[发明专利]一种聚碳酸酯制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子材料的制备技术领域，涉及到相界面光气化缩聚法制备聚碳酸酯，尤其是在单体聚合时副反应被抑制的聚碳酸酯制备方法。

背景技术：

聚碳酸酯(PC)是一种无定形的、无臭无毒的热塑性聚合物，具有透明、硬度高、耐热、耐磨、耐紫外线等优异的机械性能，以及优良的光电性能和抗冲击强度，用途广泛，是现代六大工程塑料之一。目前，工业上普遍采用相界面光气化缩聚法来制造聚碳酸酯，该方法是溶在碱性溶液(如氢氧化钠)中的双酚(如双酚A)和溶于惰性有机溶剂(如二氯甲烷、二氯乙烷、氯苯等)的光气，在催化剂(如三乙胺)存在下，在相界面发生光气化反应生成低分子聚碳酸酯，然后进一步缩聚为高分子聚碳酸酯，反应过程中有3个反应进行：(1)水相中双酚化合物和碱性溶液的成盐反应(中和反应)生成双酚盐和水；(2)水相双酚盐和溶于有机相的光气在界面发生光气化和缩聚反应生成聚碳酸酯；(3)溶于有机相的光气和水相中的碱液发生的碱解副反应，生成氯化物和碳酸化合物。迄今为止，人们对相界面光气化缩聚法制造聚碳酸酯技术进行了日臻完善地研究，主要有两步法和一步法。“两步法”(CN1339517A，US4973664)第一步是将溶于惰性溶剂的光气与溶于碱的双酚混合，发生光气化反应，形成齐聚物；第二步在齐聚物体系内再加催化剂和分子量调节剂、碱溶液或双酚溶液，进行界面缩聚生成聚碳酸酯。文献CN85102769A报导了一种“一步法”合成聚碳酸酯的方法，该方法将全量光气、有机溶剂配制的有机相加入以双酚、碱、分子量调节剂、抗氧剂及催化剂配制的水相中，双酚光气化和界面缩聚反应同时进行；该方法时空效率高，但双酚转化不完全，后处理需要碱洗。两步法反应时间长，且反应条件严格，不易控制，在工业上已经越来越多的被“一步法”取代。专利CN1693336A提出在反应过程中，通过控制碱液的流量，相应调节光气的流量，控制反应体系的PH值在一个合适的范围内，提高反应速率及其光气和双酚的转化效率。除此之外，人们对聚碳酸酯制备过程所需要的催化剂(US5314985，US5519105，US5510449)、链终止剂(CN1112574A，CN1113497A)、光气利用效率(CN1102839A)进行了细致地研究，分别开发出相应的技术。专利CN101235136A还提出了一种采用撞击流进行界面法制备PC的方法。

已有的这些技术都是关于相界面光气缩聚法制备聚碳酸酯过程中的原料、助剂配比或PH值控制等方面的。现有的技术制备PC无论采用何种加料形式和控制方式，以及何种助剂都不可避免地会发生光气在碱性条件下的水解副反应，该副反应正是光气耗量远较理论值高的原因。在制备聚碳酸酯的实验过程中，主要是在反应的起始和接近终点的阶段，有碳酸化合物生成，而在反应的中间阶段，碳酸化合物几乎不生成，表明光气碱解副反应主要发生在反应的起始和结束阶段。因此，对这两个阶段进行详细地研究，会有效地抑制光气碱解副反应的发生，这对降低原料消耗和减轻后处理工艺中脱除离子化合物的负荷有积极意义，但目前尚未见有成功报导。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种在采用相界面光气缩聚法制备聚碳酸酯过程中，能使碱性条件下光气发生水解副反应得到有效抑制的聚碳酸酯制备方法，在采用“一步法”合成工艺的间歇操作过程中，使光气在碱性条件下发生水解副反应得到抑制，从而降低原料消耗(光气和碱液消耗)，且有利于PC胶液与盐水分相的后处理。

为了达到上述目的，本发明以控制碱液进料速度及碱液累计进料量为目标，具体包括以下步骤：

a)将惰性有机溶剂、水、双酚化合物、封端剂、催化剂按照重量配比预先加入混合釜(配料釜)，开启搅拌，使物料混合液均匀；

b)将上述混合液全部加入反应釜后，开启搅拌，控制速度加入碱液；

c)通入碱液量累计到特定值(A₀)后，控制速度向反应釜内通入光气；

d)调节光气进料速度，控制反应釜内的PH值为9-12，优选为10.5-11.5，最佳为11；

e)通入碱液量累计到特定值(A_c)后，降低碱液的进料速度至初始速度的15％-50％，一般在25％左右；

f)通入碱液量累计到特定值(A_e)后，到达反应终点，结束反应，得到产品聚碳酸酯。