明 糸田 β
ポ リ 力一ボネ一 卜の製造方法
技術分野
本発明はポ リ カーボネー トの製造方法、 更に詳し く は非晶質プレボ リ マーから直接固相重合するポ リ カーボネー 卜の製造方法及び非晶質 プレボリマ一と結晶性プレボ リ マーの混合物を原料に用いて固相重合 するポ リ カーボネー 卜の製造方法に関する ものである。
背景技術
現在、 ポ リ カーボネ一 トの製造法の主流はホスゲンおよびビスフ ヱ ノ ール Αを原料に使用 し、 メ チ レ ンク ロライ ドを反応溶媒とする界面 重縮合法である。
しか し、 この界面重縮合法では毒性のつよいホスゲンを使用するほ 力、、 環境規制で大きな制約を受ける可能性の高いハロ ゲ ン系溶媒の 1 種であるメ チレンク ロライ ドを使用するこ とから、 これに変わる新し い技術の開発が模索されている。
最近、 提案されている方法には溶融エステル交換法と固相重合法が ある。
溶融エステル交換法はジ ヒ ドロキシ化合物と炭酸ジエステル化合物 を無溶媒下で、 エステル交換反応による重合を進める方法であり、 固 相重合法はプレボ リ マーを固相に保持しつつ加熱重合を進める方法で ある。
これらの新技術により、 界面法のもつ課題の解決と安定して品質の すぐれたポ リ 力一ボネ一 卜が得られるこ とが期待される。
固相重合法では、 先ず、 非晶質の原料ポ リ カーボネー トプレポ リ マ 一を結晶化溶媒処理や加熱処理によりアモルフ ァ ス状のプレボ リ マ一 を結晶化度約 2 0 % (融点 1 9 0〜 2 1 0 °C ) にしてから、 窒素、 了
ルゴン、 ヘリ ウム、 二酸化炭素などの不活性ガスの流通下で約 2 0 0 °C近辺で固相重合して高分子量化する方法が開示されている (特開昭 6 3 — 2 2 3 0 3 5号公報、 特開昭 6 4 — 1 6 8 2 6 号公報、 特開昭 6 4 - 3 8 4 3 3 号公報) 。 すなわち、 固相重合前にあらかじめ結 晶化処理を施して、 プレボ リ マーの融点を高く しておく こ とにより、 固相反応を高温で進められるよう にして、 固相重合時間を短縮化する という手段が通常、 採られている。
この結晶化処理に前記と同様の不活性ガスを用い不活性ガスの気流 下で加熱を行う方法を採った場合、 結晶化速度が非常に遅いため、 数 1 0 時間から数 1 0 0 時間を要するといわれている ( 「ポリ カーボネ ー ト樹脂ハン ドブッ ク」 日刊工業新聞社刊) 。
このよ うに、 固相重合前の結晶化処理は固相重合法では欠く こ との 出来ない前処理工程と して位置づけられている。
従来の固相重合法では不活性ガス気流下で反応させるという記載が あり (特公平 6 — 9 9 5 5 1 号公報) 、 その不活性ガスは窒素、 二酸 化炭素、 アルゴン、 ヘリ ウムである。 しかしながら、 これらの不活性 ガスの効果はあく までも気相における副生成物の分圧低下すなわちプ レポ リ マー粉粒体内における副生成物の拡散律速の改善が主である。 本発明は、 上記観点より、 固相重合前の結晶化処理等の予備的処理 を含めた工程の簡略化と処理時間の一層の短縮化を可能とする固相重 合によるポリ 力一ボネ一 トの製造方法の提供を目的とする。
発明の開示
本発明者らは鋭意検討した結果、 実質的に非晶質のポ リ カーボネー トプレポ リ マー粉粒体又は非晶質プレボ リ マ一粉粒体と結晶化処理プ レポ リ マー (結晶性プレボ リ マー) 粉粒体の混合物を流動状態に保ち ながら、 膨潤溶媒ガス雰囲気下で固相重合するこ とにより、 融着、 ブ
ロ ッキング等の トラブル無しに重合可能であるこ とを見いだした。 本 発明はかかる知見をもとに完成された。
すなわち、 本発明の要旨は以下の通りである。
1 . 実質的に非晶質のポリ カーボネー トプレボ リ マ一を原料と して、 これを膨潤溶媒ガスを含む雰囲気下で固相重合するこ とを特徴とする ポ リ カーボネー 卜の製造方法。
2 . 実質的に非晶質のポ リ カーボネー トプレボ リ マーを原料と して、 これを流動状態に維持しつつ、 膨潤溶媒ガスを含む雰囲気下で固相重 合する こ とを特徴とするポ リ カーボネー 卜の製造方法。
3 . 膨潤溶媒ガスと、 さ らに貧溶媒ガス及び不活性ガスから選ばれた 少な く と も 1 種のガスを含む雰囲気下で固相重合するこ とを特徴とす る上記 1 又は上記 2 に記載のポリ カーボネー 卜の製造方法。
4 . 実質的に非晶質ポ リ カーボネー トプレボ リ マ一と結晶性ポ リ カー ボネー トプレポ リ マーの混合物を原料とするこ とを特徴とする上記 1 ない し上記 3 のいずれかに記載のポ リ カ一ボネ一 卜の製造方法。
5 . 実質的に非晶質のポ リ カーボネー トプレボ リ マー原料が粉粒体で ある こ とを特徴とする上記 1 ないし上記 4 のいずれかに記載のポ リ 力 ーボネー トの製造方法。
6 . 結晶性ポ リ カーボネー トプレボ リ マ一原料が粉粒体であるこ とを 特徴とする上記 4 又は上記 5 に記載のポ リ カーボネー 卜の製造方法。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の代表的な実施の形態を、 詳細に説明する。
本発明のポ リ カーボネー トの製造法は (A ) 原料非晶質ポ リ カーボ ネー トプレボ リ マ一を製造する工程、 ( B ) 非晶質ポ リ カーボネー ト プレボ リ マ一と結晶性ポ リ カーボネー トプレボ リ マ一の混合物原料を 製造する工程、 さ らに ( C ) これらの粉粒体原料を膨潤溶媒ガス雰囲
気下で膨潤固相重合させるこ とにより高分子量化させる高分子量化工 程とに分け られる。 以下、 各工程について詳細に説明する。
( A ) 原料非晶質ポ リ カーボネー トプレボ リ マー製造工程
本発明において、 固相重合に供する非晶質ポ リ カーボネー トプレボ リ マーは公知の製造法で、 例えば界面重合法、 溶融エステル交換法な どで製造するこ とができる。
しかし、 固相重合はプレボ リ マーの一方の末端を構成するァ リ ール 炭酸エステル基やアルキル炭酸エステル基等の炭酸エステル基と他方 の末端を構成する ヒ ドロキシ基とのエステル交換反応を主反応とする 縮合反応であるから、 プレボ リ マ一の末端基の構成割合すなわち前者 と後者の割合 (モル比) は通常、 0 . 1 〜 5 : 1 で、 好ま し く は 0 . 5 〜 2 : 1 で、 更に好ま し く は 0 . 8 〜 し 4 : 1 である ものが反応 効率の面でよい。
