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在生产装置中同时生产至少两种不同种类的聚碳酸酯的酯交换法

摘要

本发明涉及在同一个生产装置中由同一种低聚碳酸酯连续同时生产第一聚碳酸酯和至少一种第二聚碳酸酯的酯交换法。在此,第一聚碳酸酯和至少第二聚碳酸酯是不同类别的。在此,不同类别的聚碳酸酯的区别可在于例如它们的分子量、它们的溶液粘度、它们的支化度、它们的单体单元类型、它们的单体单元在聚合物链中的分布或其它性质。

著录项

说明书

本发明涉及在同一个生产装置中由同一种低聚碳酸酯连续同时生产第一聚碳酸酯和至少第二聚碳酸酯的熔融酯交换法。在此,第一聚碳酸酯和至少第二聚碳酸酯是不同种类的。

不同种类的聚碳酸酯的区别因此例如在于它们的分子量、它们的溶液粘度、它们的支化度、它们的单体单元类型、它们的单体单元在聚合物链中的分布或其它性质。

在同一个生产装置中由同一种低聚碳酸酯连续同时生产第一聚碳酸酯和至少一种不同于第一聚碳酸酯的第二聚碳酸酯的方法是现有技术中已知的。

例如,WO2015/155737A1描述了在生产装置中的不同反应器线路中生产不同摩尔质量的聚碳酸酯。但是,该方法的缺点在于在该方法结束时必须使用某些物质来降低分子量,即所谓的断链剂(断链剂)。这些断链剂缩短聚合物链并且不应误认为是链终止剂,链终止剂仅抑制或阻止进一步的链生长但不缩短已有的链。在该方法结束时另外加入断链剂。但是,这些物质可导致最终产物的熔体稳定性不足,即最终产物可在进一步加工过程中,例如在挤出机或注射成型机中由于分子量降低而发生粘度降低,这可使最终产物不可用于进一步加工。分子量的精确调整也只能困难地实现。这种方法的另一缺点在于尽管可由不同的反应器线路获得具有与不同溶液粘度对应的不同分子量的聚碳酸酯,但不能获得具有不同单体单元或不同单体单元组成的聚碳酸酯。这一申请另外没有提供关于如何可能在同一个生产装置中不仅生产仅由单一的碳酸二芳基酯和单一的双酚构成的非支化聚碳酸酯均聚物,还同时生产基于聚碳酸酯的特种产品,例如支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯、嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯和至少两种不同的双酚构成的聚碳酸酯的教导。

WO2008/012987A1描述了连续生产聚碳酸酯的方法,其中在制成反应混合物后,将用于缩聚的产物料流分到多个反应器线路中。但是,反应器线路具有相同构造并且没有向反应混合物中进一步加入反应物。因此使用这种装置配置不可能在同一个生产装置中不仅生产仅由单一的碳酸二芳基酯和单一的双酚构成的非支化聚碳酸酯均聚物,还同时生产基于聚碳酸酯的特种产品,例如支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯、嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯和至少两种不同的双酚构成的聚碳酸酯。例如,WO2008/012987A1的教导只能够获得具有与不同溶液粘度对应的不同分子量的聚碳酸酯,但不能获得具有不同单体单元或不同单体单元组成的聚碳酸酯。

WO2013/189823A1描述了在由第一预缩聚步骤、第二预缩聚步骤和最终预缩聚构成的三段法中连续生产聚碳酸酯的方法。在此,将碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯计量加入到在酯交换反应和预缩聚之间分配的中间料流中,以在每种情况下实现所需的OH/碳酸芳基酯端基比。在此,将这种碳酸二芳基酯经由柱送回该方法。但是,碳酸二芳基酯的计量加入具有的缺点在于,形成较多的羟芳基,例如在碳酸二苯酯作为碳酸二芳基的情况下的苯酚。这也增加需要脱除的蒸气量。

从相关现有技术的概览中显而易见,在用于生产聚碳酸酯的现代生产装置中,在一个生产装置中在特定时间点只生产一种具有特定粘度或特定单体单元组成的特定聚碳酸酯。为了生产另一种聚碳酸酯,必须改变装置参数,因为具有例如不同粘度的聚碳酸酯的生产需要例如不同的停留时间或不同的温度和压力设置。在用于生产特定聚碳酸酯的工业生产装置中,这导致大量产生不符合所需规格的材料,因为其由混合粘度组成。在这些情况下,由于生产装置中的长停留时间,经过许多小时作为过渡产物产生混合产物。这种过渡产物无法就这样出售并且必须任选弃置或用其它聚碳酸酯共混(verschnitten)才能获得适售产品。

如果例如需要其它反应器才能生产具有不同单体单元组成的聚碳酸酯,情况更加严重。为此必须从根本上改变现有生产装置或进行新的构造。这只有在有望持久生产大量这种聚碳酸酯并销售的情况下才值得,如果只将少量这种产品投放市场,则不值得。

尤其对于基于聚碳酸酯的特种产品,如支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯、嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯和至少两种不同的双酚构成的聚碳酸酯的生产,在生产之前和之后必须彻底清洁生产装置。尤其当在一个生产装置中生产半透明或不透明共聚碳酸酯时,必须无残留地除去共聚单体残留物才能随后生产具有高透明度的聚碳酸酯。在现代生产装置中,这导致大量产生冲洗材料和不符合规格的过渡产物。因此迄今通常避免在同一个生产装置中生产不同的聚碳酸酯。

但是,这种方法低效并且从经济和生态角度看不理想。也从生产规划的角度看,如果生产装置能够同时生产多种彼此不同的聚碳酸酯,则是有利的。

因此本发明的目的是克服现有技术的缺点。

本发明的目的尤其在于提供在同一个生产装置中由同一种低聚碳酸酯同时连续生产第一聚碳酸酯和与其不同的至少一种第二聚碳酸酯的方法。

在本发明中,术语“低聚碳酸酯”应被理解为是指作为重复单体单元包含下列单元并具有小于等于1.18的溶液粘度的缩聚产物

在本发明中,术语“聚碳酸酯”应被理解为是指作为重复单体单元包含下列单元并具有大于1.18的溶液粘度的缩聚产物

在本发明中,当这些聚碳酸酯的至少一个下列特征不同时,第一聚碳酸酯“不同于”第二聚碳酸酯,或换而言之与第二聚碳酸酯“不同种类”或“不同”:

分子量、溶液粘度、支化度、单体单元的类型、单体单元在聚合物链中的分布。

可以例如通过根据DIN 55672-1:2007-08的凝胶渗透色谱法测定分子量,其中使用二氯甲烷作为洗脱剂对照双酚A聚碳酸酯标样校准,用来自德国PSS Polymer StandardsService GmbH的具有已知摩尔质量分布的线性聚碳酸酯(由双酚A和光气组成)进行校准;根据来自Leverkusen的Currenta GmbH & Co. OHG的方法2301-0257502-09D(2009年,德语版)校准。洗脱剂是二氯甲烷。交联苯乙烯-二乙烯基苯树脂的柱组合。分析柱的直径: 7.5mm;长度: 300 mm。柱材料的粒度: 3 µm至20 µm。溶液的浓度: 0.2重量%。流量: 1.0 ml/min,溶液温度: 30℃。使用折射率(RI)检测器检测。

在此,使用乌氏粘度计在二氯甲烷中在5克样品/升二氯甲烷的浓度下在25℃下测定溶液粘度,也称为相对溶液粘度,ηrel或eta rel。

在本发明中,术语“支化”应被理解为是指具有一个或多个支化点的聚碳酸酯。

在本发明中,术语“支化点”应被理解为是指在反应完的聚碳酸酯中存在的特定化学结构。根据本发明的这种支化点具有例如对应于式IIa至IIf的任一个的化学结构,优选对应于式IIa的化学结构:

其中“*”代表在支化点和聚碳酸酯链之间的键,且其中

R选自H和烷基,优选选自H和甲基,

X选自直链或支化亚烷基和单键,优选选自C(CH

R

R

根据本发明,支化聚碳酸酯可具有一种类型的支化点或不同支化点的混合物。在本发明的一个优选实施方案中,支化点可由式(IIa)、(IIb)、(IIc)、(IId)和/或(IIf)表示。在一个特别优选的实施方案中,支化点可由式(IIa)表示。R

在本发明中的支化点明确不是EP2540758A1的段落[0032]中列举的结构,即不是下列结构:

其中X是

且R1和R2各自互相独立地是氢或一价直链或环状烃,且R3是二价烃。

替代地优选可用的是如下支化剂:三酚、四酚、或三羧酸或四羧酸的酰基氯、或多酚的混合物或酰基氯的混合物。适合作为支化剂并具有三个或多于三个酚式羟基的一些化合物的实例是间苯三酚、4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟苯基)庚-2-烯、4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟苯基)庚烷、1,3,5-三(4-羟苯基)苯、1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷、三(4-羟苯基)苯基甲烷、2,2-双[4,4-双(4-羟苯基)环己基]丙烷或2,4-双(4-羟苯基-2-异丙基)苯酚、四(4-羟苯基)甲烷。一些其它的三官能化合物是2,4-二羟基苯甲酸、苯均三酸、氰尿酰氯和3,3-双(3-甲基-4-羟苯基)-2-氧代-2,3-二氢吲哚。优选支化剂是3,3-双(3-甲基-4-羟苯基)-2-氧代-2,3-二氢吲哚和1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷。

