WO2006027110A1 - Method for the production of polycarbonate - Google Patents

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WO2006027110A1
WO2006027110A1 PCT/EP2005/009162 EP2005009162W WO2006027110A1 WO 2006027110 A1 WO2006027110 A1 WO 2006027110A1 EP 2005009162 W EP2005009162 W EP 2005009162W WO 2006027110 A1 WO2006027110 A1 WO 2006027110A1
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WO
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ppm
maximum
general formula
carbonate
total
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/009162
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Fischer
Melanie MÖTHRATH
Bernd Willenberg
Johann Rechner
Marc Buts
Lydia Simon
Original Assignee
Bayer Materialscience Ag
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 Bayer Materialscience Ag filed Critical Bayer Materialscience Ag
Publication of WO2006027110A1 publication Critical patent/WO2006027110A1/en

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of polycarbonate by the transesterification process by reacting an aromatic dihydroxyaryl compound and a diaryl carbonate in the melt.
  • diphenyl carbonate In melt transesterification for the production of polycarbonate on an industrial scale, diphenyl carbonate is predominantly used.
  • DPC diphenyl carbonate
  • various technical routes are known. Many of the known methods dispense with the use of phosgene.
  • a newer, phosgene-free method for the production of diphenyl carbonate is the oxidative direct carbonylation, in which phenol is reacted with oxygen and carbon monoxide.
  • complex catalyst systems are used, which are typically a palladium compound, at least one transition or main group metal compound and an inorganic or
  • a number of DPC production processes use dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate (DMC) or dibutyl carbonate (DBC) or dialkyl oxalates as starting materials. These reactions also produce by-products such as salicylic compounds, alkylaryl carbonates, alkylphenyl derivatives (eg (methylphenyl) phenylcarbonates), dialkyl and alkylaryl ethers which, together with volatile derivatives of the metals used as transesterification catalysts (eg Zn, Ti, Sn, Pb, Tl) can contaminate the generated diphenyl carbonate.
  • DMC dimethyl carbonate
  • DBC dibutyl carbonate
  • dialkyl oxalates dialkyl oxalates
  • Alcohols under copper catalysis in the presence of hydrochloric acid can be chloro-organic or
  • Copper organyl be introduced.
  • traces of ethylene glycol, ethylene carbonate or derivatives thereof such as (2-hydroxyethyl) methyl carbonate, 1,2-ethylene (bismethyl carbonate) or 2-phenoxyethanol can be introduced into the product.
  • a blatant disadvantage of all these processes is a low selectivity compared to phosgenation, ie the generation of by-products, and often the use of metalloids. metallic catalysts.
  • the manufacturing process is generally followed by only a distillative purification of the product, so that separation of impurities on a trace scale is difficult to accomplish. This means that impurities are generated in the DPC via these synthetic routes, which have a very disturbing effect on the transparency and quality of the melt polycarbonate.
  • a complete separation of these impurities often turns out to be too costly in economic terms, as shown in, for example, EP 592 900 A and EP 677 545 A prior art.
  • the object is to provide a process for the preparation of polycarbonate, in which the quality of the polycarbonate is not impaired by impurities of the diaryl carbonate.
  • the invention provides a process for preparing polycarbonate by the melt transesterification process by reacting at least one aromatic dihydroxyaryl compound and a diaryl carbonate in the melt, at least in the presence of a catalyst, using a carbonate formation reagent which contains at least
  • Ar, Ar 1 to Ar 7 are each independently an aryl radical
  • X is -Cl or -Br
  • m is an integer from 1 to 3 and
  • R 1 to R 4 each independently represent a linear, cyclic or branched alkyl radical having 1-20 C atoms, where R 1 and R 2 optionally together form a cycle, stand.
  • the carbonate formation reagent used in the process according to the invention for the production of polycarbonate contains no impurities which affect the quality of the melt polycarbonate prepared according to the invention, e.g. in terms of color, mechanics, weather resistance and thermal stability, significantly reduce.
  • the carbonate forming reagent which is erf ⁇ ndungsgem according to used for the production of polycarbonate, prepared by a process comprising at least the following steps: (a) reacting an alkaline aqueous solution of a compound ArOH with a solution of phosgene in an inert organic solvent, if appropriate in the presence of an organic catalyst, at least to form a diaryl carbonate
  • step (b) at least one simple, preferably multiple, extraction of the reaction mixture obtained according to step (a) with an aqueous solution
  • step (c) treating said in step (b) the resulting organic extract containing the Amsterdams ⁇ medium with a residual moisture content of at least 0.5 wt.%, by distillation and / or steam distillation with introduction of water or steam at temperatures from 40 to 180 0 C, preferably 50 to 150 0 C 5, more preferably 60 to 135 ° C.
  • step (d) Distillative purification of the reaction mixture obtained according to step (c), which is optionally concentrated, the diaryl carbonate being taken off as top product or in the side stream and at least 0.2% by weight, preferably at least 0.3% by weight, more preferably at least 0.5% by weight (based on the ArOH mass used) is taken from the bottom product.
  • a carbonate-forming reagent prepared by this process contains no impurities, by-products or the like, which substantially impair the quality of a melt polycarbonate produced therefrom.
  • the quality of the carbonate-forming reagent produced by means of phosgene is sufficient to produce a melt polycarbonate of excellent quality and transparency. Existing impurities or the like. do not impair the quality of the molten polycarbonate.
  • systemic by-products are formed which limit the use of a phosgene-free diphenyl carbonate mixture or diaryl carbonate mixture in polycarbonate synthesis or reduce the quality of the polycarbonate produced.
  • the carbonate forming reagent is economically very efficient to produce by this method due to its relatively simple technical implementation.
  • the preparation of carbonic acid diaryl esters (diaryl carbonates) by the phase boundary process is known in principle from the literature (eg EP-A 12 16 981, EP-A 12 16 982 or EP-A 12 19 589).
  • the carbonate forming reagent in the context of the present invention is also referred to simply as carbonic acid diarylester.
  • the alkali used in step (a) may be an alkali metal hydroxide solution (Na, K, Li, Ca hydroxide), preferably sodium hydroxide solution and is preferably used in the process according to the invention as 20 to 55% by weight, more preferably 30 to 50% by weight. -% solution used.
  • Phosgene can be used liquid, gaseous or dissolved in an inert solvent.
  • Suitable monophenols ArOH for use in the reaction are phenols of the formula (I) or (H)
  • R represents hydrogen, tert-butyl, halogens, a branched or unbranched CrQ 2 -alkyl, C 7 -C 42 -alkylaryl or a C 6 -C 10 -aryl radical, a car-boxyalkyl or -aryl radical ( ⁇ CO 2 R 6 ).
  • the substituents R 1, R 2, R 3, R 4, R 5 and R 6 are independently members of the set of moieties defined by R, except that R 6 should not be H or halogen.
  • phenol itself, alkylphenols such as cresols, xylenols, p-tert-butylphenol, p-cumylphenol, pn-octylphenol, p-iso-octylphenol, pn-nonylphenol and p-iso-nonylphenol, halophenols such as p-chlorophenol, 2,4-dichlorophenol, p-bromophenol and 2,4,6-tribromophenol, arylphenols such as 4-phenylphenol, hydroxybenzoic acid esters such as methyl, isopropyl or phenyl salicylate or p-hydroxy (benzoic acid methyl ester).
  • the cresols and hydroxybenzoic acid esters are preferred, phenol being particularly preferred.
  • Inert organic solvents used in this process are, for example, dichloromethane, toluene, the various dichloroethanes and chloropropane compounds, chlorobenzene and chlorotoluene, preferably dichloromethane is used.
  • the reaction procedure according to step (a) is preferably carried out continuously and preferably in a plug flow without much back-mixing. This can thus be done for example in tubular reactors.
  • the mixing of the two phases (aqueous and organic phase) can be realized by built-in tube diaphragms, static mixers and / or pumps, for example.
  • the reaction procedure is divided into two successive stages.
  • the aqueous phase is mixed with the organic phase in an orifice, nozzle or dynamic mixer.
  • a nozzle is to be used, for example a confused-difrusor combination provided with bores or a suddenly narrowed tube.
  • Behind the mixing element is a cooler, preferably with a liquid distributor, for cooling the reaction mixture to a maximum of 50 0 C, preferably a maximum of 40 0 C provided.
  • the mixing power is too low, the reaction is incomplete, i. the monophenol is not completely reacted with the phosgene, so that, on the one hand, monophenol enters the wastewater and, on the other hand, the intermediate product of the aryl chloroformate is dragged into the end product. If the mixing performance is too high, a higher saponification and cleavage of the phosgene and the carbonic diaryl ester occurs, so that, on the one hand, monophenol enters the wastewater and, on the other hand, a significantly increased phosgene excess is required.
  • the reaction of the first stage is started by bringing the reaction components phosgene, inert solvent, which preferably serves first as a solvent for the phosgene, and phenol, which is preferably already previously dissolved in the alkali, are brought into contact.
  • the residence time in the continuous process of the first stage is in the range of 2 seconds to 300 seconds, preferably in the range of 4 seconds to 200 seconds.
  • the pH of the first stage is adjusted by the ratio of ⁇ lkalilauge / Phe ⁇ ol / phosgene, that the pH in the range of 11.0 to 12.0, preferably 11.2 to 11.8, particularly preferably 11 , 4 to 11.6.
  • the reaction temperature in the first stage is maintained by cooling to a maximum of 40 0 C, preferably a maximum of 35 ° C.
  • the reaction is completed to the carbonic acid diaryl ester.
  • the mixing of the two phases (aqueous and organic phase) in the second stage takes place at regular intervals by means of preferably static or dynamic dispersing agents.
  • static elements are preferably diaphragms, nozzles or narrowed pipe sections are used. In the latter, additional installations (static mixers) can be used for stream splitting and mixing.
  • the pressure drop per dispersing element is preferably 0.1 to 0.5 bar.
  • the velocity in the narrowest cross-section of the element is typically 2 to 10 m / s, preferably 3 to 9 m / s, most preferably 4 at 7 m / s.
  • the mixing time (residence time in the dispersing) is at most 0.5 s, preferably 0.01 to 0.1 s.
  • the residence time between two successive dispersing agents is 3 to 12 s, preferably 5 to 10 s.
  • Suitable dynamic mixers are, for example, pumps or generally rotor-stator systems.
  • the residence times of the second stage are 1 minute to 2 hours, preferably 2 minutes to 20 minutes, most preferably 3 minutes to 15 minutes.
  • a catalyst is fed zuge ⁇ at the beginning of the second stage.
  • the reaction of the process is preferably cooled.
  • the reaction temperature is maintained by cooling to a maximum of 50 ° C, preferably a maximum of 40 0 C, most preferably a maximum of 35 ° C. It may be advantageous to add the catalyst at several, preferably at two, points in the second stage of the reaction in the continuous process.
  • an intermediate buffering can also be carried out, for example, in a stirred residence vessel while maintaining the mixed phases.
  • Suitable catalysts are, for example, tertiary amines, N-alkylpiperidines or onium salts.
  • onium salts the scope of the present invention is understood to mean compounds such as PR 4 X and NR 4 X, where R can be an alkyl and / or aryl radical and / or an H and X is an anion.
  • Tributylamine, triethylamine and N-ethylpiperidine are preferably used. Very particular preference is given to N-ethylpiperidine.
  • the concentration of the catalysts is 0.0001 mol% to 0.1 mol%, preferably 0.01 mol% to 0.075 mol%, based on the phenol used.
  • the pH is controlled by measuring the pH (preferably measured online in the continuous process by methods known in the art) and adjusting the pH accordingly by adding the caustic.
  • the amount of added alkali metal hydroxide solution is adjusted so that the pH after the second process stage is in the range of 7.5 to 10.5, preferably 8 to 10, particularly preferably 8.2 to 9.5.
  • Phosgene is run relative to the phenol in the ratio of 1.01 to 1.14 mol%, preferably 1.05 to 1.10 mol%.
  • the solvent is mixed in such a way that the carbonic acid diphenyl ester is present in a 5 to 60% strength solution, preferably 20 to 45% strength solution, after the reaction.
  • the organic phase containing the carbonic acid diarylester is customarily washed with an aqueous liquid and separated from the aqueous phase as far as possible after each washing operation (extraction with an aqueous solution according to step (b)).
  • the laundry is preferably carried out with desalinated water.
  • the carbonic acid diarylester solution is usually cloudy after washing and separation of the washing liquid.
  • the washing liquid used is aqueous liquids for separating off the catalyst, for example dilute mineral acids such as HCl or H 3 PO 4 , and deionized water for further purification.
  • the concentration of HCl or H 3 PO 4 in the washing liquid may be, for example, 0.5 to 1.0% by weight.
  • the extraction takes place at least twice.
  • phase separation devices for separating the washing liquid from the organic phase it is possible in principle to use known separating devices, such as separating vessels, phase separators, centrifuges and coalescers, or else combinations of these devices.
  • step (c) the organic extract containing the solvent having a residual moisture content of at least 0.5% by weight of step (b) is thermally treated with water.
  • This step is carried out at temperatures of 40 0 C to 180 0 C, preferably 50 to 150 0 C, particularly preferably 70 to 135 ° C, by means of distillation and / or steam distillation with introduction of water or steam (steam stripping).
  • the residual moisture contained in the organic extract or the optionally added liquid water or the added water vapor act as a drag gas (stripping gas) to remove the solvent, residues of the phenol and impurities.
  • a first possible embodiment is the distillation of the organic extract with a residual moisture content of at least 0.5% by weight in the temperature range mentioned.
  • the organic extract which is optionally concentrated, freed of solvent and residual phenol.
  • a second, preferred embodiment is the steam distillation of the optionally concentrated organic extract while introducing water or steam.
  • the distillate is preferably condensed and the resulting solvent-water mixture, preferably without prior phase separation, recycled into the reaction.
  • the treatment according to step (c) may be carried out in one or more temperature and pressure stages, e.g. in different distillation columns and / or stripping vessels. If several stages are used, it is preferred to work with a temperature profile rising in the direction of flow and / or a decreasing pressure profile.
  • step (d) a distillative purification (fine distillation) of the diaryl carbonate remaining in the bottom in step (c).
  • Characteristic of this step is that at least 0.2 wt.%, Preferably at least 0.3 wt.%, Particularly preferably at least 0.5 wt.%, (Based on the ArOH mass used) is taken from the bottom product.
  • the diaryl carbonate obtained from the bottom product is not returned to the process.
  • Step (d) can be one or more stages.
  • Various methods of distillation known in principle can be used. For example, the distillation can be carried out in two stages, wherein in a first column first ArOH and other lower-boiling compounds are taken overhead and the diaryl carbonate remains in the bottom.
  • the high boiler fraction can be returned to the process.
  • the diaryl carbonate can then be removed as top product or on one of the upper separation trays.
  • the bottoms of this column circulated, for example, by means of a circulation evaporator, are then taken off a corresponding subset as purges.
  • An alternative variant is the use of a dividing wall column, in which high boilers are taken as Kop ⁇ rodukt, a circulating bottom product, from which a purge stream is diverted, and diaryl carbonate is taken as a side stream.
  • a preferred variant is based on the embodiment of EP 784 048 A developed for a substance phosgenation process.
  • the fine distillation of the diaryl carbonate takes place here in a single distillation column.
  • the reaction mixture from step (c) is fed to one of the upper trays, at the top of the column, a product is withdrawn, the bottom is circulated by means of a circulation evaporator, wherein a purge stream is removed and the diaryl carbonate in the side stream preferably on a bottom below the Height of feed feed taken.
  • a further separation step can be carried out, in which, by known methods, such as distillation, extraction, membrane separation or precipitation, an enrichment of the high boilers to be separated from the present in high concentration diaryl carbonate is made.
  • a stream comprising about 0.5 to 5% of the feed stream from step (c) may be withdrawn from the bottoms and subjected to further distillation, eg, in a column or a falling film evaporator. The bottom of this distillation, the said portion is removed as purge, while the distillate can be recycled to the Feindestillationskolonne or to another point in the process.
  • These purification steps may be, for example, continuously guided such that the bottom temperature in the distillation of at least 150 9 C to 310 0 C, preferably at least 160 located to 230 0 C.
  • the pressure necessary to carry out the distillation is from 1 to 1000 mbar, preferably from 5 to 100 mbar.
  • the carbonic acid diaryl esters prepared by the preferred method using phosgene are distinguished by a very high purity with GC purities (cool on column method) of at least 99.99%, preferably at least 99.9925%, very particularly preferably at least 99.995%, and extremely good transesterification behavior, so that a polycarbonate can be produced in excellent quality.
  • the carbonate forming reagent which is used in the process according to the invention for the production of polycarbonate is characterized by a content of
  • Diphenyl carbonate is particularly preferred.
  • a hydroxyaromatic of the general formula ArOH preferably of the formula (I) or (II), with phenol being particularly preferred.
  • Important representatives of this group are dealkylation products of the trialkylamines and alkylpiperidines used as catalysts. In particular phenylpiperidylurethane should be mentioned here.
  • Important representatives are the p- and especially the o-Phenoxybenzoeklarivate and here again especially the phenyl esters.
  • hydroxyarylcarboxylic acid derivatives of the general formula Z 2 O-Ar 4 COOAr At most 100 ppm, preferably at most 10 ppm, particularly preferably at most 5 ppm, in total of hydroxyarylcarboxylic acid derivatives of the general formula Z 2 O-Ar 4 COOAr.
  • Important representatives are the p- and especially the o-Hydroxybenzoeklarephenylester and their carbonates. Due to the similar boiling point, the separation of phenyl salicylate from
  • Maximum of 10 ppm, preferably at most 5 ppm, particularly of the formula Z is preferably more than 1 ppm, in sum of o, o ⁇ -Biphenylencarbonat, dibenzofuran and Biphenyldiolderivaten 3 OAr 5 - Ar 5 OZ. 4
  • Important representatives are the o, o ⁇ o, p ⁇ - and p, p ⁇ -Dihydroxybiphenyle, and their mono- and diaryl carbonates.
  • a phenol which is as low in biphenyl diol as possible and to avoid oxidative conditions such as the presence of oxygen during the process. This can be achieved by methods known to the person skilled in the art, for example by blowing or passing inert gases, degassing the educt streams or adding reducing agents.
  • a phenol is used for the synthesis of diphenyl carbonate which contains less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, more preferably less than 100 ppm, of dihydroxybenzenes.
  • Ar, Ar 1 to Ar 7 are each independently an aryl radical, preferably in each case a phenyl radical,
  • R 1 to R 4 each independently represent a linear, cyclic or branched alkyl radical having 1-20 C atoms, wherein R 1 and R 2 may together form a cycle.
  • the carbonate forming reagent contains no further organic impurities in an amount of more than 100 ppm and no further elements except C, H, N, P, Cl and O in the scale of more than 5 ppm. Possibly. existing metals are particularly preferably contained only in amounts of at most 1 ppm.
  • the carbonate forming reagent is used in the production of polycarbonate by the melt transesterification method by reacting at least one aromatic dihydroxyaryl compound and the carbonate forming reagent containing a diaryl carbonate in the melt at least in the presence of a catalyst.
  • the melt transesterification process is basically known from the prior art. The implementation of the method is described for example in WO 02/077067.
  • suitable dihydroxyaryl compounds are those of the formula
  • HO-Z-OH in which Z is an aromatic radical having 6 to 30 C atoms, which may contain one or more aromatic nuclei, may be substituted and may contain aliphatic or cycloaliphatic radicals or alkylaryls or heteroatoms as bridge members.
  • dihydroxyaryl compounds are: dihydroxybenzenes, dihydroxydiphenyls, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) aryls, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis (hydroxyphenyl) ketones, bis - (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, l, r-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes, and their ring-alkylated and ring-halogenated compounds.
  • Preferred dihydroxyaryl compounds are, for example: resorcinol, 4,4'-dihydroxydiphenyl, bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxyphenyl) - diphenylmethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenylethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- (1-naphthyl) ethane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -1- (2-naphthyl) ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl ) -hexa-fluor
  • dihydroxyaryl compounds are: resorcinol, 4,4'-dihydroxydiphenyl, bis- (4-hydroxyphenyl) -diphenyl-methane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-ethane, bis- (4-hydroxy - phenyl) -1- (1-naphthyl) ethane, bis (4-hydroxyphenyl) -1- (2-naphthyl) ethane, 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane, 2, 2-bis (3,5-dimethylo-4-hydroxyphenyl) -propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane, 1,1-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -cyclohexane 1,1-Bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1'-bis (4-hydroxyphenyl)
  • the dihydroxyaryl compounds can also be used with residual contents of the monohydroxyaryl compounds from which they have been prepared, or the low molecular weight oligocarbonates with residual contents of the monohydroxyaryl compounds which have been removed in the preparation of the oligomers.
  • the contents may be up to 20%, preferably 10%, more preferably up to 5% and most preferably up to 2%.
  • the diphenyl carbonate is admixed with 1.02 to 1.30 mol, preferably with 1.04 to 1.25 mol, particularly preferably with 1.06 to 1.22 mol, very particularly preferably with 1.06 to 1, 20 moles per mole of dihydroxyaryl used.
  • R, R 1 and R "independently of one another are H, optionally branched C 1 -C 34 alkyl / cycloalkyl, C 7 -C 34 -alkylaryl or C 6 -C 34 -aryl
  • R can also be -COO-R '" where R '''may be H, optionally branched C 1 -C 34 alkyl / cycloalkyl, C 7 -C 34 -AhCyIaTyI or C 0 -C 34 aryl
  • R may not be H, but R' and R ".
