DE3524054A1 - Tetra-(hydroxyaryl)-bis-chinoxaline, ihre herstellung und ihre verwendung als verzweigungsmittel fuer thermoplastische polycarbonate - Google Patents

Tetra-(hydroxyaryl)-bis-chinoxaline, ihre herstellung und ihre verwendung als verzweigungsmittel fuer thermoplastische polycarbonate

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DE3524054A1 DE19853524054 DE3524054A DE3524054A1 DE 3524054 A1 DE3524054 A1 DE 3524054A1 DE 19853524054 DE19853524054 DE 19853524054 DE 3524054 A DE3524054 A DE 3524054A DE 3524054 A1 DE3524054 A1 DE 3524054A1
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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Bis-chinoxaline der Formel I worin die Reste R unabhängig voneinander 4-Hydroxyaryl- oder 3-Hydroxyaryl-Reste sind, die einen oder mehrere Alkyl-, Alkoxy-, Aryl- oder Halogensubstituenten tragen können,
und worin Ar ein vierbindiger aromatischer Rest mit vorzugsweise 6 bis 30 C-Atomen ist, der einkernig oder mehrkernig sein kann, wobei die mehrkernigen Reste annelliert und/oder verbrückt sein können, und wobei als Brücken glieder Heteroatome oder Carbonylgruppen fungieren und wobei die vierbindigen Ar-Reste außerdem Alkyl-, Alkoxy-, Aryl- oder Halogensubstituenten enthalten können.
Alkylsubstituenten sind im vorliegenden Zusammenhang vorzugsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl- oder tert.-Butylreste; Alkoxysubstituenten sind im vorliegenden Zusammenhang Methoxy-, Ethoxy-, n-Propoxy-, iso-Propoxy-, n-Butoxy-, iso-Butoxy- oder tert.-Butoxyreste; Arylsubstituenten sind Phenyl-, Tolyl-, Chlorphenyl- oder Naphthylreste; Halogensubstituenten sind Fluor-, Chlor- oder Brom.
Geeignete Hydroxyaryl-Reste R sind Hydroxyphenyl, Kresyl, Hydroxybiphenyl, Hydroxymethoxyphenyl, Hydroxychlorphenyl sowie Hydroxynaphthyl.
Geeignete vierbindige aromatische Ar-Reste sind Phenylen, Naphthylen, Biphenylen, Sulfo-bis-(phenylen) Oxy-bis- (phenylen) und Carbonyl-bis-(phenylen), sowie entsprechende alkylsubstituierte, alkoxysubstituierte oder halogensubstituierte vierbindige aromatische Ar-Reste.
Beispiele für Reste R sind 4-Hydroxyphenyl, 3-Hydroxyphenyl, 4-Hydroxy-3-methylphenyl, 4-Hydroxy-2-methyl- phenyl, 3-Hydroxy-5-methylphenyl, 5-Hydroxy-biphenyl(2), 4-Hydroxy-3-methoxyphenyl, 4-Hydroxy-3-chlorphenyl sowie 4-Hydroxynaphthyl(1).
Beispiele für Ar-Reste sind 1,2,4,5-Phenylen, 2,3,6,7- Naphthylen, 3,3′,4,4′-Biphenylen, 2,2′,3,3′-Biphenylen, Sulfo-bis-(3,4-phenylen), Sulfo-bis-(2,3-phenylen), Oxy- bis-(3,4-phenylen), Oxy-bis-(2,3-phenylen), Carbonyl-bis- (3,4-phenylen) und Carbonyl-bis-(2,3-phenylen).
