[发明专利]含溶剂的聚碳酸酯溶液的脱气设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于对含溶剂的聚碳酸酯溶液进行脱气的设备和方法。通过应用本发明的设备从含溶剂的聚合物熔体制备含有低残余量挥发性成分的聚碳酸酯，借助于可加热的管式蒸发器和蒸发式挤出机的设备组合，其改进了光学特性，特别是黄度指数(YI)。

在已知的用于制备聚碳酸酯的界面方法中使用溶剂如芳族氯化烃特别是二氯甲烷，在最终产品中不希望存在该溶剂的残余含量，因为其在聚碳酸酯中有干扰作用。为去除该挥发性的成分，按现有技术己知的方法需在较高温度下运行蒸发式挤出机，由此发生热损害，其具有恶化光学特性的缺点。

因此，在低温下该聚碳酸酯溶液的有效浓缩和残余溶剂含量的蒸出对得到具有改进的光学特性的聚碳酸酯是最为重要的。

在文献中描述了各种按相界面工艺合成聚碳酸酯的方法，特别是Schnell,“Chemistry and Physics of Polycarbonates”，Polymer Reviews, Volumn 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, 第33-70页。

在相界面方法中，在形成第二相的惰性有机溶剂或溶剂混合物存在下，先加入在碱性水溶液(或悬浮液)中的双酚(或各种双酚的混合物)的二钠盐发生光气化作用。所形成的主要存在于有机相中的低聚碳酸酯借助于合适的催化剂缩合成高分子量的溶于有机相中的聚碳酸酯。最后分离出该有机相，并以多步法洗涤，以去除残余的钠和催化剂。反应后该有机相通常含10-20重量%的聚碳酸酯。

接着必需从该有机相中分离出该聚碳酸酯。在专利文献和教科书中均描述了用于浓缩聚碳酸酯溶液和分离聚碳酸酯的适用方法，其是本专业人员所常用的。聚碳酸酯从溶液中的分离优选借助于温度或真空通过蒸发溶剂而进行。为在溶剂蒸发后直接得到熔体相，该方法需使用一种高沸点(＞100℃)的溶剂如氯苯。为在反应期间改进聚合物在溶剂中的溶解度，也可使用由一种或多种高沸点溶剂和低沸点二氯甲烷的混合物。二氯甲烷和高沸点溶剂的重量比通常约为1∶1。

另一可能性在于喷入经加热的气体（主要是水蒸汽）以用于排出挥发性成分。为此用载气喷射聚碳酸酯溶液，并且聚碳酸酯呈固体析出，尤其呈水湿性的悬浮物形式。另一些分离方法是结晶和沉淀以及加热排出固相中的残余溶剂。后一种方法需使用二氯甲烷作为溶剂，其中可达到约2 ppm二氯甲烷的挥发性溶剂残余含量。

但在聚碳酸酯中的二氯甲烷的残余含量特别有干扰，因为已知在加工过程中二氯甲烷与残余湿气一起会消出盐酸，并由此可导致聚碳酸酯的变色和工具的腐蚀。在高温下二氯甲烷也可在加工过程中导致质量受损如变色和形成凝胶。

在用于蒸发或闪蒸的已知方法中，聚碳酸酯溶液在稍微过压下经重复加热到高于沸点的温度，接着在容器中使该过热溶液减压，此时在该容器中的压力低于溶液中相应的蒸汽压。重复该方法通常是有利的，因为在反应后溶液中的聚碳酸酯浓度较低，并通过重复该方法可避免过强的过热。使用设备蒸发聚碳酸酯溶液的常用方法是本专业人员所熟知的。例如该过热溶液可在通入离析器的经加热的螺旋管中减压。

在聚碳酸酯的浓度高于特定值(约60重量%)时，由于其高粘度难以通过闪蒸进行蒸发。以下将最高达约60%的蒸发称为预蒸发。用其它方法、设备和机械来去除残余溶剂通常是有利的。这些例如可以是蒸发式挤出机或竖管蒸发器。也可使用束式蒸发器(Strangverdampfer)或泡沫式蒸发器作为最后步骤，以达到特别低的残余含量。

按现有技术蒸发聚碳酸酯时，通常应用过高的设备温度和在设备中过长的熔体停留时间，这虽然实现了对聚碳酸酯熔体中的残余挥发性成分进行充分脱气，但出现了对如此制备的聚碳酸酯的损害。这种产品损害通常是聚合物熔体在脱气设备中的过长停留时间中的过高温度负荷所导致的直接后果。此时在聚碳酸酯上发生副反应，该副反应引起光学特性的恶化，特别是缺陷结构的形成，在由这种聚碳酸酯制备的模制件中这些缺陷结构通常仅在紫外光中可见。这类缺陷结构的实例是极细的颗粒和凝胶体。在由聚碳酸酯加工成光学数据载体如CD或DVD时，这类缺陷结构在最终产品中引起很大的不可接受的质量损失，并需加以避免。

在EP-A1265944和EP-A1113848中描述了含氯苯的聚碳酸酯溶液的浓缩，其实施例描述了65重量%的聚碳酸酯溶液的制备。与其中所述的后续方法步骤相反，这种聚碳酸酯溶液也可在蒸发式挤出机中进一步蒸发以对该聚碳酸酯进行残余脱气。