熔融聚合反应器系统和方法
【专利说明】熔融聚合反应器系统和方法
[0001]本申请是于2012年8月17日提交的题为"熔融聚合反应器系统和方法"的中国专利 申请号201280040513.4的分案申请。
【背景技术】
[0002] 聚碳酸酯是具有优异的机械性能如耐冲击性、耐热性和透明性的热塑性材料。聚 碳酸酯广泛用于多种应用中，从光盘至汽车部件至透明防盗窗。
[0003] 在聚碳酸酯和共聚碳酸酯中，能够产生降低由此形成的所得制品的透明品质的颜 色。用于生产聚碳酸酯和模制品的聚合和模制条件可以导致聚碳酸酯内部形成副反应，从 而导致其中颜色形成。当模制/聚合条件更差时，通常发生更大的颜色形成，因而通常期望 在温和的条件下聚合和模制。
[0004] 还可以通过反应组分的分解或聚碳酸酯中发色体或杂质的存在而产生颜色。因 此，原料的质量对聚碳酸酯产品的颜色具有很大影响。始终期望改善聚碳酸酯和聚碳酸酯 制品颜色的其他方法。
【发明内容】
[0005] 在本文中，公开的是用于生产具有优良性能的聚碳酸酯的反应器系统和方法。
[0006] 在第一实施方式中，提供了用于生产聚碳酸酯的熔融聚合反应器系统。反应器系 统具有与反应混合物接触的表面区域，其中：
[0007] (I)反应混合物包括熔融酯交换催化剂、二羟基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚类 副产物，
[0008] (II)与反应混合物接触的表面区域包括连接金属反应器系统部件的焊接部（焊 缝，weld)，
[0009 ] (III)与反应混合物接触的所有焊接部连接由相同类型的金属制成的反应器系统 部件，以及
[0010] (IV)如果焊接部中包括填料金属，则填料金属由与通过焊接部连接的金属部件相 同类型的金属制成。
[0011] 在另一个实施方式中，提供了形成聚碳酸酯的方法。所述方法包括在足以生产聚 碳酸酯的熔融聚合条件下操作的熔融聚合反应器系统中处理反应混合物的步骤，其中：
[0012] (A)反应混合物包括熔融酯交换催化剂、二羟基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚类 副产物，以及
[0013] (B)反应器系统具有与反应混合物接触的表面区域，其中：
[0014] (I)与反应混合物接触的表面区域包括连接金属反应器系统部件的焊接部，
[0015] (II)与反应混合物接触的所有焊接部连接由相同类型的金属制成的反应器系统 部件，以及
[0016] (III)如果焊接部中包括填料金属，则填料金属由与通过焊接部连接的金属部件 相同类型的金属制成，从而形成聚碳酸酯。
[0017] 在另一个实施方式中，提供了用于生产聚碳酸酯的另外的熔融聚合反应器系统。 反应器系统包括具有与反应混合物接触的表面区域的一个或多个反应器，其中：
[0018] (I)反应混合物包括熔融酯交换催化剂、二羟基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚类 副产物，
[0019] (II)与反应混合物接触的表面区域不具有包含不锈钢的焊接部。
[0020] 在另一个实施方式中，提供了用于生产聚碳酸酯的另外的熔融聚合反应器系统。 反应器系统包括具有与反应混合物接触的表面区域的反应器，其中：
[0021] (I)反应混合物包括熔融酯交换催化剂、二羟基化合物、碳酸二芳基酯、以及酚类 副产物，
[0022] (II)与反应混合物接触的表面区域包括连接两个不锈钢工件的焊接部，其中，在 与反应混合物接触之前将焊接部钝化。
[0023] 在另一个实施方式中，提供了生产聚碳酸酯的另外的方法。该方法包括：
[0024] (A)提供熔融聚合反应器系统，反应器系统包括用于与反应混合物接触的表面区 域，其中：（1)与反应混合物接触的表面区域包括连接两个不锈钢工件的焊接部，
[0025] (B)钝化焊接部，以及
[0026] (C)在步骤(A)和(B)之后，在足以生产聚碳酸酯的熔融聚合条件下，在熔融聚合反 应器系统中处理反应混合物，其中，反应混合物包括熔融酯交换催化剂、二羟基化合物、碳 酸二芳基酯、以及酚类副产物，以及形成聚碳酸酯。
[0027] 在进一步的实施方式中，在碳酸二芳基酯包括酯取代的碳酸二芳基酯并且酚类副 产物包括酯取代酚的情况下;和/或当二羟基化合物包括含有以下结构的二元酚时，所述方 法和反应器系统示出了另外的出乎意料的结果：
[0028]
