СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКАРБОНАТНОЙ СМОЛЫ
METHOD OF PRODUCING POLYCARBONATE RESIN

Настоящее изобретение относится к способу получения поликарбонатной смолы. Более конкретно, оно относится к непрерывному способу получения поликарбонатной смолы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Традиционно, межфазный способ прямого взаимодействия бисфенолов и карбонилхлорида, а также способ поликонденсации в расплаве бисфенолов и диэфира угольной кислоты посредством реакции переэтерификации известен как способ получения ароматической поликарбонатной смолы. Прежде всего, способ поликонденсации в расплаве, осуществляемый посредством реакции переэтерификации, имеет преимущество, которое состоит в том, что ароматическая поликарбонатная смола может быть получена менее дорогостоящим способом, по сравнению с межфазным способом.
В способе поликонденсации в расплаве реакцию поликонденсации проводят при высокой температуре под действием высокого вакуума, и поэтому образующаяся поликарбонатная смола подвержена окрашиванию. На основании этого способ получения с использованием реактора из нержавеющей стали, промываемого жидкостью, содержащей ароматическое гидроксисоединение, описан как способ предотвращения подобного окрашивания смолы (см. Патентный Документ 1).
Кроме того, описан способ, в котором после остановки реакции полимеризации в расплаве удаляют расплавленный реагент, смолу, оставшуюся в реакторе, или что-либо подобное, растворяют и промывают моющим раствором, содержащим моногидроксисоединение, диэфир угольной кислоты и т.п., в течение 24 часов, при этом во внутреннем пространстве аппарата поддерживают атмосферу инертного газа (см. Патентный Документ 2).
[Патентный Документ 1] JP-A-6-056984
[Патентный Документ 2] JP-A-2004-197004
Цель изобретения
Следует отметить, что при непрерывном получении ароматической поликарбонатной смолы с использованием производственной установки, включающей несколько реакторов, соединенных последовательно, способ инициирования реакции полимеризации в расплаве включает так называемое медленное инициирование.
При медленном инициировании жидкий реагент предварительно вводят в реактор до уровня жидкости, затем в реакторе постепенно проводят повышение температуры и операцию понижения давления, а после достижения заданной внутренней температуры и степени вакуума начинают реакцию полимеризации в расплаве.
Однако медленное инициирование требует некоторого времени, пока внутренняя температура и степень вакуума в каждом реакторе не достигнет заданных значений. Таким образом, время пребывания становится больше, чем необходимо. В результате в полученной ароматической поликарбонатной смоле образуются нежелательные кристаллические примеси и такие нежелательные примеси, как гель и полимеризованная масса, что также приводит к появлению окрашивания.
Если реакцию полимеризации в расплаве останавливают и удаляют жидкий реагент при выполнении операции удаления расплавленного реагента из спускного клапана, расположенного на соответствующей нижней части нескольких реакторов, в застойной зоне спускного клапана каждого реактора остается жидкость, и возникает проблема, то это приводит к появлению нежелательных примесей, таких как преждевременно полимеризованные массы в следующем цикле.
Для промывки емкости реактора моющим раствором, содержащим фенол, диэфир угольной кислоты и т.п., после остановки реакции полимеризации в расплаве и для удаления расплавленного реагента требуется большое количество фенола.
Настоящее изобретение направлено на решение таких проблем в способе получения поликарбонатной смолы.
Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ получения поликарбонатной смолы, обладающей менее интенсивным окрашиванием и содержащей уменьшенное количество нежелательных кристаллических примесей и таких нежелательных примесей, как гель.
Способы решения задач
Согласно настоящему изобретению обеспечивается способ получения поликарбонатной смолы, который является способом непрерывного получения поликарбонатной смолы реакцией переэтерификации с использованием в качестве исходного сырья дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты, и отличается тем, что перед использованием реактора, в котором проводится реакция переэтерификации, внутреннюю температуру и степень вакуума реактора устанавливают на уровне заданных значений, при которых проводится реакция переэтерификации, а после того как внутренняя температура и степень вакуума в реакторе достигают значений в диапазоне от -5% до +5% от заданных значений, исходное сырье подают в реактор, чтобы начать реакцию переэтерификации.
Дигидроксисоединение, используемое в качестве компонента исходного сырья, предпочтительно является ароматическим дигидроксисоединением.
Кроме того, согласно настоящему изобретению обеспечивается способ получения поликарбонатной смолы, который является способом непрерывного получения поликарбонатной смолы посредством реакции переэтерификации между дигидроксисоединением и диэфиром угольной кислоты, и отличается тем, что до остановки реакции переэтерификации в течение установленного периода времени непрерывно получают поликарбонатную смолу, имеющую средневязкостную молекулярную массу (Mv) от 10000 до 20000.
Дигидроксисоединение в качестве компонента исходного сырья предпочтительно является ароматическим дигидроксисоединением, и после остановки реакции переэтерификации реактор, в котором проводится реакция переэтерификации, предпочтительно промывают расплавленной смесью ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты.
Кроме того, после остановки реакции переэтерификации реактор, в котором проводится реакция переэтерификации, предпочтительно промывают расплавленной смесью ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты, а затем промывают ароматическим моногидроксисоединением.
В данном случае перед промывкой реактора расплавленный реагент предпочтительно выгружают из реактора.
Согласно настоящему изобретению дополнительно обеспечивается способ получения ароматической поликарбонатной смолы, который является способом непрерывного получения ароматической поликарбонатной смолы посредством реакции переэтерификации с использованием ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты в качестве исходного сырья, и отличается тем, что до остановки реакции переэтерификации в течение установленного периода времени непрерывно получают поликарбонатную смолу, имеющую средневязкостную молекулярную массу (Mv) от 10000 до 20000; после остановки реакции переэтерификации реактор, в котором проводится реакция переэтерификации, промывают расплавленной смесью ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты; прежде чем снова начать реакцию переэтерификации, внутреннюю температуру и степень вакуума в реакторе устанавливают на уровне заданных значений, при которых проводится реакция переэтерификации; и после того как внутренняя температура и степень вакуума в реакторе достигают значений в диапазоне от -5% до +5% от заданных значений, исходное сырье подают в реактор, чтобы начать реакцию переэтерификации.
Технический результат изобретения
Согласно способу получения поликарбонатной смолы настоящего изобретения получают поликарбонатную смолу, обладающую менее интенсивным окрашиванием и содержащую уменьшенное количество нежелательных кристаллических примесей и таких нежелательных примесей, как гель.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертеже показан один из примеров установки для производства ароматического поликарбоната.