こ う した末端基の構成割合が一定のプレボリ マーを界面重合法で製 造するとすれば例えばフ エ ノ ール末端のカーボネー トプレボ リ マーと 水酸基末端のカーボネー トプレポ リ マーとを別々 に製造したものをブ レ ン ドする等、 両末端基の割合を重合後調整して使用 しなければなら ない。 こ う した重合後の調整が不要で、 両末端基の調整が容易な溶融 エステル交換法が適した製造法である。
そこで、 溶融エステル交換法によるプレボ リ マーの製造方法につい て以下、 詳細に説明する。
原料と しては芳香族ジヒ ドロキシ化合物と炭酸ジエステル化合物と の組み合わせが通常、 最もよ く 用いられる ものである。
このう ち、 芳香族ジ ヒ ドロキシ化合物と しては例えば、 ビス ( 4 -- ヒ ドロキシフ エニル) メ タ ン ; ビス ( 3 — メ チルー 4 ー ヒ ドロキ シフ ェニル) メ タ ン ; 1 , 1 一 ビス ( 4 — ヒ ドロ キ シフ エニル) ェタ ン ;
1 1 — ビス ( 2 — t —ブチルー 4 ー ヒ ドロキ シー 3 — メ チルフ エ二 ル) ェタ ン ; 1 , 1 _ ビス ( 2 — t 一プチルー 4 — ヒ ドロキシー 3 — メ チノレフ エニル) タ ン ; 2 2 — ビス ( 4 ー ヒ ドロキシフ エニル) プ ン (通称ビスフ エ ノ ール A : B P A ) ; 2 2 _ ビス ( 3 —メ チルー 4 — ヒ ドロキシフ エニル) プ ン ; 2 , 2 — ビス ( 2 — メ チ ルー 4 ー ヒ キシフ エニル) プ ン ; 2 2 — ビス ( 3 , 5 — ジ メ チル一 4 ー ヒ ドロキンフ エニル) プ ン ; 1 1 一 ビス ( 2 — t ーブチルー 4 ー ヒ ドロキ シー 5 — メ チルフ エニル) プ ン ; 2 2 一 ビス ( 4 — ヒ ドロキ ンフ エニル) ブタ ン ; 2 2 — ビス ( 4 — ヒ ド ロキ シフ エニル) オ ク タ ン ; 2 , 2 — ビス ( 4 ー ヒ ドロキシフ エニル ) フ エニルメ タ ン ; 2 2 — ビス ( 4 — ヒ ドロキ シ ー 1 — メ チルフ エ ニル) プ ン ; 1 1 — ビス ( 4 ー ヒ ドロキ シー t —ブチルフ エ二 ル) プ ン ; 2 2 — ビス ( 4 — ヒ ドロキシー 3 5 — ジメ チルフ ェニル) プ ン ; 2 2 — ビス ( 3 —フ ヱニル一 4 ー ヒ ドロキシフ ェニル) プロパン ; 2 2 — ビス ( 4 — ヒ ドロキシフ ヱニル) ブタ ン 2 2 — ビス ( 3 — メ チル一 4 ー ヒ ドロキシフ エニル) ブタ ン ; 1 1 — ビス ( 2 —ブチノレー 4 ー ヒ ドロキシー 5 — メ チルフ エニル) ブ タ ン ; 1 1 — ビス ( 2 — t — ブチル一 4 ー ヒ ドロキシー 5 — メ チル フ エニル) ブタ ン ; 1 1 一 ビス ( 2 — t —ブチルー 4 — ヒ ドロキシ — 5 —メ チルフ エニル) イ ソブタ ン ; 1 1 — ビス ( 2 — t —ア ミ 1 — 4 — ヒ ドロキシ _ 5 — メ チルフ エニル) ブタ ン : 1 , 1 一 ビス ( 2 一 t —ブチル一 4 ー ヒ ドロキ シー 5 — メ チルフ ヱニル) ヘプタ ン ; 2 2 — ビス ( 4 ー ヒ ドロキ シフ エニル) オク タ ン ; 1 , 1 — ( 4 ー ヒ ドロキ シフ ヱニル) ェ夕 ンなどの ビス ( ヒ ドロキシァ リ ール) アル力 ン類 ; 1 1 一 ビス ( 4 — ヒ ドロキ シフ エニル) シ ク ロペンタ ン ; 1 1 一 ビス ( 4 — ヒ ドロキ シフ エニル) シ ク ロへキサ ン ; 1 , 1 ー ビ
ス ( 3 — メ チル一 4 — ヒ ドロキシフ エニル) シ ク ロへキサ ン ; 1 , 1 一 ビス ( 3 — シ ク ロへキシル一 4 — ヒ ドロキシフ ヱニル) シ ク ロへキ サ ン ; 1, 1 — ビス ( 3 — フ エ二ルー 4 — ヒ ドロキシフ エニル) シク 口へキサ ン ; 1 , 1 — ビス ( 4 — ヒ ドロキ シフ エニル) 一 3, 5, 5 — ト リ メ チルシ ク ロへキサ ンなどの ビス ( ヒ ドロキシァ リ ール) シ ク ロアルカ ン類 ; ビス ( 4 ー ヒ ドロキシフ エニル) エーテル ; ビス ( 4 , ー ヒ ドロ キシー 3 — メ チルフ エニル) エーテルなどの ビス ( ヒ ドロ キシァ リ ール) エーテル類 ; ビス ( 4 — ヒ ドロキ シフ ヱニル) スルフ ィ ド ; ビス ( 3 — メ チル一 4 — ヒ ドロキ シフ ヱニル) スルフ ィ ドなど のビス ( ヒ ドロキ シァ リ ール) スルフ ィ ド類 ; ビス ( 4 — ヒ ドロキシ フ エニル) スルホキシ ド ; ビス ( 3 — メ チルー 4 ー ヒ ドロキ シフ エ二 ル) スルホキシ ド ; ビス ( 3 — フ エ二ノレ一 4 — ヒ ドロキシフ エニル) スルホキ シ ドなどの ビス ( ヒ ドロキ シァ リ ール) スルホキ シ ド類 ; ビ ス ( 4 ヒ ドロキ シフ エニル) スルホ ン ; ビス ( 3 —メ チノレー 4 ー ヒ ド ロキ シフ エニル) スルホ ン ; ビス ( 3 — フ ヱニルー 4 ー ヒ ドロキシフ ェニル) スルホ ンなどの ビス (ヒ ドロキシァ リ ール) スルホ ン類、 4 , 4 ' — ジ ヒ ドロキ シ ビフ エニル ; 4 , 4 ' — ジ ヒ ドロキシ ー 2、 2 , 一 ジメ チルビフ エニル ; 4 , 4 ' ー ジ ヒ ドロキシ一 3、 3 ' — ジメ チルビフ エニル ; 4, 4 ' — ジ ヒ ドロキ ン一 3、 3 ' ー ジ シ ク ロへキ シルビフ ヱニル ; 3、 3 ' — ジフルオロ ー 4, 4 ' — ジ ヒ ドロキシ ビ フ エニル等のジ ヒ ドロキシ ビフ ヱニル類などが挙げられる。
本発明に用いる芳香族ジヒ ドロキシ化合物と しては、 上記の化合物 を適宜選択して用いるが、 これらの中でも品質の安定性や供給の安定 性に勝る ビスフ ヱ ノ 一ル Aを好適に用いるこ とができる。
一方、 炭酸ジエステル化合物と しては炭酸ジァ リ ール化合物、 炭酸 ジアルキル化合物、 炭酸アルキルァ リ ール化合物等がある。 炭酸ジァ
リ ール化合物と しては、 例えば、 ジフ ヱ二ルカ一ボネー ト, ジ ト リ ル カーボネー ト, ビス (ク ロ ロ フ ヱニル) カーボネー ト, ビス ( m—ク レ ジル) カ ーボネー 卜, ジナフ チルカーボネー ト, ビス (ジフ ヱニル ) カーボネー ト, ビスフ エ ノ ール A ビスフ ヱニルカーボネー ト等が挙 げられる。
