碳酸酯樹脂、環氧樹脂的原料來使用。另外,亦較佳為作為顯色劑來使用,特別是更佳為與無色染料、變色溫度調整劑組合使用。
<碳酸二烷基酯的製造方法> 本發明是有關於一種碳酸二烷基酯的製造方法(以下有時記載為「本發明的碳酸二烷基酯的製造方法」。),其具有:分解步驟,使用本發明的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸二烷基酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的碳酸二烷基酯。即,本發明的碳酸二烷基酯的製造方法具有:分解步驟,於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸二烷基酯回收步驟,回收所述分解步驟中所生成的碳酸二烷基酯。另外,本發明的碳酸二烷基酯的製造方法可設為具有:製備步驟,製備包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液;分解反應步驟,於所述製備步驟中所製備的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸二烷基酯回收步驟,回收所述分解反應步驟中所生成的碳酸二烷基酯。
如上所述,本發明的分解方法中,作為分解生成物,可生成碳酸二烷基酯,因此本發明的分解方法可用於碳酸二烷基酯的製造方法。分解步驟如本發明的分解方法中所記載般。
其中,本發明的碳酸二烷基酯的製造方法作為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二丁酯的製造方法而較佳。
為更有效率地製造碳酸二烷基酯,所述脂肪族單醇相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為2.0以上,更佳為2.1以上,進而佳為2.2以上。另外,就製造效率的觀點而言,其上限較佳為6.0以下,更佳為5.5以下,進而佳為5.0以下。
<碳酸二烷基酯回收步驟> 碳酸二烷基酯的回收(分離、精製)可藉由常規方法進行。例如可列舉將反應液或反應液中和。接著,將中和後的有機相進行加熱及/或減壓而蒸餾的方法。蒸餾例如可設為減壓至50 kPa~100 kPa及/或升溫至65℃~120℃的條件。
再者,由於碳酸二甲酯與甲醇共沸,因此作為回收碳酸二甲酯的方法,例如較佳為如下方法:將反應液或中和反應液後的有機相進行蒸餾而獲得碳酸二甲酯與甲醇的混合物後,向所述碳酸二甲酯與甲醇的混合物中加入水,將甲醇萃取到水相中並除去。
圖9、圖10是表示本發明的碳酸二烷基酯的製造方法的一例的流程圖。於圖9、圖10中所示的碳酸二烷基酯的製造方法(D)、碳酸二烷基酯的製造方法(E)中,作為代表例,使用苯酚作為芳香族單醇,使用甲醇作為脂肪族單醇,且使用雙酚A型的聚碳酸酯樹脂作為聚碳酸酯樹脂。
圖9中所示的碳酸二烷基酯的製造方法(D)具有:步驟(D1),於包含雙酚A型的聚碳酸酯樹脂、苯酚、甲醇及作為觸媒的鹼金屬氫氧化物的漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解;步驟(D2),將步驟(D1)後的反應液中和而獲得包含雙酚A、碳酸二甲酯、甲醇及苯酚的有機相;步驟(D3),蒸餾步驟(D2)中所獲得的有機相,獲得碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物;以及步驟(D4),向所述共沸混合物中加入水,將甲醇萃取到水相中,回收碳酸二甲酯。
圖9中所示的碳酸二烷基酯的製造方法(D)是對於圖5及圖6中所示的雙酚的製造方法(A)的步驟(A3)中餾出的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物進行步驟(D4)的方法。圖9的步驟(D3)中所獲得的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物與圖5及圖6的雙酚的製造方法(A)的步驟(A3)中餾出的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物相同。另外,自於步驟(D3)中未蒸發而殘留的塔底排出液進一步餾去苯酚等並進行晶析,藉此可獲得雙酚A。圖9的步驟(D1)~步驟(D2)可藉由與圖2的雙酚的製造方法(A)的步驟(A1)~步驟(A2)同樣的方法實施。
另外,碳酸二烷基酯的製造方法(D)亦可使用酸作為觸媒,且中和時使用鹼。於此種情況下,步驟(D3)中所獲得的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物與雙酚的製造方法(C)的步驟(C3)中餾出的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物相同。
圖10中所示的碳酸二烷基酯的製造方法(E)具有:步驟(E1),於包含雙酚A型的聚碳酸酯樹脂、苯酚、甲醇及作為觸媒的烷基胺的漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解;步驟(E2),蒸餾步驟(E1)後的反應液,獲得碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物;以及步驟(E3),向所述共沸混合物中加入水,將甲醇萃取到水相中,回收碳酸二甲酯。
圖10中所示的碳酸二烷基酯的製造方法(E)是對於圖7及圖8中所示的雙酚的製造方法(B)的步驟(B2)中餾出的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物進行步驟(E3)的方法。圖10的步驟(E2)中所獲得的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物與圖7及圖8的雙酚的製造方法(B)的步驟(B2)中餾出的碳酸二甲酯與甲醇的共沸混合物相同。另外,自於步驟(E2)中未蒸發而殘留的塔底排出液進一步餾去苯酚等並進行晶析,藉此可獲得雙酚A。圖10的步驟(E1)可藉由與圖3的雙酚的製造方法(B)的步驟(B1)同樣的方法實施。
<碳酸烷基芳酯的製造方法> 本發明是有關於一種碳酸烷基芳酯的製造方法(以下有時記載為「本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法」。),其具有:分解步驟,於芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的存在下使聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸烷基芳酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的碳酸烷基芳酯。
本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法只要於分解步驟中於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的反應液中使聚碳酸酯樹脂分解即可,無需反應液為漿料狀,除所述方面以外,與本發明的分解方法相同。
反應液可設為漿料狀,分解步驟可設為使用本發明的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解的步驟。即,本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法可設為具有:分解步驟,於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸烷基芳酯回收步驟,回收所述分解步驟中所生成的碳酸烷基芳酯。另外,本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法可設為具有:製備步驟,製備包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液;分解反應步驟,於所述製備步驟中所製備的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解;以及碳酸烷基芳酯回收步驟,回收所述分解反應步驟中所生成的碳酸烷基芳酯。
藉由控制脂肪族單醇相對於聚碳酸酯樹脂的量,作為分解生成物,可生成碳酸烷基芳酯。分解步驟如本發明的分解方法中所記載般。
其中,本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法作為碳酸烷基苯酯的製造方法而較佳。即,作為用於聚碳酸酯樹脂的分解的芳香族單醇,較佳使用苯酚。
為更有效率地製造碳酸烷基芳酯,所述脂肪族單醇相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比較佳為未滿2.0,可設為1.95以下、或1.9以下、1.85以下、1.8以下等。另外,就製造效率的觀點而言,其下限較佳為0.1以上,更佳為0.5以上,進而佳為1.0以上。
<碳酸烷基芳酯回收步驟> 碳酸烷基芳酯的回收(分離、精製)可藉由常規方法進行。例如可列舉將反應液或反應液中和。接著,將中和後的有機相進行加熱及/或減壓而蒸餾的方法。蒸餾例如可設為減壓至0.1 kPa~50 kPa及/或升溫至100℃~200℃的條件。
圖11、圖12是表示本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法的一例的流程圖。圖11、圖12中所示的碳酸烷基芳酯的製造方法(F)、碳酸烷基芳酯的製造方法(G)中,作為代表例,使用苯酚作為芳香族單醇,使用甲醇作為脂肪族單醇,使用雙酚A型的聚碳酸酯樹脂作為聚碳酸酯樹脂。
圖11中所示的碳酸烷基芳酯的製造方法(F)具有:步驟(F1),於包含雙酚A型的聚碳酸酯樹脂、苯酚、甲醇及作為觸媒的鹼金屬氫氧化物的漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解;步驟(F2),將步驟(F1)後的反應液中和,獲得包含雙酚A、碳酸二甲酯、碳酸甲基苯酯、甲醇及苯酚的有機相;以及步驟(F3)蒸餾步驟(F2)中所獲得的有機相,獲得碳酸甲基苯酯。
圖11的步驟(F3)中所獲得的碳酸甲基苯酯與圖6的雙酚的製造方法(A)的步驟(A3)中餾出的碳酸甲基苯酯相同。另外,藉由將步驟(F3)中未蒸發而殘留的塔底排出液進一步晶析,而可獲得雙酚A。圖11的步驟(F1)~步驟(F2)可藉由與圖2的雙酚的製造方法(A)的步驟(A1)~步驟(A2)同樣的方法實施。
另外,碳酸烷基芳酯的製造方法(F)亦可使用酸作為觸媒,且中和時使用鹼。於此種情況下,步驟(F3)中所獲得的碳酸甲基苯酯與雙酚的製造方法(C)的步驟(C3)中餾出的碳酸甲基苯酯相同。
圖12中所示的碳酸烷基芳酯的製造方法(G)具有:步驟(G1),於包含雙酚A型的聚碳酸酯樹脂、苯酚、甲醇及作為觸媒的烷基胺的漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解;步驟(G2),蒸餾步驟(G1)後的反應液,獲得碳酸甲基苯酯。
圖12中所示的碳酸二烷基酯的製造方法(G)的步驟(G2)中所獲得的碳酸甲基苯酯與圖8中所示的雙酚的製造方法(B)的步驟(B2)中餾出的碳酸甲基苯酯相同。另外,藉由將步驟(G2)中未蒸發而殘留的塔底排出液進一步晶析,而可獲得雙酚A。圖12的步驟(G1)可藉由與圖3的雙酚的製造方法(B)的步驟(B1)同樣的方法實施。
再者,碳酸烷基芳酯的製造方法(F)、碳酸烷基芳酯的製造方法(G)是於漿料狀反應液中使聚碳酸酯樹脂分解的方法,但本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法只要可於芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的存在下使聚碳酸酯樹脂分解即可,無需為漿料狀的反應液。
