本发明涉及化工生产
技术领域：
，具体涉及一种高品质聚碳酸酯及其制备方法。
背景技术：
：聚碳酸酯作为五大工程塑料中的一种，由于兼具良好的透明性、耐热性、抗冲击性和尺寸稳定性被广泛应用到各个领域。熔融酯交换缩聚法，由于生产过程绿色无污染，已成为聚碳酸酯生产技术的发展方向。聚碳酸酯熔融酯交换缩聚过程分为酯交换和缩聚两个阶段。酯交换阶段，双酚A和碳酸二苯酯经酯交换反应生成预聚物；缩聚阶段在预聚物基础上进一步提高温度和真空度完成缩聚。在缩聚阶段，设备的结构和材质，气密性、反应温度、反应压力、反应时间和助剂等均会对聚碳酸酯产物的质量产生著影响。现有技术中生产的聚碳酸酯存在副产物多、色差较高、稳定性差等缺点，市面上的聚碳酸酯只能达到90％的透光率，或者在提高透光率的情况下牺牲了产品的稳定性，难以在满足更高的应用需求。因此，还需要提供改进的聚碳酸酯制备方法。基于此，开发一种用于改进聚碳酸酯熔体性能的后处理工艺和/或装置显得尤为重要。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种高品质聚碳酸酯及其制备方法。采用本发明提供的方法，以聚碳酸酯预聚物熔体为起始物，加入适量的助剂，在特定聚合反应装置中，不仅可以制备得到高透光率、稳定性好的聚碳酸酯；而且该工艺操作简单，助剂添加量少。为此，本发明提供如下技术方案：第一方面，本发明提供一种聚碳酸酯熔体的制备方法，包括以下步骤：以聚碳酸酯预聚物熔体为起始物，加入助剂，在预设温度、预设压力和预设时间下进行聚合反应，最终得到高品质聚碳酸酯；其中，助剂包括酚类化合物、亚磷酸酯类化合物和蓝色着色剂中的一种或多种。优选地，助剂包括酚类化合物、亚磷酸酯类化合物和蓝色着色剂；且酚类化合物的添加量为1～2ppm，亚磷酸酯类化合物的添加量为1～1.5ppm，蓝色着色剂的添加量为1～3ppm。通常聚碳酸酯熔体中残留催化剂的量约0.5～1ppm(w％)，为保证剩余催化剂充分失活，失活剂需过量；但过量失活剂会导致聚碳酸酯耐湿热老化性能变差；故而亚磷酸酯类化合物的添加量为1～1.5ppm，多余的亚磷酸酯类化合物可同酚类化合物协同作为抗氧剂，考虑到优选的蓝色着色剂的高效性，同时考虑到过量助剂的添加会影响聚碳酸酯产物固有的性能，将酚类化合物的添加量为1～2ppm，蓝色着色剂为1～3ppm。优选地，酚类化合物包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯基丙酸十八醇酯(抗氧剂1076)、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯基丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，且进一步优选抗氧剂1010；亚磷酸酯类化合物包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯或三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，且进一步优选亚磷酸三苯酯；蓝色着色剂包括荧光增白剂、溶剂蓝、颜料蓝或透明蓝，且进一步优选溶剂蓝。优选地，预设温度为250～300℃，且优选270～290℃；预设压力为50～2000Pa，且优选50～500Pa；预设时间为0.5～5h，且优选0.5～2h。优选地，聚碳酸酯预聚物熔体的制备方法包括：以双酚A和碳酸二苯酯为原料，以碱金属化合物为催化剂，经过酯交换反应制得；其中，聚碳酸酯预聚物熔体的性能同时满足下述要求：熔体粘均分子量为5000～10000，熔体色差不大于2％，熔体温度不高于270℃。优选地，熔体的色差不大于1％，熔体的温度为240℃～260℃。第二方面，本发明提供一种用于实施上述制备方法的聚合反应装置，聚合反应装置包括卧式单轴圆盘反应器，且反应装置为至少1台卧式单轴圆盘反应器，更优选为2台卧式单轴圆盘反应器。采用两个反应器分阶段进行聚合，可以使反应更为充分，产品质量更好：第一反应器中要添加小分子的助剂，在高温下，若压力过低，小分子助剂会被抽离出去，产品质量达不到预期的效果；而将混合物料在第一反应器中充分反应后，进入第二反应器，温度升高，压力进一步降低，使得分子量进一步升高，同时多余的小分子被抽离出去，能够得到更高分子量、更高品质的聚碳酸酯。此外，圆盘反应器为车轮式，且沿进料口到出料口方向圆盘间距逐渐变大，同时在相邻两圆盘空隙中、主轴与反应器内壁之间设置刮刀，刮刀用于清除黏附在反应器内壁上的熔体。随着反应的进行，沿进料口到出料口聚碳酸酯熔体黏度逐渐增大，圆盘间距逐渐变大，有利于釜体内均匀搅拌和顺利出；反应器壁温高于熔体的温度，熔体长期粘附在反应器内壁上，一方面不利于混合均匀，另一方面也会因为温度过高，使熔体过度受热发生支化或降解，影响产物质量。优选地，反应器的轴密封为静态机械密封与密封油系统的双重密封形式，且各传动设备的轴密封处采用氮气隔绝处理，从而防止在反应过程中有空气进入，而导致产物发生氧化黄变。优选地，反应器配置有搅拌系统，且外接真空系统和冷凝系统；其中，反应器釜和端盖材料选用材质为904L+Q345R的复合板，夹套材料选用材质为Q345R钢板，主轴和内件材料选用材质为904L不锈钢。