また、 炭酸ジアルキル化合物と しては、 例えば、 ジェチルカ一ボネ 一 卜, ジメ チルカ一ボネー ト, ジブチルカ 一ボネー ト, ジ シ ク ロへキ シルカ一ボネ一 ト, ビスフ ヱ ノ ール A ビスメ チルカ一ボネ一 ト等が挙 げられる。
そ して、 炭酸アルキルァ リ ール化合物と しては、 例えば、 メ チルフ ヱ二ルカ一ボネー ト, ェチルフ エ二ノレカ ーボネー ト, ブチノレフ ヱニル カ ーボネー ト, シ ク ロへキシルフ ェニルカーボネー 卜, ビスフ ヱ ノ 一 ル Aメ チルフ ヱニルカーボネー ト等が挙げられる。
本発明において、 炭酸ジエステル化合物と しては、 上記の化合物を 適宜選択して用いる力く、 これらの中では、 ジフ ヱ二ルカ一ボネー トが 好ま しい。
上記 2種の原料芳香族ジヒ ドロキシ化合物と炭酸ジエステル化合物 を重合反応装置に供するにあたり、 芳香族ジヒ ドロキシ化合物と炭酸 ジエステル化合物を同一または別々 に溶融してから反応装置に供給す るかまたは溶融させた芳香族ジヒ ドロキシ化合物に炭酸ジエステル化 合物の粉末を加えて溶融させたものを供給する。
さ らに、 未反応の炭酸ジエステル化合物類の流出が温度および圧力 に密接に関係しているため、 反応器の温度および圧力条件を制御する ためにフ ヱ ノ ール、 アルカ ン等副生物の流出速度やプレボリ マー粘度 から反応進行度を演算し、 フ ィ 一 ドバッ ク コ ン ト ロールするこ とが好 ま しい。
また、 流出フ エ ノ ール等の回収効率を上昇させるために、 反応器と コ ンデンサ一の間に充塡塔や蒸留塔を設けるこ とにより炭酸ジエステ ル化合物類の流出を減少させるこ とが可能である。
こ こで用いる重合反応装置は公知の重合反応器のいずれでも良く 、 例えばジャ ケ ッ 卜付きで攪拌機のついた縦型反応器や横型反応器が好 適でめる。
反応工程は一段でもよい し、 多段で進めてもよ く 、 その方式にあわ せて反応器を一基以上、 直列または並列に配置しておこなう。
溶融エステル交換反応でのプレボ リ マー製造工程では反応条件と し て温度は 1 0 0〜 3 0 0 °C、 好ま し く は 1 5 0 〜 2 8 0 °Cで、 圧力は 1 T o r r - 5 Kg/ cm 2 G 、 好ま し く は 1 0 T o r r〜 2 K g/ cm ' G に設定す る。 反応温度が低すぎるとエステル交換反応が進行せず、 反応温度 が高いと原料のジフ ヱ二ルカ一ボネー ト等炭酸ジエステル化合物が副 生するフ ヱ ノ ール等と共に反応系外に逃散するので好ま し く ない。
また、 反応圧力が高いと副生フ ユ ノ ール等が系外に流出 しがたく な り、 縮合反応が進行しなく なる。
逆に反応圧力が低すぎる と原料である ジフ ェニールカーボネー ト等 炭酸ジエステル化合物が系外に逃散し、 反応系内の原料組成に変動が 生じるので好ま し く ない。
さ らに、 製造はバッチまたは連続法、 またはこれらの併用 した方法 の何れでもよ く 、 均一なプレボ リ マ一を作る上では連続法が好ま しい
必要により、 重合触媒が用いられる。
通常、 用いられるエステル交換触媒と しては例えば、 アルカ リ金属 化合物 (例えば、 水酸化リ チウム, 水酸化ナ ト リ ウム, 水酸化力 リ ゥ ムなど) 、 アルカ リ土類金属化合物、 ア ミ ン類, 四級ア ンモニゥム塩
類等の含窒素塩基性化合物あるいは硼素化合物等が挙げられる。
併用する場合、 これらの中では、 特に、 含窒素塩基性化合物が、 塩 基性を示し、 反応系中に比較的残留しない特徴を有するので好ま し く 用いられる。
上記含窒素塩基性化合物と しては具体的に ト リへキシルァ ミ ン、 テ ト ラ メ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 テ ト ラプチルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 ジメ チルピ リ ジンが好ま し く 用いられる。
また、 硼素化合物と しては例えば、 硼酸, 硼酸 ト リ メ チル, 硼酸 卜 リ エチル, 硼酸 ト リ プチル, 硼酸 ト リ へプチル, 硼酸 ト リ フ ヱニル, 硼酸 ト リ ナフチル等が挙げられる。
前記触媒の添加量と しては、 原料芳香族ジヒ ドロキシ化合物に対し て、 通常、 1 X 1 0 ― 1〜 1 0 — 8 モル/モル、 好ま し く は 1 X 1 0 — 2
〜 ι 0 モル Zモルである。
この触媒の添加量が 1 X 1 0 — 8 モル zモル未満では、 触媒効果が 発現されない恐れがある。
また、 1 X 1 0 1 モル/モルを超える と、 最終製品であるポ リ 力
—ボネー トの物性、 特に、 耐熱性, 耐加水分解性の低下を招く 恐れが あり、 また、 コス トア ップに繫がり、 これを超えてまで添加すること はない。
本発明の固相重合に原料と して使用する非晶質ポ リ カーボネー トプ レポリ マ一は粘度平均分子量が通常 1 0 0 0 〜 3 0 0 0 0 、 好ま しく は 4 0 0 0 〜 1 5 0 0 0 のものが用いられる。
分子量が低いと融点が低下し、 固相重合の重合温度の上限を低下さ せるこ とになり、 反応速度の低下をまね く 結果となる。 また一方、 分 子量が 3 0 0 0 0以上ではポ リ カーボネー トの一般用途と して充分な 分子量であり、 固相重合法で更に分子量をあげる必要性に乏しい。
上記の方法で合成されたプレボ リ マーはその後、 造粒されて粉粒体 とされる。
造粒方法は公知の方法を用いるこ とができる。
例えば転動造粒法、 押し出し造粒法、 圧縮造粒法、 溶融造粒法、 噴 霧乾燥造粒法、 流動層造粒法、 破砕造粒法、 攪拌造粒法、 液相造粒法 、 真空凍結造粒法などが使用できる。
膨潤溶媒にプレボ リ マーを溶解させた後、 プレボ リ マーに対する貧 溶媒を混合しながら粉粒体化する攪拌造粒法も有効である。 固相重合 に膨潤溶媒や貧溶媒を使って重合する方法では重合前の乾燥が不要だ からである。
粉粒体の形状は、 特に制限はないが操作性からペレ ツ ト、 ビーズ状 、 顆粒状、 粉末状が好ま しい。 さ らには微細粒子の凝集体や多孔質体 が好ま し く 、 溶融エステル交換法でプレボ リ マ一を製造した場合には 微細粒子を生成、 凝集させる方法が好ま しい。
粉粒体の比表面積と しては 0 . 3 11^ /8 以上が好ま しい。