Verbindungen der Formel I sind beispielsweise 2,2′,3,3′- Tetra-(4-hydroxyphenyl)-6,6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′- Tetra-(3-hydroxyphenyl)-6,6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′- Tetra-(4-hydroxyphenyl)-5,5′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′- Tetra-(3-hydroxyphenyl)-5,5′-bis-chinoxalin, 6,6′-Sulfonyl-bis-(2,3-di-[4-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 6,6′-Sulfonyl-bis-(2,3-di-[3-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 5,5′-Sulfonyl-bis-(2,3-di-[4-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 5,5′-Sulfonyl-bis-(2,3-di-[3-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 6,6′-Oxy-bis-(2,3-di-[4-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 6,6′-Oxy-bis-(2,3-di-[3-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 5,5′-Oxy-bis-(2,3-di-[4-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 5,5′-Oxy-bis-(2,3-di-[3-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 6,6′-Carbonyl-bis-(2,3-di-[4-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 6,6′-Carbonyl-bis-(2,3-di-[3-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 5,5′-Carbonyl-bis-(2,3-di-[4-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 5,5′-Carbonyl-bis-(2,3-di-[3-hydroxyphenyl]-chinoxalin), 2,2′,3,3′-Tetra-(4-hydroxy-3-methylphenyl)-6-6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′-Tetra-(4-hydroxy-2-methylphenyl)-6,6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′-Tetra-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl))- 6,6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′-Tetra-(4-hydroxy-2-methoxy- phenyl)-6,6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′-Tetra-(4-hydroxy-3- chlorphenyl)-6,6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′-Tetra-(4-hy- droxy-2-chlorphenyl)-6,6′-bis-chinoxalin, 2,2′,3,3′-Tetra- (6-hydroxybiphenyl[3])-6,6′-bis-chinoxalin, sowie
Eine bevorzugte Verbindung der Formel I ist
Die Herstellung der neuen Bis-chinoxaline der Formel I erfolgt durch Umsetzung der entsprechenden Tetraaminoverbindungen der Formel II mit den entsprechenden α-Diketonen der Formel III worin Ar und R die für Formel I genannte Bedeutung haben, im Molverhältnis II:III wie 1:2, bei Temperaturen zwischen 20°C und 200°C, vorzugsweise zwischen 40°C und 100°C, wobei gegebenenfalls ein saurer Katalysator mitbenutzt werden kann.
Als Lösungsmittel dienen niedere Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, aliphatische Ether wie Diethylether, cyclische Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Halogenkohlenwasserstoffe wie Chloroform, Dichlormethan, 1,1-Dichlorethan oder Ester wie z.B. Essigsäureethylester. Das Lösungsmittel wird jeweils so gewählt, daß eine ausreichende Löslichkeit der Reaktanten, d.h. der Tetraaminoverbindung bzw. des α-Diketans gewährleistet ist.
Die Reaktion kann in Abwesenheit von Katalysatoren durchgeführt werden oder durch schwache Säuren wie Essigsäure, Propionsäure, Benzoesäure oder p-Toluolsulfonsäure katalysiert werden.
Die Reaktion wird vorzugsweise so durchgeführt, daß man das α-Diketon III in einem der vorstehend genannten Lösungsmittel löst und mit der halben molaren Menge an Tetra-amin II versetzt. Nach Zugabe eines der vorstehend genannten Katalysatoren in Mengen von 0,001-0,1 Mol-%, bezogen auf Mole II, läßt man zwischen 0,5 Stunden und 5 Stunden reagieren. Das Reaktionsprodukt fällt hierbei aus. Die Isolierung kann durch Absaugen erfolgen. Eine Reinigung ist durch Lösen in Alkalien, wie verdünnter Natronlauge oder Ammoniaklösung, und nachfolgende Ausfällung in Säuren oder durch Umkristallisation aus gängigen Lösungsmitteln wie z.B. Dioxan möglich.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung von Bis-chinoxalinen der Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Tetra-amine der Formel II mit Diketonen der Formel III im Molverhältnis II:III wie 1:2 in polaren organischen Lösungsmitteln bei Temperaturen zwischen 20 und 200°C über einen Zeitraum von 0,5-5 Stunden umsetzt, wobei die Reaktion gegebenenfalls durch Zusatz von 0,001-0,1 Mol%, bezogen auf Mole II, eines Katalysators beschleunigt werden kann.
