[发明专利]在界面聚碳酸酯生产工艺中监测单体浓度的方法

说明书

交叉引用陈述

本申请要求2009年3月24日提交的美国临时申请第61/162,701号 的权益，其全部内容以引用的方式并入本文中。

发明领域

本发明涉及在界面聚碳酸酯生产工艺中在线测量单体浓度、特别 是双酚A的改进方法。其中，为了改进工艺控制、特别是(但不限于) 控制碳酸酯聚合物分子量，通过振动光谱法获得测量结果。

发明背景

在实施界面聚合以生产聚碳酸酯的过程中，将二元酚和酚链终止 剂的混合物在界面反应条件下在有机溶剂存在下光气化。二元酚作为 碱金属盐存在于水相中，且光气溶解于有机相中。链生长反应由诸如 叔胺的偶联催化剂强有力地加速。聚碳酸酯聚合物的分子量通常通过 反应混合物中存在的诸如单酚的链终止剂的量来控制。链生长反应在 所有反应性端基(例如氯甲酸酯端基)已经反应之后完成。在聚合步 骤完成之后，使包括聚碳酸酯聚合物的有机相与水相分离且分离出聚 碳酸酯聚合物。

聚合物分子量是影响聚碳酸酯聚合物性质的最重要的因素之一。 随着聚合物分子量增加，聚碳酸酯聚合物的机械性质改进。例如，聚 合物的拉伸强度、抗冲击性、延伸性和其它物理性质都随聚合物分子 量增加而改进。然而，随着聚合物分子量增加，熔体粘度也显著增加。 当熔体粘度变得太高时，熔融加工聚合物变得困难或几乎不可能。

非常希望确保聚碳酸酯聚合物生产工艺中一致的聚碳酸酯聚合物 品质。例如，如果聚碳酸酯聚合物分子量和/或其分子量分布落入所要 和/或目标范围之外，则可能生成不可接受量的不能使用(有时称为超 出规格或低级)的聚碳酸酯。使低级聚碳酸酯的量最少化提供给制造 商以及最终用户许多益处，仅举几个例子：较佳产品、更加成本有效 的工艺、较少浪费、较低能量消耗等。

在界面工艺中生成的聚碳酸酯聚合物的分子量取决于光气化可利 用的二元酚的量和链终止剂的量等。已经发现，在用于生产聚碳酸酯 聚合物的界面聚合工艺中，最佳pH值为8.0-10.2，参见USP 5,380,814。 此外，确定在这类条件下，不是所有的二羟基化合物都可用于与光气 的反应。存在可溶于水的一些二元酚(其不以双酚盐的形式存在)。 此外，变化量的二元酚保持处于固态，例如由于搅拌不充分和/或因为 这类固态二元酚本身可附着到反应器的上部且保持未反应。保持固态 的量既不一致又不可以预测。因此，从进料槽中进料到反应器的二元 酚的量(因此，所得的二元酚与终止剂的比率)与实际经工艺物流传 送到聚合反应器中的二元酚的量(产生二元酚盐与终止剂的实际比率， 其决定聚碳酸酯的分子量)不同。该比率的起伏导致聚碳酸酯聚合物 分子量不合需要地改变，产生具有不可接受性质的低级材料和负面的 生产成本后果。

因此，将非常需要可靠且迅速地监测并控制在界面工艺中影响聚 碳酸酯分子量的所选择的参数的方法以确保一致的产品品质和高产 量。

发明概述

本发明提供通过在生产聚碳酸酯聚合物的界面工艺中使用振动光 谱法、优选近红外(NIR)光谱法在线监测以测定一种或多种反应组分 的浓度、特别是二元酚盐和/或氢氧根浓度的这种方法。所述浓度的测 定用以在线实施、实时工艺控制一种或多种反应物的进料速率，从而 控制聚碳酸酯聚合物分子量。

根据本发明，提供控制在界面聚碳酸酯聚合工艺中二元酚盐与链 终止剂的比率的方法，其通过在用以生成直链或支链聚碳酸酯聚合物 的界面聚碳酸酯聚合工艺中在使水性二元酚盐溶液与碳酸酯前体(优 选光气)和链终止剂(优选苯酚、对异丙苯基苯酚或叔丁基苯酚)反 应之前测量二元酚盐(优选双酚A)、氢氧根(优选苛性碱)或二者在 所述溶液中的浓度进行，所述方法包括以下步骤：

i设定二元酚与链终止剂的比率的目标范围；

ii以特定且独立的进料速率向所述溶液中引入二元酚和碱；

iii设定二元酚盐和/或氢氧根在所述溶液中的目标浓度范围；

iv以特定且独立的进料速率向聚合反应器中引入所述溶液、所述 碳酸酯前体和所述链终止剂；