TWI302544B - Process for continuous production of polycarbonates and a reactor therefor - Google Patents
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Description
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發明領域 本發明係有關__種連續製造聚碳_之方法及一種特別 適合此目的之反應器。 發明概述 本發明種製錢碳_之綠。此紐需要獲得 種在催化劑的存在下,藉二芳基碳動旨與二經基芳基化 合物之S旨基轉移所製得之絲碳_,及將此寡聚碳酸醋 以炫化狀態導人-可在私1G之速率下連續形成無概薄 膜(free film)之反應器卜反應器(其係在經計算以促 進聚縮合讀件T祕)_-喊杨齡之臥式圓 旖至少、蒸氣出口、一進料喷嘴、一出口喷嘴、一具有 圓筒形穿孔壁之可旋轉圓筒形吊籃及在該吊籃外圍且順沿 其長度以間隔定位之環形圓盤、及供旋轉該吊籃之裝置; 該吊籃的内部沒有中心軸,圓筒形吊籃之直徑相當於臥式 圓筒直徑之約2/3,且該圓盤係由穿孔片狀金屬所形成。 發明背景 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 寡聚碳酸酯係藉二芳基碳酸酯與二羥基芳基化合物在 催化劑的存在下進行酯基轉移所製造而得。製造聚碳酸酯 的方法被描述於文獻DE-A-1031512、US-A-3 022272、US-A- 5 340 905、US-A-5 399 659、DE-A 4 312 390、US 5 912 318、US 5 932 683、US 5 912 289、WO 00/26 276 及 EP-A 620 240,其中 亦說明中間體階段(寡聚碳酸酯)的製造。直接製造寡聚 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1302544 A7 B7 五、發明說明(2) - 碳酸酯的方法被描述於德國申請案第101 14 808.9號中。 一般熔體酯基轉移法之進一步細節見於文獻中(參見例如 Hermann Schnell之聚碳酸酯之化學及物理,聚合物回顧, 第9冊,1964,第44至51頁)。 以下描述寡聚碳酸酯之聚縮合用之各種設備。 DE-A 1 495 730 (Farbenfabriken Bayer AG)提出一種 可分佈及輸送反應器壁上之熔體的臥式圓筒用螺旋狀彈簧 或队式反應管。其有一項缺點為,由於重力作用之故,上 部殼壁僅被部分弄濕,因而造成產物損害。大規模工廠用 之彈簧的堅固設計是非常不可靠的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 EP-A 0 711 597 (赫斯特清潔股份有限公司及赫斯特 AG)提出一種具有旋轉於其中但無中心管線之攪拌器的 臥式圓筒作為聚酯之反應器裝置。支持連接元件係位在擾 拌器之外部邊緣。這襄的缺點在於外部支持結構,因為其 可能導致膜橋,該膜橋可與攪拌翼上之膜形成封閉室且隨 之減弱經斷裂化合物之最適移除性。較高黏度熔體之有效 處理亦受到影響,因為薄膜表面對熔體體積的比例因增厚 之熔體塗層而有相當程度地降低及減少。 EP-A 0 778 078 (Teijin有限公司)描述一種聚縮合用 之雙軸反應器。其之反應室很狹窄且因限制性的運轉而使 生產困難。因此,整個尺寸受到限制且不適合高物料通過 量。而且,能量係藉由傳動裝置予以導入,此會導致溫度 非所欲地上升。 美國專利案 5,932,683 (Asahi Kasei K〇gy。株式會 -4- 1302544 A7
五、發明說明(Ο 描述一種反應器裝置,其中寡聚碳酸酯熔體係經由穿孔圓 盤被分配到許多垂直安裝之管線上及使彼等流入貯槽中。 於實施例1中,僅每小時5公斤之預聚物即需要50個8 公尺長之管線。很明顯地,這些是非常複雜的結構,其很 難以大規模生產。除了真空以外,亦使用氮氣來幫助反應 的進行且隨後必須以複雜的操作將其由苯酚中釋放出來。 美國專利案5,767,224 (拜耳廠股份有限公司)提出一 種供寡聚碳酸酯之聚縮合用之具運動學上自淨作用之反應 器。此反應器被描述於EP A 460 466、EP A 528 210及 EP A 638 354中。就於大規模工廠中之高物料通過量而 言’此種構造非常昂貴,且因限制性的運轉而限制其整體 尺寸。