JP2010270219A - Transesterification catalyst for producing polycarbonate, method for producing the same, polycarbonate, and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エステル交換法によりポリカーボネートを製造する際に使用する新規な触媒、その製造方法及びポリカーボネートの製造方法に関する。更に詳しくはエステル交換法を用いて、色相など品質に優れたポリカーボネートを製造するのに好適な難燃性付与効果のあるエステル交換触媒、その製造方法及び本発明の新規な触媒を使用するポリカーボネートとその製造方法に関する。 The present invention relates to a novel catalyst used in producing a polycarbonate by a transesterification method, a method for producing the catalyst, and a method for producing the polycarbonate. More specifically, a transesterification catalyst having an effect of imparting flame retardancy suitable for producing a polycarbonate having excellent quality such as hue by using a transesterification method, a production method thereof, and a polycarbonate using the novel catalyst of the present invention It relates to the manufacturing method.
ポリカーボネートは、耐衝撃性、機械的特性、耐熱性、透明性などに優れており、清涼飲料水用ボトル、電子基板、光学材料などの広範な分野で用いられている。
このようなポリカーボネートを製造する方法としては、ビスフェノールAなどの芳香族ジヒドロキシ化合物とホスゲンとを直接反応させる方法(界面法)、あるいはビスフェノールAなどの芳香族ジヒドロキシ化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸ジエステルをエステル交換させ、副生するフェノールを迅速且つ完全に除去してポリカーボネートを合成する方法(溶融法)が知られている(特許文献1)。
Polycarbonate is excellent in impact resistance, mechanical properties, heat resistance, transparency, and the like, and is used in a wide range of fields such as soft drink bottles, electronic substrates, and optical materials.
As a method for producing such a polycarbonate, a method in which an aromatic dihydroxy compound such as bisphenol A and phosgene are directly reacted (interface method), or an aromatic dihydroxy compound such as bisphenol A and a carbonic acid diester such as diphenyl carbonate are esterified. A method (melting method) is known in which polycarbonate is synthesized by quickly and completely removing phenol produced as a by-product (Patent Document 1).
このような製造方法のうち、エステル交換反応によってポリカーボネートを製造する溶融法は、有害なホスゲンやメチレンクロライドを使用しないため、環境面からは優しい方法であり、また、コスト的にも界面法を稜駕する可能性があり注目されている。 Among these production methods, the melting method for producing polycarbonate by transesterification is an environmentally friendly method because it does not use harmful phosgene and methylene chloride. There is a possibility of hesitation and attention has been paid.
このエステル交換反応は、エステル交換触媒の存在下で進行するが、使用するエステル交換触媒としては、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、含窒素塩基性化合物が知られている(特許文献2、特許文献3)。
しかしながら、特許文献2及び特許文献3に開示されているエステル交換触媒は、反応系に直接導入しても溶解しないものが多く、これらは使用する場合、一旦、水などの溶媒に溶解又は分散させた形にして反応系に導入する方法を採らなければならないと云う問題がある。
また反応系に直接導入して使用できるエステル交換触媒については、これを使用して得られるポリカーボネートの透明性・色相に優れないと云う問題がある。
このように、反応系に直接導入出来て、しかも透明性・色相に優れたポリカーボネートを得るためのエステル交換触媒は現時点では未だ存在しない。
This transesterification reaction proceeds in the presence of a transesterification catalyst. As transesterification catalysts to be used, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, and nitrogen-containing basic compounds are known (
However, many of the transesterification catalysts disclosed in
Further, the transesterification catalyst that can be used by being directly introduced into the reaction system has a problem that the transparency and hue of the polycarbonate obtained by using this catalyst are not excellent.
Thus, there is not yet a transesterification catalyst for obtaining a polycarbonate that can be directly introduced into the reaction system and is excellent in transparency and hue.
エステル交換触媒を、水などの溶媒に溶解又は分散してから反応系に導入する方法は、触媒を溶解又は分散する工程が必要となる。樹脂合成において工程は少ない方が好ましく、反応系に直接導入して使用でき、得られるポリカーボネートの透明性・色相に優れるエステル交換触媒の開発が切望されているのが現状である。 The method of introducing the transesterification catalyst into the reaction system after dissolving or dispersing it in a solvent such as water requires a step of dissolving or dispersing the catalyst. In the resin synthesis, it is preferable that the number of steps is small, and it is currently desired to develop a transesterification catalyst which can be directly introduced into the reaction system and used and is excellent in transparency and hue of the obtained polycarbonate.
本発明の課題は、反応によって得られるポリカーボネートが透明性・色相に優れ、併せてポリカーボネートの燃焼時のドリップ(樹脂が液状になって、燃えながら滴る現象)防止効果を付与することができ、しかも水などの溶媒に溶解又は分散することなく、反応系に直接導入してエステル交換触媒として使用できる触媒を提供すること、その触媒の製造方法を提供すること、及びこの触媒を使用したポリカーボネートの製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is that the polycarbonate obtained by the reaction is excellent in transparency and hue, and at the same time, can impart a drip prevention effect (a phenomenon in which the resin becomes liquid and dripping while burning) of the polycarbonate, Providing a catalyst that can be directly introduced into a reaction system and used as a transesterification catalyst without being dissolved or dispersed in a solvent such as water, to provide a method for producing the catalyst, and to produce a polycarbonate using the catalyst It is to provide a method.
前記課題を達成するため、本発明は、下記式(1)で表されるポリカーボネート製造用エステル交換触媒を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a transesterification catalyst for polycarbonate production represented by the following formula (1).
(式(1)中、符号R1はフェノキシ基、フェニル基またはブトキシ基を表し、R2はフェニル基またはブチル基を表す。) (In the formula (1), the symbol R 1 represents a phenoxy group, a phenyl group or a butoxy group, and R 2 represents a phenyl group or a butyl group.)
