用于制备高质量聚碳酸酯的碳酸二苯酯的纯化方法
【专利说明】用于制备高质量聚碳酸酯的碳酸二苯酯的纯化方法
【背景技术】
[0001] 聚碳酸酯的制备可以通过芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯的熔融反应来实 现。存在可以生产碳酸二芳基酯的几种方法，包括：在催化剂的存在下使草酸二芳基酯脱羰 (decarbonylating)同时除去一氧化碳副产物；在非均相催化剂的存在下使芳香族羟基化 合物与光气在气相中反应，例如，苯酚的直接光气化；在氧化还原催化剂和有机盐的存在下 使芳香族羟基化合物、一氧化碳和氧气反应；或者使芳香族羟基化合物与碳酸二烷基酯反 应。合成碳酸二芳基酯的碳酸二苯酯（DPC)的非光气路线的具体实例可通过以下来实现： 使用各自的催化剂通过碳酸二甲酯（DMC)和苯酚的酯交换以产生碳酸苯基甲基酯（PMC)， 如反应⑴所示，
[0003] 随后进行PMC的后续歧化以产生碳酸二苯酯（DPC)，如反应⑵所示，
[0005] 其中额外形成的少量的烷基芳基醚（苯甲醚）作为主反应副产物。
[0006] 在任何上述反应方案或任何其他反应方案中的碳酸二芳基酯的形成通常可以通 过使用催化剂来促进。令人遗憾地，来自所述催化剂的任何剩余金属会导致生成的聚碳酸 酯的变色和聚碳酸酯的颜色稳定性的降低。此外，来自用于形成碳酸二芳基酯的催化剂的 金属会引起可以导致金属腐蚀的另一来源的处理容器的腐蚀，除可以与催化剂无关地出现 的处理容器的任何劣化之外。
[0007] 当前从催化剂纯化碳酸二苯酯的方法包括使用一组分离塔（separating column)，其中将酯交换反应混合物引入到高沸点材料分离塔，其中纯化的碳酸二苯酯被产 生为顶部组分并且包含催化剂的碳酸二苯酯作为底部组分脱离。然而，所述纯化之后，由于 它们的相对挥发性或夹带（entrainment)导致剩余催化剂的量通常依然存在。当用作聚碳 酸酯的聚合中的反应物时，催化剂的该剩余量会导致变色。
[0008] 因此，从由催化剂或者处理容器的劣化中的任一个或两者引起的金属污染物纯化 碳酸二芳基酯反应物的改善的方法将是良好的颜色稳定性和高透明性应用中使用的聚碳 酸酯的生产所期望的。
【发明内容】
[0009] 本文中公开的是制备纯化的碳酸二芳基酯的方法和由其产生的碳酸二芳基酯。
[0010] 在一种实施方式中，用于纯化碳酸二芳基酯的方法包括：将水流（aqueous stream)引入包括金属污染物的碳酸二芳基酯流，其中水流与金属污染物反应以形成沉淀 物；其中将水流引入至碳酸二芳基酯流导致引入基于碳酸二芳基酯流和水流的总重量的 IOOppm至10, OOOppm的水；通过分离塔和过滤器中的一者或两者除去沉淀物以产生纯化的 碳酸二芳基酯；其中当利用分离塔除去时，方法进一步包括：将包括沉淀物的底部流从分 离塔除去；将顶部流从分离塔除去；将顶部流第一部分引导至分离塔中并收集顶部流第二 部分，其中顶部流第二组分包括纯化的碳酸二芳基酯。
[0011] 在另一个实施方式中，用于纯化碳酸二芳基酯的方法可以包括：将水流引入至包 括熔融碳酸二芳基酯和金属污染物的碳酸二芳基酯流，其中水流与金属污染物反应以形成 沉淀物；其中将水流引入至碳酸二芳基酯流导致引入基于碳酸二芳基酯流和水流的总组成 的IOOppm至10, OOOppm的水；并且通过分离塔和过滤器中的一者或两者除去沉淀物以产生 纯化的碳酸二芳基酯。
[0012] 以下鉴于附图和【具体实施方式】来更具体地描述这些和其他特征和特性。
【附图说明】
[0013] 以下是附图的简要描述，其中相同的元件（要素）编号相同并且呈现其是为了示 出本文公开的示例性实施方式的目的，而并非为了限制其的目的。
[0014] 图1是通过将水介质引入至碳酸二芳基酯的碳酸二芳基酯纯化方案的一个实施 例的不意图；
[0015] 图2是通过将水介质引入至碳酸二芳基酯的碳酸二芳基酯纯化方案的一个实施 例的不意图；