在另一替代方案中,优选的是如下支化剂:多官能化羟基和/或羧基化合物,例如靛红双甲酚、三(羟苯基)乙烷(THPE)、偏苯三酸、偏苯三酸酐或苯均三酸。

根据本发明优选的是,支化聚碳酸酯具有至少10000 ppm的支化剂含量,优选大于10000 ppm的含量,特别优选至少12000 ppm的含量,非常特别优选至少15000 ppm的含量。

在此,通过将聚碳酸酯样品溶解在二氯甲烷中(基于二氯甲烷的质量计1重量%的聚碳酸酯)和用甲醇钠将其皂化一(1)小时,测定支化点的含量。该溶液然后用浓HCl酸化并视需要用甲醇稀释。随后使用HPLC-UV和外标测定皂化溶液中的支化点含量。使用合适的C18相作为柱材料。使用梯度形式的水和乙腈作为洗脱剂。

在本发明中,术语生产装置应被理解为是指生产至少5千吨/年(kt/a),优选至少10 kt/a,特别优选至少20 kt/a,非常特别优选至少50 kt/a的聚碳酸酯的装置。

在本发明中,术语“同一个”生产装置应被理解为是指在该生产装置中制成的所有聚碳酸酯具有同一种低聚碳酸酯作为反应物并且产生各制成的聚碳酸酯的低聚碳酸酯的反应连续地进行。

这样的生产装置包含多个连接的方法部分,如原材料供应、聚合物合成和后处理。在这些方法部分中,生产一种聚碳酸酯或多种不同的聚碳酸酯直至所需溶液粘度。该生产装置在此可包含例如多个连续运行的接收器、搅拌反应器、循环泵送反应器和管式反应器,以及挤出机、捏合反应器、环形反应器或圆盘反应器。

已经令人惊讶地发现,根据本发明通过第一个权利要求的主题实现该目的。

根据本发明尤其通过下述方法实现该目的:

连续同时生产第一聚碳酸酯和至少第二聚碳酸酯的熔融酯交换法,其中所述熔融酯交换法包括下列步骤:

(I) 提供一定流量的低聚碳酸酯,

(II) 将所述流量的低聚碳酸酯分成至少两个子流量的低聚碳酸酯,

(III) 将所述至少两个子流量的低聚碳酸酯的第一子流量送往第二装置部分的至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路,并将所述至少两个子流量的低聚碳酸酯的第二子流量送往第二装置部分的至少两个彼此并联的反应器线路的第二反应器线路,

(IV) 在所述至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路中将低聚碳酸酯转化成第一聚碳酸酯,并在所述至少两个彼此并联的反应器线路的第二反应器线路中将低聚碳酸酯转化成第二聚碳酸酯,

其中

在彼此并联的反应器线路中同时各自生产不同种类的聚碳酸酯,其中在分成子流量前的提供所述流量的低聚碳酸酯的过程中已加入至少一种催化剂,并在分成子流量后将一种或多种共反应物和/或一种或多种催化剂添加到子流量的至少一个中,其中在步骤(IV)后各自聚碳酸酯的溶液粘度大于在先前方法步骤中各自聚碳酸酯的溶液粘度。

因此在步骤(III)中将各个子流量送往“专用”反应器线路。

根据本发明的方法因此能够同时生产至少两种聚碳酸酯,它们的区别在于下列特征的至少一个:

分子量、溶液粘度、支化度、单体单元的类型、单体单元在聚合物链中的分布。

在此,步骤(I)优选在第一装置部分中进行,且步骤(III)和(IV)优选在第二装置部分中进行。第二装置部分在此由至少两个彼此并联的反应器线路组成。

步骤(II)在第一装置部分到第二装置部分的过渡处进行。

根据本发明的解决方案因此可替代性地描述为:

通过熔融酯交换法连续同时生产第一聚碳酸酯和至少第二聚碳酸酯的熔融酯交换法,其中所述熔融酯交换法包括下列步骤:

(I) 在第一装置部分中提供一定流量的低聚碳酸酯,

(II) 将所述流量的低聚碳酸酯分成至少两个子流量的低聚碳酸酯,

(III) 将所述至少两个子流量的低聚碳酸酯的第一子流量送往第二装置部分的至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路,并将所述至少两个子流量的低聚碳酸酯的第二子流量送往第二装置部分的至少两个彼此并联的反应器线路的第二反应器线路,

(IV) 在第二装置部分的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路中将低聚碳酸酯转化成第一聚碳酸酯,并在第二装置部分的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第二反应器线路中将低聚碳酸酯转化成第二聚碳酸酯,

其中

在第二装置部分的彼此并联的反应器线路中同时各自生产不同种类的聚碳酸酯,其中在第一装置部分中提供所述流量的低聚碳酸酯的过程中已将至少一种催化剂添加到这一流量的低聚碳酸酯中,并在第二装置部分中的子流量的至少一个中,将一种或多种共反应物和/或一种或多种催化剂添加到所涉子流量中,其中在步骤(IV)后各自聚碳酸酯的溶液粘度大于在先前方法步骤中各自聚碳酸酯的溶液粘度。

在本发明中,因此,术语“在分成子流量前”与术语“在第一装置部分中”同义,且术语“在分成子流量后”与术语“在第二装置部分中”同义。

为清楚起见,此时还应该指出,在本发明中,术语“一个反应器线路”或术语“多个反应器线路”也涵盖这样的线路仅包含一个反应器。

第一装置部分和第二装置部分在此都不通过其中存在的设备的类型和数量表征,而是通过在第一装置部分或第二装置部分中制成的低聚碳酸酯实现的溶液粘度表征。在此,可通过测量低聚碳酸酯的样品来测定低聚碳酸酯的溶液粘度。可在生产装置的许多不同点,包括在分成子流量前和在分成子流量后,但优选在步骤(IV)之前,提取低聚碳酸酯的这种样品。

聚碳酸酯生产领域的技术人员从个人经验和从公开物中已知用于生产聚碳酸酯的生产装置的基本构造。因此,当本领域技术人员例如在现有生产装置中通过取样或在待规划或设立的生产装置中通过计算而确定在生产装置中制成的低聚碳酸酯的溶液粘度时,本领域技术人员可以在现有生产装置中或在重新规划或重新设立的生产装置中容易地确定,哪个是这种生产装置的第一装置部分,哪个是这种生产装置的第二装置部分。如果本领域技术人员通过取样确定哪个是这种生产装置的第一装置部分,哪个是这种生产装置的第二装置部分,他优选进行多于一次取样,特别优选两次或更多次取样。在此,在第一装置部分中进行第一次取样并在第二装置部分中进行第二次取样。因此在生产装置中的不同点进行取样。

根据本发明,在此,当低聚碳酸酯具有1.04至1.18的溶液粘度时,将所述流量的低聚碳酸酯分成至少两个子流量。

根据本发明优选的是,在此当低聚碳酸酯具有1.05至1.12,优选1.06至1.10的溶液粘度时,将所述流量的低聚碳酸酯分成至少两个子流量。

替代地根据本发明优选的是,在此当低聚碳酸酯具有1.13至1.18,优选1.14至1.16的溶液粘度时,将所述流量的低聚碳酸酯分成至少两个子流量。

在根据本发明的另一替代性方案中,将所述流量的低聚碳酸酯分成多于两个子流量。在此,当存在单个特定所需溶液粘度时可分成多于两个子流量,或当存在第一特定所需溶液粘度时进行流量的第一次分割,并当存在不同于第一溶液粘度的第二特定所需溶液粘度时进行获自第一次分割的子流量之一的至少第二次分割。如果在这样第二次分成子流量后进行仅再一次的第三次分成子流量,可对不受第二次分割影响的子流量进行这种分成子流量,或可对由第二次分成子流量而获得的子流量进行这种分成子流量。这种模式可以任意变体的形式继续进行任意多次的分割,只要溶液粘度为至少1.04且最多1.18,并且分成子流量时的溶液粘度不小于前一次分成所述流量或相关子流量的子流量时的溶液粘度。

根据本发明也优选的是,在分成子流量后的任何时间点都没有加入断链剂。这些应被理解为是指例如单官能化合物,例如单酚或碳酸二芳基酯,特别是碳酸二苯酯。

根据本发明进一步优选的是,在分成子流量前的任何时间点都没有加入断链剂。

根据本发明进一步优选的是,如果在分成子流量后将一种或多种共反应物和/或一种或多种催化剂添加到所述至少两个子流量中的多个中,这些子流量之一中的至少一种共反应物和/或至少一种催化剂不同于另一个子流量中的共反应物和/或催化剂。

根据本发明进一步优选的是,在分成子流量后的所述至少两个反应器线路中存在不同反应条件。

根据本发明进一步优选的是,在分成子流量后的所述至少两个反应器线路的区别在于反应器的类型和/或数量。

根据本发明进一步优选的是,在分成子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路中的子流量的吞吐量大于在分成子流量后的所述至少两个彼此并联的线路的第二或另一反应器线路中的子流量的吞吐量。

在此特别优选的是,在分成子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路中的吞吐量为在分成子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第二或另一反应器线路中的子流量的吞吐量的至少两倍大,优选至少三倍大,特别是至少五倍大。

根据本发明进一步优选的是,在分成子流量后的第二反应器线路中加入至少一种抑制剂。

在本发明中,术语抑制剂应被理解为是指在分成子流量前降低所述至少一种催化剂的活性的试剂。

所述至少一种抑制剂优选选自酸组分,如路易斯酸或布朗斯台德酸或强酸的酯。该抑制剂的pKa值应该不大于5,优选小于3。加入酸组分和/或其酯,从而和因此理想地使该反应停止。例如在EP1612231A1、EP0435124A1或DE4438545A1中描述了这样的抑制剂。