Описание позиционных обозначений
1a-1 - отверстие для подачи дифенилкарбоната
1b - отверстие для подачи бисфенола
2а - смесительная емкость для исходного сырья
3а - мешалка якорного типа
4а - насос для подачи исходного сырья
5а - отверстие для подачи катализатора
6а - первый вертикальный реактор с мешалкой
6b - второй вертикальный реактор с мешалкой
6c - третий вертикальный реактор с мешалкой
6d - четвертый вертикальный реактор с мешалкой
7a, 7b, 7c - мешалка MAXBLEND
7d - винтовая мешалка
8a, 8b, 8c, 8d, 8e - дистилляционная труба
9a - пятый горизонтальный реактор с мешалкой
10a - мешалка
81a, 81b, 81c, 81d, 81e - конденсационный аппарат
82a, 82b, 82c, 82d, 82e - устройство для понижения давления
Лучший вариант осуществления изобретения
Лучший вариант осуществления изобретения (в дальнейшем, вариант осуществления изобретения) подробно описан ниже. Настоящее изобретение не ограничивается следующими вариантами осуществления и может быть осуществлено с различными модификациями в объеме его сущности. Кроме того, используемые чертежи предназначены для пояснения настоящего варианта осуществления и не отражают фактические габариты.
Поликарбонат
Поликарбонат, используемый в настоящем варианте осуществления, получен реакцией переэтерификации между дигидроксисоединением и диэфиром угольной кислоты.
Дигидроксисоединение предпочтительно включает ароматическое дигидроксисоединение. Поликарбонат предпочтительно включает ароматический поликарбонат, полученный путем поликонденсации в расплаве на основе реакции переэтерификации между ароматическим дигидроксисоединением и диэфиром угольной кислоты.
Способ получения ароматического поликарбоната посредством непрерывно проводимой реакции поликонденсации в расплаве с использованием ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты в качестве исходного сырья в присутствии катализатора переэтерификации (процесс поликонденсации в расплаве) описан ниже.
Ароматическое дигидроксисоединение
Ароматическое дигидроксисоединение, используемое в настоящем варианте осуществления, включает соединение, представленное следующей общей формулой (1).
Общая формула (1)
2
В общей формуле (1) A обозначает одинарную связь, линейную, разветвленную или циклическую двухвалентную углеводородную группу, включающую от 1 до 10 атомов углерода, которые могут быть замещены, или двухвалентную группу, представленную группами -О-, -S-, -СО- или -SO-. X и Y представляют собой атом галогена или углеводородную группу, включающую от 1 до 6 атомов углерода. p и q обозначают целое число, равное 0 или 1. X и Y, а также p и q могут быть одинаковыми или различными, соответственно.
Конкретные примеры ароматического дигидроксисоединения включают бисфенолы, такие как бис(4-гидроксидифенил)метан, 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан, 2,2-бис(4-гидрокси-3-метилфенил)пропан, 2,2-бис(4-гидрокси-3-т-бутилфенил)пропан, 2,2-бис(4-гидрокси-3,5-диметилфенил)пропан, 2,2-бис(4-гидрокси-3,5-дибромфенил)пропан, 4,4-бис(4-гидроксифенил)гептан и 1,1-бис(4-гидроксифенил)циклогексан; бифенолы, такие как 4,4'-дигидроксибифенил и 3,3',5,5'-тетраметил-4,4'-дигидроксибифенил; бис(4-гидроксифенил)сульфон, бис(4-гидроксифенил)сульфид, бис(4-гидроксифенил)эфир и бис(4-гидроксифенил)кетон.
Из вышеперечисленных соединений предпочтительным является 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан (бисфенол A, в дальнейшем иногда сокращаемый как BPA). Указанные ароматические дигидроксисоединения могут использоваться в чистом виде или в виде смеси из двух или более соединений.
Диэфир угольной кислоты
Диэфир угольной кислоты, используемый в настоящем варианте осуществления, включает соединение, представленное следующей общей формулой (2).
Общая формула (2)
В общей формуле (2) А' обозначает линейную, разветвленную или циклическую одновалентную углеводородную группу, включающую от 1 до 10 атомов углерода, которые могут быть замещены. Две группы А' могут быть одинаковыми или различными.
Примеры заместителей в группе А' включают атом галогена, алкильную группу, включающую от 1 до 10 атомов углерода, алкоксигруппу, включающую от 1 до 10 атомов углерода, фенильную группу, феноксигруппу, виниловую группу, цианогруппу, сложноэфирную группу, амидную группу и нитрогруппу.
Конкретные примеры диэфира угольной кислоты включают дифенилкарбонат, замещенный дифенилкарбонат, такой как дитолилкарбонат, и диалкилкарбонат, такой как диметилкарбонат, диэтилкарбонат и ди-т-бутилкарбонат.
Из вышеперечисленных соединений предпочтительными являются дифенилкарбонат (в дальнейшем иногда сокращенно называемый как DPC) и замещенный дифенилкарбонат. Указанные диэфиры угольной кислоты могут использоваться в чистом виде или в виде смеси из двух или более соединений.
Диэфир угольной кислоты может быть заменен дикарбоновой кислотой или сложным эфиром дикарбоновой кислоты в количестве предпочтительно 50% моль или меньше, и более предпочтительно 30% моль или меньше.
Типичная дикарбоновая кислота или сложный эфир дикарбоновой кислоты включают терефталевую кислоту, изофталевую кислоту, дифенилтерефталат и дифенилизофталат. В случае, когда диэфир угольной кислоты заменен такой дикарбоновой кислотой или сложным эфиром дикарбоновой кислоты, получают полиэфиркарбонат.
Указанные диэфиры угольной кислоты (включая вышеуказанные замененные дикарбоновой кислотой или сложным эфиром дикарбоновой кислоты, и в дальнейшем то же самое) используются в избыточном количестве по отношению к ароматическому дигидроксисоединению.
В частности, диэфир угольной кислоты используется в молярном отношении обычно от 1,01 до 1,30, и предпочтительно от 1,02 до 1,20 к ароматическому дигидроксисоединению. Когда молярное отношение является чрезмерно низким, содержание концевых ОН групп в полученном ароматическом поликарбонате возрастает, при этом возникает тенденция, при которой термическая стабильность смолы ухудшается. С другой стороны, когда молярное отношение является чрезмерно высоким, скорость реакции переэтерификации снижается, при этом возникает тенденция, при которой трудно получить ароматический поликарбонат, имеющий требуемую молекулярную массу. Дополнительно, остаточное количество диэфира угольной кислоты в смоле увеличивается, и это может привести к появлению запаха во время обработки и формования отформованного изделия, что является нежелательным.
Катализатор переэтерификации
Катализатор переэтерификации, используемый в настоящем варианте осуществления, включает катализаторы, стандартно используемые при получении поликарбоната способом переэтерификации, и конкретно не ограничен. Обычно примеры катализатора включают основные соединения, такие как соединения щелочных металлов, соединения щелочноземельных металлов, основные соединения бора, основные соединения фосфора, основные соединения аммония, а также аминосоединения.