[0016] 图3是具有3. 6分钟（min)的接触时间的实施例1的钛水平与水浓度的图解说 明；
[0017] 图4是具有3. 6min的接触时间的实施例1的铁水平与水浓度的图解说明；
[0018] 图5是具有7. 6min的接触时间的实施例4的钛水平与水浓度的图解说明；以及
[0019] 图6是具有7. 6min的接触时间的实施例4的铁水平与水浓度的图解说明。
【具体实施方式】
[0020] 生产碳酸二芳基酯的合成路线会导致金属污染的碳酸二芳基酯组合物。金属污染 物可以由促进形成碳酸二芳基酯的催化剂的使用和处理设备的腐蚀中的一者或两者引起。 金属污染物可以是有机金属形式或无机形式。令人惊讶地，申请人发现将水流引入至碳酸 二芳基酯流，导致一种或多种金属污染物转化成它们的无机形式，很可能转化成氧化物和/ 或氢氧化物形式，使得其可以通过蒸馏和/或过滤作为固体沉淀物容易地被分离。令人惊 讶地，申请人发现可以引入水流，而不存在可以被纯化的生成的碳酸二芳基酯的量的显著 降低。该第二个令人惊讶的特征尤其令人惊讶，这是因为众所周知水可以与碳酸二芳基酯 如碳酸二苯酯反应。
[0021] 金属污染物可以包括钛、铅、锡、错、钼、银、银、铁、锌、错、纪、镧、铪、妈、钕、钐、镱、 铜、铬、镍、锰、铋、铌或者包含上述中的一种或多种的组合。申请人发现纯化方法可以导 致基于存在于碳酸二芳基酯流中的金属污染物的总重量的大于或等于80wt%，具体地，大 于或等于90wt%的金属污染物的除去。纯化的碳酸二芳基酯可以包括按重量计小于或等 于十亿分之38 (ppb)，具体地，小于或等于23ppb的钼；小于或等于38ppb，具体地，小于或 等于23ppb的|凡；小于或等于38ppb，具体地，小于或等于23ppb的络；小于或等于85ppb， 具体地，小于或等于57ppb的钛；小于或等于425ppb，具体地，小于或等于284ppb的银；小 于或等于38ppb，具体地，小于或等于23ppb的镍；小于或等于12ppb，具体地，小于或等于 6ppb的错；小于或等于12ppb，具体地，小于或等于6ppb的铁，或者包括上述中的一种或多 种的组合。从纯化的碳酸二芳基酯聚合的聚碳酸酯可以包括按重量计小于或等于十亿分之 33 (ppb)，具体地，小于或等于20ppb的钼；小于或等于33ppb，具体地，小于或等于20ppb的 隹凡；小于或等于33ppb，具体地，小于或等于20ppb的络；小于或等于75ppb，具体地，小于或 等于50ppb的钛；小于或等于375ppb，具体地，小于或等于250ppb的银；小于或等于33ppb， 具体地，小于或等于20ppb的镍；小于或等于lOppb，具体地，小于或等于5ppb的错；小于或 等于lOppb，具体地，小于或等于5ppb的铁，或者包括上述中的一种或多种的组合。申请人 还发现纯化方法会产生大于或等于90%，具体地，大于或等于95%的高产量的纯化的碳酸 二芳基酯。
[0022] 从这种纯化的碳酸二芳基酯聚合的聚碳酸酯由于通过分光光度法测定的小于或 等于0· 5,具体地，小于或等于0· 15的例如国际照明委员会（Comission Internationale de 1' Eclairage) (CIE)b*指数的它们的低颜色的一种或多种，以及通过分光光度法测定的 例如大于或等于89%的高光透射可以用于透明应用。
[0023] 从这种纯化的碳酸二芳基酯聚合的聚碳酸酯在250°C下的2小时的老化之后，可 以具有通过ASTM D1925确测的例如小于或等于3,具体地，小于或等于2. 5的黄度指数。
[0024] 可以纯化的碳酸二芳基酯可以具有式（I)