合适的酸组分的实例是正磷酸、亚磷酸、焦磷酸、连二磷酸、多磷酸、苯膦酸、磷酸二氢钠、硼酸、芳基硼酸、盐酸(氯化氢)、硫酸、苯磺酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸和所有其它苯基取代的苯磺酸、硝酸、酰基氯例如氯甲酸苯酯、乙酰氧基-BP-A、苯甲酰氯和酯、上述酸的半酯和桥连酯,例如甲苯磺酸酯、磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、硫酸二甲酯、硼酸酯、芳基硼酸酯和在水的作用下生成酸的其它组分,如磷酸三异辛酯(TOF)、Ultranox 640和BDP(双酚二磷酸酯低聚物)。

优选用作抑制剂的是含硫有机酸、含硫有机酸的酯或其混合物。含硫有机酸可以是例如苯磺酸、甲苯磺酸、三氟甲磺酸、萘磺酸或磺化聚苯乙烯。含硫有机酸的酯可以是例如磺酸二甲酯、磺酸二乙酯、对甲苯磺酸或苯磺酸的甲基、乙基、丙基、丁基、辛基或苯基酯。抑制剂还可以是多元醇的全酯或偏酯,如甘油三苯磺酸酯、甘油二苯磺酸酯、甘油单苯磺酸酯、甘油三对甲苯磺酸酯、甘油二对甲苯磺酸酯、甘油单对甲苯磺酸酯、乙二醇二苯磺酸酯、乙二醇单苯磺酸酯、乙二醇二对甲苯磺酸酯、乙二醇单对甲苯磺酸酯、季戊四醇四苯磺酸酯、季戊四醇三苯磺酸酯、季戊四醇二苯磺酸酯、季戊四醇单苯磺酸酯、季戊四醇四对甲苯磺酸酯、季戊四醇三对甲苯磺酸酯、季戊四醇二对甲苯磺酸酯、季戊四醇单对甲苯磺酸酯、三羟甲基丙烷三苯磺酸酯、三羟甲基丙烷二苯磺酸酯、三羟甲基丙烷单苯磺酸酯、三羟甲基丙烷三对甲苯磺酸酯、三羟甲基丙烷二对甲苯磺酸酯、三羟甲基丙烷单对甲苯磺酸酯、新戊二醇二苯磺酸酯、新戊二醇单苯磺酸酯、新戊二醇二对甲苯磺酸酯、新戊二醇单对甲苯磺酸酯及其混合物。此外,这些混合物可仍含有原料化合物(酸组分和/或醇组分)的残留物。在EP1609818A2中也示例性但非限制性地描述了这样的抑制剂。

所述抑制剂可独立地或以与彼此的任意混合物或作为多种不同的混合物添加到一个所涉子流量或多个所涉子流量中。

抑制剂可以基于聚碳酸酯计小于100 ppm的量,优选以基于聚碳酸酯计0.1至50ppm的量使用。在使用含硫有机酸作为抑制剂的情况下,这些可例如以基于聚碳酸酯计0.5至10 ppm的量,优选以1至5 ppm的量使用。

对抑制剂的添加形式没有限制。抑制剂可作为固体,例如作为粉末,在溶液中或作为熔体或通过使用母料添加到一个所涉子流量或多个所涉子流量中。

含硫有机酸的酯优选以液体形式添加。由于要计量加入的量极小,优选使用酯的溶液或母料。

优选选择的溶剂是已用作各自熔融酯交换法中的反应物之一的化合物。根据要制造的产物的要求状况,可能剩余的残留物不降低所需品质。

所述至少一种抑制剂特别优选选自磺酸酯或不同磺酸酯的混合物的一种或多种。

在一个非常特别优选的实施方案中,从中选择所述至少一种抑制剂的磺酸酯是芳族磺酸的酯R-SO

从中选择所述至少一种抑制剂的合适的酯的实例选自至少一种根据下式的化合物

a) 式(VIII)

b) 式(IX)

c) 式(X)

其中在式(VIII)、(IX)和(X)中,

R

R

其中

R

m互相独立地为0或1,

n是0、1或2,

R

R

从中选择所述至少一种抑制剂的合适磺酸酯的进一步实例是式(XI)至(XVI)的化合物

其中式(XI)至(XVI)中的R

最优选的抑制剂是式(XVII)的磺酸酯

根据本发明合适的抑制剂可独立地或以与彼此的任意混合物添加到该组合物中。

优选的是,根据本发明合适的抑制剂具有大于30℃,优选大于40℃,特别优选大于50℃的熔点和大于150℃,优选大于200℃,特别优选大于230℃的在1毫巴下的沸点。

根据本发明进一步优选的是,在分成子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路中生产仅由单一的碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和单一的双酚,例如双酚A构成的非支化聚碳酸酯均聚物。

关于仅由单一的碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和单一的双酚,例如双酚A构成的非支化聚碳酸酯均聚物,为了说明,应该补充的是,这不适用于不可避免的杂质或缺陷结构,例如Fries支化。

根据本发明进一步优选的是,在分成子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第二反应器线路中生产基于聚碳酸酯的特种产品,例如支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯,优选选自嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和至少两种不同的双酚,例如双酚A和双酚TMC,或双酚A和下文阐明的通式(IV)至(VI)的双酚之一制成的聚碳酸酯。在第二反应器线路中制成的这种聚碳酸酯与在第一反应器线路中制成的聚碳酸酯的区别在于下列特征的至少一个:分子量、溶液粘度、支化度、单体单元的类型、单体单元在聚合物链中的分布。

在分成子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第二反应器线路中制成的这些聚碳酸酯的生产所必需的试剂在本发明中也被称为共反应物。

所述一种共反应物或多种共反应物选自能够反应的物质,其含有例如非双酚A的二羟基芳基化合物(例如双酚TMC、间苯二酚、氢醌、异山梨糖醇)或不同于双酚A低聚物的二羟基芳基低聚物,官能化硅氧烷,优选羟基官能化、氨基官能化或羧基官能化的硅氧烷,含羧酸的物质,特别是芳族和/或脂族二羧酸,特别是邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸或己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸或芳族和/或脂族二羧酸酯,特别是邻苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸酯嵌段、间苯二甲酸酯嵌段、间苯二酚酯嵌段、二聚脂肪酸、二聚脂肪酸酯,芳族或脂族羧酸酐,如邻苯二甲酸酐或马来酸酐,羟基-或羧基-封端的聚酯遥爪物,支化剂,如多官能化的羟基和/或羧基化合物,例如靛红双甲酚、三(羟苯基)乙烷(THPE)、偏苯三酸、偏苯三酸酐或苯均三酸。

根据本发明的熔融酯交换法能够灵活利用生产装置的容量和成本优点,并由同一种低聚碳酸酯开始,在同一个生产装置中不仅生产大量制成的第一聚碳酸酯,还同时生产不同于第一聚碳酸酯的至少第二聚碳酸酯作为进一步产物,后者优选为较少量。

在分成至少两个子流量后的所述至少两个反应器线路中,低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量可能相同或不同。优选的是,在分成至少两个子流量后的所述至少两个反应器线路中,低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量不同。在此特别优选的是,在分成至少两个子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第一反应器线路 - 下文也称为主要反应器线路 - 中的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量为在分成至少两个子流量后的所述至少两个彼此并联的反应器线路的第二或另一反应器线路中的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量的至少两倍大,优选至少三倍大,尤其是至少五倍大,非常尤其是至少十倍大。第二反应器线路或另一反应器线路也被称为一个次要反应器线路或多个次要反应器线路。在多于两个反应器线路的情况下,所有反应器线路可具有不同的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量,或两个或更多个反应器线路具有相同的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量且一个线路具有与此不同的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量。在后一情况下,具有较低吞吐量的反应器线路优选具有相同的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量。这种模式可以任意变体的形式在具有任意多的反应器线路的装置中继续。

本领域技术人员原本认为,为了生产不同种类的聚碳酸酯,每种不同种类的聚碳酸酯都需要各一个生产装置,以避免大量不符合所需规格的材料。其后果在于根据现有技术用于生产各种聚碳酸酯的生产装置数量明显大于根据本发明的数量。

替代地 - 和为了避免增加生产装置数量 - 本领域技术人员原本认为,为了生产不同种类的聚碳酸酯,现有装置要在时间方面依次生产不同种类的聚碳酸酯。但是,这又导致大量产生不符合所需规格的材料,这同样应该避免。

但是,已经令人惊讶地发现,通过将第一装置部分(即将所述流量分成多个子流量前的装置部分)与第二装置部分(即分成多个子流量后的装置部分)中的多个反应器线路组合的方法,可以在同一个生产装置中不仅生产仅由单一的碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和单一的双酚,例如双酚A构成的非支化聚碳酸酯均聚物,还同时生产与此不同的聚碳酸酯,例如支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯,优选选自嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和至少两种不同的双酚,例如双酚A和双酚TMC,或双酚A和下文阐明的通式(IV)至(VI)的双酚之一构成的聚碳酸酯。

在此首先生产低聚碳酸酯。一旦这种低聚碳酸酯已达到特定的所需溶液粘度,将这种低聚碳酸酯的流量分成至少两个子流量。这些子流量中的低聚碳酸酯彼此分开地经受进一步加工,以形成至少两种彼此不同的聚碳酸酯。