<本發明的碳酸二芳酯的製造方法> 本發明的碳酸二芳酯的製造方法是如下方法,即,於原料的至少一部分中使用藉由本發明的碳酸二烷基酯的製造方法獲得的碳酸二烷基酯(以下有時記載為「再生碳酸二烷基酯」。)或藉由本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯(以下有時記載為「再生碳酸烷基芳酯」。)來製造碳酸二芳酯。例如,本發明的碳酸二芳酯的製造方法可設為碳酸二苯酯的製造方法。
以下,將使用再生碳酸二烷基酯來製造碳酸二芳酯的方法作為「第一碳酸二芳酯的製造方法」,且將使用再生碳酸烷基芳酯來製造碳酸二芳酯的方法作為「第二碳酸二芳酯的製造方法」來說明。另外,將「第一碳酸二芳酯的製造方法」以及「第二碳酸二芳酯的製造方法」彙總記載為「本發明的碳酸二芳酯的製造方法」。
(第一碳酸二芳酯的製造方法) 第一碳酸二芳酯的製造方法是使用藉由本發明的碳酸二烷基酯的製造方法獲得的碳酸二烷基酯(再生碳酸二烷基酯)來製造碳酸二芳酯的碳酸二芳酯的製造方法。
第一碳酸二芳酯的製造方法只要將包含再生碳酸二烷基酯的碳酸二烷基酯用作原料即可。碳酸二芳酯的製造可利用由碳酸二烷基酯製造碳酸二芳酯的公知的方法(例如,日本專利特開平3-291257號公報等)。
例如,可藉由如下方法來製造碳酸二芳酯,所述方法為將碳酸二烷基酯以及芳香族單醇用作原料並使其進行酯交換反應而獲得碳酸烷基芳酯後(下述反應式(3a)),使碳酸烷基芳酯發生歧化反應而獲得碳酸二芳酯(下述反應式(3b))的方法。
[化5]
Figure 02_image009
[化6]
Figure 02_image011
式(3a)及式(3b)中,R 7表示烷基,Ar表示芳基。
作為可用於反應式(3a)的反應的芳香族單醇(ArOH),可使用與本發明的分解反應中所使用的芳香族單醇同樣的物質。所述反應式(3a)中所使用的芳香族單醇較佳為苯酚。
作為反應式(3a)及反應式(3b)的反應中所使用的觸媒,可使用碳酸二芳酯的製造中所使用的公知的觸媒。例如,可使用四苯氧基鈦等有機鈦觸媒。
作為原料的碳酸二烷基酯只要其至少一部分為再生碳酸二烷基酯即可,可僅使用再生碳酸二烷基酯,亦可將再生碳酸二烷基酯與並非再生碳酸二烷基酯的一般碳酸二烷基酯混合使用。再生碳酸二烷基酯的量並無特別限定。就考慮到環境的觀點而言,作為原料的碳酸二烷基酯中再生碳酸二烷基酯的量較佳為50質量%以上,且按70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上的順序越大越佳。
(第二碳酸二芳酯的製造方法) 第二碳酸二芳酯的製造方法是使用藉由本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯(再生碳酸烷基芳酯)來製造碳酸二芳酯的碳酸二芳酯的製造方法。
第二碳酸二芳酯的製造方法只要是將包含再生碳酸烷基芳酯的碳酸烷基芳酯用作原料的方法即可。碳酸二芳酯的製造可利用由碳酸烷基芳酯製造碳酸二芳酯的公知的方法。
例如,可藉由第一碳酸二芳酯的製造方法中的反應式(3b)的反應而獲得碳酸二芳酯。
作為原料的碳酸烷基芳酯只要其至少一部分為再生碳酸烷基芳酯即可,可僅使用再生碳酸烷基芳酯,亦可將再生碳酸烷基芳酯與並非再生碳酸烷基芳酯的一般碳酸烷基芳酯混合使用。再生碳酸烷基芳酯的量並無特別限定。就考慮到環境的觀點而言,作為原料的碳酸烷基芳酯中再生碳酸烷基芳酯的量較佳為50質量%以上,且按70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上的順序越大越佳。
由碳酸二烷基酯與芳香族單醇提供碳酸烷基芳酯以及脂肪族單醇的反應是平衡反應,其平衡極端地偏向於原料體系。進而,所述反應的反應速度慢。因此,較佳為使用利用藉由本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯的第二碳酸二芳酯的製造方法來製造碳酸二芳酯。
<本發明的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法> 本發明的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法是如下方法,即,使用包含藉由本發明的雙酚的製造方法獲得的雙酚(再生雙酚)的雙酚原料、或包含藉由本發明的碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯(再生碳酸二芳酯)的碳酸二芳酯原料來製造再生聚碳酸酯樹脂。
以下,將使用包含再生雙酚的雙酚原料來製造再生聚碳酸酯樹脂的方法作為「第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法」、且將使用包含再生碳酸二芳酯的碳酸二芳酯原料來製造再生聚碳酸酯樹脂的方法作為「第二再生聚碳酸酯樹脂的製造方法」來說明。另外,將「第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法」及「第二再生聚碳酸酯樹脂的製造方法」彙總記載為「本發明的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法」。
(第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法) 第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法是使用包含藉由本發明的雙酚的製造方法獲得的雙酚(再生雙酚)的雙酚原料來製造再生聚碳酸酯樹脂的、再生聚碳酸酯樹脂的製造方法。第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法利用化學再循環方法,所述化學再循環方法是以將廢塑膠等中所含的聚碳酸酯樹脂分解成作為單體的雙酚而獲得的再生雙酚為原料來製造聚碳酸酯樹脂。
第一聚碳酸酯樹脂的製造方法除了使用包含再生雙酚的雙酚原料作為雙酚以外,亦可適當選擇公知的聚碳酸酯樹脂的聚合方法而進行。聚碳酸酯樹脂一般而言藉由於觸媒的存在下將雙酚與碳酸二酯聚合來製造。
第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法中,再生聚碳酸酯樹脂例如可藉由使包含再生雙酚(藉由本發明的雙酚的製造方法而獲得的雙酚)的雙酚原料與碳酸二酯原料聚合而獲得。
例如,可藉由使包含再生雙酚的雙酚原料與碳酸二苯酯等碳酸二酯原料於鹼金屬化合物及/或鹼土金屬化合物的存在下進行酯交換反應的方法等來製造再生聚碳酸酯樹脂。
再生雙酚可作為雙酚原料的全部來使用,亦可與並非再生雙酚的一般雙酚混合而作為雙酚原料的一部分來使用。再生雙酚的量並無特別限定,可為0.1質量%以上、或1質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上等任意量。再生雙酚的比例越多,則對環境越優異,因此就考慮到環境的觀點而言,再生雙酚相對於雙酚原料的量較佳為多。
作為碳酸二酯原料,可使用碳酸二芳酯。所述碳酸二芳酯可設為包含再生碳酸二芳酯者,亦可設為僅使用一般碳酸二芳酯而不含再生碳酸二芳酯者。
所述酯交換反應可適當選擇公知的方法來進行,以下對使用碳酸二苯酯作為碳酸二酯原料的方法的一例進行說明。
於第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法中,碳酸二苯酯較佳為相對於雙酚原料而使用過量。就於所製造的再生聚碳酸酯樹脂中末端羥基少、聚合物的熱穩定性優異的方面而言,相對於該雙酚原料而使用的碳酸二苯酯的量較佳為大,另外,就酯交換反應速度快、容易製造所期望分子量的再生聚碳酸酯樹脂的方面而言,較佳為少。據此,相對於雙酚原料1莫耳而言,所使用的碳酸二苯酯的量通常為1.001莫耳以上,較佳為1.002莫耳以上,另外,通常為1.3莫耳以下,較佳為1.2莫耳以下。
作為原料的供給方法,亦能夠以固體的形式供給雙酚原料及碳酸二苯酯,但較佳為使其中一者或兩者熔融而以液體狀態進行供給。
於藉由碳酸二苯酯與雙酚原料的酯交換反應來製造再生聚碳酸酯樹脂時,通常使用酯交換觸媒。作為所述酯交換觸媒,較佳為使用鹼金屬化合物及/或鹼土金屬化合物。該些可使用一種,亦可以任意組合及比率併用兩種以上。於實用方面,理想的是使用鹼金屬化合物。
相對於雙酚原料或碳酸二苯酯1莫耳而使用的觸媒量通常為0.05 μ莫耳以上,較佳為0.08 μ莫耳以上,進而佳為0.10 μ莫耳以上,另外,通常為100 μ莫耳以下,較佳為50 μ莫耳以下,進而佳為20 μ莫耳以下。
藉由觸媒的使用量為所述範圍內,容易獲得用以製造所期望分子量的再生聚碳酸酯樹脂所需的聚合活性,而且容易獲得聚合物色相優異、另外,聚合物不會過度支化、且成形時的流動性優異的聚碳酸酯樹脂。 藉由所述方法製造再生聚碳酸酯樹脂時,較佳為將所述兩種原料連續供給至原料混合槽,並將所獲得的混合物以及酯交換觸媒連續供給至聚合槽。
於藉由酯交換法進行再生聚碳酸酯樹脂的製造時,通常供給至原料混合槽的兩種原料於均勻攪拌後供給至添加有觸媒的聚合槽中,從而生產聚合物。
(第二再生聚碳酸酯樹脂的製造方法) 第二再生聚碳酸酯樹脂的製造方法是使用包含藉由本發明的碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯(再生碳酸二芳酯)的碳酸二芳酯原料來製造再生聚碳酸酯樹脂的、再生聚碳酸酯樹脂的製造方法。
第二再生聚碳酸酯樹脂的製造方法使用碳酸二芳酯原料,所述碳酸二芳酯原料包含使用藉由廢塑膠等中所含的聚碳酸酯樹脂的分解而生成的碳酸二烷基酯及/或碳酸烷基芳酯而製造的碳酸二芳酯(再生碳酸二芳酯)。如上所述,聚碳酸酯樹脂一般而言藉由於觸媒的存在下將雙酚原料與碳酸二酯原料聚合來製造。第二聚碳酸酯樹脂的製造方法除了使用包含再生碳酸二芳酯的碳酸二芳酯原料作為碳酸二酯原料以外,亦可適當選擇公知的聚碳酸酯樹脂的聚合方法而進行。
再生碳酸二芳酯可作為碳酸二芳酯原料的全部來使用,亦可與並非碳酸二芳酯的一般碳酸二芳酯混合而作為碳酸二芳酯原料的一部分來使用。再生碳酸二芳酯的量並無特別限定,可為0.1質量%以上、或1質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上等任意量。再生碳酸二芳酯的比例越多,則對環境越優異,因此就考慮到環境的觀點而言,再生碳酸二芳酯相對於碳酸二芳酯原料的量較佳為多。
再生聚碳酸酯樹脂具體而言可藉由使包含再生碳酸二芳酯(藉由本發明的碳酸二芳酯的製造方法獲得的再生碳酸二芳酯)的碳酸二芳酯原料與雙酚原料聚合而獲得。另外,雙酚原料可設為包含再生雙酚者,亦可設為僅使用一般雙酚而不含再生雙酚者。
聚合方法、或原料的混合比、觸媒量、供給方法等與第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法相同。再者,於第一再生聚碳酸酯樹脂的製造方法中,作為雙酚原料而使用包含再生雙酚者,但第二再生聚碳酸酯樹脂的製造方法中使用的雙酚原料可使用包含再生雙酚原料者,亦可使用不含再生雙酚原料的一般雙酚原料。
(再生聚碳酸酯樹脂及其組成物) 藉由本發明的再生聚碳酸酯樹脂的製造方法獲得的再生聚碳酸酯樹脂可直接使用,亦可作為包含未使用的聚碳酸酯樹脂及再生聚碳酸酯樹脂的再生聚碳酸酯樹脂組成物來使用。再生聚碳酸酯樹脂組成物可藉由適當選擇公知的混練方法等將未使用的聚碳酸酯樹脂與再生聚碳酸酯樹脂混合而獲得。於製成包含未使用的聚碳酸酯樹脂以及再生聚碳酸酯樹脂的再生聚碳酸酯樹脂組成物的情況下,再生聚碳酸酯樹脂的量並無特別限定,但再生聚碳酸酯樹脂的比例越多,則對環境越優異。因此,就考慮到環境的觀點而言,再生聚碳酸酯樹脂相對於再生聚碳酸酯樹脂組成物的量較佳為50質量%以上,且按70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上的順序越大越佳。