Geeignete Tetraaminoverbindungen von II sind beispielsweise 1,2,4,5-Tetraaminobenzol, 2,3,5,6-Tetraaminopyridin, 1,2,5,6-Tetraaminonaphthalin, 3,3′,4,4′-Tetraaminodiphenylether, 3,3′- Diaminobenzidin, 3,3′,4,4′-Tetraaminodiphenylsulfon, 3,3′,4,4′-Tetraaminobenzophenon, 2,2′,3,3′-Tetraaminobiphenyl, 2,2′,3,3′-Tetraaminodiphenylether, 2,2′,3,3′-Tetraaminobenzophenon, 2,2′,3,3′-Tetraaminodiphenylsulfon, 1,2,7,8-Tetraaminonaphthalin, 2,3,6,7-Tetraaminonaphthalin. Bevorzugte Tetraaminoverbindung ist 3,3′-Diaminobenzidin.
Die Tetraaminoverbindungen II sind entweder literaturbekannt (siehe beispielsweise WO 84/01161, S. 45-59) oder gemäß literaturbekannten Verfahren herstellbar.
Geeignete α-Diketone III sind beispielsweise 4,4′-Dihydroxybenzil, 4,4′-Dihydroxy-2,2′-dimethylbenzil, 4,4′- 2,2′-diethylbenzil, 4,4′-Dihydroxy-2,2′-dipropylbenzil, 4,4′-Dihydroxy-2,2′-diisopropylbenzil, 4,4′-Dihydroxy- 2,2′-dibutylbenzil, 4,4′-Dihydroxy-2,2′-di-tert.-butyl- benzil, 4,4′-Dihydroxy-2,2′-diphenylbenzil, 4,4′-Di hydroxy-2,2′-dichlorbenzil, 4,4′-Dihydroxy-2,2′-di- brombenzil, 3,3′-Dihydroxybenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′- dimethylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′-diethylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′-dipropylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′- diisopropylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′-dibutylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′-dibutylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′- di-tert.-bbutylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′-diphenylbenzil, 3,3′-Dihydroxy-5,5′-dichlorbenzil, 3,3′-Dihy- droxy-5,5′-dibrombenzil, Bis-1,2-(4-hydroxynaphthyl-1-)- ethandion, Bis-1,2-(6-hydroxynaphthyl-2-)ethandion. Bevorzugtes α-Diketon ist 4,4′-Dihydroxybenzil.
Die α-Diketone III sind ebenfalls literaturbekannt oder gemäß literaturbekannten Verfahren herstellbar.
Die erfindungsgemäßen Bis-chinoxaline I sind gut geeignete Verzweiger zur Herstellung von verzweigten Polycarbonaten. Die daraus erhältlichen verzweigten Polycarbonate haben eine hohe Standfestigkeit des Schmelzstranges (Schmelzfestigkeit), so daß sie auch für die Herstellung großvolumiger Hohlkörper nach dem Extrusionsblasverfahren geeignet sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit außerdem die Verwendung der Bis-chinoxaline der Formel I zur Herstellung von verzweigten, thermoplastischen aromatischen Polycarbonaten.
Die erfindungsgemäß erhältlichen Polycarbonate sind noch in den üblichen Polycarbonatlösungsmitteln, wie etwa CH2Cl2 löslich.
Die Herstellung von verzweigten Polycarbonaten ist bekannt (siehe beispielsweise US-Re 27 682
(Le A 10 076-US-CIP-Re), DE-OS 21 13 347 (LE A 13 638), DE-OS 22 54 918 (Le A 14 711), DE-OS 22 54 917 (Le A 14 719) und DE-OS 25 00 092 (Le A 16 142).