Из указанных катализаторов переэтерификации предпочтительным на практике является соединение щелочного металла. Указанные катализаторы переэтерификации могут использоваться в чистом виде или в виде смеси из двух или более соединений.
-9
-1
-7
-2
Катализатор переэтерификации используется в диапазоне обычно от 1×10 до 1×10 моль, и предпочтительно от 1×10 до 1×10 моль, в расчете на моль ароматического дигидроксисоединения.
Соединение щелочного металла включает неорганические соединения щелочных металлов, такие как гидроксиды, карбонаты и гидрокарбонаты щелочных металлов, а также органические соединения щелочных металлов, такие как соли щелочных металлов со спиртами, фенолами или органическими карбоновыми кислотами. Примеры щелочного металла включают литий, натрий, калий, рубидий и цезий.
Из указанных соединений щелочных металлов предпочтительными являются соединения цезия, а наиболее предпочтительными являются карбонат цезия, гидрокарбонат цезия и гидроксид цезия.
Примеры соединений щелочноземельных металлов включают неорганические соединения щелочноземельных металлов, такие как гидроксиды или карбонаты щелочноземельных металлов, а также соли щелочноземельных металлов со спиртами, фенолами и органическими карбоновыми кислотами. Примеры щелочноземельного металла включают кальций, стронций и барий.
Примеры основного соединения бора включают натриевую соль, калиевую соль, литиевую соль, кальциевую соль, магниевую соль, бариевую соль и стронциевую соль соединения бора. Примеры соединения бора включают тетраметилбор, тетраэтилбор, тетрапропилбор, тетрабутилбор, триметилэтилбор, триметилбензилбор, триметилфенилбор, триэтилметилбор, триэтилбензилбор, триэтилфенилбор, трибутилбензилбор, трибутилфенилбор, тетрафенилбор, бензилтрифенилбор, метилтрифенилбор и бутилтрифенилбор.
Примеры основного соединения фосфора включают трехвалентные соединения фосфора, такие как триэтилфосфин, три-н-пропилфосфин, триизопропилфосфин, три-н-бутил-фосфин, трифенилфосфин и трибутилфосфин, а также четвертичные соли фосфония, которые являются производными указанных соединений.
Примеры основного соединения аммония включают гидроксид тетраметиламмония, гидроксид тетраэтиламмония, гидроксид тетрапропиламмония, гидроксид тетрабутиламмония, гидроксид триметилэтиламмония, гидроксид триметилбензиламмония, гидроксид триметилфениламмония, гидроксид триэтилметиламмония, гидроксид триэтилбензиламмония, гидроксид триэтилфениламмония, гидроксид трибутилбензиламмония, гидроксид трибутилфениламмония, гидроксид тетрафениламмония, гидроксид бензилтрифениламмония, гидроксид метилтрифениламмония и гидроксид бутилтрифениламмония.
Примеры аминосоединения включают 4-аминопиридин, 2-аминопиридин, N,N-диметил-4-аминопиридин, 4-диэтиламинопиридин, 2-гидроксипиридин, 2-метоксипиридин, 4-метоксипиридин, 2-диметиламиноимидазол, 2-метоксиимидазол, имидазол, 2-меркаптоимидазол, 2-метилимидазол и аминохинолин.
Способ получения ароматического поликарбоната
Способ получения ароматического поликарбоната описан ниже.
Получение ароматического поликарбоната проводится посредством получения расплавленной смеси ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты в качестве исходного сырья (стадия подготовки исходного сырья) и взаимодействия указанных соединений в многостадийной реакции поликонденсации в присутствии катализатора переэтерификации в расплавленном состоянии с использованием группы реакторов (стадия поликонденсации). Способ проведения реакции может быть любым из периодического способа, непрерывного способа, и комбинации периодического способа и непрерывного способа. Используемые реакторы включают группу вертикальных реакторов и следующий, по меньшей мере, один горизонтальный реактор. Как правило, указанные реакторы расположены последовательно, а обработка проводится в непрерывном режиме.
После стадии поликонденсации реакцию останавливают, после чего могут быть соответственно добавлены: стадия удаления летучих веществ, в которой удаляются непрореагировавшее исходное сырье и побочные продукты реакции в расплавленном реагенте, стадия добавления термостабилизатора, разделительного средства, красителя и т.п., стадия формования ароматического поликарбоната в гранулы, имеющие заданный размер частиц, а также другие стадии.
Каждая стадия способа получения описана ниже.
Стадия подготовки исходного сырья
Ароматическое дигидроксисоединение и диэфир угольной кислоты, используемые в качестве исходного сырья для получения ароматического поликарбоната, обычно получают в виде расплавленной смеси исходного сырья, используя реактор емкостного типа, периодического, полупериодического или непрерывного действия, оборудованный мешалкой, в атмосфере инертного газа, такого как азот или аргон. Например, в случае использования бисфенола в качестве ароматического дигидроксисоединения и дифенилкарбоната в качестве диэфира угольной кислоты температуру смешивания в расплаве выбирают из диапазона в основном от 20 до 180°C, и предпочтительно от 125 до 160°C.
В данном случае пропорции ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты подбирают таким образом, чтобы диэфир угольной кислоты присутствовал в избытке, а также таким образом, чтобы пропорция диэфира угольной кислоты составляла в основном от 1,01 до 1,30 моль, и предпочтительно от 1,02 до 1,20 моль, в расчете на моль ароматического дигидроксисоединения.
Стадия поликонденсации
Поликонденсация посредством реакции переэтерификации между ароматическим дигидроксисоединением и диэфиром угольной кислоты непрерывно проводится способом многостадийного синтеза, включающим обычно 2 стадии или больше, и предпочтительно от 3 до 7 стадий. Конкретные условия реакции состоят в том, что температура находится в диапазоне от 150 до 320°C, давление находится в диапазоне от нормального давления до 0,01 торра (1,33 Па), а среднее время пребывания находится в диапазоне от 5 до 150 минут.
В каждом реакторе многостадийного синтеза высокую температуру и высокий вакуум дополнительно постепенно устанавливают в пределах вышеуказанных условий реакции с целью более эффективного удаления фенола, образующегося в качестве побочного продукта реакции поликонденсации, из системы. Предпочтительно устанавливать температуру настолько низкой, насколько возможно, а длительность времени пребывания по возможности более короткой, чтобы предотвратить ухудшение качества, такого как оттенок полученного ароматического поликарбоната.