本発明の前記ポリカーボネート製造用エステル交換触媒としては、下記式(2)で表される化合物が好ましい。 As the transesterification catalyst for polycarbonate production of the present invention, a compound represented by the following formula (2) is preferable.
本発明の前記ポリカーボネート製造用エステル交換触媒としては、下記式(3)で表される化合物が好ましい。 As the transesterification catalyst for producing polycarbonate of the present invention, a compound represented by the following formula (3) is preferable.
本発明の前記ポリカーボネート製造用エステル交換触媒としては、下記式(4)で表される化合物が好ましい。 As the transesterification catalyst for producing polycarbonate according to the present invention, a compound represented by the following formula (4) is preferable.
また本発明は、ジクロルフェニルホスフィンとフェノールを、塩化マグネシウムを触媒として反応させてホスホン酸ジフェニルベンゼンを製造し、次いで得られたホスホン酸ジフェニルベンゼンと水酸化カリウムを反応させ、前記式(2)で表される化合物を得ることを特徴とするポリカーボネート製造用エステル交換触媒の製造方法を提供する。 In the present invention, dichlorophenylphosphine and phenol are reacted with magnesium chloride as a catalyst to produce diphenylbenzene phosphonate, and then the obtained diphenylbenzene phosphonate and potassium hydroxide are reacted to form the above formula (2). A method for producing a transesterification catalyst for producing a polycarbonate, characterized in that a compound represented by the formula:
また本発明は、リン酸ジフェニルと水酸化カリウムを反応させ、式(3)で表される化合物を得ることを特徴とするポリカーボネート製造用エステル交換触媒の製造方法を提供する。 The present invention also provides a method for producing a transesterification catalyst for producing polycarbonate, characterized in that diphenyl phosphate and potassium hydroxide are reacted to obtain a compound represented by the formula (3).
また本発明は、リン酸ジブチルと水酸化カリウムを反応させ、式(4)で表される化合物を得ることを特徴とするポリカーボネート製造用エステル交換触媒の製造方法を提供する。 The present invention also provides a method for producing a transesterification catalyst for producing polycarbonate, characterized in that dibutyl phosphate and potassium hydroxide are reacted to obtain a compound represented by the formula (4).
また本発明は、エステル交換法により芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換触媒の存在下で反応させてポリカーボネートを製造する方法において、
前記エステル交換触媒として請求項2〜4のいずれか1項に記載のエステル交換触媒を使用することを特徴とするポリカーボネートの製造方法を提供する。
Further, the present invention provides a method for producing a polycarbonate by reacting an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester in the presence of a transesterification catalyst by a transesterification method.
The transesterification catalyst of any one of Claims 2-4 is used as said transesterification catalyst, The manufacturing method of the polycarbonate characterized by the above-mentioned is provided.
また本発明は、エステル交換法により芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換触媒の存在下で反応させてポリカーボネートを製造する方法において、
前記エステル交換触媒として下記式(5)
Further, the present invention provides a method for producing a polycarbonate by reacting an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester in the presence of a transesterification catalyst by a transesterification method.
As the transesterification catalyst, the following formula (5)
で表される化合物を使用することを特徴とするポリカーボネートの製造方法を提供する。 A method for producing a polycarbonate, characterized by using a compound represented by the formula:
また本発明は、前述したポリカーボネートの製造方法により得られたポリカーボネート樹脂に、非ハロゲン系難燃剤を配合してなるポリカーボネート樹脂を提供する。 The present invention also provides a polycarbonate resin obtained by blending a non-halogen flame retardant with the polycarbonate resin obtained by the above-described polycarbonate production method.
前記の化合物(2)〜(5)は、水などの溶媒に溶解又は分散することなく、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの反応系にエステル交換触媒として直接導入して使用でき、反応によって得られるポリカーボネートは透明性・色相に優れ、併せてドリップ防止の付与効果を有する。なお、化合物(2)〜(5)が有する難燃性付与効果は、それ自体の添加によってUL94規格の燃焼試験におけるV−0を達成し得るものではないが、V−0を達成するために必要とする他の難燃剤の添加量の軽減に寄与するものである。 The compounds (2) to (5) can be used by directly introducing them as transesterification catalysts into a reaction system of an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester without dissolving or dispersing in a solvent such as water. Polycarbonate obtained is excellent in transparency and hue, and has an effect of imparting anti-drip. In addition, the flame retardancy imparting effect of the compounds (2) to (5) cannot achieve V-0 in the UL94 standard combustion test by adding itself, but in order to achieve V-0 This contributes to a reduction in the amount of other flame retardants required.
[ポリカーボネート製造用エステル交換触媒]
本発明のポリカーボネート製造用エステル交換触媒は、前記式(1)で表される化合物(ただし、式(1)中、符号R1はフェノキシ基、フェニル基またはブトキシ基を表し、R2はフェニル基またはブチル基を表す。)からなる。
[Transesterification catalyst for polycarbonate production]
The transesterification catalyst for polycarbonate production of the present invention is a compound represented by the above formula (1) (in the formula (1), the symbol R 1 represents a phenoxy group, a phenyl group or a butoxy group, and R 2 represents a phenyl group. Or a butyl group.).
前記式(1)で表される化合物は、エステル交換法により芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換触媒の存在下で反応させてポリカーボネートを製造する際のエステル交換触媒として利用可能な触媒活性を有している。
また前記化合物は、前記ポリカーボネートの製造における反応系に直接導入して使用できる。これにより得られるポリカーボネートは、透明性・色相に優れたものとなる。
The compound represented by the formula (1) is a catalytic activity that can be used as a transesterification catalyst when a polycarbonate is produced by reacting an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester in the presence of a transesterification catalyst by a transesterification method. have.
