发明名称 挤压制造聚碳酸酯的方法
摘要 本发明系关于挤压一含有经酯基取代之二芳基碳酸酯如双(甲基水杨基)碳酸酯、二羟基芳族化合物如双酚甲烷A及酯基转移触媒如醋酸四丁基鏻(TBPA)的混合物,以便提供具有重量平均分子量大于20,000道尔顿之聚碳酸酯。挤压机装备有一或多个真空排气口以排除副产物,如经酯基取代之酚。同样地,具有经酯基取代之苯氧基端基(如甲基水杨基端基)之前驱物聚碳酸酯,若进行挤压时也能提供具有显着增加分子量(相对于前驱物聚碳酸酯)之聚碳酸酯。欲经反应以形成较高分子量之聚碳酸酯时,可藉由前驱物聚碳酸酯中残留之酯基转移触媒来催化,或者是藉由任何残留之触媒与挤压步骤时才加入之另一触媒如TBPA的组合物来催化。在产物聚碳酸酯中并没有观察到弗利斯重排产物。
申请公布号 TW548292 申请公布日期 2003.08.21
申请号 TW091116165 申请日期 2002.07.19
申请人 通用电机股份有限公司 发明人 诺伯托 席尔维;派崔克 麦克劳斯基;詹姆斯 戴;马克 贾马提
分类号 C08G64/00 主分类号 C08G64/00
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种制备聚碳酸酯之方法,彼包含在100℃至350℃之温度范围内的一或多个温度,及在每分钟50至500转数之螺旋速度范围内的一或多个螺旋速度下,并于酯基转移触媒存在下,挤压至少一个选自下列族群之起始物质(A)一包含经酯基取代之二芳基碳酸酯及至少一个二羟基芳族化合物之混合物;以及(B)至少一个含有经酯基取代之苯氧基端基的前驱物聚碳酸酯。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该经酯基取代之二芳基碳酸酯具有如下结构I其中R1各别独立地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基,R2各别独立地表示卤索原子、氰基、硝基、C1-C20烷基、C4-C20环烷基,C4-C20芳基、C1-C20烷氧基、C4-C20环烷氧基、C4-C20芳氧基、C1-C20烷硫基、C4-C20环烷硫基、C4-C20芳硫基、C1-C20烷亚基、C4-C20环烷亚基、C4-C20芳亚基、C1-C20烷磺醯基、C4-C20环烷磺醯基、C4-C20芳磺醯基、C1-C20烷氧羰基、C4-C20环烷氧羰基、C4-C20芳氧羰基、C2-C60烷胺基、C6-C60环烷胺基、C5-C60芳胺基、C1-C40烷胺羰基、C4-C40环烷胺羰基、C4-C40芳胺羰基、及C1-C20醯胺基;以及b各别独立地表示0-4之整数。3.如申请专利范围第2项之方法,其中该经酯基取代之二芳基碳酸酯系选自双((甲基水杨基)碳酸酯、双(丙基水杨基)碳酸酯以及双(基水杨基)碳酸酯。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该二羟基芳族化合物系具有如下结构II之双酚甲烷其中R3-R10独立地表示氢原子、卤素原子、硝基、氰基、C1-C20烷基、C4-C20环烷基、或C6-C20芳基;W表示键结、氧原子、硫原子、SO2基、C1-C20脂族基、C6-C20芳族基、C6-C20环脂族基、或如下之基其中R11及R12及独立地表示氢原子、C1-C20烷基、C4-C20环烷基、或C4-C20芳基;或者R11及R12可一起形成C4-C20环脂族基,其视情况可经一或多个C1-C20烷基、C6-C20芳基、C5-C21芳烷基、C5-C20环烷基或彼等之组合所取代。5.如申请专利范围第4项之方法,其中该双酚甲烷系双酚甲烷A。6.