[0026] 其中η是1至3的整数并且每个R2独立地是直链或支链、可选取代的C i 34烷基，具 体地C1 6烷基，更具体地C i 4烷基；C i 34烷氧基，具体地C i 6烷氧基，更具体地C i 4烷氧基；C 5 34环烷基；C7 34烷基芳基；C 6 34芳基；或者卤素基团，具体地氯基团。R2还可以表示-C00-R'， 其中R'可以是H !C1 34烷基，具体地C i 6烷基，更具体地C i 4烷基；C i 34烷氧基，具体地C i 16烷氧基，具体地C1 4烷氧基；C 5 34环烷基；C 7 34烷基芳基；或者C 6 34芳基。
[0027] 通式（I)的碳酸二芳基酯可以包括碳酸二苯酯、碳酸甲基苯基-苯基酯以及碳酸 二-(甲基苯基）酯（其中甲基基团可以在苯环上的任何期望位置）、碳酸二甲基苯基-苯 基酯以及碳酸二_(二甲基苯基）酯（其中甲基基团可以在苯环上的任何期望位置，例如 2, 4_、2, 6_、3, 5-或3, 4-二甲基苯基）、碳酸氯苯基-苯基酯和碳酸二-(氯苯基）酯（其 中氯原子可以在苯环上的任何期望位置，例如2-、3_或4-氯苯基）、碳酸4-乙基苯基-苯 基酯、碳酸二-(4-乙基苯基）酯、碳酸4-正丙基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-正丙基苯基） 酯、碳酸4-异丙基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-异丙基苯基）酯、碳酸4-正丁基苯基-苯基 酯、碳酸二-(4-正丁基苯基）酯、碳酸4-异丁基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-异丁基苯基） 酯、碳酸4-叔丁基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-叔丁基苯基）酯、碳酸4-正戊基苯基-苯基 酯、碳酸二-(4-正戊基苯基）酯、碳酸4-正己基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-正己基苯基） 酯、碳酸4-异辛基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-异辛基苯基）酯、碳酸4-正壬基苯基-苯 基酯、碳酸二-(4-正壬基-苯基）酯、碳酸4-环己基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-环己基 苯基）酯、碳酸4-(1-甲基-1-苯基乙基）-苯基-苯基酯、碳酸二-[4-(1-甲基-1-苯基 乙基）-苯基]酯、碳酸联苯基-4-基-苯基酯、碳酸二-(联苯基-4-基）酯、碳酸（1-萘 基）-苯基酯、碳酸（2-萘基）-苯基酯、碳酸二-(1-萘基）酯、碳酸二-(2-萘基）酯、碳酸 4-(1-萘基）-苯基-苯基酯、碳酸4-(2-萘基）-苯基-苯基酯、碳酸二-[4-(1-萘基）-苯 基]酯、碳酸二-[4- (2-萘基）苯基]酯、碳酸4-苯氧基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-苯氧 基苯基）酯、碳酸3-十五烷基苯基-苯基酯、碳酸二-(3-十五烷基苯基）酯、碳酸4-三 苯甲基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-三苯甲基苯基）酯、碳酸水杨酸甲酯-苯基酯（methyl salicylate-phenyl carbonate)、碳酸二-(水杨酸甲酯）酯、碳酸水杨酸乙酯-苯基酯、 碳酸二水杨酸乙酯）酯、碳酸水杨酸正丙酯-苯基酯（n-propyl salicylate-phenyl carbonate)、碳酸二-(水杨酸正丙酯）酯、碳酸水杨酸异丙酯-苯基酯、碳酸二-(水杨酸 异丙酯）酯、碳酸水杨酸正丁酯-苯基酯、碳酸二_(水杨酸正丁酯）酯、碳酸水杨酸异丁 酯-苯基酯（isobutyl salicylate-phenyl carbonate)、碳酸二 _(水杨酸异丁酯）酯、碳 酸水杨酸叔丁酯-苯基酯、碳酸二_(水杨酸叔丁酯）酯、碳酸二_