所獲得的再生聚碳酸酯樹脂或組成物與未使用的聚碳酸酯樹脂同樣地,可成形加工為光學構件或光學記錄介質等各種成形品。
<環氧樹脂的製造方法> 本發明是有關於一種環氧樹脂的製造方法,其使用藉由本發明的雙酚的製造方法獲得的雙酚進行製造。另外,亦可使所獲得的環氧樹脂與多元羥基化合物原料進一步反應,製造環氧樹脂。 如上所述,本發明的環氧樹脂的製造方法是於原料的至少一部分中使用再生雙酚及/或使用再生雙酚製造的環氧樹脂來製造環氧樹脂的方法。本發明的環氧樹脂的製造方法除了使用再生雙酚(藉由本發明的雙酚的製造方法獲得的雙酚)及/或使用再生雙酚製造的環氧樹脂作為原料以外,並無特別限制,可利用公知的環氧樹脂的製造方法。例如,再生雙酚如後所述可作為利用一段法或氧化法、二段法進行製造時的多元羥基化合物原料的至少一部分來使用。所獲得的環氧樹脂亦可作為利用二段法進行製造時的環氧樹脂原料的至少一部分來使用。
再者,「環氧樹脂原料」是指作為藉由本發明的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂(以下有時記載為「再生環氧樹脂」。)的原料來使用的環氧樹脂。「多元羥基化合物」是二元以上的酚化合物及二元以上的醇化合物的總稱,「多元羥基化合物原料」是指作為再生環氧樹脂的原料來使用的多元羥基化合物。
作為本發明的環氧樹脂的製造方法,可利用一段法、氧化法、二段法等。 藉由一段法進行的環氧樹脂的製造方法是使用再生雙酚(藉由本發明的雙酚的製造方法獲得的雙酚)並使其與表鹵醇反應而獲得環氧樹脂的方法。 藉由氧化法進行的環氧樹脂的製造方法是使用烯丙基鹵(烯丙基氯或烯丙基溴等)將再生雙酚烯丙基化後進行氧化反應而獲得環氧樹脂的方法。 藉由二段法進行的環氧樹脂的製造方法是使環氧樹脂原料與多元羥基化合物原料反應的方法,作為原料,使用再生雙酚及/或使用再生雙酚製造的環氧樹脂。
以下,對利用一段法、氧化法及二段法的環氧樹脂的製造方法進行說明。
(藉由一段法進行的環氧樹脂的製造方法) 藉由一段法進行的環氧樹脂的製造方法只要是公知的製造方法則並無特別限制,以下詳細敘述。
藉由一段法進行的環氧樹脂的製造方法可將除再生雙酚以外的多元羥基化合物(以下有時稱為「其他多元羥基化合物」)與再生雙酚併用而製造。即,藉由一段法進行的環氧樹脂的製造方法是使多元羥基化合物原料與表鹵醇反應而獲得環氧樹脂的方法,可設為多元羥基化合物原料的至少一部分為再生雙酚的方法。
多元羥基化合物原料中再生雙酚的含量並無特別限定,但就若再生雙酚的含量高則對環境優異而言,較佳為1質量%~100質量%,更佳為10質量%~100質量%。
此處,所謂「其他多元羥基化合物」是除再生雙酚以外的、二元以上的酚化合物及二元以上的醇化合物的總稱。於藉由一段法進行的環氧樹脂的製造方法中,「多元羥基化合物原料」是再生雙酚與視需要使用的其他多元羥基化合物組合而成的總多元羥基化合物。
作為其他多元羥基化合物,可例示:雙酚A、四甲基雙酚A、雙酚F、四甲基雙酚F、雙酚S、雙酚C、雙酚AD、雙酚AF、對苯二酚、間苯二酚、甲基間苯二酚、聯苯酚、四甲基聯苯酚、二羥基萘、二羥基二苯醚、硫代二苯酚類、苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、苯酚芳烷基樹脂、聯苯芳烷基樹脂、萘酚芳烷基樹脂、萜烯苯酚樹脂、二環戊二烯苯酚樹脂、雙酚A酚醛清漆樹脂、萘酚酚醛清漆樹脂、溴化雙酚A、溴化苯酚酚醛清漆樹脂等各種多元酚類;或藉由各種酚類與苯甲醛、羥基苯甲醛、巴豆醛、乙二醛等各種醛類的縮合反應獲得的多元酚樹脂類;藉由二甲苯樹脂與酚類的縮合反應獲得的多元酚樹脂類;重質油或瀝青類與酚類與甲醛類的共縮合樹脂等的各種酚樹脂類;乙二醇、三亞甲基二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇等鏈狀脂肪族二醇類;環己烷二醇、環癸烷二醇等環狀脂肪族二醇類;聚乙烯醚二醇、聚氧三亞甲基醚二醇、聚丙烯醚二醇等聚伸烷基醚二醇類等。
反應時,使多元羥基化合物原料溶解於表鹵醇中而製成均勻的溶液。作為表鹵醇,通常使用表氯醇或表溴醇,但於本發明中較佳為表氯醇。
表鹵醇的使用量較佳為相當於相對於多元羥基化合物原料(總多元羥基化合物)的羥基1當量而通常為1.0當量~14.0當量、特佳為2.0當量~10.0當量的量。若表鹵醇的量為所述下限以上,則容易控制高分子量化反應,可使所獲得的環氧樹脂為適當的環氧當量,因此較佳。另一方面,若表鹵醇的量為所述上限以下,則有生產效率提高的傾向,因此較佳。
接著,一面攪拌所述溶液,一面以固體或水溶液的形式加入鹼金屬氫氧化物,並使其發生反應,其中所述鹼金屬氫氧化物的量為與相當於相對於多元羥基化合物原料的羥基1當量而通常為0.1當量~3.0當量、較佳為0.8當量~2.0當量的量。若鹼金屬氫氧化物的添加量為所述下限以上,則未反應的羥基與生成的環氧樹脂不易發生反應,容易控制高分子量化反應,因此較佳。另外,若鹼金屬氫氧化物的添加量為所述上限以下,則不易生成因副反應產生的雜質,因此較佳。作為此處所使用的鹼金屬氫氧化物,通常可列舉氫氧化鈉或氫氧化鉀。
所述反應可於常壓下或減壓下進行,反應溫度較佳為20℃~200℃,更佳為40℃~150℃。若反應溫度為所述下限以上,則反應容易進行,且反應容易控制,因此較佳。另外,若反應溫度為所述上限以下,則副反應難以進行,特別是容易降低聚合物量,因此較佳。
另外,所述反應藉由視需要保持規定的溫度的同時使反應液共沸並冷卻揮發的蒸汽而將所獲得的冷凝液進行油/水分離,將除去水分後的油分返回至反應體系中的方法進行脫水的同時進行。為了抑制急劇的反應,鹼金屬氫氧化物歷時較佳為0.1小時~24小時、更佳為0.5小時~10小時逐次少量間歇或連續地添加。若鹼金屬氫氧化物的添加時間為所述下限以上,則可防止反應急劇進行,容易控制反應溫度,因此較佳。若添加時間為所述上限以下,則容易降低聚合物量,因此較佳。
反應結束後,可將不溶性的副產物鹽進行過濾分離並去除、或者藉由水洗除去後,藉由加熱及/或減壓餾去將未反應的表鹵醇餾去而去除。
另外,於所述反應中,亦可使用四甲基氯化銨、四乙基溴化銨等四級銨鹽;苄基二甲基胺、2,4,6-三(二甲基胺基甲基)苯酚等三級胺;2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑類;乙基三苯基碘化鏻等鏻鹽;三苯基膦等膦類等觸媒。
進而,於所述反應中,亦可使用乙醇、異丙醇等醇類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮類;二噁烷、乙二醇二甲醚等醚類;甲氧基丙醇等二醇醚類;二甲基亞碸、二甲基甲醯胺等非質子性極性溶媒等惰性的有機溶媒。
[總氯含量下降的環氧樹脂的製造] 於需要降低以所述方式獲得的環氧樹脂的總氯含量的情況下,可藉由與鹼的反應製造總氯含量下降的環氧樹脂。
於與鹼的反應中,亦可使用用以溶解環氧樹脂的有機溶媒。反應中使用的有機溶媒並無特別限制,就製造效率、操作性、作業性等方面而言,較佳為使用酮系的有機溶媒。另外,就進一步降低水解性氯量的觀點而言,亦可使用非質子性極性溶媒。
作為酮系的有機溶媒,例如可列舉甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶媒。就效果或後處理的容易性等而言,特佳為甲基異丁基酮。該些可單獨使用一種,亦可混合使用兩種以上。
作為非質子性極性溶媒,例如可列舉二甲基亞碸、二乙基亞碸、二甲基碸、環丁碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、六甲基磷醯胺等。該些可單獨使用一種,亦可混合使用兩種以上。於該些非質子性極性溶媒中,就容易獲取、且效果優異而言,較佳為二甲基亞碸。
所述溶媒的使用量是供於利用鹼進行的處理的液體中的環氧樹脂的濃度通常成為1質量%~95質量%的量,較佳為所述濃度成為5質量%~80質量%的量。
作為鹼,可使用鹼金屬氫氧化物的固體或溶液。作為鹼金屬氫氧化物,可列舉氫氧化鉀、氫氧化鈉等,較佳為氫氧化鈉。另外,鹼金屬氫氧化物亦可使用溶解於有機溶媒及水中者。較佳為作為將鹼金屬氫氧化物溶解於水溶媒或有機溶媒中的溶液來使用。
作為所使用的鹼金屬氫氧化物的量,較佳為以鹼金屬氫氧化物的固體成分換算計相對於環氧樹脂100質量份而為0.01質量份~20.0質量份以下。更佳為0.10質量份~10.0質量份。於鹼金屬氫氧化物的使用量為所述下限以下的情況下,總氯含量的減少效果低,另外於所述上限以上的情況下,由於聚合物大量生成,因此產率下降。
反應溫度較佳為20℃~200℃,更佳為40℃~150℃,反應時間較佳為0.1小時~24小時,更佳為0.5小時~10小時。 反應後,可藉由水洗等方法除去過剩的鹼金屬氫氧化物或副產物鹽,進而藉由加熱及/或減壓餾去及/或水蒸氣蒸餾將有機溶媒除去。
(藉由氧化法進行的環氧樹脂的製造方法) 藉由氧化法進行的環氧樹脂的製造方法只要是公知的製造方法,則並無特別限制,例如可依照日本專利特開2011-225711號公報、日本專利特開2012-092247號公報、日本專利特開2012-111858號公報等中記載的方法來實施。
於藉由氧化法進行的環氧樹脂的製造方法中,亦可與一段法同樣地,將再生雙酚以外的其他多元羥基化合物與再生雙酚併用來製造。即,藉由氧化法進行的環氧樹脂的製造方法是使用烯丙基鹵將多元羥基化合物原料烯丙基化後進行氧化反應而獲得環氧樹脂的方法,可設為多元羥基化合物原料的至少一部分為再生雙酚的方法。
於藉由氧化法進行的環氧樹脂的製造方法中,「多元羥基化合物原料」是再生雙酚與視需要使用的其他多元羥基化合物組合而成的總多元羥基化合物,作為其他多元羥基化合物,可列舉與一段法相同的物質。多元羥基化合物原料中的再生雙酚的含量並無特別限定,但就若再生雙酚的含量高則對環境優異而言,較佳為1質量%~100質量%,更佳為10質量%~100質量%。
(藉由二段法進行的環氧樹脂的製造方法) 藉由二段法進行的環氧樹脂的製造方法只要是公知的製造方法則並無特別限制,以下詳細敘述。
藉由二段法進行的環氧樹脂的製造方法可設為如下方法,即具有使環氧樹脂原料與多元羥基化合物原料反應的步驟,所述環氧樹脂原料的至少一部分是使用再生雙酚而製造的環氧樹脂,及/或所述多元羥基化合物原料的至少一部分是再生雙酚。
即,藉由二段法進行的環氧樹脂的製造方法是下述方法(i)~方法(iii)中的任一種。
方法(i):使除使用再生雙酚而製造的環氧樹脂以外的其他環氧樹脂與包含再生雙酚的多元羥基化合物原料反應的方法
於方法(i)中,環氧樹脂原料是除使用再生雙酚而製造的環氧樹脂以外的其他環氧樹脂。另外,多元羥基化合物原料是再生雙酚與視需要使用的其他多元羥基化合物組合而成的總多元羥基化合物。
方法(ii):使包含使用再生雙酚製造的環氧樹脂的環氧樹脂原料與包含再生雙酚的多元羥基化合物原料反應的方法
於方法(ii)中,環氧樹脂原料是使用再生雙酚製造的環氧樹脂與視需要使用的其他環氧樹脂組合而成的總環氧樹脂。另外,多元羥基化合物原料是再生雙酚與視需要使用的其他多元羥基化合物組合而成的總多元羥基化合物。
方法(iii):使包含使用再生雙酚製造的環氧樹脂的環氧樹脂原料與再生雙酚以外的其他多元羥基化合物反應的方法
於方法(iii)中,環氧樹脂原料是使用再生雙酚製造的環氧樹脂與視需要使用的其他環氧樹脂組合而成的總環氧樹脂。另外,多元羥基化合物原料是再生雙酚以外的其他多元羥基化合物。
