一种高分子量聚碳酸酯的制备方法及聚碳酸酯技术

本申请涉及聚碳酸酯技术领域，具体涉及一种高分子量聚碳酸酯的制备方法及聚碳酸酯。该高分子量聚碳酸酯的制备方法，以碳酸二酯和二羟基化合物作为原料，加入催化剂后混合预热，在温度为210

【技术实现步骤摘要】
一种高分子量聚碳酸酯的制备方法及聚碳酸酯


[0001]本申请涉及聚碳酸酯
，更具体地说，它涉及一种高分子量聚碳酸酯的制备方法及聚碳酸酯。

技术介绍

[0002]聚碳酸酯（简称PC）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族
‑
芳香族等多种类型。其中，脂肪族和芳香族聚碳酸酯具有优越的机械性能，被广泛应用于电子部件、汽车用部件、光学记录介质、透镜等领域中。
[0003]分子量及其分布是表征高聚物的重要参数之一，其对高聚物的力学性能、热稳定性等有重要影响。现有的聚碳酸酯通常双酚A和碳酸二苯酯通过酯交换和缩聚反应合成，然而，目前国内制得的聚碳酸酯的分子量分布较宽、最大平均分子量仅为3w左右。
[0004]针对上述技术方案，专利技术人认为，如何有效制备更高平均分子量的聚碳酸酯，是目前急需解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]为了获得较高平均分子量的聚碳酸酯，本申请提供一种高分子量聚碳酸酯的制备方法及聚碳酸酯。
[0006]第一方面，本申请提供一种高分子量聚碳酸酯的制备方法，采用如下的技术方案：一种高分子量聚碳酸酯的制备方法，以碳酸二酯和二羟基化合物作为原料，加入催化剂后混合预热，在温度为210
‑
320℃、绝压为0.01
‑
30kPa的条件下依次进行酯交换、预缩聚和终缩聚反应；所述酯交换采用至少三个依次连接的塔式酯交换反应器，三个所述塔式酯交换反应器的温度逐步升高，依次为210
>‑
240℃、230
‑
250℃和245
‑
270℃，所述预缩聚采用至少一个卧式预缩聚反应器，所述终缩聚采用至少一个卧式终缩聚反应器。
[0007]通过采用上述技术方案，专利技术人发现随着酯交换反应的进行，物料粘度不断增大，传质、传热变得越来越苦难，由此造成局部过热、易产生支化、交联等副反应；因此，本申请设定至少三个塔式酯交换反应器，物料需要定期进行输送，避免物料局部过热，再利用逐步升高的温度，使得酯交换反应平缓进行，由此减少产生支化、交联等副反应；在此基础上，本申请的预缩聚反应器和终缩聚反应器均采用卧式结构，其相对于塔式结构，物料在反应器周侧与中心处的温度差异能明显缩小，由此方法制得的聚碳酸酯的分子量分布较窄，平均分子量可达4w，具有较高的分子量。
[0008]优选的，所述碳酸二酯的结构式为，其中R为烷基或芳基。
[0009]通过采用上述技术方案，上述结构式的碳酸二酯，例如碳酸二苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等，其可以单独使用一种，也可以两种以上混合使用，制备出高分子量的聚碳酸酯。
[0010]优选的，所述二羟基化合物的结构式为HO
‑
R
‑
OH，其中R为烷基或芳基。
[0011]通过采用上述技术方案，上述结构式的二羟基化合物，例如乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,2
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、1,4
‑
丁二醇、1,5
‑
庚二醇、1,6
‑
己二醇等脂肪族二羟基化合物，2,2
‑
双（4
‑
羟苯基）丙烷（双酚A，简称BPA）、2,2
‑
双（4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二甲基苯基）丙烷、2,2
‑
双（4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二乙基苯基）丙烷、2,2
‑
双（4
‑
羟基
‑
（3,5
‑
二苯基）苯基）丙烷、2,2
‑
双（4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二溴苯基）丙烷等芳香族二羟基化合物，其能择一选择用于制备高分子量的聚碳酸酯。
[0012]优选的，所述催化剂为碱金属碳酸氢盐。
