DE102008008841A1 - Preparing (co)polycarbonate or diaryl carbonate, useful in e.g. sunglasses, comprises converting di-, mono-phenol and phosgene to chloroformic acid aryl ester, oligo- or diaryl-carbonate, and reacting the product under alkaline solution - Google Patents
Preparing (co)polycarbonate or diaryl carbonate, useful in e.g. sunglasses, comprises converting di-, mono-phenol and phosgene to chloroformic acid aryl ester, oligo- or diaryl-carbonate, and reacting the product under alkaline solution Download PDFInfo
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Abstract
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polycarbonaten nach der Methode des Phasengrenzflächenverfahrens bei dem sowohl die Mischung der organischen und wässrigen Phase als auch der vorgelagerte Oligomerisierungsschritt in einer speziellen Pumpe erfolgt.object The present invention is a method for continuous Preparation of Polycarbonates by the Phase Interface Method in which both the mixture of organic and aqueous Phase as well as the upstream oligomerization step in a special pump.
Die
Polycarbonatherstellung nach dem Phasengrenzflächenverfahren
ist bereits von
Des
Weiteren wird auch in
Zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Phasengrenzflächenverfahren erfolgt die Phosgenierung eines in wässrig-alkalischer Lösung oder Suspension vorgelegten Dinatriumsalzes eines Bisphenols oder eines Gemisches verschiedener Bisphenole in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches, welches neben der wässrigen eine zweite organische Phase ausbildet. Die entstehenden, hauptsächlich in der organischen Phase vorliegenden, Oligocarbonate werden mit Hilfe geeigneter Katalysatoren zu hochmolekularen, in der organischen Phase gelösten, Polycarbonaten aufkondensiert, wobei das Molekulargewicht durch geeignete Kettenabbrecher (monofunktionelle Phenole) kontrolliert werden kann. Die organische Phase wird schließlich abgetrennt und das Polycarbonat durch verschiedene Aufarbeitungsschritte daraus isoliert.to Production of Polycarbonate by the Phase Interface Process the phosgenation takes place in aqueous-alkaline Solution or suspension submitted disodium salt of a Bisphenols or a mixture of different bisphenols in the presence an inert organic solvent or solvent mixture, which in addition to the aqueous a second organic phase formed. The resulting, mainly in the organic Phase present, oligocarbonates are using suitable catalysts to high molecular weight dissolved in the organic phase, Polycarbonates condensed, the molecular weight by suitable chain terminators (monofunctional phenols) controlled can be. The organic phase is finally separated and the polycarbonate by various work-up steps isolated.
Die Durchführung der Polycarbonatsynthese kann kontinuierlich oder diskontinuierlich geschehen. Die Reaktion kann in daher in Rührkesseln, Rohrreaktoren, Umpumpreaktoren oder Rührkesselkaskaden oder deren Kombinationen erfolgen, wobei durch Verwendung der bereits erwähnten Mischorgane sicherzustellen ist, dass wässrige und organische Phase sich möglichst erst dann entmischen, wenn das Synthesegemisch ausreagiert hat, d. h. kein verseifbares Chlor von Phosgen oder Chlorkohlensäureestern mehr enthält.The The polycarbonate synthesis can be carried out continuously or discontinuously. The reaction can therefore be found in Stirred tanks, tubular reactors, pumped-circulation reactors or stirred tank cascades or combinations thereof, wherein by using the already to ensure that mixing is aqueous and organic phase only then segregate when the synthesis mixture has reacted, d. H. no saponifiable Chlorine of phosgene or chloroformates more contains.
Der
erste Schritt zum Aufbau der Oligocarbonate wird gemäß Stand
der Technik beispielsweise in einem Umpumpreaktor durchgeführt;
siehe z. B.
Es bestand daher Bedarf nach einem kontinuierlichen Phasengrenzflächenverfahren zur Herstellung von Polycarbonat, mit welchem die Belastung des aus diesem Verfahren resultierenden Abwassers mit Diphenol weiter verringert werden kann. Weiterhin wünschenswert wäre dabei zudem, dass bei einem solchen Verfahren Polycarbonate mit enger Molekulargewichtsverteilung erhalten würden ohne dass z. B. Konzentrationsschwankungen ungedämpft bis zum Endprodukt durchschlagen können (kein plug-flow Verhalten).It There was therefore a need for a continuous interfacial process for the production of polycarbonate, with which the loading of the from this process resulting wastewater with diphenol on can be reduced. Further desirable would be besides, that in such a process polycarbonates with narrow molecular weight distribution would be obtained without that z. B. Unbalanced concentration fluctuations until Can penetrate end product (no plug-flow behavior).
Überraschend wurde gefunden, dass eine signifikante Reduktion der Diphenol-Belastung des Abwassers erreicht werden kann, wenn im Phasengrenzflächenverfahren zur Herstellung von Polycarbonaten sowohl die Mischung der organischen und wässrigen Phase als auch der vorgelagerte Oligomerisierungsschritt in einer speziellen Pumpe erfolgt. Vorteilhafterweise schlagen auch bei diesem Verfahren Konzentrationsschwankungen nicht ungedämpft bis zum Endprodukt durch, so dass das erfindungsgemäße Verfahren die Vorteile des bekannten Verfahrens gemäß Stand der Technik beibehält, dessen Nachteile jedoch beseitigt. Eine erhöhte Diphenol-Belastung des Abwassers erfordert bekanntermaßen als Gegenmaßnahme eine Erhöhung des Phosgen- und Natronlaugezusatzes, um die Umsetzung des Diphenols zu vervollständigen. Aufgrund der deutlich reduzierten Diphenol-Belastung des Abwassers gemäß erfindungsgemäßem Verfahren kann daher zudem eine solche Erhöhung des Phosgen- und Natronlaugezusatzes vermieden werden. Dies ist unter anderem aus ökonomischer Sicht von Vorteil.Surprisingly, it has been found that a significant reduction of the diphenol load of the wastewater can be achieved if, in the phase boundary process for the production of polycarbonates, both the mixture of the organic and aqueous phase and the upstream oligomerization step take place in a special pump. Advantageously, even in this process, concentration fluctuations do not pass unattenuated to the final product, so that the process according to the invention has the advantages of the known method according to the prior art, but eliminates its disadvantages. An increased diphenol load of the wastewater requires, as a countermeasure, an increase in the addition of phosgene and sodium hydroxide in order to complete the conversion of the diphenol. Due to the significantly reduced diphenol load of the wastewater according to the method according to the invention therefore, in addition, such an increase of the phosgene and sodium hydroxide additive can be avoided. This is advantageous, inter alia, from an economic point of view.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polycarbonaten oder Copolycarbonaten nach dem Phasengrenzflächenverfahrens aus wenigstens einem Diphenol, Phosgen und wenigstens einem Katalysator gegebenenfalls in Gegenwart wenigstens eines Kettenabbrechers und/oder Verzweigers, dadurch gekennzeichnet, dass
- (a) kontinuierlich eine Mischung der organischen und wässrigen Phase erzeugt wird, wobei die organische Phase wenigstens ein für das Polycarbonat geeignetes Lösungsmittel und ganz oder teilweise das Phosgen enthält und die wässrige Phase das oder die Diphenol(e), Wasser und Alkalilauge enthält,
- (b) eine Umsetzung des oder der Diphenol(e) und Phosgen zu Oligocarbonaten erfolgt,
- (c) die Oligocarbonate anschließend in wenigstens einem Reaktor unter Zugabe von weiterer Alkalilauge, gegebenenfalls Kettenabbrecher(n) und gegebenenfalls wenigstens eines weiteren Katalysators aufkondensiert werden,
- – nach dem Stator-Rotor-Prinzip arbeitet (arbeiten)
- – thermostatisierbar ist (sind) und
- – wenigstens jeweils einen Zugang für die organische und die wässrige Phase und gegebenenfalls weitere Zugänge für Kettenabbrecher, Verzweiger und/oder zusätzlich Alkalilauge sowie wenigstens einen Ausgang für die oligocarbonathaltige Mischung aufweist (aufweisen).
- (a) continuously producing a mixture of the organic and aqueous phases, the organic phase containing at least one solvent suitable for the polycarbonate and wholly or partially containing the phosgene and the aqueous phase containing the diphenol (s), water and alkali metal hydroxide,
- (b) reacting the diphenol (s) and phosgene to give oligocarbonates,
- (c) the oligocarbonates are subsequently condensed in at least one reactor with addition of further alkali metal hydroxide solution, optionally chain terminator (s) and optionally at least one further catalyst,
- - works (works) according to the stator-rotor principle
- - Is thermostatable (are) and
- - Has at least one access for the organic and the aqueous phase and optionally further accesses for chain terminators, branching and / or additionally alkali metal hydroxide and at least one outlet for the oligocarbonathaltige mixture (have).
Die erfindungsgemäß verwendete(n) Pumpe(n) sind bevorzugt nach dem Ein- oder Mehrkammerprinzip aufgebaut.The Pump (s) used in the invention are preferred built according to the single or multi-chamber principle.
Die organische Phase kann das erforderliche Phosgen vor der Mischung mit der wässrigen Phase bereits ganz oder teilweise enthalten. Bevorzugt enthält die organische Phase vor der Mischung bereits das gesamte erforderliche Phosgen inklusive des verwendeten Phosgenüberschusses.The organic phase may be the required phosgene before mixing already completely or partially contained with the aqueous phase. The organic phase preferably contains before the mixture already all the phosgene required including the one used Excess phosgene.
Der Eintrag des Phosgens in die organische Phase kann gasförmig oder flüssig erfolgen. Der verwendete Überschuss an Phosgen, bezogen auf die Summe der eingesetzten Diphenole, liegt bevorzugt zwischen 3 und 100 Mol-%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 50 Mol-%.Of the Entry of the phosgene into the organic phase can be gaseous or liquid. The excess used to phosgene, based on the sum of the diphenols used preferably between 3 and 100 mol%, more preferably between 5 and 50 mol%.
Der pH-Wert der wässrigen Phase sollte über gegebenenfalls einmalige oder mehrfache Nachdosierung von Alkalilauge während und nach der Phosgendosierung im alkalischen Bereich bevorzugt zwischen 8,5 und 12 gehalten werden, während er nach der Katalysatorzugabe bei 10 bis 14 liegen sollte.Of the pH of the aqueous phase should be above or below single or multiple replenishment of caustic during and after the phosgene dosage in the alkaline range preferably between 8.5 and 12 are kept while it is after the catalyst addition should be at 10 to 14.
Die Phosgendosierung erfolgt vor der Mischung mit der wässrigen Phase ganz oder teilweise direkt in die organische Phase. Etwaige Teilmengen Phosgen können auch vor der Mischung mit der wässrigen Phase in die wässrige Phase oder aber nach der Mischung mit der wässrigen Phase in die resultierende Emulsion eindosiert werden. Weiterhin kann das Phosgen ganz oder teilweise in einen rückgeführten Teilstrom des Synthesegemisches aus beiden Phasen dosiert werden, wobei dieser Teilstrom vorzugsweise vor der Katalysatorzugabe rückgeführt wird. Besonders bevorzugt erfolgt die vollständige Phosgendosierung vor der Mischung mit der wässrigen Phase direkt in die organische Phase. In allen diesen Ausführungsformen sind die oben beschriebenen pH-Wertbereiche zu beachten und gegebenenfalls durch einmalige oder mehrfache Nachdosierung von Natronlauge oder entsprechende Nachdosierung von Diphenol(at)lösung einzuhalten. Ebenso muss der Temperaturbereich gegebenenfalls durch Kühlung oder Verdünnung eingehalten werden.The Phosgene dosage takes place before mixing with the aqueous Phase completely or partially directly into the organic phase. any Partial quantities of phosgene can also be added before mixing with the aqueous phase in the aqueous phase or after mixing with the aqueous phase in the resulting Emulsion be metered. Furthermore, the phosgene can be whole or partially in a recirculated partial flow of Synthesis mixture of both phases are dosed, this Partial stream preferably recirculated before the catalyst addition becomes. Particularly preferred is the complete phosgene dosage before mixing with the aqueous phase directly into the organic phase. In all these embodiments are observe the pH ranges described above and, if necessary by single or multiple replenishment of caustic soda or appropriate dosage of diphenol (at) solution to comply. Likewise, the temperature range may need cooling or dilution.
Die Synthese von Polycarbonaten aus Dihydroxydiarylalkanen und Phosgen im alkalischen Milieu ist eine exotherme Reaktion und wird in einem Temperaturbereich von –5°C bis 100°C, bevorzugt 15°C bis 80°C, ganz besonders bevorzugt 25 bis 65°C durchgeführt.The Synthesis of polycarbonates from dihydroxydiarylalkanes and phosgene in an alkaline environment is an exothermic reaction and is in one Temperature range from -5 ° C to 100 ° C, preferably 15 ° C to 80 ° C, most preferably 25 to 65 ° C performed.
Daher ist es erforderlich, dass die erfindungsgemäß für die Mischung und den vorgelagerten Oligomerisierungsschritt eingesetzte(n) Pumpe(n) auf eine Temperatur von –5°C bis 100°C, bevorzugt von 15°C bis 80°C, besonders bevorzugt von 25°C bis 65°C thermostatisierbar ist (sind).Therefore it is necessary that the invention for the mixture and the preceding oligomerization step used (s) Pump (s) to a temperature of -5 ° C to 100 ° C, preferably from 15 ° C to 80 ° C, more preferably from 25 ° C to 65 ° C is thermostatable (are).
Je nach Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch kann unter Normaldruck oder unter Überdruck gearbeitet werden. Die erfindungsgemäß verwendete(n) Pumpe(n) können für Systemdrücke bis 350 bar und 450°C ausgelegt werden. Sie sind somit für den Einsatz in einem breiten Verfahrensfenster geeignet.ever according to solvent or solvent mixture be operated under normal pressure or under pressure. The pump (s) used according to the invention can for system pressures up to 350 bar and 450 ° C be interpreted. They are thus for use in one wide process window suitable.
Beim Phasengrenzflächenverfahren wird vorzugsweise in Druckbereichen von 1 bis 50 bar, besonders bevorzugt in Bereichen von 1 bis 10 bar gearbeitet.At the Phase interface method is preferably in pressure ranges from 1 to 50 bar, more preferably in ranges from 1 to 10 worked bar.
Die organische Phase kann ein oder Mischungen mehrerer Lösungsmittel enthalten. Geeignete Lösungsmittel sind aromatische und/oder aliphatische chlorierte Kohlenwasserstoffe, bevorzugt Dichlormethan, Trichlorethylen, 1,1,1-Trichlorethan, 1,1,2-Trichlorethan und Chlorbenzol und deren Gemische. Es können jedoch auch aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, m-/p-/o-Xylol oder aromatische Ether wie Anisol allein, im Gemisch oder zusätzlich oder im Gemisch mit chlorierten Kohlenwasserstoffen verwendet werden, bevorzugt sind Dichlormethan und Chlorbenzol und deren Gemische. Eine andere Ausführungsform der Synthese verwendet Lösungsmittel welche Polycarbonat nicht lösen sondern nur anquellen. Es können daher auch Nichtlösungsmittel für Polycarbonat in Kombination mit Lösungsmitteln verwendet werden. Wobei dann als Lösungsmittel auch in der wässrigen Phase lösliche Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran, 1,3- oder 1,4-Dioxan oder 1,3-Dioxolan verwendet werden können, wenn der Lösungsmittelpartner die zweite organische Phase bildet.The organic phase may be one or mixtures of several solvents contain. Suitable solvents are aromatic and / or aliphatic chlorinated hydrocarbons, preferably dichloromethane, trichlorethylene, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane and chlorobenzene and their Mixtures. However, they can also be aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, m- / p- / o-xylene or aromatic ethers such as anisole alone, in admixture or in addition or in admixture with chlorinated hydrocarbons are used are preferred Dichloromethane and chlorobenzene and mixtures thereof. Another embodiment the synthesis uses solvents which polycarbonate do not solve but only swell. It can therefore also Non-solvent for polycarbonate in combination be used with solvents. Then as a solvent also in the aqueous phase soluble solvents such as tetrahydrofuran, 1,3- or 1,4-dioxane or 1,3-dioxolane can be when the solvent partner the forms second organic phase.
Geeignete
Diphenole sind solche der allgemeinen Formel,
Bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-1-phenyl-propan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan (Bisphenol A (BPA)), 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,3-Bis-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]benzol (Bisphenol M), 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1,3-Bis-[2-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzol, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 2-Hydrocarbyl-3,3-bis(4-hydroxyaryl)phthalimidine, 3,3-Bis(4-hydroxyaryl)-1-aryl-1H-indol-2-on, 2,2-Bis(4-hydroxyaryl)-1-aryl-1H-indol-2-on und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC).preferred Diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -phenyl-ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A (BPA)), 2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-bis [2- (4-hydroxyphenyl) -2-propyl] benzene (bisphenol M), 2,2-bis- (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -propane, Bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -propane, Bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, 2,4-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-Bis- [2- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-propyl] -benzene, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane, 2-hydrocarbyl-3,3- Phthalimidines bis (4-hydroxyaryl), 3,3-bis (4-hydroxyaryl) -1-aryl-1H-indol-2-one, 2,2-bis (4-hydroxyaryl) -1-aryl-1H-indol-2-one and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC).
Besonders bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenylethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A (BPA)), 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 2-Hydrocarbyl-3,3-bis(4-hydroxyphenyl)phthalimidin, 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-1-phenyl-1H-indol-2-on, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-1-phenyl-1H-indol-2-on, 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-1-methyl-1H-indol-2-on, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-1-methyl-1H-indol-2-on, 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-N-methyl-phthalimidin, 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-N-phenyl-phthalimidin und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC).Especially preferred diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -phenylethane, 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane (bisphenol A (BPA)), 2,2-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -propane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl ) cyclohexane, 2-Hydrocarbyl-3,3-bis (4-hydroxyphenyl) phthalimidine, 3,3-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-1H-indol-2-one, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-1H-indol-2-one, 3,3-bis (4-hydroxyphenyl) -1-methyl-1H-indol-2-one, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-methyl-1H-indol-2-one, 3,3-bis (4-hydroxyphenyl) -N-methyl-phthalimidine, 3,3-bis (4-hydroxyphenyl) -N-phenyl-phthalimidine and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (Bisphenol TMC).
Diese
und weitere geeignete Diphenole sind z. B. in den
Im Falle der erfindungsgemäßen Herstellung von Homopolycarbonaten wird nur ein Diphenol eingesetzt, im Falle der erfindungsgemäßen Herstellung von Copolycarbonaten werden mehrere Diphenole eingesetzt, wobei selbstverständlich die verwendeten Diphenole, wie auch alle anderen der Synthese zugesetzten Chemikalien und Hilfsstoffe mit den aus ihrer eigenen Synthese, Handhabung und Lagerung stammenden Verunreinigungen kontaminiert sein können, obwohl es wünschenswert ist, mit möglichst sauberen Rohstoffen zu arbeiten.In the case of the preparation of homopolycarbonates according to the invention, only one diphenol is used, in the case of the inventive preparation of copolycarbonates several diphenols are used, of course, the diphenols used, as well as all other chemicals added to the synthesis and auxiliaries with those from their own synthesis, handling and Storage contaminants may be contaminated, although it is desirable to use as clean as possible raw materials work.
Unter Alkalilauge ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt Natronlauge, Kalilauge oder Mischungen aus diesen, besonders bevorzugt Natronlauge zu verstehen.Under In the context of the invention, alkali metal hydroxide is preferably sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution or mixtures of these, particularly preferably sodium hydroxide to understand.
Die wässrige Phase im erfindungsgemäßen Verfahren enthält Alkalilauge, ein oder mehrere Diphenole und Wasser, wobei die Konzentration dieser wässrigen Lösung bezüglich der Summe der Diphenole, nicht als Natriumsalz sondern als freies Diphenol gerechnet, vorzugsweise zwischen 1 und 30 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 3 und 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, variieren kann. Ganz besonders bevorzugt kann die Konzentration dieser wässrigen Lösung bezüglich der Summe der Diphenole zwischen 3 und 8 Gew.-% für Polycarbonate mit einem MW von größer als 45000 gmol–1 und zwischen 12 bis 22 Gew.-% für Polycarbonate mit einem MW von 45000 oder kleiner variieren. Dabei kann es bei höheren Konzentrationen notwendig sein, die Lösungen zu temperieren. Die zur Lösung der Diphenole verwendete Alkalihydroxid, z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid, kann fest oder als entsprechende wässrige Alkalilauge verwendet werden. Die Konzentration der Alkalilauge richtet sich nach der Zielkonzentration der angestrebten Diphenollösung, liegt aber in der Regel zwischen 5 und 25 Gew.-%, bevorzugt 5 und 10 Gew.-% bezogen auf 100%ige Alkalilauge, oder aber wird konzentrierter gewählt und anschließend mit Wasser verdünnt. Bei dem Verfahren mit anschließender Verdünnung werden Alkalilaugen mit Konzentrationen zwischen 15 und 75 Gew.-%, bevorzugt 25 und 55 Gew.-%, gegebenenfalls temperiert, verwendet. Der Alkaligehalt pro mol Diphenol ist von der Struktur des Diphenols abhängig, bewegt sich aber in der Regel von 0,25 mol Alkali/mol Diphenol bis 5,00 mol Alkali/mol Diphenol, bevorzugt von 1,5 bis 2,5 Mol Alkali/mol Diphenol und im besonders bevorzugten Fall, dass Bisphenol A als alleiniges Diphenol verwendet wird, von 1,85 bis 2,15 mol Alkali. Wird mehr als ein Diphenol verwendet, so können diese zusammen gelöst werden. Da die Löslichkeit von Diphenolen sehr stark von der verwendeten Alkalimenge abhängt, kann es jedoch vorteilhaft sein, statt einer Lösung mit zwei Diphenolen besser zwei Lösungen mit je einem in einer geeigneten Alkalilauge gelösten Diphenol zu haben, die dann getrennt so dosiert werden, dass das richtige Mischungsverhältnis entsteht. Weiterhin kann es von Vorteil sein, das oder die Diphenol(e) nicht in Alkalilauge sondern in mit zusätzlichem Alkali ausgestatteter, verdünnter Diphenollösung zu lösen. Die Lösevorgänge können von festem Diphenol, meist in Schuppen oder Prillform oder auch von geschmolzenem Diphenol ausgehen. Das eingesetzte Alkalihydroxid bzw. die Alkalilauge kann im Falle von Natriumhydroxid bzw. Natronlauge beispielsweise nach dem Amalgamverfahren oder dem sogenannten Membranverfahren hergestellt worden sein. Beide Verfahren werden seit langer Zeit benutzt und sind dem Fachmann geläufig. Bevorzugt wird im Falle von Natronlauge solche hergestellt nach dem Membranverfahren verwendet.The aqueous phase in the process according to the invention contains alkali metal hydroxide, one or more diphenols and water, the concentration of this aqueous solution being calculated as the sum of the diphenols, not as sodium salt but as free diphenol, preferably between 1 and 30% by weight, more preferably between 3 and 25 wt .-%, based on the total weight of the aqueous solution may vary. Most preferably, the concentration of this aqueous solution with respect to the sum of the diphenols between 3 and 8 wt .-% for polycarbonates having an M W of greater than 45000 gmol -1 and between 12 to 22 wt .-% for polycarbonates with an M W vary from 45000 or smaller. It may be necessary at higher concentrations to temper the solutions. The alkali hydroxide used to dissolve the diphenols, e.g. For example, sodium or potassium hydroxide, solid or can be used as the corresponding aqueous alkali. The concentration of the alkali metal hydroxide depends on the target concentration of the desired diphenol solution, but is usually between 5 and 25 wt .-%, preferably 5 and 10 wt .-% based on 100% alkali hydroxide, or is more concentrated and then selected Diluted with water. In the method with subsequent dilution alkali solutions are used with concentrations between 15 and 75 wt .-%, preferably 25 and 55 wt .-%, optionally tempered. The alkali content per mole of diphenol depends on the structure of the diphenol, but generally ranges from 0.25 moles of alkali / mole of diphenol to 5.00 moles of alkali / mole of diphenol, preferably from 1.5 to 2.5 moles of alkali / mol diphenol, and in the most preferred case bisphenol A is used as the sole diphenol, from 1.85 to 2.15 moles of alkali. If more than one diphenol is used, they can be dissolved together. Since the solubility of diphenols very much depends on the amount of alkali used, it may be advantageous to have instead of a solution with two diphenols better two solutions each with a dissolved in a suitable alkali metal diphenol, which are then metered separately so that the correct Mixing ratio arises. Furthermore, it may be advantageous not to dissolve the diphenol (s) in alkali solution but in dilute diphenol solution equipped with additional alkali. The dissolution processes can be based on solid diphenol, usually in flakes or prills or molten diphenol. In the case of sodium hydroxide or sodium hydroxide solution, the alkali hydroxide or alkali lye used can be prepared, for example, by the amalgam process or the so-called membrane process. Both methods have been used for a long time and are familiar to the person skilled in the art. In the case of caustic soda, preference is given to using those prepared by the membrane process.
In einer solchen wässrigen Lösung und/oder der wässrigen Phase liegen das oder die Diphenol(e) ganz oder teilweise in Form der entsprechenden Alkalisalze bzw. Dialkalisalze vor.In such an aqueous solution and / or the aqueous Phase are the diphenol (s) in whole or in part in the form the corresponding alkali metal salts or dialkali salts.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden für die Mischung der organischen und wässrigen Phase und den vorgelagerten Oligomerisierungsschritt eine oder mehrere Pumpe(n) verwendet. Mehrere Pumpen können insbesondere im industriellen Maßstab aus Kapazitätsgründen verwendet werden. Im Falle des Einsatzes mehrerer Pumpen können diese sowohl parallel als auch in Reihe geschaltet sein. Bevorzugt wäre eine Parallelschaltung mehrerer Pumpen. Die Pumpe übernimmt im erfindungsgemäßen Verfahren die Funktion eines Mischaggregats zum Vermischen der organischen und wässrigen Phase zur Herstellung einer entsprechenden Emulsion, die Funktion des Reaktionsraumes für den Aufbau der Oligocarbonate sowie die Funktion der kontinuierlichen Förderung des Reaktionsgutes.in the inventive methods are for the mixture of the organic and aqueous phase and the upstream oligomerization step one or more pump (s) used. Several pumps can be used in industrial applications Scale used for capacity reasons become. In the case of using several pumps, these can both parallel and in series. Preferred would be a parallel connection of several pumps. The pump takes over in the process according to the invention the function of a mixing unit for mixing the organic and aqueous phase to Production of a corresponding emulsion, the function of the reaction space for the construction of oligocarbonates and the function of continuous delivery of the reaction mixture.
Die erfindungsgemäß verwendeten Pumpen arbeiten nach dem Stator-Rotor-Prinzip. Hierdurch wird bei der Mischung der beiden Phasen insbesondere Energie über Scherung in das Reaktionsgemisch eingetragen. Dadurch weist die resultierende Emulsion eine ausreichend große Phasengrenzfläche auf, so dass eine optimale Oligomerisierung an dieser Phasengrenzfläche erfolgen kann.The According to the invention used according to pumps the stator-rotor principle. This will be in the mixture of the two In particular, energy travels through shear in the reaction mixture entered. As a result, the resulting emulsion has sufficient large phase interface, allowing for optimal Oligomerization can take place at this phase interface.
Bei
den erfindungsgemäß verwendeten Pumpen stellt
das Pumpengehäuse vorzugsweise den Stator und im Inneren
der Pumpe befinden sich ein oder mehrere Rotoren. Im Falle mehrerer
Rotoren sind diese vorzugsweise auf der gleichen Rotorachse aufgebracht.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Pumpen handelt es
sich vorzugsweise um Kreiselpumpen. In bevorzugten Ausführungsformen
sind dies solche Kreiselpumpen, deren Laufrad (Rotor) eine peripherale
Bauform aufweist (Peripheralradpumpe). In weiteren bevorzugten Ausführungsformen
sind dies solche Kreiselpumpen, deren Laufrad (Rotor) eine radiale
Bauform aufweist (Radialradpumpe). Erfindungsgemäß besonders
bevorzugt sind Pumpen, die nach dem Prinzip der Peripheralradpumpe
arbeiten. Solche Kreiselpumpen und deren Funktionsweise sind dem
Fachmann bekannt (vgl. z. B.
Die
in
- 11
- Phosgen/Lösungsmittel-ZustromPhosgene / solvent influx
- 22
- Zustrom wässrig/alkalische Natriumbisphenolat-Lösunginflux aqueous / alkaline sodium bisphenolate solution
- 33
- Natronlauge-Zustrom (NaOH-Zustrom)Caustic soda influx (NaOH-influx)
- 44
- Abgeführtes ReaktionsgemischAbgeführtes reaction
- RR
- Rotierende Innenvorrichtungrotating interior device
- SS
- Schaufeln an der rotierenden Innvorrichtungshovel on the rotating inn device
- KK
- Umlaufkanalcirculation channel
- RZRZ
- Reaktionszulaufseite (Saugseite)Reaction inlet side (Suction side)
- RARA
- Reaktionsablaufseite (Druckseite)Reaction discharge side (Face)
- PP
- Statisches Gehäuse der Peripheralradpumpe mit rotierender Innenvorrichtungstatic Housing of Peripheralradpumpe with rotating inner device
Die
in
Die erfindungsgemäß verwendeten Pumpen sind thermostatisierbar, d. h. weisen einen Ein- und Auslass für eine Thermostatisierflüssigkeit auf. Durchflussraum für diese Thermostatisierflüssigkeit und Reaktionsraum für das Reaktionsgut sind dabei derart voneinander getrennt, dass kein Stoffaustausch aber ein Wärmeaustausch erfolgen kann.The Pumps used in the invention are thermostatable, d. H. have an inlet and outlet for a Thermostatisierflüssigkeit on. Flow space for this Thermostatisierflüssigkeit and reaction space for the reaction mixture are so separated from each other, that no mass transfer but a heat exchange can be done.
Die
erfindungsgemäß verwendeten Pumpen weisen als
Zuführung zum Reaktionsraum wenigstens jeweils einen Zugang
für die organische und die wässrige Phase sowie
wenigstens einen Ausgang für die oligocarbonathaltige Reaktionsmischung
auf (vgl.
Die
Darstellung in
Die
in
- 11
- Phosgen/Lösungsmittel-ZustromPhosgene / solvent influx
- 22
- Zustrom wässrig/alkalische Natriumbisphenolat-Lösunginflux aqueous / alkaline sodium bisphenolate solution
- 33
-
Erster
Natronlauge-Zustrom (NaOH-Zustrom
1 )First caustic soda inflow (NaOH inflow1 ) - 44
- Abgeführtes ReaktionsgemischAbgeführtes reaction
- 55
-
Zweiter
Natronlauge-Zustrom (NaOH-Zustrom
2 )Second sodium hydroxide feed (NaOH feed2 ) - 66
- Kettenabbrecherchain terminators
- 77
- Katalysatorcatalyst
- Pppp
- PeripheralradpumpePeripheralradpumpe
- STST
- Statikmischerstatic mixer
- VR1VR1
- Verweilreaktor 1residence reactor 1
- VR2VR2
- Verweilreaktor 2 (optional)residence reactor 2 (optional)
- WTWT
- Wärmetauscherheat exchangers
- DEHDEH
- DruckerhöhungspumpeBooster pump
- TGTG
- Trenngefäßseparation vessel
- WW
- nachträgliche Wäschesubsequent Laundry
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann der erfindungsgemäß verwendeten
Pumpe auch ein Umpumpreaktor anstelle eines Verweilreaktors nachgeschaltet
sein. Diese Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Verfahrens hätte den Vorteil, dass bestehende Anlagen durch
Vorschalten einer erfindungsgemäß verwendeten
Pumpe genutzt werden könnten, ohne dass weitreichende Umbauten
an den Anlagen erforderlich wären. Ein schematischer beispielhafter
Aufbau für eine solche erfindungsgemäße
Reaktionsführung ist in
In einer Verfahrensvariante mit der erfindungsgemäß verwendeten Pumpe nachgeschaltetem Umpumpreaktor können die Edukte, wie z. B. die Diphenolatlösung oder der erste Natronlauge- Zustrom, entweder vollständig der Pumpe zugegeben oder gegebenenfalls anteilig erst dem nachgeschalteten Umpumpreaktor zugeführt werden.In a variant of the method with the invention used Pump downstream Umpumpreaktor the starting materials, such as The diphenolate solution or the first caustic soda feed, either completely added to the pump or optionally proportionately supplied only to the downstream Umpumpreaktor become.
Die
in
- 2'2 '
- optionaler Zustrom eines Anteils wässrig/alkalischer Natriumbisphenolat-Lösungoptional Influx of a portion of aqueous / alkaline sodium bisphenolate solution
- 3'3 '
-
optionaler
Zustrom eines Anteils des ersten Natronlauge-Zustrom (NaOH-Zustrom
1' )optional feed of a portion of the first caustic soda feed (NaOH feed1' ) - EGEC
- Entgasungsgefäßdegassing vessel
- URUR
- Umpumpreaktorcirculating reactor
- ATAT
- Austragspumpedischarge pump
- PP
- Pumpe zur Aufrechterhaltung des Umlaufspump to maintain the circulation
Die Verweilzeit der Reaktionsmischung in der erfindungsgemäß verwendeten Pumpe beträgt bevorzugt 20 Sekunden bis 10 Minuten, besonders bevorzugt 30 Sekunden bis 5 Minuten und ganz besonders bevorzugt 30 Sekunden bis 3 Minuten.The Residence time of the reaction mixture in the invention used Pump is preferably 20 seconds to 10 minutes, especially preferably 30 seconds to 5 minutes and most preferably 30 seconds to 3 minutes.
Zur Regelung des Molekulargewichtes kann gegebenenfalls der Zusatz von einem oder mehreren monofunktionellen Kettenabbrecher(n), wie Phenol oder Alkylphenolen, insbesondere Phenol, p-tert.Butylphenol, iso-Octylphenol, Cumylphenol, deren Chlorkohlensäureester oder Säurechloride von Monocarbonsäuren bzw. Gemischen aus diesen Kettenabbrechern erforderlich sein. Solche Kettenabbrecher werden gegebenenfalls entweder mit dem oder den Dihydroxydiarylalkan(en) der Reaktion zugeführt oder aber zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Synthese zugesetzt, solange im Reaktionsgemisch noch Phosgen oder Chlorkohlensäureendgruppen vorhanden sind bzw. im Falle der Säurechloride und Chlorkohlensäureester als Kettenabbrecher solange genügend phenolische Endgruppen des sich bildenden Polymers zur Verfügung stehen. Vorzugsweise werden der oder die Kettenabbrecher jedoch nach der Phosgenierung an einem Ort oder zu einem Zeitpunkt zugegeben, an oder zu dem kein Phosgen mehr vorliegt, aber der Katalysator noch nicht zudosiert wurde, d. h. sie können vor dem Katalysator, mit dem Katalysator zusammen oder parallel dazu zudosiert werden.to Control of the molecular weight may optionally be the addition of one or more monofunctional chain terminators, such as phenol or alkylphenols, in particular phenol, p-tert-butylphenol, iso-octylphenol, Cumylphenol, their chloroformate or acid chlorides of monocarboxylic acids or mixtures of these chain terminators to be required. Such chain terminators are optionally either fed with the dihydroxydiarylalkane (s) of the reaction or added at any point in the synthesis, as long as phosgene or Chlorkohlensäureendgruppen in the reaction mixture are present or in the case of acid chlorides and chloroformate as chain terminators as long as enough phenolic end groups of the forming polymer are available. Preferably the chain terminator (s) after phosgenation on a Added or added at a time, at or to which no phosgene more is present, but the catalyst has not yet been added, d. H. they can be in front of the catalyst, with the catalyst be dosed together or in parallel.
In der gleichen Weise können gegebenenfalls ein oder mehrere Verzweiger oder Verzweigermischungen der Synthese zugesetzt werden. Üblicherweise werden solche Verzweiger jedoch vor dem oder den Kettenabbrecher(n) zugesetzt. Beispielsweise werden als Verzweiger Trisphenole, Quarterphenole, Säurechloride von Tri- oder Tetracarbonsäuren oder auch Gemische der Polyphenole oder der Säurechloride verwendet.In the same way may optionally one or more Branching or branching mixtures are added to the synthesis. Usually however, such branching agents are placed in front of the chain terminator (s) added. For example, as branching trisphenols, quarter phenols, Acid chlorides of tri- or tetracarboxylic acids or mixtures of polyphenols or acid chlorides used.
Beispiele für als Verzweiger geeignete Verbindungen mit drei oder mehr als drei phenolischen Hydroxylgruppen sind Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-hepten-2, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1,3,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1-Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, 2,2-Bis-(4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]-propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol, Tetra-(4-hydroxyphenyl)-methan.Examples of branching compounds having three or more than three phenolic hydros xyl groups are phloroglucinol, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) -heptene-2, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri- (4-hydroxyphenyl) -heptane, 1,3,5-tri- (4-hydroxyphenyl) -benzene, 1,1,1-tri- (4-hydroxyphenyl) -ethane, tri- (4-hydroxyphenyl) -phenylmethane, 2,2-bis (4 , 4-bis- (4-hydroxyphenyl) -cyclohexyl] -propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl-isopropyl) -phenol, tetra (4-hydroxyphenyl) -methane.
Beispiele für sonstige als Verzweiger geeignete trifunktionelle Verbindungen sind 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trimesinsäure, Cyanurchlorid und 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol.Examples for other trifunctional compounds suitable as branching agents are 2,4-dihydroxybenzoic acid, trimesic acid, Cyanuric chloride and 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole.
Besonders bevorzugte Verzweiger sind 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol und 1,1,1-Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan.Especially preferred branching agents are 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole and 1,1,1-tri- (4-hydroxyphenyl) ethane.
Als Katalysatoren für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich bevorzugt tertiäre Amine, wie z. B. Triethylamin, Tributylamin, Trioctylamin, N-Ethylpiperidin, N-Methylpiperidin oder N-i/n-Propylpiperidin, quartäre Ammoniumsalze wie z. B. Tetrabutylammonium-, Tributylbenzylammonium-, Tetraethylammoniumhydroxid, -chlorid, -bromid, -hydrogensulfat oder -tetrafluoroborat sowie die den vorangehend genannten Ammoniumverbindungen entsprechenden Phosphoniumverbindungen. Diese Verbindungen sind als typische Phasengrenzflächenkatalysatoren in der Literatur beschrieben, kommerziell erhältlich und dem Fachmann geläufig. Die Katalysatoren können einzeln, im Gemisch oder auch neben- und nacheinander dem erfindungsgemäßen Verfahren zugesetzt werden, gegebenenfalls auch vor der Phosgenierung, bevorzugt sind jedoch Dosierungen nach der Phosgeneintragung, es sei denn, es wird eine Oniumverbindung – d. h. Ammonium- oder Phosphoniumverbindung – oder Gemische aus Oniumverbindungen als Katalysatoren verwendet. Im Falle einer solchen Oniumsalzkatalyse ist eine Zugabe vor der Phosgendosierung bevorzugt. Die Dosierung des Katalysators oder der Katalysatoren kann in Substanz, in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise dem oder einem derer der organischen Phase bei der Polycarbonatsynthese, oder auch als wässrige Lösung erfolgen. Im Falle der Verwendung von tertiären Aminen als Katalysator kann beispielsweise deren Dosierung in wässriger Lösung als deren Ammoniumsalze mit Säuren, bevorzugt Mineralsäuren, insbesondere Salzsäure, erfolgen. Bei Verwendung mehrerer Katalysatoren oder der Dosierung von Teilmengen der Katalysatorgesamtmenge können natürlich auch unterschiedliche Dosierungsweisen an verschiedenen Orten oder zu verschiedenen Zeiten vorgenommen werden. Die Gesamtmenge der verwendeten Katalysatoren liegt zwischen 0,001 bis 10 Mol-%, bevorzugt 0,01 bis 8 Mol-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 5 Mol-% bezogen auf Mole eingesetzte Diphenole.When Catalysts for the invention Processes are preferably tertiary amines, such as. Triethylamine, tributylamine, trioctylamine, N-ethylpiperidine, N-methylpiperidine or N-i / n-propylpiperidine, quaternary ammonium salts as z. B. tetrabutylammonium, tributylbenzylammonium, tetraethylammonium hydroxide, chloride, bromide, hydrogen sulfate or tetrafluoroborate and the foregoing said ammonium compounds corresponding phosphonium compounds. These compounds are typical phase interface catalysts described in the literature, commercially available and the person skilled in the art. The catalysts can individually, in admixture or else next to and in succession to the invention Be added, optionally also before the phosgenation, however, dosages after phosgene entry are preferred unless it becomes an onium compound - d. H. Ammonium- or phosphonium compound - or mixtures of onium compounds used as catalysts. In the case of such onium salt catalysis it is preferable to add before the phosgene dosage. The dosage the catalyst or catalysts can be used in bulk, in one inert solvent, preferably the or one of these the organic phase in the polycarbonate synthesis, or as take place aqueous solution. In case of use of tertiary amines as a catalyst, for example their dosage in aqueous solution as their Ammonium salts with acids, preferably mineral acids, hydrochloric acid in particular. When using several Catalysts or the metering of subsets of the total catalyst amount can of course also different dosage ways made in different places or at different times become. The total amount of catalysts used is between 0.001 to 10 mol%, preferably 0.01 to 8 mol%, particularly preferably 0.05 to 5 mol% based on moles diphenols used.
Oligocarbonate
sind im Rahmen der Erfindung bevorzugt solche der allgemeinen Formeln
(I), (II) und/oder (III), worin
u
für 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20, bevorzugt für
0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 12, besonders bevorzugt für
0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 8 steht,
y für eine
ganze Zahl von 1 bis 20, bevorzugt von 1 bis 12, besonders bevorzugt
von 1 bis 8, und
z für 0 oder eine ganze Zahl von
1 bis 20, bevorzugt für 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis
12, besonders bevorzugt für 0 oder eine ganze Zahl von
1 bis 8 steht.Oligocarbonates are in the context of the invention preferably those of the general formulas (I), (II) and / or (III), wherein
u is 0 or an integer from 1 to 20, preferably 0 or an integer from 1 to 12, particularly preferably 0 or an integer from 1 to 8,
y is an integer from 1 to 20, preferably from 1 to 12, particularly preferably from 1 to 8, and
z is 0 or an integer from 1 to 20, preferably 0 or an integer from 1 to 12, more preferably 0 or an integer from 1 to 8.
Solche Oligomere weisen bevorzugt ein mittleres Molekulargewicht Mw von bis zu 5000 g/mol, bevorzugt bis zu 3500 g/mol, ganz besonders bevorzugt bis zu 2000 g/mol auf.Such oligomers preferably have an average molecular weight M w of up to 5000 g / mol, preferably up to 3500 g / mol, very particularly preferably up to 2000 g / mol.
Bei den im Rahmen dieser Anmeldung angegebenen mittleren Molekulargewichtsmittel handelt es sich um Gewichtsmittel (Mw), welche durch Gelpermeationschromotographie (GPC) unter Nutzung von Polycarbonat als Standard ermittelt wurden. Die Detektion der Eluatsignale kann beispielsweise durch Nutzung des Brechungsindex oder durch UV-Absorption im Bereich von z. B. 254 nm erfolgen.The average molecular weight agents given herein are weight average (M w ) determined by gel permeation chromatography (GPC) using polycarbonate as the standard. The detection of eluate signals, for example, by using the refractive index or by UV absorption in the range of z. B. 254 nm.
Aus
der oder den Pumpen wird die oligocarbonathaltige Reaktionsmischung
in wenigstens einem Reaktor unter Zugabe von weiterer Alkalilauge,
gegebenenfalls Kettenabbrecher(n) und gegebenenfalls wenigstens
eines weiteren Katalysators zu Polycarbonaten aufkondensiert. In
bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Aufkondensation
in einer Kaskade von mehreren hintereinander geschalteten Reaktoren.
Als geeignete Reaktoren für die Aufkondensation kommen beliebige
Reaktorausführungen, wie z. B. Rührkessel, Rohrreaktoren,
Umpumpreaktoren, deren Kaskaden oder deren Kombinationen in Frage
(vgl. z. B.
Zur Aufarbeitung des ausreagierten, höchstens noch Spuren, bevorzugt weniger als 2 ppm an Chlorkohlensäureestern enthaltende, mindestens zweiphasige Reaktionsgemisch lässt man zur Phasentrennung absitzen. Die wässrige alkalische Phase wird gegebenenfalls ganz oder teilweise zurück in die Polycarbonatsynthese als wässrige Phase geleitet oder aber der Abwasseraufarbeitung zugeführt, wo Lösungsmittel- und Katalysatoranteile abgetrennt und gegebenenfalls in die Polycarbonatsynthese rückgeführt werden. In einer anderen Variante der Aufarbeitung wird nach Abtrennung der organischen Verunreinigungen, insbesondere von Lösungsmitteln und Polymerresten, und gegebenenfalls nach der Einstellung eines bestimmten pH-Wertes, z. B. durch Natronlaugezugabe, das Salz abgetrennt, welches z. B. der Chloralkalielektrolyse zugeführt werden kann, während die wässrige Phase gegebenenfalls wieder der Polycarbonatsynthese zugeführt wird.to Processing of the reacted, at most still traces, preferably contains less than 2 ppm of chlorocarbonic acid esters, At least two-phase reaction mixture is allowed to settle for phase separation. The aqueous alkaline phase is optionally completely or partially back to the polycarbonate synthesis as aqueous Phase passed or fed to the wastewater treatment, where solvent and catalyst components separated and optionally recycled to the polycarbonate synthesis become. In another variant of the workup is after separation the organic impurities, in particular of solvents and polymer residues, and optionally after adjustment of a certain pH, z. B. by sodium hydroxide, the salt separated, which z. B. the chloralkali electrolysis are supplied may, while the aqueous phase optionally again the polycarbonate synthesis is supplied.
Die organische, das Polycarbonat enthaltende Phase kann anschließend zur Entfernung der Kontaminationen alkalischer, ionischer oder katalytischer Art auf verschiedene, dem Fachmann bekannte Weisen gereinigt werden.The organic, the polycarbonate-containing phase can subsequently to remove contaminants alkaline, ionic or catalytic Be sorted in various ways known to those skilled in the art.
Die organische Phase enthält in der Regel auch nach einem oder mehreren Absetzvorgängen, gegebenenfalls unterstützt durch Durchläufe durch Absetzkessel, Rührkessel, Coalescer oder Separatoren bzw. Kombinationen aus diesen Maßnahmen – wobei gegebenenfalls Wasser in jedem oder einigen Trennschritten unter Umständen unter Verwendung von aktiven oder passiven Mischorganen zudosiert werden kann – noch Anteile der wässrigen alkalischen Phase in feinen Tröpfchen sowie des oder der Katalysator(en). Nach dieser groben Abtrennung der alkalischen, wässrigen Phase kann die organische Phase ein oder mehrmals mit verdünnten Säuren, Mineral-, Carbon- Hydroxycarbon- und/oder Sulfonsäuren gewaschen werden. Bevorzugt sind wässrige Mineralsäuren insbesondere Salzsäure, phosphorige Säure, Phosphorsäure oder Mischungen dieser Säuren. Die Konzentration dieser Säuren sollte dabei vorzugsweise im Bereich 0,001 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 5 Gew.-% liegen. Weiterhin kann die organische Phase mit entsalztem oder destilliertem Wasser wiederholt gewaschen werden. Die Abtrennung der, gegebenenfalls mit Teilen der wässrigen Phase dispergierten, organischen Phase nach den einzelnen Waschschritten geschieht mittels Absetzkessel, Rührkessel, Coalescer oder Separatoren bzw. Kombinationen aus diesen Maßnahmen, wobei das Waschwasser zwischen den Waschschritten gegebenenfalls unter Verwendung von aktiven oder passiven Mischorganen zudosiert werden kann. Zwischen diesen Waschschritten oder auch nach der Wasche können gegebenenfalls Säuren, vorzugsweise gelöst im Lösungsmittel welches der Polymerlösung zugrunde liegt, zugegeben werden. Bevorzugt werden hier Chlorwasserstoffgas, Phosphorsäure oder phosphorige Säure verwendet, die gegebenenfalls auch als Mischungen eingesetzt werden können. Die so erhaltene gereinigte Polycarbonatlösung sollte vorzugsweise nach dem letzten Trennvorgang nicht mehr als 5 Gew.-%, bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% Wasser enthalten.The organic phase usually also includes one or several settling operations, possibly supported through passages through settling kettle, stirred tank, Coalescers or separators or combinations of these measures - where optionally water in each or a few separation steps below Circumstances using active or passive mixing devices can be added - still shares the aqueous alkaline phase in fine droplets as well as the one or the other Catalyst (s). After this coarse separation of the alkaline, aqueous phase, the organic phase can be one or more times with dilute acids, mineral, carbon hydroxycarbon and / or sulfonic acids are washed. Preferred are aqueous mineral acids, in particular hydrochloric acid, Phosphoric acid, phosphoric acid or mixtures of these Acids. The concentration of these acids should be preferably in the range 0.001 to 50 wt .-%, preferably 0.01 to 5 wt .-% are. Furthermore, the organic phase with desalted or distilled water repeatedly. The separation which, optionally dispersed with parts of the aqueous phase, organic phase after each wash is done by means of Settling vessel, stirred tank, coalescer or separators or Combinations of these measures, with the washing water between the washing steps optionally using active or can be added to passive mixing devices. Between these washes or even after washing, acids, preferably dissolved in the solvent which the Polymer solution is based, are added. Prefers Here are hydrogen chloride gas, phosphoric acid or phosphorous Acid, which may also be used as mixtures can be used. The purified polycarbonate solution thus obtained should preferably not more than 5% by weight after the last separation process, preferably less than 1% by weight, most preferably less as 0.5 wt .-% water.
Die Isolierung des Polycarbonats aus der Lösung kann durch Verdampfen des Lösungsmittels mittels Temperatur, Vakuum oder eines erhitzten Schleppgases erfolgen. Andere Isolierungsmethoden sind beispielsweise Kristallisation und Fällung.The Isolation of the polycarbonate from the solution can be achieved by Evaporation of the solvent by means of temperature, vacuum or a heated towing gas. Other isolation methods are, for example, crystallization and precipitation.
Erfolgt
die Konzentrierung der Polycarbonatlösung und eventuell
auch die Isolierung des Polycarbonats durch Abdestillieren des Lösungsmittels,
gegebenenfalls durch Überhitzung und Entspannung, so spricht man
von einem „Flash-Verfahren". Ein solches Verfahren ist
dem Fachmann bekannt und beispielsweise in
Bei der Entfernung des Lösungsmittels durch Temperatur (Abdestillieren) bzw. dem technisch effektiveren Flash-Verfahren erhält man hochkonzentrierte Polycarbonatschmelzen. Beim Flashverfahren werden Polymerlösungen wiederholt unter leichtem Überdruck auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes unter Normaldruck erhitzt und diese, bezüglich des Normaldruckes, überhitzten Lösungen anschließend in ein Gefäß mit niedrigerem Druck, z. B. Normaldruck, entspannt. Es kann dabei von Vorteil sein, die Aufkonzentrationsstufen, oder anders ausgedrückt die Temperaturstufen der Überhitzung nicht zu groß werden zu lassen, sondern lieber ein zwei- bis vierstufiges Verfahren zu wählen.at the removal of the solvent by temperature (distilling off) or the technically more effective flash method one highly concentrated polycarbonate melts. In the flash process Polymer solutions are repeated under slight overpressure heated to temperatures above the boiling point under atmospheric pressure and these, with respect to normal pressure, overheated Solutions then in a vessel with lower pressure, z. B. normal pressure, relaxed. It can be done by Advantage, the concentration levels, or in other words the temperature levels of overheating do not become too high but rather a two- to four-step procedure choose.
Aus
den so erhaltenen hochkonzentrierten Polycarbonatschmelzen können
die Reste des Lösungsmittels entweder direkt aus der Schmelze
mit Ausdampfextrudern (vgl. z. B.
Polycarbonat-Granulate können – wenn möglich – durch direktes Abspinnen der Schmelze und anschließender Granulierung oder aber durch Verwendung von Austragsextrudern von denen in Luft oder unter Flüssigkeit, meist Wasser, abgesponnen wird, erhalten werden. Werden Extruder verwendet, so kann man der Polycarbonatschmelze vor dem Extruder, gegebenenfalls unter Einsatz von statischen Mischern oder durch Seitenextruder in diesem Extruder, Additive zusetzen.Polycarbonate granules can - if possible - through direct spinning of the melt and subsequent granulation or by using ejection extruders from those in the air or being spun under liquid, usually water, to be obtained. If extruders are used, the polycarbonate melt can be used before the extruder, if necessary using static mixers or by side extruder in this extruder, add additives.
Alternativ kann die Polycarbonatlösung einer Sprühverdampfung unterzogen werden. Bei einer Versprühung wird die Polycarbonatlösung gegebenenfalls nach Erhitzung entweder in ein Gefäß mit Unterdruck verdüst oder mittels einer Düse mit einem erhitzten Trägergas, z. B. Stickstoff, Argon oder Wasserdampf in ein Gefäß mit Normaldruck verdüst. In beiden Fällen erhält man in Abhängigkeit von der Konzentration der Polymerlösung Pulver (verdünnt) oder Flocken (konzentriert) des Polymers, aus dem gegebenenfalls auch die letzten Reste des Lösungsmittels wie oben entfernt werden müssen. Anschließend kann mittels eines Compoundierextruders und anschließender Abspinnung Granulat erhalten werden. Auch hier können Additive, wie oben beschrieben, in der Peripherie oder dem Extruder selbst, zugesetzt werden. Oftmals kann es erforderlich sein, vor der Extrusion aufgrund der geringen Schüttdichte der Pulver und Flocken einen Kompaktierungsschritt für das Polymerpulver zu durchlaufen.alternative For example, the polycarbonate solution may be spray-evaporated be subjected. Upon spraying, the polycarbonate solution becomes optionally after heating either in a vessel with Evaporate underpressure or with a nozzle a heated carrier gas, e.g. As nitrogen, argon or Steam atomized in a vessel at atmospheric pressure. In both cases you get in dependence from the concentration of polymer solution powder (diluted) or flakes (concentrated) of the polymer from which, if appropriate also the last residues of the solvent as above removed Need to become. Subsequently, by means of a Compounding extruders and subsequent spinning granules to be obtained. Again, additives, as described above, in the periphery or in the extruder itself. often It may be necessary before extrusion due to the low Bulk density of the powder and flakes a compaction step to go through for the polymer powder.
Alternativ kann aus der gewaschenen und gegebenenfalls noch aufkonzentrierten Polycarbonatlösung durch Zugabe eines Nichtlösungsmittels für Polycarbonat das Polymer weitgehend ausgefällt werden. Die Nichtlösungsmittel wirken dabei als Fällungsmittel. Hierbei ist es vorteilhaft, erst eine geringe Menge des Nichtlösungsmittels zuzugeben und gegebenenfalls auch Wartezeiten zwischen den Zugaben der Chargen an Nichtlösungsmittel einzulegen. Es kann außerdem von Vorteil sein, verschiedene Nichtlösungsmittels einzusetzen. Verwendung als Fällungsmittel finden hier z. B. aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Heptan, i-Octan oder Cyclohexan, Alkohole wie z. B. Methanol, Ethanol oder i-Propanol, Ketone, wie z. B. Aceton, oder Mischungen aus diesen. Bei der Fällung wird in der Regel die Polymerlösung langsam dem Fällungsmittel zugesetzt. Die so erhaltenen Polycarbonate werden wie bei der Sprühverdampfung beschrieben zu Granulat verarbeitet und gegebenenfalls additiviert.alternative may be from the washed and optionally still concentrated Polycarbonate solution by adding a non-solvent For polycarbonate, the polymer largely precipitated become. The non-solvents act as precipitant. It is advantageous here, first a small amount of the non-solvent and, if necessary, waiting times between additions of the batches of non-solvent. It can also be advantageous to use different non-solvent. Use as precipitant find here z. B. aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons, in particular heptane, i-octane or cyclohexane, alcohols such. As methanol, ethanol or i-propanol, ketones, such as. As acetone, or mixtures of these. In the precipitation is usually the polymer solution slowly added to the precipitant. The thus obtained Polycarbonates are described as in the spray evaporation processed into granules and optionally additiviert.
Nach anderen Verfahren werden Fällungs- und Kristallisation-Produkte oder amorph erstarrte Produkte in feinkörniger Form durch Überleiten von Dampfen eines oder mehrer Nichtlösungsmittel für Polycarbonat, unter gleichzeitiger Erhitzung unterhalb der Glastemperatur kristallisiert und weiter zu höheren Molekulargewichten aufkondensiert. Handelt es sich dabei um Oligomere gegebenenfalls mit unterschiedlichen Endgruppen (Phenolische und Kettenabbrecherenden) so spricht man von Festphasenaufkondensation.To Other processes include precipitation and crystallization products or amorphous solidified products in fine-grained form by passing over vaporizing one or more non-solvents for Polycarbonate, with simultaneous heating below the glass transition temperature crystallized and further to higher molecular weights condensed. If necessary, these are oligomers with different end groups (phenolic and chain terminator ends) This is called solid phase condensation.
Der Zusatz von Additiven dient der Verlängerung der Nutzungsdauer oder der verbesserung der Farbstabilität (Stabilisatoren), der Vereinfachung der Verarbeitung (z. B. Entformer, Fließhilfsmittel, Antistatika) oder der Anpassung der Polymereigenschaften an bestimmte Belastungen (Schlagzähmodifikatoren, wie Kautschuke; Flammschutzmittel, Farbmittel, Glasfasern).Of the Addition of additives serves to extend the useful life or improving the color stability (stabilizers), the simplification of processing (eg demoulding agents, flow aids, Antistatics) or the adaptation of the polymer properties to certain Loads (impact modifiers, such as rubbers, flame retardants, Colorant, glass fibers).
Diese Additive können einzeln oder in beliebigen Mischungen, zusammen oder in mehreren verschiedenen Mischungen der Polymerschmelze zugesetzt werden. Dies kann direkt bei der Isolierung des Polymeren oder aber nach Aufschmelzen von Granulat in einem sogenannten Compoundierungsschritt erfolgen. Dabei können die Additive beziehungsweise deren Mischungen als Feststoff, vorzugsweise als Pulver, oder als Schmelze der Polymerschmelze zugesetzt werden. Eine andere Art der Dosierung ist die Verwendung von Masterbatches oder Mischungen von Masterbatches der Additive oder Additivmischungen.These Additives can be used individually or in any mixtures, together or in several different mixtures of the polymer melt be added. This can be done directly in the isolation of the polymer or but after melting of granules in a so-called compounding step respectively. In this case, the additives or their Mixtures as a solid, preferably as a powder, or as a melt be added to the polymer melt. Another type of dosage is the use of masterbatches or mixtures of masterbatches the additives or additive mixtures.
Geeignete
Additive sind beispielsweise beschrieben in "
Geeignete
Antioxidantien bzw. Thermostabilisatoren sind beispielsweise:
Alkylierte
Monophenole, Alkylthiomethylphenole, Hydrochinone und alkylierte
Hydrochinone, Tocopherole, hydroxylierte Thiodiphenylether, Alkylidenbisphenole,
O-, N- und S-Benzylverbindungen, hydroxybenzylierte Malonate, aromatische
Hydroxybenzylverbindungen, Triazinverbindungen, Acylaminophenole,
Ester von β-(3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure,
Ester von β-(5-tert-Butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)propionsäure,
Ester von β-(3,5-Dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure,
Ester von 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenylessigsäure,
Amide of β-(3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure,
geeignete Thiosynergisten, sekundäre Antioxidantien, Phosphite,
Phosphonite, Phosphonate und Phosphane, Benzofuranone oder Indolinone.Suitable antioxidants or thermal stabilizers are, for example:
Alkylated monophenols, alkylthiomethylphenols, hydroquinones and alkylated hydroquinones, tocopherols, hydroxylated thiodiphenyl ethers, alkylidenebisphenols, O-, N- and S-benzyl compounds, hydroxybenzylated malonates, aromatic hydroxybenzyl compounds, triazine compounds, acylaminophenols, esters of β- (3,5-di-tert-butyl) butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, esters of β- (5-tert-butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl) propionic acid, esters of β- (3,5-dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, esters of 3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylacetic acid, amides of β- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, suitable thiosynergists, secondary antioxidants, phosphites, phosphonites, phosphonates and phosphanes, benzofuranones or indolinones ,
Bevorzugte Antioxidantien bzw. Thermostabilisatoren sind organische Phosphite, Phosphonate und Phosphane, meist solche bei denen die organischen Reste ganz oder teilweise aus gegebenenfalls substituierten aromatischen Resten bestehen.preferred Antioxidants or thermal stabilizers are organic phosphites, Phosphonates and phosphanes, mostly those where the organic Residues wholly or partly of optionally substituted aromatic Remains exist.
Als Komplexierungsmittel für Schwermetalle und zur Neutralisation von Alkalispuren sind beispielsweise o- oder m-Phosphorsäuren, ganz oder teilweise veresterte Phosphate oder Phosphite geeignet.When Complexing agent for heavy metals and for neutralization of alkali traces are, for example, o- or m-phosphoric acids, fully or partially esterified phosphates or phosphites suitable.
Als Lichtschutzmittel (UV-Absorber) sind beispielsweise 2-(2'-Hydroxyphenyl)benzotriazole, 2-Hydroxybenzophenone, Ester von substituierten und unsubstituierten Benzoesäuren, Acrylate, sterisch gehinderte Amine, Oxamide, 2-(2-Hydroxyphenyl)-1,3,5-triazine oder substituierte Benztriazole geeignet, besonders bevorzugt sind substituierte Benztriazole.When Light stabilizers (UV absorbers) are, for example, 2- (2'-hydroxyphenyl) benzotriazoles, 2-hydroxybenzophenones, esters of substituted and unsubstituted Benzoic acids, acrylates, hindered amines, oxamides, 2- (2-hydroxyphenyl) -1,3,5-triazines or substituted benzotriazoles suitable, particularly preferred are substituted benzotriazoles.
Polypropylenglykole allein oder in Kombination mit z. B. Sulfonen oder Sulfonamiden als Stabilisatoren können gegen die Schädigung durch Gamma-Strahlen verwendet werden.polypropylene glycols alone or in combination with z. As sulfones or sulfonamides as stabilizers can fight against the injury be used by gamma rays.
Diese und andere Stabilisatoren können einzeln oder in Kombinationen verwendet werden und in den genannten Formen dem Polymer zugesetzt werden.These and other stabilizers may be used alone or in combinations be used and added to the polymer in the forms mentioned become.
Außerdem können Verarbeitungshilfsmittel wie Entformungsmittel, wie beispielsweise Derivate langkettiger Fettsäuren, zugesetzt werden. Bevorzugt sind z. B. Pentaerythrittetrastearat und Glycerinmonostearat. Sie werden allein oder im Gemisch vorzugsweise in einer Menge von 0,02 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Zusammensetzung eingesetzt. Geeignete flammhemmende Additive sind Phosphatester, d. h. Triphenylphosphat, Resorcindiphosphorsäureester, bromhaltige Verbindungen, wie bromierte Phosphorsäureester, bromierte Oligocarbonate und Polycarbonate, sowie bevorzugt Salze fluorierter organischer Sulfonsäuren. Geeignete Schlagzähmacher sind Butadienkautschuk mit aufgepfropftem Styrol-Acrylnitril oder Methylmethacrylat, Ethylen-Propylen-Kautschuke mit aufgepfropftem Maleinsäureanhydrid, Ethyl- und Butylacrylatkautschuke mit aufgepfropftem Methylmethacrylat oder Styrol-Acrylnitril, interpenetrierende Siloxan- und Acrylat-Netzwerke mit aufgepfropftem Methylmethacrylat oder Styrol-Acrylnitril.Furthermore can processing aids such as mold release agents, such as derivatives of long-chain fatty acids added become. Preferably z. Pentaerythritol tetrastearate and glycerol monostearate. They are used alone or in admixture preferably in an amount of 0.02 to 1 wt .-%, based on the composition of the composition used. Suitable flame retardant additives are phosphate esters, i. H. triphenyl Resorcinol diphosphoric acid esters, bromine-containing compounds, such as brominated phosphoric acid esters, brominated oligocarbonates and polycarbonates, and preferably salts of fluorinated organic Sulfonic acids. Suitable tougheners are butadiene rubber with grafted styrene-acrylonitrile or methyl methacrylate, ethylene-propylene rubbers with grafted maleic anhydride, ethyl and butyl acrylate rubbers with grafted methyl methacrylate or styrene-acrylonitrile, interpenetrating Siloxane and acrylate networks with grafted methyl methacrylate or styrene-acrylonitrile.
Des Weiteren können Farbmittel, wie organische Farbstoffe oder Pigmente sowie anorganische Pigmente, IR-Absorber, einzeln, im Gemisch oder auch in Kombination mit Stabilisatoren, Glasfasern, Glas(hohl)kugeln oder anorganischen Füllstoffen zugesetzt werden.Of Further, colorants such as organic dyes or Pigments and inorganic pigments, IR absorbers, individually, in a mixture or in combination with stabilizers, glass fibers, glass (hollow) balls or inorganic fillers.
Polycarbonatschmelzen, die durch Isolierung des Polymers oder durch Compoundierung erzeugt wurden, können durch einen Düsenkopf in Strangform abgesponnen, mit Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, oder einer Kühlflüssigkeit, meist Wasser, abgekühlt und die erstarrten Stränge in handelsüblichen Granulatoren mit Schneiden die sich z. B. auf einer sich drehenden Walze befinden, in Luft, unter Schutzgas wie Stickstoff oder Argon oder unter Wasser granuliert werden. Je nach apparativer Ausführung entstehen dabei säulenförmige Granulate mit rundem oder elliptischem Querschnitt und rauher oder glatter Oberfläche. Die Schnittkanten können glatt sein oder glasartigen Bruch aufweisen mit ausgebrochenen Schnittkanten oder aber stehengebliebenen Resten an den Schnittkanten. Wünschenswert ist ein möglichst gleichmäßig geformtes Granulat mit möglichst wenig verbleibenden Überständen an den Schnittkanten. Weiterhin ist der Staubanteil im Granulat möglichst gering zu halten, bevorzugt unter 100 mg/kg Granulat. Der Durchmesser der Granulatkörner soll zwischen 0,5 mm und 10 mm, bevorzugt bei 1 bis 8 mm, besonders bevorzugt bei 3 bis 6 mm liegen. Während die Länge der Granulatkörner zwischen 1 bis 10 mm, bevorzugt zwischen 2 bis 8 mm und das Gewicht zwischen 10 und 50 mg bevorzugt zwischen 15 und 30 mg liegen sollte. Bevorzugt ist ein Granulat dessen Verhältnis von Durchmesser, bei elliptischem Querschnitt des mittleren Durchmessers, zur Länge 0,8 bis 1,2 beträgt, besonders bevorzugt eines mit dem Verhältnis von ca. 1. Diese Parameter unterliegen Größenverteilungen, bevorzugt sind möglichst enge Verteilungen, also möglichst gleichmäßig dimensionierte Granulate.Polycarbonate melts produced by isolation of the polymer or by compounding can be spun through a die head in strand form, filled with gas, e.g. As air or nitrogen, or one Coolant, usually water, cooled and the solidified strands in commercial granulators with cutting the z. B. are on a rotating roll, in air, under inert gas such as nitrogen or argon or under water granulated. Depending on the apparatus design, columnar granules with a round or elliptical cross section and a rough or smooth surface are formed. The cut edges may be smooth or have a glassy break with broken cut edges or left-over residues at the cut edges. Desirable is a uniformly shaped as possible granules with as few remaining supernatants at the cutting edges. Furthermore, the dust content in the granules is to be kept as low as possible, preferably below 100 mg / kg of granules. The diameter of the granules should be between 0.5 mm and 10 mm, preferably 1 to 8 mm, particularly preferably 3 to 6 mm. While the length of the granules should be between 1 to 10 mm, preferably between 2 to 8 mm and the weight between 10 and 50 mg preferably between 15 and 30 mg. Preferably, a granulate whose ratio of diameter, with an elliptical cross section of the average diameter, to the length 0.8 to 1.2, more preferably one with the ratio of about 1. These parameters are subject to size distributions, preferred are very narrow distributions, ie as uniformly sized granules.
Abkühlung, Abspinnung, Granulierung und der anschließende Transport oder die Förderung des Granulates mit Gas oder Flüssigkeit, und die anschließende Lagerung, gegebenenfalls nach einem Durchmischungs- oder Homogenisierungsprozess, sind so zu gestalten, dass möglichst trotz der gegebenenfalls vorhandenen statischen Aufladung keine Verunreinigungen auf die Polymer-, Strang- oder Granulatoberfläche aufgebracht werden, wie beispielsweise Staub, Abrieb aus den Maschinen, aerosolartige Schmiermittel und andere Flüssigkeiten sowie Salze aus möglicherweise verwendeten Wasserbädern oder Kühlungen.Cooling, Spinning, granulation and subsequent transport or conveying the granulate with gas or liquid, and subsequent storage, optionally after one Mixing or homogenization process, should be designed so that possible, despite the possibly existing static Charges no impurities on the polymer, strand or Granule surface are applied, such as Dust, abrasion from the machines, aerosol-like lubricants and others Liquids and salts from possibly used Water baths or cooling.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polymere sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.The produced by the process according to the invention Polymers are also the subject of the present application.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polymere weisen eine enge Molekulargewichtsverteilung auf, vorzugsweise sogar eine engere als die nach dem Stand der Technik mit dem Phasengrenzflächenverfahren hergestellten. Bevorzugt weisen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polymere eine Uneinheitlichkeit U von 1,1 bis 1,6 (je nach Viskosität der hergestellten Polycarbonate) auf.The produced by the process according to the invention Polymers have a narrow molecular weight distribution, preferably even narrower than those of the prior art with the interfacial process produced. Preferably, those according to the invention Process produced polymers a nonuniformity U of 1.1 to 1.6 (depending on the viscosity of the polycarbonates produced).
Die erfindungsgemäß hergestellten Polycarbonate eignen sich beispielsweise zur Herstellung von Extrudaten und Formkörpern, insbesondere solchen zur Verwendung im transparenten Bereich, ganz besonders im Bereich optischer Anwendungen wie z. B. Platten, Stegplatten, Verglasungen, Streuscheiben, Lampenabdeckungen oder optischer Datenspeicher, wie Audio-CD, CD-R(W), DVD, DVD-R(W), Minidiscs in ihren verschiedenen nur lesbaren oder aber einmalbeschreibbaren gegebenenfalls auch wiederholt beschreibbaren Ausführungsformen.The Polycarbonates prepared according to the invention are suitable For example, for the production of extrudates and moldings, especially those for use in the transparent area, all especially in the field of optical applications such. B. plates, web plates, Glazings, diffusers, lamp covers or optical data storage, such as Audio CD, CD-R (W), DVD, DVD-R (W), Minidiscs in their various only readable or rewritable if necessary also repeatedly writable embodiments.
Weitere Anwendungen sind beispielsweise, ohne jedoch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung einzuschränken:
- 1. Sicherheitsscheiben, die bekanntlich in vielen Bereichen von Gebäuden, Fahrzeugen und Flugzeugen erforderlich sind, sowie als Schilde von Helmen.
- 2. Folien
- 3. Blaskörper (s. a.
US-A 2 964 794 - 4. Lichtdurchlässige Platten, wie Massivplatten oder insbesondere Hohlkammerplatten, beispielsweise zum Abdecken von Gebäuden wie Bahnhöfen, Gewächshäusern und Beleuchtungsanlagen.
- 5. Optische Datenspeicher, wie Audio CD's, CD-R(W)'s, DCD's, DVD-R(W)'s, Minidiscs und den Folgeentwicklungen
- 6. Ampelgehäuse oder Verkehrsschilder
- 7. Schaumstoffe mit offener oder geschlossener gegebenenfalls bedruckbarer Oberfläche
- 8. Fäden und Drähte (s. a.
DE-A 11 37 167 - 9. Lichttechnische Anwendungen, gegebenenfalls unter Verwendung von Glasfasern für Anwendungen im transluzenten Bereich
- 10. Transluzente Einstellungen mit einem Gehalt an Bariumsulfat
und oder Titandioxid und oder Zirkoniumoxid bzw. organischen polymeren
Acrylatkautschuken (
EP-A 0 634 445 EP-A 0 269 324 - 11. Präzisionsspritzgussteile, wie Halterungen, z. B. Linsenhalterungen; hier werden gegebenenfalls Polycarbonate mit Glasfasern und einem gegebenenfalls zusätzlichen Gehalt von 1–10 Gew.-% Molybdändisulfid (bez. auf die gesamte Formmasse) verwendet.
- 12. optische Geräteteile, insbesondere Linsen für
Foto- und Filmkameras (
DE-A 27 01 173 - 13. Lichtübertragungsträger, insbesondere
Lichtleiterkabel (
EP-A 0 089 801 - 14. Elektroisolierstoffe für elektrische Leiter und für Steckergehäuse und Steckverbinder sowie Kondensatoren.
- 15. Mobiltelefongehäuse.
- 16. Network interface devices
- 17. Trägermaterialien für organische Fotoleiter
- 18. Leuchten, Scheinwerferlampen, Streulichtscheiben oder innere Linsen.
- 19. Medizinische Anwendungen wie Oxygenatoren, Dialysatoren.
- 20. Lebensmittelanwendungen, wie Flaschen, Geschirr und Schokoladenformen.
- 21. Anwendungen im Automobilbereich, wie Verglasungen oder in Form von Elends mit ABS als Stoßfänger.
- 22. Sportartikel wie Slalomstangen, Skischuhschnallen.
- 23. Haushaltsartikel, wie Küchenspülen, Waschbecken, Briefkästen
- 24. Gehäuse, wie Elektroverteilerkästen
- 25. Gehäuse für elektrische Geräte wie Zahnbürsten, Föne, Kaffeemaschinen, Werkzeugmaschinen, wie Bohr-, Fräs-, Hobelmaschinen und Sägen
- 26. Waschmaschinen-Bullaugen
- 27. Schutzbrillen, Sonnenbrillen, Korrekturbrillen bzw. deren Linsen.
- 28. Lampenabdeckungen
- 29. Verpackungsfolien
- 30. Chip-Boxen, Chipträger, Boxen für Si-Wafer
- 31. Sonstige Anwendungen wie Stallmasttüren oder Tierkäfige.
- 1. Safety discs, which are known to be required in many areas of buildings, vehicles and aircraft, as well as shields of helmets.
- 2. Slides
- 3. Blow body (sa
US-A 2,964,794 - 4. Translucent panels, such as solid sheets or in particular hollow panels, for example, for covering buildings such as stations, greenhouses and lighting systems.
- 5. Optical data storage, such as Audio CD's, CD-R (W) 's, DCD's, DVD-R (W)' s, Mini Discs and subsequent developments
- 6. traffic light housing or traffic signs
- 7. Foams with open or closed optionally printable surface
- 8. Threads and wires (sa
DE-A 11 37 167 - 9. Lighting applications, optionally using glass fibers for translucent applications
- 10. Translucent settings containing barium sulfate and or titanium dioxide and or zirconium oxide or organic polymeric acrylate rubbers (
EP-A 0 634 445 EP-A 0 269 324 - 11. Precision injection molded parts, such as holders, e.g. B. lens mounts; Optionally polycarbonates with glass fibers and an optionally additional content of 1-10% by weight of molybdenum disulphide (based on the entire molding composition) are used here.
- 12. optical device parts, in particular lenses for photo and film cameras (
DE-A 27 01 173 - 13. light transmission carrier, in particular optical fiber cable (
EP-A 0 089 801 - 14. Electrical insulating materials for electrical conductors and for connector housings and connectors as well as capacitors.
- 15. Cellphone case.
- 16. Network interface devices
- 17. Support materials for organic photoconductors
- 18. Lights, Headlamps, Scatterers or Inner Lenses.
- 19. Medical applications such as oxygenators, dialyzers.
- 20. Food applications, such as bottles, dishes and chocolate molds.
- 21. Applications in the automotive sector, such as glazing or in the form of misery with ABS as a bumper.
- 22. Sporting goods like slalom poles, ski boot buckles.
- 23. Household items, such as kitchen sinks, sinks, mailboxes
- 24. Housing, such as electrical distribution boxes
- 25. Housing for electrical appliances such as toothbrushes, hair driers, coffee machines, machine tools, such as drilling, milling, planing machines and saws
- 26. Washing machine portholes
- 27. Goggles, sunglasses, corrective glasses or their lenses.
- 28. Lamp covers
- 29. Packaging films
- 30. Chip boxes, chip carriers, boxes for Si wafers
- 31. Other applications such as stable or animal cages.
Überraschend konnte zudem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Diphenol-Belastung des Abwassers reduziert werden.Surprised could also with the inventive method the diphenol load of the waste water can be reduced.
Die Verwendung von Pumpen mit dreifacher Funktion als Mischaggregat, Reaktionaraum für den Oligomerisierungsschritt sowie Förderaggregat ist für das Phasengrenzflächenverfahren zur Herstellung von Polycarbonaten in der Literatur nicht beschrieben. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher weiterhin die Verwendung einer oder mehrerer Pumpe(n) zur kontinierlichen Herstellung von Polycarbonat nach dem Phasengrenzflächenverfahren, wobei die Pumpe(n)
- – nach dem Stator-Rotor-Prinzip arbeitet (arbeiten)
- – thermostatisierbar ist (sind) und
- – wenigstens jeweils einen Zugang für eine organische und eine wässrige Phase und gegebenenfalls weitere Zugänge für Kettenabbrecher, Verzweiger und/oder zusätzlich Alkalilauge sowie wenigstens einen Ausgang für die oligocarbonathaltige Mischung aufweist (aufweisen),
- - works (works) according to the stator-rotor principle
- - Is thermostatable (are) and
- At least one access for an organic phase and one aqueous phase and optionally further accesses for chain terminators, branching agents and / or additionally alkali lye and at least one outlet for the mixture containing oligocarbonate (have)
Für diese Verwendung eignen sich die vorangehend für das erfindungsgemäße Verfahren bereits beschriebenen Pumpen. Insbesondere eignen sich hierfür Kreiselpumpen, besonders bevorzugt Peripheralradpumpen.For this use is the preceding for the invention Method already described pumps. In particular, are suitable for this centrifugal pumps, particularly preferably Peripheralradpumpen.
Die folgenden Beispiele dienen der beispielhaften Erläuterung der Erfindung und sind nicht als Beschränkung aufzufassen.The The following examples are given by way of example of the invention and are not to be considered as limiting.
BeispieleExamples
In einem kontinuierlichen Phasengrenzflächenprozess wurden Polycarbonate mittels jeweils unterschiedlichen Reaktorkonzepten hergestellt. In den Versuchen wurde der Einfluss des erfindungsgemäßen Einsatzes der speziellen Pumpe gegenüber bekannten Reaktoren wie Umpumprekatoren oder Düsen bei ansonsten gleichen Reaktionseinstellungen untersucht.In a continuous interfacial process Polycarbonates by means of different reactor concepts produced. In the experiments, the influence of the invention Use of the special pump over known reactors as Umpumprekatoren or nozzles with otherwise the same reaction settings examined.
Die
Reaktion wurde in allen Beispielen kontinuierlich in einer Emulsion
aus Wasser und einem Lösungsmittelgemisch aus 50 Gew.-%
Methylenchlorid und 50 Gew.-% Chlorbenzol durchgeführt.
Als Kettenabbrecher wurde p-tert-Butylphenol (BUP) eingesetzt. Als
Katalysator wurde n-Ethylpiperidin (EPP) eingesetzt. Die nach Abtrennen
der wässrigen Phase nach Durchlaufen der Verweilkaskade
aus den vier Nachreaktoren NR1 bis NR4 in
Die Durchführung erfolgte bei allen Beispielen mit folgenden Reaktionseinstellungen:
- • Na-Bisphenolat-Lösung: Durchsatz 910,3 g/h (0,598 mol Bisphenol A/h), Na-Bisphenolat-Gehalt: 15,0 Gew.-% Na-Bisphenolat bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung
- • Phosgen: 72,18 g/h (0,73 mol/h)
- • Lösungsmittel: 737,7 g/h (Lösungsmittelgemisch aus 50 Gew.-% Methylenchlorid und 50 Gew.-% Chlorbenzol)
- • Natronlauge: 113,9 g/h; NaOH-Gehalt: 44 Gew.-% NaOH, bezogen auf das Gesamtgewicht der Natronlauge, zum Lösen von 136,5 g Bisphenol A
- • Natronlauge nach erstem Reaktor: 49,5 g/h; NaOH-Gehalt: 44 Gew.-% NaOH bezogen auf das Gesamtgewicht der Natronlauge
- • Kettenabbrecher BUP: 3,594 g/h (in 140,2 g/h Lösungsmittelgemisch 50:50)
- • Katalysator EPP: 0,677 g/h; (in 6,2 g/h Lösungsmittel 50:50)
- • Phosgen/Bisphenol A: 122 mol-% Phosgen bezogen auf die Stoffmenge Bisphenol A
- • EPP/Bisphenol A: 1,0 mol-% EPP bezogen auf die Stoffmenge Bisphenol A
- • BUP/Bisphenol A: 4,0 mol-% BUP bezogen auf die Stoffmenge Bisphenol A
- • Reaktionstemperatur: 34°C
- • Polycarbonatgehalt: 15,0 Gew.-% Polycarbonat, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, gelöst in vorangehend genanntem Lösungsmittel
- • Zugabe des Kettenabbrechers nach dem ersten Reaktor
- • Na bisphenolate solution: throughput 910.3 g / h (0.598 mol bisphenol A / h), Na bisphenolate content: 15.0% by weight Na bisphenolate based on the total weight of the solution
- Phosgene: 72.18 g / h (0.73 mol / h)
- Solvent: 737.7 g / h (solvent mixture of 50% by weight of methylene chloride and 50% by weight of chlorobenzene)
- Sodium hydroxide: 113.9 g / h; NaOH content: 44% by weight of NaOH, based on the total weight of the sodium hydroxide solution, for dissolving 136.5 g of bisphenol A
- Sodium hydroxide solution after the first reactor: 49.5 g / h; NaOH content: 44% by weight of NaOH, based on the total weight of the sodium hydroxide solution
- • Chain terminator BUP: 3.594 g / h (in 140.2 g / h solvent mixture 50:50)
- • Catalyst EPP: 0.677 g / h; (in 6.2 g / h of solvent 50:50)
- • phosgene / bisphenol A: 122 mol% phosgene based on the amount of bisphenol A
- EPP / bisphenol A: 1.0 mol% EPP based on the amount of bisphenol A
- • BUP / bisphenol A: 4.0 mol% BUP based on the amount of bisphenol A
- • Reaction temperature: 34 ° C
- Polycarbonate content: 15.0% by weight of polycarbonate, based on the total weight of the solution, dissolved in the aforesaid solvent
- • Add the chain terminator after the first reactor
Die Zugabe des Kettenabbrechers erfolgte in allen Beispielen in der Weise, dass eine vergleichbare relative Viskosität (ηrel) für die Endprodukte erreicht wurde.The addition of the chain terminator was carried out in all examples in such a way that a comparable relative viscosity (η rel ) was achieved for the end products.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel):Example 1 (comparative example)
Gemäß Versuchaufbau
in
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel):Example 2 (Comparative Example)
Es wurde der gleiche Versuchsaufbau verwendet wie in Beispiel 1, jedoch wurde im Umpumpreaktor UR 2 das Ventil V7.3 geschlossen, so dass eine Rückvermischung ausgeschlossen wurde. Dadurch wirkte der Umpumpreaktor UR 2 wie eine normale Düse.It the same experimental setup was used as in Example 1, however was closed in Umpumpreaktor UR 2, the valve V7.3, so that a backmixing was excluded. This worked the Umpumpreaktor UR 2 as a normal nozzle.
Beispiel 3 (erfindungsgemäß):Example 3 (according to the invention):
Anstelle
des Umpumpreaktors UR 2 in Beispiel 1 wurde eine Peripheralradpumpe
RM gemäß
Tab.
1 zeigt die Ergebnisse hinsichtlich des erhaltenen Polycarbonats
sowie die Belastung des resultierenden Abwassers mit Bisphenol A
(BPA). Tab. 1:
Die relative Lösungsviskosität ηrel wurde in Dichlormethan als Lösungsmittel bei einer Konzentration von 5 g/l und bei einer Temperatur von 25°C mit einem Ubbelohde-Viskosimeter bestimmt.The relative solution viscosity η rel was determined in dichloromethane as solvent at a concentration of 5 g / l and at a temperature of 25 ° C using an Ubbelohde viscometer.
Der BPA-Gehalt im Abwasser wurde mittels HPLC und UV-Detektion (245 nm) nach Kalibrierung mit BPA ermittelt.Of the BPA content in wastewater was determined by HPLC and UV detection (245 nm) after calibration with BPA.
Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Reduktion der Abwasserbelastung mit BPA bei erfindungsgemäßem Einsatz der speziellen Pumpe gegenüber der herkömmlichen Herstellung mittels Umpumpreaktor oder einfacher Düse. Im Falle der erfindungsgemäßen Durchführung des Phasengrenzflächenverfahrens ist daher eine Erhöhung des Phosgen- und Natronlaugezusatzes zur Vervollständigung der Umsetzung des Diphenols nicht erforderlich. Daher ist das erfindungsgemäß durchgeführte Verfahren zudem wirtschaftlicher als nach den bekannten Verfahren. Auch die Uneinheitlichkeit U, die ein Maß für die Breite der Molekulargewichtsverteilung des resultierenden Polycarbonats ist, konnte leicht gegenüber den Produkten erhältlich nach bekannten Verfahren verringert werden.The Results show a significant reduction of wastewater pollution with BPA according to the invention using the special Pump compared to conventional production by pumping reactor or single nozzle. In case of Inventive implementation of the interfacial process is therefore an increase in phosgene and caustic soda to complete the implementation of the diphenol not required. Therefore, this is carried out according to the invention Method also more economical than the known methods. Also, the inconsistency U, which is a measure of the width of the molecular weight distribution of the resulting polycarbonate is, could be easily obtained over the products be reduced by known methods.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20120614 |