Moreover, the said compound can be directly introduce | transduced and used for the reaction system in manufacture of the said polycarbonate. The polycarbonate thus obtained is excellent in transparency and hue.
前記式(1)で表される化合物のうち、本発明のポリカーボネート製造用エステル交換触媒として、特に好ましい化合物は、前記式(2)〜式(4)で表される化合物である。
さらに、本発明のポリカーボネートの製造方法では、エステル交換触媒として、前記式(5)で表される化合物を用いることもできる。
Among the compounds represented by the formula (1), particularly preferred compounds as the transesterification catalyst for producing the polycarbonate of the present invention are compounds represented by the formulas (2) to (4).
Furthermore, in the method for producing a polycarbonate of the present invention, the compound represented by the formula (5) can also be used as a transesterification catalyst.
[ポリカーボネート製造用エステル交換触媒の製造方法]
[製造方法1]
本発明の式(2)で示されるポリカーボネート製造用エステル交換触媒(ホスホン酸フェニルベンゼンK塩)は、以下の合成法によって製造することができる。
[Method for producing transesterification catalyst for polycarbonate production]
[Production Method 1]
The transesterification catalyst for the production of a polycarbonate represented by the formula (2) of the present invention (phosphonic acid phenylbenzene K salt) can be produced by the following synthesis method.
(ホスホン酸ジフェニルベンゼンの合成)
100mLの反応釜に、ジクロルフェニルホスフィン(a)39.0g(200mmol)、フェノール(b)37.6g(400mmol)、及び塩化マグネシウム0.0327gを仕込んだ。
これらを90℃付近で反応させ、反応の進行とともに90℃から徐々に昇温していき最終的には150℃で反応させた。反応時に発生する塩酸は窒素パージで随時系外に出すようにした。反応は5時間かけて行った。
反応液をトルエン40gで希釈した。希釈した反応液を30%塩化水素水溶液10gで2回洗浄した。
更に48%水酸化ナトリウム水溶液でpH=7になるまで中和した後、精製水10gで水洗し、104〜122℃で共沸脱水した。更に熱濾過を行い、不純物を除去した。
90℃から徐冷し、31℃で結晶核を入れ、17℃まで晶析を行った。減圧濾過を行い、白色固体であるホスホン酸ジフェニルベンゼン(c)25.1g(81mmol)を得た。
以上の反応を化学反応式で示すと下記式(6)の通りである。
(Synthesis of diphenylbenzene phosphonate)
A 100 mL reaction kettle was charged with 39.0 g (200 mmol) of dichlorophenylphosphine (a), 37.6 g (400 mmol) of phenol (b), and 0.0327 g of magnesium chloride.
These were reacted at around 90 ° C., gradually raised from 90 ° C. as the reaction proceeded, and finally reacted at 150 ° C. The hydrochloric acid generated during the reaction was discharged from the system at any time by nitrogen purge. The reaction was carried out over 5 hours.
The reaction solution was diluted with 40 g of toluene. The diluted reaction solution was washed twice with 10 g of 30% aqueous hydrogen chloride solution.
The solution was further neutralized with a 48% aqueous sodium hydroxide solution until pH = 7, washed with 10 g of purified water, and azeotropically dehydrated at 104 to 122 ° C. Further, it was subjected to hot filtration to remove impurities.
The solution was gradually cooled from 90 ° C., crystal nuclei were inserted at 31 ° C., and crystallization was performed up to 17 ° C. Filtration under reduced pressure yielded 25.1 g (81 mmol) of diphenylbenzene phosphonate (c) as a white solid.
The above reaction is represented by the following chemical reaction formula (6).
(ホスホン酸フェニルベンゼンカリウム塩の合成)
50mlビーカーに、ホスホン酸ジフェニルベンゼン(c)1.0g(3.2mmol)、精製水25g、ジオキサン10gを仕込んだ。95℃まで昇温してから、pH=7になるまで2%水酸カリウム水溶液(KOH)を少しずつ滴下した。
反応液をトルエン10gで2回洗浄し、分液で油層を除去した。分液で得られた水層を50mlナスフラスコに移してエバポレーターを用いて50℃で減圧乾燥し、白色固体であるホスホン酸ジフェニルベンゼンカリウム塩(d)0.8gを得た。このもののIR分析(図1)、H−NMR分析及び元素分析(表1)の結果から、本品はホスホン酸フェニルベンゼンカリウム塩であることが確認された。
(Synthesis of phosphonic acid phenylbenzene potassium salt)
In a 50 ml beaker, 1.0 g (3.2 mmol) of diphenylbenzene phosphonate (c), 25 g of purified water, and 10 g of dioxane were charged. After raising the temperature to 95 ° C., 2% aqueous potassium hydroxide solution (KOH) was added dropwise little by little until pH = 7.
The reaction solution was washed twice with 10 g of toluene, and the oil layer was removed by liquid separation. The aqueous layer obtained by separation was transferred to a 50 ml eggplant flask and dried under reduced pressure at 50 ° C. using an evaporator to obtain 0.8 g of diphenylbenzene potassium phosphonate (d) as a white solid. From the results of IR analysis (FIG. 1), H-NMR analysis and elemental analysis (Table 1) of this product, it was confirmed that this product was phosphonic acid phenylbenzene potassium salt.
以上の反応を化学反応式で示すと下記式(7)の通りである。 The above reaction can be expressed by the following chemical formula (7).
[製造方法2]
本発明の式(3)で示されるポリカーボネート製造用エステル交換触媒(リン酸ジフェニルカリウム塩)は、以下の反応によって製造することができる。
[Production Method 2]
The transesterification catalyst for polycarbonate production (diphenyl potassium phosphate) represented by the formula (3) of the present invention can be produced by the following reaction.