粉粒体の粒径は 1 0 ミ ク ロ ン〜 1 0 c mの範囲であり、 好ま し く は 1 0 0 ミ ク ロ ン〜 2 c mの範囲である。
粒径が微細すぎると固相重合の際、 膨潤溶媒ガス等のガスの流通に 伴い、 微粉が反応器外へ流出しバルブや配管の閉塞や溶媒回収工程へ の悪影響等が生じたり、 融着 ' ブロ ッキング ' ブリ ッ ジ等の トラブル の原因となる。
また粒径が大き く なると溶媒や副生成物の拡散距離が増大し、 反応 が長時間化する。
上記のよう にして製造されたポリ カーボネー トプレボリ マーの粉粒 体は実質的に非晶質である。 すなわち、 結晶化度は通常、 5 %以下で ある力 <、 本発明ではこれを特別の予備的処理を施すこ とな く 、 固相重
合による高分子量化工程に供するこ とができる。
( B ) 非晶質ポ リ カーボネー トプレボ リ マーと結晶性ポ リ カーボネー トプレポ リ マ一の混合物原料を製造する工程
混合物原料の結晶性ポ リ カーボネー 卜プレポ リ マ一は非晶質ポ リ 力 —ボネ一 卜プレボリマ一を結晶化処理を行う こ とにより製造される。 結晶化処理プレボ リ マーの調製方法は、 固相重合による高分子量化 工程で使用する膨潤溶媒溶液に 5重量%以上 9 0重量%以下の濃度で 非晶質ポ リ カーボネー トプレポ リ マ一を溶解させて溶液を調製した後 、 冷却析出させて微粒子にする方法や、 膨潤溶媒溶液をスプレー し、 冷却して微粒子にする方法、 ク ラ ッ シャー或いは ミ ル等で微粒子に し たものを膨潤溶媒等の結晶化溶媒で処理する方法等がある。 結晶化処 理プレポ リ マーの結晶化度は 2 5〜 6 0 %程度が好ま しい。 2 5 %以 下のものでは非晶質プレボ リ マーを混合できる量が少な く なり、 メ リ ッ 卜が減少する。 又、 6 0 %以上のものは調製が難し く 、 結晶化処理 時間が極端に増加してしま う。
重合原料である非晶質ポリ カ一ボネー トプレボリ マ一と結晶化処理 プレボリ マ一 (結晶性ポ リ カーボネー トプレボリ マー) の混合物原料 粉体をそのまま高分子量化工程に供するこ と もできるが、 公知の方法 で再造粒するこ と もできる。 例えば、 転動造粒法、 押し出し造粒法、 圧縮造粒法、 溶融造粒法、 噴霧造粒法、 流動層造粒法、 破砕造粒法、 撹拌造粒法、 液相造粒法などが場合に応じて使用可能であり、 組み合 わせた造粒法も有効である。
非晶質ポ リ カーボネー トプレポリ マーの一部を結晶化処理し、 これ を原料と して固相重合により高分子量化する工程の途中の段階で非晶 質ポ リ カーボネ一 トプレポ リ マーと混合して非晶質ポ リ カーボネー ト プレボ リ マーと結晶性ポ リ カーボネー トプレボリ マ一の混合物を製造
して混合物原料とするこ と もできる。 さ らに、 結晶化処理プレボ リ マ —と非晶質プレボ リマ一の混合原料を調製するには、 予めこれらを混 合したものを上記の造粒法で造粒する方法、 造粒器に別々 に供給して 重合原料粉粒体を調製する方法及び重合器に別々 に供給して重合器内 で混合する方法でも良い。 結晶化処理プレボリ マー及び非晶質プレ ポ リ マーの混合比は、 通常、 結晶化処理プレボ リ マ一 3 0 〜 9 0重量 %に対し、 非晶質プレボ リ マー 7 0 〜 1 0重量%である。 特に、 結晶 化プレボ リ マー 3 0 〜 9 0重量%の範囲にある混合物であって、 混合 物の見かけ上の結晶化度が 2 0 %以上である ものが好ま しい。
重合原料であるプレボ リ マー粉粒体の形状と しては、 特に制限はな いが、 操作性からペレ ッ ト、 ビーズ状、 顆粒状、 粉末状が好ま しい。 さ らには微細粒子の凝集体や多孔質体が好ま しい。
重合原料であるプレボ リ マー粉粒体の粒経は操作性と次工程での膨 潤溶媒ガス流通速度に依存するが、 1 0 ミ ク ロ ン〜 5 cm程度の範囲で あり、 好ま し く は 1 0 0 ミ ク ロ ン〜 l cmの範囲である。 粒径が微細す ぎると膨潤ガスの流通とと もに微粉が同伴され、 バルブ、 配管の閉塞 や溶媒回収工程への悪影響等が生じる可能性がある。 また、 粒径が大 き く なる と溶媒の拡散距離が増大し、 膨潤効果が得られないために反 応が長時間化する。
重合原料であるプレボ リ マー粉粒体の比表面積と しては 0 . 1 5 m 2 / g以上が好ま しいが、 比表面積が小さい場合には粒径を小さ くす る こ とにより高反応速度を維持できる。
( C ) 高分子量化工程
前記 (A ) 、 ( B ) のプレボ リ マー粉粒体を原料と し、 これを膨潤 溶媒ガスを含む雰囲気下で重合して高分子量化を図る工程である。
これらのプレボ リ マ一粉粒体を原料と し、 膨潤溶媒ガスを含む雰囲
気下で固相重合する場合、 流動状態に維持しつつ、 膨潤溶媒ガスを含 む雰囲気下で固相重合するのが好ま しい。 (A ) の非晶質ポ リ カーボ ネー トプレボ リ マ一粉粒体を単独で固相重合する場合は特に、 これを 流動状態に維持しつつ、 膨潤溶媒ガスを含む雰囲気下で固相重合を行 う こ とにより、 速やかに結晶化度を上昇させるこ とができるのでより 好ま しい。 一方、 原料 ( B ) の非晶質ポリ カーボネー 卜プレボ リ マー と結晶性ポ リ カーボネ一 トプレポ リ マーの混合物原料を使用する場合 は必ずしも流動状態に維持しつつ、 膨潤溶媒ガスを含む雰囲気下で固 相重合する必要はないが、 より高い反応速度を維持するためには原料 ポ リ 力一ボネー トプレボ リ マーを流動状態に維持しつつ、 膨潤溶媒ガ スを含む雰囲気下で固相重合する ことが好ま しい。
重合条件は、 通常、
温度 1 0 0〜 3 2 0 °C 、 好ま し く は 1 8 0〜 2 8 0 °C 圧力 1 0 To r r 〜 5 Kg/cm 2 、 好ま し く は大気圧
でめ 。
上記 (A ) のプレボ リ マー粉粒体を原料とする場合、 重合開始時点 の反応温度は一般的には、 プレボ リ マーの融点 (例えば粘度平均分子 量が 5 9 2 0 であり、 結晶化度 2 . 3 %のプレポ リ マ一融点は 1 4 3 °Cである) 以下にする必要があるが、 本発明に従えば上記 (A ) のプ レポ リ マー粉粒体を原料とする場合であっても、 原料プレボ リ マー粉 粒体を流動状態に保持するこ とにより融点を超える温度で重合を開始 するこ とができ、 反応時間の一層の短縮化を図る こ とが出来る。 具体 的にはプレボ リ マ一を攪拌や振動等により、 流動状態にすればプレボ リ マーを融着させるこ とな く 、 安定した固相重合が可能である。 膨潤 溶媒ガスの効果により結晶化速度も加速され、 結晶化度 5 %以下の実 質的に非晶質のプレボ リ マー粉粒体を固相重合の原料と して使用可能