  • Examples of such monohydroxyaryl compounds are: 1-, 2- or 3-methylphenol, 2,4-dimethylphenol 4-ethylphenol, 4-n-propylphenol, 4-iso-propylphenol, 4-n-butylphenol, 4-isobutylphenol, 4- tert-butylphenol, 4-n-peniylphenol, 4-n-hexylphenol, 4-iso-octylphenol, 4-n-nonylphenol, 3-pentadecylphenol, 4-cyclohexylphenol, 4- (1-methyl-1-phenylethyl) -phenol, 4-phenylphenol, 4-phenoxyphenol, 4- (1-naphthyl) -phenol, 4- (2-naphthyl) -phenol, 4-trirylphenol, methyl salicylate, ethyl salicylate, n-propyl salicylate, iso-propyl salicylate, n-butyl salicylate, iso- Butyl salicylate, tert-
  • a monohydroxyaryl compound whose boiling point is above that of the monohydroxyaryl compound used to prepare the diaryl carbonate used must be chosen.
  • the monohydroxyaryl compound can be added at any time in the course of the reaction. It is preferably added at the beginning of the reaction or else at any point in the course of the process.
  • the proportion of free monohydroxyaryl compound may be 0.2-20 mol%, preferably 0.4-10 mol%, based on the dihydroxyaryl compound.
  • the end groups can also be altered by concomitant use of a diaryl carbonate whose base mono-hydroxyaryl compound has a higher boiling point than the base monohydroxyaryl compound of the main diaryl carbonate used.
  • the diaryl carbonate can be added at any time during the course of the reaction. It is preferably added at the beginning of the reaction or else at any point in the course of the process.
  • the proportion of the diaryl carbonate with the higher-boiling base monohydroxyaryl compound in the total amount of diaryl carbonate used can be 1 to 40 mol%, preferably 1 to 20 mol% and particularly preferably 1 to 10 mol%.
  • Catalysts which are used in the melt transesterification process for preparing polycarbonates are the basic catalysts known in the literature, such as, for example, alkali metal and alkaline earth oxides and oxides, but also ammonium or phosphonium salts, referred to below as onium salts.
  • Onium salts, more preferably phosphonium salts, are preferably used in the synthesis.
  • Phosphonium salts in the context of the invention are those of the general formula:
  • R 1 "4 are the same or different Q-Cio-alkyls, C 6 -C 14 -aryls, C 7 -C 15 -arylalkyls or C 5 -C 6 -cycloalkyls, preferably methyl or C 6 -C 14 -aryls, are particularly preferred May be methyl or phenyl, and X "may be an anion such as hydroxide, sulfate, hydrogensulfate, bicarbonate, carbonate or a halide, preferably chloride or an alkylate or arylate of the formula -OR, where R is a C ⁇ -Cu-aryl , C 7 -C 5 -Arylalkyl or Cs-C ⁇ -cycloalkyl, preferably phenyl.
  • Preferred catalysts are tetraphenylphosphonium chloride, tetraphenylphosphonium hydroxide and tetraphenylphosphonium phenolate, particular preference is given to tetraphenylphosphonophenolate.
  • catalysts may be used alone or in addition to the onium salt as cocatalyst to increase the rate of polycondensation.
  • alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals such as hydroxides, alkoxides and acryloxyde of lithium, sodium and potassium, preferably hydroxides, alkoxides or acryloxyde of sodium.
  • alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals such as hydroxides, alkoxides and acryloxyde of lithium, sodium and potassium, preferably hydroxides, alkoxides or acryloxyde of sodium.
  • sodium hydroxide and sodium phenolate as well as the disodium salt of 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane.
  • the amounts of alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals alone or as co-catalyst may range from 1 to 500 ppb, preferably from 5 to 300 ppb, and most preferably from 5 to 200 ppb, each calculated as sodium and based on polycarbonate to be formed.
  • alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals can already be used in the preparation of the oligocarbonates, that is to say at the beginning of the synthesis, or else be added only before the polycondensation in order to suppress undesirable side reactions.
  • the addition of the catalysts takes place in solution in order to avoid harmful overconcentration during the metering.
  • the solvents are system and process inherent compounds such as dihydroxyaryl compounds, diaryl carbonates or monohydroxyaryl compounds. Particular preference is given to monohydroxyaryl compounds because it is familiar to the person skilled in the art that the dihydroxyaryl compounds and diaryl carbonates readily change and decompose at already slightly elevated temperatures, in particular under the action of a catalyst.
  • These include polycarbonate grades.
  • the preferred compound is phenol. That's why phenol is already available mandatory, because the preferably used catalyst tetraphenylphosphonium phenolate is isolated in the production as a mixed crystal with phenol.
  • thermoplastic polycarbonates are represented by the formula
  • the bracket denotes a n-times repeating structural unit, where Z is as defined above.
  • the polycarbonates have an extremely low content of cations and anions of in each case not more than 60. ppb, preferably not more than 40 ppb and especially preferably not more than 20 ppb (as sodium).
  • cations are those of alkali and alkaline earth metals, which may originate, for example, as an impurity from the raw materials used and the phosphonium and ammonium salts.
  • Other ions such as Fe, Ni, Cr, Zn, Sn, Mo, Al ions and their homologues can be contained in the raw materials or originate from the materials of the plant used by removal or corrosion. The content of these ions is in the sum a maximum of 2 ppm, preferably at most 1 ppm and more preferably at most 0.5 ppm.
  • anions are those of inorganic acids and organic acids in equivalent amounts (e.g., chloride, sulfate, carbonate, phosphate, phosphite, oxalate).
  • the aim is thus the smallest amounts that can be achieved only by using pure raw materials.
  • pure raw materials are e.g. only available after purification processes such as recrystallization, distillation, topping with washes.
  • the weight average molecular weights (M w ) obtained are from 15,000 to 40,000, preferably from 17,000 to 36,000, particularly preferably from 17,000 to 34,000 g / mol, where M w is determined by the relative Viscosity according to the Mark-Houwink correlation (JMG Cowie, Chemistry and Physics of synthetic polymers, Vieweg textbook, Braunschweig / W ⁇ esbaden, 1997, page 235) is determined.
  • the polycarbonates can be selectively branched.
  • Suitable branching agents are the compounds known for polycarbonate preparation having three or more functional groups, preferably those having three or more hydroxyl groups.
  • Some of the useful compounds having three or more phenolic hydroxyl groups include, for example, phloroglucinol, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) -heptene-2, 4,6-dimethyl-2,4,6- tri- (4-hydroxyphenyl) heptane, 1, 3, 5-tri- (4-hydroxyphenyl) -benzene, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) -ethane, tri- (4-hydroxyphenyl ) -phenylmethane, 2,2-bis (4,4-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexyl] -propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl-isopropyl) -phenol and tetra- (4 hydroxyphenyl) methane.
  • trifunctional compounds are: 2,4-dihydroxybenzoic acid, trimesic acid, cyanuric chloride and 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole.
  • Preferred branching agents are: 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole and 1,1,1-tri (4-hydroxyphenyl) -ethane.
  • the branching agents are used in amounts of from 0.02 to 3.6 mol%, based on the Dihydroxyaryl- connection.
  • the process for the production of polycarbonate by the transesterification process can be designed discontinuously or else continuously. After the dihydroxyaryl compounds and the diphenyl carbonate, optionally with other compounds, are in the form of a melt, the reaction is started in the presence of suitable catalysts. The conversion or the molecular weight is increased with increasing temperatures and falling pressures in suitable apparatuses and devices by removing the monohydroxyaryl compound which has split off until the desired final state has been reached.
  • the loss rate of the diphenyl carbonate via the vapors and optionally added compounds such as, for example, a higher-boiling monohydroxyaryl compound, given by the choice of the method or plant for preparing the polycarbonate, the end groups are characterized in type and concentration.
  • the temperatures over the entire process are 180 to 330 0 C, the pressures at 15 bar absolute to 0.01 mbar absolute.
  • the continuous process for the preparation of polycarbonates is characterized in that one or more Dihydroxyaryl-16en with the diphenyl carbonate, optionally also other added reactants, using catalysts, after a precondensation without separating the Monohydroxyaryltagen formed in then then connected to several reaction evaporator Step by step increasing temperatures and gradually decreasing pressures, the molecular weight is built up to the desired size.
  • the apparatus, apparatuses and reactors suitable for the individual reaction-evaporator stages are, according to the process course, heat exchangers, expansion apparatuses, separators, columns, evaporators, stirred vessels and reactors or other commercially available apparatuses which provide the necessary residence time at selected temperatures and pressures.
  • the chosen devices must provide the necessary heat input and be designed to meet the ever-increasing melt viscosities.
  • All devices are connected by pumps, piping and valves.
  • the pipelines between all devices should, of course, be as short as possible and the curvatures of the lines should be kept as low as possible in order to avoid unnecessarily extended residence times.
  • the external that is technical bist ⁇ conditions and concerns for assemblies of chemical plants to be considered.
  • the reactants can either be melted together or the solid Dihydroxy ⁇ arylharm in the Diphenylcarbonatschmelze or the solid diphenyl carbonate in the melt the dihydroxyaryl compound are dissolved or both raw materials are melted together, preferably directly from the production.
  • the residence times of the separate melts of the raw materials, in particular those of the melt of the dihydroxyaryl compound, are adjusted as short as possible.
  • the melt mixture can linger longer due to the reduced melting point of the raw material mixture compared to the individual raw materials at correspondingly lower temperatures without sacrificing quality.
  • the catalyst preferably dissolved in phenol, admixed and the melt is heated to the reaction temperature.
  • This is at the beginning of the technically significant process for the production of polycarbonate from 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and diphenyl 180 to 220 0 C, preferably 190 to 210 ° C, most preferably 190 ° C.
  • the reaction equilibrium is adjusted without the hydroxyaryl compound formed being removed.
  • the reaction can be run at atmospheric pressure, but for technical reasons even at overpressure.
  • the preferred pressure in technical systems is 2 to 15 bar absolute.
  • the melt mixture is expanded in a first vacuum chamber whose pressure is set to 100 to 400 mbar, preferably to 150 to 300 mbar, and then directly heated to the inlet temperature in a suitable device at the same pressure.
  • the resulting hydroxyaryl compound is evaporated with remaining monomers.
  • the reaction mixture is in a second vacuum chamber whose pressure is 50 to 200 mbar, preferably 80 to 150 mbar, relaxed and then directly in a suitable Device at the same pressure to a temperature of 190 to 250 0 C, preferably 210 to 240 0 C, particularly preferably 210 to 230 0 C, heated.
  • the resulting Hydroxyarylharm is evaporated with remaining monomers.
  • the reaction mixture in a third vacuum chamber whose pressure is 30 to 150 mbar, preferably 50 to 120 mbar, relaxed and directly afterwards in a suitable device at the same pressure to a temperature of 220 to 280 0 C, preferably 240 to 270 0 C, particularly preferably 240 to 260 0 C, heated.
  • the resulting HydroxyarylENS is evaporated with remaining monomers.
  • the reaction mixture is in a further vacuum chamber whose pressure at 5 to 100 mbar, preferably 15 to 100 mbar, particularly preferably 20 to 80 mbar , relaxed and directly afterwards in a suitable device at the same pressure to a temperature of 250 to 300 0 C, preferably 260 to 290 ° C, particularly preferably 260 to 280 ° C, heated.
  • a suitable device at the same pressure to a temperature of 250 to 300 0 C, preferably 260 to 290 ° C, particularly preferably 260 to 280 ° C, heated.
  • Viscosity of the oligomeric carbonate is 1.04 to 1.20, preferably 1.05 to 1.15, particularly preferably 1.06 to 1.10.
  • the oligocarbonate is required after a residence time of 5 to 20 minutes in a sump original, where appropriate with pumping at the same pressure and the same temperature as in the last flash / evaporator stage in a disk or basket reactor and at 250 to 310 0 C, preferred 250 to 290 0 C, more preferably 250 to 280 0 C, at pressures of 1 to 15 mbar, preferably 2 to 10 mbar, at residence times of 30 to 90 minutes, preferably 30 to 60 minutes, further condensed.
  • the product achieves a relative viscosity of 1.12 to 1.28, preferably 1.13 to 1.26, particularly preferably 1.13 to 1.24.
  • the melt leaving this reactor is brought to the desired final viscosity or the final molecular weight in a further disk or basket reactor.
  • the temperatures are from 270 to 330 ° C., preferably from 280 to 320 ° C., particularly preferably from 280 to 310 ° C., the pressure from 0.01 to 3 mbar, preferably from 0.2 to 2 mbar, with residence times of from 60 to 180 min, preferably 75 to 150 min.
  • the rel. Viscosities are adjusted to the level required for the intended application and are 1.18 to 1.40, preferably 1.18 to 1.36, more preferably 1.18 to 1.34.
  • the function of the two basket reactors can also be summarized in a basket reactor.
  • the vapors from all process stages are directly derived, collected and worked up. This work-up is usually carried out by distillation in order to achieve high purities of the recovered materials. This can be done, for example, according to DE-A 10 100 404. Recovery and isolation of the cleaved Monohydroxyarylharm in its purest form is of course from an economic and environmental point of view.
  • the monohydroxyaryl compound can be used directly for producing a dihydroxyaryl compound or a diaryl carbonate.
  • the disk or basket reactors are characterized by the fact that they provide a very large, constantly renewing surface on a vacuum at high residence times.
  • the disk or basket reactors are geometrically formed according to the melt viscosities of the products. Suitable examples are reactors, as described in EP-A 1 253 163, or two-shaft reactors, as described in WO-A 99/28 370.
  • oligocarbonates even very low molecular weight, and the finished polycarbonates are usually promoted by gear pumps, screws of various designs or positive displacement pumps special design.
  • the polycarbonate obtained can be provided with other customary additives and additives (for example auxiliaries and reinforcing agents) to modify properties.
  • additives and additives serves to prolong the service life (eg hydrolysis or degradation stabilizers), to improve the color stability (eg thermal and UV stabilizers), to simplify the processing (eg demulsifiers, flow aids), to improve the performance properties (eg antistatic agents), improving the flame retardancy, influencing the visual impression (eg organic colorants, pigments) or adapting the polymer properties to specific loads (impact modifiers, finely divided minerals, fibers, quartz powder, glass and carbon fibers).
  • additives and additives can be added individually or in any desired mixtures or several different mixtures of the polymer melt, namely directly in the isolation of the polymer or after melting of granules in a so-called compounding step.
  • the content of impurities is determined by gas chromatography (GC).
  • GC gas chromatography
  • the cool-on-column method is used for the determination of DPC and the phenol content.
  • Metal determinations are carried out by ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy).
  • the content of phenolic OH is obtained by IR measurement.
  • a difference measurement is measured from a solution of 2 g of polymer in 50 ml of dichloromethane over pure dichloromethane and determines the Absin difference at 3582 cmfl.
  • the color number was determined as the difference of the extinction at 420 nm and 700 nm in dichloromethane at a concentration of 2.4 g / 50 ml and a layer thickness of 10 cm.
  • Vacuum increased to 60 mbar and the temperature maintained for 15 minutes before being within
  • the diphenyl carbonate used contained 0.5 ppm of phenyl salicylate, 0.5 ppm of o-phenoxybenzoic acid, 2 ppm of phenyl-o-phenoxybenzoate, 98 ppm of phenylpiperidinurethane, less than 1 ppm of phenyl chloroformate, 47 ppm of o-cresylphenyl carbonate and less than 1 ppm of chlorine.
  • the apparatus was freed from atmospheric oxygen by applying a vacuum and purging with nitrogen (three times) and the mixture was melted at 150 ° C. The temperature was raised to 190 0 C and the resulting phenol distilled over 30 minutes. Then the pressure was regulated to 100 mbar and the resulting 20 minutes
  • the melt was then passed through an expansion valve to a separator below 200 mbar.
  • the effluent melt was in a, also below 200 mbar,
  • Falling film evaporator heated again to 190 0 C and collected in a template. After a
  • the conditions in the 2nd, 3rd and 4th stages were 100, 75 and 60 mbar; 220, 255 and 270 0 C as well as 20, 10 and 10 minutes.
  • the resulting oligomer had a rel. Viscosity of 1.068. All vapors were passed through pressure controls in a column under vacuum and discharged as condensates.
  • the oligomer was condensed in a downstream basket reactor at 280 0 C and 7.0 mbar at a residence time of 45 minutes to a higher molecular weight oligomer.
  • the relative viscosity was 1.134.
  • the vapors were condensed.
  • the oligomer was condensed in a further basket reactor at 295 ° C and 1.3 mbar to a relative viscosity of 1.278.
  • the average residence time was determined to be 130 minutes.
  • the vapors are condensed behind or in the vacuum system.
  • the total residence time was 274 minutes.
  • Example 2 illustrates that a melt polycarbonate of excellent color can be obtained by the process of the present invention using the carbonate forming reagent.
  • Example 3 shows that there are impurities which have no negative effect.
  • the carbonate formation reagent containing a diphenyl carbonate used in the method of the present invention was analyzed for the content of impurities to obtain the results shown in Tables 2 and 3.

Abstract

The invention relates to a method for producing polycarbonate according to the transesterification of molten mass method, by reacting at least one aromatic dihydroxyaryl compound and a diarylcarbonate in the melt, at least in the presence of a catalyst. A carbonate forming reagent is used, said reagent containing: at least 99.9 % of a diarylcarbonate of general formula ArO(C=O)OAr 0.5 to 500 ppm of a hydroxyaromate of general formula ArOH - 2 to 300 ppm of arylurethanes of general formula ArO(C=O)NR1R2 - 2 to 100 ppm in the sum of (methylaryl)arylcarbonates of general formula (CH3Ar1)O(C=O)OAr a maximum of 100 ppm in the sum of (aryloxy)aryl carboxylic acid derivatives of general formula Ar2O-Ar3COOZ1 a maximum of 100 ppm in the sum of hydroxyaryl carboxylic acid derivatives of general formula Z2O-Ar4COOAr a maximum of 10 ppm in the sum of o,o`-biphenylene carbonate, dibenzofuran and biphenyldiol derivatives of general formula Z3OAr5-Ar5OZ4 a maximum of 10 ppm in the sum of aryloxyhydroxyaryl derivatives of general formula Ar6OArOZ5 a maximum of 10 ppm in the sum of halogenhydroxyaromate derivatives of general formula (X)mAr7OZ6 a maximum of 10 ppm in the sum of o-arylencarbonate, dihydroxyaromates and derivatives of general formula Ar(OZ7)2 a maximum of 10 ppm of alkylarylcarbonates of general formula ArO(C=O)OR3 - a maximum of 10 ppm in the sum of ethers of general formula ArOR4 a maximum of 5 ppm chloroformic acid ester of general formula Cl(C=O)OAr respectively, a maximum of 1 ppm of benzofuran-1.3-dione, diphenyloxalate and p-Chlorbenzoate a maximum of 10 ppm total content of chlorine respectively, a maximum of 1 ppm of Pb, Cu, Zn, Pd, Sn and Ti, wherein Z1 to Z7 independently represent one or several elements from the group -H, -Ar or -(C=O)OAr, Ar, Ar1 to Ar7 independently represent an aryl radial, X represents -Cl or -Br, m represents a whole number from 1 to 3 and R1 to R4 independently represent a linear, cyclic or branched alkyl radial having 1-20 C-atoms, wherein R1 and R2 form, optionally together, a cycle.

Description

Verfahren zur Herstellung von PolycarbonatProcess for the production of polycarbonate
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Umesterungs- verfahren durch Umsetzung einer aromatischen Dihydroxyarylverbindung und eines Diaryl- carbonats in der Schmelze.The invention relates to a process for the preparation of polycarbonate by the transesterification process by reacting an aromatic dihydroxyaryl compound and a diaryl carbonate in the melt.
Bei der Schmelzeumesterung zur Herstellung von Polycarbonat im industriellen Maßstab wird vorwiegend Diphenylcarbonat eingesetzt. Zur Synthese von Diphenylcarbonat (DPC) sind verschiedenste technische Routen bekannt. Viele der bekannten Verfahren verzichten auf den Einsatz von Phosgen.In melt transesterification for the production of polycarbonate on an industrial scale, diphenyl carbonate is predominantly used. For the synthesis of diphenyl carbonate (DPC) various technical routes are known. Many of the known methods dispense with the use of phosgene.
Eine neuere, phosgenfreie Methode zur Herstellung von Diphenylcarbonat ist die oxidative Direktcarbonylierung, bei der Phenol mit Sauerstoff und Kohlenmonoxid umgesetzt wird. Hier werden komplexe Katalysatorsysteme eingesetzt, die typischerweise eine Palladiumverbindung, mindestens eine Übergangs- oder Hauptgruppenmetallverbindung und ein anorganisches oderA newer, phosgene-free method for the production of diphenyl carbonate is the oxidative direct carbonylation, in which phenol is reacted with oxygen and carbon monoxide. Here, complex catalyst systems are used, which are typically a palladium compound, at least one transition or main group metal compound and an inorganic or
Quartärsalzbromid aufweisen. In Nebenreaktionen bei diesem wenig selektiven Prozess werden hier Oxidationsprodukte des Phenols wie Dihydroxybiphenyle, Phenoxyphenole und Brom- Verbindungen wie Mono- oder Dibromphenole erzeugt. Die vollständige Abtrennung von Spuren dieser Nebenprodukte, sowie von flüchtigen organometallischen Spezies oder thermischenHave quaternary salt bromide. In side reactions in this less selective process, oxidation products of phenol such as dihydroxybiphenyls, phenoxyphenols and bromine compounds such as mono- or dibromophenols are produced here. The complete removal of traces of these by-products, as well as of volatile organometallic species or thermal
Zersetzungsprodukten ist im technischen Maßstab schwierig zu bewerkstelligen.Decomposition products is difficult to accomplish on an industrial scale.
