KR100878451B1 - Process for producing high molecular weight fluorene-based polycarbonate copolymer by solid phase polymerization - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자량의 폴리카보네이트 공중합체 수지를 제조하는 공정에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제조공정은 a)테트라아릴포스포늄 화합물(tetraarylphosphonium compound)계 촉매 및 선택적으로 조촉매를 함유하는 촉매 조건하에 180~1 mbar, 180~240℃에서 플루오렌계 디히드록시방향족 화합물을 포함하는 디히드록시방향족 혼합물과 디아릴카보네이트를 용융중합하여 1,000 내지 10,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 저분자량의 폴리카보네이트 프리폴리머(copolycarbonate prepolymer)를 제조하는 초기 단계; b)비용매에 의해 유발되는, 상기 프리폴리머의 결정화에 의해 반결정질(semi-crystalline) 폴리카보네이트 프리폴리머로 전환하는 단계; 및 c)테트라아릴포스포늄 화합물(tetraaryl phosphonium compound)을 포함하는 촉매의 존재 하에 상기 프리폴리머를 고상중합에 의해 중량평균분자량이 25,000 내지 200,000 g/mol의 고분자량의 폴리카보네이트 공중합체를 제조하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a process for preparing a high molecular weight polycarbonate copolymer resin, wherein the process according to the invention is carried out under a catalyst condition containing a) a tetraarylphosphonium compound catalyst and optionally a promoter. Low molecular weight poly having a number average molecular weight of 1,000 to 10,000 g / mol by melt polymerizing a dihydroxyaromatic mixture and a diaryl carbonate containing a fluorene-based dihydroxyaromatic compound at 180 to 1 mbar and 180 to 240 ° C. An initial step of preparing a copolycarbonate prepolymer; b) converting to semi-crystalline polycarbonate prepolymer by crystallization of the prepolymer, caused by nonsolvent; And c) preparing a high molecular weight polycarbonate copolymer having a weight average molecular weight of 25,000 to 200,000 g / mol by solid phase polymerization of the prepolymer in the presence of a catalyst comprising a tetraaryl phosphonium compound. Include.
Description
본 발명은 고분자량 폴리카보네이트 공중합체를 제조하는 공정에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 고상중합에 의해 치환 또는 비치환의 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌계 화합물(예, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌(비스페놀-HEFL)), 또는 치환 또는 비치환된 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌계 화합물(예, 9,9-비스(4-히드록시페닐) 플루오렌(비스페놀-FL)) 과, 2,2'-비스(4-히드록시페닐) 프로판(비스페놀-A)의 디올 화합물을 혼합하여 중합함으로써 폴리카보네이트 공중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for preparing a high molecular weight polycarbonate copolymer. More specifically, the present invention is substituted or unsubstituted 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene-based compound (e.g., 9,9-bis (4- ( 2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL)) or substituted or unsubstituted 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene-based compound (e.g., 9,9-bis (4 -Hydroxyphenyl) fluorene (bisphenol-FL)) and a diol compound of 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol-A) by mixing and polymerizing to prepare a polycarbonate copolymer It is about.
구체적으로 상기 고상중합방법은 비스페놀-HEFL 또는 비스페놀-FL의 조성을 변화하여 비스페놀-A와 용융중합함에 의해 저분자량의 폴리카보네이트 프리폴리머를 제조하는 단계와 비용매를 사용하여 저분자량의 폴리카보네이트 프리폴리머의 용매에 의한 결정화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Specifically, the solid phase polymerization method is a solvent of a low molecular weight polycarbonate prepolymer using a step of preparing a low molecular weight polycarbonate prepolymer by changing the composition of bisphenol-HEFL or bisphenol-FL and melt polymerizing with bisphenol-A. It characterized in that it comprises a crystallization step by.
본 발명의 장점은 공중합체 모노머(공단량체)를 사용하여, 짧은 결정화시간, 우수한 칼라와 겔을 함유하지 않고 높은 생산성을 가지는 고분자량의 폴리카보네이 트 공중합체 수지를 고상중합방법에 의해 제조하는 것이다. An advantage of the present invention is to prepare a high molecular weight polycarbonate copolymer resin having high productivity without containing short crystallization time, excellent color and gel by using a copolymer monomer (comonomer) by a solid phase polymerization method. will be.
기계적 및 광학적 분야에서 가공성이 우수한 새로운 물질에 대한 강한 요구가 있으며 그 적용 가능한 분야의 한 예는 광학정보 저장디스크와 같은 광학장치의 제조부분이다. 상기목적을 위해 몇 가지 종류의 폴리카보네이트 수지에 관한 많은 연구가 이루어졌다. 폴리카보네이트 수지는 적절한 유리전이온도, 고순도 및 낮은 수분 흡수성 등의 특성을 필요로 하는 광학부품에 적당한 소재이며, 특히 방향족 폴리카보네이트 수지는 투명성, 내열성 및 기계적 강성의 우수한 특성을 가지고 있어 다양한 산업상 적용분야를 갖는 엔지니어링 플라스틱으로서 사용되고 있다. There is a strong demand for new materials having excellent processability in the mechanical and optical fields, and one example of the applicable field is the manufacture of optical devices such as optical information storage disks. Much research has been done on several types of polycarbonate resins for this purpose. Polycarbonate resin is a suitable material for optical parts that require characteristics such as proper glass transition temperature, high purity and low water absorption. Especially, aromatic polycarbonate resin has excellent characteristics of transparency, heat resistance and mechanical rigidity. It is used as an engineering plastic having a field.
일반적으로, 방향족 폴리카보네이트수지는 디페닐 카보네이트 및 포스겐과 같은 화합물을 형성하는 카르보닉에스테르와 2, 2'-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀-A)의 반응에 의해 제조된다. Generally, aromatic polycarbonate resins are prepared by the reaction of carbonic esters which form compounds such as diphenyl carbonate and phosgene with 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol-A).
이러한 비스페놀-A를 원료로서 사용하여 제조된 방향족 폴리카보네이트 수지는 투명성 및 기계적 물성과 가공성이 우수하여 전기, 전자 부품 및 광학장치용으로 광범위하게 사용되고 있지만, 비스페놀-A계 폴리카보네이트는 디스크가 만들어지는 속도 및 디스크 위에 저장되는 정보의 양과 질의 제한을 받는 사출성형에 의한 가공에서 어려움이 존재한다.Aromatic polycarbonate resins prepared using such bisphenol-A as a raw material are widely used for electrical, electronic parts and optical devices because of their excellent transparency, mechanical properties, and processability. Difficulties exist in machining by injection molding, which is limited in speed and amount of information and quality stored on the disc.
따라서, 최근에는 전기전자제품의 크기와 무게의 감소에 대한 요구의 증대에 따라, 수지의 기본적 특성을 감소시키지 않고, 내열성과 기계적 물성이 개선된 방 향족 폴리카보네이트 수지의 개발이 요구되고 있다. Therefore, in recent years, as the demand for reducing the size and weight of electric and electronic products increases, development of aromatic polycarbonate resins having improved heat resistance and mechanical properties without reducing the basic properties of the resins is required.
그러므로 본 발명은 내열성과 기계적 물성 등이 우수하며, 투명성이나 겔수 등이 없는 고분자량의 폴리카보네이트를 제조하는 신규한 방법을 제공하는 것이며, 또한 본 발명은 고상중합방법에 의하며 공단량체를 사용하여 고분자의 구조를 바꿈으로써 물성이 개선된 폴리카보네이트 공중합체를 제조하는 방법을 제공하는 것도 또 다른 목적이다. Therefore, the present invention provides a novel method for producing a high molecular weight polycarbonate which is excellent in heat resistance and mechanical properties, and has no transparency or gel water, and the present invention is also based on a solid-phase polymerization method and using a comonomer Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a polycarbonate copolymer having improved physical properties by changing the structure of the copolymer.
폴리카보네이트 수지의 제조방법은 용융중합 또는 계면중합의 방법에 의해 상업적으로 생산되고 있다. 전형적인 용융중합공정은 비스페놀, 디아릴카보네이트 및 적절한 촉매를 조합함으로써 폴리스티렌을 표준물질로 사용한 GPC에 의해 결정되는 수평균 분자량 1,000 내지 10,000 g/mol 범위의 저분자량의 폴리카보네이트 예비중합체가 제조 하고 이어서 중합온도를 증가시키는 열중합에 의해 고분자량의 폴리카보네이트로 변환된다. 이러한 폴리카보네이트 예비중합체는 전형적인 조건인 30℃, 클로로포름 내에서 0.06 내지 0.30 dL/g의 고유점도를 갖는다.The production method of polycarbonate resin is commercially produced by the method of melt polymerization or interfacial polymerization. A typical melt polymerization process is prepared by combining bisphenol, diaryl carbonate and a suitable catalyst to produce low molecular weight polycarbonate prepolymers with a number average molecular weight ranging from 1,000 to 10,000 g / mol determined by GPC using polystyrene as standard. It is converted into high molecular weight polycarbonate by thermal polymerization which increases the temperature. These polycarbonate prepolymers have an intrinsic viscosity of 0.06 to 0.30 dL / g in chloroform at 30 ° C., typical conditions.
상기 용융중합은 몇 가지의 불리한 단점이 있는데, 예를 들면 높은 전환율(>98%)에서 예비중합체의 용융점도(melt viscosity)가 급격하게 증가하며, 높은 점도의 용융중합 혼합체를 다루기가 매우 곤란해지게 된다. 이러한 어려움은 예비중합체의 혼합을 곤란하게 하고 반응용기의 기벽을 따라 핫스팟(hot spots)을 유발하는 단점이 있다. 다른 단점은 저압 및 270-350℃의 온도범위에서 작동하는 헬리콘 믹서와 같은 특별한 장치를 필요로 하여 비용 및 조작의 부담을 갖는 것이다. The melt polymerization has several disadvantages, such as a sharp increase in the melt viscosity of the prepolymer at high conversions (> 98%) and very difficult to handle high viscosity melt polymerization mixtures. You lose. This difficulty makes it difficult to mix the prepolymer and causes hot spots along the base wall of the reaction vessel. Another drawback is the need for special devices such as helicon mixers operating at low pressure and in the temperature range of 270-350 ° C., which is expensive and expensive to operate.
계면중합공정에서는 비스페놀-A와 같은 디히드록시 방향족화합물이 수층/유 기층의 혼합용액에서 산-받게(acid acceptor) 및 아민과 같은 적절한 촉매의 존재 하에 포스겐과 반응함에 의해 폴리카보네이트가 제조된다. 그러나 계면중합공정은 매우 위험한 물질인 포스겐을 사용하는 점, 메틸렌클로라이드와 같은 염소를 포함하고 있는 탄화수소를 유기용매로서 사용하므로 용매의 환경오염 문제를 수반하게 된다는 점 및 제조된 제품은 소듐 및 염소이온 성분의 잔여 성분을 포함하게 되어 수분 흡수특성과 수분에 대한 안정성에 부정적 영향을 끼치게 된다는 점에서 단점을 가지고 있다. In the interfacial polymerization process, polyhydroxy is prepared by reacting a dihydroxy aromatic compound such as bisphenol-A with phosgene in the presence of an appropriate catalyst such as an acid acceptor and an amine in a mixed solution of an aqueous layer / organic layer. However, the interfacial polymerization process uses phosgene, which is a very dangerous substance, and uses a hydrocarbon containing chlorine, such as methylene chloride, as an organic solvent, and thus causes environmental pollution of the solvent. Including residual components of the component has a disadvantage in that it adversely affects the water absorption characteristics and the stability to moisture.
