JP4541001B2

JP4541001B2 - ポリカーボネート樹脂製造用コモノマー及びその製造方法

Info

Publication number: JP4541001B2
Application number: JP2004042494A
Authority: JP
Inventors: 浩一菅; 雅俊斉藤
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: JP2005232287A

Description

本発明は、高純度のジエステルジオールからなるポリカーボネート樹脂製造用コモノマー及びその製造方法に関する。

ポリカーボネート（以下、ＰＣと略記することがある。）樹脂は主にビスフェノールＡを原料として製造され、耐衝撃性が優れる透明樹脂として広く利用されている。一方で、ＰＣ樹脂は絶えず諸特性の改良が要望されている。その改良方法として、ビスフェノールＡ以外の構造を有する化合物を用いて共重合する手法などが用いられている。例えば、脂肪鎖を導入することにより、流動性が向上することが知られている。
また、ポリアルキレンエーテルグリコール−ビス（ヒドロキシ安息香酸エステル）を用いてポリエーテル−ポリカーボネートブロック共重合体を製造することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、ポリアルキレンエーテルグリコール−ビス（ヒドロキシ安息香酸エステル）については、精製操作が行われていない。
また、ポリアルキレンエーテルグリコール−ビス（ヒドロキシ安息香酸エステル）は、ＰＣ樹脂製造用以外に、ポリウレタンやエポキシ樹脂の製造に用いることが提案され、その合成方法も開示されているが、この場合も特に精製操作についての記載はない（例えば、特許文献２及び３参照）。
ＰＣ樹脂の製造方法としては、界面重合法や溶融重合法などが知られており、そのうち、界面重合法により、ポリアルキレンエーテルグリコール−ビス（ヒドロキシ安息香酸エステル）を原料としてＰＣ共重合体を製造する場合、洗浄工程において水相と有機相の分離が遅くなったり、分離が困難になるという問題があった。

特開昭６２−７９２２２号公報特開昭６０−７９０７２号公報特開２００２−１７３４６５号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ジエステルジオールを用いたポリカーボネート共重合体を製造する際に、水相と有機相とが容易に分離し得る高純度のジエステルジオールからなるポリカーボネート樹脂製造用コモノマー及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、後述する一般式（Ｉ）で表されるポリアルキレンエーテルグリコール−ビス（ヒドロキシ安息香酸エステル）において、その合成原料に由来する不純物の含有量を制御することにより、上記目的が達成されることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、下記のポリカーボネート樹脂製造用コモノマー及びその製造方法を提供するものである。
１．下記一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｙは炭素数２〜１５の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。ｐ及びｑは０〜４の整数であり、ｒは２〜４５０の整数である。）

で表され、下記一般式（II）

（式中、Ｒ³は炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｓは０〜４の整数である。）

で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸類の含有量が０．０５質量％以下であることを特徴とするポリカーボネート樹脂製造用コモノマー。
２．下記一般式（III)

（式中、Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｒ⁵は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。ｔは０〜４の整数である。）

で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類の含有量が１．０質量％以下である上記１に記載のポリカーボネート樹脂製造用コモノマー。
３．一般式（Ｉ）において、ｒが２〜２００である上記１又は２に記載のポリカーボネ
ート樹脂製造用コモノマー。
４．下記一般式（II）

で表されるヒドロキシ安息香酸類又は下記一般式（III)

で表されるヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類と、ポリアルキレンエーテルグリコールとをエステル化反応させて得られる上記１〜３のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂製造用コモノマー。
５．下記一般式（II）

で表されるヒドロキシ安息香酸類又は下記一般式（III)

で表されるヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類と、ポリアルキレンエーテルグリコールとをエステル化反応させて、下記一般式（Ｉ）

で表される化合物を含む反応混合物を得た後、該反応混合物をアルカリ性水溶液で処理することを特徴とするポリカーボネート樹脂製造用コモノマーの製造方法。
６．アルカリ性水溶液のｐＨが８〜１１である上記５に記載のポリカーボネート樹脂製造用コモノマーの製造方法。