Die Bis-chinoxaline der Formel (I) können im Prinzip nach allen drei bekannten Polycarbonatherstellungsverfahren, nach dem Phasengrenzflächenverfahren, nach dem Verfahren in homogener Lösung und nach dem Schmelzumesterungsverfahren in die thermoplastischen Polycarbonate eingebaut werden. Bevorzugtes Verfahren ist das Phasengrenzflächenverfahren.
Die mit den erfindungsgemäßen Bis-chinoxalinen der Formel (I) verzweigten Polycarbonate haben ein ausgeprägtes strukturviskoses Verhalten, so daß derselbe Polycarbonattyp für die Extrusions- und für die Spritzgießverarbeitung gut geeignet ist. Die erfindungsgemäß erhältlichen verzweigten Polycarbonate haben im Bereich der bei der Extrusions-, und Spritzgießverarbeitung in Frage kommenden Deformationsgeschwindigkeiten eine starke Abhängigkeit ihrer scheinbaren Schmelzviskosität von der jeweiligen Deformationsgeschwindigkeit. Ihre scheinbare Schmelzviskosität ist bei niedrigen Deformationsgeschwindigkeiten (Extrusion) hoch und bei hohen Deformationsgeschwindigkeiten (Spritzgießverarbeitung) niedrig.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit außerdem ein Verfahren zur Herstellung von verzweigten, thermoplastischen, aromatischen Polycarbonaten aus Diphenolen, 0,01 bis 1 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an Verzweigungsmitteln, 0,1 bis 8,0 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an monophenolischen Kettenabbrechern und Phosgen nach den Bedingungen des Phasengrenzflächenverfahrens oder nach den Bedingungen des Verfahrens in homogener Lösung, oder aus Diphenolen, 0,01 bis 1 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an Verzweigungsmitteln, und 95 Mol-% bis 120 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an Kohlensäurediarylestern nach den Bedingungen des Schmelzumesterungsverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzweigungsmittel Bis-chinoxaline der Formel (I) eingesetzt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind außerdem die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen verzweigten thermoplastischen, aromatischen Polycarbonate.
Bedingungen des Phasengrenzflächenverfahrens sind bekanntlich die Kombination von wäßrig-alkalischer Phase und von organischer, mit Wasser nicht mischbarer, das entstehende Polycarbonat lösender Phase, wobei beispielsweise als Alkali NaOH und als organisches Lösungsmittel CH2Cl2 oder Chlorbenzol oder Mischungen von CH2Cl2 mit Chlorbenzol geeignet sind, Reaktionstemperaturen zwischen etwa 20°C und 80°C und die Mitverwendung von tertiären Aminkatalysatoren wie Triethylamin oder N-Ethylpiperidin oder von quartären Ammoniumsalzkatalysatoren wie Tetrabutylammoniumbromid.
Die einzusetzende Menge an Phosgen kann teilweise oder ganz durch andere, unter den Reaktionsbedingungen des Phasengrenzflächenverfahrens Carbonatgruppen bildende Verbindungen, beispielsweise durch Mono- oder Bischlorkohlensäureester der einzusetzenden Diphenole oder durch COBr2 ersetzt werden.
Die Menge an Molen Phosgen bzw. zwei Halogen-CO-Gruppen- Äquivalenten, per phenolischer OH-Gruppe, liegt zwischen 45 und 90 Mol%, bevorzugt zwischen 69 und 70 Mol%.
Bedingungen des Verfahrens in homogener Phase sind bekanntlich wasserfreie Gemische von Pyridin oder anderen organischen Basen mit organischen Polycarbonatlösungsmitteln wie CH2Cl2 und Reaktionstemperaturen zwischen etwa 20°C und 80°C.
Die einzusetzende Menge an Phosgen kann, wie vorstehend beschrieben, teilweise oder ganz durch andere, unter den Reaktionsbedingungen des Verfahrens Carbonatgruppen-bildende Verbindungen substituiert werden und entspricht in etwa der beim Phasengrenzflächenverfahren.