Eine Reihe von DPC-Herstellverfahren verwendet Dialkylcarbonate wie Dimethylcarbonat (DMC) oder Dibutylcarbonat (DBC) oder Dialkyloxalate als Edukte. Auch bei diesen Reaktionen werden Nebenprodukte wie Salicylverbindungen, Alkylarylcarbonate, Alkylphenylderivate (z.B. (Methyl- phenyl)phenylcarbonate), Dialkyl- und Alkylarylether erzeugt, die zusammen mit flüchtigen Derivaten der als Umesterungskatalysatoren eingesetzten Metalle (z.B. Zn, Ti, Sn, Pb, Tl) das erzeugte Diphenylcarbonat kontaminieren können.A number of DPC production processes use dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate (DMC) or dibutyl carbonate (DBC) or dialkyl oxalates as starting materials. These reactions also produce by-products such as salicylic compounds, alkylaryl carbonates, alkylphenyl derivatives (eg (methylphenyl) phenylcarbonates), dialkyl and alkylaryl ethers which, together with volatile derivatives of the metals used as transesterification catalysts (eg Zn, Ti, Sn, Pb, Tl) can contaminate the generated diphenyl carbonate.
Als Verunreinigung der Dialkylcarbonate oder -Oxalate können weitere Stoffe in das eingesetzte DPC gelangen. Kommerzielle Verfahren zu deren Herstellung beruhen auf der Carbonylierung vonAs an impurity of the dialkyl carbonates or oxalates further substances can get into the DPC used. Commercial processes for their preparation are based on the carbonylation of
Alkoholen unter Kupferkatalyse in Gegenwart von Salzsäure. Hier können chlororganische oderAlcohols under copper catalysis in the presence of hydrochloric acid. Here can be chloro-organic or
Kupferorganyle eingeschleppt werden. Bei Synthesewegen über die Umesterung von Ethylen- carbonat können Spuren von Ethlenglykol, Ethylencarbonat oder deren Derivaten wie (2-Hydroxy- ethyl)methylcarbonat, 1,2-Ethylen(bismethylcarbonat) oder 2-Phenoxyethanol in das Produkt gelangen.Copper organyl be introduced. In synthetic routes via the transesterification of ethylene carbonate, traces of ethylene glycol, ethylene carbonate or derivatives thereof such as (2-hydroxyethyl) methyl carbonate, 1,2-ethylene (bismethyl carbonate) or 2-phenoxyethanol can be introduced into the product.
Ein eklatanter Nachteil aller dieser Verfahren ist eine im Vergleich zur Phosgenierung geringe Selektivität, d.h. die Generierung von Nebenprodukten, sowie häufig die Verwendung von metal- lischen Katalysatoren. Dem Herstellprozess schließt sich im Allgemeinen nur eine destillative Reinigung des Produktes an, so dass eine Abtrennung von Verunreinigungen im Spurenmaßstab schwierig zu bewerkstelligen ist. Das heißt, dass über diese Synthesewege Verunreinigungen im DPC generiert werden, die einen äußerst störenden Einfluss auf die Transparenz und Qualität des Schmelzepolycarbonats ausüben. Eine vollständige Abtrennung dieser Verunreinigungen gestaltet sich wirtschaftlich oft zu aufwendig, wie u.a. in EP 592 900 A und EP 677 545 A dargelegte Stand der Technik zeigt.A blatant disadvantage of all these processes is a low selectivity compared to phosgenation, ie the generation of by-products, and often the use of metalloids. metallic catalysts. The manufacturing process is generally followed by only a distillative purification of the product, so that separation of impurities on a trace scale is difficult to accomplish. This means that impurities are generated in the DPC via these synthetic routes, which have a very disturbing effect on the transparency and quality of the melt polycarbonate. A complete separation of these impurities often turns out to be too costly in economic terms, as shown in, for example, EP 592 900 A and EP 677 545 A prior art.
Es ist wünschenswert, das Auftreten von Verunreinigungen im Allgemeinen und der beschriebenen im Besonderen zu vermeiden. Gleichzeitig stellt sich aber der Anspruch, ein wirtschaftliches Ver- fahren zur Herstellung von Diphenylcarbonat bereitzustellen. In diesem Rahmen sind Verunreini¬ gungen tolerabel, solange die Qualität des Schmelzepolycarbonats, z.B. Farbe, Mechanik, Witterungsbeständigkeit und thermische Stabilität nicht wesentlich beeinträchtigt ist.It is desirable to avoid the occurrence of contaminants in general and those described in particular. At the same time, however, the claim is made to provide an economical process for the production of diphenyl carbonate. In this context, impurities are tolerable as long as the quality of the melt polycarbonate, e.g. Color, mechanics, weather resistance and thermal stability is not significantly affected.
Ausgehend vom Stand der Technik stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat bereitzustellen, bei dem die Qualität des Polycarbonats nicht durch Verun- reinigungen des Diarylcarbonats beeinträchtigt ist.Starting from the prior art, therefore, the object is to provide a process for the preparation of polycarbonate, in which the quality of the polycarbonate is not impaired by impurities of the diaryl carbonate.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Schmelzeumesterungsverfahren durch Umsetzen wenigstens einer aromatischen Dihydroxyarylver- bindung und eines Diarylcarbonats in der Schmelze wenigstens in Gegenwart eines Katalysators, wobei ein Carbonatbildungsreagenz eingesetzt wird, welches wenigstens enthält:The invention provides a process for preparing polycarbonate by the melt transesterification process by reacting at least one aromatic dihydroxyaryl compound and a diaryl carbonate in the melt, at least in the presence of a catalyst, using a carbonate formation reagent which contains at least
- mindestens 99,9 % eines Diarylcarbonats der allgemeinen Formel ArO(C=O)OAr- At least 99.9% of a diaryl carbonate of the general formula ArO (C = O) OAr
0,5 bis 500 ppm eines Hydroxyaromaten der allgemeinen Formel ArOH0.5 to 500 ppm of a hydroxyaromatic of the general formula ArOH
2 bis 300 ppm von Arylurethanen der allgemeinen Formel ArO(C=O)NR1R2 2 to 300 ppm of arylurethanes of the general formula ArO (C =O) NR 1 R 2
2 bis 100 ppm in Summe von (Methylaryl)arylcarbonaten der allgemeinen Formel (CH3Ar1P(C=O)OAr2 to 100 ppm in total of (methylaryl) arylcarbonates of the general formula (CH 3 Ar 1 P (C = O) OAr
- maximal 100 ppm in Summe von (Aryloxy)arylcarbonsäurederivaten der allgemeinen Formel Ar2O-Ar3COOZ1 - A maximum of 100 ppm in total of (aryloxy) arylcarbonsäurederivaten the general formula Ar 2 O-Ar 3 COOZ. 1
maximal 100 ppm in Summe von Hydroxyarylcarbonsäurederivaten der allgemeinen Formel Z2O-Ar4COOArnot more than 100 ppm in total of hydroxyarylcarboxylic acid derivatives of the general formula Z 2 O-Ar 4 COOAr
maximal 10 ppm in Summe von o,oΛ-Biphenylencarbonat, Dibenzofuran und Biphenyl- diolderivaten der allgemeinen Formel Z3OAr5-Ar5OZ4 - maximal 10 ppm in Summe von Aiyloxyhydroxyatylderivaten der allgemeinen Formel Ar6OArOZ5 not more than 10 ppm in total of o, o Λ- biphenylene carbonate, dibenzofuran and biphenyl diol derivatives of the general formula Z 3 OAr 5 -Ar 5 OZ 4 - A maximum of 10 ppm in total of Aiyloxyhydroxyatylderivaten the general formula Ar 6 OArOZ. 5
maximal 10 ppm in Summe von Halogenhydroxyaromatenderivaten der allgemeinen Formel (X)1nAr7OZ6 not more than 10 ppm in total of Halogenhydroxyaromatenderivaten the general formula (X) 1n Ar 7 OZ. 6
- maximal 10 ppm in Summe von o-Arylencarbonat, von Dihydroxyaromaten und -derivaten der allgemeinen Formel.Ar(OZ7)2 - A maximum of 10 ppm in total of o-arylene carbonate, of dihydroxyaromatics and derivatives of the general Formel.Ar (OZ 7 ) 2
maximal 10 ppm von Alkylarylcarbonaten der allgemeinen Formel ArO(C=O)OR3 a maximum of 10 ppm of alkylaryl carbonates of the general formula ArO (C =O) OR 3
- maximal 10 ppm in Summe von Ethern der allgemeinen Formel ArOR4 - a maximum of 10 ppm in total of ethers of the general formula ArOR 4
- maximal 5 ppm Chlorameisensäurearylester der allgemeinen Formel Cl(C=O)OAr- A maximum of 5 ppm of aryl chloroformate of the general formula Cl (C = O) OAr
- jeweils maximal 1 ppm von Benzofuran- 1,3 -dion, Diphenyloxalat und p-Chlorbenzoatin each case not more than 1 ppm of benzofuran-1,3-dione, diphenyl oxalate and p-chlorobenzoate
- maximal 10 ppm Gesamtgehalt an Chlor- maximum 10 ppm total chlorine content
- jeweils maximal 1 ppm von Pb, Cu, Zn, Pd, Sn und Ti,in each case at most 1 ppm of Pb, Cu, Zn, Pd, Sn and Ti,
wobei Z1 bis Z7 jeweils unabhängig voneinander für eines oder mehrere Elemente der Gruppe -H, - Ar oder -(C=O)OAr,where Z 1 to Z 7 each independently of one another represent one or more elements of the group -H, -Ar or - (C =O) OAr,
Ar, Ar1 bis Ar7 jeweils unabhängig voneinander für einen Arylrest,Ar, Ar 1 to Ar 7 are each independently an aryl radical,
X für -Cl oder -Br, m für eine ganze Zahl von 1 bis 3 undX is -Cl or -Br, m is an integer from 1 to 3 and
R1 bis R4 jeweils unabhängig voneinander für einen linearen, zyklischen oder verzweigten Alkylrest mit 1-20 C-Atomen steht, wobei R1 und R2 ggf. zusammen einen Zyklus bilden, stehen.R 1 to R 4 each independently represent a linear, cyclic or branched alkyl radical having 1-20 C atoms, where R 1 and R 2 optionally together form a cycle, stand.
Das bei dem erfϊndungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat eingesetzte Carbonatbildungsreagenz enthält keine Verunreinigungen, welche die Qualität des erfindungs¬ gemäß hergestellten Schmelzepolycarbonats, z.B. hinsichtlich Farbe, Mechanik, Witterungs¬ beständigkeit und thermische Stabilität, wesentlich vermindern.The carbonate formation reagent used in the process according to the invention for the production of polycarbonate contains no impurities which affect the quality of the melt polycarbonate prepared according to the invention, e.g. in terms of color, mechanics, weather resistance and thermal stability, significantly reduce.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Carbonatbildungsreagenz, welches erfϊndungs- gemäß zur Herstellung von Polycarbonat eingesetzt wird, durch ein Verfahren hergestellt, welches wenigstens die folgenden Schritte umfasst: (a) Umsetzung einer alkalischen wässrigen Lösung einer Verbindung ArOH mit einer Lösung von Phosgen in einem inerten organischen Lösungsmittel, ggf. in Gegenwart eines orga¬ nischen Katalysators, wenigstens unter Bildung eines DiarylcarbonatsIn a preferred embodiment, the carbonate forming reagent which is erfϊndungsgem according to used for the production of polycarbonate, prepared by a process comprising at least the following steps: (a) reacting an alkaline aqueous solution of a compound ArOH with a solution of phosgene in an inert organic solvent, if appropriate in the presence of an organic catalyst, at least to form a diaryl carbonate
(b) Mindestens einfache, vorzugsweise mehrfache, Extraktion des gemäß Schritt (a) erhaltenen Reaktionsgemisches mit einer wässrigen Lösung(b) at least one simple, preferably multiple, extraction of the reaction mixture obtained according to step (a) with an aqueous solution
(c) Behandlung des gemäß Schritt (b) erhaltenen organischen Extrakts, enthaltend das Lösungs¬ mittel mit einer Restfeuchte von mindestens 0,5 Gew.%, mittels Destillation und/oder Wasserdampfdestillation unter Einleiten von Wasser oder Wasserdampf bei Temperaturen von 40 bis 1800C, bevorzugt 50 bis 1500C5 besonders bevorzugt 60 bis 135°C(c) treating said in step (b) the resulting organic extract containing the Lösungs¬ medium with a residual moisture content of at least 0.5 wt.%, by distillation and / or steam distillation with introduction of water or steam at temperatures from 40 to 180 0 C, preferably 50 to 150 0 C 5, more preferably 60 to 135 ° C.
(d) Destillative Reinigung der gemäß Schritt (c) erhaltenen Reaktionsmischung, welche ggf. eingeengt ist, wobei das Diarylcarbonat als Kopfprodukt oder im Seitenstrom abgenommen und mindestens 0,2 Gew.%, bevorzugt mindestens 0,3 Gew.%, besonders bevorzugt mindestens 0,5 Gew.% (bezogen auf die eingesetzte ArOH-Masse) aus dem Sumpfprodukt entnommen wird.(d) Distillative purification of the reaction mixture obtained according to step (c), which is optionally concentrated, the diaryl carbonate being taken off as top product or in the side stream and at least 0.2% by weight, preferably at least 0.3% by weight, more preferably at least 0.5% by weight (based on the ArOH mass used) is taken from the bottom product.
Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Carbonatbildungsreagenz enthält keine Verunreini¬ gungen, Nebenprodukte o.dgl., welche ein daraus hergestelltes Schmelzepolycarbonat in seiner Qualität wesentlich beeinträchtigt. Die Qualität des mittels Phosgen hergestellten Carbonat- bildungsreagenz reicht aus, um ein Schmelzepolycarbonat von ausgezeichneter Qualität und Transparenz herzustellen. Vorhandene Verunreinigungen o.dgl. wirken sich nicht qualitäts- mindernd auf das Schmelzepolycarbonat aus. Demgegenüber wurde gefunden, dass bei den phosgenfreien Diphenylcarbonatverfahren bzw. Diarylcarbonatverfahren systemimmanente Neben¬ produkte entstehen, welche die Verwendung eines phosgenfrei erzeugten Diphenylcarbonat- gemisches bzw. Diarylcarbonatgemisches bei der Polycarbonatsynthese einschränken oder die Qualität des erzeugten Polycarbonats herabsetzen.A carbonate-forming reagent prepared by this process contains no impurities, by-products or the like, which substantially impair the quality of a melt polycarbonate produced therefrom. The quality of the carbonate-forming reagent produced by means of phosgene is sufficient to produce a melt polycarbonate of excellent quality and transparency. Existing impurities or the like. do not impair the quality of the molten polycarbonate. On the other hand, it has been found that in the phosgene-free diphenyl carbonate or diaryl carbonate processes, systemic by-products are formed which limit the use of a phosgene-free diphenyl carbonate mixture or diaryl carbonate mixture in polycarbonate synthesis or reduce the quality of the polycarbonate produced.
Darüber hinaus ist das Carbonatbildungsreagenz nach diesem Verfahren aufgrund seiner vergleichsweise einfachen technischen Durchführung wirtschaftlich sehr effizient herstellbar.In addition, the carbonate forming reagent is economically very efficient to produce by this method due to its relatively simple technical implementation.
Die Herstellung von Kohlensäurediarylestern (Diarylcarbonate) durch den Phasengrenzflächen- prozess ist prinzipiell aus der Literatur bekannt (z.B. EP-A 12 16 981, EP-A 12 16 982 oder EP-A 12 19 589). Nachfolgend wird das Carbonatbildungsreagenz im Rahmen der vorliegenden Erfin- düng auch vereinfachend als Kohlensäurediarylester bezeichnet. Das gemäß Schritt (a) eingesetzte Alkali kann eine Alkalilauge (Na, K, Li, Ca-Hydroxid) sein, bevorzugt ist Natronlauge und wird im erfϊndungsgemäßen Verfahren vorzugsweise als 20 bis 55 gew.-%ige, besonders bevorzugt 30 bis 50 gew.-%ige Lösung eingesetzt.The preparation of carbonic acid diaryl esters (diaryl carbonates) by the phase boundary process is known in principle from the literature (eg EP-A 12 16 981, EP-A 12 16 982 or EP-A 12 19 589). Hereinafter, the carbonate forming reagent in the context of the present invention is also referred to simply as carbonic acid diarylester. The alkali used in step (a) may be an alkali metal hydroxide solution (Na, K, Li, Ca hydroxide), preferably sodium hydroxide solution and is preferably used in the process according to the invention as 20 to 55% by weight, more preferably 30 to 50% by weight. -% solution used.
Phosgen kann flüssig, gasförmig oder gelöst in einem inerten Lösungsmittel eingesetzt werden.Phosgene can be used liquid, gaseous or dissolved in an inert solvent.
Geeignete Monophenole ArOH zum Einsatz in die Reaktion sind Phenole der Formel (I) oder (H)Suitable monophenols ArOH for use in the reaction are phenols of the formula (I) or (H)
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Hierin bedeutet R Wasserstoff, tert.-Butyl, Halogene, ein verzweigter oder unverzweigter CrQ2 - Alkyl, .C7-C42.-Alkylaryl.oder ein .Cβ-Ca-Arylrest, ein Car.boxyalkyl oder -ary.lrest (τCO2R6). Die Substituenten R1, R2, R3, R4, R5 und R6 sind unabhängig voneinander Elemente der durch R definierten Menge von Struktureinheiten, wobei allerdings R6 nicht H oder Halogen sein sollte. Geeignet sind somit also Phenol selbst, Alkylphenole wie Kresole, Xylenole, p-tert.-Butylphenol, p-Cumylphenol, p-n-Octylphenol, p-iso-Octylphenol, p-n-Nonylphenol und p-iso-Nonylphenol, Halogenphenole wie p-Chlorphenol, 2,4-Dichlorphenol, p-Bromphenol und 2,4,6-Tribromphenol, Arylphenole wie 4-Phenylphenol, Hydroxybenzoesäureester wie Methyl-, isopropyl- oder Phenyl- salicylat oder p-Hydroxy(benzoesäuremethylester). Bevorzugt sind die Kresole und Hydroxy¬ benzoesäureester, besonders bevorzugt ist Phenol.Herein, R represents hydrogen, tert-butyl, halogens, a branched or unbranched CrQ 2 -alkyl, C 7 -C 42 -alkylaryl or a C 6 -C 10 -aryl radical, a car-boxyalkyl or -aryl radical (τCO 2 R 6 ). The substituents R 1, R 2, R 3, R 4, R 5 and R 6 are independently members of the set of moieties defined by R, except that R 6 should not be H or halogen. Also suitable are therefore phenol itself, alkylphenols such as cresols, xylenols, p-tert-butylphenol, p-cumylphenol, pn-octylphenol, p-iso-octylphenol, pn-nonylphenol and p-iso-nonylphenol, halophenols such as p-chlorophenol, 2,4-dichlorophenol, p-bromophenol and 2,4,6-tribromophenol, arylphenols such as 4-phenylphenol, hydroxybenzoic acid esters such as methyl, isopropyl or phenyl salicylate or p-hydroxy (benzoic acid methyl ester). The cresols and hydroxybenzoic acid esters are preferred, phenol being particularly preferred.
In diesem Verfahren verwendete inerte organische Lösungsmittel sind beispielsweise Dichlor- methan, Toluol, die verschiedenen Dichlorethane und Chlorpropanverbindungen, Chlorbenzol und Chlortoluol, vorzugsweise wird Dichlormethan eingesetzt.Inert organic solvents used in this process are, for example, dichloromethane, toluene, the various dichloroethanes and chloropropane compounds, chlorobenzene and chlorotoluene, preferably dichloromethane is used.
Die Reaktionsführung gemäß Schritt (a) wird bevorzugt kontinuierlich und bevorzugt in einer Pfropfenströmung ohne große Rückvermischung durchgeführt. Dies kann somit beispielsweise in Rohrreaktoren geschehen. Die Durchmischung der zwei Phasen (wässrige und organische Phase) kann durch eingebaute Rohrblenden, statische Mischer und/oder beispielsweise Pumpen realisiert werden. Die Reaktionsführung ist in zwei aufeinander folgende Stufen unterteilt.The reaction procedure according to step (a) is preferably carried out continuously and preferably in a plug flow without much back-mixing. This can thus be done for example in tubular reactors. The mixing of the two phases (aqueous and organic phase) can be realized by built-in tube diaphragms, static mixers and / or pumps, for example. The reaction procedure is divided into two successive stages.
In der ersten Stufe wird die wässrige Phase mit der organischen Phase in einer Blende, einer Düse oder einem dynamischen Mischer vermischt. Vorzugsweise ist eine Düse zu verwenden, bei- spielsweise eine mit Bohrungen versehene Konfusor-Difrusor-Kombination oder ein sprungartig verengtes Rohr. Hinter dem Mischorgan ist ein Kühler, bevorzugt mit einem Flüssigkeitsverteiler, zur Kühlung des Reaktionsgemisches auf maximal 500C, bevorzugt maximal 400C vorzusehen.In the first stage, the aqueous phase is mixed with the organic phase in an orifice, nozzle or dynamic mixer. Preferably, a nozzle is to be used, for example a confused-difrusor combination provided with bores or a suddenly narrowed tube. Behind the mixing element is a cooler, preferably with a liquid distributor, for cooling the reaction mixture to a maximum of 50 0 C, preferably a maximum of 40 0 C provided.
Bei zu geringen Mischleistungen ist die Reaktion unvollständig, d.h. es wird das Monophenol nicht komplett mit dem Phosgen umgesetzt, so dass zum einen Monophenol ins Abwasser gelangt und zum anderen das Zwischenprodukt der Chlorameisensäurearylester in das Endprodukt geschleppt wird. Bei zu hohen Mischleistungen tritt eine höhere Verseifungs- und Rückspaltung des Phosgens und des Kohlensäurediarylesters auf, so dass zum einen Monophenol ins Abwasser gelangt und zum anderen ein deutlich erhöhter Phosgenüberschuss benötigt wird.If the mixing power is too low, the reaction is incomplete, i. the monophenol is not completely reacted with the phosgene, so that, on the one hand, monophenol enters the wastewater and, on the other hand, the intermediate product of the aryl chloroformate is dragged into the end product. If the mixing performance is too high, a higher saponification and cleavage of the phosgene and the carbonic diaryl ester occurs, so that, on the one hand, monophenol enters the wastewater and, on the other hand, a significantly increased phosgene excess is required.