再者’能量係藉由傳動裝置予以導入,此會導致溫 度之非所欲地上升。由於可能有不當之平均滯留時間,故 使用鹼金屬、鹼土金屬及過渡金屬之氫氧化物、烷氧化 物、碳酸鹽、醋酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽及氫化物作為催化 劑’為的是要減少反應時間。然而,這些對所形成之聚碳 酸酯之品質有不利的影響。 WO-A 99/28 370 (日立有限公司)描述一種由配設有單 轴或雙軸攪拌器之臥式圓筒容器所構成之反應器或反應器 裝置。彼等具有良好的串級特性。缺點為在單轴攪拌器中 之外4支持結構,因其可導致形成膜橋(該膜橋可與攪拌 翼上之薄膜形成封閉室),然後降低經裂解化合物之最適 移除性。就較高黏度而言,建議使用雙轴攪拌器。單軸攪 拌器在高黏度下形成過厚的薄膜,結果,薄膜表面或物質 本紙張尺度&中-------- 線-
經 濟 部 智 慧 財 k 局 員 工 消 f 合 作 社 1302544 Λ7 ___ Β7 五、發明說明(4) , 交換£域大為減少且反應器不能有效地運作。在具雙抽授 拌器之反應器中,此種不足可藉被轉換成捏和功 (kneading work)之混合能量予以補償。然而,表面積對 容積容量之高比例的缺點仍存在。另一不利之處為藉捏和 功所導入且造成溫度之非期望上升的能量。 所有反應器裝置的目的在於提供滯留時間及供反應進行 所需要之表面或表面更新。捏和功為表面更新所必須者, 特別是在高黏度下。所需要之滯留時間實質地受到催化劑 之使用的影響,及受到表面積或經由單羥基芳基化合物及 一芳基碳酸酯之蒸發發生而來之表面更新的強度所影響。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於具較短滯留時間的反應器中,嚐試藉使用鹼金屬、鹼 土金屬及過渡金屬之氫氧化物、烧氧化物、碳酸鹽、醋酸 鹽、硼酸鹽、磷酸鹽及氫化物作為催化劑且視需要藉加溫 予以加速並產生充足之表面更新(例如藉加強之捏和 功)。然而,此等催化劑的使用對所形成之聚碳酸酯的品 質並沒有好的效果,因為彼等殘留在產物中。在上述酯基 轉移催化劑的存在下提高溫度,對產物之顏色特別不利。 所需要之捏和功僅可藉具高動力輸入之強化的反應器結構 來產生。此種反應器裝置無法以任何尺寸被建造,且此對 經濟的物料通過速率有不利的影響。 因此本目的在於發現一種反應器設計,其一方面藉產生 大的熔體表面而容許單羥基芳基化合物及選擇之二芳基碳 酸酯有良好的蒸發,另一方面仍允許現時所期望之高物= 通過量’可予以大量生產及經濟性地操作。 -6- 1302544
五、發明說明(Ο 1式之說明 圖1為反應器之縱向截面圖。 圖2顧示環形圓盤。 憂Jg之詳細說明 令人驚If地’此目的已藉由可在重力之影響下連續形成 無襯薄膜且具有高成膜速率之反應器裝置予以達成。成膜 速率在本文中被定義為每單位時間被®筒形吊籃(如下所 述)拉伸並以無襯薄膜之形式向了流動之材料的量對反應 1之總物料通過4的比例。成膜速率應至少為1G,但較 佳高於15且特佳高於2〇。 於反應器之一較佳具體例且參照圖1,反應器包括一臥 式圓筒1形式之反應器外殼,其配設有-加熱套(未顯 不)、沿著圓筒上方侧之—或多個蒸氣出σ 6,在圓筒入 口側上之-進料対5 (較佳設置在底部之端面)及在圓 筒出口侧上之出口噴嘴7,出口喷嘴較佳被設置在底部。 進料喷嘴或出π喷嘴的位置就本發明而言並非關鍵性的, 因此亦可在其他位置上,但經f是在人口及出口處。 作為反應器外殼之臥式圓筒包含一可旋轉之圓筒形吊籃 (内圓筒)2,其藉由軸端4被架設在臥式圓筒之圓筒端 面之兩底蓋上且由外部(未顯示)驅動,亦即啟動旋轉。 圓筒形吊籃不含實體連續中心軸,圓筒形吊籃之壁係由穿 孔片狀金屬所構成。圓筒形吊籃具有一直徑,相當於形成 反應器外殼之圓筒直徑之約2/3。由穿孔片狀金屬所製造 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 χ 297公爱) A7 B7 1302544 五、發明說明(6) , 之環形圓盤3被安裝圍繞著圓筒形吊籃外圍。環形圓盤之 内徑相當於環形圓盤所固接之圓筒形吊藍之外徑。環形圓 盤之外徑稍微小於形成反應器外殼之圓筒之直徑,如此則 所形成之蒸氣得以逸出。圓筒形吊籃及裝設於其上之穿孔 圓盤一起被稱作轉子(rotor)。在一特殊具體例中,另外 之由穿孔片狀金屬所製造之環形圓盤被裝設在圓筒形吊籃 的内部。