通过根据本发明的熔融酯交换法,因此可以较小量生产基于聚碳酸酯的特种产品,例如支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯,优选选自嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和至少两种不同的双酚,例如双酚A和双酚TMC,或双酚A和下文阐明的通式(IV)至(VI)的双酚之一构成的聚碳酸酯,而不干扰例如仅由单一的碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和仅单一的双酚,例如双酚A构成的非支化聚碳酸酯均聚物的生产,即例如使后一聚碳酸酯的品质变差。

由于在第一装置部分后将流量分成第二装置部分中的至少两个子流量而不可避免地降低主要反应器线路的吞吐量的事实在本发明中不被认为是对例如仅由单一的碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和单一的双酚,例如双酚A构成的非支化聚碳酸酯均聚物的生产的干扰。

在何种溶液粘度时进行分成至少两个子流量取决于要获得何种不同种类的聚碳酸酯。

可以例如进行根据本发明的熔融酯交换法,以在分成子流量前,以熔体形式存在的二羟基芳基化合物,例如二酚,和碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯,任选与其它化合物在合适的催化剂存在下缩合以提供低聚碳酸酯。在合适的仪器和设备中在升高的温度和降低的压力下通过输出被消去的单羟基芳基化合物,例如苯酚而提高在生产中存在的条件下同样以熔体形式存在的由此形成的低聚碳酸酯的溶液粘度,直至达到低聚碳酸酯的所需溶液粘度。可通过二羟基芳基化合物与碳酸二芳基酯的比率的选择、通过碳酸二芳基酯经由蒸气的损失率(其由用于生产低聚碳酸酯的工艺模式和生产装置的选择而定)和通过任选添加的催化剂来调节所需溶液粘度。对分成至少两个子流量前进行熔融酯交换法的方式和方法、该熔融酯交换法在何种装置中和以何种方式进行是没有限制和约束的,只要所选仪器和所选工艺模式能够在适当地快速除去被消去的单羟基芳基化合物和在分成子流量前调节到特定所需溶液粘度的情况下实现熔融酯交换。

对用于进行二羟基芳基化合物和碳酸二芳基酯之间的熔融酯交换反应的温度、压力或所用催化剂也没有限制和约束。各种条件都有可能,只要所选温度、压力和催化剂能够在适当地快速除去被消去的单羟基芳基化合物和在分成子流量前调节到特定所需溶液粘度的情况下实现熔融酯交换。

在分成子流量前通过反应蒸发器阶段除去被消去的单羟基芳基化合物。根据该方法的进程,适合作为分成子流量前的反应蒸发器阶段的设备、仪器和反应器包括热交换器、减压仪器,例如闪蒸器,分离器、塔、蒸发器、搅拌容器和反应器或提供在所选温度和压力下的必要停留时间的其它市售仪器。所选设备必须能够实现必要的热输入和如此构建,以使它们能应对连续提高的溶液粘度。

所有设备、仪器和反应器通过泵、管道或阀互相连接。所有设备、仪器和反应器之间的管道当然应该尽可能短并且应该使导管的曲率保持尽可能低,以避免不必要延长的停留时间。在此,应该考虑到组装化学生产装置的外部(即技术)边界条件和要求。

为了进行该方法,反应搭配物二羟基芳基化合物和碳酸二芳基酯可一起熔融,或可将固体二羟基芳基化合物溶解在碳酸二芳基酯熔体中或可将固体碳酸二芳基酯溶解在二羟基芳基化合物熔体中,或这两种反应搭配物二羟基芳基化合物和碳酸二芳基酯都作为熔体(优选直接来自生产)进行合并。分开的二羟基芳基化合物熔体和碳酸二芳基酯熔体的停留时间,特别是二羟基芳基化合物熔体的停留时间调节成尽可能短。相反,由于二羟基芳基化合物和碳酸二芳基酯的混合物的熔点比各原材料低,熔体混合物可在相应更低温度下更长时间停留而没有品质损失。

随后,在分成子流量前混入优选溶解在苯酚中的催化剂并将该熔体加热到反应温度。为了由2,2-双(4-羟苯基)丙烷和碳酸二苯酯生产聚碳酸酯,所述反应温度为例如180℃至220℃,优选190℃至210℃,非常特别优选190℃。在15至90 min,优选30至60 min的停留时间下,建立反应平衡,而没有取出所形成的单羟基芳基化合物,例如当使用碳酸二苯酯作为碳酸二芳基酯时的苯酚。该反应可在大气压下运行,但由于技术原因,也在超压下运行。

此后,在分成至少两个子流量前,该熔体混合物在第一阶段中在第一真空室中减压,该真空室的压力被调节到100至400毫巴绝对值,优选150至300毫巴绝对值,并在此后立即在合适的设备中在相同压力下再加热到入口温度。在减压操作中,形成的单羟基芳基化合物,例如当使用碳酸二苯酯作为碳酸二芳基酯时的苯酚,与仍存在的未转化单体一起蒸发。在底部储器中在相同压力和相同温度下5至30 min的停留时间(任选循环泵送下)后,反应混合物在第二阶段中在第二真空室中减压,该真空室的压力为50至200毫巴绝对值,优选80至150毫巴绝对值,并在此后立即在合适的设备中在相同压力下加热到190℃至250℃,优选210℃至240℃,特别优选210℃至230℃的温度。在此,形成的羟基芳基化合物也与仍存在的未转化单体一起蒸发。在底部储器中在相同压力和相同温度下5至30 min的停留时间(任选循环泵送下)后,反应混合物在第三阶段中在第三真空室中减压,该真空室的压力为30至150毫巴绝对值,优选50至120毫巴绝对值,并在此后立即在合适的设备中在相同压力下加热到220℃至280℃,优选240℃至270℃,特别优选240℃至260℃的温度。在此,形成的羟基芳基化合物也与仍存在的未转化单体一起蒸发。在底部储器中在相同压力和相同温度下5至20 min的停留时间(任选循环泵送下)后,反应混合物在第四阶段中在第四真空室中减压,该真空室的压力为5至100毫巴绝对值,优选15至100毫巴绝对值,特别优选20至80毫巴绝对值,并在此后立即在合适的设备中在相同压力下加热到250℃至300℃,优选260℃至290℃,特别优选260℃至280℃的温度。在此,形成的羟基芳基化合物也与仍存在的未转化单体一起蒸发。真空室也被称为闪蒸阶段。

在分成至少两个子流量前的这些阶段的数量,在此例如为4,可在2至6之间变化。当改变阶段数量时应该适当地调节温度和压力,以获得可比拟的结果。在这些阶段中获得的低聚碳酸酯的溶液粘度为1.04至1.18,优选1.05至1.12,更优选1.06至1.10。

在分成至少两个子流量前,以熔体形式存在的由此制成的低聚碳酸酯可任选另外地在底部储器中在与第四阶段相同压力和相同温度下5至20 min的停留时间(任选循环泵送下)后,传送到作为真空室的至少一个进一步反应器,例如圆盘或笼式反应器中,并在250℃至310℃,优选250℃至290℃,特别优选250℃至280℃下,在1至15毫巴绝对值,优选2至10毫巴绝对值的压力下,在30至90 min,优选30至60 min的停留时间下经受进一步缩合。低聚碳酸酯随后达到1.13至1.18,优选1.14至1.16的溶液粘度。

除上文列举的反应器外,真空室也可选自搅拌釜、薄膜蒸发器、降膜蒸发器、搅拌釜级联、挤出机、捏合机、根据EP460466A1的高粘度反应器和高粘度圆盘反应器。

一旦低聚碳酸酯达到所需溶液粘度,将这种流量的低聚碳酸酯分成至少两个子流量的低聚碳酸酯。在分成至少两个子流量后,这些至少两个子流量中的低聚碳酸酯彼此分开地经受进一步加工,以形成至少两种彼此不同的聚碳酸酯。

在分成至少两个子流量后,该装置因此具有至少两个反应器线路,在其中进一步加工至少两个子流量。所述至少两个反应器线路中的反应器互相独立地选自笼式反应器、根据EP460466A1的高粘度反应器、圆盘反应器、高粘度圆盘反应器、挤出机如单轴、双轴、环形或行星辊式挤出机以及聚合物捏合机和薄膜蒸发器。双轴挤出机可以例如是来自ReadcoKurimoto LLC公司的双轴挤出机。

优选使用适用于加工高粘度材料的反应器,其提供在良好充分混合的情况下的足够的停留时间并对低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯施以必要的真空。这样的高粘度材料的粘度通常为1至10000 Pas,用本领域技术人员已知的商业粘度计,例如毛细管、板-锥式或板-板式粘度计测得。专利文献描述了基本满足这些需求并可根据本发明使用的许多反应器。例如,可以使用根据EP460466A1、EP528210A1、EP638354A1、EP715881A2、EP715882A2、EP798093A2的反应器或根据EP329092A1、根据EP517068A1或EP1436073A1的那些和根据EP222599A2的那些。

尤其优选使用根据EP460466A1的运动学自清洁的反应器,其由两个或更多个平行的同向或反向旋转的轴(在其上布置轴向偏移的、不一定圆形的盘,它们具有沿其外周分布的刮片)和周围壳体组成。这种反应器的特征在于,运动学清洁刮片的所有表面,尤其对于以相同速度旋转的轴,在经过反应器的任意径向截面中,轴的刮片的所有向外表面(如果它们被壳体清洁)与旋转中点同心,但否则大致具有轴间距作为曲率半径并且是凸起的并被相邻轴或其刮片清洁,尤其对于以相同速度旋转的轴,轴的刮片的所有向内表面在经过反应器的任意径向截面中大致具有轴间距作为曲率半径并且是凹入的并被另一相邻轴的刮片清洁。