50mlビーカーに、水酸化カリウム1.0g(18mmol)を量りとり、精製水24.0gを加え溶解させた。このとき、水溶液のpHは、約11であった。
水酸化カリウム水溶液にリン酸ジフェニル(e)4.5g(18mmol)を少しずつ添加していき、水溶液のpHがpH=7になったところで反応の終点とした。
次いで、この反応水溶液を濾紙に通して自然濾過を行い、水に不溶の不純物を除去した。ろ液を50mlナスフラスコに移してエバポレーターを用いて40℃で減圧乾燥し、白色固体であるリン酸ジフェニルカリウム塩(f)4.5g(1.6mmol)を得た。このもののIR分析(図2)、H−NMR分析及び元素分析(表2)の結果から、本品はリン酸ジフェニルカリウム塩であることが確認された。
In a 50 ml beaker, 1.0 g (18 mmol) of potassium hydroxide was weighed, and 24.0 g of purified water was added and dissolved. At this time, the pH of the aqueous solution was about 11.
To the potassium hydroxide aqueous solution, 4.5 g (18 mmol) of diphenyl phosphate (e) was added little by little, and when the pH of the aqueous solution reached pH = 7, the reaction was terminated.
Subsequently, this reaction aqueous solution was passed through a filter paper and spontaneously filtered to remove impurities insoluble in water. The filtrate was transferred to a 50 ml eggplant flask and dried under reduced pressure at 40 ° C. using an evaporator to obtain 4.5 g (1.6 mmol) of diphenyl potassium phosphate (f) as a white solid. From the results of IR analysis (FIG. 2), H-NMR analysis and elemental analysis (Table 2) of this product, it was confirmed that this product was potassium diphenyl phosphate.
以上の反応を化学反応式で示すと下記式(8)の通りである。 The above reaction is represented by the following chemical equation (8).
[製造方法3]
本発明の式(4)で示されるポリカーボネート製造用エステル交換触媒(リン酸ジブチルカリウム塩)は、以下の反応によって製造することができる。
[Production Method 3]
The transesterification catalyst for polycarbonate production (dibutyl potassium phosphate) represented by the formula (4) of the present invention can be produced by the following reaction.
50mlビーカーに、水酸化カリウム0.5g(9mmol)を量りとり、精製水20gを加え溶解させた。ここで、水溶液のpHは約13.3であった。
この水酸化カリウム水溶液にリン酸ジブチル(g)1.9g(9mmol)を少しずつ添加して60℃まで昇温していき、水溶液のpHがpH=7になったところで反応の終点とした。
次いで、この反応水溶液を熱濾過を行い、水に不溶の不純物を除去した。ろ液を50mlナスフラスコに移してエバポレーターを用いて40℃で減圧乾燥し、白色固体であるリン酸ジブチルカリウム塩(h)1.8g(7.3mmol)を得た。このもののIR分析(図3)、H−NMR分析及び元素分析(表3)の結果から、本品はリン酸ジブチルカリウム塩であることが確認された。
In a 50 ml beaker, 0.5 g (9 mmol) of potassium hydroxide was weighed and 20 g of purified water was added and dissolved. Here, the pH of the aqueous solution was about 13.3.
To this potassium hydroxide aqueous solution, 1.9 g (9 mmol) of dibutyl phosphate (g) was added little by little and the temperature was raised to 60 ° C. When the pH of the aqueous solution reached pH = 7, the reaction was terminated.
Subsequently, this aqueous reaction solution was subjected to hot filtration to remove impurities insoluble in water. The filtrate was transferred to a 50 ml eggplant flask and dried under reduced pressure at 40 ° C. using an evaporator to obtain 1.8 g (7.3 mmol) of dibutyl potassium phosphate (h) as a white solid. From the results of IR analysis (FIG. 3), H-NMR analysis and elemental analysis (Table 3) of this product, it was confirmed that this product was dibutyl potassium phosphate.
以上の反応を化学反応式で示すと下記式(9)の通りである。 The above reaction can be expressed by the following chemical equation (9).
[製造方法4]
前記式(5)で示されるポリカーボネート製造用エステル交換触媒(CA−K塩)は、以下の合成法によって製造することができる。
[Production Method 4]
The transesterification catalyst (CA-K salt) for producing polycarbonate represented by the above formula (5) can be produced by the following synthesis method.
50mlビーカーに、水酸化カリウム(KOH)0.24g(4.3mmol)を量りとり、精製水20.0gを加え溶解させた。このとき、水溶液のpHは約12であった。
この水酸化カリウム水溶液に9,10−ジヒドロ−10−ヒドロキシ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド(CA;(i))を常温下、回転子で攪拌しながら少しずつ添加して反応させ、水溶液のpHがpH=7になったところで反応の終点とした。
次いで、この反応水溶液を濾紙に通して自然濾過を行い、水に不溶の不純物を除去した。ろ液をエバポレーターを用いて70℃で減圧乾燥し、白色固体のCA−K塩(h)1.0g(3.7mmol)を得た。
以上の反応を化学反応式で示すと下記式(10)の通りである。
In a 50 ml beaker, 0.24 g (4.3 mmol) of potassium hydroxide (KOH) was weighed, and 20.0 g of purified water was added and dissolved. At this time, the pH of the aqueous solution was about 12.
To this aqueous potassium hydroxide solution, 9,10-dihydro-10-hydroxy-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (CA; (i)) was added little by little at room temperature with stirring by a rotor. The reaction was terminated when the pH of the aqueous solution reached pH = 7.
Subsequently, this reaction aqueous solution was passed through a filter paper and spontaneously filtered to remove impurities insoluble in water. The filtrate was dried under reduced pressure at 70 ° C. using an evaporator to obtain 1.0 g (3.7 mmol) of a white solid CA-K salt (h).