此等環形圓盤的外徑則相當於圓筒形吊籃的内徑 且環形圓盤的内徑不小於形成反應器外殼之圓筒直徑之 1/3 〇 轉子之偏心架置(亦即稍微低於外圓筒之中心線)是有 利的,可使頂部有供逸出蒸氣的稍大空隙。 數個環形圓盤之間的間隔及環形圓盤上之孔洞的大小可 令其與隨著反應器之長度而改變之熔體黏度成比例,且間 隔及孔洞的大小均隨著由反應器之入口側到出口侧之聚合 物的黏度增加而增加。每公尺轉子長度裝設約6至15 個,較佳8至12個環形圓盤。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 反應器被裝入約1/3之熔化材料。於旋轉期間,將由穿 孔片狀金屬所製得之環形圓盤及圓筒形吊籃自熔體拉出。 隨著彼等之出現,熔體向下流動並形成連續拉伸薄膜,因 而使相關單體得以蒸發。 經由反應器端面之進料喷嘴將低分子量寡聚產物送入反 應器中’在低分子量寡聚產物於反應器中縮合形成聚合樹 脂之後,自出口噴嘴將該樹脂移除。 在較高黏度下,亦即在超過約10〇帕司(Pas)下之黏 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) A7 B7 1302544 五、發明說明(8) - 孔洞可被設計成各種形狀。較佳為呈等邊對稱Π-角多 邊形(其容許固定之外切金屬面之網壁寬)及長方形之孔 洞。此導致帶有熔化材料之孔洞有固定包封的負載量,使 得在轉子之旋轉期間,於環形圓盤之孔洞中能發生均勻的 膜成形。 不同之形狀可被用於環形圓盤之内緣或外緣,為的是能 形成圓邊。在高黏度下,等效孔洞之直徑很大,使得内外 緣必須被輪輻分開,視情況再被中心環分開。此等孔洞隨 之藉輪輻或輪輻片段及環片段予以定界。 所有圍繞孔洞之金屬面或網壁,其橫截面有利地為正方 形或長方形。藉選擇適當之網壁寬,當環形圓盤由熔體中 出來時,攜帶熔體之面積對周圍孔洞之比例最好適合熔體 黏度及其他熔體特性。業經證明有利的是,環形圓盤可選 擇所有圍繞孔洞之金屬面或網壁有固定相同之尺寸者。此 導致帶有熔化材料之孔洞有固定包封的負載量,使得在轉 子之旋轉期間,於環形圓盤之孔洞中能發生均勻的膜成形 〇 以下說明圖2中所例示之兩個環形圓盤。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於圖2中,圓盤22代表在根據本發明之反應器中所使 用之典型的穿孔圓盤。圓盤21為在聚合物黏度於較高範 圍之反應器之内部所使用圓盤之典型設計之一實例,其僅 被供以輪輻及外緣,因必要之孔洞大小緊靠著圓盤之邊 界。23指的是穿孔(孔洞);24指的是網壁。 在不同聚碳酸酯之製造期間,在反應器中可預期有各種 -10- 本紙張尺國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公爱) 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1302544 A7 __ B7 、發明說明(9) 黏度型態。反應器在上述關係下,應給予穿孔圓盤,且其 應適合反應器中之黏度傾向。 原則上,养聚碳酸醋之聚縮合可在_反應器中實施β然 而’當欲達到之最終分子量係藉視溫度、壓力及聚碳酸酯 之端基含量而定之反應平衡所決定時,排列連續兩或多個 反應器是有利的。在不足之壓力下,被抽出之單體很少被 冷凝或根本不冷凝,而此導致昂貴的、過大的真空系統。 惟,低壓的缺點在於可降低反應時間(其連同滯留時間一 起決定品質)。藉由例如於兩反應器之間的分佈,藉不同 壓力而使氣體曝露減至最小及視情況藉經裂解及蒸發之化 合物之部分冷凝,真空系統及產物之熱曝露可最有效地進 行。 起始募聚物之分子量範圍及將被裂解至最終分子量之產物 (終將被蒸發)的用量在此處亦為重要的。 連接多數反應器之管線應儘量短,而管之曲率應儘量 低。工廠建造之外部規範應列入製程考量。 現已發現,供寡聚碳酸酯之聚縮合用之特佳反應裝置為 具有攪拌器之臥式圓筒容器,如DE 44 47 422 C2 (Karl