Bei der bekannten Schmelzumesterung werden die Diphenole ebenfalls in Abwesenheit von 0,01 bis 1,0 Mol-% Verzweiger sowie eines basischen Katalysators wie Natriumbisphenolat mit den Kohlensäurediarylestern bei Temperaturen von 150 bis 300°C und unter Anlegen von Vakuum umgesetzt, wobei die bei der Umesterung anfallende Phenolkomponente gleichzeitig abdestilliert wird, wobei jedoch durch entsprechende Reaktionsführung dafür gesorgt wird, daß die zum Kettenabbruch jeweils erforderliche Menge an Monophenol von 0,1 bis 8 Mol-%, bezoggen auf Mole Diphenole, in der Reaktionsschmelze bleibt und somit den separaten Zusatz an monophenolischem Kettenabbrecher erübrigt. Das anfallende Polycarbonat wird hierbeit ohne Reinigung über die Schmelze isoliert.
Als Kohlensäurediarylester können beispielsweise Diphenylcarbonat, Di-(halogenphenyl)carbonate, wie Di-(chlorphenyl)- carbonat, Di-(bromphenyl)carbonat, Di-(trichlorphenyl)- carbonat, Di-(tribromphenyl)-carbonat usw. Di-(alkylphenyl)- carbonate, wie Di-(tolyl)-carbonat usw. Di-(naphthyl)- carbonat, Di-(chlornaphthyl)-carbonat, Phenyltolyl- carbonat, Chlorphenylchlornaphthylcarbonat oder Mischungen eingesetzt werden.
Geeignete monophenolische Kettenabbrecher sind beispielsweise Phenol, m- und p-Methylphenol, m- und p-Ethylphenol, m- und p-Propylphenol, m- und p-Isopropylphenol, p-Bromphenol, m- und p-Butylphenol sowie p-tert,-Butylphenol, letzteres ist bevorzugt.
Geeignte Diphenole sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, 4,4′- Dihydroxydiphenyl, Bis-(hydroxyphenyl)- alkane, -cycloalkane, -sulfide, -ether-, -ketone, -sulfoxide oder -sulfone. Ferner α,α′-Bis-(hydroxyphenyl)- diisopropylbenzol sowie die entsprechenden kernalkylierten beziehungsweise kernhalogenierten Verbindungen. Bevorzugte Diphenole sind 4,4′-Dihydroxydiphenylpropan- 2,2 (Bisphenol A), Tetrachlorbisphenol A, Tetrabrombisphenol A, Tetramethylbisphenol A und Mischungen dieser Verbindungen. Bisphenol A ist besonders bevorzugt.
Bevorzugte Mischungen bestehen aus 80 - 99,5 Mol-%, vorzugsweise 90 - 98 Mol-% Bisphenol A und 20 - 0,5 Mol-%, vorzugsweise 10 - 2 Mol-% Tetrahalogenbisphenol A.
Weitere Diphenole sind beispielsweise in den US-Patenten 3 028 365 und 3 062 781 beschrieben.
Zur Herstellung der Polycarbonate durch die an sich bekannte Phasengrenzflächenkondensation wird beispielsweise das Bis-chinoxalin der Formel (I) zusammen mit der Diphenolkomponente in Natronlauge gelöst und ein nicht mit Wasser mischbares Lösungsmittel, wie z.B. Methylenchlorid, Dichlorethan oder Chlorbenzol, zugegeben. Nach Einleiten von Phosgen bei Raumtemperatur werden die erfindungsgemäßen Polycarbonate unter maximalem Einbau des Verzweigers direkt in hohen Ausbeuten aus der organischen Phase nach deren Wäsche durch Abdestillieren des Lösungsmittels oder durch Ausfällen isoliert. Die Kettenlänge der Polycarbonate wird durch Zugabe des Kettenabbrechers, eingestellt. Die Polykondensation wird zusätzlich durch tertiäre Amine beispielsweise Triethylamin beschleunigt.