The above reaction is represented by the following chemical reaction formula (10).
[ポリカーボネートの製造方法]
本発明に係るポリカーボネートの製造方法は、エステル交換法により芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換触媒の存在下で反応させてポリカーボネートを製造する方法において、エステル交換触媒として式(2)〜式(5)のエステル交換触媒を使用することを特徴としている。
[Production method of polycarbonate]
The method for producing a polycarbonate according to the present invention is a method for producing a polycarbonate by reacting an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester in the presence of a transesterification catalyst by a transesterification method. The transesterification catalyst of (5) is used.
前記式(2)〜式(5)のエステル交換触媒を使用して、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルをエステル交換させてポリカーボネートを製造する際に使用する設備およびプロセスには特に制限はなく、従来知られている設備やプロセスが使用できる。 There are no particular restrictions on the equipment and process used to produce a polycarbonate by transesterifying an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester using the transesterification catalyst of the above formulas (2) to (5). Known equipment and processes can be used.
本発明において、ポリカーボネートとは、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルを主として含む混合物を、本発明のエステル交換触媒の存在下、溶融重縮合させた芳香族ポリカーボネートのことを指している。 In the present invention, the polycarbonate refers to an aromatic polycarbonate obtained by melt polycondensation of a mixture mainly containing an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester in the presence of the transesterification catalyst of the present invention.
芳香族ジヒドロキシ化合物としては、具体的にはビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)オキサイド、ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)オキサイド、p,p’−ジヒドロキシジフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジヒドロキシジフェニル、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン、レゾルシノール、ハイドロキノン、1,4−ジヒドロキシ−2,5−ジクロロベンゼン、1,4−ジヒドロキシ−3−メチルベンゼン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホキシド等が挙げられるが、特に2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンが好ましい。 Specific examples of the aromatic dihydroxy compound include bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) propane, 4,4-bis (4-hydroxyphenyl) heptane, 2,2-bis (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3,5-dibromophenyl) propane, Bis (4-hydroxyphenyl) oxide, bis (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) oxide, p, p'-dihydroxydiphenyl, 3,3'-dichloro-4,4'-dihydroxydiphenyl, bis (hydroxy Phenyl) sulfone, resorcinol, hydroquinone, 1,4-dihydroxy-2,5-dichloro Benzene, 1,4-dihydroxy-3-methylbenzene, bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, bis (4-hydroxyphenyl) sulfoxide, etc., with 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane being particularly preferred. preferable.
炭酸ジエステルとしては、具体的にはジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート、m−クレジルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(ジフェニル)カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネート等が用いられる。これらのうち特にジフェニルカーボネートが好ましい。 Specific examples of the carbonic acid diester include diphenyl carbonate, ditolyl carbonate, bis (chlorophenyl) carbonate, m-cresyl carbonate, dinaphthyl carbonate, bis (diphenyl) carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, and dicyclohexyl carbonate. Is used. Of these, diphenyl carbonate is particularly preferred.
芳香族ジヒドロキシ化合物に対する炭酸ジエステルのモル比は、通常0.8〜1.7の範囲であり、1.01〜1.5の範囲が好ましく、1.015〜1.2の範囲が更に好ましい。 The molar ratio of the carbonic acid diester to the aromatic dihydroxy compound is usually in the range of 0.8 to 1.7, preferably in the range of 1.01 to 1.5, and more preferably in the range of 1.015 to 1.2.
本発明に係るポリカーボネートの製造方法において、前述した各原料は、少なくとも加熱保温手段及び撹拌手段とを備えた反応容器内に、前述したような質量比となるように計量・投入し、エステル交換反応を行うことが好ましい。このエステル交換反応は、単独の反応容器内で行ってもよいし、複数の反応容器を用意して内容物を順次移動させながら段階的に反応を進行させるようにしてもよい。またこの反応時、反応容器の温度は、反応により副生するモノヒドロキシ化合物を反応系外に蒸発除去させることができる温度に加熱保温しておくことが好ましい。さらに、前記反応は、常圧下で実施しても良いし、減圧下で実施してもよい。 In the method for producing a polycarbonate according to the present invention, each raw material described above is weighed and charged so as to have the mass ratio as described above in a reaction vessel provided with at least a heat insulation means and a stirring means, and transesterification reaction is performed. It is preferable to carry out. This transesterification reaction may be carried out in a single reaction vessel, or a plurality of reaction vessels may be prepared and the reaction may be advanced stepwise while the contents are sequentially moved. In this reaction, the temperature of the reaction vessel is preferably kept at a temperature at which the monohydroxy compound by-produced by the reaction can be evaporated and removed out of the reaction system. Furthermore, the reaction may be carried out under normal pressure or under reduced pressure.
本発明のエステル交換触媒は、使用に際して、従来公知の触媒と異なり、水などの溶媒に溶解又は分散することなく、反応系に直接導入して使用できるという特徴があり、その使用量は、芳香族ジヒドロキシ化合物1モルに対して、例えば10−9〜10−1モル、好ましくは10−8〜10−2モル程度である。なお、該エステル交換触媒は、芳香族ジヒドロキシ化合物または炭酸ジエステルと混合した状態で投入してもよいし、芳香族ジヒドロキシ化合物及び炭酸ジエステルと別個に反応容器内に投入してもよい。 The transesterification catalyst of the present invention is characterized in that it can be used by being directly introduced into a reaction system without being dissolved or dispersed in a solvent such as water, unlike a conventionally known catalyst. For example, it is about 10 −9 to 10 −1 mol, preferably about 10 −8 to 10 −2 mol, per 1 mol of the group dihydroxy compound. The transesterification catalyst may be added in a state of being mixed with an aromatic dihydroxy compound or a carbonic acid diester, or may be charged into the reaction vessel separately from the aromatic dihydroxy compound and the carbonic acid diester.