低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯可导过混合元件以便更好地充分混合。在分成至少两个子流量后,可以使用例如静态或动态混合器,例如在次要线路中,以改进所述一种共反应物或多种共反应物的混合。低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯在制备中的条件下都作为熔体存在。

在这种静态或动态混合器中,也可混入用于生产不是基于双酚A的非支化均聚碳酸酯的聚碳酸酯所需的共反应物。

不是基于双酚A的非支化均聚碳酸酯的这种聚碳酸酯,即例如选自支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯的聚碳酸酯,优选选自嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和至少两种不同的双酚,例如双酚A和双酚TMC,或双酚A和下文阐明的通式(IV)至(VI)的双酚之一构成的聚碳酸酯。

优选的是,在分成至少两个子流量后,向所述至少两个子流量中的任一个都不加入碳酸二芳基酯。这防止形成太多羟基芳基,例如在碳酸二苯酯作为碳酸二芳基酯的情况下的苯酚。

如果在至少一个反应器线路中生产基于聚碳酸酯的特种产品,例如支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯,优选选自嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和至少两种不同的双酚,例如双酚A和双酚TMC,或双酚A和下文阐明的通式(IV)至(VI)的双酚之一构成的聚碳酸酯并且所涉反应器线路包含高粘度反应器,例如根据EP460466A1的高粘度反应器,则优选使用单轴挤出机、双轴挤出机或齿轮泵以从高粘度反应器中排出共聚碳酸酯。可任选供应和混入添加剂。添加剂可以是例如生产辅助剂、紫外线稳定剂、着色剂,例如颜料、填料、阻燃剂、脱模剂、抗静电剂、流动改进剂、热稳定剂或加工稳定剂。

添加剂可以是常规聚合物添加剂,例如EP-A 0 839 623、WO-A 96/15102、EP-A 0500 496或“Plastics Additives Handbook”, Hans Zweifel, 第5版2000, HanserVerlag, München中描述的那些。

可用的生产辅助剂包括例如磷酸烷基酯,例如磷酸单己酯、磷酸二己酯和磷酸三己酯、磷酸三异辛酯和磷酸三壬酯。所用磷酸烷基酯优选是磷酸三异辛酯(磷酸三-2-乙基己基酯)。也可以使用各种磷酸单烷基酯、磷酸二烷基酯和磷酸三烷基酯的混合物。

脱模剂可基于例如脂肪酸酯,优选硬脂酸酯,尤其优选基于季戊四醇。另外可以使用季戊四醇四硬脂酸酯(PETS)和/或单硬脂酸甘油酯(GMS)。

添加剂同样是指紫外线吸收剂。合适的紫外线吸收剂是在低于400 nm时具有尽可能低透射率和在高于400 nm时具有尽可能高透射率的化合物。这样的化合物和它们的生产是文献中已知的并描述在例如EP-A 0 839 623、 WO-A 96/15102和EP-A 0 500 496中。特别合适的紫外线吸收剂是苯并三唑、三嗪、二苯甲酮和/或芳基化氰基丙烯酸酯。在此,尤其合适的是下列紫外线吸收剂,例如羟基苯并三唑,如2-(3',5'-双(1,1-二甲基苄基)-2'-羟苯基)苯并三唑(Tinuvin

也可以使用这些紫外线吸收剂的混合物。

所用热稳定剂或加工稳定剂可以是亚磷酸酯和亚膦酸酯以及膦。实例是亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基烷基酯、亚磷酸苯基二烷基酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三月桂酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、二亚磷酸二硬脂基季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二-叔丁基苯基)酯、二亚磷酸二异癸基季戊四醇酯、二亚磷酸双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸双(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸二异癸氧基季戊四醇酯、二亚磷酸双(2,4-二-叔丁基-6-甲基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸双(2,4,6-三(叔丁基苯基)季戊四醇酯、三亚磷酸三硬脂基山梨糖醇酯、4,4'-联亚苯基二亚膦酸四(2,4-二-叔丁基苯基)酯、6-异辛氧基-2,4,8,10-四-叔丁基-12H-二苯并[d,g]-1,3,2-二氧磷杂环辛二烯、亚磷酸双(2,4-二-叔丁基-6-甲基苯基)甲酯、亚磷酸双(2,4-二-叔丁基-6-甲基苯基)乙酯、6-氟-2,4,8,10-四-叔丁基-12-甲基-二苯并[d,g]-1,3,2-二氧磷杂环辛二烯、2,2',2"-次氮基[三乙基三(3,3',5,5'-四-叔丁基-1,1'-联苯-2,2'-二基)亚磷酸酯]、2-乙基己基(3,3',5,5'-四-叔丁基-1,1'-联苯-2,2'-二基)亚磷酸酯、5-丁基-5-乙基-2-(2,4,6-三-叔丁基苯氧基)-1,3,2-二氧磷杂环丙烷、二亚磷酸双(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇酯、三苯膦(TPP)、三烷基苯基膦、双二苯基膦基乙烷或三萘基膦。尤其优选使用三苯膦(TPP)、Irgafos® 168(亚磷酸三(2,4-二-叔丁基苯基)酯)和亚磷酸三(壬基苯基)酯或其混合物。

也可以使用酚类抗氧化剂,如烷基化单酚、烷基化硫烷基酚、氢醌和烷基化氢醌。特别优选使用Irganox® 1010(季戊四醇3-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)丙酸酯;CAS:6683-19-8)和Irganox 1076®(2,6-二-叔丁基-4-(十八烷氧基羰基乙基)苯酚)。

可在排料单元中或在下游静态混合器中混入添加剂。共聚碳酸酯借助一个或多个喷嘴成型并用根据现有技术的造粒装置粉碎。

可以使用上文提到的机器的组合。例如,可使用随后与上文提到的高粘度反应器组合的双轴挤出机以混入添加剂。

在低聚碳酸酯进一步缩合成聚碳酸酯的过程中形成的挥发性低分子量裂解产物和其它低分子量成分可在分成至少两个子流量后在真空下除去,正如在分成至少两个子流量前在真空下除去它们那样。特别优选的是,这在多个真空阶段中进行,其中在所述至少两个反应器线路之一中在加入进一步的反应物,如硅氧烷、支化剂、脂肪酸、脂肪酸酯后优选在5至500毫巴的绝对压力下,特别优选在50至100毫巴的绝对压力下运行第一真空阶段。高粘度反应器中的反应同样在真空下进行。后续真空阶段中的真空为0.001毫巴至50毫巴,优选0.005毫巴至40毫巴,尤其优选0.02至30毫巴,非常特别优选0.03至5毫巴绝对值。

可对通过根据本发明的熔融酯交换法获得所述至少两种不同种类的聚碳酸酯施以进一步后处理。这种后处理可以例如是过滤或深度过滤,其中在每种情况下获得的聚碳酸酯熔体经过由纤维无纺布或烧结材料构成的过滤介质。此外,可为在每种情况下获得的聚碳酸酯熔体提供添加剂,例如经由侧挤出机。添加剂可以是上文提到的物质。优选地,可在该方法结束时加入一种或多种生产辅助剂或抑制剂。

优选的是,在分成至少两个子流量后,将主要线路中的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的子流量送往在第一反应器,例如多轴挤出机,特别是双轴挤出机后的大的第二反应器。

这种主要线路的这种第二反应器可以是例如双轴挤出机或被设计为圆盘或笼式反应器,例如作为根据EP460466A1的高粘度反应器,其中将主要线路中存在的低聚碳酸酯缩合至产生具有所需最终溶液粘度的聚碳酸酯。温度为270℃至330℃,优选280℃至320℃,特别优选280℃至310℃,压力为0.01至3毫巴,优选0.2至2毫巴,其中停留时间为60至180min,优选75至150 min。这种所需最终溶液粘度大于1.18,优选为1.181至1.40,特别优选1.181至1.36,非常特别优选1.181至1.34。

将来自所有方法阶段的蒸气直接排出、收集并加工。通常通过蒸馏实施这种加工,以实现回收的物质的高纯度。这可例如根据EP1221454A1进行。从经济和环境角度看,超纯形式的被消去的单羟基芳基化合物的回收和分离是理所当然的。单羟基芳基化合物可直接用于制备二羟基芳基化合物或碳酸二芳基酯。

圆盘或笼式反应器的一个特征在于,它们在高停留时间下在真空下提供极大的不断更新的表面。圆盘或笼式反应器具有根据产物的熔体粘度的几何形状。合适的实例是如EP1253163A1中描述的反应器,或如WO99/28370A1中描述的双轴反应器。

低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯通常借助齿轮泵、各种建造类型的螺杆或特定建造类型的正排量泵传送。

特别适用于生产仪器、反应器、管道、泵和配件的材料是Cr Ni (Mo) 18/10类型的不锈钢,例如1.4571、1.4404或1.4541(根据EN 10027-2的术语,参见Stahlschlüssel2001, 出版者: Stahlschlüssel Wegst GmbH, Th-Heuss-Straße 36, D-71672 Marbach)用于具有较低硬度要求的组件,和1.4112、1.4313或1.4418用于具有提高的硬度要求的组件,和C类型的Ni基合金,例如2.4605或2.4610(Stahlschlüssel 2001, 出版者:Stahlschlüssel Wegst GmbH, Th-Heuss-Straße 36, D-71672 Marbach)。不锈钢在最多大约290℃的工艺温度下使用,且Ni基合金在高于大约290℃的工艺温度下使用。

