熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)和方法
【專利說明】熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)和方法
[0001]本申請是于2012年8月17日提交的題為"熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)和方法"的中國專利 申請?zhí)?01280040513.4的分案申請。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯是具有優(yōu)異的機械性能如耐沖擊性、耐熱性和透明性的熱塑性材料。聚 碳酸酯廣泛用于多種應(yīng)用中，從光盤至汽車部件至透明防盜窗。
[0003] 在聚碳酸酯和共聚碳酸酯中，能夠產(chǎn)生降低由此形成的所得制品的透明品質(zhì)的顏 色。用于生產(chǎn)聚碳酸酯和模制品的聚合和模制條件可以導(dǎo)致聚碳酸酯內(nèi)部形成副反應(yīng)，從 而導(dǎo)致其中顏色形成。當(dāng)模制/聚合條件更差時，通常發(fā)生更大的顏色形成，因而通常期望 在溫和的條件下聚合和模制。
[0004] 還可以通過反應(yīng)組分的分解或聚碳酸酯中發(fā)色體或雜質(zhì)的存在而產(chǎn)生顏色。因 此，原料的質(zhì)量對聚碳酸酯產(chǎn)品的顏色具有很大影響。始終期望改善聚碳酸酯和聚碳酸酯 制品顏色的其他方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在本文中，公開的是用于生產(chǎn)具有優(yōu)良性能的聚碳酸酯的反應(yīng)器系統(tǒng)和方法。
[0006] 在第一實施方式中，提供了用于生產(chǎn)聚碳酸酯的熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)。反應(yīng)器系 統(tǒng)具有與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域，其中：
[0007] (I)反應(yīng)混合物包括熔融酯交換催化劑、二羥基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚類 副產(chǎn)物，
[0008] (II)與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域包括連接金屬反應(yīng)器系統(tǒng)部件的焊接部（焊 縫，weld)，
[0009 ] (III)與反應(yīng)混合物接觸的所有焊接部連接由相同類型的金屬制成的反應(yīng)器系統(tǒng) 部件，以及
[0010] (IV)如果焊接部中包括填料金屬，則填料金屬由與通過焊接部連接的金屬部件相 同類型的金屬制成。
[0011] 在另一個實施方式中，提供了形成聚碳酸酯的方法。所述方法包括在足以生產(chǎn)聚 碳酸酯的熔融聚合條件下操作的熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)中處理反應(yīng)混合物的步驟，其中：
[0012] (A)反應(yīng)混合物包括熔融酯交換催化劑、二羥基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚類 副產(chǎn)物，以及
[0013] (B)反應(yīng)器系統(tǒng)具有與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域，其中：
[0014] (I)與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域包括連接金屬反應(yīng)器系統(tǒng)部件的焊接部，
[0015] (II)與反應(yīng)混合物接觸的所有焊接部連接由相同類型的金屬制成的反應(yīng)器系統(tǒng) 部件，以及
[0016] (III)如果焊接部中包括填料金屬，則填料金屬由與通過焊接部連接的金屬部件 相同類型的金屬制成，從而形成聚碳酸酯。
[0017] 在另一個實施方式中，提供了用于生產(chǎn)聚碳酸酯的另外的熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)。 反應(yīng)器系統(tǒng)包括具有與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域的一個或多個反應(yīng)器，其中：