方法(ii)及方法(iii)中使用的使用再生雙酚製造的環氧樹脂可藉由利用一段法製造環氧樹脂的方法、或利用氧化法製造環氧樹脂的方法而獲得。另外,亦可使用方法(i)中獲得的環氧樹脂。再者,除使用再生雙酚製造的環氧樹脂以外的其他環氧樹脂與環氧樹脂硬化物的製造方法中後述的其他環氧樹脂相同,其他多元羥基化合物與一段法相同。
於方法(i)、方法(ii)中,包含再生雙酚的多元羥基化合物中再生雙酚的含量並無特別限定,但若再生雙酚的含量高則對環境優異,因此較佳為1質量%~100質量%,更佳為10質量%~100質量%。 另外,於方法(ii)、方法(iii)中,包含使用再生雙酚製造的環氧樹脂的環氧樹脂原料中使用再生雙酚製造的環氧樹脂的含量並無特別限定,但若使用再生雙酚製造的環氧樹脂的含量高則對環境優異,因此較佳為1質量%~100質量%,更佳為10質量%~100質量%。
於藉由二段法進行的反應中,環氧樹脂原料及多元羥基化合物原料的使用量較佳為以其調配當量比計而成為(環氧基當量):(羥基當量)=1:0.1~2.0,更佳為1:0.2~1.2。若所述當量比為所述範圍內,則容易進行高分子量化,另外,可更多地殘留環氧基末端,因此較佳。
另外,於藉由二段法進行的反應中亦可使用觸媒,作為所述觸媒,只要是具有如推進環氧基與酚性羥基、醇性羥基的反應般的觸媒能力的化合物,則可為任何觸媒。例如可列舉鹼金屬化合物、有機磷化合物、三級胺、四級銨鹽、環狀胺類、咪唑類等。該些中,較佳為四級銨鹽。另外,觸媒即可僅使用一種亦可組合使用兩種以上。觸媒的使用量相對於環氧樹脂原料而通常為0.001質量%~10質量%。
另外,於藉由二段法進行的反應中亦可使用溶媒,作為所述溶媒,只要是溶解環氧樹脂原料的溶媒,則可為任何溶媒。例如可列舉芳香族系溶媒、酮系溶媒、醯胺系溶媒、二醇醚系溶媒等。溶媒可僅使用一種,亦可組合使用兩種以上。另外溶媒中的樹脂濃度較佳為10質量%~95質量%,更佳為20質量%~80質量%。另外,當反應中途生成高黏性生成物時,亦可追加添加溶媒來繼續反應。反應結束後,溶媒視需要既可除去亦可進一步追加。
於藉由二段法進行的反應中,反應溫度較佳為20℃~250℃,更佳為50℃~200℃。於反應溫度為所述上限以上的情況下,有生成的環氧樹脂劣化之虞。另外,於所述下限以下的情況下,有時反應無法充分進行。另外,反應時間通常為0.1小時~24小時,較佳為0.5小時~12小時。
<環氧樹脂硬化物的製造方法> 本發明是有關於一種環氧樹脂硬化物的製造方法,其將包含藉由本發明的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂以及硬化劑的環氧樹脂組成物硬化而獲得環氧樹脂硬化物。於本發明的環氧樹脂硬化物的製造方法中,將藉由所述本發明的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂與硬化劑混合,獲得包含該環氧樹脂以及硬化劑的組成物(以下有時稱為「環氧樹脂組成物」。)後,將該環氧樹脂組成物硬化而獲得環氧樹脂硬化物。
另外,於環氧樹脂組成物中,視需要可適當調配除藉由本發明的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂以外的其他環氧樹脂(以下有時簡稱為「其他環氧樹脂」。)、硬化劑、硬化促進劑、無機填充劑、偶合劑等。
環氧樹脂組成物中再生環氧樹脂的含量並無特別限定。若再生環氧樹脂的含量高則對環境優異,因此相對於再生環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分100質量份,再生環氧樹脂較佳為40質量份以上,更佳為60質量份以上。於包含其他環氧樹脂的情況下,相對於環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分100質量份,再生環氧樹脂可設為40質量份~99質量份、或60質量份~99質量份等。再者,所謂「總環氧樹脂成分」是指相當於環氧樹脂組成物中所含的全部環氧樹脂的量,是再生環氧樹脂與視需要使用的其他環氧樹脂的合計。
(硬化劑) 於本發明中,所謂硬化劑是指表示有助於環氧樹脂的環氧基間的交聯反應及/或鏈長延長反應的物質。再者,於本發明中,通常即使是被稱為「硬化促進劑」的物質,只要是有助於環氧樹脂的環氧基間的交聯反應及/或鏈長延長反應的物質,亦視為硬化劑。
於環氧樹脂組成物中,相對於總環氧樹脂成分100質量份,硬化劑的含量較佳為0.1質量份~1000質量份。另外,更佳為500質量份以下。
作為硬化劑,並無特別限制,一般而言作為環氧樹脂硬化劑而已知的物質均可使用。例如可列舉酚系硬化劑、脂肪族胺、聚醚胺、脂環式胺、芳香族胺等胺系硬化劑;酸酐系硬化劑、醯胺系硬化劑、三級胺、咪唑類等。硬化劑可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。於併用兩種以上的硬化劑的情況下,可將該些預先混合而製備混合硬化劑後使用,亦可於混合藉由本發明的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂或其他環氧樹脂的各成分時分別各自添加硬化劑的各成分而同時混合。
[酚系硬化劑] 作為酚系硬化劑的具體例,可列舉:再生雙酚、雙酚A、四甲基雙酚A、雙酚F、四甲基雙酚F、雙酚C、雙酚S、雙酚AD、雙酚AF、對苯二酚、間苯二酚、甲基間苯二酚、聯苯酚、四甲基聯苯酚、二羥基萘、二羥基二苯醚、硫代二苯酚類、苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、苯酚芳烷基樹脂、聯苯芳烷基樹脂、萘酚芳烷基樹脂、萜烯苯酚樹脂、雙環戊二烯苯酚樹脂、雙酚A酚醛清漆樹脂、三苯酚甲烷型樹脂、萘酚酚醛清漆樹脂、溴化雙酚A、溴化苯酚酚醛清漆樹脂等各種多元酚類;或藉由各種酚類與苯甲醛、羥基苯甲醛、巴豆醛、乙二醛等各種醛類的縮合反應獲得的多元酚樹脂類;藉由二甲苯樹脂與酚類的縮合反應獲得的多元酚樹脂類;重質油或瀝青類與酚類與甲醛類的共縮合樹脂;苯酚-苯甲醛-伸二甲苯基二甲氧化物縮聚物、苯酚-苯甲醛-伸二甲苯基二鹵化物縮聚物、苯酚-苯甲醛-4,4'-二甲氧化物聯苯縮聚物、苯酚-苯甲醛-4,4'-二鹵化物聯苯縮聚物等各種酚樹脂類等。
該些酚系硬化劑可僅使用一種,亦可以任意組合及調配比率組合使用兩種以上。
相對於環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分100質量份,酚系硬化劑的調配量較佳為0.1質量份~1000質量份,更佳為500質量份以下。
[胺系硬化劑] 作為胺系硬化劑(其中,三級胺除外。)的例子,可列舉脂肪族胺類、聚醚胺類、脂環式胺類、芳香族胺類等。
作為脂肪族胺類,可例示:乙二胺、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丙烷、六亞甲基二胺、2,5-二甲基六亞甲基二胺、三甲基六亞甲基二胺、二伸乙三胺、亞胺基雙丙基胺、雙(六亞甲基)三胺、三伸乙四胺、四伸乙五胺、五伸乙六胺、N-羥基乙基乙二胺、四(羥乙基)乙二胺等。
作為聚醚胺類,可例示三乙二醇二胺、四乙二醇二胺、二乙二醇雙(丙胺)、聚氧丙烯二胺、聚氧丙烯三胺類等。
作為脂環式胺類,可例示異佛爾酮二胺、薄荷烷二胺、N-胺基乙基哌嗪、雙(4-胺基-3-甲基二環己基)甲烷、雙(胺基甲基)環己烷、3,9-雙(3-胺基丙基)-2,4,8,10-四氧雜螺環(5,5)十一烷、降冰片烯二胺等。
作為芳香族胺類,可例示:四氯-對二甲苯二胺、間二甲苯二胺、對二甲苯二胺、間苯二胺、鄰苯二胺、對苯二胺、2,4-二胺基苯甲醚、2,4-甲苯二胺、2,4-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基-1,2-二苯基乙烷、2,4-二胺基二苯基碸、4,4'-二胺基二苯基碸、間胺基苯酚、間胺基苄胺、苄基二甲基胺、2-(二甲基胺基甲基)苯酚、三乙醇胺、甲基苄基胺、α-(間胺基苯基)乙基胺、α-(對胺基苯基)乙基胺、二胺基二乙基二甲基二苯基甲烷、α,α'-雙(4-胺基苯基)-對二異丙基苯等。
以上列舉的胺系硬化劑可僅使用一種,亦可以任意組合及調配比率組合使用兩種以上。
所述胺系硬化劑較佳為按照以硬化劑中的官能基相對於環氧樹脂組成物所含的總環氧樹脂成分中的環氧基的當量比計為0.1~2.0的範圍的方式來使用。更佳為以當量比計為0.8~1.2的範圍。若為所述範圍內,則未反應的環氧基或硬化劑的官能基難以殘留,因此較佳。
[三級胺] 作為三級胺,可例示:1,8-二氮雜雙環(5,4,0)十一烯-7、三伸乙二胺、苄基二甲基胺、三乙醇胺、二甲基胺基乙醇、三(二甲基胺基甲基)苯酚等。 以上列舉的三級胺可僅使用一種,亦可以任意組合及調配比率組合使用兩種以上。
所述三級胺較佳為按照以硬化劑中的官能基相對於環氧樹脂組成物所含的總環氧樹脂成分中的環氧基的當量比計為0.1~2.0的範圍的方式來使用。更佳為以當量比計為0.8~1.2的範圍。若為所述範圍內,則未反應的環氧基或硬化劑的官能基難以殘留,因此較佳。
[酸酐系硬化劑] 作為酸酐系硬化劑,可列舉酸酐、酸酐的改質物等。
作為酸酐,例如可列舉:鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、十二烯基琥珀酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、聚(乙基十八烷二酸)酐、聚(苯基十六烷二酸)酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基雙環庚烯二甲酸酐、三烷基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基環己烯二羧酸酐、甲基環己烯四羧酸酐、乙二醇雙偏苯三甲酸二酐、氯橋酸酐、納迪克酸酐、甲基納迪克酸酐(methylnadic anhydride)、5-(2,5-二氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烷-1,2-二羧酸酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸二酐、1-甲基-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸二酐等。
作為酸酐的改質物,例如可列舉將所述的酸酐藉由二醇進行改質而得的物質等。此處,作為能夠用於改質的二醇的例子,可列舉:乙二醇、丙二醇、新戊二醇等烷二醇類;或聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基醚二醇等聚醚二醇類等。進而,亦可使用該些中的兩種以上的二醇及/或聚醚二醇的共聚聚醚二醇。
以上列舉的酸酐系硬化劑可僅使用一種,亦可以任意組合及調配量組合使用兩種以上。
於使用酸酐系硬化劑的情況下,較佳為按照以硬化劑中的官能基相對於環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分中的環氧基的當量比計為0.1~2.0的範圍的方式來使用。更佳為以當量比計為0.8~1.2的範圍。若為所述範圍內,則未反應的環氧基或硬化劑的官能基難以殘留,因此較佳。
[醯胺系硬化劑] 作為醯胺系硬化劑,可列舉二氰二胺及其衍生物、聚醯胺樹脂等。 醯胺系硬化劑可僅使用一種,亦可以任意組合及比率混合使用兩種以上。 於使用醯胺系硬化劑的情況下,較佳為以相對於環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分與醯胺系硬化劑的合計而醯胺系硬化劑成為0.1質量%~20質量%的方式來使用。