前記エステル交換反応が進行し、生成したポリカーボネートの含有量が上昇するのに伴って、反応系の混合物の粘度が著しく上昇する。このため、反応系の混合物を撹拌手段で撹拌しつつ、反応系の温度を上昇させて該反応を継続させる。前記エステル交換反応完了後、得られたポリカーボネートを反応容器から取り出す。 As the transesterification proceeds and the content of the produced polycarbonate increases, the viscosity of the mixture in the reaction system significantly increases. For this reason, while stirring the mixture of the reaction system with the stirring means, the temperature of the reaction system is raised and the reaction is continued. After completion of the transesterification reaction, the obtained polycarbonate is taken out from the reaction vessel.
本発明の製造方法で得られたポリカーボネートには、触媒失活剤を添加することもできる。触媒失活剤としては、公知の触媒失活剤が有効に使用されるが、この中でもスルホン酸のアンモニウム塩、ホスホニウム塩が好ましく、更にドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のドデシルベンゼンスルホン酸の塩類が好ましい。 A catalyst deactivator can also be added to the polycarbonate obtained by the production method of the present invention. As the catalyst deactivator, known catalyst deactivators are effectively used. Among them, ammonium salts and phosphonium salts of sulfonic acid are preferable, and further, dodecylbenzenesulfonic acid such as tetrabutylphosphonium salt of dodecylbenzenesulfonic acid is preferable. Salts are preferred.
この触媒失活剤の使用量は、前記エステル交換触媒1モル当たり0.5〜50モルの割合が好ましく、0.8〜5モルの割合がより好ましい。これらの触媒失活剤は直接、または適当な溶剤に溶解または分散させて溶融状態のポリカーボネートに添加、混練する。 The amount of the catalyst deactivator used is preferably 0.5 to 50 mol, more preferably 0.8 to 5 mol, per mol of the transesterification catalyst. These catalyst deactivators are added or kneaded directly or after being dissolved or dispersed in a suitable solvent into the molten polycarbonate.
また、本発明の製造方法により得られたポリカーボネートには、本発明の目的を損なわない範囲で添加剤を添加することができる。この添加剤は触媒失活剤と同様に溶融状態のポリカーボネートに添加することが好ましく、このような添加剤としては、例えば、難燃剤、耐熱安定剤、エポキシ化合物、紫外線吸収剤、離型剤、着色剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、滑剤、有機充填剤、無機充填剤等を挙げることができる。 Moreover, an additive can be added to the polycarbonate obtained by the production method of the present invention as long as the object of the present invention is not impaired. This additive is preferably added to the polycarbonate in a molten state in the same manner as the catalyst deactivator. Examples of such an additive include a flame retardant, a heat stabilizer, an epoxy compound, an ultraviolet absorber, a release agent, Coloring agents, slip agents, antiblocking agents, lubricants, organic fillers, inorganic fillers and the like can be mentioned.
これらの添加剤の内でも、難燃剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色剤等が特に一般的に使用され、これらは2種以上組み合わせて使用することができる。 Among these additives, flame retardants, heat stabilizers, ultraviolet absorbers, mold release agents, colorants and the like are particularly commonly used, and these can be used in combination of two or more.
本発明に用いられる難燃剤としては、有機難燃剤、無機難燃剤が挙げられ特に限定されないが、リン酸系難燃剤などの非ハロゲン系難燃剤を用いることが好ましい。このような非ハロゲン系難燃剤の中でも、10−ベンジル−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(BCA)が特に好ましい。 The flame retardant used in the present invention includes an organic flame retardant and an inorganic flame retardant, and is not particularly limited, but it is preferable to use a non-halogen flame retardant such as a phosphoric acid flame retardant. Among such non-halogen flame retardants, 10-benzyl-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (BCA) is particularly preferable.
本発明に用いられる耐熱安定剤としては、例えば、燐化合物、フェノール系安定剤、有機チオエーテル系安定剤、ヒンダードアミン系安定剤等を挙げることができる。 Examples of the heat resistance stabilizer used in the present invention include phosphorus compounds, phenol-based stabilizers, organic thioether-based stabilizers, hindered amine-based stabilizers, and the like.
また、紫外線吸収剤としては、一般的な紫外線吸収剤が用いられ、例えば、サリチル酸系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤等を挙げることができる。 In addition, as the UV absorber, a general UV absorber is used, and examples thereof include a salicylic acid UV absorber, a benzophenone UV absorber, a benzotriazole UV absorber, and a cyanoacrylate UV absorber. it can.
また離型剤としては一般的に知られた離型剤を用いることができ、例えば、パラフィン類などの炭化水素系離型剤、ステアリン酸等の脂肪酸系離型剤、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド系離型剤、ステアリルアルコール、ペンタエリスリトール等のアルコール系離型剤、グリセリンモノステアレート等の脂肪酸エステル系離型剤、シリコーンオイル等のシリコーン系離型剤等を挙げることができる。 Moreover, generally known release agents can be used as the release agent, for example, hydrocarbon release agents such as paraffins, fatty acid release agents such as stearic acid, and fatty acids such as stearamide. Examples thereof include amide type release agents, alcohol type release agents such as stearyl alcohol and pentaerythritol, fatty acid ester type release agents such as glycerin monostearate, and silicone type release agents such as silicone oil.
着色剤としては有機系や無機系の顔料や染料を使用することができる。 Organic or inorganic pigments or dyes can be used as the colorant.
これらの添加剤の添加方法に特に制限はないが、例えば、直接ポリカーボネートに添加してもよく、マスターペレットを作製して添加してもよい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the addition method of these additives, For example, you may add directly to a polycarbonate and may produce and add a master pellet.
