制造聚碳酸酯的方法技术

提供了一种用于制备聚碳酸酯的熔融缩聚方法，该方法包括以下步骤：将一种碳酸二元酯和催化剂与一种二元酸预反应，然后将至少一种芳香族二羟基化合物与反应后的预反应混合物反应。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种。更具体地说，本专利技术涉及一种熔融缩聚方法，该方法包括碳酸二元酯和催化剂与一种二元酸的预反应，然后是芳香族二羟基化合物和反应后的该预反应混合物的反应。多年来已经广泛研究了聚碳酸酯以及它们的制备方法。聚碳酸酯是透明且具有高抗冲击性的热塑性树脂，由于它们的光学透明性和物理性能，聚碳酸酯广泛用于注射模塑应用中。通常用来制备聚碳酸酯的合成方法是界面聚合和熔融缩聚。界面聚合是一种众所周知的方法，Fontana等人在美国专利4983706中讨论了芳香族二羟基化合物如双砜-A与光气和二元酸的反应。该二元酸加入到反应混合物中以生产具有熔体流动性的聚碳酸酯，使得该聚碳酸酯适用于注射模塑。熔体流动性可以用粘度的方式来表述。尽管通过界面法生产的聚碳酸酯提供了优异的粘度以用于注射模塑，但颗粒状的杂质是一个经常性的问题。此外，界面法使用了一种有害的化学物质光气，和一种有害环境的氯化溶剂。熔融缩聚法是一种已知的合成方法，与界面法相比它通常在聚合物中产生较少的颗粒。尽管熔融缩聚法并不包括有害的化学物质，但是由熔融缩聚法制造的聚碳酸酯通常不具有由界面法制造的聚碳酸酯的流动性能。为了改善由熔融缩聚法制造的聚碳酸酯的流动性能，已经研究了各种不同方法。Sakashita等人(日本专利平4-345616)讨论了一种制备聚碳酸酯的方法，该方法采用一种熔融聚合工艺直接把脂肪族二元酸引入到聚碳酸酯中，此方法仅涉及含有芳香族二羟基化合物2，2，2′，2′-四氢-3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺二-6，6′-二醇(通常称之为SBI)的聚碳酸酯。Sakashita等人的熔融缩聚法在一步反应中加入了脂肪族二元酸、芳香族二羟基化合物和催化剂。继续开发一些方法以采用熔融缩聚法制备可以用于注射模塑用途的高品质聚碳酸酯。专利技术概述本专利技术提供了一种用于制备聚碳酸酯的熔融缩聚方法。该方法包括以下步骤(I)将一种碳酸二元酯和催化剂与一种二元酸预反应；和(II)将至少一种芳香族二羟基化合物与反应后的预反应混合物反应。专利技术详述本专利技术涉及一种用于制备聚碳酸酯的熔融缩聚方法，该方法包括碳酸二元酯、催化剂与一种二元酸的预反应，随后接着是至少一种芳香族二羟基化合物与反应后的预反应混合物的反应。已经发现熔融缩聚法是形成聚碳酸酯的一种有效方法。在一个具体实施方案中，本专利技术的组合物包含一种聚碳酸酯，它包含式I所示的结构单元 其中D是一个二价芳香族基团；以及式II所示的重复或循环单元(II) -O-R1-O-D-其中D的含义如前面式I中所述，且R1是选自下列式III、IV和V中的至少一种二价部分 其中X是一个线形的脂肪族基团、支化的脂肪族基团、或者脂环族基团。线形和支化的脂肪族基团优选是那些含有2到约20个碳原子的基团，并且包括作为说明性而非限制性的例子如乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、辛基、癸基和十二烷基。脂环族基团包括环或双环烷基基团，优选那些含有3到约12个环碳原子且碳原子总数少于或等于50个的基团，这些脂环族基团的一些说明性而非限制性的例子包括环丁基、环戊基、环己基、甲基环己基、和环庚基。脂肪族基团还包括含有7到约14个碳原子的芳烷基；这些基团包括但不限于苄基、苯基丁基、苯基丙基、和苯基乙基。在本专利技术中使用的聚碳酸酯在本领域内是众所周知的，例如公开于美国专利3030331；3169121；3207814；4238596；4238597；4487896；4506065中，以及在未审查共同转让的申请，序列号09/181902，1998年10月29日提交，并转让给与该申请相同的受让人。该熔融缩聚方法的第一步是碳酸二元酯、催化剂与二元酸的预反应。本文所采用的预反应是指一种酯化方法。二元酸和碳酸二元酯的预反应形成了一种羧酸二元酯化合物。该预反应可以进行到基本上完全将二元酸转化为羧酸二元酯化合物。本文所使用的“基本上完全转化“是指在二元酸和碳酸二元酯的反应中有至少95％的二元酸和碳酸二元酯反应以形成羧酸二元酯化合物。