Die Reaktion der ersten Stufe wird gestartet, indem die Reaktionskomponenten Phosgen, inertes Lösungsmittel, welches bevorzugt erst als Lösungsmittel für das Phosgen dient, und Phenol, welches vorzugsweise zuvor bereits in der Alkalilauge gelöst ist, in Kontakt gebracht werden. Die Verweilzeit im kontinuierlichen Prozess der ersten Stufe liegt im Bereich von 2 Sekunden bis 300 Sekunden, bevorzugt im Bereich von 4 Sekunden bis 200 Sekunden. Vorzugsweise wird der pH- Wert der ersten Stufe durch das Verhältnis von Älkalilauge/Pheήol/Phosgen so eingestellt, dass der pH-Wert im Bereich von 11,0 bis 12,0, bevorzugt 11,2 bis 11,8, besonders bevorzugt bei 11,4 bis 11.6 liegt. Die Reaktionstemperatur in der ersten Stufe wird durch Kühlung auf maximal 400C, bevorzugt maximal 35°C gehalten.The reaction of the first stage is started by bringing the reaction components phosgene, inert solvent, which preferably serves first as a solvent for the phosgene, and phenol, which is preferably already previously dissolved in the alkali, are brought into contact. The residence time in the continuous process of the first stage is in the range of 2 seconds to 300 seconds, preferably in the range of 4 seconds to 200 seconds. Preferably, the pH of the first stage is adjusted by the ratio of Älkalilauge / Pheήol / phosgene, that the pH in the range of 11.0 to 12.0, preferably 11.2 to 11.8, particularly preferably 11 , 4 to 11.6. The reaction temperature in the first stage is maintained by cooling to a maximum of 40 0 C, preferably a maximum of 35 ° C.
In der zweiten Stufe des kontinuierlichen Verfahrens gemäß Schritt (a) wird die Reaktion zum Kohlensäurediarylester komplettiert. Die Durchmischung der zwei Phasen (wässrige und orga- nische Phase) in der zweiten Stufe erfolgt in regelmäßigen Abständen durch bevorzugt statische oder dynamische Dispergierorgane. Als statische Elemente kommen dabei vorzugsweise Blenden, Düsen oder verengte Rohrquerschnitte zum Einsatz. In letztere können zusätzlich Einbauten (statische Mischer) zur Stromteilung und -Vermischung eingesetzt werden. Der Druckabfall pro Dispergierelement beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,5 bar. Die Geschwindigkeit im engsten Querschnitt des Elements liegt typischerweise bei 2 bis 10 m/s, bevorzugt 3 bis 9 m/s, ganz besonders bevorzugt 4 bei 7 m/s. Die Mischzeit (Verweilzeit im Dispergierorgan) beträgt maximal 0,5 s, bevorzugt 0,01 bis 0,1 s. Die Verweilzeit zwischen zwei aufeinander folgenden Dispergier- organen beträgt 3 bis 12 s, bevorzugt 5 bis 10 s. Geeignete dynamische Mischer sind z.B. Pumpen oder allgemein Rotor-Stator-Systeme. Die Verweilzeiten der zweiten Stufe liegen bei 1 Minute bis 2 Stunden, bevorzugt 2 Minuten bis 20 Minuten, ganz besonders bevorzugt 3 Minuten bis 15 Minuten.In the second stage of the continuous process according to step (a), the reaction is completed to the carbonic acid diaryl ester. The mixing of the two phases (aqueous and organic phase) in the second stage takes place at regular intervals by means of preferably static or dynamic dispersing agents. As static elements are preferably diaphragms, nozzles or narrowed pipe sections are used. In the latter, additional installations (static mixers) can be used for stream splitting and mixing. The pressure drop per dispersing element is preferably 0.1 to 0.5 bar. The velocity in the narrowest cross-section of the element is typically 2 to 10 m / s, preferably 3 to 9 m / s, most preferably 4 at 7 m / s. The mixing time (residence time in the dispersing) is at most 0.5 s, preferably 0.01 to 0.1 s. The residence time between two successive dispersing agents is 3 to 12 s, preferably 5 to 10 s. Suitable dynamic mixers are, for example, pumps or generally rotor-stator systems. The residence times of the second stage are 1 minute to 2 hours, preferably 2 minutes to 20 minutes, most preferably 3 minutes to 15 minutes.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Katalysator zu Beginn der zweiten Stufe zuge¬ führt. Direkt nach oder während der Zugabe des Katalysators wird die Reaktion des Verfahrens bevorzugt gekühlt. Die Reaktionstemperatur wird durch Kühlung auf maximal 50°C, bevorzugt maximal 400C, ganz besonders bevorzugt maximal 35°C gehalten. Es kann vorteilhaft sein, den Katalysator an mehreren, bevorzugt an zwei, Stellen der zweiten Stufe der Reaktion im konti¬ nuierlichen Verfahren zuzusetzen. Zwischen der ersten und der zweiten Stufe kann auch eine Zwischenpufferung z.B. in einem gerührten Verweilzeitgefaß unter Beibehaltung der gemischten Phasen durchgeführt werden.In a preferred embodiment, a catalyst is fed zuge¬ at the beginning of the second stage. Directly after or during the addition of the catalyst, the reaction of the process is preferably cooled. The reaction temperature is maintained by cooling to a maximum of 50 ° C, preferably a maximum of 40 0 C, most preferably a maximum of 35 ° C. It may be advantageous to add the catalyst at several, preferably at two, points in the second stage of the reaction in the continuous process. Between the first and the second stage, an intermediate buffering can also be carried out, for example, in a stirred residence vessel while maintaining the mixed phases.
Geeignete Katalysatoren sind z.B. tertiäre Amine, N-Alkylpiperidine oder Oniumsalze. Unter Oniumsalzen werden Rahmen der vorliegenden Erfindung Verbindungen wie PR4X und NR4X, wobei R ein Alkyl und/oder Arylrest und/oder ein H sein kann und X ein Anion ist, verstanden. Bevorzugt werden Tributylamin, Triethylamin und N-Ethylpiperidin verwendet. Ganz besonders bevorzugt wird N-Ethylpiperidin. Die Konzentration der Katalysatoren beträgt 0,0001 mol-% bis 0,1 mol-%, bevorzugt 0,01 mol-% bis 0,075 mol-%, bezogen auf das eingesetzte Phenol.Suitable catalysts are, for example, tertiary amines, N-alkylpiperidines or onium salts. Among onium salts, the scope of the present invention is understood to mean compounds such as PR 4 X and NR 4 X, where R can be an alkyl and / or aryl radical and / or an H and X is an anion. Tributylamine, triethylamine and N-ethylpiperidine are preferably used. Very particular preference is given to N-ethylpiperidine. The concentration of the catalysts is 0.0001 mol% to 0.1 mol%, preferably 0.01 mol% to 0.075 mol%, based on the phenol used.
Vorzugsweise wird in der zweiten Stufe des Verfahrens der pH-Wert durch Messung des pH- Werts (wird im kontinuierlichen Verfahren bevorzugt online nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren gemessen) und entsprechende Einstellung des pH- Wertes durch Zugabe der Alkalilauge geregelt. Die Menge zugeführter Alkalilauge wird so eingestellt, dass der pH- Wert nach der zweiten Verfahrensstufe im Bereich von 7,5 bis 10,5, bevorzugt 8 bis 10, besonders bevorzugt 8,2 bis 9,5, liegt.Preferably, in the second stage of the process, the pH is controlled by measuring the pH (preferably measured online in the continuous process by methods known in the art) and adjusting the pH accordingly by adding the caustic. The amount of added alkali metal hydroxide solution is adjusted so that the pH after the second process stage is in the range of 7.5 to 10.5, preferably 8 to 10, particularly preferably 8.2 to 9.5.
Phosgen wird in Bezug auf das Phenol im Verhältnis von 1,01 bis 1,14 mol-%, bevorzugt 1,05 bis 1,10 mol-%, gefahren. Das Lösungsmittel wird so zugemischt, dass der Kohlensäurediphenylester in einer 5 bis 60-%igen Lösung, bevorzugt 20 bis 45-%igen Lösung, nach der Reaktion vorliegt.Phosgene is run relative to the phenol in the ratio of 1.01 to 1.14 mol%, preferably 1.05 to 1.10 mol%. The solvent is mixed in such a way that the carbonic acid diphenyl ester is present in a 5 to 60% strength solution, preferably 20 to 45% strength solution, after the reaction.
Nach der Reaktion wird die organische, den Kohlensäurediarylester enthaltende Phase üblicher¬ weise mit einer wässrigen Flüssigkeit gewaschen und nach jedem Waschvorgang von der wässrigen Phase soweit wie möglich getrennt (Extraktion mit einer wässrigen Lösung gemäß Schritt (b)). Die Wäsche erfolgt bevorzugt mit entsalztem Wasser. Die Kohlensäurediarylester- lösung ist nach der Wäsche und Abtrennung der Waschflüssigkeit üblicherweise trüb. Als Wasch¬ flüssigkeit werden wässrige Flüssigkeiten zur Abtrennung des Katalysators, z.B. verdünnte Mineralsäuren wie HCl oder H3PO4, und zur weiteren Reinigung vollentsalztes Wasser eingesetzt. Die Konzentration von HCl oder H3PO4 in der Waschflüssigkeit kann beispielsweise 0,5 bis 1,0 Gew.-% betragen. Die Extraktion erfolgt mindestens zweifach.After the reaction, the organic phase containing the carbonic acid diarylester is customarily washed with an aqueous liquid and separated from the aqueous phase as far as possible after each washing operation (extraction with an aqueous solution according to step (b)). The laundry is preferably carried out with desalinated water. The carbonic acid diarylester solution is usually cloudy after washing and separation of the washing liquid. The washing liquid used is aqueous liquids for separating off the catalyst, for example dilute mineral acids such as HCl or H 3 PO 4 , and deionized water for further purification. The concentration of HCl or H 3 PO 4 in the washing liquid may be, for example, 0.5 to 1.0% by weight. The extraction takes place at least twice.
Als Phasentrennvorrichtungen zur Abtrennung der Waschflüssigkeit von der organischen Phase können grundsätzlich bekannte Trennvorrichtungen wie Trenngefäße, Phasenseparatoren, Zentri- fugen und Coalescer oder auch Kombinationen dieser Vorrichtungen verwendet werden.As phase separation devices for separating the washing liquid from the organic phase it is possible in principle to use known separating devices, such as separating vessels, phase separators, centrifuges and coalescers, or else combinations of these devices.
Im nachfolgenden Schritt (c) erfolgt die Behandlung des organischen Extrakts, enthaltend das Lösungsmittel mit einer Restfeuchte von mindestens 0,5 Gew.%, aus Schritt (b) thermisch mit Wasser. Dieser Schritt wird ausgeführt bei Temperaturen von 400C bis 1800C, bevorzugt 50 bis 1500C, besonders bevorzugt 70 bis 135°C, mittels Destillation und/oder Wasserdampfdestillation unter Einleiten von Wasser oder Wasserdampf (Wasserdampf-Strippen). Die in dem organischen Extrakt enthaltene Restfeuchte oder das ggf. zugesetzte flüssige Wasser oder der zugesetzte Wasserdampf wirken als Schleppgas (Strippgas) zur Entfernung des Lösungsmittels, von Resten des Phenols und von Verunreinigungen.In the subsequent step (c), the organic extract containing the solvent having a residual moisture content of at least 0.5% by weight of step (b) is thermally treated with water. This step is carried out at temperatures of 40 0 C to 180 0 C, preferably 50 to 150 0 C, particularly preferably 70 to 135 ° C, by means of distillation and / or steam distillation with introduction of water or steam (steam stripping). The residual moisture contained in the organic extract or the optionally added liquid water or the added water vapor act as a drag gas (stripping gas) to remove the solvent, residues of the phenol and impurities.
Eine erste mögliche AusfUhrungsform ist die Destillation des organischen Extrakts mit einer Rest- feuchte von mindestens 0,5 Gew.% im genannten Temperaturbereich. Dabei wird das organische Extrakt, welches ggf. eingeengt ist, von Lösungsmittel und Restphenol befreit. Eine zweite, bevor¬ zugte Ausführungsform ist die Wasserdampfdestillation des ggf. eingeengten organischen Extrakts unter Einleiten von Wasser oder Wasserdampf.A first possible embodiment is the distillation of the organic extract with a residual moisture content of at least 0.5% by weight in the temperature range mentioned. In this case, the organic extract, which is optionally concentrated, freed of solvent and residual phenol. A second, preferred embodiment is the steam distillation of the optionally concentrated organic extract while introducing water or steam.
Anschließend wird das Destillat bevorzugt kondensiert und das erhaltene Lösungsmittel- Wasser- Gemisch, bevorzugt ohne vorherige Phasentrennung, in die Reaktion zurückgeführt.Subsequently, the distillate is preferably condensed and the resulting solvent-water mixture, preferably without prior phase separation, recycled into the reaction.
Die Behandlung gemäß Schritt (c) kann in einer oder mehreren Temperatur- und Druckstufen, z.B. in verschiedenen Destillationskolonnen und/oder Strippgefäßen, erfolgen. Werden mehrere Stufen verwendet, wird bevorzugt mit einem in Fließrichtung ansteigenden Temperaturprofil und/oder abnehmenden Druckprofil gearbeitet.The treatment according to step (c) may be carried out in one or more temperature and pressure stages, e.g. in different distillation columns and / or stripping vessels. If several stages are used, it is preferred to work with a temperature profile rising in the direction of flow and / or a decreasing pressure profile.
Anschließend erfolgt gemäß Schritt (d) eine destillative Reinigung (Feindestillation) des im Sumpf in Schritt (c) verbleibenden Diarylcarbonats. Kennzeichnend für diesen Schritt ist, dass mindestens 0,2 Gew.%, bevorzugt mindestens 0,3 Gew.%, besonders bevorzugt mindestens 0,5 Gew.%, (bezogen auf die eingesetzte ArOH-Masse) aus dem Sumpfprodukt entnommen wird. Das aus dem Sumpfprodukt erhaltene Diarylcarbonat wird nicht wieder in den Prozess zurückgeführt. Schritt (d) kann ein- oder mehrstufig erfolgen. Dabei können verschiedene prinzipiell bekannte Destillations¬ methoden angewendet werden. Zum Beispiel kann die Destillation in zwei Stufen erfolgen, wobei in einer ersten Kolonne zunächst ArOH und andere leichtersiedende Verbindungen als Kopfprodukt entnommen werden und das Diarylcarbonat im Sumpf verbleibt. Die Hochsiederfraktion kann ggf. wieder in das Verfahren zurückgeführt werden. In einer zweiten Kolonne bei höherer Temperatur und/oder niedrigerem Druck als in der ersten Kolonne kann danach das Diarylcarbonat als Kopfprodukt oder auf einem der oberen Trennböden entnommen werden. Dem z.B. mittels eines Umlaufverdampfers umgewälzten Sumpf dieser Kolonne wird dann eine entsprechende Teilmenge als Purge ent¬ nommen.Subsequently, according to step (d), a distillative purification (fine distillation) of the diaryl carbonate remaining in the bottom in step (c). Characteristic of this step is that at least 0.2 wt.%, Preferably at least 0.3 wt.%, Particularly preferably at least 0.5 wt.%, (Based on the ArOH mass used) is taken from the bottom product. The diaryl carbonate obtained from the bottom product is not returned to the process. Step (d) can be one or more stages. Various methods of distillation known in principle can be used. For example, the distillation can be carried out in two stages, wherein in a first column first ArOH and other lower-boiling compounds are taken overhead and the diaryl carbonate remains in the bottom. If necessary, the high boiler fraction can be returned to the process. In a second column at a higher temperature and / or lower pressure than in the first column, the diaryl carbonate can then be removed as top product or on one of the upper separation trays. The bottoms of this column circulated, for example, by means of a circulation evaporator, are then taken off a corresponding subset as purges.
Eine alternative Variante ist die Verwendung einer Trennwandkolonne, bei der Hochsieder als Kopφrodukt, ein umlaufendes Sumpfprodukt, aus dem ein Purgestrom abgezweigt wird, sowie Diarylcarbonat als Seitenstrom entnommen wird.An alternative variant is the use of a dividing wall column, in which high boilers are taken as Kopφrodukt, a circulating bottom product, from which a purge stream is diverted, and diaryl carbonate is taken as a side stream.
Eine bevorzugte Variante ist angelehnt an die für ein Substanzphosgenierungsverfahren ent¬ wickelte Ausführungsform der EP 784 048 A. Die Feindestillation des Diarylcarbonats erfolgt hier in einer einzigen Destillationskolonne. Die Reaktionsmischung aus Schritt (c) wird dabei auf einem der oberen Böden eingespeist, am Kopf der Kolonne wird ein Produkt entnommen, der Sumpf wird mittels eines Umlauf verdampfers umgewälzt, wobei ein Purgestrom entnommen wird und das Diarylcarbonat im Seitenstrom bevorzugt auf einem Boden unterhalb der Höhe der Feedeinspeisung entnommen. Vor der Entfernung des Purgestroms kann ein weiterer Trennschritt erfolgen, bei dem durch bekannte Methoden, wie z.B. Destillation, Extraktion, Membrantrennung oder Fällung, eine Anreicherung der abzutrennenden Schwersieder gegenüber dem hier noch in hoher Konzentration vorliegenden Diarylcarbonat vorgenommen wird. Beispielsweise kann ein Strom, der etwa 0,5 bis 5 % des Feedstroms aus Schritt (c) umfasst, dem Sumpf entnommen und einer weiteren Destillation, z.B. in einer Kolonne oder einem Fallfilmverdampfer, unterzogen werden. Dem Sumpf dieser Destillation wird der genannte Anteil als Purge entnommen, während das Destillat in die Feindestillationskolonne oder in eine andere Stelle im Verfahren zurückgeführt werden kann. Diese Reinigungsstufen können beispielsweise kontinuierlich so gefuhrt werden, dass die Sumpftemperatur bei der Destillation bei mindestens 1509C bis 3100C, bevorzugt mindestens 160 bis 2300C liegt. Der zur Durchführung der Destillation notwendige Druck liegt bei 1 bis 1000 mbar, bevorzugt bei 5 bis 100 mbar.A preferred variant is based on the embodiment of EP 784 048 A developed for a substance phosgenation process. The fine distillation of the diaryl carbonate takes place here in a single distillation column. The reaction mixture from step (c) is fed to one of the upper trays, at the top of the column, a product is withdrawn, the bottom is circulated by means of a circulation evaporator, wherein a purge stream is removed and the diaryl carbonate in the side stream preferably on a bottom below the Height of feed feed taken. Before the removal of the purge stream, a further separation step can be carried out, in which, by known methods, such as distillation, extraction, membrane separation or precipitation, an enrichment of the high boilers to be separated from the present in high concentration diaryl carbonate is made. For example, a stream comprising about 0.5 to 5% of the feed stream from step (c) may be withdrawn from the bottoms and subjected to further distillation, eg, in a column or a falling film evaporator. The bottom of this distillation, the said portion is removed as purge, while the distillate can be recycled to the Feindestillationskolonne or to another point in the process. These purification steps may be, for example, continuously guided such that the bottom temperature in the distillation of at least 150 9 C to 310 0 C, preferably at least 160 located to 230 0 C. The pressure necessary to carry out the distillation is from 1 to 1000 mbar, preferably from 5 to 100 mbar.
Die Kohlensäurediarylester hergestellt nach dem bevorzugten Verfahren mittels Phosgen zeichnen sich durch eine sehr hohe Reinheit mit GC-Reinheiten (cool on column-Methode) von mindestens 99,99 %, bevorzugt mindestens 99,9925 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,995 %, und einem extrem guten Umesterungsverhalten aus, so dass ein Polycarbonat in exzellenter Qualität hergestellt werden kann. Das Carbonatbildungsreagenz, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat eingesetzt wird, ist charakterisiert durch einen Gehalt vonThe carbonic acid diaryl esters prepared by the preferred method using phosgene are distinguished by a very high purity with GC purities (cool on column method) of at least 99.99%, preferably at least 99.9925%, very particularly preferably at least 99.995%, and extremely good transesterification behavior, so that a polycarbonate can be produced in excellent quality. The carbonate forming reagent which is used in the process according to the invention for the production of polycarbonate is characterized by a content of
• mindestens 99,9 %, bevorzugt mindestens 99,95 %, besonders bevorzugt mindestens 99,97 % (Nachweis per cool-on-column-GC-Methode), eines Diarylcarbonats der allgemeinen Formel ArO(C=O)OAr, das aus den Phenolen der Formel (I) oder (II) hergestellt wird, wobeiAt least 99.9%, preferably at least 99.95%, particularly preferably at least 99.97% (detection by cool-on-column GC method) of a diaryl carbonate of the general formula ArO (C =O) OAr, which consists of the phenols of formula (I) or (II) is prepared, wherein
Diphenylcarbonat besonders bevorzugt ist.Diphenyl carbonate is particularly preferred.
• 0,5 bis 500 ppm, bevorzugt 1 bis 300 ppm, besonders bevorzugt 2 bis 150 ppm, eines Hydroxyaromaten der allgemeinen Formel ArOH, bevorzugt der Formel (I) oder (II), wobei Phenol besonders bevorzugt ist.0.5 to 500 ppm, preferably 1 to 300 ppm, more preferably 2 to 150 ppm, of a hydroxyaromatic of the general formula ArOH, preferably of the formula (I) or (II), with phenol being particularly preferred.
• 2 bis 300 ppm, bevorzugt 4 bis 150 ppm, besonders bevorzugt 5 bis 100 ppm, von Aryl- urethanen der allgemeinen Formel ArO(C=O)NR1R2. Wichtige Vertreter dieser Gruppe sind Dealkylierungsprodukte der als Katalysatoren eingesetzten Trialkylamine und Alkylpiperidine. Insbesondere Phenylpiperidylurethan ist hier zu nennen.2 to 300 ppm, preferably 4 to 150 ppm, particularly preferably 5 to 100 ppm, of aryl urethanes of the general formula ArO (C =O) NR 1 R 2 . Important representatives of this group are dealkylation products of the trialkylamines and alkylpiperidines used as catalysts. In particular phenylpiperidylurethane should be mentioned here.