である。
プレポ リ マー粉粒体の流動の程度は、 粉粒体の融着が生じないこ と を目安とする ものであり、 流動方法や反応器断面の面積等により最適 な条件が異なるが、 攪拌による一例を示すと攪拌翼の先端部周速度が 通常、 1 5〜 1 5 0 c mZ秒、 好ま し く は 2 0〜 1 3 0 c m/秒であ る。 さ らに、 これを流動状態に維持しつつ、 膨潤溶媒ガスを含む雰囲 気下で緩やかに攪拌すると数分〜数 1 0分間で 2 0 %程度の結晶化度 に達成する。 このこ とは、 プレボ リ マー粉粒体を膨潤状態にし、 攪拌 する と数分〜数 1 0 分間という短時間でで 2 0 %程度の結晶化度に達 するこ とを示している。
前記 (A) 、 ( B ) のプレボ リ マー粉粒体を原料と し、 これを膨潤 溶媒ガスを含む雰囲気下で、 膨潤させ、 膨潤状態を形成して重合し、 高分子量化を図る。 こ こでいぅ膨潤状態とは、 重合反応条件下におい て原料プレボリ マーが体積増加又は重量増加した状態、 すなわち膨潤 溶媒の吸収により、 単なる熱膨張状態以上に体積的、 重量的に増加し た状態をいう。
膨潤溶媒は上記 「膨潤状態」 を形成し得る と と もに、 重合反応条件 下に完全に気化する沸点または相応の蒸気圧 ( 5 O mm H g以上、 好 ま し く は 2 0 O mm H g以上) を有し、 かつ 1 3 5 °Cで粘度平均分子 量 2 2 0 0 0 のポ リ カーボネー トを 1 . 5 〜 5 0 重量%溶解し得る も のが好ま しい。
この溶解度の測定法は室温下で溶媒 3 0 0 g中に 3 0 0 gの粘度平 均分子量 2 2 0 0 0 のポ リ カーボネー トを耐圧ガラス製ォ一 ト ク レー ブに入れ、 密栓して 1 3 5 °Cに 2 時間保持して、 ポ リ カーボネー トの 溶解量を測定する。
そのよう な膨潤溶媒は、 例えば、 溶解度パラ メ 一ターが 4 〜 2 0 (c
al/cm3) 1 /2の範囲であり、 好ま し く は ? 〜 1 4 (cal/cm3) 1 /2 程度の芳香族化合物や含化合物が含まれる。 また、 1 5 0 °Cを超える 条件ではエステル交換反応に溶媒が関与する可能性から水酸基、 カル ボキシル基、 ア ミ ノ基、 ア ミ ド基、 シァノ基、 ニ ト ロ基、 スルホン基 等の比較的水素結合性の高い官能基を有した溶媒は使用するべきでは ない。 そ して、 2 0 0 °Cを超える温度条件下ではケ ト ン、 エーテル結 合等を含む化合物の使用 も避けたいところである。 さ らに環境面から ハロゲン系溶媒の使用も好ま し く ない。
具体的な膨潤溶媒と しては、 芳香族炭化水素 (例えば、 ベンゼン、 ト ルエン、 キシ レ ン、 ェチルベンゼン、 ジェチルベンゼン、 プロ ピル ベンゼン、 ジプロ ピルベンゼン等) 、 エーテル類 (テ ト ラ ヒ ドロ フ ラ ン、 ジォキサ ン、 ァニソ一ル等) やケ 卜 ン類 (メ チルェチルケ ト ン、 メ チルイ ソプチルケ ト ン等) が挙げられるが、 好ま し く は炭素数 6 〜 2 0程度の芳香族炭化水素の単一化合物、 またはそれらの混合物であ 本発明において膨潤状態をコ ン 卜ロールするために、 上述の膨潤溶 媒に、 プレボ リ マーまたはその高次重合物に対する貧溶媒を加えても よい。
貧溶媒は 1 3 5 °Cで粘度平均分子量 2 2 0 0 0 のポ リ カーボネー ト の溶解度が 0. 1 重量%以下であり、 かつ重合反応に関与しないもの こ"の 。
このような貧溶媒と しては例えば溶解度パラメ ーターが 4 〜 2 0 ( cal/cm3)1 /z 、 好ま し く は 6 〜 1 2 ( ca 1/cm3 ) ' 2 で、 炭素数 5 〜 2 0、 より好ま し く は 5 〜 1 0の環状炭化水素、 炭素数 4 〜 1 8 、 より好ま し く は 6〜 1 2 のの直鎖若し く は分岐鎖飽和炭化水素又は 6 - 1 0 の低級の不飽和炭化水素が挙げられる。 貧溶媒も単独で用いて
もよ く 、 二種以上混合で用いてもよい。 具体的にはヘプタ ン、 ォク タ ン、 ノ ナ ン、 シ ロキサ ンが挙げられる。
膨潤溶媒および貧溶媒と もに沸点が 2 5 0 °Cを超えると残留溶剤の 除去が難し く なり、 品質が低下する可能性がある。
膨潤溶媒と共に、 貧溶媒を含む混合溶媒を用いる場合にはその混合 溶媒中の膨潤溶媒が 1 重量%以上、 好ま し く は 5重量%以上含有して いればよ く 、 反応速度を向上させるこ とができる。
また、 膨潤溶媒および貧溶媒と もに水酸基、 カルボキ シル基、 ア ミ ノ基、 ア ミ ド基、 シァノ基、 ニ ト ロ基、 スルホン基等の比較的水素結 合性の高い官能基を有した溶媒は 1 5 0 °Cを超える重合温度ではエス テル交換反応に関与する可能性があるこ とから使用すべきでない。 さ らに、 環境面からハロゲン系溶媒の使用も好ま し く ない。
膨潤溶媒および不活性ガスを用いた系も上記、 膨潤溶媒と貧溶媒の 混合系に準じて使用するこ とができる。 すなわち、 膨潤溶媒の種類と 膨潤溶媒量比が上記の条件を満たしていればよい。
不活性ガスと して、 具体的には窒素、 二酸化炭素、 アルゴン、 ヘリ ゥムが挙げられ、 それらの単一成分又はそれらの混合ガスが用いられ る。
膨潤溶媒ガス等の固相重合器内での流通速度は通常、 0 . 0 0 1 c m Z秒以上、 好ま し く は 0 . 0 1 c m /秒以上である。
ガス流通速度が一定速度以上あれば固相中のフ エ ノ ール等副生物の 濃度を下げるこ とになり、 反応速度を高いレベルで維持できるからで め
このような反応に用いられる反応器に特に制限はない。 従来の攪拌 槽型反応器からタ ンブラ一型、 キルン型、 パ ドル ドライヤー型、 スク リ ュウ コ ンベヤー型、 振動型、 流動床型、 固定床型、 移動床型等の反
応器を用いることが可能あり、 これらを単独または組み合わせて使用 することもできる。
具体的にはその中の一つである攪拌槽型反応器の例で上記 (A ) の 非晶質ポリ カーボネ一 トプレポリマー粉粒体を単独で固相重合する場 合、 必要な条件を説明するとまず、 翼の形状がシ ン グルヘリ カ ル翼タ イブないしダブルヘリ カル翼タイプが好ま しく、 これらの翼を用いて プレボリマー粉粒体の形状を崩さない程度 (攪拌翼の先端部周速度が 通常、 1 5 〜 1 5 0 c m Z秒) に攪拌する。