[咪唑類] 作為咪唑類,可例示:2-苯基咪唑、2-乙基-4(5)-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三甲酸酯、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三甲酸酯、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪異氰脲酸加成物、2-苯基咪唑異氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、及環氧樹脂與所述咪唑類的加成物等。再者,由於咪唑類具有觸媒能力,因而一般而言亦可被分類為硬化促進劑,但於本發明中分類為硬化劑。 以上列舉的咪唑類可僅為一種,亦可以任意組合及比率混合使用兩種以上。
於使用咪唑類的情況下,較佳為以相對於環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分與咪唑類的合計而咪唑類成為0.1質量%~20質量%的方式來使用。
[其他硬化劑] 於環氧樹脂組成物中,除了所述硬化劑以外,亦可使用其他硬化劑。可用於環氧樹脂組成物的其他硬化劑並無特別限制,一般而言作為環氧樹脂的硬化劑而已知的物質均可使用。 該些其他硬化劑可僅使用一種,亦可組合使用兩種以上。
[其他環氧樹脂] 環氧樹脂組成物可包含除藉由本發明的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂以外的其他環氧樹脂。藉由包含其他環氧樹脂,可提高各種物性。
關於可用於環氧樹脂組成物的其他環氧樹脂,除了藉由本發明的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂以外的所有環氧樹脂均符合。作為具體例,可列舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚C型環氧樹脂、三苯酚甲烷型環氧樹脂、蒽型環氧樹脂、苯酚改質二甲苯樹脂型環氧樹脂、雙酚環十二烷基型環氧樹脂、雙酚二亞異丙基間苯二酚型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AD型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、對苯二酚型環氧樹脂、甲基對苯二酚型環氧樹脂、二丁基對苯二酚型環氧樹脂、間苯二酚型環氧樹脂、甲基間苯二酚型環氧樹脂、聯苯酚型環氧樹脂、四甲基聯苯酚型環氧樹脂、四甲基雙酚F型環氧樹脂、二羥基二苯基醚型環氧樹脂、自硫代二苯酚類衍生的環氧樹脂、二羥基萘型環氧樹脂、二羥基蒽型環氧樹脂、二羥基二氫蒽型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂、自二羥基二苯乙烯類衍生的環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、萘酚酚醛清漆型環氧樹脂、苯酚芳烷基型環氧樹脂、萘酚芳烷基型環氧樹脂、聯苯芳烷基型環氧樹脂、萜烯苯酚型環氧樹脂、二環戊二烯苯酚型環氧樹脂、自苯酚-羥基苯甲醛的縮合物衍生的環氧樹脂、自苯酚-巴豆醛的縮合物衍生的環氧樹脂、自苯酚-乙二醛的縮合物衍生的環氧樹脂、自重質油或瀝青類與苯酚類與甲醛類的共縮合樹脂衍生的環氧樹脂、自二胺基二苯基甲烷衍生的環氧樹脂、自胺基苯酚衍生的環氧樹脂、自二甲苯二胺衍生的環氧樹脂、自甲基六氫鄰苯二甲酸衍生的環氧樹脂、自二聚酸衍生的環氧樹脂等。該些可僅使用一種,亦可以任意組合及調配比率使用兩種以上。
於環氧樹脂組成物包含所述其他環氧樹脂的情況下,其含量相對於組成物中的總環氧樹脂成分100質量份而較佳為1質量份~60質量份,更佳為40質量份以下。
(硬化促進劑) 環氧樹脂組成物較佳為包含硬化促進劑。藉由包含硬化促進劑,能夠縮短硬化時間、實現硬化溫度的低溫化,可容易獲得所期望的硬化物。
硬化促進劑並無特別限制,作為具體例,可列舉有機膦類、鏻鹽等磷系化合物、四苯基硼鹽、有機酸二醯肼、鹵化硼胺錯合物等。
作為可用作硬化促進劑的磷系化合物,可例示:三苯基膦、二苯基(對甲苯基)膦、三(烷基苯基)膦、三(烷氧基苯基)膦、三(烷基-烷氧基苯基)膦、三(二烷基苯基)膦、三(三烷基苯基)膦、三(四烷基苯基)膦、三(二烷氧基苯基)膦、三(三烷氧基苯基)膦、三(四烷氧基苯基)膦、三烷基膦、二烷基芳基膦、烷基二芳基膦等有機膦類或者該些有機膦類與有機硼類的錯合物或使該些有機膦類與馬來酸酐、1,4-苯醌、2,5-甲苯醌、1,4-萘醌、2,3-二甲基苯醌、2,6-二甲基苯醌、2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌、2,3-二甲氧基-1,4-苯醌、苯基-1,4-苯醌等醌化合物、重氮苯基甲烷等化合物進行加成而成的化合物等。
於以上列舉的硬化促進劑中,較佳為有機膦類、鏻鹽,最佳為有機膦類。另外,硬化促進劑可僅使用所述列舉的物質中的一種,亦可以任意組合及比率混合使用兩種以上。
硬化促進劑較佳為於相對於環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分100質量份而為0.1質量份以上且20質量份以下的範圍內使用。若硬化促進劑的含量為所述下限值以上,則可獲得良好的硬化促進效果,另一方面,若為所述上限值以下,則容易獲得所期望的硬化物性,因此較佳。
(無機填充材料) 環氧樹脂組成物中可調配無機填充材料。作為無機填充材料,例如可列舉熔融二氧化矽、結晶性二氧化矽、玻璃粉、氧化鋁、碳酸鈣、硫酸鈣、滑石、氮化硼等。該些可僅使用一種,亦可以任意組合及調配比率組合使用兩種以上。無機填充材料的調配量較佳為環氧樹脂組成物整體的10質量%~95質量%。
(脫模劑) 環氧樹脂組成物中可調配脫模劑。作為脫模劑,例如可使用巴西棕櫚蠟等天然蠟、或聚乙烯蠟等合成蠟、硬脂酸或硬脂酸鋅等高級脂肪酸類及其金屬鹽類、石蠟等烴系脫模劑。該些可僅使用一種,亦可以任意組合及調配比率組合使用兩種以上。
相對於環氧樹脂組成物中的總環氧樹脂成分100質量份,脫模劑的調配量較佳為0.001質量份~10.0質量份。若脫模劑的調配量為所述範圍內,則可維持硬化特性,同時顯現出良好的脫模性,因此較佳。
(偶合劑) 環氧樹脂組成物中可調配偶合劑。偶合劑較佳為與無機填充材料併用,藉由調配偶合劑,可提高作為基體的環氧樹脂與無機填充材料的接著性。作為偶合劑,可列舉矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑等。
作為矽烷偶合劑,例如可列舉:γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷等環氧矽烷,γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-脲基丙基三乙氧基矽烷等胺基矽烷,3-巰基丙基三甲氧基矽烷等巰基矽烷,對苯乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等乙烯基矽烷,以及環氧系、胺基系、乙烯基系的高分子型矽烷等。
作為鈦酸酯偶合劑,例如可列舉:異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯、異丙基三(N-胺基乙基-胺基乙基)鈦酸酯、二異丙基雙(二辛基磷酸酯)鈦酸酯、四異丙基雙(二辛基亞磷酸酯)鈦酸酯、四辛基雙(二-十三烷基亞磷酸酯)鈦酸酯、四(2,2-二烯丙基氧基甲基-1-丁基)雙(二-十三烷基)亞磷酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)氧基乙酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)伸乙基鈦酸酯等。
該些偶合劑均可僅使用一種,亦可以任意組合及比率混合使用兩種以上。
於環氧樹脂組成物中使用偶合劑的情況下,其調配量相對於總環氧樹脂成分100質量份而較佳為0.001質量份~10.0質量份。若偶合劑的調配量為所述下限值以上,則藉由調配偶合劑而帶來的作為基體的環氧樹脂與無機填充材料的密接性的提高效果有提高的傾向,另一方面,若偶合劑的調配量為所述上限值以下,則偶合劑不易自所獲得的硬化物滲出,因此較佳。
(其他調配成分) 環氧樹脂組成物中可調配以上所述以外的成分。作為其他的調配成分,例如可列舉阻燃劑、塑化劑、反應性稀釋劑、顏料等,可視需要適當調配。但是,不妨礙調配所述列舉的成分以外的成分。
作為阻燃劑,可列舉溴化環氧樹脂、溴化苯酚樹脂等鹵素系阻燃劑;三氧化銻等銻化合物、紅磷、磷酸酯類、膦類等磷系阻燃劑;三聚氰胺衍生物等氮系阻燃劑及氫氧化鋁、氫氧化鎂等無機系阻燃劑等。
(硬化方法) 藉由使環氧樹脂組成物硬化而可獲得環氧樹脂硬化物。關於硬化方法,並無特別限定,但通常可藉由利用加熱的熱硬化反應來獲得硬化物。於熱硬化反應時,較佳為根據所使用的硬化劑的種類適當選擇硬化溫度。例如,於使用酚系硬化劑的情況下,硬化溫度通常為80℃~250℃。另外,藉由於該些硬化劑中添加硬化促進劑,亦可降低其硬化溫度。反應時間較佳為0.01小時~20小時。若反應時間為所述下限值以上,則有硬化反應容易充分進行的傾向,因此較佳。另一方面,若反應時間為所述上限值以下,則容易降低加熱所致的劣化、加熱時的能量損失,因此較佳。
(用途) 將環氧樹脂組成物硬化而獲得的環氧樹脂硬化物可獲得線膨脹係數低、且耐熱龜裂性優異的硬化物。 因此,關於環氧樹脂硬化物,只要是要求該些物性的用途,則可有效地用於任何用途。例如可較佳地用於汽車用電沈積塗料、船舶/橋樑用重防蝕塗料、飲料用罐的內表面塗裝用塗料等塗料領域;積層板、半導體密封材料、絕緣粉體塗料、線圈含浸用等電氣電子領域;橋樑的抗震加固、混凝土加固、建築物的地板材料、自來水設施的內襯(lining)、排水/透水鋪裝、車輛/航空器用接著劑的土木/建築/接著劑領域等的用途中的任一者。
環氧樹脂組成物可針對所述用途而於硬化後使用,亦可於所述用途的製造步驟中硬化。 [實施例]
以下,藉由實施例及比較例更具體地說明本發明,但本發明只要不超過其主旨,則並不受以下實施例限定。
[原料及試劑] 聚碳酸酯樹脂使用了三菱化學工程塑膠(Mitsubishi Chemical Engineering Plastics)股份有限公司的聚碳酸酯樹脂「諾威萊克斯(NOVAREX)(註冊商標)M7027BF」。 苯酚、甲苯、氫氧化鈉、對甲苯磺酸、甲醇、乙醇、正丁醇、三乙胺、乙腈及碳酸銫使用富士軟片和光純藥股份有限公司的試劑。 碳酸二苯酯使用三菱化學股份有限公司的產品。
四苯氧基鈦按照以下的順序合成並使用。 向包括接收器及餾出管的500 mL的三口燒瓶中,裝入苯酚200 g(2.1莫耳)以及甲苯100 mL,對燒瓶內進行氮氣流通置換。將燒瓶浸漬於100℃油浴中,獲得均勻溶液。向其中添加四異丙氧基鈦57 g(0.2莫耳)。將燒瓶的底部的內溫保持於100℃,結果開始餾出所生成的異丙醇。其後,將內溫逐漸地升溫至116℃,使作為異丙醇與甲苯的混合物的餾出液80 mL餾出。向所獲得的釜渣中加入己烷50 mL後,冷卻至室溫,使其晶析。將所析出的紅色晶體進行過濾藉此取得,藉由包括油浴的旋轉蒸發器於油浴溫度140℃、壓力50托(Torr)下乾燥,獲得四苯氧基鈦60 g(0.1莫耳)。
[分析] 雙酚的生成確認以及純度是藉由高效液相層析法(High Performance Liquid Chromatography)並於以下的程序以及條件下進行。 ·裝置:島津製作所公司製造的LC-2010A、沃特世(Waters)公司 5 μm 150 mm×4.6 mmID ·方式:低壓梯度法 ·分析溫度:40℃ ·溶離液組成: A液 乙腈 B液 85%磷酸:水=1 mL:999 mL的溶液 於分析時間0分鐘時,A液:B液=35:65(體積比,以下相同。),於分析時間0分鐘~5分鐘時將溶離液組成設為A液:B液=35:65,之後於分析時間5分鐘~40分鐘時逐漸變為A液:B液=90:10。 ·流速:0.85 mL/分鐘 ·檢測波長:280 nm
碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯的分析是藉由氣相層析法(gas chromatography)並於以下的程序以及條件下進行。 ·裝置:島津製作所公司製造 GC-2014 安捷倫(Agilent)DB-1 0.530 mm×30 m 1.5 μm ·檢測方法:火焰離子化檢測器(Flame Ionization Detector,FID) ·氣化室溫度:230℃ ·檢測器溫度:300℃ ·於分析時間0分鐘~5分鐘時,將管柱溫度保持於50℃,於分析時間5分鐘~30分鐘時將管柱溫度逐漸升溫至280℃,於分析時間30分鐘~40分鐘時將管柱溫度維持於280℃。 ·定量法:以聯苯為內部標準的內部標準方法
[黏度平均分子量(Mv)] 關於黏度平均分子量(Mv),將聚碳酸酯樹脂溶解於二氯甲烷(濃度6.0 g/L),使用烏氏黏度管測定20℃下的比黏度(ηsp),並藉由下述的式子算出黏度平均分子量(Mv)。 ηsp/C=[η](1+0.28 ηsp) [η]=1.23×10 -4Mv 0.83
[雙酚的熔融色] 關於雙酚的熔融色,於日電理化硝子公司製造的試管「P-24」(2 mmϕ×200 mm)中放入雙酚20 g,於174℃下熔融30分鐘,使用日本電色工業公司製造的「OME7700」,測定其哈森(Hazen)色數。
[pH的測定] pH的測定是使用堀場製作所股份有限公司的pH計「pH計(pH METER)ES-73」對自燒瓶中取出的25℃的水相實施。
[實施例1] (分解步驟) 於氮氣環境下,於室溫下向包括戴氏冷卻管、攪拌翼、溫度計的護套式可分離燒瓶中放入聚碳酸酯樹脂80 g(由於聚碳酸酯樹脂的重複單元的分子量為254 g/莫耳,因此重複單元的莫耳數=80 g÷254 g/莫耳=0.31莫耳)、苯酚240 g、甲醇23 g(23 g÷32 g/莫耳=0.72莫耳,甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.72莫耳÷0.31莫耳=2.32)、三乙胺15 g(15 g÷101 g/莫耳=0.15莫耳,三乙胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.15莫耳÷0.31莫耳=0.48)(液量為80 g+240 g+23 g+15 g=358 g)。
其後,將內溫升溫至85℃。於達到85℃時的反應液中可發現未溶解部分的聚碳酸酯樹脂(為漿料狀)。直接於維持85℃的狀態下反應4小時,獲得均勻的反應液。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 19.5質量%(生成率為19.5÷100×358 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=99莫耳%)。 另外,藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸二甲酯6.5質量%(生成率為6.5÷100×358 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=83莫耳%)。 相對於聚碳酸酯樹脂80 g,使用15 g而為少量的三乙胺,因此,將所述所獲得的反應液的一部分提取時未確認到胺臭氣。
[實施例2] 於實施例1中,代替三乙胺15 g而使用三乙胺32 g(32 g÷101 g/莫耳=0.32莫耳,三乙胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.32莫耳÷0.31莫耳=1.03),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 18.9質量%(生成率為18.9÷100×375 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=100莫耳%)。 另外,藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸二甲酯7.2質量%(生成率為7.2÷100×375 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=97莫耳%)。 相對於聚碳酸酯樹脂80 g,使用32 g而為過量的三乙胺,但或許由於與作為酸性物質的苯酚的相互作用強,因此將所述所獲得的反應液的一部分提取時的胺臭氣並非明顯的臭氣。
[實施例3] 於實施例1中,代替三乙胺15 g而使用三乙胺63 g(63 g÷101 g/莫耳=0.62莫耳,三乙胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.62莫耳÷0.31莫耳=2.00),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 17.4質量%(生成率為17.4÷100×406 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=100莫耳%)。 另外,藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸二甲酯6.6質量%(生成率為6.6÷100×406 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=96莫耳%)。 相對於聚碳酸酯樹脂80 g,使用63 g而為過量的三乙胺,但或許由於與作為酸性物質的苯酚的相互作用強,因此將所述所獲得的反應液的一部分提取時的胺臭氣並非明顯的臭氣。
[實施例4] 於實施例1中,代替三乙胺15 g而使用三乙胺110 g(110 g÷101 g/莫耳=1.01莫耳,三乙胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=1.01莫耳÷0.31莫耳=3.26),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 15.5質量%(生成率為15.5÷100×453 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=99莫耳%)。 另外,藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸二甲酯5.9質量%(生成率為5.9÷100×453 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=96莫耳%)。
相對於聚碳酸酯樹脂80 g,使用110 g而為過量的三乙胺,但或許由於與作為酸性物質的苯酚的相互作用強,因此將所述所獲得的反應液的一部分提取時的胺臭氣並非如後述的比較例2般明顯的臭氣。
[實施例5] 於實施例1中,代替三乙胺15 g而使用三乙胺128 g(128 g÷101 g/莫耳=1.27莫耳,三乙胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=1.27莫耳÷0.31莫耳=4.10),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 14.9質量%(生成率為14.9÷100×471 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=99莫耳%)。 另外,藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸二甲酯5.8質量%(生成率為5.8÷100×471 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=98莫耳%)。
相對於聚碳酸酯樹脂80 g,使用128 g而為過量的三乙胺,但或許由於與作為酸性物質的苯酚的相互作用強,因此將所述所獲得的反應液的一部分提取時的胺臭氣並非如後述的比較例2般明顯的臭氣。
[實施例6] 於實施例1中,代替甲醇23 g而使用乙醇33 g(0.72莫耳),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 17.5質量%(生成率為17.5÷100×368 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=91莫耳%)。 另外,藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸二乙酯8.7質量%(生成率為8.7÷100×368 g÷118 g/莫耳÷0.31莫耳=88莫耳%)。
[實施例7] 於實施例1中,代替甲醇23 g而使用正丁醇53 g(0.72莫耳),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 14.5質量%(生成率為14.5÷100×388 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=80莫耳%)。 另外,藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸二丁酯10.7質量%(生成率為10.7÷100×388 g÷174 g/莫耳÷0.31莫耳=77莫耳%)。
[實施例8] 於實施例1中,代替三乙胺15 g而使用氫氧化鈉2 g(2 g÷40 g/莫耳=0.05莫耳,氫氧化鈉相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.05莫耳÷0.31莫耳=0.16),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 20.4質量%(生成率為20.4÷100×345 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=100莫耳%)。另外,亦確認到碳酸二甲酯的生成。
[實施例9] 於實施例1中,代替三乙胺15 g而加入對甲苯磺酸16 g(16 g÷172 g/莫耳=0.09莫耳,氫氧化鈉相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.09莫耳÷0.31莫耳=0.29),除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 10.7質量%(生成率為10.7÷100×359 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=54莫耳%)。另外,亦確認到碳酸二甲酯的生成。
[比較例1] 於氮氣環境下,於室溫下向包括戴氏冷卻管、攪拌翼、溫度計的護套式可分離燒瓶中放入聚碳酸酯樹脂80 g、甲醇201 g(201 g÷32 g/莫耳=6.28莫耳,甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=6.28莫耳÷0.31莫耳=20.25)、三乙胺15 g。未加入苯酚。 接著,雖欲將內溫升溫至85℃,但由於在64℃附近發生了甲醇的回流,因此於所述狀態下維持回流並使其反應。雖使其反應了4小時,但聚碳酸酯樹脂以固體成分的形式於反應液中被發現,確認到並未進行分解。