• 2 bis 100 ppm, bevorzugt 3 bis 80 ppm, besonders bevorzugt 4 bis 60 ppm, in Summe von (Methylaryl)arylcarbonaten (CH3Ar1)O(C=O)OAr. Beispiele für diese Gruppe sind o-, m- und p-Rresol sowie Kresylarylcarbonate und gemischte oder einheitliche Dikresylcarbonate. Mengenmäßig am wichtigsten sind die o-Kresolderivate. Es ist einerseits wichtig, ein mög¬ lichst kresolarmes Phenol, d.h. bevorzugt ein Phenol mit weniger als 300 ppm Kresolen, besonders bevorzugt mit weniger als 100 ppm Kxesolen, einzusetzen. Außerdem ist es wichtig, bei Phosgenverfahren das Reaktionsgemisch frei von Alkylarylcarbonaten oder Dialkyl- carbonaten zu halten oder zumindest nicht bei hohen Temperaturen diesen Substanzen aus¬ zusetzen, da ansonsten Rresolderivate entstehen können.• 2 to 100 ppm, preferably 3 to 80 ppm, particularly preferably 4 to 60 ppm, in the sum of (methylaryl) arylcarbonates (CH 3 Ar 1 ) O (C = O) OAr. Examples of this group are o-, m- and p -resol as well as cresylaryl carbonates and mixed or uniform dicresylcarbonates. Most important are the o-cresol derivatives. On the one hand, it is important to use a phenol which is as low in cresol as possible, ie preferably a phenol having less than 300 ppm of cresols, more preferably less than 100 ppm of cxesols. In addition, it is important to keep the reaction mixture free of alkylaryl carbonates or dialkyl carbonates in the case of phosgene processes or at least not to decompose these substances at high temperatures, since otherwise the rresol derivatives can be formed.
• Maximal 100 ppm, bevorzugt maximal 50 ppm, besonders bevorzugt maximal 25 ppm in Summe von Aryloxyarylcarbonsäurederivaten der allgemeinen Formel Ar2O-Ar3COOZ1. Wichtige Vertreter sind die p- und vor allem die o-Phenoxybenzoesäurederivate und hier wiederum vor allem die Phenylester.Not more than 100 ppm, preferably not more than 50 ppm, particularly preferably not more than 25 ppm in total of aryloxyarylcarboxylic acid derivatives of the general formula Ar 2 O-Ar 3 COOZ 1 . Important representatives are the p- and especially the o-Phenoxybenzoesäurederivate and here again especially the phenyl esters.
• Maximal 100 ppm, bevorzugt maximal 10 ppm, besonders bevorzugt maximal 5 ppm, in Summe von Hydroxyarylcarbonsäurederivaten der allgemeinen Formel Z2O-Ar4COOAr. Wichtige Vertreter sind die p- und vor allem die o-Hydroxybenzoesäurephenylester und ihrer Carbonate. Aufgrund des ähnlichen Siedepunkts ist die Trennung von Phenylsalicylat vonAt most 100 ppm, preferably at most 10 ppm, particularly preferably at most 5 ppm, in total of hydroxyarylcarboxylic acid derivatives of the general formula Z 2 O-Ar 4 COOAr. Important representatives are the p- and especially the o-Hydroxybenzoesäurephenylester and their carbonates. Due to the similar boiling point, the separation of phenyl salicylate from
Diphenylcarbonat destillativ besonders schwierig. Durch die Extraktion gemäß Schritt (b) kann es allerdings deutlich abgereichert werden. • Maximal 10 ppm, bevorzugt maximal 5 ppm, besonders bevorzugt maximal 1 ppm, in Summe von o,oΛ-Biphenylencarbonat, Dibenzofuran und Biphenyldiolderivaten der Formel Z3OAr5- Ar5OZ4. Wichtige Vertreter sind die o,o\ o,pΛ- und p,p^-Dihydroxybiphenyle, sowie deren Mono- und Diarylcarbonate. Um deren Gehalt zu minimieren ist es wichtig, ein möglichst biphenyldiolarmes Phenol einzusetzen und während des Verfahrens oxidative Bedingungen wie z.B. die Gegenwart von Sauerstoff zu vermeiden. Dies kann durch dem Fachmann bekannte Verfahren wie z.B. Durchblasen oder Überleiten von Inertgasen, Entgasen der Eduktströme oder Zugabe von Reduktionsmitteln erreicht werden.Diphenyl carbonate by distillation particularly difficult. However, it can be significantly depleted by the extraction according to step (b). • Maximum of 10 ppm, preferably at most 5 ppm, particularly of the formula Z is preferably more than 1 ppm, in sum of o, o Λ -Biphenylencarbonat, dibenzofuran and Biphenyldiolderivaten 3 OAr 5 - Ar 5 OZ. 4 Important representatives are the o, o \ o, p Λ - and p, p ^ -Dihydroxybiphenyle, and their mono- and diaryl carbonates. In order to minimize their content it is important to use a phenol which is as low in biphenyl diol as possible and to avoid oxidative conditions such as the presence of oxygen during the process. This can be achieved by methods known to the person skilled in the art, for example by blowing or passing inert gases, degassing the educt streams or adding reducing agents.
• Maximal 10 ppm, bevorzugt maximal 5 ppm, besonders bevorzugt maximal 1 ppm in Summe von Aryloxyhydroxyarylderivaten der allgemeinen Formel Ar6OArOZ5. Wichtige Vertreter sind die o und p-Phenoxyphenole sowie deren Carbonate. Um deren Gehalt zu minimieren, ist es wichtig, ein möglichst phenoxyphenolarmes Phenol einzusetzen und während des Ver¬ fahrens oxidative Bedingungen, wie z.B. die Gegenwart von Sauerstoff, zu vermeiden. Dies kann durch dem Fachmann bekannte Verfahren wie z.B. Durchblasen oder Überleiten von Inertgasen, Entgasen der Eduktströme oder Zugabe von Reduktionsmitteln erreicht werden.At most 10 ppm, preferably at most 5 ppm, more preferably at most 1 ppm in total of Aryloxyhydroxyarylderivaten the general formula Ar 6 OArOZ. 5 Important representatives are the o and p-Phenoxyphenole and their carbonates. In order to minimize their content, it is important to use a Phenoxyphenolarmes phenol which is as low as possible and to avoid oxidative conditions, such as the presence of oxygen, during the process. This can be achieved by methods known to the person skilled in the art, for example by blowing or passing inert gases, degassing the educt streams or adding reducing agents.
• Maximal 10 ppm, bevorzugt maximal 5 ppm, besonders bevorzugt maximal 1 ppm, in Summe von Halogenhydroxyaromatenderivaten der allgemeinen Formel (X)1nAr7OZ6. Wichtige Vertreter sind die o- und p-Halogenphenole, die 2,4- und 2,6-Dihalogenphenole sowie ihre Carbonate. Wichtig ist hierbei, die Verwendung eines chlorarmen und (C=O)ClBr-armen Phosgens.At most 10 ppm, preferably at most 5 ppm, particularly preferably at most 1 ppm, in total of Halogenhydroxyaromatenderivaten the general formula (X) 1n Ar 7 OZ. 6 Important representatives are the o- and p-halophenols, the 2,4- and 2,6-Dihalogenphenole and their carbonates. Important here is the use of a low-chlorine and (C = O) ClBr-poor phosgene.
• Maximal 10 ppm, bevorzugt maximal 5 ppm, besonders bevorzugt maximal 1 ppm, in Summe von o-Arylencarbonat, von Dihydroxyaromaten und -derivaten der Formel Ar(OZ7)2. Bevor¬ zugt wird deshalb zur Diphenylcarbonatsynthese ein Phenol eingesetzt, das weniger als 500 ppm, bevorzugt weniger als 200 ppm, besonders bevorzugt weniger als 100 ppm, Dihydroxybenzole enthält.At most 10 ppm, preferably at most 5 ppm, particularly preferably at most 1 ppm, in total of o-arylene carbonate, of dihydroxyaromatics and derivatives of the formula Ar (OZ 7 ) 2 . Preferably, therefore, a phenol is used for the synthesis of diphenyl carbonate which contains less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, more preferably less than 100 ppm, of dihydroxybenzenes.
• Maximal 10 ppm, bevorzugt maximal 5 ppm, besonders bevorzugt maximal 1 ppm, von Alkyl- arylcarbonaten der allgemeinen Formal ArO(C=O)OR3 At most 10 ppm, preferably at most 5 ppm, particularly preferably at most 1 ppm, of alkyl aryl carbonates of the general formula ArO (C =O) OR 3
• Maximal 10 ppm, bevorzugt maximal 5 ppm, besonders bevorzugt maximal 1 ppm in Summe von Ethern AxOR4 A maximum of 10 ppm, preferably a maximum of 5 ppm, more preferably a maximum of 1 ppm in total of Ethern AxOR 4
• Maximal 5 ppm, bevorzugt maximal 3 ppm, besonders bevorzugt maximal 1 ppm, Chlorameisensäurearylester der allgemeinen Formal Cl(C=O)OAr. Chlorameisensäurephenyl- ester ist als starker Inhibitor der Reaktion bekannt. Er kann durch ausreichend lange Nach- reaktion sowie durch die bei der Extraktion gemäß Schritt (b) ablaufende Hydrolyse und anschließende Wasserdampfbehandlung und/oder Wasserdampfdestillation weitgehend ent¬ fernt werden.At most 5 ppm, preferably at most 3 ppm, particularly preferably at most 1 ppm, aryl chloroformate of the general formula Cl (C =O) OAr. Chloroformic acid phenyl ester is known to be a strong inhibitor of the reaction. He can reaction as well as by the in the extraction according to step (b) proceeding hydrolysis and subsequent steam treatment and / or steam distillation are largely ent removed.
• Jeweils maximal 1 ppm von Benzofuran-l,3-dion, Diphenyloxalat, p-Chlorbenzoat• A maximum of 1 ppm of benzofuran-l, 3-dione, diphenyl oxalate, p-chlorobenzoate
• Maximal 10 ppm Gesamtgehalt an Chlor• Maximum 10 ppm total chlorine content
• Jeweils maximal 1 ppm von Pb, Cu, Zn, Pd, Sn und Ti,1 ppm maximum of Pb, Cu, Zn, Pd, Sn and Ti,
wobei Z1 bis Z7 jeweils unabhängig voneinander für eines oder mehrere Elemente der Gruppe -H, -Ar oder -(C=O)OAr,where Z 1 to Z 7 each independently of one another represent one or more elements of the group -H, -Ar or - (C =O) OAr,
Ar, Ar1 bis Ar7 jeweils unabhängig voneinander für einen Arylrest, bevorzugt jeweils für einen Phenylrest,Ar, Ar 1 to Ar 7 are each independently an aryl radical, preferably in each case a phenyl radical,
X für -Cl oder -BrX for -Cl or -Br
m für eine ganze Zahl von 1 bis 3 undm for an integer from 1 to 3 and
R1 bis R4 jeweils unabhängig voneinander für einen linearen, zyklischen oder verzweigten Alkylrest mit 1-20 C-Atomen steht, wobei R1 und R2 zusammen einen Zyklus bilden können, stehen.R 1 to R 4 each independently represent a linear, cyclic or branched alkyl radical having 1-20 C atoms, wherein R 1 and R 2 may together form a cycle.
Bevorzugt enthält das Carbonatbildungsreagenz keine weiteren organischen Verunreinigungen in einer Menge von mehr als 100 ppm und keine weiteren Elemente außer C, H, N, P, Cl und O im Maßstab von mehr als 5 ppm. Ggf. vorhandene Metalle sind besonders bevorzugt nur in Mengen von maximal 1 ppm enthalten.Preferably, the carbonate forming reagent contains no further organic impurities in an amount of more than 100 ppm and no further elements except C, H, N, P, Cl and O in the scale of more than 5 ppm. Possibly. existing metals are particularly preferably contained only in amounts of at most 1 ppm.
Das Carbonatbildungsreagenz wird bei der Herstellung von Polycarbonat nach dem Schmelze- umesterungsverfahren durch Umsetzen wenigstens einer aromatischen Dihydroxyarylverbindung und des Carbonatbildungsreagenz, enthaltend ein Diarylcarbonat, in der Schmelze wenigstens in Gegenwart eines Katalysators eingesetzt. Das Schmelzeumesterungsverfahren ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Die Durchführung des Verfahrens ist beispielsweise in WO 02/077067 beschrieben.The carbonate forming reagent is used in the production of polycarbonate by the melt transesterification method by reacting at least one aromatic dihydroxyaryl compound and the carbonate forming reagent containing a diaryl carbonate in the melt at least in the presence of a catalyst. The melt transesterification process is basically known from the prior art. The implementation of the method is described for example in WO 02/077067.
Für die Herstellung von Polycarbonaten sind geeignete Dihydroxyarylverbindungen solche der FormelFor the preparation of polycarbonates, suitable dihydroxyaryl compounds are those of the formula
HO-Z-OH in denen Z ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 C-Atomen ist, der einen oder mehrere aromatische Kerne enthalten kann, substituiert sein kann und aliphatische oder cycloaliphatische Reste bzw. Alkylaryle oder Heteroatome als Brückenglieder enthalten kann.HO-Z-OH in which Z is an aromatic radical having 6 to 30 C atoms, which may contain one or more aromatic nuclei, may be substituted and may contain aliphatic or cycloaliphatic radicals or alkylaryls or heteroatoms as bridge members.
Beispiele für Dihydroxyarylverbindungen sind: Dihydroxybenzole, Dihydroxydiphenyle, Bis- (hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-aryle, Bis- (hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxy- phenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, l,r-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole, sowie deren kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen.Examples of dihydroxyaryl compounds are: dihydroxybenzenes, dihydroxydiphenyls, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) aryls, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis (hydroxyphenyl) ketones, bis - (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, l, r-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes, and their ring-alkylated and ring-halogenated compounds.
Bevorzugte Dihydroxyarylverbindungen sind beispielsweise: Resorcin, 4,4'-Dihydroxydiphenyl, Bis-(4-hydroxyphenyl)-methan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, Bis-(4-hydroxy- phenyl)-diphenyl-methan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)- 1-phenyl-ethan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)- l-(l-naphthyl)-ethan, l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-l-(2- naphthyl)-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxy- phenyl)-propan, 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxy- phenyl)-propan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)- 1 -phenyl-propan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-hexa- fluor-propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methyl-butan, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-Preferred dihydroxyaryl compounds are, for example: resorcinol, 4,4'-dihydroxydiphenyl, bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxyphenyl) - diphenylmethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenylethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- (1-naphthyl) ethane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -1- (2-naphthyl) ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl ) -hexa-fluoropropane, 2,4-bis- (4-hydroxyphenyl) -2-methyl-butane, 2,4-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -
2-methyl-butan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 1 , 1 -Bis(3,5-dimethyl4-hydroxyphenyl)- cyclohexan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-4-methyl-cyclohexan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-3 ,3,5- trimethyl-cyclohexan, l,3-Bis-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzol, 1,1'- Bis-(4-hydroxy- phenyl)-3-düsopropyl-benzol, l,l'-Bis-(4-hydroxyphenyl)-4-diisopropyl-benzol, l,3-Bis-[2-(3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzol, Bis-(4-hydroxyphenyl)-ether, Bis-(4-hydroxy- phenyl)-sulfid, Bis-(4-hydroxyphenyl)-sulfon, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon und2-methyl-butane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane, 1,1-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -cyclohexane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -4 -methylcyclohexane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,3-bis- [2- (4-hydroxyphenyl) -2-propyl] -benzene, 1 '1'-Bis (4-hydroxyphenyl) -3-diisopropylbenzene, 1'-bis (4-hydroxyphenyl) -4-diisopropylbenzene, 1,3-bis- [2- (3 , 5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-propyl] -benzene, bis (4-hydroxyphenyl) ether, bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, bis - (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) sulfone and
2,2',3,3'-Tetrahydro-3,3,3I,3I-tetramethyl-l,l'-spirobi-[lH-inden]-555'-diol.2,2 ', 3,3'-tetrahydro-3,3,3 I , 3 I -tetramethyl-1, 1'-spirobi- [1H-indene] -5 5 5'-diol.
Besonders bevorzugte Dihydroxyarylverbindungen sind: Resorcin, 4,4'-Dihydroxydiphenyl, Bis- (4-hydroxyphenyl)-diphenyl-methan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)- 1 -phenyl-ethan, Bis-(4-hydroxy- phenyl)-l-(l-naphthyl)-ethan, Bis-(4-hydroxyphenyl)-l-(2-naρhthyl)-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxy- phenyl)-propan, 2,2-Bis(3,5-dimetliyl-4-hydroxyphenyl)-propan, 1,1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)- cyclohexan, l,l-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)- 3,3,5-trimethyl-cyclohexan, 1,1'- Bis-(4-hydroxyphenyl)-3-diisopropyl-benzol und 1,1*- Bis-(4- hydroxyphenyl)-4-diisopropyl-benzol.Particularly preferred dihydroxyaryl compounds are: resorcinol, 4,4'-dihydroxydiphenyl, bis- (4-hydroxyphenyl) -diphenyl-methane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-ethane, bis- (4-hydroxy - phenyl) -1- (1-naphthyl) ethane, bis (4-hydroxyphenyl) -1- (2-naphthyl) ethane, 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane, 2, 2-bis (3,5-dimethylo-4-hydroxyphenyl) -propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane, 1,1-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -cyclohexane 1,1-Bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1'-bis (4-hydroxyphenyl) -3-diisopropylbenzene and 1,1 * - bis ( 4-hydroxyphenyl) -4-diisopropylbenzene.
Ganz besonders bevorzugt sind: 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethyl-cyclohexan. Es können sowohl eine Dihydroxyarylverbindung unter Bildung von Homopolycarbonaten als auch mehrere Dihydroxyarylverbindungen unter Bildung von Copolycarbonaten verwendet werden.Very particularly preferred are: 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -propane and bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethyl-cyclohexane. Both a dihydroxyaryl compound to form homopolycarbonates and several dihydroxyaryl compounds to form copolycarbonates can be used.
Anstelle der monomeren Dihydroxyarylverbindungen können auch niedermolekulare, überwiegend OH-endgruppengestoppte Oligocarbonate als Ausgangsverbindung eingesetzt werden.Instead of the monomeric Dihydroxyarylverbindungen and low molecular weight, predominantly OH-endgruppengestoppte oligocarbonates can be used as the starting compound.
Die Dihydroxyarylverbindungen können auch mit Restgehalten der Monohydroxyarylverbin- dungen, aus denen sie hergestellt wurden, bzw. die niedermolekularen Oligocarbonate mit Restgehalten der Monohydroxyarylverbindungen, die bei der Herstellung der Oligomeren abge¬ spalten wurden, eingesetzt werden. Die Gehalte können bis zu 20 %, vorzugsweise 10 %, besonders bevorzugt bis 5 % und ganz besonders bevorzugt bis zu 2 % betragen.The dihydroxyaryl compounds can also be used with residual contents of the monohydroxyaryl compounds from which they have been prepared, or the low molecular weight oligocarbonates with residual contents of the monohydroxyaryl compounds which have been removed in the preparation of the oligomers. The contents may be up to 20%, preferably 10%, more preferably up to 5% and most preferably up to 2%.
Bezogen auf die Dihydroxyarylverbindung werden das Diphenylcarbonat mit 1,02 bis 1,30 Mol, bevorzugt mit 1,04 bis 1,25 Mol, besonders bevorzugt mit 1,06 bis 1,22 Mol, ganz besonders bevorzugt mit 1,06 bis 1,20 Mol pro Mol Dihydroxyarylverbindung eingesetzt.Based on the dihydroxyaryl compound, the diphenyl carbonate is admixed with 1.02 to 1.30 mol, preferably with 1.04 to 1.25 mol, particularly preferably with 1.06 to 1.22 mol, very particularly preferably with 1.06 to 1, 20 moles per mole of dihydroxyaryl used.
Zur Beeinflussung bzw. Veränderung der Endgruppen kann zusätzlich eine Monohydroxyarylver- bindung eingesetzt werden, die nicht zur Herstellung des verwendeten Diphenylcarbonats benutzt wurde. Sie wird durch folgende allgemeine Formel dargestellt:To influence or change the end groups, it is additionally possible to use a monohydroxyaryl compound which was not used for the preparation of the diphenyl carbonate used. It is represented by the following general formula:
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wobei R, R1 und R" unabhängig voneinander H, gegebenenfalls verzweigtes C1-C34 Alkyl/Cycloalkyl, C7-C34-Alkylaryl oder C6-C34-Aryl darstellen. R kann auch -COO-R'" bedeuten, wobei R'" H, gegebenenfalls verzweigtes C1-C34 Alkyl/Cycloalkyl, C7-C34-AHCyIaTyI oder CO-C34- Aryl sein kann. In diesem speziellen Fall kann R nicht H sein, wohl aber R' und R".where R, R 1 and R "independently of one another are H, optionally branched C 1 -C 34 alkyl / cycloalkyl, C 7 -C 34 -alkylaryl or C 6 -C 34 -aryl R can also be -COO-R '" where R '''may be H, optionally branched C 1 -C 34 alkyl / cycloalkyl, C 7 -C 34 -AhCyIaTyI or C 0 -C 34 aryl In this particular case, R may not be H, but R' and R ".