[0013]优选的，所述碱金属碳酸氢盐为碳酸氢钾。
[0014]通过采用上述技术方案，在酸性条件下原料容易发生变质，本申请采用碱金属碳酸氢盐，一方面能保证物料整体呈碱性，另一方面促使原料有效合成高分子量的聚碳酸酯；其中，碱金属碳酸氢盐在催化过程中，其前期碱性相对较弱，能促使原料缓慢进行酯交换反应，降低反应产生支化、交联等副反应；随着物料的温度的升高，碱金属碳酸氢盐受热分解为碱金属碳酸盐，使得物料的碱性增强，其对原料的催化作用也随之增强，能获得分子量分布较窄的聚碳酸酯；其中，碱金属碳酸氢盐可以为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、碳酸氢铯等，其中碳酸氢钾的反应过程更容易控制，且钾盐催化剂猝灭后稳定性高，由此制得的聚碳酸酯的平均分子量最大、耐候性更为优异，因此将其作为进一步的优选。
[0015]优选的，所述碳酸二酯、二羟基化合物以及催化剂在温度为80
‑
100℃的温度下混合预热2
‑
3h。
[0016]通过采用上述技术方案，碳酸氢钾在80
‑
100℃时仍能保持良好的稳定性，此温度下的碳酸二酯和二羟基化合物又具有良好的流动性，由此有助于各物料充分混匀，为酯交换反应作为准备。
[0017]优选的，所述混合预热采用至少两个混料罐，每个所述混料罐上均设有伴热装置，所述伴热装置包括大夹套管和小夹套管，且每两个所述大夹套管之间夹紧有一所述小夹套管。
[0018]通过采用上述技术方案，本申请采用至少两个混料罐，使得物料小批量进行混合，便于各物料快速混匀；本申请还采用大、小夹套管，使得伴热装置充分与混料罐接触，进而有效提高热传导效率，降低能量的损耗，促使混料罐中的物料快速升温至设定温度。
[0019]优选的，位于第一个的所述塔式酯交换反应器外接有催化剂储罐。
[0020]通过采用上述技术方案，本申请的催化剂能直接在第一个塔式酯交换反应器中进行补加，由此保证物料中含有足量的催化剂。
[0021]优选的，所述塔式酯交换反应器依次外接有苯酚提纯塔和碳酸二酯提纯塔，从所述塔式酯交换反应器抽出的气体经所述苯酚提纯塔处理后再通入所述碳酸二酯提纯塔。
[0022]通过采用上述技术方案，若碳酸二酯和二羟基化合物反应产生的尾气中含有苯酚，苯酚提纯塔能将其有效回收，使酯交换反应正向进行以获得高平均分子量的聚碳酸酯，其提纯获得的苯酚可作为副产物，能增加制备聚碳酸酯的额外收益；另外，碳酸二酯在反应过程中通常需要过量添加以保证二羟基化合物被反应完全，因此碳酸二酯提纯塔能将多余的碳酸二酯分离出来，由此降低原料的损耗率。
[0023]第二方面，本申请提供一种聚碳酸酯，采用如下的技术方案：
一种聚碳酸酯，由上述的制备方法制得。该聚碳酸酯的平均分子量可达4w，且具有较窄的分子量分布，由此具有更为优异的力学性能和热稳定性。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分子量聚碳酸酯的制备方法，其特征在于：以碳酸二酯和二羟基化合物作为原料，加入催化剂后混合预热，在温度为210
‑
320℃、绝压为0.01
‑
30kPa的条件下依次进行酯交换、预缩聚和终缩聚反应；所述酯交换采用至少三个依次连接的塔式酯交换反应器(5)，三个所述塔式酯交换反应器(5)的温度逐步升高，依次为210
‑
240℃、230
‑
250℃和245
‑
270℃，所述预缩聚采用至少一个卧式预缩聚反应器(10)，所述终缩聚采用至少一个卧式终缩聚反应器(11)。2.根据权利要求1所述的高分子量聚碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述碳酸二酯的结构式为，其中R为烷基或芳基。3.根据权利要求1所述的高分子量聚碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述二羟基化合物的结构式为HO
‑
R
‑
OH，其中R为烷基或芳基。4.根据权利要求1所述的高分子量聚碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述催化剂为碱金属碳酸氢盐。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志峰，李兴唐，何燕峰，董星明，施懿军，邱琪浩，顾亥楠，
申请(专利权)人：博卡公司德国，
类型：发明
国别省市：