本発明によれば、ジエステルジオールを用いた界面重合法によるＰＣ共重合体の製造に好適な、高純度のジエステルジオールからなる原料を提供することができる。

本発明のＰＣ樹脂製造用コモノマーは、下記一般式（Ｉ）

で表される化合物である。上記一般式（Ｉ）において、Ｒ¹及びＲ²で示されるアルキル
基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基及びイソプロピル基が挙げられる。Ｒ¹が複数ある場合、複数のＲ¹は互いに同一でも異なっていてもよく、Ｒ²が複数ある場合、複数のＲ²は互いに同一でも異なっていてもよい。Ｙで示される炭素数２〜１５の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、イソブチリデン基、ペンチレン基及びイソペンチレン基などのアルキレン基、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基、ブチリデン基、イソブチリデン基、ペンチリデン基及びイソペンチリデン基などのアルキリデン残基が挙げられる。ｒは２〜２００であることが好ましく、より好ましくは６〜７０である。
本発明において、上記ＰＣ樹脂製造用コモノマーは、下記一般式（II）

で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸類の含有量が０．０５質量％以下であることを要し、好ましくは０．０１質量％以下である。上記ＰＣ樹脂製造用コモノマーにおいて、不純物としてのヒドロキシ安息香酸類の含有量を０．０５質量％以下とすることにより、ＰＣ樹脂を界面重合法で製造する際の洗浄工程において、水相と有機相との分離が良好となる。
上記一般式（II）で表されるヒドロキシ安息香酸類としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、ｏ−ヒドロキシ安息香酸（サリチル酸）、及びそれらベンゼン環上に炭素数１〜３のアルキル基が置換したものなどが挙げられる。
本発明において、上記ＰＣ樹脂製造用コモノマーは、さらに下記一般式（III)

で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類の含有量が１．０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５質量％以下である。上記ＰＣ樹脂製造用コモノマーにおいて、不純物としてのヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類の含有量を１．０質量％以下とすることにより、ＰＣ共重合体を界面重合法で製造する際の洗浄工程において、水相と有機相との分離がより一層良好なものとなる。なお、上記一般式（III)において、Ｒ⁵で示される炭素数１〜１０のアルキル基としては、上述した炭素数１〜３のアルキル基に加えて、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基などが挙げられる。
上記一般式（III)で表されるヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類としては、上記ヒドロキシ安息香酸類のアルキルエステル体が挙げられ、例えばｐ−ヒドロキシ安息香酸メチルエステル、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチルエステル及びｐ−ヒドロキシ安息香酸ｎ−プロピルエステルなどが挙げられる。

上記一般式（Ｉ）で表されるＰＣ樹脂製造用コモノマーは、上記一般式（II）で表されるヒドロキシ安息香酸類又は上記一般式（III)で表されるヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類と、ポリアルキレンエーテルグリコールとをエステル化反応させることにより、製造することができる。ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、ポリメチレンエーテルグリコール、ポリエチレンエーテルグリコール及びポリプロピレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
ヒドロキシ安息香酸類とポリアルキレンエーテルグリコールとの脱水反応（エステル化）に際し、反応溶媒としてトルエンやキシレンなどを用いることができる。反応は、溶媒の沸騰温度で水を共沸除去しながら行う。その際、触媒を適宜加えてもよい。触媒としては、硫酸、燐酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ＴｉやＳｎ等の有機金属触媒などを挙げることができる。
ヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類とポリアルキレンエーテルグリコールとの脱水縮合反応（エステル化）に際し、両者を、窒素等の不活性ガス雰囲気中で、あるいは減圧条件でアルキルエステルに対応するアルコールを脱離させながら反応を行う。反応は、通常、無溶媒反応であり、反応温度は、通常１４０〜２３０℃程度である。その際、触媒を適宜加えてもよく、触媒としてはＴｉやＳｎ等の有機金属触媒を用いることができる。
本発明においては、上記エステル化反応により得られる、上記一般式（Ｉ）で表される化合物を含む反応混合物をアルカリ性水溶液で処理することにより、上記一般式（II）で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸類、上記一般式（III)で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類の含有量を、上記所定量以下とすることができる。上記アルカリ性水溶液による処理としては、アルカリ性水溶液と有機溶媒で液−液抽出し、不純物をアルカリ性水溶液に溶解させ、上記一般式（Ｉ）で表される化合物を有
機溶媒に溶解させることにより、目的物と不純物とを分離する方法を用いることができる。

