[发明专利]一种制备聚碳酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚碳酸酯的连续生产方法，更具体地说涉及两相界面法制备聚碳酸酯的方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)具有突出的抗冲击性能、耐蠕变性能，较高的抗张强度、抗弯强度、伸长率和刚性，能经受住电视机荧光屏的爆炸，并具有较高的耐热性和耐寒性，可在-100℃～140℃范围内使用，电性能优良，吸水率低，透光性好，可见光的透过率可达90％左右，并可施以任何着色。目前大规模工业化生产的主要是芳香族聚碳酸酯，是目前全球仅次于尼龙的第二大工程塑料，在国民经济中有广泛的用途，已进入到汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器械、医疗保健、家庭用品等诸多领域。

目前工业化生产主要采用界面光气法和熔融酯交换法来制备聚碳酸酯，其中采用界面光气法制备的产品质量明显优于熔融酯交换法。界面光气法是指在有酸受体如碱金属氢氧化物的水溶液存在的条件下，溶解在碱金属水溶液中的酚盐与光气和惰性有机溶剂如二氯甲烷的油水两相的界面处发生反应，再经分离纯化制备聚碳酸酯树脂的方法。

在界面缩聚过程中光气与酚氧负离子的反应速率非常快，光气会迅速与酚氧负离子在油水两相界面上反应生成氯甲酸酯基团，但氯甲酸酯基团与酚氧负离子的反应速率则要缓慢的多，在传统的反应过程中通常会添加一定量的叔胺如三乙胺做为催化剂，使催化剂与氯甲酸酯基团形成加合物，加快氯甲酸酯基团与酚氧负离子的反应速率。而催化剂的引入又必须在反应液洗涤精制过程中增加如酸洗等工艺步骤将催化剂从反应液中脱除并循环使用。一方面增加了催化剂配置、进料、脱除和回收等工艺流程，装置成本上升，另一方面还极易造成最终树脂中残留少量催化剂，而碱性的胺类催化剂又会使产品在加工过程中加速酯键断链，造成产品品质下降。

美国专利US3530094给出了一种多釜串联的两相界面法制备聚碳酸酯技术，该技术采用多釜串联反应器，在第一釜中进行光化反应，在第二釜中加入催化剂和封端剂进行偶联和封端反应，总反应停留时间在50min左右。同时该专利还指出在界面缩聚制备PC时，通常氯甲酸酯基团会过量，最后经过碱解后使其转化为酚羟基封端。

美国专利US3674740给出了一种采用平推流管式反应器的两相界面法制备聚碳酸酯技术，该技术采用大小相连的多段串联的管式反应器，其中大直径管段为停留段，小直径则为混合段，在混合段中要求雷诺数大于2000，并在反应的过程中添加催化剂。

美国专利US5258484给出了一种平推流与全混流组合进行界面缩聚的聚碳酸酯制备技术，首先将溶解有光气的有机相溶液与双酚钠盐溶液经管式反应器混合反应后，再进入全混釜中进行偶联反应，催化剂则在预聚反应之后的全混釜中加入，催化剂加入量约为双酚A投料量的0.25mol％。

美国专利US4338429给出了一种在光化反应过程中添加阳离子乳化剂的方法，乳化剂可采用四烷基铵盐等。采用乳化剂可有效降低有机相与水相间的界面张力，有利于乳液的形成，提高乳液的稳定性，但乳化剂的添加使得后期的分离纯化变得困难而复杂。

美国专利US5182361介绍连续界面缩聚两步工艺，第一步预聚物反应是在搅拌釜中进行，随后将预聚物与链终止剂在由静态混合器组成的连续管式反应器内进行缩聚得到产物。

中国专利CN101775128中给出了一种两步法制备高分子量聚碳酸酯的制备工艺，该方法采用分步添加光气的工艺，从而在第一步中形成大量两端均为酚氧负离子的齐聚物来降低界面张力，提高乳化效果，催化剂在预聚反应之后的全混釜中加入，催化剂加入量约为双酚A投料量的0.3mol％。

中国专利CN102030895中给出了一种两步法添加BPA钠盐制备聚碳酸酯的工艺，该工艺中采用分步添加BPA来降低反应过程的碱液消耗，催化剂在预聚反应之后的全混釜中加入，催化剂加入量约为双酚A投料量的0.3mol％。

聚碳酸酯的聚合反应主要在油水两相界面进行，其反应过程主要受分散相的传质控制，从上述专利中可见，传统工艺通常采用搅拌釜式反应器或管式反应器，其微观混合效果普遍较差，分散相的平均液滴直径较大(其Sauter直径通常在几百微米以上)，反应过程中若不添加催化剂，则会导致最终分子量明显偏低，氯甲酸酯基团大量水解的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的制备聚碳酸酯的工艺，可在不添加催化剂的条件下进行界面缩聚反应，减少后处理工艺、降低装置投资、提高产品质量。

为达到上述目的，本发明提供了下列制备聚碳酸酯的方法，该方法采用连续两相界面缩聚工艺，包括以下步骤：