[比較例2] 於氮氣環境下,於室溫下向包括戴氏冷卻管、攪拌翼、溫度計的護套式可分離燒瓶中放入聚碳酸酯樹脂80 g、甲醇201 g、三乙胺127 g(127 g÷101 g/莫耳=1.26莫耳,三乙胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=1.26莫耳÷0.31莫耳=4.06)。未加入苯酚。 其後,將內溫升溫至64℃。直接於維持64℃的狀態下反應4小時,獲得均勻的反應液。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 17.3質量%(生成率為17.3÷100×408 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=100莫耳%)。由於相對於聚碳酸酯樹脂80 g,使用127 g而為多量的三乙胺,因此將所獲得的反應液的一部分提取時,確認到明顯的胺臭氣。
[比較例3] 於實施例1中,代替甲醇23 g而完全不供給甲醇,除此以外,與實施例1同樣地實施。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成雙酚A 8.5質量%(生成率為8.5÷100×335 g÷228 g/莫耳÷0.31莫耳=40莫耳%)。 將所述所獲得的反應液的一部分提取時,未感受到胺臭氣。
表1中彙總了實施例1~實施例5、比較例1~比較例3中使用的芳香族單醇的種類、脂肪族單醇的種類、觸媒的種類。另外,表2中彙總了實施例1~實施例5、比較例1~比較例3的雙酚A(BPA)的生成率(%)或反應後的胺臭。根據表2可確認到,即使胺的使用量少,藉由併用苯酚以及甲醇,反應後的狀態亦為均勻溶液,因此可分解聚碳酸酯樹脂,且胺臭氣亦可得到抑制。另外,於胺的使用量多時,亦可確認到藉由併用苯酚以及甲醇,與單獨使用甲醇的體系相比,臭氣可得到抑制。
[表1]
   芳香族單醇的種類 芳香族單醇的量(g) 脂肪族單醇的種類 脂肪族單醇的量(g) 脂肪族單醇相對於PC的重複單元1莫耳的莫耳比 觸媒的種類 觸媒的量 (g) 觸媒相對於PC的重複單元1莫耳的莫耳比
實施例1 苯酚 240 甲醇 23 2.32 三乙胺 15 0.48
實施例2 苯酚 240 甲醇 23 2.32 三乙胺 32 1.03
實施例3 苯酚 240 甲醇 23 2.32 三乙胺 63 2.00
實施例4 苯酚 240 甲醇 23 2.32 三乙胺 110 3.26
實施例5 苯酚 240 甲醇 23 2.32 三乙胺 128 4.10
比較例1 0 甲醇 201 20.32 三乙胺 15 0.48
比較例2 0 甲醇 201 20.32 三乙胺 127 4.10
比較例3 苯酚 240 0 - 三乙胺 15 0.48
[表2]
   芳香族單醇的種類 脂肪族單醇的種類 觸媒的種類 觸媒相對於PC的重複單元1莫耳的莫耳比 反應後的狀態 BPA的生成率(%) 反應後的胺臭
實施例1 苯酚 甲醇 三乙胺 0.48 均勻溶液 99 若干的臭氣
實施例2 苯酚 甲醇 三乙胺 1.03 均勻溶液 100 有臭氣
實施例3 苯酚 甲醇 三乙胺 2.00 均勻溶液 100 有臭氣
實施例4 苯酚 甲醇 三乙胺 3.26 均勻溶液 99 ×△ 有強烈的臭氣 若與比較例1、比較例2相比則無臭氣
實施例5 苯酚 甲醇 三乙胺 4.10 均勻溶液 99 ×△ 有強烈的臭氣 若與比較例1、比較例2相比則無臭氣
比較例1 甲醇 三乙胺 0.48 有固體成分 未進行分解 若干的臭氣
比較例2 甲醇 三乙胺 4.10 均勻溶液 99 × 明顯的臭氣
比較例3 苯酚 三乙胺 0.48 均勻溶液 40 若干的臭氣
表3彙總了實施例1、實施例6~實施例9的芳香族單醇的種類、脂肪族單醇的種類、觸媒的種類、雙酚A(BPA)的生成率。根據表3可知,鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽、烷基胺及酸中的任一種觸媒均可分解聚碳酸酯樹脂。另外可知,即使改變脂肪族單醇的種類,亦可分解聚碳酸酯樹脂。尤其可知,藉由苯酚與甲醇的組合,而以高生成率獲得雙酚。
[表3]
   芳香族單醇的種類 脂肪族單醇的種類 觸媒的種類 BPA的生成率(%)
實施例1 苯酚 甲醇 三乙胺 99
實施例6 苯酚 乙醇 三乙胺 91
實施例7 苯酚 正丁醇 三乙胺 80
實施例8 苯酚 甲醇 氫氧化鈉 100
實施例9 苯酚 甲醇 對甲苯磺酸 54
[實施例10] (雙酚回收步驟) 將實施例1中所獲得的反應液移至包括溫度計、攪拌翼、餾管及壓力調整機的蒸餾裝置中,一面觀察餾出量,一面將內溫逐漸地升溫至180℃,使內壓自常壓逐漸地下降至20 kPa,從而餾去甲醇與碳酸二甲酯的共沸混合物、三乙胺、苯酚。
其後,藉由氮氣對燒瓶內進行複壓,使內溫降溫至80℃,加入甲苯200 g,獲得有機相1。將所獲得的有機相1藉由脫鹽水50 g清洗五次,獲得有機相2。 將所獲得的有機相2降溫至20℃,獲得漿料。過濾所獲得的漿料,獲得濾餅。藉由旋轉蒸發器使所獲得的濾餅乾燥,獲得雙酚A 30 g。 所獲得的雙酚A的純度為99.8質量%,熔融色為APHA192。
(碳酸二甲酯回收步驟) 將雙酚回收步驟中餾去的甲醇與碳酸二甲酯的共沸混合物供給至分液漏斗後加入水,進行油水分離,回收油相,獲得碳酸二甲酯17 g。
[實施例11] 向包括攪拌機及餾出管的內容量為45 mL的玻璃製反應槽中,放入實施例10中所獲得的雙酚A 10.00 g(0.04莫耳)、碳酸二苯酯9.95 g(0.05莫耳)及400質量ppm的碳酸銫水溶液18 μL。將該玻璃製反應槽減壓至約100 Pa,接著,藉由氮氣複壓至大氣壓,將此操作重覆三次,將反應槽的內部置換為氮氣。其後,將該反應槽浸漬於220℃的油浴中,溶解內容物。
將攪拌機的轉速設為每分鐘100次,將藉由反應槽內的雙酚A與碳酸二苯酯的低聚物化反應而副產生的苯酚餾去,同時歷時40分鐘將反應槽內的壓力以絕對壓力計自101.3 kPa減壓至13.3 kPa。
接著,將反應槽內的壓力保持於13.3 kPa,進一步餾去苯酚,同時進行酯交換反應80分鐘。
其後,將反應槽外部溫度升溫至290℃,並且歷時40分鐘將反應槽內壓力以絕對壓力計自13.3 kPa減壓至399 Pa,將餾出的苯酚除去至體系外。
其後,將反應槽的絕對壓力減壓至30 Pa,進行縮聚反應。當反應槽的攪拌機達到預定的規定攪拌動力時,縮聚反應結束。自升溫至290℃起至聚合結束為止的時間為120分鐘。
接著,藉由氮氣將反應槽複壓至以絕對壓力計為101.3 kPa後,升壓至以表壓力計為0.2 MPa,自反應槽提取聚碳酸酯樹脂,獲得聚碳酸酯樹脂。所獲得的聚碳酸酯樹脂的黏度平均分子量(Mv)為27100。
[實施例12] (分解步驟) 於氮氣環境下,於室溫下向包括戴氏冷卻管、攪拌翼、溫度計的護套式可分離燒瓶中放入聚碳酸酯樹脂80 g(由於聚碳酸酯樹脂的重複單元的分子量為254 g/莫耳,因此重複單元的莫耳數=80 g÷254 g/莫耳=0.31莫耳)、苯酚240 g、甲醇1 g(1 g÷32 g/莫耳=0.031莫耳,甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.031莫耳÷0.31莫耳=0.1)、氫氧化鈉0.3 g(0.3 g÷40 g/莫耳=7.5毫莫耳,氫氧化鈉相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=7.5毫莫耳÷0.31莫耳=0.02)(液量為80 g+240 g+1 g+0.3 g=321 g)。
其後,將內溫升溫至85℃。於達到85℃時的反應液中可發現未溶解部分的聚碳酸酯樹脂(為漿料狀)。直接於維持85℃的狀態下反應3小時,獲得均勻的反應液。
藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸甲基苯酯0.7質量%(生成率為0.7÷100×321 g÷152 g/莫耳÷0.31莫耳=5莫耳%)。未發現碳酸二甲酯的生成。另外,確認到雙酚A的生成。
[實施例13] 於實施例12中,代替甲醇1 g而使用甲醇17 g(17 g÷32 g/莫耳=0.53莫耳,甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.53莫耳÷0.31莫耳=1.7),除此以外,與實施例12同樣地實施(液量為80 g+240 g+17 g+0.3 g=337 g)。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸甲基苯酯3.7質量%(生成率為3.7÷100×337 g÷152 g/莫耳÷0.31莫耳=26莫耳%)、碳酸二甲酯1.9質量%(生成率為1.9÷100×337 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=23莫耳%)。另外,確認到雙酚A的生成。
[實施例14] 於實施例12中,代替甲醇1 g而使用甲醇17 g(17 g÷32 g/莫耳=0.53莫耳,甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.53莫耳÷0.31莫耳=1.7),且代替氫氧化鈉0.3 g,使用三乙胺4.8 g(4.8 g÷101 g/莫耳=0.05莫耳,三乙胺相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.05莫耳÷0.31莫耳=0.16),除此以外,與實施例12同樣地實施(液量為80 g+240 g+17 g+4.8 g=342 g)。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸甲基苯酯10.2質量%(生成率為10.2÷100×342 g÷152 g/莫耳÷0.31莫耳=74莫耳%)、碳酸二甲酯1.6質量%(生成率為1.6÷100×342 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=20莫耳%)。另外,確認到雙酚A的生成。
[實施例15] 於實施例12中,代替甲醇1 g而使用甲醇40 g(40 g÷32 g/莫耳=1.25莫耳,甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=1.25莫耳÷0.31莫耳=4.0),除此以外,與實施例12同樣地實施(液量為80 g+240 g+40 g+0.3 g=360 g)。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果未發現碳酸甲基苯酯的生成。確認到生成碳酸二甲酯3.7質量%(生成率為3.7÷100×360 g÷90 g/莫耳÷0.31莫耳=48莫耳%)。另外,確認到雙酚A的生成。
表4彙總了實施例12~實施例15中甲醇相對於PC(聚碳酸酯樹脂)的重複單元1莫耳的莫耳比、所使用的觸媒的種類、所生成的碳酸甲基苯酯的量。根據表4可知,當甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比未滿2時,可獲得大量的碳酸甲基苯酯。
[表4]
   甲醇相對於 PC的重複單元 1莫耳的莫耳比 所使用的觸媒的種類 碳酸甲基苯酯 的生成率 (莫耳%)
實施例12 0.1 氫氧化鈉 5
實施例13 1.7 氫氧化鈉 26
實施例14 1.7 三乙胺 74
實施例15 4.0 氫氧化鈉 無生成
[實施例16] 於實施例12中,代替甲醇1 g而使用丁醇43 g(43 g÷74 g/莫耳=0.58莫耳,丁醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.58莫耳÷0.31莫耳=1.9),除此以外,與實施例12同樣地實施(液量為80 g+240 g+43 g+0.3 g=363 g)。