优选地，反应器的进料口与酯交换反应器的出料口通过管道连接，且管道上设置有静态混合器，反应器和各管道均设外夹套用于加热和保温。设置静态混合器和夹套，是为了保证熔体始终保持均匀状态，并防止管路堵塞。本发明提供的上述技术方案具有以下优点：采用本发明提供的方法，以聚碳酸酯预聚物熔体为起始物，加入适量的助剂，在特定聚合反应装置中，不仅可以制备得到高透光率、稳定性好的聚碳酸酯；而且该工艺操作简单，助剂添加量少。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明图1为本发明实施例中的聚合反应装置的结构示意图；具体实施方式下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。本发明提供一种高品质聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：第一步：以双酚A和碳酸二苯酯为原料，以碱金属化合物为催化剂，在酯交换反应器中经酯交换反应制得聚碳酸酯预聚物熔体。其中，制备得到的聚碳酸酯预聚物熔体性能需同时满足下述要求：熔体粘均分子量为5000～10000；熔体色差不大于2％，且优选不大于1％；熔体温度不高于270℃，且优选240℃～260℃。第二步：在上述聚碳酸酯预聚物熔体中加入助剂，在预设温度、预设压力和预设时间下进行聚合反应生成高品质的聚碳酸酯。其中，聚合反应温度为250～300℃，优选270～290℃；反应压力为100～2000Pa，优选100～500Pa；反应时间为0.5～5h，优选0.5～2h。助剂包括酚类化合物、亚磷酸酯类化合物和蓝色着色剂中的一种或多种；且助剂中酚类化合物的添加量为1～2ppm，亚磷酸酯类化合物为1～1.5ppm，蓝色着色剂为1～3ppm。酚类化合物包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯基丙酸十八醇酯(抗氧剂1076)、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯基丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，且进一步优选抗氧剂1010；亚磷酸酯类化合物包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯或三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，且进一步优选亚磷酸三苯酯；蓝色着色剂包括荧光增白剂、溶剂蓝、颜料蓝或透明蓝，且进一步优选溶剂蓝。另外，第二步聚合反应过程优选分阶段进行；具体地，聚合反应过程在2台卧式单轴圆盘反应器中进行；采用两个反应器分阶段进行聚合，可以使反应更为充分，产品质量更好。第一单轴圆盘反应器的反应条件为：反应温度250℃～270℃，反应压力500～1000Pa，反应时间0.25～1h。第二单轴圆盘反应器的反应条件为：反应温度270～290℃，反应压力50～500Pa，反应时间0.25～1h。另外，针对上述制备方法，本发明专门设计了用于实施该方法的聚合反应装置，结构示意图如图1所示。具体地：聚合反应装置包括卧式单轴圆盘反应器，圆盘反应器为车轮式，且沿进料口到出料口方向圆盘间距逐渐变大，同时在相邻两圆盘空隙中、主轴与反应器内壁之间设置刮刀，刮刀用于清除黏附在反应器内壁上的熔体。反应器的轴密封为静态机械密封与密封油系统的双重密封形式，且各传动设备的轴密封处采用氮气隔绝处理。此外，反应器配置有搅拌系统，且外接真空系统和冷凝系统；其中，反应器釜和端盖材料选用材质为904L+Q345R的复合板，夹套材料选用材质为Q345R钢板，主轴和内件材料选用材质为904L不锈钢。在本发明的进一步实施方式中，反应器的进料口与酯交换反应器的出料口通过管道连接，且管道上设置有静态混合器，反应器和各管道均设外夹套用于加热和保温。下面结合具体实施方式进行说明：需要说明的是，实施例一至实施例六，以及对比例一中，聚碳酸酯预聚体熔体的性质均为：粘均分子量为8000，色差为1％，温度为250℃。实施例一本发明提供一种聚碳酸酯熔体的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，通过加料口加入1ppm抗氧剂1010、1ppm亚磷酸三苯酯和1ppm溶剂蓝，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应0.25h，然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为200Pa，混合熔体反应0.25h后出料。对比例一将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应0.25h，然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为200Pa，混合熔体反应0.25h后出料。