최근에는 이러한 단점을 보완하기 위한 고상중합이 고분자량의 폴리카보네이트를 제조하기 위한 개선된 공정으로서 사용되고 있다. 상기 고상중합은 상기 용융중합 및 계면중합보다 나은 장점을 몇 가지 제공하고 있다. 고상중합은 용융중합보다 낮은 온도인 180-240℃에서 반응을 수행하며 또한 용융중합과 같은 고온에서의 용융물을 다룰 필요가 없고 중합을 진행하기 위해 특별한 장치가 필요하지 않다. 더욱이 계면중합에서 사용하는 포스겐 및 염소를 함유한 용매와 같은 독성을 가진 물질이 사용되지 않으며 또한 유기용매를 사용하지 않으므로 휘발성 유기용매의 사용에 의한 환경오염으로부터도 자유롭다. 고상중합에 의해 제조되는 폴리카보네이트는 또한 계면중합에서 나타나는 소듐 및 염소이온을 포함하지 않으므로 수분에 대한 안정성(hydrolytic stability)이 개선된다.Recently, solid phase polymerization to compensate for these disadvantages has been used as an improved process for producing high molecular weight polycarbonate. The solid phase polymerization provides several advantages over the melt polymerization and the interfacial polymerization. Solid phase polymerization performs the reaction at 180-240 ° C., which is lower than melt polymerization, and does not need to handle melt at high temperatures such as melt polymerization, and does not require special equipment to proceed with the polymerization. Furthermore, since toxic substances such as phosgene and chlorine-containing solvents used in interfacial polymerization are not used and organic solvents are not used, they are also free from environmental pollution by the use of volatile organic solvents. Polycarbonates produced by solid phase polymerization also do not contain sodium and chlorine ions present in interfacial polymerization, thus improving the hydrolytic stability.
고상중합공정에서, 반결정질(semi-crystaline)의 폴리카보네이트 예비중합체는 예비중합체의 유리전이온도 이상 및 녹는 점 이하의 온도에서 가열되고 페놀, 디페닐 카보네이트 등의 휘발성 부반응물은 비활성 가스의 스트림을 이용하거나 감 압하에서 제거된다. 저분자량의 예비중합체를 고분자량의 중합체로 전환하는 공정은 상기 조건하에 고상에서 진행된다. 고온에서 디히드록시 방향족 화합물 또는 여기에 공단량체(comonomer)를 함유하는 디히드록시 방향족 화합물의 조성물을 디아릴 카보네이트와 반응하여 공중합물을 제조하는 용융중합공정은 공단량체(comonomer)가 용융반응의 조건하에서 분해되거나 열적 안정성을 가지지 못하는 경우에는 제한을 받을 수 있지만, 용융중합반응보다 낮고 온화한 반응온도에 의해 중합 가능한 고상중합방법을 이용함으로써, 용융중합의 경우라면 가혹한 조건에 의해 열적 변형이 일어나서 복굴절이 감소되는 유니트를 포함하는 폴리카보네이트 공중합체가 제조될 수 있지만 고상중합에서는 이를 해소할 수 있는 중합체를 제조할 수 있을 것이다. 그러나 폴리에틸렌글리콜 및 폴리테트라히드로퓨란 등의 유연한 블럭모노머(soft block monomers) 와 같은 많은 단량체들은 보통의 고상중합 조건하에서 조차 변형될 가능성이 있어 고상중합에 의해 폴리카보네이트 공중합체를 제조하는 새로운 방법은 탐구의 대상이 되고 있다. 그러므로 고상중합에 의해 제조되는 고분자내에 공중합체 유니트를 내포시키는 방법은 또 다른 대안으로서 만족할 만한 것이다.In the solid state polymerization process, semi-crystaline polycarbonate prepolymers are heated at temperatures above the glass transition temperature and below the melting point of the prepolymers, and volatile side reactions such as phenol and diphenyl carbonate are used to produce a stream of inert gas. Used or removed under reduced pressure. The process of converting a low molecular weight prepolymer into a high molecular weight polymer proceeds in the solid phase under the above conditions. The melt polymerization process in which a copolymer of a dihydroxy aromatic compound or a composition of a dihydroxy aromatic compound containing a comonomer therewith at a high temperature with a diaryl carbonate to prepare a copolymer is carried out by the comonomer being subjected to a melt reaction. In the case of melt polymerization, thermal deformation may occur due to severe deformation in the case of melt polymerization by using a solid phase polymerization method which can be decomposed under conditions or does not have thermal stability, but can be polymerized by a lower reaction temperature and milder than the melt polymerization reaction. Polycarbonate copolymers containing this reduced unit can be prepared but in solid phase polymerization will be able to produce polymers that can eliminate it. However, many monomers, such as soft block monomers such as polyethylene glycol and polytetrahydrofuran, are likely to be modified even under normal solid state polymerization conditions, so a new method for preparing polycarbonate copolymers by solid phase polymerization is explored. It becomes the target of. Therefore, the method of embedding a copolymer unit in a polymer produced by solid phase polymerization is satisfactory as another alternative.
고상중합은 용융중합보다 낮은 온도인 80-240℃의 온도범위에서 이용가능하며 고온에서 용융된 고분자를 다룰 필요가 없어 거대한 규모와 복잡한 장치에 의한 문제를 해결할 수 있으며 또한 독성의 물질을 사용하지 않고 고상에서 반응함으로써 고분자의 품질저하를 막을 수 있다. 고상중합반응은 불활성가스의 스트림을 반결정질 예비중합체에 통과시키며 고정상 베드 또는 유동상 베드 반응기내에서, 선 택적으로 적절한 촉매와 함께 분말상 또는 펠렛상의 형태의 반결정질 폴리카보네이트 예비중합체를 가열함에 의해 실행되어질 수 있다. Solid-state polymerization is available in the temperature range of 80-240 ℃, which is lower than melt polymerization, and it does not need to deal with molten polymer at high temperature, so it can solve the problem of huge scale and complicated equipment, and also does not use toxic materials. Reaction in the solid phase can prevent the degradation of the polymer. Solid phase polymerization is carried out by passing a stream of inert gas through a semicrystalline prepolymer and heating the semicrystalline polycarbonate prepolymer in powder or pellet form with an appropriate catalyst, optionally in a fixed bed or fluidized bed reactor. Can be done.
반응온도와 시간은 반결정질 예비중합체의 화학적구조, 분자량 등에 따라 달라질 수 있다. 그러나 반응온도는 적어도 예비중합체의 용융점아래와 유리전이온도 이상이어야 하는데 이 범위에서 고상중합 동안 예비중합체가 용해되는 것을 방지할 수 있다. 반결정질 예비중합체의 용융점은 중합공정 동안 증가하므로 반응의 경과에 따라 점차적으로 반응온도를 증가시키는 것이 바람직하다. 반응온도는 일반적으로 예비중합체의 용융점보다 10-50℃이하의 온도로서 180-240℃의 범위가 바람직하며 상기 범위의 온도에서 중합반응을 하는 경우 고분자량의 폴리카보네이트가 얻어진다. The reaction temperature and time may vary depending on the chemical structure, molecular weight and the like of the semicrystalline prepolymer. However, the reaction temperature should be at least below the melting point of the prepolymer and above the glass transition temperature, which can prevent the prepolymer from dissolving during the solid phase polymerization. Since the melting point of the semicrystalline prepolymer increases during the polymerization process, it is desirable to gradually increase the reaction temperature as the reaction proceeds. In general, the reaction temperature is preferably 10-50 ° C. or lower than the melting point of the prepolymer, and preferably in the range of 180-240 ° C., and a high molecular weight polycarbonate is obtained when the polymerization is carried out at the above temperature.
종래의 고상중합공정은 3단계로 이루어지는데, 첫째 단계는 비스페놀과 디아릴 카보네이트의 용융중합에 의한 저분자량의 폴리카보네이트 예비중합체를 제조하는 것이다. 전형적으로 디아릴 카보네이트와 비스페놀의 혼합물은 에스테르 교환반응 촉매와 함께 150-300℃의 온도에서 4 내지 10시간동안 가열되어 말단기가 히드록실기 및 카보네이트기를 가지며 수평균 분자량 1,000 내지10,000 g/mol 의 범위를 갖는 예비중합체가 제조된다. The conventional solid phase polymerization process consists of three steps, the first step is to prepare a low molecular weight polycarbonate prepolymer by melt polymerization of bisphenol and diaryl carbonate. Typically mixtures of diaryl carbonates and bisphenols are heated with a transesterification catalyst for 4 to 10 hours at a temperature of 150-300 ° C. with terminal groups having hydroxyl groups and carbonate groups and in the range of number average molecular weights of 1,000 to 10,000 g / mol. Prepolymers are prepared.
두 번째 단계에서, 선형의 폴리카보네이트 예비중합체의 결정화과정은 (a) 예비중합체를 용매에 녹인 후 적절한 촉매의 존재 하에 용매를 증발시키고 (b) 예비중합체를 희석하고 희석제를 증발시킨 후 0 내지 10시간동안 적절한 촉매의 존재 하에 예비중합체를 환류시키거나 또는 (c) 예정된 온도(예비중합체의 유리전이온도 보다 높고 융점보다 낮은 온도범위)에서 촉매의 존재 하에 예비중합체를 가열하는 것에 의해 이루어진다. 적당한 희석제와 용매는 지방족 및 방향족 탄화수소, 에테르, 에스테르, 케톤 및 염소가 치환된 지방족 및 방향족 탄화수소이다. 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)에 의해 측정된 얻어진 예비중합체의 결정도는 5 내지 55%이다. In the second step, the crystallization of the linear polycarbonate prepolymer is carried out by (a) dissolving the prepolymer in a solvent and then evaporating the solvent in the presence of a suitable catalyst, (b) diluting the prepolymer and evaporating the diluent from 0 to 10 By refluxing the prepolymer in the presence of a suitable catalyst for a time or (c) heating the prepolymer in the presence of a catalyst at a predetermined temperature (temperature range higher than the glass transition temperature of the prepolymer and below the melting point). Suitable diluents and solvents are aliphatic and aromatic hydrocarbons substituted with aliphatic and aromatic hydrocarbons, ethers, esters, ketones and chlorine. The crystallinity of the resulting prepolymer measured by differential scanning calorimetry (DSC) is 5 to 55%.