藉由高效液相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸丁基苯酯8.4質量%(生成率為8.4÷100×363 g÷194 g/莫耳÷0.31莫耳=51莫耳%)、碳酸二丁酯0.7質量%(生成率為0.7÷100×363 g÷174 g/莫耳÷0.31=5莫耳%)。另外,確認到雙酚A的生成。
[實施例17] 於氮氣環境下,於室溫下向包括戴氏冷卻管、攪拌翼、溫度計的護套式可分離燒瓶中放入聚碳酸酯樹脂200 g(由於聚碳酸酯樹脂的重複單元的分子量為254 g/莫耳,因此重複單元的莫耳數=200 g÷254 g/莫耳=0.79莫耳)、苯酚600 g、甲醇45 g(45 g÷32 g/莫耳=1.41莫耳,甲醇相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=1.41莫耳÷0.79莫耳=1.8)、氫氧化鈉2.4 g(2.4 g÷40 g/莫耳=0.06莫耳,氫氧化鈉相對於聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比=0.06莫耳÷0.79莫耳=0.08)(液量為200 g+600 g+45 g+2.4 g=847 g)。
其後,將內溫升溫至85℃。於達到85℃時的反應液中可發現未溶解部分的聚碳酸酯樹脂(為漿料狀)。直接於維持85℃的狀態下反應3小時,獲得均勻的反應液。
藉由氣相層析法確認所獲得的反應液的一部分的組成,結果確認到生成碳酸甲基苯酯4.2質量%(生成率為4.2÷100×847 g÷152 g/莫耳÷0.79莫耳=30莫耳%)。另外,確認到碳酸二甲酯及雙酚A的生成。
向所獲得的反應液中加入10質量%的鹽酸10 g,中和氫氧化鈉,使反應停止,獲得混合液。
將所獲得的混合液過濾後,放入包括減壓裝置、溫度計及餾出管的燒瓶中,將所述燒瓶浸漬於油浴中。於常壓下,將油浴設定為120℃,餾去未反應的甲醇、碳酸二甲酯及水。
其後,將壓力設為1 kPa後,使油浴升溫至160℃,藉此餾出苯酚。
進而,藉由使油浴的溫度升溫至175℃,獲得碳酸甲基苯酯28 g。
[實施例18] 於包括減壓裝置、溫度計及餾出管的燒瓶中,加入實施例17中所獲得的碳酸甲基苯酯28 g以及四苯氧基鈦1 g,並浸漬於40℃的油浴中。將壓力設為1 kPa,逐漸將溫度升高並設為185℃,餾去碳酸二甲酯,同時進行反應。其後,將油浴設定為210℃,獲得碳酸二苯酯11 g。
[實施例19] 向包括攪拌機及餾出管的內容量為45 mL的玻璃製反應槽中,放入雙酚A 10.00 g(0.04莫耳)、實施例18中所獲得的碳酸二苯酯9.95 g(0.05莫耳)及400質量ppm的碳酸銫水溶液18 μL。將該玻璃製反應槽減壓至約100 Pa,接著,藉由氮氣複壓至大氣壓,將此操作重覆三次,將反應槽的內部置換為氮氣。其後,將該反應槽浸漬於220℃的油浴中,溶解內容物。
將攪拌機的轉速設為每分鐘100次,將藉由反應槽內的雙酚A與碳酸二苯酯的低聚物化反應而副產生的苯酚餾去,同時歷時40分鐘將反應槽內的壓力以絕對壓力計自101.3 kPa減壓至13.3 kPa。
接著,將反應槽內的壓力保持於13.3 kPa,進一步餾去苯酚,同時進行酯交換反應80分鐘。
其後,將反應槽外部溫度升溫至290℃,並且歷時40分鐘將反應槽內壓力以絕對壓力計自13.3 kPa減壓至399 Pa,將餾出的苯酚除去至體系外。
其後,將反應槽的絕對壓力減壓至30 Pa,進行縮聚反應。當反應槽的攪拌機達到預定的規定攪拌動力時,縮聚反應結束。自升溫至290℃起至聚合結束為止的時間為120分鐘。
接著,藉由氮氣將反應槽複壓至以絕對壓力計為101.3 kPa後,升壓至以表壓力計為0.2 MPa,自反應槽提取聚碳酸酯樹脂,獲得聚碳酸酯樹脂。所獲得的聚碳酸酯樹脂的黏度平均分子量(Mv)為25800。 [產業上的可利用性]
根據本發明的分解方法,可利用化學再循環並由廢塑膠等獲得雙酚等有用的化合物。進而,可使用該些再次製造聚碳酸酯樹脂,於產業上是有用的。
S1、S2、A1、A2、A3、B1、B2、C1、C2、C3、D1、D2、D3、D4、E1、E2、E3、F1、F2、F3、G1、G2:步驟
圖1是本發明的分解方法的流程圖。 圖2是表示本發明的雙酚的製造方法的一例的流程圖。 圖3是表示本發明的雙酚的製造方法的一例的流程圖。 圖4是表示本發明的雙酚的製造方法的一例的流程圖。 圖5是用以說明圖2的步驟(A3)的流程圖。 圖6是用以說明圖2的步驟(A3)的流程圖。 圖7是用以說明圖3的步驟(B2)的流程圖。 圖8是用以說明圖3的步驟(B2)的流程圖。 圖9是表示本發明的碳酸二烷基酯的製造方法的一例的流程圖。 圖10是表示本發明的碳酸二烷基酯的製造方法的一例的流程圖。 圖11是表示本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法的一例的流程圖。 圖12是表示本發明的碳酸烷基芳酯的製造方法的一例的流程圖。
S1、S2:步驟

Claims (27)

  1. 一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,於包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解。
  2. 一種聚碳酸酯樹脂的分解方法,具有: 製備步驟,製備包含聚碳酸酯樹脂、芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的漿料狀反應液;以及 分解反應步驟,於所述製備步驟中所製備的漿料狀反應液中使所述聚碳酸酯樹脂分解。
  3. 如請求項1或請求項2所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述觸媒為選自由鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽、烷基胺及酸所組成的群組中的任一種。
  4. 如請求項3所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述烷基胺由下述式(I)表示, [化1]
    Figure 03_image001
    式中,R A表示碳數1~3的烷基,R B~R C分別獨立地表示氫原子或碳數1~3的烷基。
  5. 如請求項3所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述烷基胺為三級胺。
  6. 如請求項3至請求項5中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,於所述漿料狀反應液中,所述烷基胺相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比為4.5以下。
  7. 如請求項3所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述鹼金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
  8. 如請求項3所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述酸為選自由硫酸、磷酸及磺酸所組成的群組中的任一種。
  9. 如請求項1至請求項8中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述芳香族單醇為選自由苯酚、甲酚及二甲酚所組成的群組中的任一種。
  10. 如請求項1至請求項9中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述脂肪族單醇為選自由甲醇、乙醇及正丁醇所組成的群組中的任一種。
  11. 如請求項1至請求項10中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,所述脂肪族單醇相對於所述芳香族單醇的莫耳比為0.7以下。
  12. 如請求項1至請求項11中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法,其中,使所述聚碳酸酯樹脂分解的反應溫度為120℃以下。
  13. 一種雙酚的製造方法,具有: 分解步驟,使用如請求項1至請求項12中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及 雙酚回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的雙酚。
  14. 如請求項13所述的雙酚的製造方法,其中,所述雙酚為2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷。
  15. 一種碳酸二烷基酯的製造方法,具有: 分解步驟,使用如請求項1至請求項12中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及 碳酸二烷基酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的碳酸二烷基酯。
  16. 如請求項15所述的碳酸二烷基酯的製造方法,其中,於所述漿料狀反應液中,所述脂肪族單醇相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比為2.0以上且6.0以下。
  17. 一種碳酸烷基芳酯的製造方法,具有: 聚碳酸酯樹脂的分解步驟,於芳香族單醇、脂肪族單醇及觸媒的存在下使聚碳酸酯樹脂分解;以及 碳酸烷基芳酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯的分解而生成的碳酸烷基芳酯。
  18. 一種碳酸烷基芳酯的製造方法,具有: 分解步驟,使用如請求項1至請求項12中任一項所述的聚碳酸酯樹脂的分解方法來使聚碳酸酯樹脂分解;以及 碳酸烷基芳酯回收步驟,回收藉由所述聚碳酸酯樹脂的分解而生成的碳酸烷基芳酯。
  19. 如請求項17或請求項18所述的碳酸烷基芳酯的製造方法,其中,所述芳香族單醇為苯酚, 所述碳酸烷基芳酯為碳酸烷基苯酯。
  20. 如請求項17至請求項19中任一項所述的碳酸烷基芳酯的製造方法,其中,所述脂肪族單醇相對於所述聚碳酸酯樹脂的重複單元1莫耳的莫耳比為0.1以上且未滿2.0。
  21. 一種碳酸二芳酯的製造方法,使用藉由如請求項15或請求項16所述的碳酸二烷基酯的製造方法獲得的碳酸二烷基酯,製造碳酸二芳酯。
  22. 一種碳酸二芳酯的製造方法,使用藉由如請求項17至請求項20中任一項所述的碳酸烷基芳酯的製造方法獲得的碳酸烷基芳酯,製造碳酸二芳酯。
  23. 一種再生聚碳酸酯樹脂的製造方法,使用包含藉由如請求項13或請求項14所述的雙酚的製造方法獲得的雙酚的雙酚原料,製造再生聚碳酸酯樹脂。
  24. 一種再生聚碳酸酯樹脂的製造方法,使用包含藉由如請求項21或請求項22所述的碳酸二芳酯的製造方法獲得的碳酸二芳酯的碳酸二芳酯原料,製造再生聚碳酸酯樹脂。
  25. 一種環氧樹脂的製造方法,使用藉由如請求項13或請求項14所述的雙酚的製造方法獲得的雙酚,製造環氧樹脂。
  26. 如請求項25所述的環氧樹脂的製造方法,其中,使所述環氧樹脂與多元羥基化合物原料進一步反應。
  27. 一種環氧樹脂硬化物的製造方法,將包含藉由如請求項25或請求項26所述的環氧樹脂的製造方法獲得的環氧樹脂以及硬化劑的環氧樹脂組成物硬化,獲得環氧樹脂硬化物。
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