用于制備高質量聚碳酸酯的碳酸二苯酯的純化方法
【專利說明】用于制備高質量聚碳酸酯的碳酸二苯酯的純化方法
【背景技術】
[0001] 聚碳酸酯的制備可以通過芳香族二羥基化合物和碳酸二芳基酯的熔融反應來實 現。存在可以生產碳酸二芳基酯的幾種方法，包括：在催化劑的存在下使草酸二芳基酯脫羰 (decarbonylating)同時除去一氧化碳副產物；在非均相催化劑的存在下使芳香族羥基化 合物與光氣在氣相中反應，例如，苯酚的直接光氣化；在氧化還原催化劑和有機鹽的存在下 使芳香族羥基化合物、一氧化碳和氧氣反應；或者使芳香族羥基化合物與碳酸二烷基酯反 應。合成碳酸二芳基酯的碳酸二苯酯（DPC)的非光氣路線的具體實例可通過以下來實現： 使用各自的催化劑通過碳酸二甲酯（DMC)和苯酚的酯交換以產生碳酸苯基甲基酯（PMC)， 如反應⑴所示，
[0003] 隨后進行PMC的后續歧化以產生碳酸二苯酯（DPC)，如反應⑵所示，
[0005] 其中額外形成的少量的烷基芳基醚（苯甲醚）作為主反應副產物。
[0006] 在任何上述反應方案或任何其他反應方案中的碳酸二芳基酯的形成通常可以通 過使用催化劑來促進。令人遺憾地，來自所述催化劑的任何剩余金屬會導致生成的聚碳酸 酯的變色和聚碳酸酯的顏色穩定性的降低。此外，來自用于形成碳酸二芳基酯的催化劑的 金屬會引起可以導致金屬腐蝕的另一來源的處理容器的腐蝕，除可以與催化劑無關地出現 的處理容器的任何劣化之外。
[0007] 當前從催化劑純化碳酸二苯酯的方法包括使用一組分離塔（separating column)，其中將酯交換反應混合物引入到高沸點材料分離塔，其中純化的碳酸二苯酯被產 生為頂部組分并且包含催化劑的碳酸二苯酯作為底部組分脫離。然而，所述純化之后，由于 它們的相對揮發性或夾帶（entrainment)導致剩余催化劑的量通常依然存在。當用作聚碳 酸酯的聚合中的反應物時，催化劑的該剩余量會導致變色。
[0008] 因此，從由催化劑或者處理容器的劣化中的任一個或兩者引起的金屬污染物純化 碳酸二芳基酯反應物的改善的方法將是良好的顏色穩定性和高透明性應用中使用的聚碳 酸酯的生產所期望的。
【發明內容】
[0009] 本文中公開的是制備純化的碳酸二芳基酯的方法和由其產生的碳酸二芳基酯。
[0010] 在一種實施方式中，用于純化碳酸二芳基酯的方法包括：將水流（aqueous stream)引入包括金屬污染物的碳酸二芳基酯流，其中水流與金屬污染物反應以形成沉淀 物；其中將水流引入至碳酸二芳基酯流導致引入基于碳酸二芳基酯流和水流的總重量的 IOOppm至10, OOOppm的水；通過分離塔和過濾器中的一者或兩者除去沉淀物以產生純化的 碳酸二芳基酯；其中當利用分離塔除去時，方法進一步包括：將包括沉淀物的底部流從分 離塔除去；將頂部流從分離塔除去；將頂部流第一部分引導至分離塔中并收集頂部流第二 部分，其中頂部流第二組分包括純化的碳酸二芳基酯。
[0011] 在另一個實施方式中，用于純化碳酸二芳基酯的方法可以包括：將水流引入至包 括熔融碳酸二芳基酯和金屬污染物的碳酸二芳基酯流，其中水流與金屬污染物反應以形成 沉淀物；其中將水流引入至碳酸二芳基酯流導致引入基于碳酸二芳基酯流和水流的總組成 的IOOppm至10, OOOppm的水；并且通過分離塔和過濾器中的一者或兩者除去沉淀物以產生 純化的碳酸二芳基酯。
[0012] 以下鑒于附圖和【具體實施方式】來更具體地描述這些和其他特征和特性。
【附圖說明】
[0013] 以下是附圖的簡要描述，其中相同的元件（要素）編號相同并且呈現其是為了示 出本文公開的示例性實施方式的目的，而并非為了限制其的目的。
[0014] 圖1是通過將水介質引入至碳酸二芳基酯的碳酸二芳基酯純化方案的一個實施 例的不意圖；
[0015] 圖2是通過將水介質引入至碳酸二芳基酯的碳酸二芳基酯純化方案的一個實施 例的不意圖；
[0016] 圖3是具有3. 6分鐘（min)的接觸時間的實施例1的鈦水平與水濃度的圖解說 明；
[0017] 圖4是具有3. 6min的接觸時間的實施例1的鐵水平與水濃度的圖解說明；
[0018] 圖5是具有7. 6min的接觸時間的實施例4的鈦水平與水濃度的圖解說明；以及
[0019] 圖6是具有7. 6min的接觸時間的實施例4的鐵水平與水濃度的圖解說明。
【具體實施方式】
[0020] 生產碳酸二芳基酯的合成路線會導致金屬污染的碳酸二芳基酯組合物。金屬污染 物可以由促進形成碳酸二芳基酯的催化劑的使用和處理設備的腐蝕中的一者或兩者引起。 金屬污染物可以是有機金屬形式或無機形式。令人驚訝地，申請人發現將水流引入至碳酸 二芳基酯流，導致一種或多種金屬污染物轉化成它們的無機形式，很可能轉化成氧化物和/ 或氫氧化物形式，使得其可以通過蒸餾和/或過濾作為固體沉淀物容易地被分離。令人驚 訝地，申請人發現可以引入水流，而不存在可以被純化的生成的碳酸二芳基酯的量的顯著 降低。該第二個令人驚訝的特征尤其令人驚訝，這是因為眾所周知水可以與碳酸二芳基酯 如碳酸二苯酯反應。