Fischer Industrieanlagen GmbH)第 1 攔第 63 行至第 7 攔第 39 行所述。此反應器沒有上述反應器之缺點且可被建造供極 高產量。 特別有利之處為圓筒形吊籃支撐之穿孔圓盤及圓筒形吊 籃之極堅硬的構造及設計。圓筒形吊籃亦被提供穿孔或孔 洞,如此所形成之蒸氣可暢行無阻地逃逸。轉子架設本身 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 鬌 線 鬌 1302544 A7 B7 五、發明說明(10) 允許反應器在不同之溫度區下***作,因此須調整適合反 應進行之溫度型態。在轉子旋轉時,由於突出於諸圓盤之 間的定子的裝設,此構造亦限制較高黏度熔體之霧沫夾 帶。由於此手段,熔體表面對圓盤上之熔體體積之比例被 最佳化(特別是在較高黏度範圍)。 描述於DE 44 47 422 C2中之反應器裝置之最理想及較佳 之用途為供聚碳酸酯之製造用,惟對於描述於上述申請案 中之構造需要進一步的修飾。 在低黏度之反應裝置中,於入口處之旋轉中環形圓盤有 不足濕潤度之情況,業經證明在圓筒形吊籃之外圍於至多 一半反應器長度之處裝備勺子元件是有利的,以此方式當 勺子元件上升時’刻意讓圓盤藉低黏度溶體予以連續地清 洗。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在高黏度範圍下,亦即黏度超過約100帕司之範圍,靠 近反應器末端,在旋轉之環形圓盤旁之產物的過量霧末爽 帶物可能會造成非所欲之情況,如膜形成之阻礙。避免此 之一方法(其改良勝過DE 44 47 422 C2)為在貯槽的高 度下安裝水平卸除樑(stripping beams)至定子上^因此 避免在轉子之旋轉方向此樑下游之熔體的會聚。此等標可 直接被安裝至外殼或可藉亦被固定至反應器之壁上之視情 況選用之額外的樑予以支持。為此目的,可選擇促進傳送 之卸除樑及/或支持樑之設計,如描述於DE 44 47 422 C2中者。其在幫助熔體向反應器出口的傳送方面特別顯 著及有利。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1302544 A7 11 發明說明( 為反應之進行及所獲得產物之品質,有利的是區分反應 器成為數個較佳為垂直的圓盤形區,其可互相分別被加 熱’所以可遵循適合分子量傾向之溫度型態。因此聚破酸 酯之熱曝露可予以減至最小,此通常對諸如聚碳酸酯之顏 色的特性有正面的影響。 另一或其他可行之處為加熱不同於熔體之蒸氣或氣體區 或位在其下之貯槽區,亦即建構蒸氣室或貯槽室r使分別 被加熱。因此有利的是加熱上部氣體區少於位在其下之熔 體區。在氣體區壁上之可能的聚碳酸酯薄膜駐留一段長時 間’因此受較低溫的損害較少。為此目的,反應器部分之 加熱因此有利地可被水平分隔。此方法導致較高之反應器 運轉時間,較少之由於破裂產物而來之針孔之及改良之終 產物的顏色。 聚縮合之處理溫度通常介於25〇至330°C,較為260至 31〇C之間,壓力介於〇·〇ι至15毫巴,較佳〇〇5至1〇 毫巴之間及平均滯留時間為30至240分鐘,較佳60至 180分鐘。 經 若引入反應器中之募聚碳酸酯熔體之溫度顯著低於反應 濟 - § 器之所需的操作溫度,較好是在進入反應器之前利用適合 0 聚合物熔體用之熱交換器來加熱熔體。結果,可降低介於 % 加熱裝置及反應器中產物之間的溫度差,以避免反應器壁 消 費 合 作 社 上之產物損害。 根據本發明,產物經由一具有自動壓力控制之閥被引入 一反應裝置’以此方式使得在反應器之入口側之產物室中 -13- A7 B7 1302544 五、發明說明(12) · 發生直接的減壓。鑑於結晶之顆粒含量,可能為不利之冷 卻效應可因鄰近環境之高加熱電位予以避免。為此目的, 產物入口閥被安裝至例如反應器之端面上。 有利的是替換反應器外殼之上侧的蒸氣出口,使在轉子 旋轉方向偏離垂直15至60°,為的是降低熔體之迴流。 任何不會造成產物損害之習用材料可被用來生產及製造 反應器、裝置及熱交換器以及幫浦、管線及配件。然而, 現已發現使用Cr Ni (Mo) 18/10型之不鏽鋼,如14571或 1.4541 (Key to Steel 2001,為 Stahlschlussel Wegst GmbH Th-Heuss-StraBe 36 D-71672 Marbach 所出版)及 C 型之 Ni 驗性 合金,如 2.4605 或 2.4610 (Key to Steel 2001,為 Stahlschlussel Wegst GmbH Th-Heuss-StraBe 36 D-71672 Marbach 所出版)為特 別適合者。Cr Ni (Mo) 18/10型之不鏽鋼被使用至多達約 290°C的處理溫度,而及C型之Ni驗性合金被使用至多 達約29(TC以上之處理温度。