Solche Monohydroxyarylverbindungen sind beispielsweise: 1-, 2- oder 3-Methylphenol, 2,4- Dimethylphenol 4-Ethylphenol, 4-n-Propylphenol, 4-iso-Propylphenol, 4-n-ButylphenoL, 4-iso- Butylphenol, 4-tert-Butylphenol, 4-n-Peniylphenol, 4-n-Hexylphenol, 4-iso-Octylphenol, 4-n- Nonylphenol, 3-Pentadecylphenol, 4-Cyclohexylphenol, 4-(l-Methyl-l-phenylethyl)-phenol, 4- Phenylphenol, 4-Phenoxyphenol, 4-(l-Naphthyl)-phenol, 4-(2-Naphthyl)-phenol, 4-Trirylphenol, Methylsalicylat, Ethylsalicylat, n-Propylsalicylat, iso-Propylsalicylat, n-Butylsalicylat, iso- Butylsalicylat, tert-Butylsalicylat, Phenylsalicylat und Benzylsalicylat. Bevorzugt sind 4-tert-Butylphenol, 4-iso-Octylphenol und 3-Pentadecylphenol.Examples of such monohydroxyaryl compounds are: 1-, 2- or 3-methylphenol, 2,4-dimethylphenol 4-ethylphenol, 4-n-propylphenol, 4-iso-propylphenol, 4-n-butylphenol, 4-isobutylphenol, 4- tert-butylphenol, 4-n-peniylphenol, 4-n-hexylphenol, 4-iso-octylphenol, 4-n-nonylphenol, 3-pentadecylphenol, 4-cyclohexylphenol, 4- (1-methyl-1-phenylethyl) -phenol, 4-phenylphenol, 4-phenoxyphenol, 4- (1-naphthyl) -phenol, 4- (2-naphthyl) -phenol, 4-trirylphenol, methyl salicylate, ethyl salicylate, n-propyl salicylate, iso-propyl salicylate, n-butyl salicylate, iso- Butyl salicylate, tert-butyl salicylate, phenyl salicylate and benzyl salicylate. Preference is given to 4-tert-butylphenol, 4-iso-octylphenol and 3-pentadecylphenol.
Dabei ist eine Monohydroxyarylverbindung zu wählen, deren Siedepunkt über dem der Mono- hydroxyarylverbindung liegt, die zur Herstellung des verwendeten Diarylcarbonates eingesetzt wird. Die Monohydroxyarylverbindung kann zu jedem Zeitpunkt im Reaktionsverlauf zugegeben werden. Sie wird bevorzugt zu Beginn der Reaktion zugegeben oder aber auch an beliebiger Stelle im Verfahrensverlauf. Der Anteil an freier Monohydroxyarylverbindung kann 0,2 — 20 Mol %, bevorzugt 0,4 - 10 Mol %, bezogen auf die Dihydroxyarylverbindung, betragen.A monohydroxyaryl compound whose boiling point is above that of the monohydroxyaryl compound used to prepare the diaryl carbonate used must be chosen. The monohydroxyaryl compound can be added at any time in the course of the reaction. It is preferably added at the beginning of the reaction or else at any point in the course of the process. The proportion of free monohydroxyaryl compound may be 0.2-20 mol%, preferably 0.4-10 mol%, based on the dihydroxyaryl compound.
Die Endgruppen können auch durch Mitverwendung eines Diarylcarbonates, dessen Basis-Mono- hydroxyarylverbindung einen höheren Siedepunkt als die Basis- Monohydroxyarylverbindung des hauptsächlich eingesetzten Diarylcarbonates hat, verändert werden. Auch hierbei kann das Diarylcarbonat zu jedem Zeitpunkt im Reaktionsverlauf zugegeben werden. Es wird bevorzugt zu Beginn der Reaktion zugegeben oder aber auch an beliebiger Stelle im Verfahrensverlauf. Der Anteil des Diarylcarbonates mit der höher siedenden Basis-Monohydroxyarylverbindung an der gesamt eingesetzten Diarylcarbonatmenge kann 1 — 40 Mol %, bevorzugt 1 — 20 Mol % und besonders bevorzugt 1 — 10 Mol % betragen.The end groups can also be altered by concomitant use of a diaryl carbonate whose base mono-hydroxyaryl compound has a higher boiling point than the base monohydroxyaryl compound of the main diaryl carbonate used. Again, the diaryl carbonate can be added at any time during the course of the reaction. It is preferably added at the beginning of the reaction or else at any point in the course of the process. The proportion of the diaryl carbonate with the higher-boiling base monohydroxyaryl compound in the total amount of diaryl carbonate used can be 1 to 40 mol%, preferably 1 to 20 mol% and particularly preferably 1 to 10 mol%.
Als Katalysatoren werden im Schmelzumesterungsverfahren zur Herstellung von Polycarbonaten die in der Literatur bekannten basischen Katalysatoren wie beispielsweise Alkali- und Erdalkali- hydröxyde und -oxyde, aber auch Ammonium- oder Phosphoniumsalze, im Folgenden als Onium- salze bezeichnet, eingesetzt. Bevorzugt werden bei der Synthese Oniumsalze, besonders bevorzugt Phosphoniumsalze eingesetzt. Phosphoniumsalze im Sinne der Erfindung sind solche der allge¬ meinen Formel:Catalysts which are used in the melt transesterification process for preparing polycarbonates are the basic catalysts known in the literature, such as, for example, alkali metal and alkaline earth oxides and oxides, but also ammonium or phosphonium salts, referred to below as onium salts. Onium salts, more preferably phosphonium salts, are preferably used in the synthesis. Phosphonium salts in the context of the invention are those of the general formula:
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Figure imgf000017_0001
wobei R1"4 dieselben oder verschiedene Q-Cio-Alkyle, C6-C14-Aryle, C7-C15-Arylalkyle oder C5- Cö-Cycloalkyle, bevorzugt Methyl oder C6-C14-Aryle, besonders bevorzugt Methyl oder Phenyl sein können, und X" ein Anion wie Hydroxyd, Sulfat, Hydrogensulfat, Hydrogencarbonat, Carbo- nat oder ein Halogenid, bevorzugt Chlorid oder ein Alkylat bzw. Arylat der Formel -OR sein kann, wobei R ein Cβ-Cu-Aryl, C7-Ci5-Arylalkyl oder Cs-Cβ-Cycloalkyl, bevorzugt Phenyl sein kann. Bevorzugte Katalysatoren sind Tetraphenylphosphoniumchlorid, Tetraphenylphosphonium- hydroxid und Tetraphenylphosphoniumphenolat,besonders bevorzugt ist Tetraphenyl- phosphoniύmphenolat.where R 1 "4 are the same or different Q-Cio-alkyls, C 6 -C 14 -aryls, C 7 -C 15 -arylalkyls or C 5 -C 6 -cycloalkyls, preferably methyl or C 6 -C 14 -aryls, are particularly preferred May be methyl or phenyl, and X "may be an anion such as hydroxide, sulfate, hydrogensulfate, bicarbonate, carbonate or a halide, preferably chloride or an alkylate or arylate of the formula -OR, where R is a Cβ-Cu-aryl , C 7 -C 5 -Arylalkyl or Cs-Cβ-cycloalkyl, preferably phenyl. Preferred catalysts are tetraphenylphosphonium chloride, tetraphenylphosphonium hydroxide and tetraphenylphosphonium phenolate, particular preference is given to tetraphenylphosphonophenolate.
Sie werden bevorzugt in Mengen von 10~8 bis 10"3 mol, bezogen auf 1 mol Dihydroxyaryl- Verbindung, besonders bevorzugt in Mengen von 10"7 bis 10"4 mol, eingesetzt.They are preferably used in amounts of from 10.sup.-8 to 10.sup.- 3 mol, based on 1 mol of dihydroxyaryl compound, more preferably in amounts of 10.sup.- 7 to 10.sup.- 4 mol.
Weitere Katalysatoren können allein oder zusätzlich zu dem Oniumsalz als Cokatalysator verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Polykondensation zu erhöhen.Other catalysts may be used alone or in addition to the onium salt as cocatalyst to increase the rate of polycondensation.
Dazu gehören die alkalisch wirkenden Salze von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen, wie Hydroxyde, Alkoxyde und Äryloxyde von Lithium, Natrium und Kalium, vorzugsweise Hydroxyde, Alkoxyde oder Äryloxyde von Natrium. Am meisten bevorzugt sind Natriumhydroxyd und Natriumphenolat, sowie auch das Dinatriumsalz des 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propans.These include the alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals, such as hydroxides, alkoxides and acryloxyde of lithium, sodium and potassium, preferably hydroxides, alkoxides or acryloxyde of sodium. Most preferred are sodium hydroxide and sodium phenolate, as well as the disodium salt of 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane.
Die Mengen der alkalisch wirkenden Salze von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen allein oder als Cokatalysator können im Bereich von 1 bis 500 ppb, vorzugsweise 5 bis 300 ppb und am meisten bevorzugt 5 bis 200 ppb liegen, jeweils berechnet als Natrium und bezogen auf zu bildendes Polycarbonat.The amounts of alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals alone or as co-catalyst may range from 1 to 500 ppb, preferably from 5 to 300 ppb, and most preferably from 5 to 200 ppb, each calculated as sodium and based on polycarbonate to be formed.
Die alkalisch wirkenden Salze von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen können- schon bei der Herstellung der Oligocarbonate, das heißt zu Beginn der Synthese, eingesetzt oder aber auch erst vor der Polykondensation zugemischt werden, um unerwünschte Nebenreaktionen zu unter¬ drücken.The alkaline salts of alkali metals and alkaline earth metals can already be used in the preparation of the oligocarbonates, that is to say at the beginning of the synthesis, or else be added only before the polycondensation in order to suppress undesirable side reactions.
Weiter besteht auch die Möglichkeit, ergänzende Mengen Oniumkatalysatoren des gleichen Typs oder eines anderen vor der Polykondensation zuzugeben.Furthermore, it is also possible to add additional amounts of onium catalysts of the same type or another before the polycondensation.
Die Zugabe der Katalysatoren erfolgt in Lösung, um bei der Dosierung schädliche Überkonzentra¬ tionen zu vermeiden. Die Lösungsmittel sind System- und verfahrensinhärente Verbindungen wie beispielsweise Dihydroxyarylverbindungen, Diarylcarbonate oder Monohydroxyarylverbindungen. Besonders bevorzugt sind Monohydroxyarylverbindungen, weil dem Fachmann geläufig ist, dass sich die Dihydroxyarylverbindungen und Diarylcarbonate bei schon leicht erhöhten Temperaturen, insbesondere unter Katalysatoreinwirkung, leicht verändern und zersetzen. Hierunter leiden die Polycarbonatqualitäten. Beim technisch bedeutsamen Umesterungsverfahren zur Herstellung von Polycarbonat ist die bevorzugte Verbindung Phenol. Phenol bietet sich auch deshalb schon zwingend an, weil der vorzugsweise benutzte Katalysator Tetraphenylphosphoniumphenolat bei der Herstellung als Mischkristall mit Phenol isoliert wird.The addition of the catalysts takes place in solution in order to avoid harmful overconcentration during the metering. The solvents are system and process inherent compounds such as dihydroxyaryl compounds, diaryl carbonates or monohydroxyaryl compounds. Particular preference is given to monohydroxyaryl compounds because it is familiar to the person skilled in the art that the dihydroxyaryl compounds and diaryl carbonates readily change and decompose at already slightly elevated temperatures, in particular under the action of a catalyst. These include polycarbonate grades. In the technically significant transesterification process for the production of polycarbonate, the preferred compound is phenol. That's why phenol is already available mandatory, because the preferably used catalyst tetraphenylphosphonium phenolate is isolated in the production as a mixed crystal with phenol.
Die thermoplastischen Polycarbonate sind durch die FormelThe thermoplastic polycarbonates are represented by the formula
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beschrieben. Die Klammer bezeichnet eine sich n-mal wiederholende Struktureinheit, wobei Z wie oben definiert ist.described. The bracket denotes a n-times repeating structural unit, where Z is as defined above.
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ist in diesem Fall als ganze Gruppe auch H.is in this case as a whole group also H.
Die Polycarbonate haben einen äußerst geringen Gehalt von Kationen und Anionen von jeweils maximal 60. ppb, bevorzugt maximal 40 ppb und besonders, bevorzugt maximal 20 ppb (als Na-The polycarbonates have an extremely low content of cations and anions of in each case not more than 60. ppb, preferably not more than 40 ppb and especially preferably not more than 20 ppb (as sodium).
Kation berechnet), wobei als Kationen solche von Alkali- und Erdalkalimetallen vorliegen, welche beispielsweise als Verunreinigung aus den verwendeten Rohstoffen und den Phosphonium- und Ammoniumsalzen stammen können. Weitere Ionen wie Fe-, Ni-, Cr-, Zn-, Sn, Mo-, AI-Ionen und ihre Homologen können in den Rohstoffen enthalten sein oder durch Abtrag oder Korrosion aus den Werkstoffen der benutzten Anlage stammen. Der Gehalt dieser Ionen ist in der Summe maximal 2 ppm, bevorzugt maximal 1 ppm und besonders bevorzugt maximal 0,5 ppm.Calculated cation), wherein as cations are those of alkali and alkaline earth metals, which may originate, for example, as an impurity from the raw materials used and the phosphonium and ammonium salts. Other ions such as Fe, Ni, Cr, Zn, Sn, Mo, Al ions and their homologues can be contained in the raw materials or originate from the materials of the plant used by removal or corrosion. The content of these ions is in the sum a maximum of 2 ppm, preferably at most 1 ppm and more preferably at most 0.5 ppm.
Als Anionen liegen solche von anorganischen Säuren und von organischen Säuren in äquivalenten Mengen vor (z.B. Chlorid, Sulfat, Carbonat, Phosphat, Phosphit, Oxalat).As anions are those of inorganic acids and organic acids in equivalent amounts (e.g., chloride, sulfate, carbonate, phosphate, phosphite, oxalate).
Angestrebt werden also geringste Mengen, die nur durch Verwendung reinster Rohstoffe erreicht werden können. Derart reine Rohstoffe sind z.B. nur nach Reinigungsverfahren wie Um¬ kristallisieren, Destillieren, Umfallen mit Wäschen erhältlich.The aim is thus the smallest amounts that can be achieved only by using pure raw materials. Such pure raw materials are e.g. only available after purification processes such as recrystallization, distillation, topping with washes.
Die erhaltenen Gewichtsmittel der Molekulargewichte (Mw) betragen 15.000 bis 40.000, bevorzugt 17.000 bis 36.000, besonders bevorzugt 17.000 bis 34.000 g/mol, wobei Mw über die relative Viskosität nach der Mark-Houwink Korrelation (J. M. G. Cowie, Chemie und Physik der synthe¬ tischen Polymeren, Vieweg Lehrbuch, Braunschweig/Wϊesbaden, 1997, Seite 235) bestimmt wird.The weight average molecular weights (M w ) obtained are from 15,000 to 40,000, preferably from 17,000 to 36,000, particularly preferably from 17,000 to 34,000 g / mol, where M w is determined by the relative Viscosity according to the Mark-Houwink correlation (JMG Cowie, Chemistry and Physics of synthetic polymers, Vieweg textbook, Braunschweig / Wϊesbaden, 1997, page 235) is determined.
Die Polycarbonate können gezielt verzweigt werden. Geeignete Verzweiger sind die für die PoIy- carbonatherstellung bekannten Verbindungen mit drei und mehr funktionellen Gruppen, vorzugs- weise solche mit drei oder mehr Hydroxylgruppen.The polycarbonates can be selectively branched. Suitable branching agents are the compounds known for polycarbonate preparation having three or more functional groups, preferably those having three or more hydroxyl groups.
Einige der verwendbaren Verbindungen mit drei oder mehr phenolischen Hydroxylgruppen sind beispielsweise Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-hepten-2, 4,6-Dimethyl- 2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1 ,3 ,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1 -Tri-(4-hydroxy- phenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, 2,2-Bis-(4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclo- hexyl]-propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol und Tetra-(4-hydroxyphenyl)-methan.Some of the useful compounds having three or more phenolic hydroxyl groups include, for example, phloroglucinol, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) -heptene-2, 4,6-dimethyl-2,4,6- tri- (4-hydroxyphenyl) heptane, 1, 3, 5-tri- (4-hydroxyphenyl) -benzene, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) -ethane, tri- (4-hydroxyphenyl ) -phenylmethane, 2,2-bis (4,4-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexyl] -propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl-isopropyl) -phenol and tetra- (4 hydroxyphenyl) methane.
Einige der sonstigen trifunktionellen Verbindungen sind: 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trimesin- säure, Cyanurchlorid und 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol.Some of the other trifunctional compounds are: 2,4-dihydroxybenzoic acid, trimesic acid, cyanuric chloride and 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole.
Bevorzugte Verzweiger sind: 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol und 1,1,1 -Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan.Preferred branching agents are: 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole and 1,1,1-tri (4-hydroxyphenyl) -ethane.
Die Verzweiger werden in Mengen von 0,02 bis 3,6 Mol%, bezogen auf die Dihydroxyaryl- verbindung, eingesetzt.The branching agents are used in amounts of from 0.02 to 3.6 mol%, based on the Dihydroxyaryl- connection.
Das Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Umesterungsverfahren kann diskonti¬ nuierlich oder auch kontinuierlich gestaltet werden. Nachdem die Dihydroxyarylverbindungen und das Diphenylcarbonat, ggf. mit weiteren Verbindungen, als Schmelze vorliegen, wird in Gegen- wart geeigneter Katalysatoren die Umsetzung gestartet. Der Umsatz bzw. das Molekulargewicht wird bei steigenden Temperaturen und fallenden Drücken in geeigneten Apparaten und Vorrich¬ tungen durch Abführen der sich abspaltenden Monohydroxyarylverbindung solange erhöht, bis der angestrebte Endzustand erreicht ist. Durch Wahl des Verhältnisses Dihydroxyarylverbindung zu Diphenylcarbonat, der durch Wahl der Verfahrensweise bzw. Anlage zur Herstellung des PoIy- carbonats gegebenen Verlustrate des Diphenylcarbonats über die Brüden und ggf. zugesetzter Verbindungen, wie beispielsweise einer höhersiedenden Monohydroxyarylverbindung, werden die Endgruppen in Art und Konzentration geprägt.The process for the production of polycarbonate by the transesterification process can be designed discontinuously or else continuously. After the dihydroxyaryl compounds and the diphenyl carbonate, optionally with other compounds, are in the form of a melt, the reaction is started in the presence of suitable catalysts. The conversion or the molecular weight is increased with increasing temperatures and falling pressures in suitable apparatuses and devices by removing the monohydroxyaryl compound which has split off until the desired final state has been reached. By selecting the ratio of dihydroxyaryl compound to diphenyl carbonate, the loss rate of the diphenyl carbonate via the vapors and optionally added compounds, such as, for example, a higher-boiling monohydroxyaryl compound, given by the choice of the method or plant for preparing the polycarbonate, the end groups are characterized in type and concentration.
Bezüglich der Art und Weise, in welcher Anlage und nach welcher Verfahrensweise der Prozess ausgeführt wird, gibt es keine Limitierung und Einschränkung. Weiter gibt es keine spezielle Limitierung und Einschränkung bezüglich der Temperaturen, der Drücke und der verwendeten Katalysatoren, um die Schmelzeumesterungsreaktion zwischen der Dihydroxyarylverbindung und dem Diphenylcarbonat, ggf. auch anderer zugesetzter Reaktanten durchzuführen. Jede Bedingung ist möglich, solange die gewählten Temperaturen, Drücke und Katalysatoren eine Schmelzeumesterung unter entsprechend schneller Entfernung der abgespaltenen Monohydroxyarylverbindung ermöglichen.Regarding the way in which plant and according to which procedure the process is carried out, there is no limitation and restriction. Further, there is no specific limitation and limitation on the temperatures, pressures and catalysts used to perform the melt transesterification reaction between the dihydroxyaryl compound and the diphenyl carbonate, optionally also other added reactants. Each condition is possible, as long as the selected temperatures, pressures and catalysts allow a melt transesterification with correspondingly rapid removal of the cleaved Monohydroxyarylverbindung.
Die Temperaturen über den gesamten Prozess liegen bei 180 bis 330 0C, die Drücke bei 15 bar absolut bis 0,01 mbar absolut.The temperatures over the entire process are 180 to 330 0 C, the pressures at 15 bar absolute to 0.01 mbar absolute.
Meist wird eine kontinuierliche Verfahrensweise gewählt, weil es vorteilhaft für die Produkt- qualitätist.Mostly, a continuous procedure is chosen because it is beneficial to product quality.
Vorzugsweise ist das kontinuierliche Verfahren zur Herstellung von Polycarbonaten dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Dihydroxyarylverbindungen mit dem Diphenylcarbonat, ggf. auch anderer zugesetzter Reaktanten, unter Verwendung von Katalysatoren, nach einer Vorkondensation ohne Abtrennen der gebildeten Monohydroxyarylverbindung in sich dann daran anschließenden mehreren Reaktions-Verdampfer-Stufen bei schrittweise steigenden Temperaturen und schrittweise fallenden Drücken das Molekulargewicht bis zur gewünschten Größe aufgebaut wird.Preferably, the continuous process for the preparation of polycarbonates is characterized in that one or more Dihydroxyarylverbindungen with the diphenyl carbonate, optionally also other added reactants, using catalysts, after a precondensation without separating the Monohydroxyarylverbindung formed in then then connected to several reaction evaporator Step by step increasing temperatures and gradually decreasing pressures, the molecular weight is built up to the desired size.
Die für die einzelnen Reaktions-Verdampfer-Stufen geeigneten Vorrichtungen, Apparate und Reaktoren sind entsprechend dem Verfahrensverlauf Wärmetauscher, Entspannungsapparate, Ab- scheider, Kolonnen, Verdampfer, Rührbehälter und Reaktoren oder sonstige käufliche Apparate, welche die nötige Verweilzeit bei ausgewählten Temperaturen und Drucken bereitstellen. Die gewählten Vorrichtungen müssen den nötigen Wärmeeintrag ermöglichen und so konstruiert sein, dass sie den kontinuierlich wachsenden Schmelzviskositäten gerecht werden.The apparatus, apparatuses and reactors suitable for the individual reaction-evaporator stages are, according to the process course, heat exchangers, expansion apparatuses, separators, columns, evaporators, stirred vessels and reactors or other commercially available apparatuses which provide the necessary residence time at selected temperatures and pressures. The chosen devices must provide the necessary heat input and be designed to meet the ever-increasing melt viscosities.