[0018] (I)反應(yīng)混合物包括熔融酯交換催化劑、二羥基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚類 副產(chǎn)物，
[0019] (II)與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域不具有包含不銹鋼的焊接部。
[0020] 在另一個實施方式中，提供了用于生產(chǎn)聚碳酸酯的另外的熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)。 反應(yīng)器系統(tǒng)包括具有與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域的反應(yīng)器，其中：
[0021] (I)反應(yīng)混合物包括熔融酯交換催化劑、二羥基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚類 副產(chǎn)物，
[0022] (II)與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域包括連接兩個不銹鋼工件的焊接部，其中，在 與反應(yīng)混合物接觸之前將焊接部鈍化。
[0023] 在另一個實施方式中，提供了生產(chǎn)聚碳酸酯的另外的方法。該方法包括：
[0024] (A)提供熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)，反應(yīng)器系統(tǒng)包括用于與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū) 域，其中：（1)與反應(yīng)混合物接觸的表面區(qū)域包括連接兩個不銹鋼工件的焊接部，
[0025] (B)鈍化焊接部，以及
[0026] (C)在步驟(A)和(B)之后，在足以生產(chǎn)聚碳酸酯的熔融聚合條件下，在熔融聚合反 應(yīng)器系統(tǒng)中處理反應(yīng)混合物，其中，反應(yīng)混合物包括熔融酯交換催化劑、二羥基化合物、碳 酸二芳基酯、以及酚類副產(chǎn)物，以及形成聚碳酸酯。
[0027] 在進一步的實施方式中，在碳酸二芳基酯包括酯取代的碳酸二芳基酯并且酚類副 產(chǎn)物包括酯取代酚的情況下;和/或當(dāng)二羥基化合物包括含有以下結(jié)構(gòu)的二元酚時，所述方 法和反應(yīng)器系統(tǒng)示出了另外的出乎意料的結(jié)果：
[0028]
[0029] 其中，在每次出現(xiàn)時R1獨立地是氫原子、鹵素原子、硝基基團、氰基基團、&_(：20烷 基基團、C4-C 2Q環(huán)烷基基團、或C6-C2Q芳基，并且a是從0至4的整數(shù)。
[0030] 可以參照以下實施方式的具體說明和其中包括的實施例來更容易地理解本發(fā)明。
【附圖說明】
[0031] 圖1示出了具有其中焊接部可以用于連接熔融聚合系統(tǒng)中的金屬部件的點的反應(yīng) 器系統(tǒng)。
[0032] 圖2示出了如在實施例1中使用的熔融聚合反應(yīng)系統(tǒng)。
[0033]圖3示出了來自實施例部分中的實施例1的結(jié)果。
[0034] 圖4示出了來自實施例部分中的實施例1的結(jié)果。
[0035] 圖5示出了來自實施例部分中的實施例4的結(jié)果。
[0036] 圖6示出了來自實施例部分中的實施例4的結(jié)果。
[0037] 圖7A和圖7B示出了來自實施例部分中的實施例5的結(jié)果。
[0038] 圖8示出了來自實施例部分中的實施例5的結(jié)果。
[0039] 圖9示出了來自實施例部分的實施例1的結(jié)果。
[0040] 圖10示出了來自實施例部分的實施例3的結(jié)果。
[0041 ]圖114、118、12六、和128示出了來自實施例部分的實施例6的結(jié)果。
【具體實施方式】