实施例二将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，通过加料口加入1ppm抗氧剂1010、1ppm亚磷酸三苯酯和1ppm溶剂蓝，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应0.5h，然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘反应器的温度为280℃，压力为50Pa，混合熔体反应0.5h后出料。实施例三将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，通过加料口加入1ppm抗氧剂1010、1ppm亚磷酸三苯酯和1ppm溶剂蓝，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应1h；然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘反应器的温度为290℃，压力为50Pa，混合熔体反应1h后出料。实施例四将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，通过加料口加入2ppm抗氧剂1010、1.5ppm亚磷酸三苯酯和3ppm溶剂蓝，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应0.5h，然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘反应器的温度为280℃，压力为50Pa，混合熔体反应0.5h后出料。实施例五将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，通过加料口加入2ppm抗氧剂1010、1.3ppm亚磷酸三苯酯和2ppm溶剂蓝，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应0.5h，然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘反应器的温度为280℃，压力为50Pa，混合熔体反应0.5h后出料。实施例六将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，通过加料口加入2ppm抗氧剂1010、1.3ppm亚磷酸三苯酯和2ppm溶剂蓝，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应0.5h，然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘1h后出料。对比例二本对比例除聚碳酸酯预聚体熔体的性能外，其余参数均与实施例五相同；具体地：将聚碳酸酯预聚体熔体通过管道输送至第一卧式单轴圆盘反应器中，通过加料口加入2ppm抗氧剂1010、1.3ppm亚磷酸三苯酯和2ppm溶剂蓝，控制第一卧式单轴圆盘反应器的温度为270℃，压力为500Pa，混合熔体反应0.5h，然后通过管道输送至第二卧式单轴圆盘反应器进行反应，控制第二卧式单轴圆盘1h后出料。其中，该聚碳酸酯预聚体熔体的性质为：粘均分子量为12000，色差为1％，温度为235℃。另外，为了更好地凸显本发明的优势，测定各实施例处理得到的聚碳酸酯性能，并将各实施例实验条件列表，具体如表1和表2所示。一、热重分析实验实验仪器：日本日立，TG/DTA7200；实验条件：升温速率10℃/min，终止温度600℃；最后以PC样品的质量为纵坐轴，温度为横坐轴绘制得到热重分析曲线。再对TG曲线进行一阶求导，得到PC样品的热重微商曲线(DTG曲线)。二、透光率实验实验仪器：DiffusionEEL57D雾度仪；且根据测试标准ASTMD1003-07对各实施例和对比例的反应产物进行测试。表1各实施例和对比例实验条件及产物测试结果列表之一表2各实施例和对比例实验条件及产物测试结果列表之二实施例四实施例五实施例六对比例二抗氧剂1010/ppm2222亚磷酸三苯酯/ppm1.21.31.31.3溶剂蓝/ppm3222第一反应器温度/℃270270270270第一反应器压力/Pa500500500500第二反应器温度/℃280280--280第二反应器压力/Pa5050--50反应时间/h1111透光率/％96969592热分解温度/℃479491478455从表格数据可以看出，通过本发明制备的聚碳酸酯具有高透光率和稳定性好等优点。当然，除了实施例一至实施例六列举的情况，其他处理过程中的条件和参数等也是可以的。采用本发明提供的方法，以聚碳酸酯预聚物熔体为起始物，加入适量的助剂，在特定聚合反应装置中，不仅可以制备得到高透光率、稳定性好的聚碳酸酯；而且该工艺操作简单，助剂添加量少。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页1 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