製造反應器之適合材料之選 擇’就產品品質而言為特別重要的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現已令人驚背地發現,使用所述之反應器裝置特別適合 由例如藉於德國申請案第1 01 14 808_9所述之程序所生產 之寡聚碳酸酯,藉二芳基碳酸酯與二羥基芳基化合物,在 催化劑的存在下工業製造極高品質之聚碳酸S旨。所獲得之 極佳顏色品質之聚碳酸酯是特別令人驚訝的。 熔體酯基轉移法係以習知方法由二羥基芳基化合物、二 芳基碳酸酯及選擇之分支劑及/或單羥基芳基化合物來進 行。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公爱) '" [302544
五、發明說明(u) 適合製造絲物之二芳基化合物為式⑺者· ΗΟ-Αγ-ΟΗ ⑴ 其中Ar為具6至3G個碳原子之芳香族基團,其可包含 個芳香核’可經取代且可包含脂或環脂族基團或烷 芳基或雜原子作為橋員。 式⑴之一經基芳基化合物之實例為: 氫酉昆, 間苯二盼, 二羥基聯苯類, 雙-(羥苯基)-烷類, 雙(羥苯基)-環烷類, 雙(羥苯基)-硫化物, 雙(羥苯基)-醚類, 雙(羥苯基)-酮類, 雙(羥苯基)-砜類, 雙(羥苯基)-亞砜類, α,α’-雙(羥苯基)_二異丙基苯類, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以及彼等於核上被烧化及於核上被自化之化合物。 此等及其他適合之二經基芳基化合物被描述於,例如美 國專利案 3,028,365; 3,148,172; 3,275,601; 2,991,273; 3,271,367; 3,062,781; 2,970,131 及 23999,846 ; DE_A 1 570 703; 2 063 050; 2 063 052; 2 211 0956 ;法國專利說明書1 561 518 1964及於專題 論文“H,Schnell之聚碳酸醋之化學及物理,Interscience出版 社,紐約1964,,中。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 1302544 五、發明說明(14) * 較佳之二羥基芳基化合物為例如: 4,4’-二羥基聯苯, 232-雙-(4-羥苯基)丙烷, 2,4-雙-(4-羥苯基)-2-甲基丁烷, U-雙-(4-羥苯基)環己烷, U-雙-(4-羥苯基)-4·甲基環己烷, oc,(x’-雙-(4-經苯基)-對-二異丙基苯’ α,α’-雙-(4-羥苯基)_間-二異丙基苯, 雙-(4-經苯基)艰’ 雙-(4-羥苯基)甲烷, U-雙-(4-羥苯基)-3,3,5-三甲基環己烷, 雙-(2,6-雙-(4-羥苯基)六氟丙烷, (4-經苯基)-1-苯基乙烧’ (4-羥苯基)二苯基甲烷, 二羥基二苯醚, 4,4’-硫雙酚, 雙-(4-羥苯基)-1-(1-萘基)乙烷, 雙-(4-經苯基)-1·(2-蔡基)乙娱* ’ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二羥基_3-(4-羥苯基)-1,1,3_三甲基-1Η-茚-5_醇, 二羥基-1-(4-羥苯基)-1,3,3-三甲基-1Η-茚-5_醇, 2,2,,3,3,-四氫-3,3,3,,3,-四甲基-U,-螺雙[1H-茚]-5,5,-二 醇。 特佳者為: 間苯二酚, -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 1302544 五、發明說明(15) - 雙-(4—經苯基)-1-(1-蔡基)乙烧’ 雙-(4-經苯基)-1_(2-蔡基)乙烧’ 2.2- 雙-(4-羥基苯基)丙烷, a,oc’-雙-(4-經苯基)-對-二異丙基苯’ α,α’_雙-(4-羥苯基)-間-二異丙基苯, 1,1-雙-(4-羥苯基)環己烷, 雙-(4-羥苯基)-3,3,5_三甲基環己烷, 雙-(4-羥苯基)二苯基甲烷, 尤佳者為: 雙-(4-羥苯基)-3,3,5-三曱基環己烷, 4,4’-二羥基聯苯, 2.2- 雙-(4-羥苯基)丙烷。 可使用式(I)之二羥基芳基化合物併同形成均寡聚碳酸 酯以及多數式(I)之二羥基芳基化合物併同形成共寡聚碳 酸酯。 碳酸二芳酯為那些式(II) R. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
及式(III)
0 R,