上記アルカリ性水溶液としては、ｐＨが８〜１１のものを用いることが好ましい。アルカリ性水溶液のｐＨが８以上であると、不純物の有機溶媒への分配比が低くなるので、精製度が向上する。また、アルカリ性水溶液のｐＨが１１以下であると、上記一般式（Ｉ）で表される化合物のアルカリ性水溶液への分配比が低くなるので、収率が向上する。
上記アルカリ性水溶液としては、アルカリ金属（ナトリウム、カリウムなど）やアルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）の水酸化物や炭酸塩、炭酸水素塩などの水溶液を用いることができる。
上記有機溶媒としては、上記一般式（Ｉ）で表される化合物を溶解し、水溶液と分離し
て二相を形成するものであればよく、特に限定されない。例えば、トルエン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族や脂環式炭化水素類、ジエチルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル類、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類を用いることができる。なお、有機溶媒相と水相との二相分離は、静置により行っても遠心分離により行ってもよい。

不純物として、ヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類を効率よく除去するため、上記アルカリ水溶液による処理操作の前処理としてアルカリ加水分解処理を行なってもよい。アルカリ加水分解は、上記アルカリ水溶液による処理と同様の条件で行なってもよいし、反応促進のためｐＨを１１以上又は酸性条件で行った後にｐＨを８〜１１に調整してもよい。また、加熱してもよい。アルカリ加水分解処理の反応場としては、水溶液単相でも、水溶液／有機溶媒との二相でもよい。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、各例における不純物量は下記の方法で測定した。
＜不純物の測定方法＞
下記の条件のＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）により、標準品により作成した検量線に基づいて定量した。
カラム：ＧＬサイエンス社製ＯＤＳ−３
カラム温度：４０℃
溶媒：０．５質量％リン酸水溶液とアセトニトリルの容量比１：２混合液
流速：１．０ｍＬ／分

比較例１
窒素導入管、真空装置、温度計及び攪拌機を備えた内容積１Ｌフラスコに、Ｍｎ（数平均分子量）＝２０００のポリテトラメチレングリコール２００ｇ（０．１モル）、ｐ−ヒドロキシ安息香酸メチル３０．４ｇ（０．２モル）、テトラブチルチタネート２ｍＬ及び酢酸マグネシウム０．５ｇを入れた。混合物が溶融するまで、窒素中で８０〜１００℃に加熱した。次に混合物を真空下で２３０℃にゆっくり加熱した。次に、混合物を真空下で冷却し、対応するポリテトラメチレングリコールビス（ｐ−ヒドロキシ安息香酸エステル）を得た。この化合物中の不純物量を表１に示す。

実施例１
比較例１で得られた化合物５０ｇを塩化メチレン４００ｍＬに溶解させ、攪拌機付きの内容積２Ｌフラスコに投入した。ここに濃度０．３ｍｏｌ／ＬのＮａＨＣＯ₃水溶液４００ｍＬを加えて混合し、静置分離して塩化メチレン相を取り出した。塩化メチレン相に水２００ｍＬを加えて混合し、静置分離して塩化メチレン相を取り出した。塩化メチレンをエバポレータで留去し、４０℃で一晩減圧乾燥した。得られた精製物中の不純物量を表１に示した。

実施例２
比較例１において、ポリテトラメチレングリコールに代えてＭｎ＝３４００のポリエチレングリコール３４０ｇ（０．１モル）を用いた以外は比較例１と同様に反応を行い、対応するポリエチレングリコールビス（ｐ−ヒドロキシ安息香酸エステル）を得た。この化合物を、実施例１と同様の方法で精製した。得られた精製化合物中の不純物量を表１に示す。

