制备高温聚碳酸酯的方法技术

具有受控进料比率和受控反应pH水平的催化界面光气化方法允许形成具有高负荷的双(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮(“PPPBP”)或结构相关的共聚单体的高温聚碳酸酯无规共聚物。所述方法产生具有改善的水解稳定性的聚碳酸酯共聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及制备高温聚碳酸酯组合物的方法，并且特别是制备高温聚碳酸酯共聚物组合物的方法。
技术介绍
由于聚碳酸酯优异的抗冲击性、透明度以及在高温下良好的耐热变形性，它们广泛地用于热塑性聚合物。大多数商业的聚碳酸酯是双酚A(“BPA”)的均聚碳酸酯并且具有在135至155℃范围内的玻璃化转变温度。所述高温聚碳酸酯包括BPA和3,3-双(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮(“PPPBP”)的共聚物，其具有高于BPA的均聚碳酸酯的玻璃化转变温度。为了改善聚碳酸酯的玻璃化转变温度，可以制成BPA聚碳酸酯与包含衍生自PPPBP的单元的共聚物的共混物。由于这些材料为与BPA聚碳酸酯共混以生产中间组合物来提供最大的柔性，因此对于制备具有相对高水平的PPPBP单元的共聚物存在期望。已经报道了用于合成无规PPPBP/BPA共聚物的一些合成路线，但是没有对所有组合物操作最佳的单一方法。PPPBP/BPA共聚物不如BPA聚碳酸酯水解稳定，并且随着PPPBP负荷的增加水解不稳定性增加。具有70摩尔％以上的PPPBP的组合物的共聚物是特别不稳定的。基于碳酸二苯基酯(“DPC”)的PPPBP/BPA共聚物的熔融聚合路线在高温下需要较长停留时间并且会导致颜色更深。随着PPPBP负荷增加，这些聚合变得甚至更加困难。当PPPBP含量超过30摩尔％时，由于所需的反应温度可能接近产物聚合物的分解温度，因此使用DPC作为碳酸酯源的PPPBP/BPA共聚碳酸酯的熔融聚合是特别地不利。使用双(水杨酸甲酯)碳酸酯(“BMSC”)作为碳酸酯源的熔融聚合降低在高温下所需的停留时间，并且允许生产具有>30摩尔％PPPBP的共聚物，但是在大规模下BMSC是不可获得的并且不是可行的商业选择。所得聚合物的较深颜色仍是一个问题。界面聚碳酸酯聚合是低温方法并且对于高温聚碳酸酯的合成是特别有利的。PPPBP/BPA共聚物的界面聚合产生较浅颜色的聚合物并且对于PPPBP/BPA共聚物是商业上优选的路线，但是甚至PPPBP/BPA共聚物的界面聚合可能具有加工问题。标准的界面聚碳酸酯制备方法使用一连串离心机(centrifugetrains)以从有机聚合物流股中分离含水的杂质。PPPBP/BPA共聚物的界面聚合可能产生从含水流股中较差分离的聚合物溶液。在剪切下这些有机的和含水的流股的混合可能导致乳化作用(emulsification)(称为“乳化(creaming)”)，这导致产率损失和较低纯度的聚合物。在聚合物中存在的残留杂质可能产生降低的水解稳定性。在相对低的(<30摩尔％)PPPBP负荷下发现了对于无规PPPBP/BPA共聚物最有效的一种已知的界面二氯甲酸酯路线。由于PPPBP共聚物的二氯甲酸酯路线通常产生较低的通量速度(throughputrates)，从经济学观点上看它们是不够坚固(robust)、更加昂贵、并且效率低的，所以PPPBP共聚物的二氯甲酸酯路线不是优选地用于大规模制备。二氯甲酸酯路线对ppm水平的属于烷基胺家族的剩余催化剂是高度灵敏的，并且可能产生较高的多分散性，尤其在高pH下。已经报道了基于使用光气作为碳酸酯源和胺催化的铵盐相转移催化界面方法用于PPPBP/BPA共聚碳酸酯的界面路线。这些路线产生了无规PPPBP/BPA共聚物，但是具有所得聚合物各种量的离心乳化以及并不最理想的水解稳定性。因此，在本领域对于用于生产具有高负荷的PPPBP，例如约30至约70摩尔％PPPBP(具有低乳化并且产生具有改善的水解稳定性的聚合物)的无规PPPBP/BPA共聚物的坚固、有效、且经济合算的方法存在需要。
技术实现思路
通过界面方法通过用于制备聚碳酸酯共聚物的方法解决了本领域以上所描述的及其他不足之处，所述界面方法包括将包含芳香族二羟基化合物、水、基本上与水不混溶的有机溶剂、和缩合催化剂的混合物光气化以形成反应混合物；在光气化步骤期间以约1.75至约9的高温共聚单体/光气重量/基于干重(drybasis)的比率将含水的高温共聚单体进料共进料至反应混合物；并且保持在光气化步骤期间反应混合物的pH在约7至约11，以形成包含大于约30摩尔％的衍生自高温共聚单体的结构单元的聚碳酸酯共聚物。上述和其他特征通过以下具体实施方式进行举例说明。具体实施方式本公开描述了使用催化界面的光气化方法制备高温聚碳酸酯家族的方法。使用该方法，可以以有利的方式合成高温聚碳酸酯家族，相比于其他高温聚碳酸酯，具有在约180至约250℃范围的玻璃化转变温度、改善的水解稳定性、良好的耐热老化性和优异的可金属化能力(metallizability)。