如申请专利范围第1项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯包含具下列结构III之经酯基取代之苯氧基端基其中R1各别独立地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基,R2各别独立地表示卤素原子、氰基、硝基、C1-C20烷基、C4-C20环烷基,C4-C20芳基、C1-C20烷氧基、C4-C20环烷氧基、C4-C20芳氧基、C1-C20烷硫基、C4-C20环烷硫基、C4-C20芳硫基、C1-C20烷亚基、C4-C20环烷亚基、C4-C20芳亚基、C1-C20烷磺醯基、C4-C20环烷磺醯基、C4-C20芳磺醯基、C1-C20烷氧羰基、C4-C20环烷氧羰基、C4-C20芳氧羰基、C2-C60烷胺基、C6-C60环烷胺基、C5-C60芳胺基、C1-C40烷胺羰基、C4-C40环烷胺羰基、C4-C40芳胺羰基、及C1-C20醯胺基;以及b各别独立地表示0-4之整数。7.如申请专利范围第6项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯包含具下列结构IV之经酯基取代之苯氧基端基。8.如申请专利范围第7项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯是部份结晶。9.如申请专利范围第8项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯具有10至40百分比的结晶度。10.如申请专利范围第6项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯包含下列之双酚甲烷A重复单元V11.如申请专利范围第1项之方法,其中该酯基转移触媒包含一季铵化合物、季鏻离子或彼等之混合物。12.如申请专利范围第11项之方法,其中该季铵化合物具有下列结构VI其中R13-R16各别地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基,而X-表示有机或无机阴离子。13.如申请专利范围第12项之方法,其中该阴离子系选自氢氧化物、卤化物、羧酸盐、酚盐、磺酸盐、硫酸盐、碳酸盐、及酸式碳酸盐所组成之群。14.如申请专利范围第12项之方法,其中该季铵化合物系氢氧化四甲铵。15.如申请专利范围第11项之方法,其中该季鏻化合物含有下列结构VII其中R17-R20独立地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基,而X-表示有机或无机阴离子。16.如申请专利范围第15项之方法,其中该阴离子系选自氢氧化物、卤化物、羧酸盐、酚盐、磺酸盐、硫酸盐、碳酸盐、及酸式碳酸盐所组成之群。17.如申请专利范围第15项之方法,其中该季鏻化合物系醋酸四丁基鏻。18.如申请专利范围第11项之方法,其中该酯基转移触媒可进一步包含至少一个硷金属氢氧化物、硷土金属氢氧化物或彼等之混合物。19.如申请专利范围第1项之方法,其中该酯基转移触媒包含至少一个硷金属氢氧化物、硷土金属氢氧化物或彼等之混合物。20.如申请专利范围第19项之方法,其中该硷金属氢氧化物系氢氧化钠。21.如申请专利范围第1项之方法,其中该酯基转移触媒包含至少一个硷金属羧酸盐、或硷土金属羧酸盐、或彼等之混合物。22.如申请专利范围第21项之方法,其中该硷金属羧酸盐系Na2MgEDTA。23.如申请专利范围第1项之方法,其中该酯基转移触媒包含至少一个非挥发性无机酸之盐。24.如申请专利范围第23项之方法,其中该非挥发性无机酸之盐系选自NaH2PO3.NaH2PO4.Na2H2PO3.KH2PO4.CsH2PO4.以及Cs2H2PO4所组成之群。25.如申请专利范围第1项之方法,其中该混合物包含对每莫耳存在于混合物中之二羟基芳族化合物0.9至1.25莫耳之经酯基取代之二芳基碳酸酯,及对每莫耳存在于混合物中之二羟基芳族化合物1x10-8至1x10-3莫耳之酯基转移触媒。26.如申请专利范围第25项之方法,其中该混合物包含每莫耳存在于混合物中之二羟基芳族化合物0,95至1.05莫耳之经酯基取代之二芳基碳酸酯,及对每莫耳存在于混合物中之二羟基芳族化合物1x10-6至5x10-4莫耳之酯基转移触媒。27.