세 번째 단계에서는 고상반응 동안 반응의 진행을 위해 휘발성 부반응물이 반응계로부터 제거된다. 휘발성 부반응물의 제거를 위해 고상반응기에 불활성 가스가 제공되는데 비휘발성 가스는 일반적으로 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등이 사용될 수 있고 제공되는 가스의 흐름속도는 예비중합체의 입자크기 및 반응기의 형태에 따라 0.1 내지 5 L/m로 변화될 수 있다. 중합속도는 운반가스의 흐름속도와 종류에 따라 달라질 수 있다. In the third stage, volatile side reactants are removed from the reaction system to proceed with the reaction during the solid phase reaction. Inert gas is provided to the solid-state reactor to remove volatile side reactions. Non-volatile gas is generally nitrogen (N2), helium (He), argon (Ar), etc. can be used and the flow rate of the gas provided is It may vary from 0.1 to 5 L / m depending on the particle size and the shape of the reactor. The rate of polymerization may vary depending on the flow rate and type of carrier gas.
최근 폴리카보네이트 수지는 컴팩트 오디오 디스크가 예로서 들어지는 광디스크를 포함하는 광학 데이터 레코딩 미디어 및 컴퓨터에 사용되는 광학 저장용디스크의 제조용 수지로서 널리 사용되고 있다. 읽고 쓰는 능력을 가지는 상기 디스크의 광학적 요구특성은 낮은 복굴절을 요구한다. 복굴절의 감소는 광학장치의 가독률을 증가시키게 된다. 그러나 현재 가장 널리 사용되는 단량체인 비스페놀-A로부터 제조되는 폴리카보네이트는 높은 수준의 복굴절을 보여주고 있다. 복굴절은 폴리카보네이트의 골격 구조에 6,6'-디히드록시-3,3,3',3'-테트라메틸-1,1'-스피로비인단, 1,1,3-트리메틸-3-(4-히드록시페닐)-5-히드록시인단, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2'-비스(4-히드록시페닐)아다만탄, 1,3-비스(4-히드록실)아다 만탄과 같은 단단한 골격의 구조를 포함하는 모노머를 함유함으로써 광학부품의용도로서 사용되어질 정도로 낮아질 수 있다. 고분자 물질의 복굴절 특성은 고분자물질의 물리적 및 구조적 특징, 가공되는 고분자의 열적 변형 및 고분자 물질 내 분자들의 배향도 등을 포함하는 여러 가지 원인으로부터 기인한다. 고분자 재료로부터 성형된 제품에서는 구성되는 고분자 사슬의 결함 및 배향에 기인하며, 예를 들면 성형된 광학부품에서의 복굴절은, 부분적으로 고분자의 분자구조 및 성형틀에 고분자를 채워 넣거나 냉각공정동안 고분자에 작용되는 힘과 같은 가공조건에 의해 결정된다. 성형제품의 가공(fabrication)공정동안 발생하는 열역학적 스트레스는 고분자 사슬의 결함 및/또는 배향에 영향을 줄 수 있다.Recently, polycarbonate resins are widely used as resins for the production of optical data recording media including optical disks, for example, compact audio disks, and optical storage disks used in computers. The optical requirement of the disc with the ability to read and write requires low birefringence. Reducing birefringence increases the readability of the optics. However, polycarbonates made from bisphenol-A, the most widely used monomers, show high levels of birefringence. The birefringence shows 6,6'-dihydroxy-3,3,3 ', 3'-tetramethyl-1,1'-spirobiindane, 1,1,3-trimethyl-3- ( 4-hydroxyphenyl) -5-hydroxyindan, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) adamantane, 1,3-bis By containing a monomer containing a structure of a rigid skeleton such as (4-hydroxyl) adamantane, it can be low enough to be used as an optical component. Birefringence properties of polymer materials are due to a variety of causes, including physical and structural characteristics of the polymer material, thermal deformation of the polymer being processed and the degree of orientation of the molecules in the polymer material. Products molded from polymeric materials are due to defects and orientations of the polymer chains that are made up, for example birefringence in molded optical parts, in part, by filling the polymer into the polymer's molecular structure and the forming mold or during the cooling process. It is determined by the processing conditions such as the applied force. Thermodynamic stresses generated during the fabrication process of molded articles can affect the defects and / or orientation of the polymer chains.
현재 폴리카보네이트의 가공성을 개선하기 위해 알칸디오닉산 또는 폴리옥시알킬렌 글리콜과 같은 지방족 화합물 같은 유연한 블록의 공단량체를 폴리카보네이트의 주쇄에 도입하는 연구도 진행되고 있다.In order to improve the processability of polycarbonates, studies are also underway to introduce flexible block comonomers such as aliphatic compounds such as alkanedionic acid or polyoxyalkylene glycol into the main chain of polycarbonate.
본 발명의 목적은 고분자량의 폴리카보네이트 공중합체 수지를 제조하는 신규한 공정을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a novel process for preparing high molecular weight polycarbonate copolymer resins.
즉, 본 발명은 고상중합에 의해 치환 또는 비치환의 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌계 화합물(예, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌(비스페놀-HEFL)), 또는 치환 또는 비치환된 9,9-비스(4-히드록시페닐) 플루오렌계 화합물(예, 9,9-비스(4-히드록시페닐) 플루오렌(비스페놀-FL))과, 2,2'-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀-A)의 디올 화합물을 혼합하여 중합함으로써 폴리카보네이트 공중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다. That is, the present invention is a 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene-based compound substituted or unsubstituted by solid phase polymerization (e.g., 9,9-bis (4- (2-hydride) Hydroxyethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL)) or substituted or unsubstituted 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene-based compound (e.g., 9,9-bis (4-hydroxy) Phenyl) fluorene (bisphenol-FL)) and a diol compound of 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol-A) are polymerized to produce a polycarbonate copolymer. .
더욱 상세하게는 고상중합에 의해 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌 (비스페놀-HEFL) 또는 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 (비스페놀-FL)의 조성을 변화하여 2,2'-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀-A)과의 공중합 함으로써 고분자량의 폴리카보네이트 공중합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이며, 더욱 상세하게는, 짧은 결정화 단계를 거쳐서 칼라의 변색이 없고 또한 겔을 함유하지 않으며 우수한 광학적 특성을 지닌 상기의 고분자량 폴리카보네이트 공중합체 및 이를 제조하는 신규한 방법을 제공하는 것이다.More specifically, 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL) or 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (bisphenol by solid phase polymerization -FL) to change the composition and copolymerize with 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol-A) to provide a method for producing a high molecular weight polycarbonate copolymer, more specifically The present invention provides a high molecular weight polycarbonate copolymer and a novel method for preparing the same, which have no color discoloration and gel, and which have a good optical property through a short crystallization step.
또 다른 목적으로서 상기 제조방법에 따른 고분자량 폴리카보네이트 공중합체 및 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object is to provide a method for producing a high molecular weight polycarbonate copolymer and a low molecular weight polycarbonate prepolymer according to the above production method.
본 발명은 (a) 테트라아릴포스포늄 화합물 및 선택적으로 조촉매인 알킬 암모늄 화합물을 함유하는 촉매의 존재 하에 비스페놀계인 [화학식 1]과, 플루오렌게인 [화학식 2-1] 또는 [화학식 2-2]의 디히드록시 방향족 화합물을 포함하는 디히드록시방향족 화합물;과 디아릴카보네이트;를 용융중합시켜 1,000 내지 10,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머(copolycarbonate prepolymer)를 제조하는 단계; (b) 상기 프리폴리머를 비용매 유도 결정화방법에 의하여 반결정질(semi-crystalline)구조를 갖는 저분자량의 폴리카보네이트 프리폴리머를 제조하는 단계; (c) 상기 반결정질 프리폴리머를 고상중합에 의해 25,000 내지 200,000 g/mol의 중량평균분자량을 가지는 고분자량의 폴리카보네이트 공중합체로 제조하는 단계;를 포함하는 고분자량 폴리카보네이트 공중합체 수지의 제조공정을 제공한다. The present invention relates to a bisphenol-based [Formula 1] and a fluorene-gain [Formula 2-1] or [Formula 2-2] in the presence of a catalyst containing (a) a tetraarylphosphonium compound and optionally an alkyl ammonium compound as a promoter To a low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 1,000 to 10,000 g / mol by melt polymerization of a dihydroxyaromatic compound comprising a dihydroxy aromatic compound; Making; (b) preparing a low molecular weight polycarbonate prepolymer having a semi-crystalline structure by a non-solvent induced crystallization method of the prepolymer; (c) preparing the semi-crystalline prepolymer into a high molecular weight polycarbonate copolymer having a weight average molecular weight of 25,000 to 200,000 g / mol by solid phase polymerization; to provide.
[화학식 1][Formula 1]
[R1 은 독립적으로 할로겐 원자, 니트로 그룹, 시아노 그룹, C1-C20의 알킬 그룹, C4-C20의 시클로알킬 그룹 또는 C6-C20의 아릴 그룹 중에서 선택되는 관능기이고, m 및 n은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, X 는 산소원자, 황원자, -SO2- 그 룹, C1-C20 의 지방족 라디칼, C6-C20의 방향족 라디칼, C6-C20의 환형지방족 라디칼 또는 에서 선택되는 관능기를 나타내며, R2 및 R3는 독립적으로 수소원자, C1-C20의 알킬 그룹, C4-C20의 시클로알킬 그룹 또는 C4-C20의 아릴 그룹, 또는 C4-C20의 융합고리로부터 선택된다.][R 1 is independently a functional group selected from halogen atom, nitro group, cyano group, C 1 -C 20 alkyl group, C 4 -C 20 cycloalkyl group or C 6 -C 20 aryl group, m and n is independently an integer from 0 to 4, X is an oxygen atom, a sulfur atom, -SO 2 - in the group, C 1 -C 20 aliphatic radical, C 6 -C 20 aromatic radical, C 6 -C 20 in the Cyclic aliphatic radicals or R 2 and R 3 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group of C 1 -C 20 , a cycloalkyl group of C 4 -C 20 or an aryl group of C 4 -C 20 , or C 4- Selected from C 20 fused rings.]
[화학식 2-1][Formula 2-1]
[화학식 2-2][Formula 2-2]
(여기에서 R4 및 R5 및 R6은 독립적으로 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기 및 C1-C20의 알킬 그룹, C4-C20의 시클로알킬 그룹 또는 C4-C20의 아릴 그룹을 나타내며, m, n, o, p, r 및 s는 독립적으로 0에서 4사이의 정수이다.)Wherein R 4 and R 5 and R 6 are independently a halogen atom, a nitro group, a cyano group and an alkyl group of C 1 -C 20 , a cycloalkyl group of C 4 -C 20 or an aryl group of C 4 -C 20 M, n, o, p, r and s are independently integers from 0 to 4.