该方法可以用于方便地制备BPA和大于约30摩尔％(m％)3,3-双(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮(“PPPBP”)或结构相关的单体(在下文中称为“高温共聚单体”)，例如约30至约70m％的PPPBP或结构相关的单体的高温聚碳酸酯无规共聚物。通过控制光气化反应期间高温共聚单体与光气的进料比率以及pH，可以实现高负荷的高温共聚单体，而没有与先前方法有关的问题。另外，在大规模上，不存在相转移催化剂产生较低乳化。通过界面方法制备聚碳酸酯无规共聚物的方法包括将包含芳香族二羟基化合物、水、基本上与水不混溶的有机溶剂、和缩合催化剂的混合物光气化以形成反应混合物；在光气化步骤期间以约1.75至约9高温共聚单体/光气重量/基于干重的比率将含水的高温共聚单体进料(溶液、浆料、或包含上述至少一种的组合)共进料至反应混合物；并且保持光气化步骤期间反应混合物的pH在约7至约11，以形成包含大于约30摩尔％的衍生自高温共聚单体的结构单元的聚碳酸酯共聚物。如在本文中使用的，当在描述衍生自高温共聚单体和芳香族二羟基化合物的共聚碳酸酯部分的上下文中使用时，术语“衍生自…的结构单元”是指在结合至聚合物中之后，这些单体都失去了它们相应的氢原子的事实。使用光气、双光气、或三光气实施光气化步骤。在一个实施方式中，使用光气实施光气化步骤。高温共聚单体可以是2-芳基-3,3-双(4-羟基芳基)苯邻二甲酰亚胺或结构上相关的高温共聚单体。一种示例性种类(class)的2-芳基-3,3-双(4-羟基芳基)苯邻二甲酰亚胺是根据式(1a)并且结构上相关的高温共聚单体包括根据式(1b)的那些：其中R1是C1-12烷基、用1至5个C1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过界面方法制备聚碳酸酯共聚物的方法，包括使包含芳香族二羟基化合物、水、基本上与水不混溶的有机溶剂、和缩合催化剂的混合物光气化以形成反应混合物；在光气化步骤期间以约1.75至约9的高温共聚单体/光气重量/基于干重的比率将含水的高温共聚单体进料共进料至所述反应混合物；并且在光气化步骤期间保持所述反应混合物的pH大于7至小于11，从而形成包含大于约30摩尔％衍生自所述高温共聚单体的结构单元的聚碳酸酯共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 US 61/884,4251.一种通过界面方法制备聚碳酸酯共聚物的方法，包括
使包含芳香族二羟基化合物、水、基本上与水不混溶的有机溶
剂、和缩合催化剂的混合物光气化以形成反应混合物；
在光气化步骤期间以约1.75至约9的高温共聚单体/光气重量/
基于干重的比率将含水的高温共聚单体进料共进料至所述反应混合
物；并且
在光气化步骤期间保持所述反应混合物的pH大于7至小于11，
从而形成包含大于约30摩尔％衍生自所述高温共聚单体的结构
单元的聚碳酸酯共聚物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，含水的高温共聚单体进料是浆
料进料、溶液进料、或包含至少一种上述进料的组合。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，高温共聚单体/光气
的比率为约1.75至约6重量/基于干重。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，高温共聚单体/光气
的比率为约1.75至约4重量/基于干重。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在光气化步骤期间
所述反应混合物的pH保持在约8至约10。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，在光气化步骤期间
所述反应混合物的pH是使用苛性碱保持的。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，在光气化步骤期间
所述反应混合物的pH是使用碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、
或碱土金属氧化物保持的。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，在光气化步骤期间
所述反应混合物的pH是使用氢氧化钠水溶液保持的。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述芳香族二羟基
化合物是根据以下各项的化合物
式(3)
其中，Ra和Rb各自独立地是卤素、C1-12烷氧基、或C1-12烷基；
i和j各自独立地是0到4的整数；并且Xa是单键、-O-、-S-、-S(O)-、
-S(O)2-、-C(O)-、或C1-18有机基团；或
式(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·艾伦·马胡德，潘卡杰·辛格·高塔姆，
申请(专利权)人：沙特基础全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL