DE1189269B - Process for the production of polycarbonates - Google Patents
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Description
Verfahren zur Herstellung von Polycarbonaten Es ist bekannt, Polycarbonate dadurch herzustellen, daß man Phosgen mit einemBisphenolalkan, -cycloalkan oder -aralkan oder deren Abkömmlingen, die ein Halogenatom am aromatischen Ring enthalten, umsetzt.Process for the production of polycarbonates It is known, polycarbonates by preparing phosgene with a bisphenolalkane, -cycloalkane or -aralkane or its derivatives that contain a halogen atom on the aromatic ring, implements.
Bekanntlich wird bei Herstellung von derartigen Polycarbonaten zuerst ein Gemisch aus einem Bisphenol, einer wäßrigen Atzalkalilösung, einem organischen Lösungsmittel für das Phosgen, in dem die Polycarbonate des Bisphenols löslich sind, und einem Katalysator, der das Anwachsen des Molekulargewichtes des Polycarbonates bewirkt, hergestellt. Als Katalysatoren werden im allgemeinen quaternäre Ammoniumbasen oder ein tertiäres Amin verwendet. Das Bisphenol kann vollständig oder unvollständig in der wäßrigen Alkalilösung als Alkalisalz des Bisphenols gelöst sein. In dieses Gemisch wird dann Phosgengas eingeleitet, um das Polycarbonat des Bisphenols zu bilden. Nach Beendigung der Phosgeneinleitung wird das Reaktionsgemisch gewöhnlich eine bestimmte Zeit umgewälzt oder gerührt, damit das vorhandene niedrigmolekulare Polycarbonat das gewünschte höhere Molekulargewicht erreicht.It is known that in the manufacture of such polycarbonates first a mixture of a bisphenol, an aqueous caustic alkali solution, an organic one Solvent for phosgene, in which bisphenol polycarbonates are soluble, and a catalyst that can increase the molecular weight of the polycarbonate causes, produced. Quaternary ammonium bases are generally used as catalysts or a tertiary amine is used. The bisphenol can be complete or incomplete be dissolved in the aqueous alkali solution as the alkali salt of bisphenol. In this Mixture is then introduced phosgene gas to the polycarbonate of the bisphenol form. After the introduction of phosgene has ended, the reaction mixture becomes ordinary circulated or stirred for a certain time so that the existing low molecular weight Polycarbonate achieved the desired higher molecular weight.
Auf diese Weise erhält man Polycarbonate mit einem äußerst hohen Molekulargewicht. Für die meisten Verwendungszwecke ist es jedoch erwünscht, das Molekulargewichtswachstum bei einigermaßen definierten durchschnittlichen Molekulargewichten zu unterbrechen. Da dieses bei wiederholter Durchführung der Polycarbonatherstellung zu gleichmäßigen und reproduzierbaren Werten führen soll, wurde bereits das mit Phosgen zu behandelnde Gemisch mit einem Kettenabbrecher versetzt, der mit den Endgruppen der wachsenden Polycarbonatkette reagiert und dieses Wachstum beschränkt. Als derartige Kettenabbrecher werden bekanntlich einwertige Phenole, z. B. das eigentliche Phenol, oder substituierte Phenole, wie p-tert.-Butylphenol, Cyclohexylphenol und 4-oxyphenyl-4'-methoxyphenyl-2,2-propan, verwendet. Im allgemeinen reagieren die Phenole jedoch auch mit den Katalysatoren, welche das Molekulargewichtswachstum der Polycarbonate fördern sollen. Dadurch wird insbesondere bei verhältnismäßig hohen Katalysatorkonzentrationen, und zwar von etwa 1 Molprozent oder mehr Katalysator, bezogen auf das Bisphenol, eine große Menge des zugesetzten Phenols durch Umsetzung mit dem Katalysator verbraucht. Es ist also nicht möglich, eine gleichmäßige und reproduzierbare Steuerung des Molekulargewichtswachstums der Polycarbonate zu erzielen. Wenn zur Erzielung einer zufriedenstellenden Kontrolle des Molekulargewichtes jedoch bei niedrigeren Katalysatorkonzentrationen gearbeitet wird, so sind längere Reaktionszeiten und/oder höhere Temperaturen notwendig, um Polycarbonate mit einem bestimmten Molekulargewicht zu erhalten.In this way, polycarbonates with an extremely high molecular weight are obtained. For most uses, however, it is desirable to increase molecular weight interrupt at reasonably defined average molecular weights. Since this becomes too uniform with repeated implementation of the polycarbonate production and reproducible values is to lead, the one to be treated with phosgene has already been implemented Mixture mixed with a chain terminator, which with the end groups of the growing Polycarbonate chain reacts and limits this growth. As such a chain terminator are known to be monohydric phenols, e.g. B. the actual phenol, or substituted Phenols such as p-tert-butylphenol, cyclohexylphenol and 4-oxyphenyl-4'-methoxyphenyl-2,2-propane, used. In general, however, the phenols also react with the catalysts, which should promote the molecular weight growth of the polycarbonates. This will especially at relatively high catalyst concentrations, namely from about 1 mole percent or more of the catalyst based on the bisphenol, a large amount of the added phenol consumed by reaction with the catalyst. So it is not possible, a uniform and reproducible control of the molecular weight growth of polycarbonates. When to achieve a satisfactory control the molecular weight, however, worked at lower catalyst concentrations longer reaction times and / or higher temperatures are necessary to Obtain polycarbonates with a certain molecular weight.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonaten durch Umsetzen von Phosgen mit einem Gemisch aus einem Bisphenol der allgemeinen Formel in der R einen Alkylen-, einen Cycloalkylen- oder einen Aralkylenrest, R' einen Alkylrest und n den Wert Null oder ganze Zahlen von 1 bis 4 bedeutet, wobei die aromatischen Ringe noch durch Halogen substituiert sein können, einer wäßrigen Atzalkalihydroxydlösung, einem organischen Lösungsmittel für das Phosgen, in dem das erhaltene Polycarbonat löslich ist, einem Katalysator und einer geringen Menge eines einwertigen Phenols als Kettenabbrecher. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das einwertige Phenol einem Gemisch aus dem Bisphenol, der Atzalkalihydroxydlösung, dem organischen Lösungsmittel und dem Katalysator gleichzeitig mit dem Phosgen und mit etwa der gleichen Geschwindigkeit wie das Phosgen zuführt.The invention now relates to a process for the production of polycarbonates by reacting phosgene with a mixture of a bisphenol of the general formula in which R is an alkylene, a cycloalkylene or an aralkylene radical, R 'is an alkyl radical and n is zero or whole numbers from 1 to 4, the aromatic rings can also be substituted by halogen, an aqueous alkali metal hydroxide solution, an organic solvent for the phosgene, in which the polycarbonate obtained is soluble, a catalyst and a small amount of a monohydric phenol as a chain terminator. This process is characterized in that the monohydric phenol is fed to a mixture of the bisphenol, the alkali metal hydroxide solution, the organic solvent and the catalyst at the same time as the phosgene and at approximately the same rate as the phosgene.
Das einwertige Phenol wird in Mengen von 1,5 bis 5 Molprozent, bezogen auf das Bisphenol, verwendet.The monohydric phenol is obtained in amounts of 1.5 to 5 mole percent on the bisphenol.
Geeignete Bisphenole sind z. B. (4,4'-Dioxy-diphenyl)-methan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-propan (auch bekannt als Bisphenol A), 1,1-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-cyclohexan, 1,1-(4,4'-Dioxy-3,3'-dimethyl-diphenyl)-cyclohexan, 2,2-(2,2'-Dioxy-4,4'-di-tert.-butyl-diphenyl)-propan.Suitable bisphenols are e.g. B. (4,4'-Dioxy-diphenyl) -methane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -propane (also known as bisphenol A), 1,1- (4,4'-dioxy-diphenyl) -cyclohexane, 1,1- (4,4'-dioxy-3,3'-dimethyl-diphenyl) -cyclohexane, 2,2- (2,2'-Dioxy-4,4'-di-tert-butyl-diphenyl) propane.
3.4-(4.4'-Dioxy-diphenyl)-hexan, 1,1-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-1-phenyl-äthan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-butan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-pentan, 3,3-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-pentan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-3-methyl-butan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-hexan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-4-methyl-pentan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-heptan, 4,4-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-heptan, 2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-tridecan, 4,4'-Dioxy-3,3'-dichlor-diphenyl-2,2-propan, 4,4'-Dioxy-3,3',5,5'-tetrabrom-diphenyl-2,2-propan oder deren Gemische. Vorzugsweise beträgt die Katalysatormenge etwa 0,1 bis etwa 2,2 Molprozent, bezogen auf das Bisphenol, so daß ein schnelles Anwachsen des Polycarbonates bis zum gewünschten Molekulargewicht bei niedrigen Temperaturen von etwa 10 bis 50°C erreicht wird.3.4- (4.4'-Dioxy-diphenyl) -hexane, 1,1- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -1-phenyl-ethane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -butane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -pentane, 3,3- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -pentane , 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -3-methyl-butane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -hexane, 2,2- (4,4'-dioxy- diphenyl) -4-methyl-pentane, 2,2- (4,4'-dioxy-diphenyl) -heptane, 4,4- (4,4'-dioxy-diphenyl) -heptane, 2,2- (4,4'-dioxy-diphenyl) -tridecane , 4,4'-dioxy-3,3'-dichloro-diphenyl-2,2-propane, 4,4'-dioxy-3,3 ', 5,5'-tetrabromo-diphenyl-2,2-propane or their mixtures. Preferably the amount of catalyst is from about 0.1 to about 2.2 mole percent, based on the bisphenol, so that the polycarbonate grows rapidly to the desired molecular weight at low temperatures of about 10 to 50 ° C is reached.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Polycarbonate haben Molekulargewichte im Bereich von etwa 10000 bis 30000. Sie können zur Herstellung von formgepreßten Gegenständen oder Beschichtungsmassen verwendet werden.The polycarbonates which can be produced according to the invention have molecular weights in the range from about 10,000 to 30,000. They can be used for the production of compression-molded articles or coating compositions.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen nähet erläutert werden. Die angegebenen Molekulargewichte werden durch die Ausflußzeiten einer 0,1 o/oigen Polycarbonatlösung in Athylenchlorid und des Athylenchloridlösungsmittels in einem Ostwald-Fenske-Viskosimeter bei 25°C nach den folgenden Gleichungen berechnet: Ni = N,- 0,02, in denen N, = reduzierte Viskosität, Ni = Intrinsic-Viskosität, MW = Molekulargewicht, T = Ausflußzeit der Polycarbonatlösung, ' = Anflußzeit des Lösungsmittels, C = Konzentration des Polycarbonates in der Lösung in Granen je 100 ml Lösungsmittel bedeutet. Trägt man die Werte von MW (als Ordinate) bei verschiedenen Werten von Ni (als Abszisse) auf einem gewöhnlichen logarithmischen log-log-Papier auf, so erhält man eine Gerade. welche zur direkten Ablesung des Molekulargewichtes verwendet wird.In the following, the invention will be explained in more detail by means of examples. The specified molecular weights are calculated from the outflow times of a 0.1% polycarbonate solution in ethylene chloride and the ethylene chloride solvent in an Ostwald-Fenske viscometer at 25 ° C. using the following equations: Ni = N, - 0.02, in which N = reduced viscosity, Ni = intrinsic viscosity, MW = molecular weight, T = outflow time of the polycarbonate solution, ' = inflow time of the solvent, C = concentration of the polycarbonate in the solution in granules per 100 ml of solvent. If one plots the values of MW (as ordinate) with different values of Ni (as abscissa) on an ordinary logarithmic log-log paper, a straight line is obtained. which is used for direct reading of the molecular weight.
Beispiel 1 Ein mit einem Rührer, Thermometer, Rückflußkühler, Tropftrichter und Gaseinlaßrohr ausgestattetes Reaktionsgefäß wurde mit 500 ml Wasser, 31,5g Natriumhydroxyd und 57g Bisphenol A unter ständigem Einleiten von Stickstoff beschickt. Das Gemisch wurde so lange gerührt, bis sich das Atznatron und das Bisphenol A im Wasser aufgelöst hatten, worauf die Lösung auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Anschließend wurden 508 ml Athylendichlorid in das Reaktionsgefäß gegeben und 6,4 ml einer 10°/oigen wäßrigen Benzyltriäthylammoniumchloridiösung als Katalysator zugesetzt, was einem Katalysatorgehalt von 1,13 Molprozent, bezogen auf das Bisphenol A, entsprach. Der Stickstoffstrom wurde unterbrochen und 27,5g Phosgen als Gas in das gerührte Gemisch eingeperlt und 0,64 g Phenol (2,7 Molprozent, bezogen auf Bisphenol A) in 64 ml Athylendichlorid gelöst dem Reaktionsgemisch zugesetzt, wobei sowohl das Phosgen und die Phenollösung im Verlaufe einer Stunde mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zugeführt wurden.EXAMPLE 1 A reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, dropping funnel and gas inlet tube was charged with 500 ml of water, 31.5 g of sodium hydroxide and 57 g of bisphenol A with constant introduction of nitrogen. The mixture was stirred until the caustic soda and bisphenol A had dissolved in the water, after which the solution was cooled to room temperature. Then 508 ml of ethylene dichloride were added to the reaction vessel and 6.4 ml of a 10% aqueous benzyltriethylammonium chloride solution were added as a catalyst, which corresponded to a catalyst content of 1.13 mol percent, based on bisphenol A. The nitrogen flow was interrupted and 27.5 g of phosgene were bubbled into the stirred mixture as a gas and 0.64 g of phenol (2.7 mol percent, based on bisphenol A) dissolved in 64 ml of ethylene dichloride was added to the reaction mixture, both the phosgene and the phenol solution being added to the reaction mixture Over the course of an hour were fed at a steady rate.
Das Reaktionsgemisch wurde während dieser Zeit gekühlt, um es bei 30°C zu belassen. Nach beendeter Zugabe des Phosgengases und des Phenols wurde das Reaktionsgemisch weitere 15 Minuten gerührt, um das Molekulargewicht des im Athylendichlorid gelösten Polycarbonates anwachsen zu lassen. Die erhaltene Lösung von Polycarbonat in Athylendichlorid wurde von der wäßrigen Phase abgetrennt, mit verdünnter Salzsäure und anschließend mit Wasser gewaschen. In diese gewaschene Lösung wurden zur Fällung des Polycarbonates 300 ml Aceton und anschließend 500 ml Methanol eingerührt. Das feste Polycarbonat wurde abfiltriert und an Luft bei 120°C getrocknet. Das getrocknete Polycarbonat hatte ein Molekulargewicht von 28 000. Vergleichsversuch A Bei einem weiteren Versuch nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren und unter Verwendung des gleichen Reaktionsgemisches, jedoch ohne Zugabe des im Athylendichlorid gelösten Phenols, hatte das Polycarbonat ein Molekulargewicht von 49000.The reaction mixture was cooled during this time to keep it at Leave 30 ° C. After the addition of the phosgene gas and the phenol was complete The reaction mixture is stirred for a further 15 minutes to reduce the molecular weight of the ethylene dichloride to allow dissolved polycarbonate to grow. The resulting solution of polycarbonate in ethylene dichloride was separated from the aqueous phase with dilute hydrochloric acid and then washed with water. This washed solution was used for precipitation of the polycarbonate 300 ml of acetone and then 500 ml of methanol are stirred in. That Solid polycarbonate was filtered off and dried in air at 120.degree. The dried one Polycarbonate had a molecular weight of 28,000. Comparative Experiment A In one further experiment according to the method described in Example 1 and using of the same reaction mixture, but without the addition of the one dissolved in the ethylene dichloride Phenol, the polycarbonate had a molecular weight of 49,000.
Vergleichsversuch B Wenn unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 und mit dem gleichen Reaktionsgemisch gearbeitet, aber an Stelle der Phenollösung in Athylendichlorid alles vor Einleiten des Phosgengases in das Reaktionsgemisch eingeleitet wurde, so wurde ein Polycarbonat mit einem Molekulargewicht von 86000 erhalten.COMPARATIVE EXPERIMENT B If the same conditions as in Example 1 and the same reaction mixture were used, but instead of the phenol solution in ethylene dichloride, everything was passed into the reaction mixture before the phosgene gas was introduced, a polycarbonate with a molecular weight of 86,000 was obtained.
Beispiele 2 bis 7 Es wurde die gleiche Vorrichtung verwendet und nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 gearbeitet, wobei jedoch jetzt die wäßrige Alkalilösung 35,7 g NaOH enthielt und 500 mI Athylenchlorid als Lösungsmittel für das Phosgen und Polycarbonat verwendet wurden. Die in Tabelle 1 angegebenen Phenolmengen wurden als 1 o(oige Lösung in Methylenchlorid mit gleichmäßiger Geschwindigkeit im Verlaufe einer Stunde jedem Reaktionsgemisch zugesetzt, wobei während dieser Zeit 30 g Phosgen in das Reaktionsgemisch eingeperlt wurden. Im Anschluß an das Einleiten von Phosgen wurde das Reaktionsgemisch eine weitere Stunde bei 30'C gerührt.Examples 2 to 7 The same apparatus was used and after worked the same procedure as in Example 1, but now the aqueous Alkali solution contained 35.7 g of NaOH and 500 ml of ethylene chloride as Solvents for the phosgene and polycarbonate were used. The one in table 1 specified amounts of phenol were given as a 1 o (above solution in methylene chloride with more uniform Rate added to each reaction mixture over the course of one hour, with during this time 30 g of phosgene were bubbled into the reaction mixture. In connection to the introduction of phosgene, the reaction mixture was a further hour Stirred at 30'C.
In der folgenden Tabelle I sind die Ergebnisse der einzelnen Beispiele
aufgeführt, wobei die dem Reaktionsgemisch zugesetzten Phenolmengen in Molprozent,
ber_ogen auf Bisphenol A, sowie die Molekulargewichte der erhaltenen Polycarbonate
aufgeführt sind.
Andere einwertige Phenole, wie o-Kresol, o-Phenylphenol, p-Benzylphenol, Nonylphenol, können an Stelle des in den Beispielen verwendeten Phenols verwendet werden.Other monohydric phenols, such as o-cresol, o-phenylphenol, p-benzylphenol, Nonylphenol can be used in place of the phenol used in the examples will.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1189269XA | 1961-03-02 | 1961-03-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1189269B true DE1189269B (en) | 1965-03-18 |
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ID=22381595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA39075A Pending DE1189269B (en) | 1961-03-02 | 1961-12-21 | Process for the production of polycarbonates |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE1189269B (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2970131A (en) * | 1961-01-31 | polycarbonate process |
-
1961
- 1961-12-21 DE DEA39075A patent/DE1189269B/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2970131A (en) * | 1961-01-31 | polycarbonate process |
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