더욱 구체적으로 본 발명은 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌 (비스페놀-HEFL) 또는 9,9-비스(4-(2-히드록시페닐)플루오렌 (비스페놀-HEFL)과 2,2'-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀-A)의 디히드록시방향족 화합물과의 혼합 디히드록시 화합물과 디아릴카보네이트의 고상공중합에 의한 고분자량 폴리카보네이트를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.More specifically, the present invention relates to 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL) or 9,9-bis (4- (2-hydroxyphenyl) fluorene ( High-molecular-weight polycarbonate by solid phase copolymerization of dihydroxy compound and diaryl carbonate mixed with dihydroxy aromatic compound of bisphenol-HEFL) and 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol-A) It is to provide a way to provide.
본 발명의 실시예 및 바람직한 구성의 상세한 기재사항에 따르는 참고사항(reference)을 통해 보다 용이하게 이해되어질 수 있으며 청구범위를 포함한 명세서에서 참고사항은 다음의 의미를 가지는 것으로 정의되어질 수 있는 많은 용어들로 구성되어 있으며, 이하 용어들 중 단수의 의미로 쓰여진 용어들은 문맥상 의미가 명백히 다른 것을 의미하지 않는다면 복수로 쓰여지는 것을 포함한다. Numerous terms that may be more readily understood through reference in accordance with the detailed description of embodiments and preferred configurations of the present invention and in the specification, including the claims, may be defined as having the following meanings The terms used in the singular meanings of the following terms include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise.
'선택적인' 또는 '선택적으로'의 의미는 연이어서 기재되는 사건 또는 상황이 일어나거나 일어나지 않는 경우와 기재사항이 상기의 사건 또는 상황이 일어난 경우와 상기 경우가 일어나지 않는 것을 포함하는 의미이다. The term 'optional' or 'optionally' means that the events or situations described in succession occur or do not occur, and that the description includes the cases in which the events or situations occur and the cases do not occur.
폴리카보네이트 공중합체는 하나이상의 디히드록시 방향족화합물로부터 얻어지는 구조적 유니트를 내포하는 폴리카보네이트를 나타낸다. Polycarbonate copolymers refer to polycarbonates containing structural units obtained from one or more dihydroxy aromatic compounds.
용융중합은 적어도 하나의 디아릴카보네이트를 적어도 하나 또는 그 이상의 디히드록시 방향족화합물과 에스테르 교환반응에 의해 제조되는 폴리카보네이트 공중합물의 제조를 나타낸다. Melt polymerization refers to the preparation of polycarbonate copolymers prepared by transesterification of at least one diaryl carbonate with at least one or more dihydroxy aromatic compounds.
비스페놀-A는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 또는 4,4'-이소프로필리딘 디 페놀이며, 비스페놀-HEFL 는 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌을 나타낸다.Bisphenol-A is 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane or 4,4'-isopropylidine diphenol, and bisphenol-HEFL is 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) Phenyl) fluorene.
저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머는 수평균분자량(Mn)으로 1,000 내지 10,000 g/mol을 가지며 고분자량 폴리카보네이트 공중합체는 수평균분자량(Mn)으로 10,000 g/mol보다 큰 것을 의미한다. The low molecular weight polycarbonate prepolymer has a number average molecular weight (Mn) of 1,000 to 10,000 g / mol and the high molecular weight polycarbonate copolymer means a number average molecular weight (Mn) of greater than 10,000 g / mol.
방향족 라디칼은 적어도 하나의 방향족그룹을 포함하는 적어도 하나의 원자가 결합(valence)을 가지는 라디칼을 의미한다. 방향족 라디칼의 예는 페닐, 피리딜, 퓨라닐, 티에닐, 나프틸, 페닐렌 및 비페닐 등이 있다. 또한 이는 벤질 그룹, 나프틸메틸 그룹 또는 펜에틸 그룹 등의 방향족 화합물과 지방족 화합물을 모두 포함하는 그룹을 포함할 수 있다.An aromatic radical means a radical having at least one valence valence containing at least one aromatic group. Examples of aromatic radicals include phenyl, pyridyl, furanyl, thienyl, naphthyl, phenylene, biphenyl and the like. It may also include groups containing both aromatic and aliphatic compounds, such as benzyl groups, naphthylmethyl groups or phenethyl groups.
지방족 라디칼은 환형이 아니며 선형 또는 가지형의 탄소원자배열을 포함하는 적어도 하나의 원자가 결합(valence)을 가지는 라디칼을 나타낸다. 상기 배열은 질소, 황, 산소 또는 탄소와 수소를 제외하고 이루어질 수 있는 헤테로원자를 포함할 수 있다. 지방족 라디칼의 예는 메틸, 메틸렌, 에틸, 에틸렌, 헥실, 헥사메틸렌 등을 포함하며, 환형 지방족 라디칼은 환형으로서 방향족이 아닌 원자들의 배열을 포함하는 적어도 하나이상의 원자가결합을 가지는 라디칼을 나타낸다. 상기 배열은 질소, 황, 산소 또는 탄소와 수소를 제외하고 이루어질 수 있는 헤테로 원자를 포함할 수 있다. 환형 지방족 라디칼의 예는 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 테트라히드로퓨라닐 등을 포함한다. Aliphatic radicals represent radicals that are not cyclic and have at least one valence bond, including linear or branched carbon atom arrays. The arrangement can include nitrogen, sulfur, oxygen or heteroatoms which can be made with the exception of carbon and hydrogen. Examples of aliphatic radicals include methyl, methylene, ethyl, ethylene, hexyl, hexamethylene and the like, and cyclic aliphatic radicals represent radicals having at least one or more valence bonds containing an array of atoms which are not aromatic as cyclic. The arrangement may comprise nitrogen, sulfur, oxygen or hetero atoms, which may be made with the exception of carbon and hydrogen. Examples of cyclic aliphatic radicals include cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, tetrahydrofuranyl and the like.
본 발명에서 용융중합반응을 위해 하나 이상의 디히드록시 화합물, 하나이상 의 디아릴카보네이트 및 촉매로서 디히드록시 화합물 1몰당 8x10-8 내지 8x10-3몰의 범위에서 테트라알킬암모늄히드록사이드를 사용할 수 있으며, 또한 테트라아릴포스포늄염은 방향족 디히드록시화합불의 몰당 7x10-6 내지 7x10-2 몰의 범위 내에서 사용될 수 있다. Tetraalkylammonium hydroxide can be used in the present invention in the range of 8x10 -8 to 8x10 -3 moles per mole of dihydroxy compound as one or more dihydroxy compounds, one or more diarylcarbonates and a catalyst for melt polymerization. Tetraarylphosphonium salts may also be used in the range of 7 × 10 −6 to 7 × 10 −2 moles per mole of aromatic dihydroxyunsaturated.
본 발명의 방법에 따라 방향족 히드록시 화합물은 디히드록시 벤젠류가 사용될 수 있다. 예를 들어 히드로퀴논(HQ), 2-메틸히드로퀴논, 레소르시놀, 5-메틸 레소르시놀 등 또한 1,4-디히드록시나프탈렌 등의 디히드록시 나프탈렌류와 비스페놀-A 및 4,4'-설포닐디페놀 등의 비스페놀류가 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방향족 디히드록시화합물은 하기 화학식 1 의 비스페놀화합물과, 화학식 2-1 또는 화학식 2-2의 구조를 갖는 비스페놀의 혼합물을 포함하며 치환체는 상기에서 정의한 것과 같다. According to the method of the present invention, dihydroxy benzenes may be used as the aromatic hydroxy compound. For example, hydroquinone (HQ), 2-methylhydroquinone, resorcinol, 5-methyl resorcinol, and dihydroxy naphthalenes such as 1,4-dihydroxynaphthalene and bisphenol-A and 4,4 Bisphenols, such as' -sulfonyldiphenol, can be used. The aromatic dihydroxy compound according to the present invention includes a mixture of a bisphenol compound represented by the following Chemical Formula 1 and a bisphenol having a structure of Chemical Formula 2-1 or Chemical Formula 2-2, and the substituents are as defined above.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2-1][Formula 2-1]
(치환체는 상기에서 정의한 바와 같다.) (The substituent is as defined above.)
[화학식 2-2][Formula 2-2]
(치환체는 상기에서 정의한 바와 같다.) (The substituent is as defined above.)
상기 비스페놀은 화학식 1 및 화학식 2에 기재된 것과 같이 비스페놀 A, 2,2-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)프로판, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-브로모-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐) 프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-이소프로필페닐)프로판, 9,9-비스(4-히드록시페닐) 플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-메틸페닐)플루오렌 등이 될 수 있다.The bisphenols are bisphenol A, 2,2-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) propane, 2,2-bis (3-chloro-4-hydroxyphenyl) propane, as described in Formula 1 and Formula 2, 2,2-bis (3-bromo-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3,5-dibromophenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy Hydroxy-3-isopropylphenyl) propane, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4 -(2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) -3-methylphenyl) fluorene and the like.
본 발명의 방법에 따른 디아릴 카보네이트는 다음의 화학식 3의 화합물을 포함할 수 있다. Diaryl carbonate according to the method of the present invention may comprise a compound of formula (3).
[화학식 3][Formula 3]
[R7은 독립적으로 할로겐 원자, 니트로 그룹, 시아노 그룹, C1-C20의 알킬 그룹, C1-C20의 알콕시카보닐 그룹, C4-C20의 시클로알킬 그룹 또는C6-C20의 아릴 그룹 중에서 선택되는 관능기이고, x 및 y는 독립적으로 작용하는 0 내지 5의 정수이다.][R 7 independently represents halogen atom, nitro group, cyano group, C 1 -C 20 alkyl group, C 1 -C 20 alkoxycarbonyl group, C 4 -C 20 cycloalkyl group or C 6 -C Is a functional group selected from an aryl group of 20 , and x and y are integers of 0 to 5, which act independently.]
상기 화학식 3의 화합물은 디페닐 카보네이트, 비스(4-메틸페닐)카보네이트, 비스(2-클로로페닐)카보네이트, 비스(4-클로로페닐)카보네이트, 비스(4-플루오로페닐) 카보네이트, 비스(2, 4-플루오로페닐)카보네이트, 비스(2-니트로페닐)카보네이트, 비스(4-니트로페닐)카보네이트 및 비스(메틸살리실)카보네이트, 디메틸 카보네이트, m-크레실 카보네이트, 디나프틸 카보네이트, 디시클로헥실 카보네이트 등을 포함한다. The compound of formula 3 is diphenyl carbonate, bis (4-methylphenyl) carbonate, bis (2-chlorophenyl) carbonate, bis (4-chlorophenyl) carbonate, bis (4-fluorophenyl) carbonate, bis (2, 4-fluorophenyl) carbonate, bis (2-nitrophenyl) carbonate, bis (4-nitrophenyl) carbonate and bis (methylsalicyl) carbonate, dimethyl carbonate, m-cresyl carbonate, dinaphthyl carbonate, dicyclo Hexyl carbonate and the like.
