用于界面聚碳酸酯和共聚物聚碳酸酯的纯化过程的热增强的制作方法
【专利说明】用于界面聚碳酸酯和共聚物聚碳酸酯的纯化过程的热增强
[0001] 相关申请的交叉引证
[0002] 本申请要求于2013年7月25日提交的美国临时专利申请序列号61/858, 285的 权益。通过引证将相关申请结合于此。
【背景技术】
[0003] 聚合聚碳酸酯的界面过程产生包括含水相和有机相的混合物。含水相，还称为盐 含水相，包括盐、离子种类、以及界面催化剂。有机相，还称为树脂相或者聚合物相，包括溶 剂、溶解的聚碳酸酯、以及界面催化剂。由于含水相中夹带盐水，一些盐和离子种类（统称 "离子"）可进一步存在于有机相中。由于这些离子以及任何界面催化剂影响最终产品质量， 通常在纯化过程中从分离的有机相中去除它们。这样的纯化过程通常包括将含水相从有机 相中分离，然后在一个或多个提取步骤中去除催化剂和离子以产生纯化的聚碳酸酯。
[0004] 为了以经济产出获得有效分离，典型工艺使用一系列每分钟转数（rpm)很高的碟 片离心机（disk stack centrifuge)。离心机对于分离是有效的但费用大。它们还往往需 要显著的电能输入并且具有维修费用。乳化是会影响纯化过程的另一个问题，尤其在某些 共聚碳酸酯的纯化中。
[0005] 期望成本较低、改进分离、或者两者都具有的纯化过程。
【发明内容】
[0006] 本文中公开了一种用于纯化聚碳酸酯的方法。
[0007] 在实施方式中，纯化聚碳酸酯的方法包括：在催化剂的存在下经由界面反应聚合 二羟基化合物和碳酸酯源以形成包含含水相和有机相的产物混合物，其中，有机相包括聚 碳酸酯、催化剂、离子、以及在大气压下具有沸点T b的溶剂；将产物混合物加热至大于或等 于沸点Tb的温度以形成加热的产物混合物；在大于或等于沸点T b的温度下将加热的产物混 合物的含水相和有机相分离以形成分离的有机相和分离的含水相；从分离的有机相中提取 催化剂；以及从分离的有机相中提取离子以形成纯化的聚碳酸酯；其中，如果离心机用于 催化剂的提取、离子的提取、或催化剂和离子的提取中，该方法进一步包括将进入离心机的 流冷却至小于沸点T b的温度。
[0008] 在另一实施方式中，纯化聚碳酸酯的方法包括：在催化剂的存在下经由界面反应 聚合二羟基化合物和碳酸酯源以提供包含含水相和有机相的产物混合物，其中，有机相包 括聚碳酸酯、催化剂、离子、以及在大气压下具有沸点T b的溶剂；经由离心机将含水相和有 机相分离以形成分离的有机相和分离的含水相；将分离的有机相加热至大于或等于沸点T b 的温度以形成加热的分离的有机相；从加热的分离的有机相中提取催化剂；以及从加热的 分离的有机相中提取离子以形成纯化的聚碳酸酯；其中，在大于或等于沸点T b的温度下提 取催化剂和提取离子的至少一个不是通过离心机进行，并且如果用离心机进行提取催化剂 或提取离子，那么在用离心机进行提取催化剂或提取离子之后进行加热，或者该方法进一 步包括将进入离心机的流冷却至小于沸点T b的温度。
[0009] 在另一实施方式中：纯化聚碳酸酯的方法包括：在催化剂的存在下经由界面反应 聚合二羟基化合物和碳酸酯源以形成包含含水相和有机相的产物混合物，其中，有机相包 括聚碳酸酯、催化剂、离子、以及在大气压下具有沸点T b的溶剂；将产物混合物加热至大于 或等于沸点Tb的温度以提供加热的产物混合物；在大于或等于沸点T b的温度下分离加热的 产物混合物的含水相和有机相以形成分离的有机相和分离的含水相，其中，经由分离聚结 器和倾析器中的一个或两个进行分离；在第一提取柱中从分离的有机相中提取催化剂以形 成减少催化剂的有机流；以及通过在倾析器中将减少催化剂的有机流与含水流结合从减少 催化剂的有机流中提取离子以形成纯化的聚碳酸酯；其中，分离的有机相、减少催化剂的有 机流、含水流、或者包括上述中至少一个的组合是在提取催化剂和提取离子期间在大于或 等于沸点T b的温度下。
[0010] 在又一实施方式中：纯化聚碳酸酯的方法包括：在催化剂的存在下经由界面反应 聚合二羟基化合物和碳酸酯源以提供包含含水相和有机相的产物混合物，其中，有机相包 括聚碳酸酯、催化剂、离子、以及在大气压下具有沸点T b的溶剂；将产物混合物加热至大于 或等于沸点Tb的温度；在大于或等于沸点Tb的温度下将加热的产物混合物的含水相和有机 相分离以形成分离的有机相和分离的含水相，其中分离是通过聚结器进行的；在第一提取 柱中从分离的有机相中提取催化剂以提供减少催化剂的有机流；以及通过在聚结倾析器中 将减少催化剂的流与含水流结合从减少催化剂的有机流中提取离子以形成纯化的聚碳酸 酯；其中，分离的有机相、减少催化剂的有机流、含水流、或者包括上述中至少一个的组合是 在提取剩余催化剂和提取离子期间在大于或等于沸点T b的温度下。
[0011] 通过以下附图和【具体实施方式】举例说明上面描述的和其他特征。
【附图说明】
[0012] 现在参照附图，这些附图是示例性实施方式，并且其中相似元件编号相同。