之二芳基酯者, -17- (II) (III) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 1302544 五、發明說明(16) ^ 其中R,R及R"互相獨立地可為Η、選擇性分支之Ci至 c34烷基/環烷基、c7至c34烷芳基或c6至c34芳基,例 如: 二苯基碳酸酯, 丁基苯基-苯基碳酸酯, 二·丁基苯基碳酸酯, 異丁基苯基-苯基碳酸酯, 二-異丁基苯基碳酸酯, 第三·丁基苯基·苯基碳酸酯, 二·第三-丁基苯基碳酸酯, 正-戊基苯基-苯基碳酸酯, 二·(正-戊基苯基)碳酸酯, 正-己基苯基-苯基碳酸酯, 二-(正-己基苯基)碳酸酯, 環己基苯基-苯基碳酸酯, 二-環己基苯基碳酸酯, 苯基苯酚-苯基碳酸酯, 二-苯基苯酚碳酸酯, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 異辛基苯基-苯基碳酸酯, 二-異辛基苯基碳酸酯 正·壬基苯基-苯基碳酸醋, 二-(正-壬基苯基)碳酸酯, 異丙苯基苯基-苯基碳酸酯, 二-異丙苯基苯基碳酸酯, -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 1302544 五、發明說明(17) · 萘苯基-苯基碳酸酯, 二-萘苯基碳酸酯, 二-第三-丁基苯基-苯基碳酸酯, 二-(二-第三·丁基苯基)碳酸酯, 二異丙苯基苯基-苯基碳酸酯, 二-(二異丙苯基苯基)碳酸酯, 4-苯氧苯基-苯基碳酸酯, 二-(4_苯氧苯基)碳酸酯, 3-十五基苯基-苯基碳酸酯, 二-(3-十五基苯基)碳酸酯, 三苯甲基苯基-苯基碳酸酯, 二-三苯曱基苯基碳酸酯, 較佳為: 二苯基碳酸酯, 第三-丁基苯基-苯基碳酸酯, 二-第三-丁基苯基碳酸酯, 苯基苯酚-苯基碳酸酯, 二-苯基苯酚碳酸酯, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 異丙苯基苯基-苯基碳酸酯, 二-異丙苯基苯基碳酸酯, 特佳為二苯基碳酸酯。 此外,除了上述碳酸酯之一者外,被用作碳酸酯之苯酚 性化合物亦可直接被用作單羥基芳基化合物,為的是要影 響寡聚碳酸酯或聚碳酸酯之端基。應選擇一種單羥基芳基 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1302544 A7 ____ B7 五、發明說明(18) ^ 化合物,其之沸點高於由已形成二芳基碳酸酯之單經基芳 基化合物之沸點。較佳之混合物為帶有二苯基碳酸醋者。 可能地,於任何時點(較佳在反應之初)添加單羥基芳基 化合物至反應中,且此添加可被分成數個部分。自由單經 基芳基化合物含量可為0.4至17莫耳%,較佳丨3至8 6 莫耳% (基於二經基芳基化合物為準)。此處,此添加可 在反應之前為之’以及在反應期間完倉或部分添加。 二輕基芳基化合物之使用量為1·02至1·3莫耳,較佳 為1·04至1.25莫耳,特佳為1.06至1·20莫耳(基於j 莫耳之二羥基芳基化合物為準)。上述二芳基碳酸酯之混 合物亦可使用。 銨或鱗催化劑(其為本申請案之目的亦共同被稱為鏽化 合物)被用於合成。彼等較佳使用之量為1〇·8至1〇_3莫 耳(基於1莫耳之二羥基芳基化合物為準),特佳為10-7 至1(Τ4莫耳。 鱗鹽,選擇地與其他適合之催化劑(如其他鑌化合物、 驗金或驗土金屬化合物)組合,可被用作寡聚碳酸酯之生 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 產用之催化劑。 鱗鹽為式(IV)者, R4 Ί X- R1—P+—R3 'r2 (ιν) 其中R14 (其可為相同或不同)代表Q至C10烷基、c6 至C1G芳基、〇7至C1()芳烷基或C5至C6環烷基,較佳為 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1302544