[0042] 本公開尤其涉及出乎意料的發(fā)現(xiàn):包含不銹鋼和/或連接不銹鋼工件的焊接部(其 與熔融聚合反應(yīng)器系統(tǒng)中的反應(yīng)混合物接觸)可以導(dǎo)致產(chǎn)物聚碳酸酯中顏色的形成。還發(fā) 現(xiàn):產(chǎn)物聚碳酸酯中鐵的水平與其顏色相關(guān)。在不受特定機理束縛的情況下，據(jù)信，鐵能夠 以這種焊點、珠、或區(qū)域形式分散在反應(yīng)混合物中。
[0043] 還出乎意料地發(fā)現(xiàn):熔融反應(yīng)混合物中的某些反應(yīng)組分可以促進焊接區(qū)域的活性 并且促進鐵從不銹鋼焊接部中釋放。例如，如以下將進一步解釋和說明的，當(dāng)與不包含這些 反應(yīng)組分的其他反應(yīng)混合物相比時，發(fā)現(xiàn)包含特定的碳酸二芳基酯和/或特定的二羥基化 合物的熔融反應(yīng)混合物包含比預(yù)期更高的鐵濃度以及更高的顏色水平。因此，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)與特 定的反應(yīng)混合物結(jié)合使用時，在本公開中給出的反應(yīng)器系統(tǒng)和方法示顯示了最大的益處。
[0044] 定義：
[0045] 如在本申請的說明書和權(quán)利要求書中所使用的，應(yīng)該適用以下定義。
[0046] 除非本文中另有陳述或通過上下文明顯地矛盾，本文中"一個"、"一種"以及"該" 不表示數(shù)量的限制，而是解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者。
[0047] 術(shù)語"聚碳酸酯"是指包含衍生自至少二羥基化合物和碳酸酯化合物中的重復(fù)單 元的低聚物或聚合物。術(shù)語"聚碳酸酯"包括聚(碳酸酯-共酯）低聚物和/或聚合物。除非上 下文明確限制，本申請的說明書和權(quán)利要求中所述的內(nèi)容都不應(yīng)該被理解為將聚碳酸酯限 定為僅一種單體殘基。因此，本申請包括具有2、3、4或更多種類型二羥基單體化合物的殘基 的共聚碳酸酯。
[0048] 術(shù)語"反應(yīng)組分"在此是指用于引起至少一種二羥基化合物和碳酸二芳基酯之間 的熔融酯交換反應(yīng)以產(chǎn)生聚碳酸酯的物質(zhì)。這些物質(zhì)包括一種或多種熔融酯交換催化劑、 一種或多種碳酸二芳基酯、以及一種或多種二羥基化合物。
[0049] 如在本文中所用的，后綴"(s)"旨在包括其修飾的術(shù)語的單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者，從而包 括該術(shù)語的一種或多種(例如，一種或多種膜包括一種或多種的膜）。
[0050] 貫穿整個說明書提及"一個實施方式"、"另一個實施方式"、"一種實施方式"、"一 些實施方式"等是指與實施方式結(jié)合描述的特定元素(例如，性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、特性、和/或特征） 包括在本文中描述的至少一種實施方式中，并且可以或不可以存在于其他實施方式中。此 外，應(yīng)當(dāng)理解所描述的一種或多種元素能夠以任何合適的方式結(jié)合到各種實施方式中。
[0051] 在本申請的說明書和權(quán)利要求中的數(shù)值，尤其當(dāng)它們涉及聚合物組合物時，反映 了可包含不同特性的單獨聚合物的組合物的平均值。此外，除非表明相反，數(shù)值應(yīng)當(dāng)理解為 包括與當(dāng)減少至有效數(shù)字的相同數(shù)量時相同的數(shù)值以及與所述值的差異小于在用于確定 該值的本申請中所描述類型的常規(guī)測量技術(shù)實驗誤差的數(shù)值。
[0052]熔融反應(yīng)混合物：
[0053]在熔融酯交換催化劑的存在下，能夠通過二羥基化合物(例如，雙酸A)與碳酸酯源 的熔融酯交換反應(yīng)來生產(chǎn)聚碳酸酯。隨著反應(yīng)的進行，消耗了碳酸酯源(例如，碳酸二芳基 酯)并且產(chǎn)生了酚類副產(chǎn)物。聚合發(fā)生在其中控制操作條件如溫度和壓力的一系列反應(yīng)器 中，從而將反應(yīng)副產(chǎn)物，苯酚從反應(yīng)組分中除去，從而通過平衡移動來驅(qū)動反應(yīng)。在熔融聚 合反應(yīng)器系統(tǒng)中的反應(yīng)混合物將包含一種或多種二羥基化合物、碳酸酯源如碳酸二芳基 酯、酚類副產(chǎn)物、以及熔融酯交換催化劑。
[0054] A.二羥基化合物
[0055] 沒有特別限定二羥基單體