[0021] 金屬污染物可以包括鈦、鉛、錫、錯、鉬、銀、銀、鐵、鋅、錯、紀、鑭、鉿、媽、釹、釤、鐿、 銅、鉻、鎳、錳、鉍、鈮或者包含上述中的一種或多種的組合。申請人發現純化方法可以導 致基于存在于碳酸二芳基酯流中的金屬污染物的總重量的大于或等于80wt%，具體地，大 于或等于90wt%的金屬污染物的除去。純化的碳酸二芳基酯可以包括按重量計小于或等 于十億分之38 (ppb)，具體地，小于或等于23ppb的鉬；小于或等于38ppb，具體地，小于或 等于23ppb的|凡；小于或等于38ppb，具體地，小于或等于23ppb的絡；小于或等于85ppb， 具體地，小于或等于57ppb的鈦；小于或等于425ppb，具體地，小于或等于284ppb的銀；小 于或等于38ppb，具體地，小于或等于23ppb的鎳；小于或等于12ppb，具體地，小于或等于 6ppb的錯；小于或等于12ppb，具體地，小于或等于6ppb的鐵，或者包括上述中的一種或多 種的組合。從純化的碳酸二芳基酯聚合的聚碳酸酯可以包括按重量計小于或等于十億分之 33 (ppb)，具體地，小于或等于20ppb的鉬；小于或等于33ppb，具體地，小于或等于20ppb的 隹凡；小于或等于33ppb，具體地，小于或等于20ppb的絡；小于或等于75ppb，具體地，小于或 等于50ppb的鈦；小于或等于375ppb，具體地，小于或等于250ppb的銀；小于或等于33ppb， 具體地，小于或等于20ppb的鎳；小于或等于lOppb，具體地，小于或等于5ppb的錯；小于或 等于lOppb，具體地，小于或等于5ppb的鐵，或者包括上述中的一種或多種的組合。申請人 還發現純化方法會產生大于或等于90%，具體地，大于或等于95%的高產量的純化的碳酸 二芳基酯。
[0022] 從這種純化的碳酸二芳基酯聚合的聚碳酸酯由于通過分光光度法測定的小于或 等于0· 5,具體地，小于或等于0· 15的例如國際照明委員會（Comission Internationale de 1' Eclairage) (CIE)b*指數的它們的低顏色的一種或多種，以及通過分光光度法測定的 例如大于或等于89%的高光透射可以用于透明應用。
[0023] 從這種純化的碳酸二芳基酯聚合的聚碳酸酯在250°C下的2小時的老化之后，可 以具有通過ASTM D1925確測的例如小于或等于3,具體地，小于或等于2. 5的黃度指數。
[0024] 可以純化的碳酸二芳基酯可以具有式（I)
[0026] 其中η是1至3的整數并且每個R2獨立地是直鏈或支鏈、可選取代的C i 34烷基，具 體地C1 6烷基，更具體地C i 4烷基；C i 34烷氧基，具體地C i 6烷氧基，更具體地C i 4烷氧基；C 5 34環烷基；C7 34烷基芳基；C 6 34芳基；或者鹵素基團，具體地氯基團。R2還可以表示-C00-R'， 其中R'可以是H !C1 34烷基，具體地C i 6烷基，更具體地C i 4烷基；C i 34烷氧基，具體地C i 16烷氧基，具體地C1 4烷氧基；C 5 34環烷基；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（其中甲基基團可以在苯環上的任何期望位置）、碳酸二甲基苯基-苯 基酯以及碳酸二_(二甲基苯基）酯（其中甲基基團可以在苯環上的任何期望位置，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 中氯原子可以在苯環上的任何期望位置，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-異丙基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-異丙基苯基）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-異丁基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-異丁基苯基） 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-異辛基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-異辛基苯基）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-環己基苯基-苯基酯、碳酸二-(4-環己基 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、碳酸聯苯基-4-基-苯基酯、碳酸二-(聯苯基-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、碳酸水楊酸甲酯-苯基酯（methyl salicylate-phenyl carbonate)、碳酸二-(水楊酸甲酯）酯、碳酸水楊酸乙酯-苯基酯、 碳酸二水楊酸乙酯）酯、碳酸水楊酸正丙酯-苯基酯（n-propyl salicylate-phenyl carbonate)、碳酸二-(水楊酸正丙酯）酯、碳酸水楊酸異丙酯-苯基酯、碳酸二-(水楊酸 異丙酯）酯、碳酸水楊酸正丁酯-苯基酯、碳酸二_(水楊酸正丁酯）酯、碳酸水楊酸異丁 酯-苯基酯（isobutyl salicylate-phenyl carbonate)、碳酸二 _(水楊酸異丁酯）酯、碳 酸水楊酸叔丁酯-苯基酯、碳酸二_(水楊酸叔丁酯）酯、碳酸二_