본 발명의 구성예에서 촉매는 다음 화학식 4의 테트라아릴 포스포늄 화합물이 될 수 있다. In the exemplary embodiment of the present invention, the catalyst may be a tetraaryl phosphonium compound represented by the following Chemical Formula 4.
[화학식 4][Formula 4]
[R8-R11은 독립적으로 C4-C20의 아릴 라디칼이고, X-는 유기 또는 무기 음이온이다][R 8 -R 11 is independently an aryl radical of C 4 -C 20 , and X − is an organic or inorganic anion]
전형적으로 음이온 X-는 수산기(OH), 할로겐 음이온, 카르복실산기 음이온, 페녹시드기, 설폰산 음이온기, 설파이트, 카보네이트, 테트라페닐 보레이트 및 비카보네이트 음이온 그룹으로부터 선택될 수 있다. 적당한 유기 포스포늄 화합물은 테트라페닐 포스포늄 히드록시드, 테트라페닐 포스포늄 아세테이트, 테트라페닐 포스포늄 테트라페닐보레이트 등의 화학식 4의 화합물을 포함한다. 테트라페닐 포스포늄 테트라페닐보레이트가 바람직하게 선호되며 테트라페닐포스포늄 화합물은 디히드록실 방향족 화합물의 몰당 1x10-9 내지 7x10-2몰의 범위에서 촉매로서 사용된다. Typically anions X − may be selected from hydroxyl groups (OH), halogen anions, carboxylic acid group anions, phenoxide groups, sulfonic acid anion groups, sulfites, carbonates, tetraphenyl borates and bicarbonate anion groups. Suitable organic phosphonium compounds include compounds of formula 4, such as tetraphenyl phosphonium hydroxide, tetraphenyl phosphonium acetate, tetraphenyl phosphonium tetraphenylborate and the like. Tetraphenyl phosphonium tetraphenylborate is preferred and the tetraphenylphosphonium compound is used as catalyst in the range of 1 × 10 −9 to 7 × 10 −2 moles per mole of dihydroxy aromatic compound.
본 발명의 구성으로서 조촉매는 하기 화학식 5의 4차암모늄 화합물이 될 수 있다. As a configuration of the present invention, the promoter may be a quaternary ammonium compound represented by the following Chemical Formula 5.
[화학식 5][Formula 5]
[R12-R15는 독립적으로 C1-C20의 알킬 라디칼, C4-C20의 시클로알킬 라디칼 또는 C4-C20의 아릴 라디칼이고, X-는 유기 또는 무기음이온이다. ][R 12 -R 15 is independently an alkyl radical of C 1 -C 20 , a cycloalkyl radical of C 4 -C 20 or an aryl radical of C 4 -C 20 , and X − is an organic or inorganic anion. ]
전형적으로 음이온 X-는 수산기(OH), 할로겐 음이온, 카르복실산기 음이온, 설폰산 음이온기, 설파이트, 포름산 음이온, 카보네이트 및 비카보네이트 음이온으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. Typically anions X − are selected from the group consisting of hydroxyl groups (OH), halogen anions, carboxylic acid group anions, sulfonic acid anion groups, sulfites, formic acid anions, carbonates and bicarbonate anions.
바람직한 유기 포스포늄 화합물은 테트라메틸 암모늄 히드록시드, 테트라부틸 암모늄 히드록시드, 테트라메틸 암모늄 아세테이트, 테트라메틸 암모늄 포르메이트 및 테트라부틸 암모늄 아세테이트 등의 화학식 5를 포함하는 화합물이고 테트라메틸 암모늄 히드록시드가 바람직하다. Preferred organic phosphonium compounds are compounds comprising Formula 5, such as tetramethyl ammonium hydroxide, tetrabutyl ammonium hydroxide, tetramethyl ammonium acetate, tetramethyl ammonium formate and tetrabutyl ammonium acetate and tetramethyl ammonium hydroxide Is preferred.
촉매는 본 발명의 방법에 따라 다양한 형태로 첨가될 수 있다. 고체형태로 첨가될 수도 있으며 또한 알코올 또는 물 등의 용매에 녹여 첨가될 수 있다. 본 발명의 구성으로서 촉매는 수용액의 형태로 반응계에 첨가될 수 있는데, 물에 용해하여 사용하는 경우 촉매성분이 용해될 수 있는 양의 순수를 사용하는 것이 일반적이므로, 순수의 양에 따른 차이가 당업자의 사용정도에서는 없으므로 당업자가 용이 하게 용해하여 사용할 수 있는 것이어서 더 이상의 기재는 하지 않으며, 촉매를 포함하는 수용액의 pH는 사용된 촉매의 종류에 따라 변화할 수 있다. The catalyst can be added in various forms according to the method of the present invention. It may be added in solid form and may also be dissolved in a solvent such as alcohol or water. As a configuration of the present invention, the catalyst may be added to the reaction system in the form of an aqueous solution. In the case of dissolving in water, it is common to use an amount of pure water that can dissolve the catalyst component. Since there is no use degree in that those skilled in the art can easily dissolve and use no further description, the pH of the aqueous solution containing the catalyst may vary depending on the type of catalyst used.
조촉매는 본 발명에 제시된 방법에 따라 다양한 형태로서 첨가될 수 있으며 테트라메틸 암모늄 히드록시드와 같은 4차암모늄 히드록시드가 사용될 수 있다. 조촉매는 주촉매의 활성을 증가시키기 위해 부가될 수 있으며, 본 발명의 구성예에서 존재하는 4차 암모늄히드록시드는 사용되는 방향족 디히드록시 화합물 1몰당 1x10-9 내지 8x10-3 몰의 범위내로 포함되는 것이 바람직하다. Cocatalysts may be added in various forms according to the methods presented herein and quaternary ammonium hydroxides such as tetramethyl ammonium hydroxide may be used. Cocatalysts may be added to increase the activity of the main catalyst and the quaternary ammonium hydroxides present in the constituents of the present invention are in the range of 1 × 10 −9 to 8 × 10 −3 moles per mole of aromatic dihydroxy compound used It is preferred to be included.
본 발명에서 제시되는 방법에 따라 용융중합은 환류탑과 냉각기를 포함하는 전형적인 교반형 반응기내에서 다른 단계를 거쳐 수행되는 것이 바람직하다. 우선 방향족 디히드록시 화합물과 디아릴 카보네이트를 1:1 내지 1:1.1의 몰비로서 혼합하고 반응물을 용융시키기 위해 온도를 증가시키며 촉매와 조촉매 성분을 부가한다. 투입된 반응물은 단계적으로 온도를 증가시키고 압력을 감소시키면서 생성된 부산물을 연속적으로 제거하여 저분자량의 폴리카보네이트 공중합체 올리고머를 제조한다. 전형적으로 폴리카보네이트 프리폴리머가 생성되기 위한 반응온도는 180℃ 내지 240℃의 범위이다. 본 발명의 구성예에서, 용융중합단계에서의 반응압력은180 ~ 1 mbar 사이의 범위 내가 바람직하며 상기 단계에서 제조되는 저분자량 무정형의 폴리카보네이트 프리폴리머의 수평균 분자량은 1,000 내지 10,000 g/mol의 범위가 된다.Melt polymerization according to the process presented herein is preferably carried out in different stages in a typical stirred reactor comprising a reflux tower and a cooler. First, the aromatic dihydroxy compound and the diaryl carbonate are mixed in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.1, the temperature is increased to melt the reactants, and the catalyst and cocatalyst component are added. Charged reactants are continuously removed by-products with increasing temperature and decreasing pressure to produce low molecular weight polycarbonate copolymer oligomers. Typically the reaction temperature for the production of polycarbonate prepolymers ranges from 180 ° C to 240 ° C. In the exemplary embodiment of the present invention, the reaction pressure in the melt polymerization step is preferably in the range of 180 to 1 mbar and the number average molecular weight of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared in the step is in the range of 1,000 to 10,000 g / mol. Becomes
전체반응시간은 일반적으로 0.1 내지 5 시간이며 본 발명의 일례의 구성으로 서 1 내지 4시간의 전체 반응시간을 가질 수 있다.The total reaction time is generally 0.1 to 5 hours and may have a total reaction time of 1 to 4 hours as an example of the present invention.
본 발명의 방법에 따라 구성되는 촉매 및 조촉매는 동일한 단계 또는 다른 단계에서 사용되어 질 수 있다.Catalysts and cocatalysts constructed in accordance with the process of the invention can be used in the same or in different stages.
상기 촉매성분 중에서 본 발명에 의한 방법은 테트라아릴포스포늄 촉매와 4차알킬암모늄 조촉매를 혼합하여 사용함으로써 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 짧은 반응시간 내에 얻을 수 있는 장점이 있다. 동일한 제조조건에서 동일한 함량의 촉매를 사용하는 경우, 테트라아릴포스포늄 촉매 또는 4차알킬암모늄촉매를 사용 사용하는 경우보다, 두성분을 동시에 사용하는 경우 즉, 예를 들면, 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트(TPPTPB)와 테트라메틸암모늄 히드록사이드테트라페닐(TMAH)의 혼합촉매를 사용하는 경우 가장 높은 분자량으로 얻어지며, 이는 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 짧은 반응시간 내에 얻을 수 있다는 의미이므로 2가지 촉매와 조촉매를 동시에 사용하는 것이 가장 좋다.Among the catalyst components, the method according to the present invention has an advantage that a low molecular weight polycarbonate prepolymer can be obtained within a short reaction time by using a tetraarylphosphonium catalyst and a quaternary alkylammonium promoter. When using the same amount of catalyst in the same production conditions, than when using a tetraaryl phosphonium catalyst or a quaternary alkyl ammonium catalyst, when the two components are used at the same time, for example, tetraphenylphosphonium tetraphenyl When a mixed catalyst of borate (TPPTPB) and tetramethylammonium hydroxide tetraphenyl (TMAH) is used, the highest molecular weight is obtained, which means that a low molecular weight polycarbonate prepolymer can be obtained within a short reaction time. It is best to use co-catalysts at the same time.
본 발명의 방법에 따른 두 번째 공정인 비용매 유도 반결정화 단계는 먼저, 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 염소원자 함유 탄화수소의 용매 하에 용해하는데, 본 발명에 사용될 수 있는 염소함유 탄화수소로는 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠 및 o-디클로로벤젠이 사용될 수 있다. 염소원자 함유 지방족 탄화수소(chloroaliphatic hydrocarbons)는 메틸렌클로라이드 또는 클로로포름이 가장 바람직하다. In the second process according to the method of the present invention, the non-solvent induced semicrystallization step, first, the low molecular weight polycarbonate prepolymer is dissolved in a solvent of a chlorine atom-containing hydrocarbon, and the chlorine-containing hydrocarbons which may be used in the present invention include methylene chloride and chloroform. , 1,2-dichloroethane, chlorobenzene and o-dichlorobenzene can be used. Chloraliphatic hydrocarbons are most preferably methylene chloride or chloroform.
