[发明专利]使含溶剂的聚碳酸酯溶液排气的装置和方法

说明书

本发明涉及使含溶剂的聚碳酸酯溶液排气的装置和方法。通过使用本发明的装置，借助于闪蒸器(Flashverdampfer)和排气式挤出机(Entgasungsextruder)的装置组合由含溶剂的聚合物熔体制得具有低的挥发性组分残余值，改进了光学性能，尤其是黄度指数（YI）的聚碳酸酯。

在已知用于制备聚碳酸酯的相界面法中，使用溶剂例如芳族氯代烃，尤其是二氯甲烷，其在最终产物中的残余含量是不需要的，因为它们在聚碳酸酯中有干扰性。为了除去这些挥发性组分，排气式挤出机必须在相对高温下通过从现有技术已知的方法工作，这产生热损坏并且具有恶化的光学性能的缺点。

因此对于获得具有改进的光学性能的聚碳酸酯而言，在低温下聚碳酸酯溶液有效浓缩和残余含量的溶剂蒸发是最重要的。

有各种通过相界面法的聚碳酸酯合成的方法的文献描述，例如Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, 33-70页。

在相界面法中，最初装入含水碱性溶液(或悬浮液)中的双酚二钠盐(或者不同双酚的混合物)在惰性有机溶剂或溶剂混合物存在下光气化，形成第二相。形成并且主要存在于有机相中的低聚碳酸酯借助于合适的催化剂浓缩，得到溶于有机相的高分子量聚碳酸酯。最终经除去并且以多步骤方法清洗有机相以除去钠残余物和催化剂。一般而言，反应后有机相包含10-20重量%聚碳酸酯。

随后聚碳酸酯必须从有机相分离。用于浓缩聚碳酸酯溶液和用于分离聚碳酸酯的常用方法描述于专利文献和教科书中，并且是本领域技术人员熟知的。优选通过热或借助于真空使溶剂挥发进行聚碳酸酯从溶液中分离。为了在溶剂蒸发后直接获得熔体相，该工艺需要使用高沸点(>100℃)溶剂，例如氯苯。为了在反应期间提高聚合物在溶剂中的溶解性，还使用一种或多种高沸点溶剂和低沸点二氯甲烷的混合物。二氯甲烷与高沸点溶剂的重量比通常约为1:1。

另一种选择在于喷入热的气体，特别是水蒸气以驱出挥发性组分。这涉及用载气喷射聚碳酸酯溶液，并且使聚碳酸酯作为固体，尤其作为水湿润的悬浮液获得。其它分离方法是结晶和沉淀，以及烘焙出固相中的溶剂残余物。后一种方法必须使用二氯甲烷作为溶剂，其可以实现约2 ppm二氯甲烷的挥发性溶剂残余含量。

然而，残余含量的二氯甲烷在聚碳酸酯中特别有破坏性，因为已知在加工过程中二氯甲烷除去了盐酸以及残余水分，并且因此可能导致聚碳酸酯变色和在模具上腐蚀。在升高温度下，二氯甲烷也可能在加工过程中导致品质损失例如变色和凝胶形成。

在用于蒸发或闪蒸的已知方法中，在些微升高的压力下将聚碳酸酯溶液重复加热至高于沸点的温度并且随后将这些过热的溶液减压到容器中，容器中的压力低于与溶液中的蒸气压对应的压力。重复该方法通常是有利的，因为反应后溶液中的聚碳酸酯浓度相对低，并且重复该方法允许避免显著过热。使用装置蒸发聚碳酸酯溶液的常用方法是本领域技术人员熟知的。例如，可以使过热的溶液减压到通向分离器的热的螺旋管中。

在特定的聚碳酸酯浓度(约60重量%)以上，由于高粘度，因此通过闪蒸而蒸发变得更困难。至多约60%的蒸发在下文称为预蒸发。通常有利的是用其它方法、装置和机器除去残余溶剂。这些可以例如是排气式挤出机或垂直管式蒸发器。在最后阶段，还可以使用线束蒸发器或泡沫蒸发器，以实现特别低的残余含量。

在根据现有技术的聚碳酸酯蒸发中，通常使用过高的装置温度和装置中熔体过长的停留时间，充分除去了聚碳酸酯熔体中的残余挥发性组分，但出现对由此制备的聚碳酸酯的损害。该产品损害通常是在排气装置中在聚合物熔体过长的停留时间期间过多的热应力的直接结果。在此期间，聚碳酸酯上出现副反应，造成光学性能退化，尤其是在由这类聚碳酸酯制成的成型体中形成缺陷结构，所述缺陷结构通常只有在UV光中变得可见。这类缺陷结构的例子是超细颗粒和凝胶体。在聚碳酸酯加工得到光学数据载体例如CD或DVD中，最终产品中的这类缺陷结构造成显著的品质损失，这是不能忍受的并且必须避免。

含氯苯的聚碳酸酯溶液的浓缩描述于EP-A 1 265 944和EP-A1 113 848中，其的实施例描述了65重量%聚碳酸酯溶液的制备。为了对聚碳酸酯除去残余挥发物，与本文所述的随后方法步骤相反，该聚碳酸酯溶液也可以在排气式挤出机中进一步蒸发。