如申请专利范围第1项之方法,其中该挤压制造系在一装设有至少一个真空排气口之挤压机中进行。28.如申请专利范围第27项之方法,其中该挤压机系选自同向旋转、互相啮合双螺旋挤压机;反向旋转、不互相啮合双螺旋挤压机;单螺旋往复式挤压机,及单螺旋非往复式挤压机所组成之群。29.如申请专利范围第1项之方法,其中起始物质(A)及(B)可进一步含有单官能酚之止链剂。30.如申请专利范围第29项之方法,其中该止链剂系对-枯基酚。31.一种制备聚碳酸酯之方法,被包含在100℃至350℃之范围内的一或多个温度,及在50rpm至500rpm之范围内的一或多个螺旋速度下挤压一含有双酚甲烷A、双(甲基水杨基)碳酸酯及酯基转移触媒之固体混合物,以生成产物聚碳酸酯,该混合物含有对每莫耳存在于混合物中之二羟基芳族化合物0.95至1.05莫耳之双(甲基水杨基)碳酸酯。32.如申请专利范围第31项之方法,其中该混合物含有对每莫耳导入之双酚甲烷A 1x10-8至1x10-3莫耳之酯基转移触媒。33.如申请专利范围第31项之方法,其中该产物聚碳酸酯之分子量系藉由调节双酚甲烷A对双(甲基水杨基)碳酸酯之相对量来控制。34.如申请专利范围第31项之方法,其中该酯基转移触媒系选自季铵化合物、季鏻化合物、硷金属及硷土金属之羧酸盐、硷金属及硷土金属之氢氧化物、非挥发性酸之盐类;以及彼等之混合物。35.如申请专利范围第34项之方法,其中该酯基转移触媒包含醋酸四丁基鏻。36.一种制备聚碳酸酯之方法,彼包括下列步骤:步骤(I) 在150℃至200℃范围之温度及1mmHg至100mmH之压力下,加热一含有双酚甲烷A、双(甲基水杨基)碳酸酯及酯基转移触媒之混合物,同时除去副产物水杨酸甲酯,以提供部份结晶之前驱物聚碳酸酯;步骤(II) 研磨该部份结晶之前驱物聚碳酸酯;以及步骤(III) 在100℃至350℃之范围内的一或多个温度,及在50至500rpm之范围内的一或多个螺旋速度下挤压该部份结晶之前驱物聚碳酸酯。37.如申请专利范围第36项之方法,其中该混合物含有对每莫耳双酚甲烷A 0.95至1.05莫耳之双(甲基水杨基)碳酸酯,及对每莫耳存在于该混合物中之双酚甲烷A 1x10-8至1x10-3莫耳之酯基转移触媒。38.如申请专利范围第37项之方法,其中该混合物可进一步包含对每莫耳双酚甲烷A0.001至0.05莫耳之对-枯基酚。39.如申请专利范围第37项之方法,其中该酯基转移触媒系选自季铵化合物、季鏻化合物、硷金属及硷土金属之羧酸盐、硷金属及硷土金属之氢氧化物、非挥发性酸之盐类;以及彼等之混合物。40.一种制备聚碳酸酯之方法,彼包括下列步骤:步骤(I) 在150℃至200℃范围之温度及1mmHg至100mmH之压力下,加热一含有双酚甲烷A、双(甲基水杨基)碳酸酯及酯基转移触媒之混合物,同时除去副产物水杨酸甲酯,以提供一前驱物聚碳酸酯;步骤(II) 在100℃至350℃之范围内的一或多个温度,及在50至500rpm之范围内的一或多个螺旋速度下挤压该前驱物聚碳酸酯。41.如申请专利范围第40项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯系一熔融物。42.如申请专利范围第40项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯系一无定型固体。43.一种制备聚碳酸酯之方法,彼包含在100℃至350℃之温度范围内的一或多个温度下,并于酯基转移触媒存在下,挤压至少一个选自下列族群之起始物质(A)一包含经酯基取代之二芳基碳酸酯及至少一个二羟基芳族化合物之混合物;以及(B)至少一个含有经酯基取代之苯氧基端基的前驱物聚碳酸酯;该挤压制造系在一具有螺旋速度之挤压机中进行,该起始物质系在一进料速率下导入该挤压机内,该进料速率与螺旋速度有一比率,该挤压机系以导入挤压机之起始物质(单位为每小时磅)对螺旋速度(以每分钟转数表示)之比是在0,01至100之范围内的方式操作。44.