下記の実施例および比較例によって本発明の内容を具体的に説明する。但し、以下の実施例は発明の一部を示すのみで本発明を限定するものではない。
まず、下記の実施例および比較例での評価項目を説明する。
The contents of the present invention will be specifically described by the following examples and comparative examples. However, the following examples show only a part of the invention and do not limit the present invention.
First, evaluation items in the following examples and comparative examples will be described.
<粘度平均分子量>
ウベローデ粘度計を用いて塩化メチレン中20℃の極限粘度[η]を測定し、次式より求めた。
[η]=1.11×10−4(Mv)0.82
<Viscosity average molecular weight>
The intrinsic viscosity [η] at 20 ° C. in methylene chloride was measured using an Ubbelohde viscometer, and determined from the following formula.
[Η] = 1.11 × 10 −4 (Mv) 0.82
<色相>
得られたポリカーボネート4gを塩化メチレン25mlに溶解し、APHA標準液にて目視で判定した。本判定においては、値が小さい方が色相は良好である。
<Hue>
4 g of the obtained polycarbonate was dissolved in 25 ml of methylene chloride, and visually judged with an APHA standard solution. In this determination, the smaller the value, the better the hue.
<ポリカーボネート燃焼時のドリップ防止効果>
得られたポリカーボネートの燃焼時のドリップ防止効果を評価するために、ポリカーボネート樹脂に三光株式会社製の難燃剤である10−ベンジル−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(以下「BCA」という。)を添加し、UL94規格に基づいて燃焼試験を行い、燃焼時のドリップを観察し、評価をした。燃焼時に樹脂片から燃焼しながらドリップ(溶融液滴)が落下しない場合を「ドリップしなかった」とし、燃焼しながらドリップが落下した場合を「ドリップした」として評価した。
<Drip prevention effect during polycarbonate combustion>
In order to evaluate the drip prevention effect of the obtained polycarbonate at the time of combustion, 10-benzyl-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (hereinafter referred to as “BCA”) is a flame retardant made by Sanko Co., Ltd. ") Was added, a combustion test was performed based on the UL94 standard, and drip during combustion was observed and evaluated. The case where the drip (molten droplet) did not fall while burning from the resin piece during combustion was evaluated as “not drip”, and the case where the drip fell during combustion was evaluated as “drip”.
[実施例1]
300mLの反応釜に2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン137.0g(0.60mol)、ジフェニルカーボネート135.0g(0.63mol)を仕込み、窒素雰囲気下、140℃まで昇温した。140℃で前記式(5)のエステル交換触媒(CA−K塩)33.1mg(1.2×10−4mol)を添加した後、減圧度を60Torrに調整してから、副生するフェノールを系外に除去しながら20.0℃/hrの昇温速度で220℃まで昇温した。昇温開始後、約1時間経過時に反応釜内の減圧度を20Torrとした。さらにその30分後に減圧度を15Torrとし、攪拌下で4時間反応させエステル交換反応を進行させて低分子量の(粘度平均分子量2500)のプレポリマー(オリゴマー)を生成した。プレポリマー生成終了後、190℃まで冷却してから反応釜内に窒素を吹き込んで、一旦、常圧に戻して減圧度を3Torrに調整してから、副生するフェノールを系外に除去しながら60.0℃/hrの昇温速度で250℃まで昇温し、攪拌下で1時間反応させポリマーを合成した(粘度平均分子量8000)。更に、減圧度を0.1Torrに調整し、副生するフェノールを系外に除去しながら30.0℃/hrの昇温速度で280℃まで昇温し、攪拌下で1時間反応させて、粘度平均分子量20000のポリカーボネートを得た。得られたポリカーボネート樹脂100質量部に対して「BCA」7質量部を添加し、UL94規格に基づいて燃焼時のドリップ防止効果の評価を行った。得られたポリカーボネートの色相、燃焼時のドリップ防止効果の評価は表4に記載の通りであった。
[Example 1]
In a 300 mL reaction kettle, 137.0 g (0.60 mol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and 135.0 g (0.63 mol) of diphenyl carbonate were charged, and the temperature was raised to 140 ° C. in a nitrogen atmosphere. After adding 33.1 mg (1.2 × 10 −4 mol) of the transesterification catalyst (CA-K salt) of the formula (5) at 140 ° C., the degree of vacuum was adjusted to 60 Torr, and then by-produced phenol The temperature was raised to 220 ° C. at a temperature raising rate of 20.0 ° C./hr while removing from the system. After the start of temperature increase, the pressure reduction in the reaction kettle was 20 Torr when about 1 hour passed. Further, 30 minutes after that, the degree of vacuum was set to 15 Torr, and the reaction was carried out for 4 hours with stirring to proceed the transesterification reaction to produce a prepolymer (oligomer) having a low molecular weight (viscosity average molecular weight 2500). After completion of prepolymer production, cool to 190 ° C, blow nitrogen into the reaction kettle, once return to normal pressure and adjust the degree of vacuum to 3 Torr, while removing by-product phenol out of the system The temperature was raised to 250 ° C. at a temperature rising rate of 60.0 ° C./hr, and the mixture was reacted for 1 hour with stirring to synthesize a polymer (viscosity average molecular weight 8000). Furthermore, the degree of vacuum was adjusted to 0.1 Torr, the temperature was increased to 280 ° C. at a temperature increase rate of 30.0 ° C./hr while removing by-product phenol out of the system, and the mixture was reacted for 1 hour with stirring. A polycarbonate having a viscosity average molecular weight of 20,000 was obtained. 7 parts by mass of “BCA” was added to 100 parts by mass of the obtained polycarbonate resin, and the anti-drip effect during combustion was evaluated based on the UL94 standard. The evaluation of the hue of the obtained polycarbonate and the drip prevention effect during combustion was as shown in Table 4.