碳酸二元酯的通式是R2(CO3)，其中R是烷基或芳基。碳酸二元酯的典型例子包括但不限于碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸双(氯苯基)酯、碳酸间甲苯酯、碳酸二萘酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯和它们的混合物。最常使用的碳酸二元酯是碳酸二苯酯。二元酸的通式是R(COOH)2，其中R是烷基或芳基。二元酸的例子包括但不限于脂肪族二元酸、芳香族二元酸和它们的混合物。脂肪族二元酸的例子是己二酸、癸二酸、十二烷二酸、C-19二酸、C-36二聚体二酸；以及芳香族二元酸如间苯二酸、对苯二酸和2，6-亚萘基二羧酸。在熔融缩聚法中加入二元酸可有效地改善聚碳酸酯的熔体粘度。本文所使用的熔体粘度是指熔融聚碳酸酯的流动能力。低的熔体粘度能够快速且有效地注射模塑聚碳酸酯。在熔融缩聚法中所使用的典型催化剂包括但不限于碱金属化合物、碱土金属化合物、季铵化合物以及它们的组合。可用作催化剂的碱金属化合物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锂、氢硼化钠、氢硼化锂、苯酚硼化钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸锂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二锂、双砜A的二钠盐、二钾盐和二锂盐和苯酚的钠盐、钾盐和锂盐。可用作催化剂的碱土金属化合物包括氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化锶、碳酸氢钙、碳酸氢钡、碳酸氢镁、碳酸氢锶、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锶、乙酸钙、乙酸钡、乙酸镁、乙酸锶、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镁和硬脂酸锶。可用作催化剂的季铵化合物包括四烷基铵化合物如氢氧化四甲基铵和氢氧化四乙基铵。优选的催化剂包括氢氧化四甲基铵、氢氧化钠和它们的混合物。为了形成聚碳酸酯，每摩尔二元酸需要2摩尔碳酸二元酯，并且每摩尔芳香族二羟基化合物需要1摩尔碳酸二元酯。对于每摩尔芳香族二羟基化合物，催化剂的用量范围介于约10-8摩尔～约10-3摩尔之间。在另一个具体实施方案中，对于每摩尔芳香族二羟基化合物，催化剂的用量范围介于约10-7摩尔～约10-5摩尔之间。预反应工艺通常在约180℃～约270℃的温度范围内进行。优选地，预反应在约220℃～约260℃的温度范围内进行。更优选地，预反应在约230℃～约250℃的温度范围内进行。对于预反应，反应容器通常保持在大气压力到约200乇的范围内。由碳酸二元酯、催化剂与二元酸的预反应形成二元酯基本上保证了完全将二元酸引入到聚碳酸酯中。本文所使用的“基本上完全引入“是指聚碳酸酯中至少95％用作原材料的二元酸被引入到聚碳酸酯产物中。为了监控二元酸向二元酯的完全转化，可以使用质子核磁共振光谱术来证实二元酯的形成。在预反应步骤中已经形成二元酯之后，熔融缩聚法的第二步包括至少一种芳香族二羟基化合物与预反应步骤中形成的二元酯化合物的反应。将至少一种芳香族二羟基化合物与二元酯化合物反应的步骤在此称之为缩合法。通常在惰性气体条件下将至少一种芳香族二羟基化合物加到反应后的预反应混合物中。本文所使用的“惰性气体条件”是指反应容器被惰性气体吹扫并装填有惰性气体，例如氮气、氩气或氦气。用于制备聚碳酸酯的适当的芳香族二羟基化合物包括由式VI代表的那些化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备聚碳酸酯的熔融缩聚方法，该方法包括以下步骤： （Ⅰ）将一种碳酸二元酯和催化剂与一种二元酸预反应；以及然后 （Ⅱ）将至少一种芳香族二羟基化合物与反应后的预反应混合物反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TE巴纳克，GC达维斯，BK卢伊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]