В том случае, когда стадию поликонденсации проводят путем многостадийного синтеза, то обычно используют группу реакторов, включающую вертикальный реактор с мешалкой, что обеспечивает увеличение средней молекулярной массы поликарбонатной смолы. Обычно используют 3-6 реакторов, а предпочтительно 4-5.
Примеры используемого реактора включают реактор емкостного типа с мешалкой, пленочный реактор, центробежный пленочный выпарной реактор, реактор с обновляемой поверхностью, оборудованный двухшнековой мешалкой, горизонтальный реактор с двухшнековой мешалкой, реактор со смачиваемыми стенками, реактор с ситчатыми тарелками, в котором полимеризация проводится при свободном капельном падении, а также реактор с ситчатыми тарелками, оборудованный проволокой, в котором полимеризация проводится при стекании капель по проволоке.
Примеры типа мешалок в вертикальном активном реакторе включают турбинную мешалку, лопастную мешалку, мешалку fardler, якорную мешалку, мешалку FULLZONE (изготавливаемую Shinko Pantek Co., Ltd.), мешалку sanmeler (изготавливаемую Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.), мешалку MAXBLEND (изготавливаемую Sumitomo Heavy Industries, Ltd.), спиральную мешалку и решетчатую мешалку (изготавливаемую Hitachi, Ltd.).
Кроме того, горизонтальный реактор с мешалкой означает реактор, в котором ось вращения мешалки расположена горизонтально (в горизонтальном направлении). Примеры мешалки в горизонтальном реакторе с мешалкой включают одновальные мешалки, такие как дисковые и лопастные, а также двухвальные мешалки, такие как HVR, SCR, N-SCR (изготавливаемую Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.), Bivolac (изготавливаемую Sumitomo Heavy Industries, Ltd.), пропеллерную мешалку и решетчатую мешалку (изготавливаемую Hitachi, Ltd.). [0039]
Катализатор переэтерификации, используемый в поликонденсации между ароматическим дигидроксисоединением и диэфиром угольной кислоты, обычно предварительно обеспечивают в виде водного раствора. Концентрация водного раствора катализатора конкретно не ограничена и регулируется в пределах выборочной концентрации в соответствии с растворимостью катализатора в воде. Вместо воды может быть выбран другой растворитель, например ацетон, спирт, толуол или фенол.
Свойства воды, используемой для растворения катализатора, конкретно не ограничены, при условии что тип и концентрация содержащихся в воде примесей постоянны. Обычно предпочтительно используют дистиллированную воду, деионизованную воду и т.п.
Производственная установка
Одним из примеров способа получения ароматического поликарбоната, к которому применен настоящий вариант осуществления, конкретно описан ниже на основе чертежа.
На чертеже показан один из примеров производственной установки для получения ароматического поликарбоната. В производственной установке, показанной на чертеже, ароматический поликарбонат получают через стадию получения исходного сырья, на которой получают ароматическое дигидроксисоединение и диэфир угольной кислоты в качестве исходного сырья, а также через стадию поликонденсации, в которой проводят реакцию поликонденсации указанного исходного сырья в расплавленном состоянии, используя группу реакторов.
Затем реакцию останавливают и формируют гранулы ароматического поликарбоната через стадию удаления летучих веществ, в которой удаляются непрореагировавшее исходное сырье и побочные продукты реакции в расплавленном реагенте (не показан), стадию добавления термостабилизатора, разделительного средства, красителя и т.п. (не показаны), а также стадию формования ароматического поликарбоната в гранулы, имеющие заданный размер частиц (не показаны).
Смесительная емкость для исходного сырья 2a и насос 4a для подачи исходного сырья, подготовленного для стадии поликонденсации, обеспечивают на стадии подготовки исходного сырья. Смесительная емкость 2a для исходного сырья оборудована мешалкой якорного типа 3a.
Далее в смесительную емкость 2a для исходного сырья в качестве диэфира угольной кислоты из отверстия для подачи DPC 1a-1 в расплавленном состоянии подается DPC, а BPA в качестве ароматического дигидроксисоединения подается в порошковом состоянии из отверстия для подачи BPA 1b, при этом BPA плавится в расплавленном DPC.
В стадию поликонденсации включены первый вертикальный реактор с мешалкой 6a, второй вертикальный реактор с мешалкой 6b, третий вертикальный реактор с мешалкой 6c и четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d, которые соединены последовательно, а также пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a, соединенный с последующей стадией четвертого вертикального реактора с мешалкой 6d последовательно. Мешалками MAXBLEND 7a, 7b и 7c оборудован первый вертикальный реактор с мешалкой 6a, второй вертикальный реактор с мешалкой 6b и третий вертикальный реактор с мешалкой 6c соответственно. Спиральной мешалкой 7d оборудован четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d. Кроме того, мешалкой 10a оборудован пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a.
Дистилляционные трубы 8a, 8b, 8c, 8d и 8e для отвода побочных продуктов и т.п., образующихся при реакции поликонденсации, установлены на пять реакторов соответственно. Дистилляционные трубы 8a, 8b, 8c, 8d и 8e соединены с конденсационными аппаратами 81a, 81b, 81c 81d и 81e соответственно, причем в каждом реакторе поддерживается заданное пониженное давление с помощью устройств для понижения давления 82a, 82b, 82c, 82d и 82e.
В производственной установке для получения ароматического поликарбоната, показанной на чертеже, расплав DPC получают при заданной температуре в атмосфере газообразного азота, при этом порошок BPA в виде взвеси в атмосфере газообразного азота непрерывно подают в смесительную емкость для исходного сырья 2a из отверстия для подачи DPC 1a-1 и отверстия для подачи BPA 1b, соответственно.
Затем расплавленную смесь исходного сырья непрерывно подают в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a с помощью насоса для подачи исходного сырья 4a. Карбонат цезия в виде водного раствора, в качестве катализатора, непрерывно поступает из отверстия для подачи катализатора 5a в процессе транспорта по трубопроводу расплавленной смеси исходного сырья.
В первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a поддерживают, например, температуру 220°C, давление 13,33 кПа (100 торров) и число оборотов мешалки MAXBLEND 7a на уровне 160 об/мин в атмосфере азота, при этом поддерживают постоянный уровень жидкости, при котором среднее время пребывания составляет 60 минут, а также производят отгонку фенола, образующегося в качестве побочного продукта, из дистилляционной трубы 8a, и проводят реакцию поликонденсации.
Затем расплавленный реагент, удаляемый из первого вертикального реактора с мешалкой 6a, непрерывно поступает во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b, третий вертикальный реактор с мешалкой 6c, четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d и пятый горизонтальный реактор 9a, последовательно, при этом протекает реакция поликонденсации. Условия реакции, установленные соответственно в каждом реакторе, включают высокую температуру, высокий вакуум и низкую скорость перемешивания по ходу реакции поликонденсации. В течение реакции поликонденсации уровень жидкости регулируют таким образом, чтобы среднее время пребывания в каждом реакторе составляло, например, приблизительно 60 минут, при этом в каждом реакторе фенол, образующийся в качестве побочного продукта, отгоняют через дистилляционные трубы 8b, 8c, 8d и 8e.
В настоящем варианте осуществления такие побочные продукты, как фенол, непрерывно сжижают и собирают из конденсационных аппаратов 81a и 81b, установленных на первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a и втором вертикальном реакторе с мешалкой 6b соответственно. Кроме того, на конденсационных аппаратах 81c, 81d и 81e, установленных на третьем вертикальном реакторе с мешалкой 6c, четвертом вертикальном реакторе с мешалкой 6d и пятом горизонтальном реакторе 9a, соответственно, установлены охлаждаемые ловушки (не показаны), при этом побочные продукты непрерывно охлаждают и собирают.
Инициация поликонденсации в расплаве в производственной установке непрерывного действия
В настоящем варианте осуществления поликонденсацию в расплаве, основанную на реакции переэтерификации между ароматическим дигидроксисоединением и диэфиром угольной кислоты, инициируют согласно следующей методике.
В производственной установке непрерывного действия, показанной на чертеже, в пяти реакторах, соединенных последовательно (в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a, втором вертикальном реакторе с мешалкой 6b, третьем вертикальном реакторе с мешалкой 6c, четвертом вертикальном реакторе с мешалкой 6d и пятом горизонтальном реакторе с мешалкой 9a), внутреннюю температуру и степень вакуума предварительно устанавливают согласно поликонденсации в расплаве, основанной на реакции переэтерификации, соответственно.
Внутренняя температура и степень вакуума каждого реактора конкретно не ограничены, и обычно являются следующими.
Первый вертикальный реактор с мешалкой 6a
Внутренняя температура: 200-250°C
Степень вакуума: от нормального давления до 13,3 кПа
Второй вертикальный реактор с мешалкой 6b
Внутренняя температура: 200-250°C
Степень вакуума: 70-10 кПа
Третий вертикальный реактор с мешалкой 6c
Внутренняя температура: 240-320°C
Степень вакуума: 10-0,1 кПа
Четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d
Внутренняя температура: 240-320°C
Степень вакуума: 1000-1 Па
Пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a
Внутренняя температура: 240-320°C
Степень вакуума: 500-1 Па
Отдельно ароматическое дигидроксисоединение и диэфир угольной кислоты смешивают в определенном молярном соотношении в смесительной емкости для исходного сырья 2a, в атмосфере газообразного азота, с получением расплавленной смеси исходного сырья.
Затем, после того как внутренняя температура и степень вакуума в пяти вышеуказанных реакторах достигают диапазона от -5% до +5% относительно установленных значений, соответственно, расплавленную смесь исходного сырья, отдельно приготовленную в смесительной емкости для исходного сырья 2a, непрерывно подают в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a. Одновременно с началом подачи расплавленной смеси исходного сырья, в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a из отверстия для подачи катализатора 5a непрерывно подают катализатор, чтобы инициировать поликонденсацию в расплаве на основе реакции переэтерификации.
В первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a, в котором проводится поликонденсация в расплаве, для сохранения установленного среднего значения времени пребывания уровень жидкости расплавленного реагента поддерживают постоянным. Способ поддерживания постоянным уровня жидкости в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a включает способ управления открытием клапана (не показан), расположенного на линии выгрузки полимера в нижней части реактора.
Среднее время пребывания в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a конкретно не ограничено и обычно составляет от 30 до 120 минут.
Затем расплавленный реагент отводят из нижней части первого вертикального реактора с мешалкой 6a, после чего непрерывно подают во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b, третий вертикальный реактор с мешалкой 6c, четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d и пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a, последовательно.
В ходе реакции поликонденсации в расплаве уровень жидкости в каждом реакторе регулируют таким образом, чтобы обеспечивать установленное среднее время пребывания. Среднее время пребывания в каждом реакторе конкретно не ограничено и обычно составляет от 30 до 120 минут.
Фенол, попутно образующий в качестве побочного продукта в реакции поликонденсации в каждом реакторе, отгоняют из системы через дистилляционные трубы (8a, 8b, 8c, 8d и 8e), установленные на каждом реакторе.
Как описано выше, настоящий вариант осуществления состоит в том, что в производственной установке непрерывного действия, показанной на чертеже, после того, как внутренняя температура и давление в пяти реакторах достигает заданных значений, в них непрерывно поступает расплавленная смесь исходного сырья и катализатора, при этом инициируется поликонденсация на основе реакции переэтерификации.
Из-за этого среднее время пребывания расплавленного реагента в каждом реакторе равно времени, протекающему до стационарного процесса с начала поликонденсации в расплаве. В результате расплавленный реагент не получает более длительную тепловую предысторию, чем необходимо, благодаря чему образование нежелательных кристаллических примесей, а также таких нежелательных примесей, как гель и преждевременно полимеризованные массы, в получаемой ароматической поликарбонатной смоле уменьшается.
Остановка поликонденсации в расплаве и промывка аппаратов в производственной установке непрерывного действия
В настоящем варианте осуществления непрерывное производство ароматической поликарбонатной смолы посредством поликонденсации в расплаве останавливают в соответствии со следующей схемой, после чего производственную установку промывают.
В производственной установке, показанной на чертеже, процесс производства ароматической поликарбонатной смолы, имеющей установленную средневязкостную молекулярную массу (Mv1), проводят в течение определенного промежутка времени (t1), после чего проводят производство ароматической поликарбонатной смолы, имеющей средневязкостную молекулярную массу (Mv2), которая ниже, чем средневязкостная молекулярная масса (Mv1), в течение определенного промежутка времени (t2). После этого подачу расплавленной смеси исходного сырья и катализатора прекращают, останавливая процесс производства.
Средневязкостная молекулярная масса (Mv1) ароматической поликарбонатной смолы, получаемой в непрерывном процессе производства на первой стадии, конкретно не ограничена и обычно составляет от 15000 до 40000. Средневязкостная молекулярная масса (Mv2) ароматической поликарбонатной смолы, получаемой в непрерывном процессе производства на последней стадии, в целом предпочтительно составляет от 10000 до 20000. Продолжительность выполнения (t2) процесса производства ароматического поликарбоната на последней стадии обычно равна или превышает суммарное время пребывания (θ) во всех реакторах, и предпочтительно составляет 4θ или больше.
Способ получения ароматической поликарбонатной смолы, имеющей низкую средневязкостную молекулярную массу (Mv2), на последней стадии процесса производства перед остановкой непрерывного производства ароматической поликарбонатной смолы посредством поликонденсации в расплаве конкретно не ограничен, причем обычно используют способ, в котором молярное соотношение диэфира угольной кислоты в расплавленной смеси исходного сырья увеличено по сравнению с условиями на первой стадии непрерывного процесса.
В настоящем варианте осуществления после остановки непрерывного процесса расплавленный реагент может быть отведен из производственной установки, описываемой далее, в течение короткого промежутка времени, с получением ароматической поликарбонатной смолы, имеющей низкую средневязкостную молекулярную массу (Mv2), в последней стадии процесса производства.
Кроме того, при отводе расплавленного реагента, содержащего ароматическую поликарбонатную смолу, имеющую низкую средневязкостную молекулярную массу (Mv2), высокомолекулярные компоненты удаляются из системы производственной установки при промывке, при этом эффективность промывки в последующей стадии может быть повышена. Кроме того, из-за повышения эффективности промывки накопление остатков смолы в емкостях системы трубопроводов и т.п. уменьшается, в результате чего может быть предотвращено образование таких нежелательных примесей, как гель и преждевременно полимеризованные массы, при повторном запуске процесса.
Далее описан способ промывки производственной установки непрерывного действия.
В настоящем варианте осуществления после остановки процесса производства производственную установку, показанную на чертеже, промывают расплавленной смесью ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты, а затем промывают ароматическим моногидроксисоединением.
В производственной установке, показанной на чертеже, после остановки подачи расплавленной смеси исходного сырья и катализатора открывают спускной клапан (не показан), расположенный на нижней части пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a, начиная отвод расплавленного реагента при последовательном соединении пяти реакторов. При начале отвода расплавленного реагента из нижней части пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a расплавленные реагенты, оставшиеся в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a - четвертом вертикальном реакторе с мешалкой 6d, последовательно подаются в пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a. Наконец, расплавленный реагент отводится из пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a, в результате чего все расплавленные реагенты выводятся из производственной установки.
Таким образом, в настоящем варианте осуществления после остановки процесса производства расплавленные реагенты в пяти реакторах не отводят из нижней части соответствующих реакторов, а последовательно подают в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a - пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a, после чего выводят из пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a.
Таким образом, необязательно обеспечивать соответствующий спускной клапан для отвода расплавленного реагента из каждого реактора, что позволяет уменьшить количество спускных клапанов. В результате можно предотвратить ухудшение качества смолы из-за образования застоя жидкости перед спускным клапаном, а также образование, по той же причине, нежелательных примесей.
Затем давление в каждом реакторе восстанавливают и перекрывают клапан (не показан) трубопровода, который соединяет каждый реактор. После этого расплавленную смесь исходного сырья, которая представляет собой расплавленную смесь ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты, подают в качестве промывочного раствора для промывки производственной установки в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a из смесительной емкости для исходного сырья 2a. В данном случае подаваемое количество расплавленной смеси исходного сырья, поступающей в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a, конкретно не ограничено и обычно меньше или равно количеству, поступающему при стационарном процессе.
Затем расплавленную смесь исходного сырья, поступающую в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a, перемешивают в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a в течение определенного промежутка времени. Время, в течение которого расплавленная смесь исходного сырья перемешивается в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a, конкретно не ограничено и обычно составляет от 0,5 до 12 часов.
После этого клапан (не показан) на трубопроводе между первым вертикальным реактором с мешалкой 6a и вторым вертикальным реактором с мешалкой 6b открывают, подают расплавленную смесь исходного сырья из первого вертикального реактора с мешалкой 6a во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b и перемешивают во втором вертикальном реакторе с мешалкой 6b в течение определенного промежутка времени.
Затем расплавленную смесь исходного сырья последовательно подают из второго вертикального реактора с мешалкой 6b в третий вертикальный реактор с мешалкой 6c, четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d и пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a, при этом в соответствующем реакторе проводят аналогичный процесс. Наконец, расплавленную смесь исходного сырья отводят через спускной клапан (не показан) из пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a.
После этого внутреннюю температуру в каждом реакторе регулируют, а клапан (не показан), соединяющий каждый реактор, снова перекрывают. Внутренняя температура конкретно не ограничена и обычно составляет от 150 до 200°C.
Затем фенол, который является ароматическим моногидроксисоединением и служит в качестве промывочного раствора для промывки производственной установки, подают в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a и перемешивают при немного пониженном давлении в течение определенного промежутка времени. В данном случае количество фенола, поступающее в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a, конкретно не ограничено и обычно составляет приблизительно 0,1-1,5 от количества жидкого исходного сырья, поступающего при стационарном процессе. Давление в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a обычно составляет от 101,3 до 33,3 кПа. Время, в течение которого фенол перемешивается в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a, конкретно не ограничено и обычно составляет от 0,5 до 24 часов.
Затем клапан (не показан) на трубопроводе между первым вертикальным реактором с мешалкой 6a и вторым вертикальным реактором с мешалкой 6b открывают, подают фенол из первого вертикального реактора с мешалкой 6a во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b и перемешивают во втором вертикальном реакторе с мешалкой 6b в течение определенного промежутка времени.
После этого фенол последовательно подают из второго вертикального реактора с мешалкой 6b в третий вертикальный реактор с мешалкой 6c, четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d и пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a, при этом в соответствующем реакторе проводят аналогичный процесс. Наконец, фенол удаляют как отработанный жидкий фенол из спускного клапана (не показан) пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a.
Таким образом, в настоящем варианте осуществления после остановки процесса производства внутреннюю часть производственной установки сначала промывают расплавленной смесью ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты в качестве исходных мономеров. При этом ускоряется деполимеризация полимеров, которые остаются в производственной установке, что позволяет, таким образом, при удалении расплавленной смеси исходных мономеров, практически полностью удалить оставшиеся полимеры.
Кроме того, при промывке фенолом, которую проводят впоследствии, можно уменьшить количество используемого фенола и дополнительно сократить время промывки.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления в непрерывном процессе получения ароматической поликарбонатной смолы в производственной установке непрерывного действия, оборудованной группой реакторов, показанных на чертеже, предпочтительными являются следующие этапы. Согласно вышеописанным этапам, после стационарного процесса, ароматическую поликарбонатную смолу, имеющую более низкую средневязкостную молекулярную массу (Mv2), по сравнению с ароматической поликарбонатной смолой, получаемой в стационарном процессе, получают в последней стадии процесса производства, проводимой в течение определенного промежутка времени. После остановки непрерывного процесса внутреннюю часть установки, из которой удалили расплавленный реагент, промывают расплавленной смесью ароматического дигидроксисоединения и диэфира угольной кислоты, а затем ароматическим моногидроксисоединением. Затем при повторном запуске этой производственной установки, в соответствии с вышеописанными этапами, внутреннюю температуру и давление в группе реакторов устанавливают на уровне заданных значений при стационарном процессе, и после того как внутренняя температура и давление в указанных реакторах достигают заданных значений, в реактор непрерывно подают расплавленную смесь исходного сырья и катализатора, при этом инициируют поликонденсацию в расплаве на основе реакции переэтерификации.
Далее настоящее изобретение конкретно описано на основе примеров. При этом настоящее изобретение не ограничено следующими примерами, поскольку не отступает от своей сущности. Поликарбонаты, полученные в примерах и сравнительных примерах, были проанализированы следующими способами.
(1) Средневязкостная молекулярная масса (Mv)
Значение средневязкостной молекулярной массы (Mv) было получено путем приготовления раствора ароматического поликарбоната в метиленхлориде (концентрация (C): 0,6 г/дл), измерения удельной вязкости (ηsp) данного раствора при температуре 20°C с помощью вискозиметра Ubbellohde и вычисления согласно следующим уравнениям.
ηsp/C = [η](1+0,28 ηsp)
-4
0,83
[η] = 1,23x10Mv
(2) Количество (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше (единицы: количество/г)
Ароматический поликарбонат высушивали при 120°C в течение 6 часов или дольше в атмосфере азота и формовали в пленку толщиной 70 мкм с использованием одношнекового 30 мм экструдера (изготовленного Isuzu Kakoki Co., Ltd.). Пять листов размером 9см × 50 см каждый (приблизительно 4 г) вырезали из полученного листа. Прозрачные полые включения нежелательных примесей ("рыбий глаз") отмечали на каждом листе и определяли их размер и количество, используя стереомикроскоп с 200-кратным увеличением.
В ходе измерения плоскую границу прозрачного полого включения нежелательных примесей определяли по различию показателя преломления к окружности, и его размер определяли как максимальное расстояние между двумя точками на плоской границе. Общее количество прозрачных включений нежелательных примесей, имеющих размер 10 мкм, подсчитывали, вычисляли количество нежелательных примесей в 1 г и использовали как "количество (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше".
(3) Проверка внешнего вида пленки
Пленку, приготовленную в (2) выше, визуально анализировали и оценивали внешний вид в соответствии со следующими критериями.
Хороший: поверхность пленки прозрачная и однородная.
Плохой: поверхность пленки непрозрачная или грубая.
(4) Цветовой оттенок пластины (YI)
Плоскую пластину (60 мм × 60 мм × 3,2 мм) из ароматического поликарбоната формовали способом литьевого формования (температура цилиндра: 360°C, температура формы: 80°C) и измеряли показатель желтого тона (YI) полученной плоской пластины с помощью спектрофотометрического прибора (СМ-3700D, Minolta Co., Ltd.). Чем ниже значение, тем лучше цветовой оттенок.
Пример 1
Ароматический поликарбонат получали в производственной установке непрерывного действия, включающей четыре вертикальных реактора с мешалкой и один горизонтальный реактор с мешалкой, показанные на вышеуказанном чертеже, при следующих условиях.
В каждом реакторе предварительно устанавливали внутреннюю температуру и степень вакуума согласно следующим заданным условиям.
Первый вертикальный реактор с мешалкой 6a: 220°C, нормальное давление
Второй вертикальный реактор с мешалкой 6b: 220°C, 13,3 кПа
Третий вертикальный реактор с мешалкой 6c: 240°C, 2 кПа
Четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d: 270°C, 67 Па
Пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a: 290°C, 67 Па
Отдельно бисфенол А (BPA) и дифенилкарбонат (DPC) смешивали в постоянном молярном соотношении (DPC/BPA=1,040) в атмосфере газообразного азота на стадии подготовки сырья и нагревали при 140°C с получением расплавленной смеси исходного сырья.
Затем расплавленную смесь сырья непрерывно подавали в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a, в котором температуру и давление регулировали в диапазоне ±5% от вышеуказанной заданной температуры и степени вакуума, через трубу для подачи сырья, нагретую до 140°C, при этом постоянный уровень жидкости поддерживали, регулируя открытие клапана (не показан), расположенного на линии отвода полимера в нижней части реактора, таким образом, чтобы среднее время пребывания составляло 60 минут.
Одновременно с началом подачи расплавленной смеси исходного сырья водный раствор карбоната цезия в качестве катализатора непрерывно подавали в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a из отверстия для подачи катализатора 5a в соотношении 0,35 мкмоль на моль бисфенола A.
Затем расплавленный реагент, выходящий из нижней части первого вертикального реактора с мешалкой 6a, непрерывно подавали во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b, третий вертикальный реактор с мешалкой 6c, четвертый вертикальный реактор с мешалкой 6d и пятый горизонтальный реактор с мешалкой 9a, последовательно.
В ходе реакции полимеризации уровень жидкости регулировали таким образом, чтобы среднее время пребывания в каждом реакторе составило 60 минут, при этом отгоняли фенол, попутно образующийся в качестве побочного продукта в реакции полимеризации. Скорость производства ароматического поликарбоната составляла 50 кг/ч. Ароматический поликарбонат, полученный таким образом, имел средневязкостную молекулярную массу (Mv) 25000.
Затем расплавленный реагент, выходящий из пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a, подавали в двухшнековый экструдер (L/D=42, температура цилиндра: 240°C) в расплавленном состоянии с помощью зубчатого насоса и добавляли к нему 7 м.д. бутил-п-толуолсульфоната. Жидкий реагент гранулировали через фильтр (пластинчатого дискового типа) для полимера.
Фильтр для полимера, используемый в данном случае, включает 135 тканых металлических проволочных дисковых пластин с абсолютной величиной фильтрации 40 мкм, помещенных на центральной стойке. При использовании, перед прохождением расплавленного реагента через фильтр для полимера, фильтр для полимера предварительно нагревали до 280°C при расходе 5 мл/мин в течение 36 часов в атмосфере азота, а затем использовали. Гранулы, полученные таким образом, формовали в пленку и пластины, при этом оценивали количество (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше, а также для пленки и пластин проверяли внешний вид пленки и цветовой оттенок пластин (YI). Результаты приведены в таблице.
Пример 2
После проведения процесса производства ароматического поликарбоната в производственной установке непрерывного действия, показанной на чертеже, в течение 100 часов при таких же условиях, как и в примере 1, молярное соотношение BPA и DPC изменяли до DPC/BPA=1,060, внутреннюю температуру в четвертом вертикальном реакторе с мешалкой 6d изменяли на 260°C, внутреннюю температуру в пятом горизонтальном реакторе с мешалкой 9a изменяли на 265°C, после чего процесс производства проводили в течение 24 часов, получив, таким образом, ароматический поликарбонат, имеющий средневязкостную молекулярную массу (Mv) 15000.