攪拌速度が大きすぎるとプレボリマ一粉粒体の形状を壊し、 微粉化 して反応器の伝熱部に付着するため、 溶融 · 伝熱効率の低下 · 攪拌軸 ト ルク の増大等不都合な事態を招きやすい。
本発明の方法で高分子量化したポリカーボネー トの乾燥およびペレ ッ ト化工程は、 従来の方法が使用可能であり、 特に制限はない。 末端 停止剤、 酸化防止剤などの添加剤を混合する場合には乾燥前後に直接 、 フ レークに添加剤粉末をまぶすか、 液体を噴霧、 気体を吸収させる ことができる。 また、 ペレツ ト化時に押し出し機で混合することもで きる。
末端停止剤の具体例と しては、 o— n —プチルフ ヱノール ; m— n ー ブチノレフ エ ノ ーノレ ; p _ n — ブチノレフ エ ノ ーノレ ; o — イ ソ ブチノレフ エ ノ 一ノレ ; m — イ ソ ブチノレフ エ ノ ーノレ ; p — イ ソ ブチノレフ エ ノ ーノレ ; 0— t —ブチノレフ エ ノ 一ノレ ; m— t — ブチノレフ エ ノ 一ル ; ρ— t ー ブ チノレフ エ ノ ーノレ ; o _ n —ペ ンチルフ エ ノ ーノレ ; m— n —ペ ンチルフ エ ノ 一ノレ ; p— n —ペ ンチルフ エ ノ 一ノレ ; 0— n —へキ シノレフ エ ノ 一 ノレ ; m— n —へキ シノレフ エ ノ —ノレ ; p— n —へキ シノレフ エ ノ 一ノレ ; o — シ ク ロへキ シノレフ エ ノ 一ノレ ; m— シ ク ロへキ シノレフ エ ノ ーノレ ; p— シ ク ロへキ シノレフ エ ノ ーノレ ; 0 — フ エニノレフ エ ノ ーノレ ; m — フ エ ニル
フ エ ノ ーノレ ; p — フ エニノレフ エ ノ ーノレ ; 0 — n — ノ ニノレフ エ ノ 一ノレ ; m— n — ノ ニノレフ エ ノ 一ノレ ; ρ — n — ノ ニノレフ エ ノ ーノレ ; o — ク ミ ル フ エ ノ ーノレ ; m — ク ミ ノレフ エ ノ ーノレ ; ρ — ク ミ ノレフ エ ノ ーノレ ; 0 —ナ フチルフ エ ノ ーノレ ; m —ナフチルフ エ ノ ール ; p —ナフチルフ ヱ ノ ー ル ; 2 , 6 — ジー t —ブチノレフ エ ノ 一ル ; 2, 5 — ジー t — ブチルフ ェ ノ ール ; 2 , 4 — ジ一 t — ブチルフ エ ノ ーノレ ; 3, 5 — ジー t ーブ チルフ エ ノ 一ノレ ; 2 , 5 — ジ ク ミ ノレフ エ ノ ーノレ ; 3, 5 — ジ ク ミ ノレフ エ ノ 一ノレ ;
で表される化合物等の一価フヱ ノ ールが挙げられる。
このようなフ ヱ ノ ール類のうち、 本発明では特に限定されないが、 P — t e r t—ブチノレフ エ ノ ーノレ ; ρ — ク ミ ノレフ エ ノ ーノレ ; p — フ エ二ノレ フ エ ノ 一ルなどが好ま しい。
なお、 本発明では、 必要に応じて、 酸化防止剤を使用するこ とがで きる。 例えば、 リ ン系酸化防止剤と しては、 具体的には、 ト リ (ノニ ルフ ヱニル) ホスフ ア イ ト, 2 —ェチルへキシ ジフ ヱニルホスフ ア イ 卜の他、 ト リ メ チルホスフ ァ イ ト, ト リ ェチノレホスフ ァ イ ト, ト リ ブ チルホスフ ァ イ ト, ト リ オ ク チルホスフ ァ イ ト, ト リ ノ ニルホスフ ァ イ ト, ト リ デシルホスフ ァ イ ト, ト リ オ ク タデシルホスフ ァ イ ト, ジ ステア リ ノレペンタエ リ スチルジホスフ ァ イ ト, ト リ ス ( 2 — ク ロ ロェ チル) ホスフ ァ イ ト, ト リ ス ( 2 , 3 — ジ ク ロ ロプロ ピル) ホスフ ァ ィ ト などの ト リ アルキルホスフ ア イ ト ; 卜 リ シ ク ロへキシルホスフ ァ ィ ト などの ト リ シ ク ロ アルキルホスフ ア イ ト ; ト リ フ エニルホスフ ァ イ ト, 卜 リ ク レ ジルホスフ ァ イ ト, ト リ ス (ェチルフ ヱニル) ホスフ ア イ ト, ト リ ス (プチルフ ヱニル) ホスフ ァ イ ト, ト リ ス (ノ ニノレフ ェニル) ホスフ ァ イ ト, 卜 リ ス (ヒ ドロキ シフ エニル) ホスフ ァ イ ト などの ト リ ァ リ ールホスフ ァ イ ト ; ト リ メ チルホスフ ヱ一 卜, ト リ エ
チルホスフ ェー ト, ト リ ブチルホスフ ェ ー ト, ト リ オ ク チルホスフ エ — ト, ト リ デシルホスフ ヱ ー ト, ト リ オク タデシルホスフ ヱ一 卜, ジ ステア リ ルペンタエ リ ス リ チルジホスフ エ 一 ト, ト リ ス ( 2 — ク ロ 口 ェチル) ホスフ ェ ー ト, ト リ ス ( 2 , 3 — ジク ロ ロプロ ピル) ホスフ ヱー ト などの ト リ アルキルホスフ ヱ ー ト ; ト リ シク ロへキ シルホスフ ヱ ー トなどの ト リ シク ロアルキルホスフ ヱ ー ト ; ト リ フ ヱニルホスフ ヱ一 ト, 卜 リ ク レジノレホスフ ェ ー ト, 卜 リ ス (ノ ニルフ エニル) ホス フ エ 一 ト, 2 —ェチノレフ ヱニルジフ エニルホスフ ヱ一 ト などの ト リ ア リ ールホスフ エ一 卜などが挙げられる。
以下、 実施例により本発明を更に説明する。
上記 ( A ) の非晶質ポ リ カーボネー トプレボリ マー粉粒体を単独で固 相重合する実施例を下記の実施例 1 から 3 に、 この比較例を下記の比 較例 1 及び 2 に示す。 上記 ( B ) の非晶質ポ リ カーボネー トプレポ リ マーと結晶性ポ リ カーボネー トプレボ リ マ一の混合物原料を固相重合 する実施例を下記の実施例 4 から 8 に、 この比較例を下記の比較例 3 及び 4 に示す。
実施例 1
撹拌機、 不活性ガス導入管、 フ ユ ノ ールガス排出管を備えた 1 0 リ ッ トル容量のオー ト ク レーブに、 ビスフ エ ノ ール A 2 2 8 3 gと ジフ ェニルカーボネー ト 2 4 9 gを仕込み、 真空脱揮および窒素導入を繰 り返した後、 1 8 0 °Cに加熱して内容物を完全に溶融させた。 再度、 真空脱揮および窒素導入を行った後に、 触媒と して 0 . 0 0 2 5 mo l の NaOHおよび 0 . 0 0 0 1 mo lの TMAH (テ ト ラ メ チルア ンモニゥ厶 ヒ ドロキ シ ド) を水溶液の状態で添加し、 反応を開始した。 反応開始と 同時に生成フ ヱ ノ ールを系外に除去するために圧力を 3 0 0 mmH gまで 減圧し、 2 2 0 °Cまで昇温しながら圧力を 1 5 0 mmH gまで徐々 に減圧