比較例２
保護ガス導入管を有する反応容器中にＭｎ＝１０００のポリテトラメチレングリコール８００ｇ（０．８モル）及びｐ−ヒドロキシ安息香酸メチル２４３ｇ（１．６モル）を投入し、１４０℃に加熱して均質化した。ここにオクタン酸錫３．９ｇを添加し、１８０℃に加熱して、メタノールの離脱を開始させた。メタノールの離脱が終結した後、１８０℃で１時間攪拌し、その後、生成物を冷却し、対応するポリテトラメチレングリコールビス（ｐ−ヒドロキシ安息香酸エステル）を得た。この化合物中の不純物量を表１に示す。

実施例３
比較例２で得られた化合物５０ｇを実施例１と同様にして精製した。不純物量を表１に示す。
実施例４
比較例２で得られた化合物５０ｇを０．５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液４００ｍＬに溶解し、攪拌機付きの内容積２Ｌフラスコに投入して１時間攪拌した。ここに濃度２ｍｏｌ／Ｌ塩酸を徐々に滴下し、ｐＨを９に調整した。塩化メチレン４００ｍＬを加えて混合し、静置分離して塩化メチレン相を取り出した。塩化メチレン相に水２００ｍＬを加えて混合し、静置分離して塩化メチレン相を取り出した。塩化メチレンをエバポレータで留去し、４０℃で一晩減圧乾燥した。得られた精製品中の不純物量を表１に示す。

比較例３
ディーン・スターク装置及び窒素導入管を取り付けた内容積１Ｌの反応容器に、ポリテトラメチレングリコール（Ｍｎ＝１０００）５００ｇ（０．５モル）、ｐ−ヒドロキシ安息香酸１３８ｇ（１．０モル）、シュウ酸チタンカリウム０．２６ｇ（０．０００７モル）及びキシレン１００ｇ仕込んだ。１９０℃でキシレン還流下、脱水縮合（エステル化）反応を行った。反応は５時間で終了した。反応後キシレンを留去し、対応するポリテトラメチレングリコールビス（ｐ−ヒドロキシ安息香酸エステル）を得た。この化合物中の不純物量を表１に示す。
実施例５
比較例３で得られた化合物５０ｇを実施例１と同様にして精製した。不純物量を表１に示す。

参考例１（ＰＣ共重合体の製造）
（１）ＰＣオリゴマーの調製工程
濃度５．６質量％の水酸化ナトリウム水溶液に、ビスフェノール（ＢＰＡ）濃度が１３．５質量％になるようにＢＰＡを溶解し、ＢＰＡの水酸化ナトリウム水溶液を調製した。内径６ｍｍ、管長３０ｍの管型反応器に、上記ビスフェノールＡの水酸化ナトリウム水溶液を４０Ｌ／ｈｒ及び塩化メチレンを１５Ｌ／ｈｒの流量で連続的に通すと共に、ホスゲンを４．０ｋｇ／ｈｒの流量で連続的に通した。管型反応器はジャケット部分を有しており、ジャケットに冷却水を通して反応液の温度を４０℃以下に保った。
管型反応器から送出された反応液は、後退翼を備えた内容積４０Ｌのバッフル付き槽型反応器へ連続的に導入され、ここにさらにＢＰＡの水酸化ナトリウム水溶液を２．８Ｌ／ｈｒ、２５質量％水酸化ナトリウム水溶液を０．０７Ｌ／ｈｒ、水を１７Ｌ／ｈｒ、１質量％トリエチルアミン水溶液を０．６４Ｌ／ｈｒの流量で供給し、２９〜３２℃で反応を行った。槽型反応器から、反応液を連続的に抜き出し、静置することで水相を分離除去し、塩化メチレン相を採取した。このようにして得られたポリカーボネートオリゴマー溶液は、オリゴマー濃度３２９ｇ／Ｌ、クロロフォーメート基濃度０．７４モル／Ｌであった。