[0013] 图1是利用两个聚结器（coalescer)、热交换器、倾析器（secanter)、以及双提取 柱的纯化过程的示意图；
[0014] 图2是利用聚结器、热交换器、倾析器、以及单个提取柱的纯化过程的示意图；
[0015] 图3是利用热交换器、双聚结器、以及双提取柱的纯化过程的示意图；
[0016] 图4是利用热交换器、聚结器、以及单个提取柱的纯化过程的示意图；
[0017] 图5是利用热交换器、双聚结器、倾析器、以及单个提取柱的纯化过程的示意图；
[0018] 图6是利用热交换器、聚结器、单个柱以及倾析器的纯化过程的示意图；
[0019] 图7是利用聚结器、离心机、热交换器、以及两个分离柱的纯化过程的示意图；以 及
[0020] 图8是实施例5-9的试验装置的示意图。
【具体实施方式】
[0021] 形成聚碳酸酯的界面聚合得到包括含水相（还称为盐含水相）和有机相（还称为 聚合物相）的产物混合物，有机相包括有机溶剂（本文中还称为溶剂）和聚碳酸酯。通常 在低于溶剂的沸点的温度下进行从有机相纯化聚碳酸酯的纯化过程以避免溶剂蒸发。例 如，利用溶剂二氯甲烷的纯化过程通常在小于40摄氏度CC)的温度下，或者在小于或等于 35°C的温度下，或者在小于或等于30°C (例如，20°C至40°C)的温度下进行。当离心机用 于纯化时，由于不能在增加的压力下成功地操作离心机并且因此不可避免升高的温度下较 高的溶剂损失，将温度保持在溶剂沸点的温度以下是很重要的。
[0022] 惊奇地发现，能够在升高的温度下成功地进行界面聚合之后的纯化聚碳酸酯的纯 化过程，条件是如果纯化过程利用离心机，进入离心机的流在低于溶剂的沸点温度的温度 下进入。例如，可以在一个或多个相分离步骤、催化剂提取步骤、以及离子提取步骤之前采 用热交换器以增加溶液的温度。如果在相分离步骤中使用离心机，那么增加溶液温度的热 交换器可以定位在离心机的下游使得在离心分离之后并且在后续纯化步骤之前，诸如，从 有机相提取催化剂和/或离子，可以将分离的有机相加热至大于或等于溶剂的沸点的温 度。同样地，如果在提取步骤中使用离心机，那么可在进入之前冷却先前加热的进入离心机 的流的温度。
[0023] 升高的温度可以处于大于或等于有机溶剂的沸点的温度。例如，如果溶剂是具 有39. 6°C的沸点的二氯甲烷，那么在大于或等于大气压力的压力下升高的温度可以是大于 39. 6 °C，具体地，大于或等于40 °C，例如，40 °C至150°C，具体地，50 °C至150 °C，更具体地， 60°C至100°C。换言之，在大气压力下该温度可以大于或等于溶剂的沸点温度（Tb)，具体地， 大于或等于T b+5°C，更具体地，大于或等于Tb+10°C，并且甚至是Tb+20°C至T b+60°C的温度。 如本文中使用的，在大气压力下确定Tb。发现在升高的温度下操作能够导致降低的溶液粘 度、增加的扩散系数、以及降低的乳化倾向中的一个或多个。
[0024] 例如，"降低的溶液粘度"可以指升高的温度下的溶液粘度与在30°C下溶液粘度的 比例小于1，具体地，0.001至0.95,更具体地，0.01至0.9,或者甚至更具体地，0. 1至0.9。 例如，在下面的表中示出了混合物的溶液粘度降低，基于固体计，该混合物包含15wt%的具 有30, 500道尔顿的重均分子量的聚碳酸酯。
[0027] 降低的溶液粘度能够提高两相的分离并且能够改善可以进行的水洗的接触以从 有机相中去除离子。
[0028] 例如，"增加的扩散系数"可以指在升高的温度下的溶液的扩散系数与在30°C下的 溶液的扩散系数的比例小于1，具体地，〇. 001至〇. 95,更具体地，0. 01至0. 9,甚至更具体 地，0. 1至0. 9。扩散系数增加可以导致酸洗期间催化剂提取提高。
[0029] 例如，"降低的乳化倾向"可以指在30°C下的平均液滴尺寸与在升高的温度下的平 均液滴尺寸的比例小于1，具体地，〇. 001至〇. 98,更具体地，0. 01至0. 9,甚至更具体地，0. 1 至0.9。可替换地，"降低的乳化倾向"可以指在30°C下的沉淀时间（settling time)与在 升高的温度下的沉淀时间的比例小于1，具体地，0.0 Ol至0. 95,更具体地，0.0 l至0. 9,甚至 更具体地，0. 1至0. 9。减低的乳化倾向可以允许使用更充分混合，减少或消除乳化或者更 精细的液滴尺寸，这能够显著改善分离。
[0030] 因此，增加的流温度可在保持相同的或者类似的纯化速率的同时允许分离单元中 流的减少的停留时间和用较小的分离单元取代较大的分离单元的能力中的一者或两者。
[0031] 如在本文中使用的"聚碳酸酯"是指具有式（1)的重复结构碳酸酯单元的均聚物 或共聚物
[0033] 其中，R1基团总数的至少60%是芳香族的，或者每个R1包含至少一个C63。芳香族 的基团。具体地，每个R 1可衍生自二羟基化合物如式（2)的芳香族二羟基化合物或式（3) 的双酚。