[0029] 其中，在每次出现时R1独立地是氢原子、卤素原子、硝基基团、氰基基团、&_(：20烷 基基团、C4-C 2Q环烷基基团、或C6-C2Q芳基，并且a是从0至4的整数。
[0030] 可以参照以下实施方式的具体说明和其中包括的实施例来更容易地理解本发明。
【附图说明】
[0031] 图1示出了具有其中焊接部可以用于连接熔融聚合系统中的金属部件的点的反应 器系统。
[0032] 图2示出了如在实施例1中使用的熔融聚合反应系统。
[0033]图3示出了来自实施例部分中的实施例1的结果。
[0034] 图4示出了来自实施例部分中的实施例1的结果。
[0035] 图5示出了来自实施例部分中的实施例4的结果。
[0036] 图6示出了来自实施例部分中的实施例4的结果。
[0037] 图7A和图7B示出了来自实施例部分中的实施例5的结果。
[0038] 图8示出了来自实施例部分中的实施例5的结果。
[0039] 图9示出了来自实施例部分的实施例1的结果。
[0040] 图10示出了来自实施例部分的实施例3的结果。
[0041 ]图114、118、12六、和128示出了来自实施例部分的实施例6的结果。
【具体实施方式】
[0042] 本公开尤其涉及出乎意料的发现:包含不锈钢和/或连接不锈钢工件的焊接部(其 与熔融聚合反应器系统中的反应混合物接触)可以导致产物聚碳酸酯中颜色的形成。还发 现:产物聚碳酸酯中铁的水平与其颜色相关。在不受特定机理束缚的情况下，据信，铁能够 以这种焊点、珠、或区域形式分散在反应混合物中。
[0043] 还出乎意料地发现:熔融反应混合物中的某些反应组分可以促进焊接区域的活性 并且促进铁从不锈钢焊接部中释放。例如，如以下将进一步解释和说明的，当与不包含这些 反应组分的其他反应混合物相比时，发现包含特定的碳酸二芳基酯和/或特定的二羟基化 合物的熔融反应混合物包含比预期更高的铁浓度以及更高的颜色水平。因此，发现：当与特 定的反应混合物结合使用时，在本公开中给出的反应器系统和方法示显示了最大的益处。
[0044] 定义：
[0045] 如在本申请的说明书和权利要求书中所使用的，应该适用以下定义。
[0046] 除非本文中另有陈述或通过上下文明显地矛盾，本文中"一个"、"一种"以及"该" 不表示数量的限制，而是解释为涵盖单数和复数两者。
[0047] 术语"聚碳酸酯"是指包含衍生自至少二羟基化合物和碳酸酯化合物中的重复单 元的低聚物或聚合物。术语"聚碳酸酯"包括聚(碳酸酯-共酯）低聚物和/或聚合物。除非上 下文明确限制，本申请的说明书和权利要求中所述的内容都不应该被理解为将聚碳酸酯限 定为仅一种单体残基。因此，本申请包括具有2、3、4或更多种类型二羟基单体化合物的残基 的共聚碳酸酯。
[0048] 术语"反应组分"在此是指用于引起至少一种二羟基化合物和碳酸二芳基酯之间 的熔融酯交换反应以产生聚碳酸酯的物质。这些物质包括一种或多种熔融酯交换催化剂、 一种或多种碳酸二芳基酯、以及一种或多种二羟基化合物。
[0049] 如在本文中所用的，后缀"(s)"旨在包括其修饰的术语的单数和复数两者，从而包 括该术语的一种或多种(例如，一种或多种膜包括一种或多种的膜）。
[0050] 贯穿整个说明书提及"一个实施方式"、"另一个实施方式"、"一种实施方式"、"一 些实施方式"等是指与实施方式结合描述的特定元素(例如，性质、结构、特性、和/或特征） 包括在本文中描述的至少一种实施方式中，并且可以或不可以存在于其他实施方式中。此 外，应当理解所描述的一种或多种元素能够以任何合适的方式结合到各种实施方式中。
[0051] 在本申请的说明书和权利要求中的数值，尤其当它们涉及聚合物组合物时，反映 了可包含不同特性的单独聚合物的组合物的平均值。此外，除非表明相反，数值应当理解为 包括与当减少至有效数字的相同数量时相同的数值以及与所述值的差异小于在用于确定 该值的本申请中所描述类型的常规测量技术实验误差的数值。
[0052]熔融反应混合物：
[0053]在熔融酯交换催化剂的存在下，能够通过二羟基化合物(例如，双酸A)与碳酸酯源 的熔融酯交换反应来生产聚碳酸酯。随着反应的进行，消耗了碳酸酯源(例如，碳酸二芳基 酯)并且产生了酚类副产物。聚合发生在其中控制操作条件如温度和压力的一系列反应器 中，从而将反应副产物，苯酚从反应组分中除去，从而通过平衡移动来驱动反应。在熔融聚 合反应器系统中的反应混合物将包含一种或多种二羟基化合物、碳酸酯源如碳酸二芳基 酯、酚类副产物、以及熔融酯交换催化剂。
[0054] A.二羟基化合物
[0055] 没有特别限定二羟基单体