这种至少第二反应器线路中的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量优选低于主要反应器线路中的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量。

由于所述至少第二反应器线路中的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量低于主要反应器线路中的低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的吞吐量,所述至少第二反应器线路中的反应器的体积低于主要反应器线路中的相应反应器的体积,即根据较低的吞吐量缩小反应器的容量。

根据本发明的熔融酯交换法也可以将低聚反应物缩合到已存在的低聚碳酸酯中。在现有技术中,由单体开始构造该聚合物优选在仅一个反应器线路中进行。

借助根据本发明的方法可生产的聚碳酸酯优选选自基于双酚A的非支化均聚碳酸酯、支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯,优选选自嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和至少两种不同的双酚,例如双酚A和双酚TMC或双酚A和下文阐明的通式(IV)至(VI)的双酚之一形成的聚碳酸酯。

在此优选的是,在所述至少两个彼此并联的反应器线路之一中生产包含基于双酚A的单体单元的非支化均聚碳酸酯,特别优选是在具有最高吞吐量的反应器线路中。

相应地,在具有比生产包含基于双酚A的单体单元的非支化均聚碳酸酯的反应器线路低的吞吐量的反应器线路中生产选自支化聚碳酸酯或共聚碳酸酯的聚碳酸酯,优选选自嵌段共聚碳酸酯,例如基于硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯或基于聚酯的嵌段共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯或由碳酸二芳基酯,例如碳酸二苯酯和至少两种不同的双酚,例如双酚A和双酚TMC,或双酚A和下文阐明的通式(IV)至(VI)的双酚之一构成的聚碳酸酯。

在熔融酯交换法中生产芳族聚碳酸酯是已知的并例如描述在"Schnell",Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, 第9卷, IntersciencePublishers, New York, London, Sydney 1964;D.C. Prevorsek, B.T. Debona和Y.Kersten, Corporate Research Center, Allied Chemical Corporation, Moristown,New Jersey 07960, "Synthesis of Poly(ester)carbonate Copolymers", Journal ofPolymer Science, Polymer Chemistry Edition, 第19卷, 75-90 (1980);D. Freitag,U. Grigo, P.R. Müller, N. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates", Encyclopediaof Polymer Science and Engineering, 第11卷, 第二版, 1988, 第648-718页以及Dr.U. Grigo, K. Kircher和P.R. Muller "Polycarbonate", Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, 第3/1卷, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester,Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna 1992, 第117-299页中。

适用于根据本发明的熔融酯交换法的双酚是式(I)的二羟基二芳基化合物和由这些二羟基二芳基化合物制成的低聚物

HO-Z-OH (III)

其中Z是具有6至30个碳原子并含有一个或多个芳族基团的二价有机基团。这样的化合物的实例是二羟基二芳基化合物,如氢醌、间苯二酚、二羟基联苯、双(羟苯基)烷、双(羟苯基)环烷、双(羟苯基)硫醚、双(羟苯基)醚、双(羟苯基)酮、双(羟苯基)砜、双(羟苯基)亚砜、α,α'-双(羟苯基)二异丙基苯,和它们的烷基化、在环上烷基化和在环上卤化的化合物。

优选的双酚是4,4'-二羟基联苯、2,2-双(4-羟苯基)-1-苯基丙烷、1,1-双(4-羟苯基)苯基乙烷、2,2-双(4-羟苯基)丙烷(双酚A(BPA))、2,4-双(4-羟苯基)-2-甲基丁烷、1,3-双[2-(4-羟苯基)-2-丙基]苯(双酚M)、2,2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷、双(3,5-二甲基-4-羟苯基)甲烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷、双(3,5-二甲基-4-羟苯基)砜、2,4-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)-2-甲基丁烷、1,3-双[2-(3,5-二甲基-4-羟苯基)-2-丙基]苯、1,1-双(4-羟苯基)环己烷和1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(双酚TMC(BPTMC)),以及式(IV)至(VI)的双酚

其中R'在每种情况下代表C

特别优选的双酚是4,4'-二羟基联苯、1,1-双(4-羟苯基)苯基乙烷、2,2-双(4-羟苯基)丙烷(双酚A(BPA))、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷和1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(双酚TMC(BPTMC)),以及式(IV)、(V)和(VI)的二羟基化合物,其中R'在每种情况下代表C

合适的双酚还描述在例如US 2,999,835 A、US 3,148,172 A、US 2,991,273 A、US3,271,367 A、US 4,982,014 A和US 2,999,846 A、德国公开说明书DE 15 70 703 A、DE 2063 050 A、DE 20 36 052 A、DE 22 11 956 A和DE 38 32 396 A、法国专利说明书FR 1 561518 A、专著“H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, IntersciencePublishers, New York 1964, 第28页及其后;第102页及其后”,和D.G. Legrand, J.T.Bendler, “Handbook of Polycarbonate Science and Technology”, Marcel DekkerNew York 2000, 第72页及其后中。

在此要指出,根据本发明的熔融酯交换法几乎可用于所有已知的双酚。在此,所用双酚,类似于添加到合成中的所有其它化学品和辅助剂,可能被来自它们自己的合成、操作和储存的污染物污染,但是最好使用尽可能干净的原材料。

可用于根据本发明的方法的碳酸二芳基酯是二-C6-C14-芳基酯,优选苯酚或取代酚的二酯,即碳酸二苯酯或例如碳酸双水杨酯。碳酸二芳基酯以基于1摩尔二酚计1.01至1.30摩尔,优选1.02至1.15摩尔的量使用。

应该注意,反应物,例如双酚和碳酸二芳基酯不含碱金属和碱土金属离子,其中可容许小于0.1 ppm的量的碱金属和碱土金属离子。可通过重结晶、洗涤或蒸馏双酚或碳酸二芳基酯获得如此纯的双酚或碳酸二芳基酯。在根据本发明的熔融酯交换法中,双酚和碳酸二芳基酯中的碱金属和碱土金属离子的含量应该具有< 0.1 ppm的值。

有利的是,从双酚和碳酸二芳基酯的酯交换以提供聚碳酸酯中消去并分离出的单酚在用于碳酸二芳基酯合成前提纯。根据酯交换条件和蒸馏条件,在熔融酯交换法的过程中分离出的粗制单酚可能尤其被碳酸二芳基酯、双酚、水杨酸、异丙烯基苯酚、苯氧基苯甲酸苯酯、呫吨酮、碳酸羟基单芳基酯污染。可通过常规提纯方法,即例如蒸馏或重结晶进行提纯。单酚的纯度随后为> 99%,优选> 99.8%,特别优选> 99.95%。

在根据本发明的熔融酯交换法中用于酯交换的催化剂选自所有无机或有机碱性化合物的一种或多种,例如锂、钠、钾、铯、钙、钡、镁的氢氧化物、碳酸盐、卤化物、酚盐、二酚盐、氟化物、乙酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、硼酸盐,氮碱和磷碱,例如四甲基氢氧化铵、四甲基乙酸铵、四甲基氟化铵、四苯基硼酸四甲基铵、四苯基氟化鏻、四苯基硼酸四苯基鏻、二甲基二苯基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四苯基硼酸十六烷基三甲基铵、十六烷基三甲基苯酚铵、二氮杂双环十一碳烯(DBU)、二氮杂双环壬烯(DBN)或胍体系,例如1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯、7-苯基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯、7-甲基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯、7,7'-亚己基二-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯、7,7'-亚癸基二-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯、7,7'-亚十二烷基二-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯,或磷腈,例如磷腈碱P1-t-Oct = 叔辛基亚氨基三(二甲基氨基)磷烷、磷腈碱P1-叔丁基= 叔丁基亚氨基三(二甲基氨基)磷烷、BEMP = 2-叔丁基亚氨基-2-二乙基氨基-1,3-二甲基全氢化-1,3,2-二氮杂-2-磷烷。

尤其合适的是式(VII)的鏻催化剂:

其中Ra、Rb、Rc和Rd可以是相同或不同的C1-C10-烷基、C6-C14-芳基、C7-C15-芳基烷基或C5-C6-环烷基,优选甲基或C6-C14-芳基,特别优选甲基或苯基,且X-可以是阴离子,如氢氧根、硫酸根、硫酸氢根、碳酸氢根、碳酸根或卤素离子,优选氯离子,或式-OR的烷基醇根或芳基醇根,其中R可以是C6-C14-芳基、C7-C15-芳基烷基或C5-C6-环烷基,优选苯基。

特别优选的催化剂是四苯基氯化鏻、四苯基氢氧化鏻和四苯基苯酚鏻,非常特别优选四苯基苯酚鏻。

这些催化剂以基于1摩尔双酚计10

当使用碱金属/碱土金属催化剂时,可能有利的是在稍晚的时间点,例如在分成至少两个子流量后加入碱金属/碱土金属催化剂。碱金属/碱土金属催化剂的添加可以例如作为固体或作为在苯酚、低聚碳酸酯或聚碳酸酯中的溶液进行。