した。 この間の反応時間は 1 . 1 時間であった。 さ らに真空度を 1 2 torrまで徐々 に下げながら温度を 2 7 0 °Cまで昇温し、 1 . 4 時間反 応させた。 反応終了後、 窒素で反応器内を大気圧にもどし、 少量ずつ 内容物を取り 出 し、 水中へ滴下することによって固化させた。 この固 体となったプレボ リ マ一をさ らにクラ ッ シャー、 ミ ルで粉砕し、 平均 粒径 0 . 1 3 mmの粉末を 2 3 7 0 g得た。 このプレボ リマ一の粘度平 均分子量は 6 2 1 0 、 結晶化度は 0 . 4 %であり、 末端率はフ エ ノ ー ル末端 (フ エ二ルカ一ボネー ト末端) および水酸基末端がそれぞれ 5 2 および 4 8 mo 1%であった。
このよ う に して得られたプレボ リ マー粉末を 2 1 0 °Cに加熱した 5 0 0 mlの撹拌機 ( 1 3 0 rpm (翼先端部周速度 : 5 2 c mZ秒) 設定 ) 付ガラス製ォ一 ト ク レーブに 1 0 0 g仕込み、 それと同時に予め 2 1 0 °Cに加熱された窒素を 5 0 vol %含む トルエン (反応温度条件に おける体積比) を 2 . 3 cm/sの速度で供給し、 2 時間重合を行った。 重合開始直後、 原料のプレボ リマー粉体が重合器壁面に付着する現 象が観察されたが、 1 5分後には特定の付着物が観察されな く なり、 良好な撹拌状態を維持していた。 重合後の粉末は結晶化度 3 2 . 3 % で、 融点は 2 4 8 °C、 粘度平均分子量は 3 2 1 0 0 であった。 得られ たサンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がなく 、 無色 透明であった。
実施例 2
実施例 1 で製造したプレボ リ マー粉末を 2 1 0 °Cに加熱した 5 0 0 mlの撹拌機 ( 1 3 0 rpm (翼先端部周速度 : 5 2 c mZ秒) 設定) 付 ガラス製ォ一 ト ク レーブに 1 0 0 g仕込み、 それと同時に予め 2 1 0 °Cに加熱された n—ヘプ夕 ンを 5重量%含む トルエンを 3 . 3 cm/sの 速度で供給し、 0 . 5 時間加熱した。 次いで温度条件を 2 2 0 °Cに挙
げて 2 時間反応を行った。
重合開始直後、 原料のプレポリ マー粉体が重合器壁面に付着する現 象が観察されたが、 1 8 分後には特定の付着物が観察されな く なり、 良好な撹拌状態を維持していた。 重合後の粉末は結晶化度 3 3 . 7 % で、 融点は 2 5 2 °C、 粘度平均分子量は 3 4 2 0 0 であった。 得られ たサ ンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がなく 、 無色 透明であった。
実施例 3
実施例 1 で製造したプレボ リマー粉末を 5 0 0 gを使用 し、 パ ドル 翼を備えた横型撹拌槽 ( 5 0 0 m l ) で π—ヘプタ ンを 5 0重量%含む p—キシレ ン流通下に反応させた以外は実施例 2 と同じである。
重合開始直後、 原料のプレポリ マー粉体が重合器壁面に付着する現 象が観察されたが、 8分後には特定の付着物が観察されな く なり、 良 好な撹拌状態を維持していた。 重合後の粉末は結晶化度 3 5 . 1 %で 、 融点は 2 5 5 °C、 粘度平均分子量は 3 8 3 0 0であった。 得られた サ ンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がな く 、 無色透 明であった。 耐スチーム性も界面重縮合品と同等であり、 優れたもの であった。
比較例 1
実施例 1 で製造したプレポ リマー粉末 1 0 0 2を 5 0 0 |11 1のォ一 ト ク レープに仕込み、 2 6 0 °Cで溶融させ、 2 9 0 °Cまで昇温しながら 0 . 6 t o r rの圧力で十分に撹拌しながら 2 時間反応させた。 粘度平均 分子量は 2 7 8 0 0であったが、 上記の実施例群にはほとんど着色が 見られなかったのに対し、 この溶融エステル交換反応では十分な窒素 置換を行ったにもかかわらず、 かなりの茶褐色の着色が見られた。 比較例 2
実施例 1 で製造したプレボ リ マー粉末 1 0 O gを使用 し、 直径 5 cm 、 長さ 3 0 mの SU S製の固定床型反応器に仕込み、 窒素を、 3 . 4 cm /sの速度で供給し、 2 0 °Cで重合を 2 時間重合を行った。
重合後、 反応器を開放したところ、 内容物は溶融したら し く 反応器 壁面にガラス状物が付着しており、 塩化メ チレンで溶解して回収する 以外に方法はなかった。 これは膨潤溶媒が存在しなかったために、 結 晶化度が上昇せず、 溶融してしま ったためであり、 従来の固相重合法 では結晶化度 5 %未満のプレボ リ マ一を直接固相重合出来ないこ とを 示している。 因みに得られたサンプルの粘度平均分子量は 8 7 0 0で あり、 溶融圧縮プレー トは非常に脆かった。
実施例 4
撹拌機、 不活性ガス導入管、 フ ノ ールガス排出管を備えた 1 0 リ ッ トル容量のオー ト ク レーブに、 ビスフ ヱ ノ 一ル Aすなわち 2, 2 -ビス
( 4 -ヒ ドロキシフ エニル) プロパン 2 2 8 3 gと ジフ エ二ルカ一ボネ 一ト 2 2 4 9 gを仕込み、 真空脱および窒素導入を繰り返した後、 1 8 0 °Cに加熱して内容物を完全に溶融させた。 再度、 真空脱揮および 窒素導入を行った後に、 触媒と して 0 . 0 0 2 5 mo lの N aOH および 0 . 0 0 0 1 mo 1の TMAH (テ トラメ チルアンモニゥムヒ ドロキシ ド) 水溶液の状態で添加し、 反応を開始した。 反応開始と同時に生成フ エ ノ ールを系外に除去するために圧力を 3 0 O mmHgまで減圧し、 2 2 0 °Cまで昇温しながら圧力を 1 5 0 mmH gまで徐々 に減圧した。 この間の 反応時間は 1 . 1 時間であった。 さ らに真空度を 1 2 t o r rまで徐々 に 下げながら温度を 2 7 0 °Cまで昇温し、 1 . 4 時間反応させた。 反応 終了後、 窒素で反応器内を大気圧にもどし、 少量ずつ内容物を取り出 し、 水中へ滴下するこ とによって固化させた。 この固体となったプレ ポリ マーをさ らにク ラ ッ シャー、 ミ ルで粉砕し、 平均粒径 0 . 1 3 mm
の非晶質プレボ リ マーの粉末を 2 4 1 0 g得た。 この非晶質プレボ リ マーの粘度平均分子量は 6 4 0 0 、 結晶化度は 0 . 4 %であり、 末端 比率はフ エノール末端 (フ エニルカーボネー ト末端) および水酸基末 端がそれぞれ 5 3 および 4 7 mo であった。