저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머의 용해는 어느 온도라도 가능하다. 전형적으로 0 ℃로부터 용매의 끓는점까지 가능하며 20-100℃의 온도범위가 바람직하 다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 용해하기 위한 일정량의 용매이상이면 그 용매의 비율은 결정적으로 중요하지 않다. Dissolution of the low molecular weight polycarbonate prepolymer can be at any temperature. Typically from 0 ° C. to the boiling point of the solvent, a temperature range of 20-100 ° C. is preferred. If it is more than a certain amount of solvent for dissolving the polycarbonate prepolymer, the ratio of the solvent is not critically important.
본 발명의 비용매에 의한 반결정화 유도 단계의 일 실시예로서 유기 비용매와 유기 비용매 및 물(또는 알카놀)과의 혼합물의 부가에 의해 무정형 폴리카보네이트 공중합체 용액으로부터 폴리카보네이트 프리폴리머가 침전된다. As an example of the step of inducing semicrystallization by the nonsolvent of the present invention, the polycarbonate prepolymer is precipitated from the amorphous polycarbonate copolymer solution by the addition of a mixture of an organic nonsolvent and an organic nonsolvent and water (or alkanol). .
적절한 비용매로서 n-헥산, n-헵탄 및 피트로리엄 에테르와 같은 지방족 탄화수소 톨루엔 및 자일렌과 같은 방향족 탄화수소 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜과 같은 히드록시 지방족 화합물, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등과 같은 지방족 케톤 및 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트와 같은 카르복실산 에스테르 화합물을 포함한다. 폴리카보네이트 공중합체 용액에 비용매를 투입함에 의해 폴리카보네이트 공중합체가 침전되고 필터에 의해 분리되거나 상기 공정에 기재되는 다른 분리공정에 의해 분리될 수 있다. Suitable non-solvents include aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane and pyrrolium ether aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, hydroxy aliphatic compounds such as ethanol, 2-propanol, ethylene glycol and diethylene glycol, acetone And aliphatic ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like and carboxylic ester compounds such as ethyl acetate and n-butyl acetate. By injecting a non-solvent into the polycarbonate copolymer solution, the polycarbonate copolymer can be precipitated and separated by a filter or by other separation processes described in the above process.
또 다른 반결정화 방법으로는 폴리카보네이트 프리폴리머는 상기 구성예에서 사용되어지는 용매에 용해되어지고 용매를 증발시켜 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻는 방법이 있으며, 또한 용융된 또는 고상의 무정형의 폴리카보네이트 프리폴리머를 기상 또는 액상상태의 아세톤, 톨루엔, 자일렌 등과 같은 용해도가 낮은 용매 하에서 팽윤시켜 반결정질의 폴리카보네이트 공중합체 올리고머를 제조할 수 있다. Another semi-crystallization method is a method in which the polycarbonate prepolymer is dissolved in the solvent used in the above constituent examples and the solvent is evaporated to obtain a semicrystalline polycarbonate prepolymer, and also a molten or solid amorphous polycarbonate prepolymer. To swell in a solvent of low solubility such as acetone, toluene, xylene and the like in the gaseous or liquid state can be prepared a semi-crystalline polycarbonate copolymer oligomer.
그러나 고상중합이 연속적으로 수행될 때 결정질 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있는 비용매를 사용하는 것이 바람직하다. 비용매의 사용은 충분히 용매로 부터 프리폴리머가 반결정화 유도되어 입자로 석출되는 한 그 사용량에 제한이 없지만 통상적으로 용매의 0.5~20부피배 정도를 사용하는 것이 경제적으로 좋으며 통상적으로 과량으로 사용하는 한에는 동일한 효과를 가진다.However, it is preferable to use a non-solvent which can obtain a crystalline polycarbonate copolymer when solid phase polymerization is carried out continuously. The use of the non-solvent is not limited to the amount used as long as the prepolymer is sufficiently crystallized and precipitated into the particles from the solvent, but it is generally economically good to use about 0.5 to 20 volume of the solvent, and as long as it is usually used in excess Has the same effect.
결정질 성분의 존재는 폴리카보네이트 공중합체 필름을 제조함에 의해 알아 낼 수 있다. 불투명한 필름은 폴리카보네이트 공중합체에 어느 정도 결정화도를 가지고 있음을 나타낸다. The presence of crystalline components can be found by making polycarbonate copolymer films. The opaque film indicates that the polycarbonate copolymer has some degree of crystallinity.
염소원자 함유 탄화수소(chlorinated hydrocarbons)와 함께 사용되어지며 본 발명에서 결정질을 제조하기 위해 사용되는 비용매들로서는 지방족 케톤, 지방족히드록시 화합물 또는 이들의 혼합물로서, 구체적으로는 아세톤과 같은 지방족 케톤, 메탄올 등과 같은 지방족 히드록시 화합물 또는 상기 아세톤과 메탄올의 혼합물과 같은 지방족 케톤과 지방족히드록시 화합물의 혼합물이 사용될 수 있다. Non-solvents used in conjunction with chlorinated hydrocarbons and used to prepare crystalline in the present invention are aliphatic ketones, aliphatic hydroxy compounds or mixtures thereof, specifically aliphatic ketones such as acetone, methanol Aliphatic hydroxy compounds such as the like or mixtures of aliphatic ketones and aliphatic hydroxy compounds such as the mixture of acetone and methanol may be used.
반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머는 10-30%의 범위의 결정성을 포함하고 있으며 특히 10-20%의 결정성이 물성이나 생산성 등에서 가장 바람직하다. 일반적으로 고상중합에서는 결정도가 높으면 중합반응속도가 매우 늦어지므로 결정도가 30%보다 높은 경우는 바람직하지 않다. The semicrystalline polycarbonate prepolymer contains crystallinity in the range of 10-30%, and in particular, 10-20% crystallinity is most preferable in terms of physical properties and productivity. In general, in the solid phase polymerization, if the crystallinity is high, the polymerization reaction rate is very slow.
결정화도는 DSC측정에 의해 얻어지는 융해열(ΔHf)로부터 J. Polym. Sci. Part B : Polym. Phys. 25, 1511 (1979)에 기재된 바를 참조하여 100% 결정화된 폴리카보네이트의 값을 109.8 J/g로 기준하여 계산할 수 있다.. The degree of crystallinity was determined from the heat of fusion (ΔHf) obtained by DSC measurement. Sci. Part B: Polym. Phys. The value of 100% crystallized polycarbonate can be calculated based on 109.8 J / g with reference to 25, 1511 (1979).
결정화성분은 또한 분말 상태의 X-선 회절을 통하여 완전히 무정형인 고분자와 완전히 결정질 고분자의 비교에 의해서도 결정될 수 있다. 반결정질 폴리카보네 이트 프리폴리머의 결정질 비율은 본 발명에서 사용된 용매와 비용매의 종류와 특성에 따라 변화할 수 있다. Crystallization components can also be determined by comparison of fully amorphous polymers with fully crystalline polymers through powder X-ray diffraction. The crystalline ratio of the semicrystalline polycarbonate prepolymer may vary depending on the type and properties of the solvent and nonsolvent used in the present invention.
특히 비용매들의 특정한 그룹은 특정한 용매와 함께 사용되는 경우 결정성에 많은 영향을 미칠 수 있다. 이 경우 다른 용매를 사용하면 그 효과는 나타나지 않는다. 예컨대 클로로포름이 용매로 사용되는 경우 메탄올은 특히 비용매로서 고분자의 결정성을 향상시키는데 효과적이다. 이러한 목적과 용도를 위해 본 발명에서 더불어 사용되는 적절한 용매와 함께 사용되는 적절한 비용매들의 선택은 간단한 실험에 의해 결정될 수 있다. In particular, certain groups of nonsolvents can greatly affect crystallinity when used with certain solvents. In this case, the use of other solvents does not produce an effect. For example, when chloroform is used as the solvent, methanol is particularly effective as a nonsolvent to improve the crystallinity of the polymer. The selection of suitable nonsolvents for use with the appropriate solvents used in conjunction with the present invention for this purpose and use can be determined by simple experiments.
본 발명에서 얻어지는 저분자량 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머는 GPC에 의해 결정되는 수평균분자량이 1,000 내지 10,000 g/mol의 값을 가지게 된다. The low molecular weight semicrystalline polycarbonate prepolymer obtained in the present invention has a number average molecular weight of 1,000 to 10,000 g / mol determined by GPC.
본 발명에 의한 저분자량 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머는 고상중합을 필요로 한다. 고상중합은 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 유리전이온도와 용융온도 사이의 온도범위에서 수행될 수 있으며 용융온도보다 10-50℃ 아래의 온도에서 자주 진행된다. 일반적으로 온도는 150-270℃의 범위 내가 바람직하며 특히 180-250℃ 의 범위가 고상중합을 위해 바람직하다. Low molecular weight semicrystalline polycarbonate prepolymers according to the present invention require solid phase polymerization. Solid phase polymerization may be carried out at a temperature range between the glass transition temperature and the melting temperature of the semicrystalline polycarbonate prepolymer, and is often performed at a temperature below 10-50 ° C. below the melting temperature. In general, the temperature is preferably in the range of 150-270 ° C., particularly in the range of 180-250 ° C. for solid phase polymerization.
본 발명의 일 구성예에서 고상중합단계는 촉매의 존재 또는 부존재하에서 수행될 수 있다. 적절한 촉매는 염기성 염, 전이금속 산화물, 알콕시드, 테트라아릴 포스포늄 화합물, 테트라알킬 암모늄 및 테트라알킬 포스포늄 카르복실레이트 등을 포함할 수 있다. 테트라페닐 포스포늄 테트라페닐 보레이트가 바람직하며 촉매의 비율은 보통 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 기준으로 1x10-5 내지 5x10-2의 범위에 있다. In one embodiment of the present invention, the solid phase polymerization step may be performed in the presence or absence of a catalyst. Suitable catalysts may include basic salts, transition metal oxides, alkoxides, tetraaryl phosphonium compounds, tetraalkyl ammonium and tetraalkyl phosphonium carboxylates, and the like. Tetraphenyl phosphonium tetraphenyl borate is preferred and the proportion of catalyst is usually in the range of 1 × 10 −5 to 5 × 10 −2 , based on semicrystalline polycarbonate prepolymer.