Затем подачу расплавленной смеси исходного сырья и катализатора останавливали и расплавленный реагент в реакторе последовательно отводили из первого вертикального реактора с мешалкой 6a. После этого давление в каждом реакторе восстанавливали и подавали 20 кг расплавленной смеси исходного сырья в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a из смесительной емкости для исходного сырья 2a.
После перемешивания расплавленной смеси исходного сырья в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a в течение 2 часов расплавленную смесь исходного сырья из первого вертикального реактора с мешалкой 6a подавали во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b и перемешивали в нем в течение 2 часов. Далее аналогичный процесс проводили в третьем вертикальном реакторе с мешалкой 6c, четвертом вертикальном реакторе с мешалкой 6d и пятом горизонтальном реакторе с мешалкой 9a, последовательно, и, наконец, расплавленную смесь исходного сырья отводили из спускного клапана (не показан) пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a.
Температуру в каждом реакторе устанавливали на уровне 180°C, подавали 60 кг фенола в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a и перемешивали в нем в течение 5 часов при немного пониженном давлении, после чего фенол подавали во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b. Затем аналогичный процесс проводили в третьем вертикальном реакторе с мешалкой 6c, четвертом вертикальном реакторе с мешалкой 6d и пятом горизонтальном реакторе с мешалкой 9a, последовательно, и, наконец, отработанный жидкий фенол удаляли из пятого горизонтального реактора с мешалкой 9a.
Через месяц, при тех же условиях, как и в примере 1, проводили непрерывный процесс полимеризации ароматического поликарбоната с использованием производственной установки непрерывного действия, в которой проводили вышеописанную операцию промывки. Гранулы, полученные таким образом, формовали в пленку и пластины, при этом оценивали количество (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше, выполняли проверку внешнего вида пленки и цветового оттенка пластины (YI) для пленки и пластин. Результаты приведены в таблице.
Сравнительный пример 1
В производственной установке непрерывного действия, показанной на чертеже, в каждом реакторе устанавливали температуру 140°C и нормальное давление. Затем расплавленную смесь BPA и DPC в качестве исходного сырья подавали в каждый реактор до определенного уровня жидкости. Далее в каждом реакторе устанавливали такие же температуру и давление, как и в примере 1, и после достижения в каждом реакторе заданной температуры и давления расплавленную смесь перемешивали в течение 60 минут. После этого инициировали непрерывную полимеризацию, при этом непрерывный процесс полимеризации проводили при таких же условиях, как и в примере 1.
Гранулы, полученные таким образом, формовали в пленку и пластины, при этом оценивали количество (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше, выполняли проверку внешнего вида пленки и цветового оттенка пластины (YI) для пленки и пластин. Результаты приведены в таблице. Потребовалось двадцать часов, пока не был получен такой же цветовой оттенок пластины (YI), как и в примере 1.
Сравнительный пример 2
В сравнительном примере 2 расплавленную смесь BPA и DPC в качестве исходного сырья подавали только в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a до определенного уровня жидкости. Затем температуру и давление в первом вертикальном реакторе с мешалкой 6a устанавливали при таких же значениях, как и в примере 1, а после достижения заданной температуры и давления расплавленную смесь перемешивали в течение 60 минут. После этого, одновременно с началом подачи расплавленной смеси исходного сырья во второй вертикальный реактор с мешалкой 6b, расплавленную смесь исходного сырья подавали в первый вертикальный реактор с мешалкой 6a из смесительной емкости для исходного сырья 2a, после чего непрерывный процесс полимеризации проводили при таких же условиях, как и в примере 1.
Гранулы, полученные таким образом, формовали в пленку и пластины, при этом оценивали количество (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше, выполняли проверку внешнего вида пленки и цветового оттенка пластины (YI) для пленки и пластин. Результаты приведены в таблице.
Пример 1
Пример 2
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Средневязкостная молекулярная масса(Mv)
25000
25100
24500
24800
Количество прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше (N)
30
5
500
1200
Проверка внешнего вида пленки
Хороший
Хороший
Плохой
Плохой
Цветовой оттенок пластины (YI)
1,5
1,4
2,2
1
Из результатов, показанных в таблице, видно, что в производственной установке непрерывного действия, показанной на чертеже, при инициации полимеризации в расплаве на основе реакции переэтерификации, после того как внутренняя температура и давление в пяти реакторах достигли заданных значений, получали ароматическую поликарбонатную смолу с меньшим количеством (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше, имеющую хороший внешний вид пленки и цветовой оттенок пластины (YI) (пример 1).
Кроме того, можно увидеть, что в производственной установке непрерывного действия, показанной на чертеже, после остановки процесса производства, промывки внутренней части производственной установки расплавленной смесью исходных мономеров и последующей промывки фенолом, получали ароматическую поликарбонатную смолу с меньшим количеством (N) прозрачных нежелательных примесей размером 10 мкм или больше, имеющую хороший внешний вид пленки и цветовой оттенок пластины (YI) (пример 2).
С другой стороны, можно увидеть, что когда внутреннюю температуру и давление в реакторе не устанавливали со значениями при стационарном процессе (сравнительный пример 1) и в случае медленного инициирования (сравнительный пример 2), ароматический поликарбонат хорошего качества не получали.
Как подробно описано выше, в настоящем варианте осуществления, при выполнении вышеописанных способа инициирования и способа остановки, в способе непрерывного получения ароматической поликарбонатной смолы можно производить ароматическую поликарбонатную смолу, обладающую хорошим цветовым оттенком с момента инициирования и содержащую меньшее количество нежелательных примесей.
Кроме того, ароматическая поликарбонатная смола, полученная таким образом, может успешно применяться для изготовления строительных материалов, таких как листы, тары, например, бутылок для воды, оптических линз, таких как рассеиватели фар для автомобилей и глазные линзы, оптических носителей информации, таких как оптические диски, световодных пластин, таких как жидкокристаллический дисплей и т.п.
Хотя изобретение было подробно описано применительно к конкретным вариантам осуществления, специалисту, квалифицированному в данной области техники, будет очевидно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные изменения и модификации без отступления от его сущности и объема.
Настоящая заявка основана на заявке на патент Японии (заявка на патент №2006-340464), поданной 18 декабря 2006 г., все содержание которой включено в настоящее описание путем отсылки.
Промышленная применимость
Согласно способу получения ароматической поликарбонатной смолы настоящего изобретения, получена поликарбонатная смола, обладающая менее интенсивным окрашиванием и содержащая меньшее количество нежелательных кристаллических примесей и таких нежелательных примесей, как гели. Таким образом, настоящее изобретение обладает исключительной промышленной применимостью.