Bei der ebenfalls prinzipiell bekannten Lösungskondensation phosgeniert man beispielsweise in Lösung in Abwesenheit von Wasser mit mindestens der zweifachen molaren Menge an Pyridin, bezogen auf eingesetztes Phosgen, zusammen mit einem Cosolvens wie Methylenchlorid. Das entsprechende Pyridiniumchlorid und überschüssiges Pyridin werden durch Waschen mit verdünnten Mineralsäuren entfernt und die erhaltenen Polycarbonatlösung wie üblich aufgearbeitet.
Die erfindungsgemäß erhältlichen thermoplastischen, hochmolekularen, löslichen und verzweigten Polycarbonate weisen relative Viskositäten ηrel von 1,23-1,80 (gemessen an Lösungen von 0,5 g Produkt in 100 ml Methylenchlorid bei 25°C), mittlere Molekulargewichte LS, (gemessen durch Lichtstreuung) von 10 000 bis 200 000 und scheinbare Schmelzviskositäten von 5 × 104 bis 102 Pa.s bei (300°C und bei Deformationsgeschwindigkeiten zwischen 1s-1 und 5 × 103s-1) auf.
Den erfindungsgemäß erhältlichen Polycarbonaten können vor, während oder nach ihrer Herstellung die für Polycarbonate üblichen Zusatzstoffe zugegeben werden, beispielsweise Farbstoffe, Pigmente, Entformungsmittel, Stabilisatoren gegen Feuchtigkeits-, Hitze- und UV-Einwirkung, Gleitmittel, Füllstoffe wie Glaspulver, Quarzerzeugnisse oder Graphit, Molybdänsulfid, Metallpulver, Pulver höherschmelzender Kunststoffe wie Polytetrafluorethylenpulver, natürliche Fasern, wie Baumwolle, Sisal und Asbest, ferner Glasfasern der verschiedensten Art, Metallfäden sowie während des Verweilens in der Schmelze der Polycarbonate stabile und die Polycarbonate nicht merklich schädigende Fasern.
Wegen des hervorragenden Standverhaltens des Schmelzstranges eignen sich die erfindungsgemäßen Polycarbonate besonders zur Herstellung von Hohlkörpern nach dem Blasverformungsverfahren. Die ausgezeichneten strukturviskosen Eigenschaften ermöglichen es auch, zum Beispiel Extrusionsfolien mit guten mechanischen Eigenschaften und verminderter Spannungsrißkorrosion leicht zugänglich zu erhalten, die auf dem Elektro- und Automobilsektor eingesetzt werden können.
Durch Spritzgießen können Formkörper und Formteile aller Art, wie Gehäuse, Spulenkörper, Abdeckungen, Haushaltsgeräte usw. hergestellt werden.
In den Beispielen angegebene Prozentgehalte beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben. Die relativen Viskositäten ηrel wurden an 0,5 %igen Lösungen in Methylenchlorid bei 25°C gemessen. Die scheinbaren Schmelzviskositäten (Dimension Pascal × Sekunde (= Pa.s) bei der jeweils angegebenen Deformationsgeschwindigkeit (s-1) wurden bei 300°C bestimmt. Weitere Einzelheiten sind den Bespielen zu entnehmen.
Beispiele und Vergleichsversuche A: Herstellung von 2,2′,3,3′-Tetra-(hydroxphenyl)-6,6′- bis-chinoxalin
48,8 g 4,4′-Dihydroxybenzil werden in 300 ml Methanol gelöst und 21,4 g 3,3′-Diaminobenzidin in 700 ml Methanol zugetropft. Die Reaktionsmischung wird zunächst 30 min bei Raumtemperatur gerührt, wobei allmählich ein gelber Feststoff ausfällt. Durch zweistündiges Erhitzen im Rückfluß wird die Umsetzung vervollständigt. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt, aus Dioxan umkristallisiert und bei 100°C im Wasserstrahlvakuum getrocknet.