（２）ＰＣ共重合体の重合工程
邪魔板４枚、パドル型撹拌翼を備えた内容積１Ｌの槽型反応器に、上記（１）の工程で得たオリゴマー溶液１３７ｍＬ、塩化メチレン８８ｍＬ、比較例１で得られた化合物５ｇを仕込んだ。次いで、トリエチルアミン８５μＬを仕込み、さらに６．４質量％水酸化ナトリウム水溶液１８ｍＬを撹拌下に添加し、１０分間反応を行った。
塩化メチレン１０ｍＬに溶解したｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール１．１８ｇ、ビスフェノールＡ８．１ｇを溶解した６．４質量％水酸化ナトリウム水溶液７１ｍＬを投入して更に５０分間反応を続けた。

（３）洗浄工程
上記（２）の工程で得られた反応液に塩化メチレン１００ｍＬを加えた後、撹拌を継続しながら反応液５０ｍＬを５０ｍＬメスシリンダーに取り、静置した。メスシリンダー中の溶液の分離状況を観察し、塩化メチレン相が溶液液面から離れるまでの時間を測定し、分離時間とした。
残りの溶液は、塩化メチレン相を分離し、その溶液に対して１５体積％の０．０３モル／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液で洗浄した後、０．２モル／Ｌの塩酸で洗浄し、更に純水で２回洗浄を行い、洗浄後の水相の電気伝導度が０．０１μＳ／ｍ以下になったことを確認した。
（４）フレーク化工程
上記（３）の工程で得られたＰＣ樹脂の塩化メチレン溶液を濃縮・粉砕し、得られたフレークを減圧下に１００℃にて乾燥処理した。得られたＰＣ樹脂の粘度数をＩＳＯ１６２８−４（１９９９）に準拠して測定した。結果を表２に示す。

参考例２〜８
参考例１（２）において、比較例１で得られた化合物の代わりに、実施例１〜５、比較例２，３で得られた化合物を用いた以外は、参考例１と同様に行ない、同様の測定を行った。結果を表２に示す。

本発明のＰＣ樹脂製造用コモノマーを用いれば、ＰＣ共重合体を生産性良く製造することができる。

Claims

下記一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｙは炭素数２〜１５の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。ｐ及びｑは０〜４の整数であり、ｒは２〜４５０の整数である。）
で表され、下記一般式（II）

（式中、Ｒ³は炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｓは０〜４の整数である。）
で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸類の含有量が０．０５質量％以下であることを特徴とするポリカーボネート樹脂製造用コモノマー。
下記一般式（III)

（式中、Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｒ⁵は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。ｔは０〜４の整数である。）
で表される不純物としてのヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類の含有量が１．０質量％以下である請求項１に記載のポリカーボネート樹脂製造用コモノマー。
一般式（Ｉ）において、ｒが２〜２００である請求項１又は２に記載のポリカーボネー
ト樹脂製造用コモノマー。
下記一般式（II）

（式中、Ｒ³は炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｓは０〜４の整数である。）
で表されるヒドロキシ安息香酸類又は下記一般式（III)

（式中、Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｒ⁵は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。ｔは０〜４の整数である。）
で表されるヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類と、ポリアルキレンエーテルグリコールとをエステル化反応させて得られる請求項１〜３のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂製造用コモノマー。
下記一般式（II）

（式中、Ｒ³は炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｓは０〜４の整数である。）
で表されるヒドロキシ安息香酸類又は下記一般式（III)

（式中、Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｒ⁵は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。ｔは０〜４の整数である。）
で表されるヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類と、ポリアルキレンエーテルグリコールとをエステル化反応させて、下記一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｙは炭素数２〜１５の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。ｐ及びｑは０〜４の整数であり、ｒは２〜４５０の整数である。）
で表される化合物を含む反応混合物を得た後、該反応混合物をアルカリ性水溶液で処理することを特徴とするポリカーボネート樹脂製造用コモノマーの製造方法。
アルカリ性水溶液のｐＨが８〜１１である請求項５に記載のポリカーボネート樹脂製造用コモノマーの製造方法。