고상중합은 유동층 베드가 사용되는 경우에는 유동성 가스로서 사용되는 질소, 헬륨, 아르곤과 같은 불활성가스와 접촉하면서, 고정상 베드, 유동상 베드 또는 패들 믹서와 같은 깊은 가스-고체 접촉을 유발할 수 있는 혼합기내에서 수행될 수 있다. 상기 불활성가스는 상기 혼합물을 유동화하거나 물 또는 휘발성 카보네이트 화합물 등의 휘발성 부산물을 증발시켜 제거하기 위한 목적으로 사용되어 질 수 있다. 고상중합은 효율적인 혼합조건하에서 온도는 단계적으로 조절하며, 가스-고체간의 접촉을 좋게 하기 위해 100 torr이하의 감압조건에서 수행되는 것이 좋다. Solid-state polymerization is in a mixer that can cause deep gas-solid contact such as stationary bed, fluidized bed, or paddle mixer, while contacting an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, which is used as a fluid gas when a fluidized bed is used. It can be performed in. The inert gas may be used for the purpose of fluidizing the mixture or removing volatile by-products such as water or volatile carbonate compounds. The solid phase polymerization is controlled in a stepwise manner under efficient mixing conditions, and is preferably carried out under a reduced pressure of 100 torr or less in order to improve gas-solid contact.
본 발명에서 비스페놀 A와 다른 방향족 디히드록시화합물의 공중합비는 당업자가 필요한 복굴절율이나 가공성 및 물성에 따라 선택하여 사용할 수 있으므로 크게 제한되지 않지만 좋게는 비스페놀 A 1몰에 대하여 0.01~0.99몰, 바람직하게는 0.02~0.50몰의 범위에서 사용하는 것이 충분한 물성을 확보할 수 있어서 좋다. The copolymerization ratio of bisphenol A and other aromatic dihydroxy compounds in the present invention can be selected according to the birefringence, processability and physical properties required by those skilled in the art, but is not particularly limited, but preferably 0.01 to 0.99 mol, preferably 1 mol of bisphenol A. Preferably, the use in the range of 0.02 to 0.50 moles can secure sufficient physical properties.
본 발명에 따른 고상중합에 의해 제조되는 폴리카보네이트 공중합체 수지는 우수한 칼라 톤을 보여주며 겔을 포함하지 않고 또한 높은 생산성으로 제조될 수 있다. The polycarbonate copolymer resin produced by the solid phase polymerization according to the present invention shows excellent color tone and can be produced without a gel and also with high productivity.
다음의 실시 예들은 폴리카보네이트 공중합체 및 명세서에 기재된 제조방법에 대한 구체적인 설명을 당해분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 제공하는 것으로 본 발명을 제한없이 예시하는 것이다. 다른 기재사항이 없는 경우 온도는 섭씨(℃)단위를 사용하며 분율(parts)는 무게기준을 의미하고 분자량은 수평균분자량(Mn) 또는 중량평균분자량(Mw)으로써 기재되며 알려진 폴리스티렌의 분자량을 표준으로 하여 GPC에 의해 THF에서 30℃ 온도조건에서 결정된 것을 기준으로 한다. The following examples illustrate the present invention without limiting the specific details of the polycarbonate copolymer and the preparation method described in the specification to those skilled in the art. Unless otherwise specified, temperature is in degrees Celsius (° C), parts are in weight, weight is in number average molecular weight (Mn) or weight average molecular weight (Mw), and the molecular weight of known polystyrene is standard. Based on the determination at 30 ° C temperature conditions in THF by GPC.
저분자량의 폴리카보네이트 예비중합체는 1,000 내지 10,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 비스페놀-HEFL의 조성을 변화시켜 비스페놀-A와 용융중합에 의해 제조되어 진다. Low molecular weight polycarbonate prepolymers are prepared by melt polymerization with bisphenol-A by varying the composition of bisphenol-HEFL having a number average molecular weight of 1,000 to 10,000 g / mol.
TPPTPB는 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트(Tetraphenylphsphonium tetraphenylbrate)의 약어이며 TMAH는 테트라메틸암모늄 히드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide)의 약어이다. TPPTPB is an abbreviation of Tetraphenylphsphonium tetraphenylbrate and TMAH is an abbreviation of tetramethyl ammonium hydroxide.
[실시예 1]Example 1
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.95 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐) 플루오렌(비스페놀-HEFL) (0.05 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온 도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB 6.5x10-2 mol 및 TMAH 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 에 1g/100ml의 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.95 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4- (2-hydroxyethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL) (0.05 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate ( 1.08 mol, Aceto Co.) is placed in the reactor and the process of purging nitrogen in the reactor to remove oxygen is continued 3-4 times. The reactor was immersed in an oil bath at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C., and then the stirrer was rotated at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes to obtain a homogeneous mixture. 6.5 x 10 -2 mol of TPPTPB and 7.5 x 10 -7 mol of TMAH are diluted in deionized water (pure of 18 mohms of resistance) to a concentration of 1 g / 100 ml, and then are continuously added to the reactor and the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol was distilled off, and after 1 hour, the temperature was adjusted to 210 ° C. and the pressure to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 7,500 g/mol, 중량평균 분자량 17,000 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and reducing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 7,500 g / mol and a weight average molecular weight of 17,000 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 133℃, 융점은 208℃ 녹는점의 시작점은 183℃ 및 결정화도는 27%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallizing the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The obtained crystalline polycarbonate prepolymer had an average particle diameter of 0.2 mm, a glass transition temperature of 133 ° C, a melting point of 208 ° C, a melting point of 183 ° C and a crystallinity of 27%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 24,000 g/mol 및 중량평균분자량 50,000 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 143℃,융점 2790℃, 융점의 시작온도는 267℃ 및 결정화도 42%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 24,000 g / mol and a weight average molecular weight of 50,000 g / mol can be obtained. The obtained polycarbonate had a glass transition temperature of 143 占 폚, a melting point of 2790 占 폚, a melting point of 267 占 폚 and a crystallinity of 42%.
[실시예 2]Example 2
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.90 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스(4-(2-히드록시(에톡시)페닐) 플루오렌(비스페놀-HEFL) (0.10 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시 키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB 6.5x10-2 mol 및 TMAH 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 의해 1g/100ml의 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.90 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4- (2-hydroxy (ethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL) (0.10 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate (1.08 mol, Aceto Co.) is placed in the reactor and the process of purging nitrogen in the reactor to remove oxygen is carried out three to four times.The reactor is kept at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C in an oil bath. After soaking, rotate the stirrer at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes to obtain a uniform mixture of TPPTPB 6.5x10 -2 mol and TMAH 7.5x10 -7 mol with deionized water (18 mohms). Dilution to 1g / 100ml and then continuously added to the reactor and the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol is distilled off and the temperature is 210 after 1 hour. ℃, the pressure is adjusted to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 5,600 g/mol, 중량평균 분자량 13,500 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and decreasing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 5,600 g / mol and a weight average molecular weight of 13,500 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리 카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 128℃, 융점은 188℃ 녹는점의 시작점은 173℃ 및 결정화도는 22%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallization of the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The obtained crystalline polycarbonate prepolymer had an average particle diameter of 0.2 mm, a glass transition temperature of 128 ° C., a melting point of 188 ° C., a melting point of 173 ° C., and a crystallinity of 22%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 22,000 g/mol 및 중량평균분자량 47,500 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 142℃,융점 274℃, 융점의 시작온도는 245℃ 및 결정화도 48%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 22,000 g / mol and a weight average molecular weight of 47,500 g / mol can be obtained. The obtained polycarbonate had a glass transition temperature of 142 ° C, a melting point of 274 ° C, a starting temperature of melting point of 245 ° C and a crystallinity of 48%.
[실시예 3]Example 3
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.85 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스(4-(2-히드록시(에톡시)페닐) 플루오렌(비스페놀-HEFL) (0.15 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB 6.5x10-2 mol 및 TMAH 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 의해 1g/100ml의 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.85 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4- (2-hydroxy (ethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL) (0.15 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate (1.08 mol, Aceto Co.) is placed in the reactor and the process of purging nitrogen in the reactor to remove oxygen is carried out three to four times.The reactor is kept at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C in an oil bath. After soaking, rotate the stirrer at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes, yielding a uniform mixture of TPPTPB 6.5x10 -2 mol and TMAH 7.5x10 -7 mol with deionized water (18 mohms of resistance). Pure water), diluted to a concentration of 1g / 100ml and subsequently added to the reactor, and the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol is distilled off and the temperature is 210 ° C after 1 hour. , Adjust the pressure to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 7,800 g/mol, 중량평균 분자량 18,000 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and reducing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 7,800 g / mol and a weight average molecular weight of 18,000 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 132℃, 융점은 185℃ 녹는점의 시작점은 172℃ 및 결정화도는 20%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallizing the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The average particle diameter of the obtained crystalline polycarbonate prepolymer was 0.2 mm, the glass transition temperature was 132 ° C, the melting point was 185 ° C, the melting point was 172 ° C, and the crystallinity was 20%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 22,700 g/mol 및 중량평균분자량 50,500 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 143℃, 융점 276℃, 융점의 시작온도는 262℃ 및 결정화도 41%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 22,700 g / mol and a weight average molecular weight of 50,500 g / mol can be obtained. The obtained polycarbonate had a glass transition temperature of 143 ° C, a melting point of 276 ° C, a melting point of 262 ° C and a crystallinity of 41%.
[실시예 4]Example 4
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.80 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스(4-(2-히드록시(에톡시)페닐) 플루오렌(비스페놀-HEFL) (0.20 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB 6.5x10-2 mol 및 TMAH 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 의해 1g/100ml의 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.80 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4- (2-hydroxy (ethoxy) phenyl) fluorene (bisphenol-HEFL) (0.20 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate (1.08 mol, Aceto Co.) is placed in the reactor and the process of purging nitrogen in the reactor to remove oxygen is carried out three to four times.The reactor is kept at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C in an oil bath. After soaking, rotate the stirrer at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes, yielding a uniform mixture of TPPTPB 6.5x10 -2 mol and TMAH 7.5x10 -7 mol with deionized water (18 mohms of resistance). Pure water), diluted to a concentration of 1g / 100ml and subsequently added to the reactor, and the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol is distilled off and the temperature is 210 ° C after 1 hour. , Adjust the pressure to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 6,700 g/mol, 중량평균 분자량 17,800 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and decreasing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 6,700 g / mol and a weight average molecular weight of 17,800 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 110℃, 융점은 178℃ 녹는점의 시작점은 162℃ 및 결정화도는 18%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallizing the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The obtained crystalline polycarbonate prepolymer had an average particle diameter of 0.2 mm, a glass transition temperature of 110 ° C., a melting point of 178 ° C., a melting point of 162 ° C., and a crystallinity of 18%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 23,500 g/mol 및 중량평균분자량 53,500 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 144℃, 융점 275℃, 융점의 시작온도는 265℃ 및 결정화도 36%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 23,500 g / mol and a weight average molecular weight of 53,500 g / mol can be obtained. The obtained polycarbonate had a glass transition temperature of 144 ° C, a melting point of 275 ° C, a melting point of 265 ° C and a crystallinity of 36%.