如申请专利范围第43项之方法,其中该经酯基取代之二芳基碳酸酯具有如下结构I其中R1各别独立地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基,R2各别独立地表示卤素原子、氰基、硝基、C1-C20烷基、C4-C20环烷基、C4-C20芳基、C1-C20烷氧基、C4-C20环烷氧基、C4-C20芳氧基、C1-C20烷硫基、C4-C20环烷硫基、C4-C20芳硫基、C1-C20烷亚基、C4-C20环烷亚基、C4-C20芳亚基、C1-C20烷磺醯基、C4-C20环烷磺醯基、C4-C20芳磺基、C1-C20烷氧羰基、C4-C20环烷氧羰基、C4-C20芳氧羰基、C2-C60烷胺基、C6-C60环烷胺基、C5-C60芳胺基、C1-C40烷胺羰基、C4-C40环烷胺羰基、C4-C40芳胺羰基、及C1-C20醯胺基;以及b各别独立地表示0-4之整数。45.如申请专利范围第44项之方法,其中该经酯基取代之二芳基碳酸酯系选自双((甲基水杨基)碳酸酯、双(丙基水杨基)碳酸酯以及双(基水杨基)碳酸酯所组成之群。46.如申请专利范围第43项之方法,其中该二羟基芳族化合物系具有如下结构II之双酚甲烷其中R3-R10独立地表示氢原子、卤素原子、硝基、氰基、C1-C20烷基、C4-C20环烷基、或C6-C20芳基;W表示键结、氧原子、硫原子、SO2基、C1-C20脂族基、C6-C20芳族基、C6-C20环脂族基、或如下之基其中R11及R12系独立地表示氢原子、C1-C20烷基、C4-C20环烷基、或C4-C20芳基;或者R11及R12可一起形成C4-C20环脂族基,其视情况可经一或多个C1-C20烷基、C6-C20芳基、C5-C21芳烷基、C5-C20环烷基或彼等之组合所取代。47.如申请专利范围第46项之方法,其中该双酚甲烷系双酚甲烷A。48.如申请专利范围第43项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯包含具下列结构III之经酯基取代之苯氧基端基其中R1各别独立地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基,R2各别独立地表示卤素原子、氰基、硝基、C1-C20烷基、C4-C20环烷基、C4-C20芳基、C1-C20烷氧基、C4-C20环烷氧基、C4-C20芳氧基、C1-C20烷硫基、C4-C20环烷硫基、C4-C20芳硫基、C1-C20烷亚基、C4-C20环烷亚基、C4-C20芳亚基、C1-C20烷磺醯基、C4-C20环烷磺醯基、C4-C20芳磺醯基、C1-C20烷氧羰基、C4-C20环烷氧羰基、C4-C20芳氧羰基、C2-C60烷胺基、C6-C60环烷胺基、C5-C60芳胺基、C1-C40烷胺羰基、C4-C40环烷胺羰基、C4-C40芳胺羰基、及C1-C20醯胺基,以及b各别独立地表示0-4之整数。49.如申请专利范围第48项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯包含具下列结构IV之经酯基取代之苯氧基端基50.如申请专利范围第49项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯是部份结晶。51.如申请专利范围第50项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯具有10至40百分比的结晶度。52.如申请专利范围第49项之方法,其中该前驱物聚碳酸酯包含具有下列之双酚甲烷A重复单V53.如申请专利范围第43项之方法,其中该酯基转移触媒包括季铵化合物、季鏻离子或彼等之混合物。54.如申请专利范围第53项之方法,其中该季铵化合物具有下列结构VI其中R13-R16各别地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4C20芳基,而X-表示有机或无机阴离子。55.