Ausbeute: 53,3 g (= 85 % der Theorie)
Das 2,2′,3,3′-Tetra-(4-hydroxyphenyl)-6,6′-bis- chinoxalin, in den nachfolgenden Beispielen als Chinoxalintetraphenol bezeichnet, entspricht der Formel
B. Verzweigte und nicht verzweigte Polycarbonate Beispiel 1
45,6 g Bisphenol-A (BPA) und 0,125 g Chinoxalintetraphenol (0,1 mol-% Verzweiger, bezogen auf das Bisphenol A) werden unter Stickstoff in 680 g 6,2 %iger Natronlauge gelöst. Eine Lösung von 0,677 g Phenol in 900 g unstabilisiertem Methylenchlorid wird zugesetzt, und in das gesamte Reaktionsgemisch unter starkem Rühren bei pH 12 bis 13 41,6 g Phosgen innerhalb 30 min. bei 25°C eingeleitet. Man gibt danach 0,2 g Triethylamin zu und läßt noch 1 h nachreagieren. Die organische Phase wird abgetrennt, zweimal mit 2 %iger Phosphorsäure und dreimal bzw. solange mit Wasser gewaschen, bis die wäßrige Phase elektrolytfrei ist. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man 43,2 g Polycarbonat mit einer relativen Viskosität: ηrel = 1,346.
Nach 20-minütiger Temperung der Polycarbonatschmelze bei 300°C war keine Änderung der Lösungsviskosität feststellbar. Das verzweigte Polycarbonat ist also thermisch stabil.
Beispiel 2
45,6 g BPA und 0,251 g Chinoxalintetraphenol (0,2 Mol-% Verzweiger, bezogen auf Bisphenol A) werden unter Stickstoff in 680 g 6,2 %iger Natronlauge gelöst und mit einer Lösung bestehend aus 0,677 g Phenol und 900 g unstabilisiertem Methylenchlorid versetzt. Unter intensivem Rühren werden innerhalb einer Stunde 41,6 g Phosgen bei Zimmertemperatur eingeleitet (pH der Lösung: 12 - 13). Nach Zugabe von 0,2 g Triethylamin läßt man noch 1 h weiterreagieren. Wenn die alkalische Phase frei von Bisphenol-A ist, werden die Phasen getrennt und die organische Phase zweimal mit 2 %iger Phosphorsäure und dreimal mit Wasser, beziehungsweise solange gewaschen, bis kein Elektrolyt mehr im Waschwasser nachweisbar ist. Aus der organischen Phase werden nach Abdestillieren des Lösungsmittels 42,9 g verzweigtes Polycarbonat erhalten.
ηrel = 1,378  MVis = 38 700  MLS = 105 000
MLS = Molekulargewicht, gemessen durch Lichtstreuung
Vergleichsversuch 1
Es wurde ein Polycarbonat unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß kein Chinoxalintetraphenol als Verzweiger zugegeben wurde.
ηrel = 1,256  MVis = 26 500  MLS = 27 000
Beispiel 2 und Vergleichsversuch 1 verdeutlichen die hohe Verzweigung, die durch Einkondensation von Chinoxalintetraphenol in Polycarbonat erreicht wird, wie aus der Differenz der über Viskositäts- bzw. Lichtstreuungsmessung bestimmten Molekulargewichte ersichtlich ist.
Beispiel 3
22,8 g Bisphenol A, 22,7 g Diphenylcarbonat und 0,0626 g Chinoxalintetraphenol (0,1 Mol-%, bezogen auf das Bisphenol A) werden zusammen mit 0,02 mg Natriumbisphenolat in sauerstoffreier Atmosphäre aufgeschmolzen, wobei innerhalb von 5 h die Temperatur von 200°C auf 300°C gesteigert und der Druck von 100 Torr auf 1 Torr erniedrigt wird. Nach Abdestillieren des bei der Umesterung entstehenden Phenols erhält man ein transparentes Polycarbonat mit einer relativen Viskosität ηrel = 1,247.