曱基或(:6至cu芳基,特佳為曱基或苯基且χ·可為一種 陰離子,諸如氫氧根離子、硫酸健子、硫酸氫根離子、 碳酸氫根離子、碳酸根離子、自離子(較為氣離子),或 為式OR之烷氧化物,其中R可為(^至Cm芳基或Q至 芳烷基,較佳為苯基。較佳之催化劑為 四苯基氣化鱗, 四苯基氮氧化鱗, _ 四苯基酚鱗, 特佳為四苯基紛鱗。 ,佳之鱗鹽催化劑的量對每莫耳二羥基芳基化合物為 1〇 8至1〇·3莫耳且最佳催化劑之量對每莫耳二羥基芳基化 合物為10-7至1〇_4莫耳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除了鱗鹽外,選擇性可使用其他共催化劑以增加聚合速 率。此等包括驗金屬及驗土金屬之鹽,如鐘、納及卸之氫 氧化物、烷氧化物及芳氧化物,較佳為鈉之氫氧化物、烷 氧化物或芳氧化物鹽。最佳為氫氧化鈉、雙酚二鈉,且佳 為酚鈉。共催化劑之量可在1至2,000 ppb (每十億之 份),較佳為5至1,000 ppb且最佳為1〇至5〇0 ppb (各 別被計算為鈉)。此等可於寡聚碳酸酯之製造期間被加入 或在聚縮合之前首次被添加。此等催化劑直到聚縮合結合 之刖都是有效的。 由於係小量添加,所有之催化劑都以溶液被製備及添 加。於聚碳酸酯之合成期間斷裂之單羥基芳基化合物為較 佳之溶劑。 -21- 本紙張尺度適財國國家襟準(CNS)A4規格(21G χ 29γ公爱) 1302544 B7
寡聚碳酸酯可予以小心地分支且因此可包含小量002 至3.6莫耳(基於二麟芳基化合物為準)之分支劑。適 合之分支劑包括具有三及多個官祕之適合絲碳酸醋製 造用之化合物,較佳為那些具有三個或多於三個雜〇h 基者,例如1,1,1-二-(4-羥苯基)乙烷及吲哚醌雙間笨二 紛。 在本發明内容中之術語“寡聚碳酸酯”指的是具有相對黏 度介於1.03和1.20之間,較佳介於1〇6和115之間, 特佳介於1·06和1·1〇之間的縮合物。相對黏度被表示為 溶劑之黏度和溶解於溶劑中之寡聚物之黏度的商數。其係 在25°C下於5克/升濃度之二氣甲烷中測定。 养聚碳酸S曰為供聚縮合至聚碳酸g旨之起始產物。二芳基 碳酸酯或二羥基芳基化合物可在縮合前添加,以校正末端 紛性OH基對末端芳基碳酸酯基之比例,及小心地達成於 最終聚碳酸酯中所期望及所尋求之端基比例或末端〇H基 之濃度。末端苯基碳酸酯基可藉添加經取代之單經基芳基 化合物(選擇性亦為其之二芳基碳酸酯)予以改變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 寡聚碳酸酯亦可由彼等之製造過程直接被傳送至聚縮合 反應器中。 另一特別有利之處在於根據本發明聚碳酸酯之生產不必 與製造寡聚碳酸酯之工廠相結合。此允許聚碳酸酯在沒有 供建造化學工廠用之典型基礎建設之處來生產。為此,由 一在不同位址之工廠而來之固體寡聚碳酸酯在諸如擠壓機 之適合單元中被熔化,選擇性地在添加單體以校正末端酚 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 χ 297公釐) 1302544 A7 B7 五、發明說明(21) ' 一 性OH基對末端芳基碳酸醋基之比例及添加催化劑以增加 聚縮合期間之反應速率之後被傳収冷凝,例如,於根據 本發明之聚縮合反應器中。將斷裂之單羥基芳基化合物之 量很小且不會造成任何問題。二芳基碳酸酯及二羥基芳基 化合物之製造及關於環境一般與高電位有關之寡聚體的製 造(如由於氯、一氧化碳、光氣、齒化溶劑、廢水及大量 之單羥基芳基化合物)可在不同之位址來實施。 為修飾聚碳酸酯之特性,可在合成至高分子量聚碳酸酯 之前添加辅助劑及加強劑至寡聚碳酸酯。此等之實例包 括:熱及UV安定劑、流動促進劑、釋模劑、阻火劑、顏 料、微細分散礦物、纖維質材料,例如烷基及芳基之亞磷 酸酯、磷酸酯、膦酸酯、低分子量碳酸酯、齒素化合物、 鹽、白堊、石英粉、玻璃及碳纖維、顏料及彼等之組合 物。此種化合物被描述於例如wo 99/55772第15至25 頁及於“塑膠添加物”,r· Gachter及H· Muller,Hanser出版社 1983 〇 赭根據本發明之方法所獲得之聚碳酸酯具有118至 1.40,較佳1.18至1·36,特佳1.18至1.34之相對黏度。 相對黏度被表示為溶劑之黏度和被溶解於此溶劑中之聚合 物之黏度的商數。彼等係在25°C下於二氣甲烧中以5克 /升之濃度來測量。 本發明將藉由下列實施例進一步予以說明,但其並非用 來限制本發明,其中所有之份及百分比均為以重量計,除 非另有指明。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 裝 計· •線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1302544 A7 B7 五、發明說明(22: 實施例 將由雙酚A及二苯基碳酸酯,藉四笨基酚鱗催化劑所 製造之寡聚碳酸酯熔體(具有1.081之相對黏度,〇 55% 之末端OH基含量及270°C溫度)由彼等之製造過程,經 由加壓裝置直接送入反應器(如上所述)中。