[実施例2]
エステル交換触媒としてホスホン酸ジフェニルベンゼンカリウム塩を使用し、得られたポリカーボネート樹脂に対して「BCA」を9質量部添加した以外は実施例1と同様にしてポリカーボネートを合成した。得られたポリカーボネートの色相、燃焼時のドリップ防止効果の評価は表4に記載の通りであった。
[Example 2]
A polycarbonate was synthesized in the same manner as in Example 1 except that diphenylbenzene potassium phosphonate was used as a transesterification catalyst and 9 parts by mass of “BCA” was added to the obtained polycarbonate resin. The evaluation of the hue of the obtained polycarbonate and the drip prevention effect during combustion was as shown in Table 4.
[実施例3]
エステル交換触媒としてリン酸ジフェニルカリウム塩を使用し、得られたポリカーボネート樹脂に対して「BCA」を8質量部添加した以外は実施例1と同様にしてポリカーボネートを合成した。得られたポリカーボネートの色相、燃焼時のドリップ防止効果の評価は表4に記載の通りであった。
[Example 3]
A polycarbonate was synthesized in the same manner as in Example 1 except that diphenyl potassium phosphate was used as a transesterification catalyst and 8 parts by mass of “BCA” was added to the obtained polycarbonate resin. The evaluation of the hue of the obtained polycarbonate and the drip prevention effect during combustion was as shown in Table 4.
[実施例4]
エステル交換触媒としてリン酸ジブチルカリウム塩を使用し、得られたポリカーボネート樹脂に対して「BCA」を9質量部添加した以外は実施例1と同様にしてポリカーボネートを合成した。得られたポリカーボネートの色相、燃焼時のドリップ防止効果の評価は表4に記載の通りであった。
[Example 4]
A polycarbonate was synthesized in the same manner as in Example 1 except that dibutyl potassium phosphate was used as a transesterification catalyst and 9 parts by mass of “BCA” was added to the obtained polycarbonate resin. The evaluation of the hue of the obtained polycarbonate and the drip prevention effect during combustion was as shown in Table 4.
[比較例1]
エステル交換触媒として水酸化カリウムを使用した以外は実施例1と同様にしてポリカーボネートを合成した。得られたポリカーボネートの色相、燃焼時のドリップ防止効果の評価は表4に記載の通りであった。
[Comparative Example 1]
A polycarbonate was synthesized in the same manner as in Example 1 except that potassium hydroxide was used as the transesterification catalyst. The evaluation of the hue of the obtained polycarbonate and the drip prevention effect during combustion was as shown in Table 4.
[比較例2]
市販のポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチック社製、商品名「ユーピロン(R)S−3000」)100質量部に対して「BCA」10質量部を添加し、UL94規格に基づいて燃焼時のドリップ防止効果の評価を行った。評価の結果は表4に記載の通りであった。
[Comparative Example 2]
10 parts by weight of “BCA” is added to 100 parts by weight of commercially available polycarbonate (manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd., trade name “Iupilon (R) S-3000”). Evaluation was performed. The evaluation results are as shown in Table 4.
[比較例3]
実施例4で得られたポリカーボネート(BCAを添加しないもの)を用い、UL94規格に基づいて燃焼時のドリップ防止効果の評価を行った。評価の結果は表4に記載の通りであった。
[Comparative Example 3]
Using the polycarbonate obtained in Example 4 (without adding BCA), the drip prevention effect during combustion was evaluated based on the UL94 standard. The evaluation results are as shown in Table 4.
表4の結果から、本発明に係る実施例1〜4で得られたポリカーボネート樹脂は、色相(APHA)が良好であり、また燃焼時のドリップ防止効果が良好(ドリップせず)であった。実施例1〜4で得られたポリカーボネート樹脂は、難燃剤BCAの配合量が10質量部未満とした場合でも、UL94 V−0規格の燃焼性であり、難燃性に優れていた。 From the results of Table 4, the polycarbonate resins obtained in Examples 1 to 4 according to the present invention had good hue (APHA) and good anti-drip effect during combustion (not drip). The polycarbonate resins obtained in Examples 1 to 4 were UL94 V-0 flammability and excellent in flame retardance even when the blending amount of the flame retardant BCA was less than 10 parts by mass.
一方、比較例1〜3で得られたポリカーボネート樹脂は、ドリップ防止効果及び難燃性が実施例1〜4に比べて劣っていた。 On the other hand, the polycarbonate resin obtained in Comparative Examples 1 to 3 was inferior to Examples 1 to 4 in drip prevention effect and flame retardancy.
本発明のポリカーボネート製造用エステル交換触媒は、水などの溶媒に溶解又は分散することなく、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの反応系にエステル交換触媒として直接導入して使用できる。反応によって得られるポリカーボネートは透明性・色相に優れ、併せてドリップ防止の付与効果を有する。 The transesterification catalyst for polycarbonate production of the present invention can be used by directly introducing it as a transesterification catalyst into a reaction system of an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester without dissolving or dispersing in a solvent such as water. The polycarbonate obtained by the reaction is excellent in transparency and hue, and also has a drip prevention imparting effect.
Claims (10)
前記エステル交換触媒として請求項2〜4のいずれか1項に記載のエステル交換触媒を使用することを特徴とするポリカーボネートの製造方法。 In a method for producing a polycarbonate by reacting an aromatic dihydroxy compound and a carbonic acid diester in the presence of a transesterification catalyst by a transesterification method,
A method for producing a polycarbonate, wherein the transesterification catalyst according to any one of claims 2 to 4 is used as the transesterification catalyst.
前記エステル交換触媒として下記式(5)で表される化合物を使用することを特徴とするポリカーボネートの製造方法。
A method for producing a polycarbonate, wherein a compound represented by the following formula (5) is used as the transesterification catalyst.
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