Beispiel 4
Von den in Beispiel 2 sowie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Polycarbonaten wurde zur Verdeutlichung der ausgeprägten Strukturviskosität der erfindungsgemäßen Polycarbonate die Abhängigkeit der scheinbaren Schmelzviskosität von der Schergeschwindigkeit bei 300°C ermittelt (Düse L/D = 20).
a. Polycarbonat gemäß Beispiel 2
Deformations-
geschwindigkeit
(s-1)  101 5 × 101 102 5 × 102 103
scheinbare
Schmelzviskosität
(Pa.s)  3699 1900 1400 700 500
b. Polycarbonat gemäß Vergleichsversuch 1
Deformations-
geschwindigkeit
(s-1)  101 5 × 101 102 5 × 102 103
scheinbare
Schmelzviskosität
(Pa.s)  450 450 450 400 350

Claims (7)

1. Bis-chinoxaline der Formel I worin die Reste R unabhängig voneinander 4-Hydroxyaryl- oder 3-Hydroxyaryl-Reste sind, die einen oder mehrere Alkyl-, Alkoxy-, Aryl- oder Halogensubstituenten tragen können, und worin Ar ein vierbindiger, aromatischer Rest ist, der einkernig oder mehrkernig sein kann, wobei die mehrkernigen Reste anneliert und/oder verbrückt sein können, und wobei als Brückenglieder Heteroatome oder Carbonylgruppen fungieren, und wobei die vierbindigen Ar-Reste außerdem Aklyl-, Alkoxy-, Aryl- oder Halogensubstituenten enthalten können.
2. Bis-chinoxaline gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reste R ausgewählt sind aus Hydroxyphenyl, Kresyl, Hydroxybiphenyl, Hydroxy- methoxyphenyl, Hydroxychlorphenyl und Hydroxynaphthyl.
3. Bis-chinoxaline gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ar ein vierbindiger aromatischer Rest, ausgewählt aus Phenylen, Naphthylen, Biphenylen, Sulfo-bis-(phenylen), Oxy-bis-(phenylen) und Carbonyl-bis-(phenylen), ist.
4. Verfahren zur Herstellung der Bis-chinoxaline der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Tetramine der Formel II worin Ar die für Formel I gemäß Anspruch 1 genannte Bedeutung hat, mit Diketonen der Formel III worin R die für die Formel I gemäß Anspruch 1 genannte Bedeutung hat, im Molverhältnis II:III = 1:2 in polaren organischen Lösungsmitteln bei Temperaturen zwischen 20 und 200°C über einen Zeitraum von 0,5 Stunden umsetzt, wobei die Reaktion gegebenenfalls durch Zusatz von 0,001-0,1 Mol%, bezogen auf Mole II, eine Katalysators beschleunigt werden kann.
5. Verwendung der Bis-chinoxaline der Formel I der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung von verzweigten thermoplastischen, aromatischen Polycarbonaten.
6. Verfahren zur Herstellung von verzweigten thermoplastischen, aromatischen Polycarbonaten aus Diphenolen, 0,01 bis 1 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an Verzweigungsmitteln, 0,1 bis 8,0 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an monophenolischen Kettenabbrechern und Phosgen nach den Bedingungen des Phasengrenzflächenverfahrens oder nach den Bedingungen des Verfahrens in homogener Lösung, oder aus Diphenolen, 0,01 bis 1 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an Verzweigungsmitteln und 95 Mol-% bis 120 Mol-%, bezogen auf Mole Diphenole, an Kohlensäurearylestern nach den Bedingungen des Schmelzumesterungsverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzweigungsmittel Bis-chinoxaline der Formel I der Ansprüche 1 bis 3 eingesetzt werden.
7. Verzweigte, thermoplastische aromatische Polycarbonate erhältlich gemäß Verfahren des Anspruchs 6.
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