[发明专利]芳族二羟基化合物与碳酸二酯制备聚碳酸酯用催化剂中和处理方法及所使用的中和剂

说明书

技术领域

本发明属于聚碳酸酯制备技术领域，进一步涉及一种芳族二羟基化合物与碳酸二酯制备聚碳酸酯用催化剂中和处理方法及所使用的中和剂。

背景技术

聚碳酸酯以其优良的透明性、耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性、无毒性、耐候性、电绝缘性、耐射线灭菌性及机械性能而著称，是综合性能极为优良的热塑性工程塑料。

聚碳酸酯由双酚A与碳酸二苯酯在碱性催化剂作用下直接进行熔融酯交换反应制备得到，与传统的光气法相比，避免使用剧毒的光气和溶剂二氯甲烷，无脱溶剂和水洗脱盐工序，流程简单，大大降低了对环境的污染程度。尽管该法在原料纯度、生产设备、工艺技术等方面的要求较为苛刻，但因本身所具有的诸多优点，已成为当今聚碳酸酯产业化方向。

此聚碳酸酯成品中所残余的催化剂，在聚碳酸酯被挤出或后加工时，往往会对聚碳酸酯制成品质量有不利影响，如聚合物分子降解、色相恶化和透明度降低等。因此，在催化剂完成催化作用后，希望提供一种方法，对成品聚碳酸酯中的残余催化剂通过中和或钝化使残留量降至最低，来最大抑制或有效防止催化剂对成品聚碳酸酯后加工的不利影响。

发明内容

本发明的目的之一在于：为通过芳族二羟基化合物与碳酸二酯进行熔融酯交换反应生产聚碳酸酯的方法所采用的催化剂提供高效中和剂。

本发明的目的之二在于：为通过芳族二羟基化合物与碳酸二酯进行熔融酯交换反应生产聚碳酸酯的方法所采用的催化剂提供中和方法。

本发明是通过如下技术方案实现的。

所涉及的反应物为芳族二羟基化合物与碳酸二酯。反应物之一的芳族二羟基化合物优选为双酚A，但也可用其它二元酚或醇；反应物之一的碳酸二酯优选为碳酸二苯酯，但应当清楚不应仅限于碳酸二苯酯。

所涉及的催化剂为乙酰丙酮基金属配合物和含氮碱性化合物。复合催化剂之一的乙酰丙酮基金属配合物优选自乙酰丙酮镧、乙酰丙酮铈、乙酰丙酮钐和乙酰丙酮铕；与乙酰丙酮基金属配合物复合的另一催化剂的含氮碱性化合物优选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、硼氢化四甲胺、硼氢化四丁胺、四苯硼酸四甲胺、四苯硼酸四丁甲胺。

所适用的中和剂为磺酸酯化合物。其化学通式为：R₁SO₃R₂；其中R₁为H、烷基、芳基、烷基芳基，R₂为烷基、芳基、烷基芳基。

上述磺酸酯化合物优选自甲苯磺酸烷基酯，特别优选自甲苯磺酸丁酯和甲苯磺酸乙酯。

一种对制备聚碳酸酯催化剂进行中和的方法，其特征在于：反应结束后加入上述中和剂磺酸酯化合物对碱性催化剂进行中和，磺酸酯化合物的加入量为乙酰丙酮基金属配合物的3-8倍摩尔量，优选5倍摩尔量。通常中和剂以配成一定浓度的甲苯溶液的形式使用，溶液中的溶剂主要充当稀释剂功能，有利于将少量中和剂均匀地加入到熔融聚合反应的产物中。含中和剂浓度高的溶液可以加入较少量，浓度低的溶液可以加入较多量，溶液浓度应以有利于中和剂均匀分散和溶剂最终除去为准。通常，中和剂浓度按1-20mg/100mL配置，优选约10mg/100mL。

通过对由芳族二羟基化合物与碳酸二酯进行熔融酯交换反应制备聚碳酸酯中的残余催化剂用磺酸酯中和，可以得到具有再加工性能稳定的聚碳酸酯。

具体实施方式

实施例1

熔融酯交换反应通常在连续的反应釜中分阶段进行。首先将双酚A和碳酸二苯酯及催化剂在反应釜中熔融下混合，在反应的第一阶段中，反应温度在250℃或更低温度下进行，压力从大气压力至绝压约10毫巴，时间为大约1小时至3小时，优选1.5小时至2.5小时；在反应的第二阶段中，反应温度在250℃以上进行，压力绝压约1毫巴或以下，时间为大约1小时至3小时，优选1.5小时至2.5小时。当达到所需要的目标分子量的成品聚碳酸酯后，加入以上中和剂来完全中和或钝化反应催化剂，工业上可将最终产品通过挤出机造粒或经另外处理。

反应在配有无泄漏磁偶合驱动搅拌镍制金属反应釜中进行。真空系统通过苯酚收集瓶和苯酚蒸出冷凝器与反应器相连，反应系统压力由引入到苯酚收集瓶下游的真空泵和氮气钢瓶联合控制，高压(大气压力至50毫巴)时采用U型水银压力计测量，低压(50毫巴至1.333毫巴及以下)时用麦氏转动式真空计测量。反应系统温度采用循环导热油加热和控制。反应釜底部设出料口。