また、 結晶化処理プレボ リ マ一を得るために、 上記の非晶質プレボ リ マ一 1 1 0 0 gを 2 5 0 °Cで溶融させ、 p—キシレン 7 4 0 gと混 合し溶液と した後、 室温まで冷却して、 ポ リ マーを析出させた。 さ ら に真空乾燥して溶媒を留去したところ、 結晶化度は 3 6 . 2 %であり 、 分子量及び末端比率に変化はなかった。
さ らに重合原料プレボ リ マ一 (結晶化処理プレボ リ マーと非晶質プ レポリ マーの混合物) を調製するために、 結晶化処理プレボ リ マー 1 5 0 gに、 非晶質プレボ リ マー粉末 1 0 0 gを混合したものを低温圧 縮成形し、 さ らに粉砕して、 平均粒径 0 . 5 2 mmの重合原料プレポリ マー粉粒体を調製した。
このよう にして得られたプレボリマー粉粒体を 2 2 0 °Cに加熱した 5 0 0 mlの撹拌機 ( 1 3 0 rpm設定) 付ガラス製オー ト ク レーブに 1 0 0 g仕込み、 それと同時に予め 2 2 0 °Cに加熱された窒素を 5 0 vo 1%含む トルエン (反応温度条件における体積比) を 3 . 3 cm/sの速 度で供給し、 2 時間重合を行った。
重合後の粉粒体は粘度平均分子量は 3 1 7 0 0であった。 得られた サンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がな く 、 無色透 明であった。 また、 重合中に融着、 ブロ ッキング等の ト ラブルは観察 されなかった。
実施例 5
実施例 4 で製造した重合原料プレボ リ マー (結晶化処理プレボ リ マ —と非晶質プレボ リ マ一の混合物) を 1 0 0 g仕込み、 膨潤溶媒混合
ガスを窒素を 4 8 v o l %含む一キンレ ン (反応温度条件における体積 比) に変えてパ ドル翼を備えた横型撹拌槽 ( 5 0 0 m l ) で反応させた 以外は実施例 4 と同じである。
重合後の粉粒体は粘度平均分子量は 3 3 4 0 0であった。 得られた サ ンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がなく 、 無色透 明であった。 また、 重合中に融着、 ブロ ッキング等の トラブルは観察 されなかった。
実施例 6
実施例 4 で製造した重合原料プレボ リ マ一 (結晶化処理プレボ リ マ —と非晶質プレボリ マーの混合物 1 0 0 g ) を直径 5 cm、 長さ 3 0 cm の S US製の固定床型反応器に込み、 膨潤溶媒混合ガスを窒素を 4 1 v o 1 %含む P—キシ レ ン (反応温度条件における体積比) に変えて、 3 . 6 cm/ sの速度で供給し、 2 2 0 °Cで 2 時間重合を行った。
重合後の粉粒体は粘度平均分子量は 3 5 7 0 0であった。 得られた サ ンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がなく 、 無色透 明であった。 耐スチーム性も界面重縮合品と同等であり、 優れたもの であった。 また、 反応終了後は融着等もな く 、 反応器からの回収が容 易でめつ 7"こ。
実施例 7
実施例 4 で製造した結晶化処理プレボ リ マー 9 0 gと非晶質プレボ リ マー 1 5 0 g高速撹拌槽に投入し、 水冷却 しながら 1 5 0 0 r pmで 撹拌しながら平均粒径 0 . 6 1 mmの真球に近い粉粒体を得た。
このプレボ リ マ一粉粒体を重合原料と し、 膨潤溶媒混合ガスを n— ヘプタ ンを 5 0 重量%含む P—キシ レンに変えて実施例 6 と同 じ方法 で 2 1 0 °Cで重合を行った。
重合後の粉粒体は粘度平均分子量は 2 9 8 0 0 であった。 得られた
サンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がなく 、 無色透 明で優れたものであった。 また、 反応終了後は融着等もなく 、 反応器 からの回収が容易であつた。
実施例 8
実施例 4で製造した結晶化処理プレボ リ マー 1 5 0 gと非晶質プレ ポ リ マー 4 0 g高速撹拌槽に投入し、 水冷却 しながら 1 5 0 0 r pmで 撹拌しながら平均粒径 0 . 4 7 mmの真球に近い粉粒体を得た。
このプレポ リ マー粉粒体を重合原料と し、 膨潤溶媒混合ガスを n— ヘプタ ンを 5 0 重量%含む p—キシレ ンに変えて実施例 3 と同 じ方法 で 2 2 0 °Cで重合を行った。
重合後の粉粒体は粘度平均分子量は 3 3 4 0 0 であった。 得られた サ ンプルを溶融圧縮し、 プレー ト成形したものは着色がなく 、 無色透 明で優れたものであった。 また、 反応終了後は融着等もな く 、 反応器 からの回収が容易であった。
比較例 3
実施例 4 で製造した非晶質プレボ リ マ一 1 0 0 gを 5 0 0 m lのォ一 ト ク レーブに仕込み、 2 6 0 °Cで溶融させ、 2 9 0 °Cまで昇温しなが ら 0 . 6 t o r rの圧力で十分に撹拌しながら 2 時間反応させた。 粘度平 均分子量は 2 4 8 0 0 であったが、 上記の実施例群にはほとんど着色 が見られなかったのに対し、 この溶融エステル交換反応では十分な窒 素置換を行ったにもかかわらず、 かなりの茶褐色の着色が見られた。 比較例 4
実施例 4 で製造した混合プレボ リ マーを使用 し、 実施例 5 と同様の 条件で窒素のみを 5 . 8 cm/ sの速度で供給し、 不活性ガス気流下での 固相重合を行った。
重合開始直後に反応器壁面に半溶融状態に近いプレボ リ マ一が付着
し、 重合終了まで付着物が増え続けた。 得られたサンプルを溶融圧縮 しプレー ト成形したものは着色がなく、 無色透明で優れたものであつ た。 しかしながら、 粘度平均分子量は 9 7 0 0 であり、 溶融圧縮プレ — トは非常に脆く 、 本発明に対して反応速度が遅く 、 かなりの長時間 が要求されることが分かった。
産業上の利用可能性
以上の如く、 本発明によれば固相重合前の結晶化処理を省略して、 非晶質プレボリマーを直接、 原料に使用して高分子量化することが可 能で、 更に重合時間を大幅に短縮化することができる。
本発明の膨潤溶媒ガスを用いる固相重合法は、 重合反応速度の向上 及び副生するケ ト ン類、 フ ニノール等の除去効率を向上させ、 従来法 に比較して大幅な反応時間の短縮と結晶化処理工程の省略を可能とす る o