Alle Vorrichtungen sind über Pumpen, Rohrleitungen und Ventilen miteinander verbunden. Die Rohrleitungen zwischen allen Einrichtungen sollten selbstverständlich so kurz wie möglich sein und die Krümmungen der Leitungen so gering wie möglich gehalten werden, um unnötig ver¬ längerte Verweilzeiten zu vermeiden. Dabei sind die äußeren, das heißt technischen Rahmen¬ bedingungen und Belange für Montagen chemischer Anlagen zu berücksichtigen.All devices are connected by pumps, piping and valves. The pipelines between all devices should, of course, be as short as possible and the curvatures of the lines should be kept as low as possible in order to avoid unnecessarily extended residence times. Here, the external, that is technical Rahmen¬ conditions and concerns for assemblies of chemical plants to be considered.
Zur Durchführung des Verfahrens nach einer bevorzugten kontinuierlichen Verfahrensweise können die Reaktionspartner entweder gemeinsam aufgeschmolzen oder aber die feste Dihydroxy¬ arylverbindung in der Diphenylcarbonatschmelze oder das feste Diphenylcarbonat in der Schmelze der Dihydroxyarylverbindung gelöst werden oder beide Rohstoffe werden als Schmelze, bevorzugt direkt aus der Herstellung, zusammengeführt. Die Verweilzeiten der getrennten Schmelzen der Rohstoffe, insbesondere die der Schmelze der Dihydroxyarylverbindung, werden so kurz wie möglich eingestellt. Das Schmelzegemisch kann dagegen wegen des im Vergleich zu den einzelnen Rohstoffen erniedrigten Schmelzpunktes des Rohstoffgemisches bei entsprechend niedrigeren Temperaturen ohne Qualitätseinbußen länger verweilen.To carry out the process according to a preferred continuous procedure, the reactants can either be melted together or the solid Dihydroxy¬ arylverbindung in the Diphenylcarbonatschmelze or the solid diphenyl carbonate in the melt the dihydroxyaryl compound are dissolved or both raw materials are melted together, preferably directly from the production. The residence times of the separate melts of the raw materials, in particular those of the melt of the dihydroxyaryl compound, are adjusted as short as possible. On the other hand, the melt mixture can linger longer due to the reduced melting point of the raw material mixture compared to the individual raw materials at correspondingly lower temperatures without sacrificing quality.
Danach wird der Katalysator, vorzugsweise in Phenol gelöst, zugemischt und die Schmelze auf die Reaktionstemperatur erhitzt. Diese beträgt zu Beginn des technisch bedeutsamen Prozesses zur Herstellung von Polycarbonat aus 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und Diphenylcarbonat 180 bis 220 0C, vorzugsweise 190 bis 210 °C, ganz besonders bevorzugt 190 °C. Bei Verweilzeiten von 15 bis 90 min, vorzugsweise 30 bis 60 min, wird das Reaktionsgleichgewicht eingestellt, ohne dass die gebildete Hydroxyarylverbindung entnommen wird. Die Reaktion kann bei Atmosphärendruck, aber aus technischen Gründen auch bei Überdruck gefahren werden. Der bevorzugte Druck in technischen Anlagen beträgt 2 bis 15 bar absolut.Thereafter, the catalyst, preferably dissolved in phenol, admixed and the melt is heated to the reaction temperature. This is at the beginning of the technically significant process for the production of polycarbonate from 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and diphenyl 180 to 220 0 C, preferably 190 to 210 ° C, most preferably 190 ° C. At residence times of 15 to 90 minutes, preferably 30 to 60 minutes, the reaction equilibrium is adjusted without the hydroxyaryl compound formed being removed. The reaction can be run at atmospheric pressure, but for technical reasons even at overpressure. The preferred pressure in technical systems is 2 to 15 bar absolute.
Das Schmelzegemisch wird in eine erste Vakuumkammer, deren Druck auf 100 bis 400 mbar, vorzugsweise auf 150 bis 300 mbar eingestellt wird, entspannt und direkt danach in einer geeig¬ neten Vorrichtung bei gleichem Druck wieder auf die Eintrittstemperatur erhitzt. Bei dem Entspannungsvorgang wird die entstandene Hydroxyarylverbindung mit noch vorhandenen Monomeren verdampft. Nach einer Verweilzeit von 5 bis 30 min in einer Sumpfvorlage ggf. mit Umpumpung bei gleichem Druck und gleicher Temperatur wird das Reaktionsgemisch in eine zweite Vakuumkammer, deren Druck 50 bis 200 mbar, vorzugsweise 80 bis 150 mbar beträgt, entspannt und direkt danach in einer geeigneten Vorrichtung bei gleichem Druck auf eine Temperatur von 190 bis 2500C, bevorzugt 210 bis 2400C, besonders bevorzugt 210 bis 2300C, erwärmt. Auch hierbei wird die entstandene Hydroxyarylverbindung mit noch vorhandenen Monomeren verdampft. Nach einer Verweilzeit von 5 bis 30 min in einer Sumpfvorlage, ggf. mit Umpumpung, bei gleichem Druck und gleicher Temperatur wird das Reaktionsgemisch in eine dritte Vakuumkammer, deren Druck 30 bis 150 mbar, vorzugsweise 50 bis 120 mbar beträgt, entspannt und direkt danach in einer geeigneten Vorrichtung bei gleichem Druck auf eine Temperatur von 220 bis 2800C, bevorzugt 240 bis 2700C, besonders bevorzugt 240 bis 2600C, erwärmt. Auch hierbei wird die entstandene Hydroxyarylverbindung mit noch vorhandenen Monomeren verdampft. Nach einer Verweilzeit von 5 bis 20 min in einer Sumpfvorlage ggf. mit Umpumpung bei gleichem Druck und gleicher Temperatur wird das Reaktionsgemisch in eine weitere Vakuumkammer, deren Druck bei 5 bis 100 mbar, bevorzugt 15 bis 100 mbar, besonders bevorzugt 20 bis 80 mbar beträgt, entspannt und direkt danach in einer geeigneten Vorrichtung bei gleichem Druck auf eine Temperatur von 250 bis 3000C, vorzugsweise 260 bis 290°C, besonders bevorzugt 260 bis 280°C, erwärmt. Auch hierbei wird die entstandene Hydroxyarylverbindung mit noch vorhandenen Monomeren verdampft.The melt mixture is expanded in a first vacuum chamber whose pressure is set to 100 to 400 mbar, preferably to 150 to 300 mbar, and then directly heated to the inlet temperature in a suitable device at the same pressure. In the relaxation process, the resulting hydroxyaryl compound is evaporated with remaining monomers. After a residence time of 5 to 30 minutes in a sump original, if necessary with pumping at the same pressure and temperature, the reaction mixture is in a second vacuum chamber whose pressure is 50 to 200 mbar, preferably 80 to 150 mbar, relaxed and then directly in a suitable Device at the same pressure to a temperature of 190 to 250 0 C, preferably 210 to 240 0 C, particularly preferably 210 to 230 0 C, heated. Again, the resulting Hydroxyarylverbindung is evaporated with remaining monomers. After a residence time of 5 to 30 minutes in a sump, possibly with pumping, at the same pressure and temperature, the reaction mixture in a third vacuum chamber whose pressure is 30 to 150 mbar, preferably 50 to 120 mbar, relaxed and directly afterwards in a suitable device at the same pressure to a temperature of 220 to 280 0 C, preferably 240 to 270 0 C, particularly preferably 240 to 260 0 C, heated. Again, the resulting Hydroxyarylverbindung is evaporated with remaining monomers. After a residence time of 5 to 20 minutes in a sump original, possibly with pumping at the same pressure and temperature, the reaction mixture is in a further vacuum chamber whose pressure at 5 to 100 mbar, preferably 15 to 100 mbar, particularly preferably 20 to 80 mbar , relaxed and directly afterwards in a suitable device at the same pressure to a temperature of 250 to 300 0 C, preferably 260 to 290 ° C, particularly preferably 260 to 280 ° C, heated. Again, the resulting Hydroxyarylverbindung is evaporated with remaining monomers.
Die Zahl dieser Stufen, hier beispielhaft 4, kann zwischen 2 und 6 variieren. Die Temperaturen und Drucke sind bei Änderung der Stufigkeit entsprechend anzupassen, um vergleichbare Resul¬ tate zu erhalten. Die in diesen Stufen erreichte rel. Viskosität des oligomeren Carbonats liegt bei 1,04 bis 1,20, bevorzugt 1,05 bis 1,15, besonders bevorzugt 1,06 bis 1,10.The number of these stages, here exemplarily 4, can vary between 2 and 6. The temperatures and pressures are to be adjusted accordingly when changing the step, in order to obtain comparable results. The achieved in these stages rel. Viscosity of the oligomeric carbonate is 1.04 to 1.20, preferably 1.05 to 1.15, particularly preferably 1.06 to 1.10.
Das Oligocarbonat wird nach einer Verweilzeit von 5 bis 20 min in einer Sumpfvorlage ggf. mit Umpumpung bei gleichem Druck und gleicher Temperatur wie in der letzten Flash-/Verdampfer- stufe in einen Scheiben- oder Korbreaktor gefordert und bei 250 bis 310 0C, bevorzugt 250 bis 2900C, besonders bevorzugt 250 bis 2800C, bei Drücken von 1 bis 15 mbar, vorzugsweise 2 bis 10 mbar, bei Verweilzeiten von 30 bis 90 min, vorzugsweise 30 bis 60 min, weiter aufkondensiert. Das Produkt erreicht eine relative Viskosität von 1,12 bis 1,28, bevorzugt 1,13 bis 1,26, besonders bevorzugt 1,13 bis 1,24.The oligocarbonate is required after a residence time of 5 to 20 minutes in a sump original, where appropriate with pumping at the same pressure and the same temperature as in the last flash / evaporator stage in a disk or basket reactor and at 250 to 310 0 C, preferred 250 to 290 0 C, more preferably 250 to 280 0 C, at pressures of 1 to 15 mbar, preferably 2 to 10 mbar, at residence times of 30 to 90 minutes, preferably 30 to 60 minutes, further condensed. The product achieves a relative viscosity of 1.12 to 1.28, preferably 1.13 to 1.26, particularly preferably 1.13 to 1.24.
Die diesen Reaktor verlassende Schmelze wird in einem weiteren Scheiben- oder Korbreaktor auf die gewünschte Endviskosität bzw. das Endmolekulargewicht gebracht. Die Temperaturen betragen 270 bis 3300C, bevorzugt 280 bis 3200C, besonders bevorzugt 280 bis 3100C, der Druck 0,01 bis 3 mbar, vorzugsweise 0,2 bis 2 mbar, bei Verweilzeiten von 60 bis 180 min, vorzugsweise 75 bis 150 min. Die rel. Viskositäten werden auf das für die vorgesehene Anwendung nötige Niveau eingestellt und betragen 1,18 bis 1,40, bevorzugt 1,18 bis 1,36, besonders bevorzugt 1,18 bis 1,34. Die Funktion der beiden Korbreaktoren kann auch in einem Korbreaktor zusammen- gefasst werden.The melt leaving this reactor is brought to the desired final viscosity or the final molecular weight in a further disk or basket reactor. The temperatures are from 270 to 330 ° C., preferably from 280 to 320 ° C., particularly preferably from 280 to 310 ° C., the pressure from 0.01 to 3 mbar, preferably from 0.2 to 2 mbar, with residence times of from 60 to 180 min, preferably 75 to 150 min. The rel. Viscosities are adjusted to the level required for the intended application and are 1.18 to 1.40, preferably 1.18 to 1.36, more preferably 1.18 to 1.34. The function of the two basket reactors can also be summarized in a basket reactor.
Die Brüden aus allen Verfahrensstufen werden unmittelbar abgeleitet, gesammelt und aufge¬ arbeitet. Diese Aufarbeitung erfolgt in der Regel destillativ, um hohe Reinheiten der rückge- wonnenen Stoffe zu erreichen. Dies kann beispielsweise gemäß DE-A 10 100 404 erfolgen. Eine Rückgewinnung und Isolierung der abgespaltenen Monohydroxyarylverbindung in reinster Form ist aus ökonomischer und ökologischer Sicht selbstverständlich. Die Monohydroxyarylverbindung kann direkt zur Herstellung einer Dihydroxyarylverbindung oder eines Diarylcarbonats verwendet werden.The vapors from all process stages are directly derived, collected and worked up. This work-up is usually carried out by distillation in order to achieve high purities of the recovered materials. This can be done, for example, according to DE-A 10 100 404. Recovery and isolation of the cleaved Monohydroxyarylverbindung in its purest form is of course from an economic and environmental point of view. The monohydroxyaryl compound can be used directly for producing a dihydroxyaryl compound or a diaryl carbonate.
Die Scheiben- oder Korbreaktoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei hohen Verweilzeiten eine sehr große, sich ständig erneuernde Oberfläche am Vakuum bereitstellen. Die Scheiben- oder Korbreaktoren sind entsprechend den Schmelzviskositäten der Produkte geometrisch ausgebildet. Geeignet sind beispielsweise Reaktoren, wie sie in der EP-A 1 253 163, oder Zweiwellenreaktoren, wie sie in der WO-A 99/28 370 beschrieben sind.The disk or basket reactors are characterized by the fact that they provide a very large, constantly renewing surface on a vacuum at high residence times. The disk or basket reactors are geometrically formed according to the melt viscosities of the products. Suitable examples are reactors, as described in EP-A 1 253 163, or two-shaft reactors, as described in WO-A 99/28 370.
Die Oligocarbonate, auch sehr niedermolekulare, und die fertigen Polycarbonate werden in der Regel mittels Zahnradpumpen, Schnecken unterschiedlichster Bauart oder Verdrängerpumpen spezieller Bauart gefördert.The oligocarbonates, even very low molecular weight, and the finished polycarbonates are usually promoted by gear pumps, screws of various designs or positive displacement pumps special design.
Weiterhin kann das erhaltene Polycarbonat zur Veränderung von Eigenschaften mit weiteren, üblichen Additiven und Zusatzstoffen (z. B. Hilfs- und Verstärkungsstoffe) versehen werden. Der Zusatz von Additiven und Zuschlagsstoffen dient der Verlängerung der Nutzungsdauer (z.B. Hydrolyse- oder Abbaustabilisatoren), der Verbesserung der Farbstabilität (z.B. Thermo- und UV- Stabilisatoren), der Vereinfachung der Verarbeitung (z.B. Entformer, Fließhilfsmittel), der Ver¬ besserung der Gebrauchseigenschaften (z.B. Antistatika), der Verbesserung des Flammschutzes, der Beeinflussung des optischen Eindrucks (z.B. organische Farbmittel, Pigmente) oder der Anpassung der Polymereigenschaften an bestimmte Belastungen (Schlagzähmodifikatoren, fein zerteilte Mineralien, Faserstoffe, Quarzmehl, Glas- und Kohlenstofffasern).In addition, the polycarbonate obtained can be provided with other customary additives and additives (for example auxiliaries and reinforcing agents) to modify properties. The addition of additives and additives serves to prolong the service life (eg hydrolysis or degradation stabilizers), to improve the color stability (eg thermal and UV stabilizers), to simplify the processing (eg demulsifiers, flow aids), to improve the performance properties (eg antistatic agents), improving the flame retardancy, influencing the visual impression (eg organic colorants, pigments) or adapting the polymer properties to specific loads (impact modifiers, finely divided minerals, fibers, quartz powder, glass and carbon fibers).
Diese Additive und Zuschlagstoffe können einzeln oder in beliebigen Mischungen oder mehreren verschiedenen Mischungen der Polymerschmelze zugesetzt werden und zwar direkt bei der Isolierung des Polymeren oder aber nach Aufschmelzung von Granulat in einem sogenannten Compoundierungsschritt. These additives and additives can be added individually or in any desired mixtures or several different mixtures of the polymer melt, namely directly in the isolation of the polymer or after melting of granules in a so-called compounding step.
BeispieleExamples
Bestimmung der Zusammensetzung des Carbonatbildungsreagenz:Determination of the composition of the carbonate formation reagent:
Der Gehalt an Verunreinigungen wird per Gaschromatographie (GC) ermittelt. Um die Zersetzung von DPC zu vermeiden wird für die Bestimmung von DPC und des Phenolgehalts die cool-on- column-Methode verwendet. Metallbestimmungen erfolgen per ICP-OES (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy)..The content of impurities is determined by gas chromatography (GC). In order to avoid the decomposition of DPC, the cool-on-column method is used for the determination of DPC and the phenol content. Metal determinations are carried out by ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy).
Bestimmung der relativen Viskosität:Determination of the relative viscosity:
Die relative Lösungsviskosität wurde in Dichlormethan bei einer Konzentration von 5 g/l bei 25°C bestimmt. Bestimmung des Anteils an phenolischen OH-Gruppen:The relative solution viscosity was determined in dichloromethane at a concentration of 5 g / l at 25 ° C. Determination of the proportion of phenolic OH groups:
Der Gehalt an phenolischem OH wird durch IR-Messung erhalten. Zu diesem Zweck wird eine Differenzmessung von einer Lösung aus 2 g Polymer in 50 ml Dichlormethan gegenüber reinem Dichlormethan vermessen und die Extinktionsdifferenz bei 3582 cmfl bestimmt.The content of phenolic OH is obtained by IR measurement. For this purpose, a difference measurement is measured from a solution of 2 g of polymer in 50 ml of dichloromethane over pure dichloromethane and determines the Absin difference at 3582 cmfl.
Bestimmung der Farbzahl:Determination of the color number:
Die Farbzahl wurde als Differenz der Extinktion bei 420 nm und 700 nm in Dichlormethan bei einer Konzentration von 2,4 g/50 ml und einer Schichtdicke von 10 cm ermittelt.The color number was determined as the difference of the extinction at 420 nm and 700 nm in dichloromethane at a concentration of 2.4 g / 50 ml and a layer thickness of 10 cm.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.The results are summarized in Table 1.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Vigreuxkolonne (30 cm, verspiegelt) mit Brücke wurden 0,5 mol Bisphenol A, 0,55 mol Diphenylcarbonat und 0,002 molIn a 500 ml three-necked flask equipped with stirrer, internal thermometer and Vigreux column (30 cm, mirrored) with bridge, 0.5 mol of bisphenol A, 0.55 mol of diphenyl carbonate and 0.002 mol
Tetraphenylphosphoniumphenolat eingewogen. Gleichzeitig wurden 5 ppm o,o'-Biphenylencarbo- nat bezogen auf Diphenylcarbonat zugesetzt. Die Apparatur wurde durch Anlegen von Vakuum und Spülen mit Stickstoff (dreimal) vom Luftsauerstoff befreit und das Gemisch bei 1500C aufgeschmolzen. Die Temperatur wurde auf 1900C erhöht und das entstehende Phenol über 30 Minuten abdestilliert. Dann wurde der Druck auf 100 mbar geregelt und weiterte 20 Minuten das entstehende Phenol abdestilliert. In 10 Minuten wurde die Temperatur auf 2350C erhöht undWeighed in tetraphenylphosphonium phenolate. At the same time, 5 ppm of o, o'-biphenylenecarbonate, based on diphenyl carbonate, were added. The apparatus was freed from atmospheric oxygen by applying a vacuum and purging with nitrogen (three times) and the mixture was melted at 150 ° C. The temperature was raised to 190 0 C and the resulting phenol distilled off over 30 minutes. The pressure was then adjusted to 100 mbar and the phenol formed was distilled off for 20 minutes. In 10 minutes, the temperature was raised to 235 0 C and
15 Minuten das entstehende Phenol abdestilliert. Dann wurde innerhalb von 5 Minuten dasDistilled off 15 minutes, the resulting phenol. Then within 5 minutes the
Vakuum auf 60 mbar erhöht und die Temperatur 15 Minuten gehalten, bevor sie innerhalb vonVacuum increased to 60 mbar and the temperature maintained for 15 minutes before being within
10 Minuten auf 2500C erhöht wurde. Bei 2500C wurde über 15 Minuten das Phenol abdestilliert und dann innerhalb von 10 Minuten das Vakuum auf 5 mbar reduziert. Nach weiteren 15 Minuten wurde innerhalb von 10 Minuten auf 2800C erhöht. Nach wiederum 15 Minuten wurde das Vakuum auf 0,5 mbar reduziert und weitere 15 Minuten gerührt. Dann erhöhte man in 10 Minuten auf 3000C und destillierte weitere 30 Minuten das entstehende Phenol ab. Das Polycarbonat zeigte eine rosa Farbe.10 minutes to 250 0 C was increased. At 250 0 C, the phenol was distilled off over 15 minutes and then reduced within 10 minutes, the vacuum to 5 mbar. After another 15 minutes was increased to 280 0 C within 10 minutes. After another 15 minutes, the vacuum was reduced to 0.5 mbar and stirred for a further 15 minutes. The mixture was then increased to 300 ° C. in the course of 10 minutes, and the resulting phenol was distilled off for a further 30 minutes. The polycarbonate showed a pink color.
Vergleichsbeispiel 2 — 12Comparative Example 2 - 12
Durchführung wie in Beispiel 1. Statt 5 ppm o,o'-Biphenylencarbonat bezogen auf Diphenylcarbo- nat wurden die in Tabelle 1 aufgeführten Verunreinigungen bezogen auf Diphenylcarbonat zugesetzt.Procedure as in Example 1. Instead of 5 ppm o, o'-biphenylene carbonate based on Diphenylcarbo- nat the impurities listed in Table 1 were added based on diphenyl carbonate.
