[发明专利]聚碳酸酯熔体的后处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯熔体的后处理方法及装置。

背景技术

聚碳酸酯，线型聚合物，其作为一种综合性能优良的热塑性工程材料在各个领域得到广泛应用：良好的透明性，其中可见光的透光率高达90％，同时兼具良好的耐热性、耐冲击性和尺寸稳定性。

传统工业中，聚碳酸酯的生产方法主要采用光气界面缩聚法和熔融酯交换缩聚法。其中，随着环保要求的提高，光气界面缩聚法受到严格的环境和安全限制；而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。

然而，熔融酯交换缩聚法合成聚碳酸酯中需使用催化剂加强反应条件，从而获得高分量的聚碳酸酯(28000以上)；基于催化剂经济性和易获得层面的考虑，一般采用适量的碱金属化合物作为催化剂，如Na、K、Cs等元素的氢氧化物或碳酸化合物等，但该类碱金属化合物作为催化剂的使用，会使最终得到的聚碳酸酯熔体中残留有少量催化剂杂质(约0.5～1ppm，w％)。众所周知，该类残留的催化剂会继续催化聚碳酸酯结构发生异构化，从而使之出现大量的枝化、交联结构，进而形成大分子凝胶。大量枝化、交联结构、凝胶的存在会使聚碳酸酯的流变行为偏离典型的线型聚合物的流变特性，从而对下游注塑挤出设备的稳定控制造成不利影响；与此同时，在外观和透明度要求较高的聚碳酸酯应用领域(如聚碳酸酯薄膜等)，大分子凝胶会使制品表面出现晶点和/或黄色斑点等。

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。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种聚碳酸酯熔体的后处理方法及装置。采用本发明提供的方法和装置，可以将以双酚A(BPA)和碳酸二苯酯(DPC)为原料，以碱金属化合物为催化剂，采用熔融酯交换法合成的聚碳酸酯熔体，经催化剂失活处理和脱挥处理，得到品质均一、透明度好和稳定性高的聚碳酸酯产品。

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后处理方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯熔体经过催化剂失活处理和脱挥处理，得到品质均一、透明度好、稳定性高的目标产物聚碳酸酯；其中，目标产物聚碳酸酯的性能同时满足下述要求：苯酚质量百分含量小于200ppm，DPC的质量百分含量小于150ppm，熔体温度不大于295℃。

在本发明的进一步实施方式中，催化剂失活处理中，催化剂失活剂包括Lewis酸或Lewis酸对应的酯类，优选磷酸、亚磷酸、磷酸酯类或亚磷酸酯类，更优选磷酸、亚磷酸或磷酸三苯酯。

在本发明的进一步实施方式中，催化剂失活剂的添加量不大于2ppm，优选1ppm～1.5ppm。

在本发明的进一步实施方式中，聚碳酸酯熔体采用下述方法合成：以双酚A和碳酸二苯酯为反应原料，以碱金属化合物为催化剂，采用熔融酯交换法合成聚碳酸酯熔体。

在本发明的进一步实施方式中，第一步：将碳酸二苯酯和双酚A在反应釜中充分混合，然后向反应釜中加入催化剂，在一定的条件下进行反应生成聚碳酸酯预聚物。第二步：预聚物生成后，输送到下游缩聚反应釜中进一步反应，该反应在高温和较低压力下进行，得到聚碳酸酯熔体；其中，优选温度270℃～290℃，进一步优选280℃，优选反应压力降至小于0.5KPa，更优选0.1KPa。第三步：将聚碳酸酯熔体经熔体管道进入聚碳酸酯熔体的后处理装置进行催化剂失活处理和脱挥处理，最终得到目标产物聚碳酸酯。

第二方面，采用本发明提供的后处理方法制备得到的聚碳酸酯。

第三方面，本发明提供一种聚碳酸酯熔体的后处理装置，后处理装置用于聚碳酸酯熔体的催化剂失活处理和脱挥处理中，从而最终得到目标产物聚碳酸酯。具体地，后处理装置包括：双螺杆挤出机，开设有真空脱挥口；动力系统，与双螺杆挤出机相连通；真空系统，与真空脱挥口相连通；静态混合器，静态混合器的一端通过第一熔体管道与双螺杆挤出机相连通，静态混合器的另一端与第二熔体管道的一端相连通，第二熔体管道的另一端与反应器相连通；注射阀，通过第三熔体管道与所述第二熔体管道相连通。

后处理装置在使用过程中，将催化剂失活剂通过注射阀加入到第二熔体管道(即反应器出口管道)中，进而通过静态混合器与聚碳酸酯熔体充分混合使催化剂失活；当聚碳酸酯熔体经催化剂失活剂处理之后，处理产物经熔体进料阀进入同向啮合双螺杆挤出机，经进一步混合和真空脱挥后出料，得到理想的目标产物聚碳酸酯产品。