[실시예 5]Example 5
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.95 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스 (4-히드록시페닐) 플루오렌(비스페놀-FL) (0.05 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB 6.5x10-2 mol 및 TMAH 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 의해 1g/100ml의 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.95 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (bisphenol-FL) (0.05 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate (1.08 mol, Aceto Co. ) And purge the nitrogen in the reactor 3-4 times to remove oxygen. The reactor was immersed in an oil bath at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C., and then the stirrer was rotated at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes to obtain a homogeneous mixture. 6.5 × 10 −2 mol of TPPTPB and 7.5 × 10 −7 mol of TMAH are diluted to 1g / 100ml with deionized water (18 mohm of pure water) and then added to the reactor continuously and the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol was distilled off, and after 1 hour, the temperature was adjusted to 210 ° C. and the pressure to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 4,700 g/mol, 중량평균 분자량 10,500 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and decreasing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 4,700 g / mol and a weight average molecular weight of 10,500 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 133℃, 융점은 217℃ 녹는점의 시작점은 176℃ 및 결정화도는 26%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallizing the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The obtained crystalline polycarbonate prepolymer had an average particle diameter of 0.2 mm, a glass transition temperature of 133 ° C, a melting point of 217 ° C, a melting point of 176 ° C and a crystallinity of 26%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 24,000 g/mol 및 중량평균분자량 60,000 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 149℃,융점 280℃, 융점의 시작온도는 269℃ 및 결정화도 55%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 24,000 g / mol and a weight average molecular weight of 60,000 g / mol can be obtained. The obtained polycarbonate had a glass transition temperature of 149 ° C, a melting point of 280 ° C, a starting temperature of melting point of 269 ° C and a crystallinity of 55%.
[실시예 6]Example 6
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.90 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스 (4-히드록시페닐) 플루오렌(비스페놀-FL) (0.10 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB 6.5x10-2 mol 및 TMAH 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 의해 적절한 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.90 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (bisphenol-FL) (0.10 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate (1.08 mol, Aceto Co. ) And purge the nitrogen in the reactor 3-4 times to remove oxygen. The reactor was immersed in an oil bath at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C., and then the stirrer was rotated at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes to obtain a homogeneous mixture. 6.5 × 10 −2 mol of TPPTPB and 7.5 × 10 −7 mol of TMAH are diluted to decent concentration with deionized water (18 mohm pure water resistance) and then added to the reactor continuously and the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol was distilled off, and after 1 hour, the temperature was adjusted to 210 ° C. and the pressure to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 4,600 g/mol, 중량평균 분자량 10,400 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and decreasing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 4,600 g / mol and a weight average molecular weight of 10,400 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 136℃, 융점은 195℃ 녹는점의 시작점은 168℃ 및 결정화도는 21%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallizing the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The average particle diameter of the obtained crystalline polycarbonate prepolymer was 0.2 mm, the glass transition temperature was 136 ° C, the melting point was 195 ° C, the melting point was 168 ° C, and the crystallinity was 21%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 27,000 g/mol 및 중량평균분자량 65,000 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 155℃,융점 257℃, 융점의 시작온도는 245℃ 및 결정화도 35%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 27,000 g / mol and a weight average molecular weight of 65,000 g / mol can be obtained. The obtained polycarbonate had a glass transition temperature of 155 占 폚, a melting point of 257 占 폚, a melting point of 245 占 폚 and a crystallinity of 35%.
[실시예 7]Example 7
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.85 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스 (4-히드록시페닐) 플루오렌(비스페놀-FL) (0.15 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB(Tetraphenylphsphonium tetraphenylborate, TCI산) 6.5x10-2 mol 및 TMAH(tetramethylammonium hydroxide, Aldrich) 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 의해 1g/100ml의 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.85 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (bisphenol-FL) (0.15 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate (1.08 mol, Aceto Co. ) And purge the nitrogen in the reactor 3-4 times to remove oxygen. The reactor was immersed in an oil bath at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C., and then the stirrer was rotated at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes to obtain a homogeneous mixture. 6.5 x 10 -2 mol of TPPTPB (Tetraphenylphsphonium tetraphenylborate, TCI acid) and 7.5 x 10 -7 mol of TMAH (tetramethylammonium hydroxide, Aldrich) were diluted with deionized water (pure water of 18 mohm) and continuously And the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol was distilled off, and after 1 hour, the temperature was adjusted to 210 ° C. and the pressure to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 4,700 g/mol, 중량평균 분자량 10,500 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and decreasing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 4,700 g / mol and a weight average molecular weight of 10,500 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리 카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 143℃, 융점은 182℃ 녹는점의 시작점은 170℃ 및 결정화도는 18%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallization of the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The obtained crystalline polycarbonate prepolymer had an average particle diameter of 0.2 mm, a glass transition temperature of 143 ° C., a melting point of 182 ° C., a melting point of 170 ° C., and a crystallinity of 18%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 30,000 g/mol 및 중량평균분자량 74,000 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 157℃, 융점 255℃, 융점의 시작온도는 242℃ 및 결정화도 32%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 30,000 g / mol and a weight average molecular weight of 74,000 g / mol can be obtained. The polycarbonate obtained had a glass transition temperature of 157 ° C, a melting point of 255 ° C, a starting temperature of melting point of 242 ° C and a crystallinity of 32%.
[실시예 8]Example 8
a) 저분자량의 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 a) Preparation of Low Molecular Weight Amorphous Polycarbonate Prepolymer
비스페놀-A(0.80 mol, 금호석유화학산), 9,9-비스 (4-히드록시페닐) 플루오렌(비스페놀-FL) (0.20 mol, Aldrich Chemicals) 및 디페닐 카보네이트 (1.08 mol, Aceto Co.)를 반응기에 넣고 산소를 제거하기 위해 질소를 반응기내 퍼지하는 과정을 3-4회 계속한다. 반응기를 상압 상태에서 오일 배스에 180℃의 온도범위를 유지하기 위해 중간정도를 담근 후 교반기를 100 rpm의 속도로서 회전시키면 반응물은 15분내에 완전히 용융되어 균일한 혼합물이 얻어진다. TPPTPB 6.5x10-2 mol 및 TMAH 7.5x10-7 mol을 탈이온수(저항기준 18 mohm의 순수) 의해 1g/100ml의 농도로 희석된 후 연속적으로 반응기에 부가되며 반응혼합물은 180℃에서 교반한다. 반응기 압력을 150 mbar로 감압한 후 부반응물인 페놀을 증류하며 1시간 후 온도를 210℃, 압력을 100 mbar로 조정한다. Bisphenol-A (0.80 mol, Kumho Petrochemical), 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (bisphenol-FL) (0.20 mol, Aldrich Chemicals) and diphenyl carbonate (1.08 mol, Aceto Co. ) And purge the nitrogen in the reactor 3-4 times to remove oxygen. The reactor was immersed in an oil bath at atmospheric pressure to maintain a temperature range of 180 ° C., and then the stirrer was rotated at a speed of 100 rpm to completely melt the reaction within 15 minutes to obtain a homogeneous mixture. 6.5 × 10 −2 mol of TPPTPB and 7.5 × 10 −7 mol of TMAH are diluted to 1g / 100ml with deionized water (18 mohm of pure water) and then added to the reactor continuously and the reaction mixture is stirred at 180 ° C. After reducing the reactor pressure to 150 mbar, the side reaction phenol was distilled off, and after 1 hour, the temperature was adjusted to 210 ° C. and the pressure to 100 mbar.
상기 조건이 부반응물인 페놀의 최적 증류조건이 되며 반응기 압력은 30분 후 210℃에서 50 mbar로 감소시킨다. 1시간 후 반응기온도를 240℃로 증가시키고 압력은 1mbar로 감소시키면 수평균 분자량 5,800 g/mol, 중량평균 분자량 13,700 g/mol을 가지는 무색의 무정형 저분자량 폴리카보네이트 프리폴리머를 얻게 된다. This condition is the optimum distillation condition of the side reaction phenol and the reactor pressure is reduced to 50 mbar at 210 ° C. after 30 minutes. After 1 hour, increasing the reactor temperature to 240 ° C. and reducing the pressure to 1 mbar yielded a colorless amorphous low molecular weight polycarbonate prepolymer having a number average molecular weight of 5,800 g / mol and a weight average molecular weight of 13,700 g / mol.
b) 반결정질의 폴리카보네이트 프리폴리머의 제조 b) Preparation of Semicrystalline Polycarbonate Prepolymer
상기 공정을 거쳐 제조된 250g 의 저분자량 무정형 폴리카보네이트 프리폴리머를 2.5 L의 클로로포름에 10 wt%의 농도로 녹인다. 폴리카보네이트 프리폴리머를 아세톤/메탄올(50/50)의 혼합 비용매를 사용하여 결정화시키면 결정질 분말의 폴리 카보네이트 프리폴리머가 얻어진다. 얻어진 결정질 폴리카보네이트 프리폴리머의 평균 입경지름은 0.2 mm이고 유리전이온도는 150℃, 융점은 195℃ 녹는점의 시작점은 180℃ 및 결정화도는 15%이다. 250 g of the low molecular weight amorphous polycarbonate prepolymer prepared through the above process is dissolved in 2.5 L of chloroform at a concentration of 10 wt%. Crystallization of the polycarbonate prepolymer using a mixed nonsolvent of acetone / methanol (50/50) yields a polycarbonate prepolymer of crystalline powder. The obtained crystalline polycarbonate prepolymer had an average particle diameter of 0.2 mm, a glass transition temperature of 150 ° C, a melting point of 195 ° C, a melting point of 180 ° C, and a crystallinity of 15%.
c) 고분자량 폴리카보네이트 공중합체의 제조 c) preparation of high molecular weight polycarbonate copolymers
상기 공정 중에 얻어진 분말상의 반결정질 폴리카보네이트 프리폴리머를 독립적인 분쇄공정을 수행하지 않고 초자로 된 고상중합 반응기에 투입하여 질소가스를 분당 3L의 가스흐름 속도로 흘려주며 160℃/1h, 170℃/1h, 180℃/1h, 190℃/2h 및 200℃/4h 조건에서 고상중합반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 식힌 후 수평균 분자량 27,000 g/mol 및 중량평균분자량 72,000 g/mol을 갖는 무색의 폴리카보네이트 공중합체를 얻을 수 있다. 얻어진 폴리카보네이트는 유리전이온도 159℃, 융점 250℃, 융점의 시작온도는 239℃ 및 결정화도 34%를 갖는다.The powdered semi-crystalline polycarbonate prepolymer obtained in the above process was put into a solid-phase polymerization reactor made of choja without performing an independent grinding process, flowing nitrogen gas at a gas flow rate of 3L per minute, and 160 ° C / 1h, 170 ° C / 1h. , Solid phase polymerization was carried out at 180 ℃ / 1h, 190 ℃ / 2h and 200 ℃ / 4h conditions. After cooling the reaction mixture to room temperature, a colorless polycarbonate copolymer having a number average molecular weight of 27,000 g / mol and a weight average molecular weight of 72,000 g / mol can be obtained. The obtained polycarbonate had a glass transition temperature of 159 ° C, a melting point of 250 ° C, a starting temperature of 239 ° C and a crystallinity of 34%.
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