Beispiel 1example 1
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Vigreuxkolonne (30 cm, verspiegelt) mit Brücke wurden 0,5 mol Bisphenol A, 0,55 mol Diphenylcarbonat und 0,002 mol Tetraphenylphosphoniumphenolat eingewogen. Das eingesetzte Diphenylcarbonat enthielt 0,5 ppm Phenylsalicylat, 0,5 ppm o-Phenoxybenzoesäure, 2 ppm Phenyl-o-phenoxybenzoat, 98 ppm Phenylpiperidinurethan, kleiner 1 ppm Chlorameisensäurephenylester, 47 ppm o-Kresylphenyl- carbonat und kleiner 1 ppm Chlor. Die Apparatur wurde durch Anlegen von Vakuum und Spülen mit Stickstoff (dreimal) vom Luftsauerstoff befreit und das Gemisch bei 1500C aufgeschmolzen. Die Temperatur wurde auf 1900C erhöht und das entstehende Phenol über 30 Minuten ab- destilliert. Dann wurde der Druck auf 100 mbar geregelt und weitere 20 Minuten das entstehendeIn a 500 ml three-necked flask equipped with stirrer, internal thermometer and Vigreux column (30 cm, mirrored) with bridge, 0.5 mol of bisphenol A, 0.55 mol of diphenyl carbonate and 0.002 mol of tetraphenylphosphonium phenolate were weighed. The diphenyl carbonate used contained 0.5 ppm of phenyl salicylate, 0.5 ppm of o-phenoxybenzoic acid, 2 ppm of phenyl-o-phenoxybenzoate, 98 ppm of phenylpiperidinurethane, less than 1 ppm of phenyl chloroformate, 47 ppm of o-cresylphenyl carbonate and less than 1 ppm of chlorine. The apparatus was freed from atmospheric oxygen by applying a vacuum and purging with nitrogen (three times) and the mixture was melted at 150 ° C. The temperature was raised to 190 0 C and the resulting phenol distilled over 30 minutes. Then the pressure was regulated to 100 mbar and the resulting 20 minutes
Phenol abdestilliert. In 10 Minuten wurde die Temperatur auf 235°C erhöht und 15 Minuten das entstehende Phenol abdestilliert. Dann wurde innerhalb von 5 Minuten das Vakuum auf 60 mbar erhöht und die Temperatur 15 Minuten gehalten, bevor sie innerhalb von 10 Minuten auf 2500C erhöht wurde. Bei 2500C wurde über 15 Minuten das Phenol abdestilliert und dann innerhalb von 10 Minuten das Vakuum auf 5 mbar reduziert. Nach weiteren 15 Minuten wurde innerhalb 10 Minuten auf 2800C erhöht. Nach wiederum 15 Minuten wurde das Vakuum auf 0,5 mbar reduziert und weitere 15 Minuten gerührt. Dann erhöhte man in 10 Minuten auf 3000C und destillierte weitere 30 Minuten das entstehende Phenol ab.Distilled off phenol. In 10 minutes, the temperature was raised to 235 ° C and distilled off for 15 minutes, the resulting phenol. Then the vacuum was raised to 60 mbar and the temperature maintained for 15 minutes within 5 minutes before being increased to 250 0 C within 10 minutes. At 250 0 C, the phenol was distilled off over 15 minutes and then reduced within 10 minutes, the vacuum to 5 mbar. After another 15 minutes was increased to 280 0 C within 10 minutes. After another 15 minutes, the vacuum was reduced to 0.5 mbar and stirred for a further 15 minutes. The mixture was then increased to 300 ° C. in the course of 10 minutes, and the resulting phenol was distilled off for a further 30 minutes.
Beispiel 2Example 2
Aus einer Vorlage wurden 9000 kg/h Schmelzegemisch, bestehend aus 4600 kg Diphenyl- carbonat/h (21473 mol/h), welches 0,5 ppm Phenylsalicylat, 0,5 ppm o-Phenoxybenzoesäure, 2 ppm Phenyl-o-phenoxybenzoat, 101 ppm Phenylpiperidinurethan, kleiner 1 ppm Chlorameisen¬ säurephenylester, 37 ppm o-Kresylphenylcarbonat und kleiner 1 ppm Chlor enthielt, und 4400 kg Bisphenol A/h (19273 mol/h) unter Zusetzen von 0,2628 kg eines Phenoladdukts des Tetra- phenylphosphoniumphenolats/h (0,771 mol/h) gelöst in 1,87 kg Phenol/h durch einen Wärme¬ tauscher gepumpt, auf 190 0C erwärmt und durch eine Verweilkolonne bei 12000 mbar und 1900C geführt. Die mittlere Verweilzeit betrug 45 Minuten.From a template were 9000 kg / h melt mixture consisting of 4600 kg diphenyl carbonate / h (21473 mol / h), which 0.5 ppm phenyl salicylate, 0.5 ppm o-phenoxybenzoic acid, 2 ppm phenyl-o-phenoxybenzoat, 101 ppm phenylpiperidine urethane, less than 1 ppm chloroformic acid phenyl ester, 37 ppm o-cresylphenyl carbonate and less than 1 ppm chlorine, and 4400 kg bisphenol A / h (19273 mol / h) with addition of 0.2628 kg of a phenol adduct of the tetra phenylphosphonium phenolate / h (0.771 mol / h) dissolved in 1.87 kg phenol / h pumped through a heat exchanger, heated to 190 0 C and passed through a dwell at 12000 mbar and 190 0 C. The mean residence time was 45 minutes.
Die Schmelze wurde dann über ein Entspannungsventil in einen unter 200 mbar stehenden Ab- scheider geleitet. Die abfließende Schmelze wurde in einem, ebenfalls unter 200 mbar stehenden,The melt was then passed through an expansion valve to a separator below 200 mbar. The effluent melt was in a, also below 200 mbar,
Fallfilmverdampfer wieder auf 1900C erwärmt und in einer Vorlage aufgefangen. Nach einerFalling film evaporator heated again to 190 0 C and collected in a template. After a
Verweilzeit von 20 Minuten wurde die Schmelze in die nächsten drei, gleichartig aufgebautenDwell time of 20 minutes, the melt was in the next three, similarly constructed
Stufen gepumpt. Die Bedingungen in der 2., 3. und 4. Stufe waren 100, 75 und 60 mbar; 220, 255 und 2700C sowie 20, 10 und 10 Minuten. Das entstandene Oligomere hatte eine rel. Viskosität von 1,068. Alle Brüden wurden über Druckregelungen in eine unter Vakuum stehende Kolonne geführt und als Kondensate abgeleitet.Pumped stages. The conditions in the 2nd, 3rd and 4th stages were 100, 75 and 60 mbar; 220, 255 and 270 0 C as well as 20, 10 and 10 minutes. The resulting oligomer had a rel. Viscosity of 1.068. All vapors were passed through pressure controls in a column under vacuum and discharged as condensates.
Das Oligomer wurde in einem nachgeschalteten Korbreaktor bei 2800C und 7,0 mbar bei einer Verweilzeit von 45 Minuten zu einem höhermolekularen Oligomeren aufkondensiert. Die relative Viskosität betrug 1,134. Die Brüden wurden kondensiert.The oligomer was condensed in a downstream basket reactor at 280 0 C and 7.0 mbar at a residence time of 45 minutes to a higher molecular weight oligomer. The relative viscosity was 1.134. The vapors were condensed.
Das Oligomere wurde in einem weiteren Korbreaktor bei 295°C und 1,3 mbar auf eine relative Viskosität von 1,278 aufkondensiert. Als mittlere Verweilzeit wurden 130 Minuten ermittelt. Die Brüden werden hinter bzw. in der Vakuumanlage kondensiert. Die Gesamtverweilzeit betrug 274 Minuten.The oligomer was condensed in a further basket reactor at 295 ° C and 1.3 mbar to a relative viscosity of 1.278. The average residence time was determined to be 130 minutes. The vapors are condensed behind or in the vacuum system. The total residence time was 274 minutes.
Beispiel 3Example 3
Durchführung wie in Beispiel 1. Statt 5 ppm o,o'-Biphenylencarbonat bezogen auf Diphenyl- carbonat wurden 2000 ppm Phenylpiperidylurethan zugesetzt.Procedure as in Example 1. Instead of 5 ppm o, o'-biphenylene carbonate based on diphenyl carbonate 2000 ppm phenylpiperidylurethane were added.
Tabelle 1Table 1
Figure imgf000027_0001
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Figure imgf000028_0001
Figure imgf000028_0001
Aus den Vergleichsbeispielen ist im Vergleich zum Beispiel 1 eindeutig ein negativer Effekt der zugesetzten Verunreinigungen entweder auf die Farbe des Polycarbonats oder auf den Molekular¬ gewichtsaufbau zu erkennen. Beispiel 2 verdeutlicht, dass ein Schmelzepolycarbonat von exzellenter Farbe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung des Carbonat- bildungsreagenz erhalten werden kann. Beispiel 3 zeigt, dass es Verunreinigungen gibt, die keinen negativen Effekt besitzen.From the comparative examples, a negative effect of the added impurities either on the color of the polycarbonate or on the molecular weight structure can clearly be seen in comparison with example 1. Example 2 illustrates that a melt polycarbonate of excellent color can be obtained by the process of the present invention using the carbonate forming reagent. Example 3 shows that there are impurities which have no negative effect.
Beispiel 4-7Example 4-7
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Carbonatbildungsreagenz enthaltend ein Diphenylcarbonat wurde auf den Gehalt an Verunreinigungen analysiert, wobei die in Tabelle 2 und 3 gezeigten Ergebnisse erhalten wurden.The carbonate formation reagent containing a diphenyl carbonate used in the method of the present invention was analyzed for the content of impurities to obtain the results shown in Tables 2 and 3.
Tabelle 2Table 2
Figure imgf000028_0002
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(n.g.= nicht gemessen, neg.= negativ, nicht nachweisbar),(n.g. = not measured, neg. = negative, undetectable),
a: Doppelbestimmung a : double determination
Für Beispiel 7 wurde der Metallgehalt bestimmt: Tabelle 3For example 7, the metal content was determined: TABLE 3
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0002

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Schmelzeumesterungsverfahren durch Umsetzen wenigstens einer aromatischen Dihydroxyarylverbindung und einesA process for producing polycarbonate by the melt transesterification process by reacting at least one aromatic dihydroxyaryl compound and a
Carbonatbildungsreagenz in der Schmelze wenigstens in Gegenwart eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass ein Carbonatbildungsreagenz eingesetzt wird, welches wenigstens enthält:Carbonate formation reagent in the melt at least in the presence of a catalyst, characterized in that a carbonate formation reagent is used, which contains at least:
mindestens 99,9 % eines Diarylcarbonats der allgemeinen Formel ArO(C=O)OArat least 99.9% of a diaryl carbonate of the general formula ArO (C = O) OAr
0,5 bis 500 ppm eines Hydroxyaromaten der allgemeinen Formel ArOH0.5 to 500 ppm of a hydroxyaromatic of the general formula ArOH
2 bis 300 ppm von Arylurethanen der allgemeinen Formel ArO(C=O)NR1R2 2 to 300 ppm of arylurethanes of the general formula ArO (C =O) NR 1 R 2
- 2 bis 100 ppm in Summe von (Methylaryl)arylcarbonaten der allgemeinen Formel- 2 to 100 ppm in total of (methylaryl) arylcarbonates of the general formula
(CH3Ar1P(C=O)OAr(CH 3 Ar 1 P (C = O) OAr
maximal 100 ppm in Summe von (Aryloxy)arylcarbonsäurederivaten der allgemeinen Formel Ar2O-Ar3COOZ1 not more than 100 ppm in total of (aryloxy) arylcarboxylic acid derivatives of the general formula Ar 2 O-Ar 3 COOZ 1
maximal 100 ppm in Summe von Hydroxyarylcarbonsäurederivaten der allge- meinen Formel Z2O-Ar4COOAra maximum of 100 ppm in total of hydroxyarylcarboxylic acid derivatives of the general formula Z 2 O-Ar 4 COOAr
maximal 10 ppm in Summe von OjO'-Biphenylencarbonat, Dibenzofuran und Biphenyldiolderivaten der allgemeinen Formel Z3OAr5-Ar5OZ4 not more than 10 ppm in total of OjO'-biphenylene carbonate, dibenzofuran and biphenyldiol derivatives of the general formula Z 3 OAr 5 -Ar 5 OZ 4
maximal 10 ppm in Summe von Aryloxyhydroxyarylderivaten der allgemeinen Formel Ar6OArOZ5 not more than 10 ppm in total of Aryloxyhydroxyarylderivaten the general formula Ar 6 OArOZ. 5
- maximal 10 ppm in Summe von Halogenhydroxyaromatenderivaten der allge¬ meinen Formel (X)1nAr7OZ6 - A maximum of 10 ppm in total of Halogenhydroxyaromatenderivaten the allge my formula (X) 1n Ar 7 OZ. 6
maximal 10 ppm in Summe von o-Arylencarbonat, von Dihydroxyaromaten und - derivaten der allgemeinen Formel Ar(OZ7)2 not more than 10 ppm in total of o-arylene carbonate, of dihydroxyaromatics and derivatives of the general formula Ar (OZ 7 ) 2
maximal 10 ppm von Alkylarylcarbonaten der allgemeinen Formel ArO(C=O)OR3 a maximum of 10 ppm of alkylaryl carbonates of the general formula ArO (C =O) OR 3
- maximal 10 ppm in Summe von Ethern der allgemeinen Formel ArOR4 - a maximum of 10 ppm in total of ethers of the general formula ArOR 4
maximal 5 ppm Chlorameisensäurearylester der allgemeinen Formel Cl(C=O)OAr jeweils maximal 1 ppm von Benzofuran-l,3-dion, Diphenyloxalat und p-Chlor- benzoata maximum of 5 ppm of aryl chloroformate of the general formula Cl (C =O) OAr in each case not more than 1 ppm of benzofuran-1,3-dione, diphenyl oxalate and p-chlorobenzoate
maximal 10 ppm Gesamtgehalt an Chlormaximum 10 ppm total chlorine content
jeweils maximal 1 ppm von Pb, Cu5 Zn, Pd, Sn und Ti,in each case not more than 1 ppm of Pb, Cu 5 Zn, Pd, Sn and Ti,
wobei Z1 bis Z7 jeweils unabhängig voneinander für eines oder mehrere Elemente derwherein Z 1 to Z 7 each independently for one or more elements of
Gruppe -H, -Ar oder -(C=O)OAr,Group -H, -Ar or - (C = O) OAr,
Ar, Ar1 bis Ar7 jeweils unabhängig voneinander für einen Arylrest,Ar, Ar 1 to Ar 7 are each independently an aryl radical,
X für -Cl oder -Br, m für eine ganze Zahl von 1 bis 3 undX is -Cl or -Br, m is an integer from 1 to 3 and
R1 bis R4 jeweils unabhängig voneinander für einen linearen, zyklischen oder verzweigten Alkylrest mit 1-20 C- Atomen steht, wobei R1 und R ggf. zusammen einen Zyklus bilden, stehen.R 1 to R 4 are each independently a linear, cyclic or branched alkyl radical having 1-20 C atoms, wherein R 1 and R optionally together form a cycle, stand.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Carbonatbildungsreagenz hergestellt wird durch wenigstens die folgenden Schritte:2. The method according to claim 1, characterized in that the carbonate forming reagent is prepared by at least the following steps:
(a) Umsetzung einer alkalischen wässrigen Lösung einer Verbindung ArOH mit einer Lösung von Phosgen in einem inerten organischen Lösungsmittel, ggf. in Gegen¬ wart eines organischen Katalysators, wenigstens unter Bildung eines Diaryl- carbonats(a) reacting an alkaline aqueous solution of a compound ArOH with a solution of phosgene in an inert organic solvent, if appropriate in the presence of an organic catalyst, at least to form a diaryl carbonate
(b) Mindestens einfache, vorzugsweise mehrfache, Extraktion des gemäß Schritt (a) erhaltenen Reaktionsgemisches mit einer wässrigen Lösung(b) at least one simple, preferably multiple, extraction of the reaction mixture obtained according to step (a) with an aqueous solution
(c) Behandlung des gemäß Schritt (b) erhaltenen organischen Extrakts, enthaltend das(c) treating the organic extract obtained in step (b) containing the
Lösungsmittel mit einer Restfeuchte von mindestens 0,5 Gew.%, mittels Destilla¬ tion und/oder Wasserdampfdestillation unter Einleiten von Wasser oder Wasser¬ dampf bei Temperaturen von 40 bis 180°C, bevorzugt 50 bis 1500C, besonders bevorzugt 60 bis 135°C.Solvent with a residual moisture content of at least 0.5% by weight, by Destilla¬ tion and / or steam distillation with introduction of water or steam at temperatures of 40 to 180 ° C, preferably 50 to 150 0 C, particularly preferably 60 to 135 ° C.
(d) Destillative Reinigung der gemäß Schritt (c) erhaltenen Reaktionsmischung, welche ggf. eingeengt ist, wobei das Diarylcarbonat als Kopfprodukt oder im Seitenstrom abgenommen und mindestens 0,2, bevorzugt mindestens 0,3, be¬ sonders bevorzugt mindestens 0,5 Gew.% (bezogen auf die eingesetzte ArOH- Masse) aus dem Sumpfprodukt entnommen wird. (d) Distillative purification of the reaction mixture obtained according to step (c), which is optionally concentrated, wherein the diaryl carbonate is taken off as top product or in the side stream and at least 0.2, preferably at least 0.3, more preferably at least 0.5 wt .% (Based on the ArOH mass used) is removed from the bottom product.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ar, Ar1 bis Ar7 Phenyl, R3 und R4 einen linearen Q-Cö-Alkylrest und R1 und R2 zusammen einen Piperidylrest darstellen.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that Ar, Ar 1 to Ar 7 phenyl, R 3 and R 4 is a linear Q-Cö-alkyl radical and R 1 and R 2 together represent a piperidyl radical.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Carbonat- bildungsreagenz enthält4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the carbonate forming reagent contains
mindestens 99,95 % Diphenylcarbonat,at least 99.95% diphenyl carbonate,
0,5 bis 500 ppm Phenol,0.5 to 500 ppm phenol,
4 bis 150 ppm Phenylpiperidylurethan,4 to 150 ppm phenylpiperidyl urethane,
3 bis 80 ppm in Summe von (Methylphenyl)phenylcarbonaten,From 3 to 80 ppm in total of (methylphenyl) phenylcarbonates,
- maximal 50 ppm Phenyl-o-Phenoxybenzoat,maximum 50 ppm phenyl-o-phenoxybenzoate,
maximal 10 ppm Phenylcsalicylat,a maximum of 10 ppm phenyl cis salicylate,
maximal 5 ppm in Summe von o,o^-Biphenylencarbonat, Dibenzofüran und Biphenyldiolderivaten der Formel Z3OAr5-Ar5OZ4 not more than 5 ppm in total of o, o ^ -Biphenylencarbonat, dibenzofuran and Biphenyldiolderivaten the formula Z 3 OAr 5 -Ar 5 OZ. 4
maximal 5 ppm in Summe von Aryloxyhydroxyarylderivaten der Formel Ar6OArOZ5,not more than 5 ppm in total of aryloxyhydroxyaryl derivatives of the formula Ar 6 OArOZ 5 ,
maximal 5 ppm in Summe von Halogenhydroxyaromatenderivaten der Formel (X)1nAr7OZ6,not more than 5 ppm in total of halohydroxyaromatic derivatives of the formula (X) 1n Ar 7 OZ 6 ,
maximal 5 ppm in Summe von o-Arylencarbonat, von Dihydroxyaromaten und -derivaten der Formel Ar(OZ7)2 not more than 5 ppm in total of o-arylene carbonate, of dihydroxyaromatics and derivatives of the formula Ar (OZ 7 ) 2
- maximal 5 ppm von Alkylarylcarbonaten ArO(C=O)OR3,maximum 5 ppm of alkylaryl carbonates ArO (C =O) OR 3 ,
maximal 5 ppm in Summe von Ethern ArOR4,maximum 5 ppm in total of Ethern ArOR 4 ,
maximal 3 ppm Chlorameisensäurephenylester,maximum 3 ppm phenyl chloroformate,
maximal 1 ppm jeweils von Benzofuran-l,3-dion, Diphenyloxalat, p-Chlorbenzoat,not more than 1 ppm each of benzofuran-l, 3-dione, diphenyloxalate, p-chlorobenzoate,
maximal 10 ppm Gesamtgehalt an Chlormaximum 10 ppm total chlorine content
- maximal 1 ppm jeweils von Pb,Cu,Zn,Pd,Sn und Ti, wobei Z1 bis Z7 jeweils unabhängig voneinander für eines oder mehrere Elemente der Gruppe -H, -Ar oder -(C=O)OAr,maximum 1 ppm each of Pb, Cu, Zn, Pd, Sn and Ti, where Z 1 to Z 7 each independently of one another represent one or more elements of the group -H, -Ar or - (C =O) OAr,
Ar, Ar1 bis Ar7 jeweils unabhängig voneinander fiir einen Arylrest,Ar, Ar 1 to Ar 7 each independently represent an aryl radical,
-X für -Cl oder -Br, m für eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 und-X for -Cl or -Br, m for an integer between 1 and 3 and
R1 bis R4 jeweils unabhängig voneinander für einen linearen, zyklischen oder verzweigtenR 1 to R 4 are each independently a linear, cyclic or branched
Alkylrest mit 1-20 C-Atomen steht, wobei R1 und R2 zusammen einen Zyklus bilden, stehen.Alkyl radical having 1-20 C atoms, wherein R 1 and R 2 together form a cycle, stand.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phenol eingesetzt wird, welches maximal 100 ppm Kresole, maximal lO ppm Dihydroxybiphenyle, maximal 10 ppm Phenoxyphenole und maximal 100 ppm Dihydroxybenzole enthält. 5. The method according to claim 2, characterized in that a phenol is used which contains a maximum of 100 ppm cresols, a maximum of 10 ppm dihydroxybiphenyls, a maximum of 10 ppm phenoxyphenols and a maximum of 100 ppm dihydroxybenzenes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1216982A2 (en) * 2000-12-19 2002-06-26 Bayer Ag Process for the preparation of diaryl esters of carbonic acid

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