將反應器加 熱至27(TC及在7.3毫巴之真空下。轉子速度為2 5rpm ; 平均滯留時間為45分鐘。藉一齒輪幫浦由反應器中連續 去除之產物具有1.171之相對黏度,具有〇13%之末端 OH基含量且藉由一經2951之攜熱油所加熱之熱交換器 被傳送進入另一反應器(如上所述,但其係供較高黏度者 用)中。蒸氣流被部分冷凝,其餘則佔據真空區。 將第二反應器調整至29VC及在1.3毫巴之真空下。轉 子速度為0·8 rpm ;平均滯留時間為13〇分鐘。蒸氣被轉 向進入真空區中。藉一齒輪幫浦連續去除之聚碳酸酯具有 1.287之相對黏度及290 ppm之末端OH基含量。YI值係 在聚碳酸S旨上測定,其為1.42。
線 經 濟 部 智 愚 財 局 員 工 消 費 合 作 社 YI係根據ASTM E 313於4毫米厚之射出成形樣品上 所測定者。射出溫度為300°C 〇 雖然本發明為說明之目的已於前述詳細說明,惟應瞭解 此種細節僅為說明之目的,且熟悉該項技藝者在不偏離本 發明之精神及範疇下可從事變化,除了受到申請專利範圍 之限制者外。 -24-
1302544 a? B7 五、發明說明() 表 #代件元式 圖 稱 名件元 上 21 31 41 51 61 71 81 筒 圓式臥 筒 圓 内 /«V籃 吊 盤 圓形環 端 I* JyJY~ 嘴料進 D 出氣 蒸 當喷 D 出 子定 1-2-3 4 21 21 2 2 盤 圓 盤 圓 洞孔 /IV孔 穿 壁網 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
1302544 六、申請專A範曾 專利申請案第91108399號 ROC Patent Appln. No.91108399 修正後無劃線之中文申請專利範圍替換本-Amended Claims m Chinese - Encl.dll (民國97年5月曰送呈) (Submitted on May^ , 2008) 1.種衣4聚碳酸酯之方法,包含獲得一種在催化劑的 存在下’藉二芳基碳酸酯與二羥基芳基化合物之酯基 轉移所1得之I聚碳酸g旨,及將此募聚碳酸自旨以炼化 狀恶導入一可在高於10之速率下連續形成無襯薄膜之 2應為中,反應器包括一配設有一加熱套之臥式圓 筒、至少一蒸氣出口、一進料噴嘴、一出口喷嘴、一 具有圓筒形穿孔壁之可_圓筒形籃及在該籃外圍且 2沿其長度以間隔定位之環形圓盤、及供旋轉該籃之 衣置,、該監的内部沒有中心軸,圓筒形籃之直徑相當 於臥式圓同直徑之2/3,且該圓難由穿孔片狀金屬所 形成,該反應器係在經計算以促進募聚碳酸酯之聚縮 合之條件下操作來形成聚碳酸酯; 其中該圓盤具有多數穿孔,各別孔洞之面積為具有 直徑A之圓的面積,計算為Α=χ(η2/(公斤2公尺_5秒_2^,其 中Χ為2 * 10·3至3 * 10-2且η代表以帕司(Pas)為 單位之熔體的運動熔體黏度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 2·根據”專利範圍帛i項之方法’其中介於穿孔之間 的貫體網壁於橫截面為正方形或長方形,每個圓盤具 有固定尺寸。 3·根據申請專利範圍第!項之方法,其中反應器另包含 安置在低黏度範圍中之勺子元件。 4.根據申請專利範圍第!項之方法,其中定子被安置在 圓盤之間。 -25 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 25公釐) A8 B8 C8 D8 1302544 六、申請專利範圍 5. —種於製造聚碳酸酯之方法中所用之反應器,其包括 一配設有一加熱套之臥式圓筒、至少一蒸氣出口、一 進料喷嘴、一出口喷嘴、一具有圓筒形穿孔壁之可旋 轉圓筒形籃及在該籃外圍且順沿其長度以間隔定位之 環形圓盤、及供旋轉該籃之裝置;該籃的内部沒有中 心軸,圓筒形籃之直徑相當於臥式圓筒直徑之2/3,且 該圓盤係由穿孔片狀金屬所形成。 6. 根據申請專利範圍第5項之反應器,其中各環形圓盤 包括介於穿孔之間的實體網壁,該網壁具有正方形或 長方形橫截面,其間具有相同尺寸。 7. 根據申請專利範圍第5項之反應器,其中定子係沿著 該臥式圓筒之内壁且介於圓盤之間被安置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 26公釐) 1302544 Le A 35 301-TW
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