碱金属/碱土金属催化剂的一起使用与上文对反应搭配物的纯度的要求不相悖。

但是,如果能够避免一起使用碱金属或碱土金属催化剂,也将是有利的,因为这可以防止碱金属或碱土金属催化剂造成不想要的副反应,例如形成较大量的Fries支化,它们引起较高的熔体粘度和较大量的凝胶粒子。

在本发明的一个特定实施方案中,在将流量分成子流量后和在实现聚碳酸酯的所需最终溶液粘度后但在挤出条材(Strangabspinnung)前,将共混搭配物和/或有利的添加剂添加到这些子流量的至少一个中。

合适的共混搭配物包括如Houben-Weyl, 第E20卷/第2部分, 第4版, 1987,Georg Thieme Verlag, 第1411-1413和1418-1422页中描述的热塑性聚酯,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。

另外的共混搭配物是如例如Houben-Weyl, 第E20卷/第2部分, 第4版, 1987,Georg Thieme Verlag, 第689-1255页中描述的热塑性材料。

优选合适的共混搭配物包括橡胶改性的乙烯基(共)聚合物和/或其它弹性体。特别优选的橡胶改性的乙烯基(共)聚合物是例如ABS聚合物(乳液、本体和悬浮ABS)。

有利的添加剂选自以下一种或多种:无机填料,例如滑石,二氧化钛或颜料,抗静电剂(例如选自P盐或N盐)、离子液体、流动助剂(例如选自甘油酯或二甘油酯)、生产助剂,例如聚醚。

由此可在较低的热应力下引入共混搭配物和/或有利的添加剂。

此外,在获得具有所需最终溶液粘度的聚碳酸酯后,所述聚碳酸酯不需要再熔融以引入共混搭配物和/或有利的添加剂。这因此也能够省去例如可能的下游配混步骤。

在本发明的另一特定实施方案中,在将流量分成子流量后但在实现所需最终溶液粘度前,将一种或多种共反应物添加到所述至少两个子流量的第一子流量中,并将这种第一子流量与所述至少两个子流量的不同的第二子流量重新合并,更确切地说是在所述至少两个子流量的第一子流量中的聚碳酸酯和所述至少两个子流量的第二子流量中的聚碳酸酯都没有实现所需溶液粘度之前。

由此利用了例如仍包含比已实现所需最终溶液粘度的聚碳酸酯更多的游离OH基团和更多催化剂的低聚碳酸酯和由其形成的共聚碳酸酯的仍高的反应性。这又能够调整游离OH基团数;这尤其能够减少游离OH基团数。这通常是期望的,因为游离OH基团可导致聚碳酸酯的黄化。

在根据本发明的一个可能的实施方案中,根据本发明的方法可通过计算机控制的测量和控制系统执行和/或控制。根据本发明的计算机控制的测量和控制系统可包含硬件和/或软件组件。计算机控制的测量和控制系统可例如具有至少一个包含计算机程序的程序指令的存储装置和至少一个被设计用于执行来自所述至少一个存储装置的程序指令的处理器。因此也应理解的是,根据本发明公开了设备,其包含至少一个处理器和至少一个包含程序指令的存储装置,其中所述至少一个存储装置和程序指令被设计用于与所述至少一个处理器联合启动输出模块或传感器模块、执行和/或控制根据本发明的方法。

替代性地或附加地,计算机控制的测量和控制系统可进一步包含一个或多个传感器和/或一个或多个通信接口。

通信接口应被理解为是指例如无线通信接口和/或有线通信接口。

无线通信接口是例如根据无线通信技术的通信接口。无线通信技术的一个实例是局部无线电网络技术,如射频识别(RFID)和/或近场通信(NFC)和/或蓝牙(例如蓝牙版本2.1和/或4.0)和/或无线局域网(WLAN)。RFID和NFC例如根据ISO标准18000、11784/11785和ISO/IEC标准14443-A和15693规定。例如在IEEE 802.11系列标准中规定了WLAN。无线通信技术的另一实例是区域(überörtlich)无线电网络技术,例如移动无线电技术,例如全球移动通信系统(GSM)和/或通用移动通信系统(UMTS)和/或长期演进(LTE)。GSM、UMTS和LTE规范由第三代合作伙伴计划(3GPP)维护和开发。

有线通信接口是例如根据有线通信技术的通信接口。有线通信技术的实例是局域网(LAN)和/或总线系统,例如控制器局域网总线(CAN总线)和/或通用串行总线(USB)。例如根据ISO标准ISO 11898规定了CAN总线。例如在IEEE 802.3系列标准中规定了LAN。要认识到,输出模块和/或传感器模块也可包含此处没有论述的其它工具。

本发明进一步公开了计算机程序,其包含被设计用于在通过处理器执行所述计算机程序时启动用于执行和/或控制根据本发明的方法的设备的程序指令。

还公开了计算机可读存储介质,其含有根据本发明的计算机程序。计算机可读存储介质可以是例如磁、电、电磁、光学和/或其它种类的存储介质的形式。这样的计算机可读存储介质优选是有形的(即“可触摸的”),例如被设计为数据载体设备。这样的数据载体设备是例如便携的或固定安装在设备中。这样的数据载体设备的实例是易失性或非易失性存储介质,其具有随机存取(RAM),例如NOR闪存介质,或具有顺序存取,如NAND闪存介质,和/或具有只读存取(ROM)或读写存取的存储介质。计算机可读应被理解为是指例如该存储介质可通过计算机或服务器,例如通过处理器读取(读出)和/或描述。

在本发明中,术语控制通常被理解为是指借助一个或多个设备影响一个或多个生产参数。这样的控制被包含在根据实际值与目标值之间的比较结果进行调整中并且在例如生产参数受控的情况下又影响以这种方式调整的生产参数的进一步迭代。例如,可在生产装置中的不同点测得的两个或更多个溶液粘度之间进行比较。

下面通过实施例和附图阐释本发明,但不应将本发明限于这些实施例和附图。在此,如果没有作出相反的声明,此处描述的测定方法用于本发明中的所有相应参数。

图1显示用于进行根据本发明的通过熔融酯交换法连续同时生产第一聚碳酸酯和至少第二聚碳酸酯的方法的生产装置的示意图。

在此具有下列含义:

1.1 主要反应器线路

1.2 分成子流量前的反应器

1.3 在第一实施方案中第一次分成子流量

1.3' 在第二实施方案中第一次分成子流量

1.4 分成子流量后的主要反应器线路的第一反应器

1.5 分成子流量后的主要反应器线路的第二反应器

2.1 第二次分成子流量

2.2 第一次要线路的第一反应器

2.3 第一次要线路的第二反应器

3.1 第三次分成子流量

3.2 第二次要线路的第一反应器

3.3 第二次要线路的第二反应器

4.1 第四次分成子流量

4.2 第三次要线路的第一反应器

4.3 第三次要线路的第二反应器

5.1 第五次分成子流量

5.2 第四次要料流的第一反应器

6.2 第五次要线路的第一反应器

6.3 第五次要料流再循环到第三次要料流中

粗箭头在此显示低聚碳酸酯和由其形成的聚碳酸酯的流动方向。

除非另行指明,如果没有描述其它条件,根据ISO 1133 (2011)(在300℃;1.2 kg载荷下)测定熔体体积流动速率(MVR)。

如上所述,用乌氏粘度计在二氯甲烷中在5 g/l的浓度下在25℃下测定溶液粘度。

原材料A: 聚碳酸酯或低聚碳酸酯

聚碳酸酯1:

使用具有基于苯酚的端基的线性双酚A聚碳酸酯,其具有在300℃下在1.2 kg的载荷下(根据ISO 1033)测得的59-62 cm

低聚碳酸酯2:

使用具有基于苯酚的端基的线性双酚A低聚碳酸酯,其具有1.059的溶液粘度。这种低聚碳酸酯不含大于10 ppm的比例的添加剂,例如上述添加剂。该低聚碳酸酯具有0.79重量%的苯酚含量、0.44重量%的双酚A含量和0.76重量%的碳酸二苯酯含量(通过HPLC测定)。酚式OH端基含量为大约0.88重量%(通过IR光谱法测定)。这样的低聚碳酸酯例如可在根据本发明的熔融酯交换法中在临分成至少两个子流量前获得。

低聚碳酸酯3:

使用来自Covestro Deutschland AG的具有基于苯酚的端基的线性双酚A低聚碳酸酯,其具有1.169的溶液粘度。这种低聚碳酸酯不含大于10 ppm的比例的添加剂,例如上述添加剂。该低聚碳酸酯具有275 ppm的苯酚含量、124 ppm的双酚A含量和533 ppm的碳酸二苯酯含量(通过HPLC测定)。酚式OH端基含量为大约0.16重量%(通过IR光谱法测定)。这样的低聚碳酸酯同样例如可在根据本发明的熔融酯交换法中在临分成至少两个子流量前获得。不同于低聚碳酸酯2的生产,在低聚碳酸酯3的生产中在稍晚的时间点,因此也在缩聚的进一步继续过程中进行分成至少两个子流量。

原材料B: 1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷(THPE)

将90重量%的聚碳酸酯粒料(聚碳酸酯1)与10重量%的1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷混合并在小型配混机中在260℃的温度下配混。

原材料C: 硅氧烷

硅氧烷的生产描述在例如WO2015052229A1中。

硅氧烷1:

双酚A封端的聚二甲基硅氧烷,具有400至500 mPa

硅氧烷2:

双酚A封端的聚二甲基硅氧烷,具有400至500 mPa

实施例2是根据本发明的方法步骤组合,其中将在临分割前至少两个子流量前获得的低聚碳酸酯料流供应到用反应物进一步转化,以模拟在分成至少两个子流量后的第二反应器线路中的低聚碳酸酯转化。

实施例4同样是根据本发明的方法步骤组合,其中将在临分割前至少两个子流量前获得的低聚碳酸酯料流供应到如图2中所示用反应物进一步转化,以模拟在分成至少两个子流量后的第二反应器线路中的低聚碳酸酯转化。

实施例1和3从通过如WO2009127366A1中所述的熔融酯交换法制成的聚碳酸酯出发。

实施例1(对比例):

将14.0克聚碳酸酯1的聚碳酸酯粒料和2.5克THPE混合物(原材料B;相当于1.5重量%的THPE)称入配有搅拌器和短程蒸发器的250毫升玻璃烧瓶。抽空该仪器并通入氮气(在每种情况下三次)。该混合物使用预热至290℃的金属浴在大气压下在10分钟内熔融。反应混合物在大气压下搅拌另外5分钟。然后施加真空,直至该仪器中的压力为大约1.5毫巴。使反应混合物在搅拌下在这一真空下保持10分钟。随后通入氮气并取出聚碳酸酯熔体。这提供透明聚碳酸酯。该聚碳酸酯包含大约15000 ppm的支化点。

将由此获得的聚碳酸酯的样品溶解在二氯甲烷中。在此测定不溶性成分(凝胶体)。由于不溶性成分,溶液粘度不可测得。

实施例2(本发明):

将28.0克低聚碳酸酯2和5.0克THPE混合物(原材料B;相当于1.5重量%的THPE)称入配有搅拌器和短程蒸发器的250毫升玻璃烧瓶。抽空该仪器并通入氮气(在每种情况下三次)。该混合物使用预热至290℃的金属浴在大气压下在10分钟内熔融。反应混合物在大气压下搅拌另外5分钟。然后施加真空,直至该仪器中的压力为大约1.5毫巴。使反应混合物在搅拌下在这一真空下保持10分钟。随后通入氮气并取出聚碳酸酯熔体。这提供透明聚碳酸酯。该产物的溶液粘度为1.213。该聚碳酸酯包含大约15000 ppm的支化点。

将由此获得的聚碳酸酯的样品溶解在二氯甲烷中。在此没有测定不溶性成分。

用于实施例3和4的实验构造:

实验构造的图示显示在图2中。

图2显示在分成至少两个子流量后生产含硅氧烷的嵌段共缩合物的图示。将聚碳酸酯1或低聚碳酸酯3(原材料A)和含有99.75重量%聚碳酸酯1和0.25重量%四苯基苯酚鏻(TPPP)的催化剂母料经由重力进料(24)和(25)计量加入到双螺杆挤出机(21)中。该挤出机(ZSE 27 MAXX型号,来自Nürnberg的Leistritz Extrusionstechnik GmbH公司)是同向旋转的双螺杆挤出机,其具有用于分离出蒸气的真空区。该挤出机由11个壳体段(a至k)组成– 见图2。在壳体段a中进行聚碳酸酯和催化剂母料的添加,并在壳体段b和c中进行这些组分的熔融。在壳体段d中进行液体硅氧烷(原材料B)的添加。壳体段e和f用于混入液体硅氧烷(原材料B)。壳体段g、h、i和j带有排气口,以除去冷凝产物(Kondensationsprodukt)。壳体段h被分配给第一真空阶段,且壳体段i和j被分配给第二真空阶段。第一真空阶段中的真空为250至500毫巴绝对压力。第二真空阶段中的真空为小于1毫巴。硅氧烷(原材料B)最初装在罐(26)中并经由计量泵(27)引入挤出机。借助2个真空泵(28)生成真空。从挤出机中输出蒸气并收集在2个冷凝器(29)中。由此脱气的熔体从双螺杆挤出机的壳体段k经导管传送到高粘度反应器(22)。

高粘度反应器(22)是具有两个水平且轴向平行布置的反向旋转转子的自清洁仪器。该构造描述在欧洲专利申请EP460466A1中;见其中的图7。所用机器具有187 mm的转子直径和924 mm的长度。该反应器的总内部空间具有44.6升的体积。高粘度反应器同样连接到真空泵(28)和冷凝器(29)。在高粘度反应器中施加的真空为0.1至5毫巴。在反应完成后,经由排料螺杆(23)输出嵌段共聚碳酸酯和随后造粒(借助水浴(30)和造粒机21))。

实施例3(对比例: 含硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯的生产):

使用挤出机和高粘度反应器的上述反应器组合。所用原材料是聚碳酸酯1。所用硅氧烷是原材料C,硅氧烷1。

工艺参数:

聚碳酸酯吞吐量: 6.00 kg/h

硅氧烷吞吐量: 0.33 kg/h

母料吞吐量: 0.67 kg/h

总吞吐量: 7.0 kg/h

挤出机转数: 360转/分钟

挤出机壳体温度: 330℃

挤出机真空: 0.3毫巴绝对值

HVR转数: 67转/分钟

HVR壳体温度: 340℃

HVR真空: <0.1毫巴绝对值

获得具有1.291的溶液粘度的嵌段共聚碳酸酯。这种溶液粘度也是所需最终溶液粘度。

实施例4(本发明: 含硅氧烷的嵌段共聚碳酸酯的生产):

使用挤出机和高粘度反应器的上述反应器组合。所用原材料是低聚碳酸酯2。所用硅氧烷是原材料C,硅氧烷2。

工艺参数:

吞吐量: 7.0 kg/h

聚碳酸酯 6.67 kg/h

硅氧烷0.33 kg/h

总吞吐量 7.0 kg/h

挤出机转数: 360转/分钟

挤出机壳体温度: 310℃

挤出机真空: 0.3毫巴绝对值

HVR转数: 90转/分钟

HVR壳体温度: 320℃

HVR真空: <0.1毫巴绝对值。

获得具有1.297的溶液粘度的嵌段共聚碳酸酯。这种溶液粘度也是所需最终溶液粘度。

从实施例1和2中显而易见,令人惊讶地,只有用临分成至少两个子流量前获得的低聚碳酸酯进行转化才带来良好的产品品质。相反,含凝胶体的产物不合意,因为其可能在进一步加工步骤中,例如在注射成型过程中造成问题。已经可以进一步发现,令人惊讶地,可由具有相对低摩尔质量的低聚碳酸酯在相对短的加工时间内生产改性聚碳酸酯。

实施例3和4描述了在分成至少两个子流量后的第二反应器线路中的聚碳酸酯和低聚碳酸酯的转化。

通过使用临分成至少两个子流量前获得的低聚碳酸酯,令人惊讶地能使高粘度反应器中的加工温度显著降低,由此降低能量成本。此外,例如造成所得聚碳酸酯的黄化的破坏性的副反应在较低温度下受到抑制。

还令人惊讶的是,在使用临分成至少两个子流量前获得的低聚碳酸酯时,不需要例如碱性钠化合物形式的催化剂。这是有利的,因为这降低工艺成本并且碱性钠化合物可造成不想要的副反应。这样的不想要的副反应是例如形成较大量的Fries支化,它们造成较高的熔体粘度和较大量的凝胶粒子。

此外,即使没有添加催化剂,在使用临分成至少两个子流量前获得的低聚碳酸酯时,获得的聚碳酸酯的溶液粘度也高于在添加催化剂下和在较高温度下使用具有较高初始溶液粘度的聚碳酸酯时(参见实施例3)。这同样是令人惊讶的,因为本领域技术人员原本认为在较高温度下和在借助催化剂时,尤其是在使用具有较高初始溶液粘度的聚碳酸酯时,将实现较高溶液粘度。

实施例5至8

表1中所示的实验使用基于双酚A的低聚碳酸酯,其从通过熔融酯交换法生产聚碳酸酯的连续运行的生产装置中在三个闪蒸阶段和第一圆盘反应器后取出。这种低聚碳酸酯被称为OPC-3。

所用低聚碳酸酯OPC-3具有11670 g/mol的分子量Mw(通过使用BPA聚碳酸酯校准的凝胶渗透色谱法GPC测定;使用具有特定摩尔质量的市售BPA聚碳酸酯校准标样进行这种BPA聚碳酸酯校准。使用RI检测器进行信号的检测)。溶液粘度为1.151。酚式OH端基含量(通过IR光谱法测定)为2000 ppm。

所用添加剂JONCRYL ADR 4468 HP是含甲基丙烯酸缩水甘油酯的苯乙烯-丙烯酸酯聚合物。其可商购自BASF SE, Ludwigshafen。

低聚碳酸酯OPC-3与表1中所示量的JONCRYL ADR 4468 HP在DSM Midi 2000双螺杆实验室小型挤出机中在100转/分钟下在300℃和330℃下在每种情况下以10和20分钟的停留时间混合,并最后挤出以进行分离。通过GPC分析所得条材的分子量。

表1

由实施例6至8与实施例5(对比例,没有添加JONCRYL ADR 4468 HP)的比较显而易见,通过加入添加剂JONCRYL ADR 4468 HP而实现分子量的提高。

实施例9至12

表2

与表1中的实施例相比,表2中的配方在一些情况下用不同参数运行:停留时间在每种情况下为20分钟。

在相同停留时间下,通过较大量的添加剂JONCRYL ADR 4468 HP实现较高的分子量。显而易见,300℃至320℃的温度提高没有导致分子量的显著提高。

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