如申请专利范围第54项之方法,其中该阴离子系选自氢氧化物、卤化物、羧酸盐、酚盐、磺酸盐、硫酸盐、碳酸盐、及酸式碳酸盐所组成之群。56.如申请专利范围第54项之方法,其中该季铵化合物系氢氧化四甲铵。57.如申请专利范围第53项之方法,其中该季鏻化合物含有下列结构VII其中R17-R20各别地表示C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基,而X-表示有机或无机阴离子。58.如申请专利范围第57项之方法,其中该阴离子系选自氢氧化物、卤化物、羧酸盐、酚盐、磺酸盐、硫酸盐、碳酸盐、及酸式碳酸盐所组成之群。59.如申请专利范围第57项之方法,其中该季鏻化合物系醋酸四丁基鏻。60.如申请专利范围第53项之方法,其中该酯基转移触媒可进一步包含至少一个硷金属氢氧化物、硷土金属氢氧化物或彼等之混合物。61.如申请专利范围第43项之方法,其中该酯基转移触媒包含至少一个硷金属氢氧化物、硷土金属氢氧化物或彼等之混合物。62.如申请专利范围第61项之方法,其中该硷金属氢氧化物系氢氧化钠。63.如申请专利范围第43项之方法,其中该酯基转移触媒包含至少一个硷金属羧酸盐、或硷土金属羧酸盐、或彼等之混合物。64.如申请专利范围第63项之方法,其中该硷金属羧酸盐系Na2MgEDTA。65.如申请专利范围第43项之方法,其中该酯基转移触媒包含至少一个非挥发性无机酸之盐。66.如申请专利范围第65项之方法,其中该非挥发性无机酸之盐系选自NaH2PO3.NaH2PO4.Na2H2PO3.KH2PO4.CsH2PO4.以及Cs2H2PO4所组成之群。67.如申请专利范围第43项之方法,其中该混合物包含对每莫耳存在于混合物中之芳族二羟基化合物0.9至1.25莫耳之经酯基取代之二芳基碳酸酯,及对每莫耳存在于混合物中之芳族二羟基化合物1x10-8至1x10-3莫耳之酯基转移触媒。68.如申请专利范围第67项之方法,其中该混合物包含对每莫耳存在于混合物中之芳族二羟基化合物0.95至1.05莫耳之经酯基取代之二芳基碳酸酯,及对每莫耳存在于混合物中之芳族二羟基化合物1x10-6至5x10-4莫耳之酯基转移触媒。69.如申请专利范围第1项之方法,其中该挤压制造系在一装设有至少一个真空排气口之挤压机中进行。70.如申请专利范围第69项之方法,其中该挤压机系选自同向旋转、互相啮合并螺旋挤压机;反向旋转、不互相啮合双螺旋挤压机;单螺旋往复式挤压机,及单螺旋非往复式挤压机所组成之群。71.如申请专利范围第43项之方法,其中起始物质(A)及(B)可进一步含有单官能酚之止链剂。72.如申请专利范围第71项之方法,其中该止链剂系对-枯基酚。73.如申请专利范围第43项之方法,彼可进一步包括从该挤压机中除去产物聚碳酸酯。74.如申请专利范围第73项之方法,其中该产物聚碳酸酯系在一进料速率下导入第二个挤压机内,第二个挤压机具有螺旋速度,该进料速率与该螺旋速度有一比率,第二个挤压机系在100℃至400℃之范围的温度下操作,该挤压机系以进料速率(以每小时磅表示)对螺旋速度(以每分钟转数表示)之比是在0.01至100之范围内的方式操作。75.如申请专利范围第74项之方法,其中该螺旋速度系在50至1200每分钟转数的范围内。76.如申请专利范围第43项之方法,其中该螺旋速度系在50至1200每分钟转数的范围内。77.一种制备聚碳酸酯之方法,彼包括:(A)在100℃至350℃之范围内的一或多个温度下,挤压一含有双酚甲烷A、双(甲基水杨基)碳酸酯及酯基转移触媒之混合物,该混合物含有对每莫耳存在于混合物中之二羟基芳族化合物0.95至1.05莫耳之双(甲基水杨基)碳酸酯,该挤压制造系在一具有螺旋速度之挤压机中进行,该混合物系在一进料速率下导入该挤压机内,该进料速率与该螺旋速度有一比率,该挤压机系以进料速率(以每小时磅表示)对螺旋速度(以每分钟转数表示)之比是在0.01至100之范围内的方式操作;以及(B)回收产物聚碳酸酯。图式简单说明:图1系显示一可用来演练本发明之具有14个桶形排气口且配备有螺旋设计的挤压机。
地址 美国