制備具有增強(qiáng)的光學(xué)特性的聚碳酸酯的方法
【專利摘要】本文公開了用于制備具有高透光性、低黃度以及顏色穩(wěn)定性的高純度聚碳酸酯的方法。使用高純度起始成分來形成聚碳酸酯粉末。然后所述聚碳酸酯粉末可以以最優(yōu)的剪切速率熔融擠出以便最小化黃度和加入著色劑以克服所述黃度的需要。著色劑更低的量增加了所述獲得的聚碳酸酯樹脂的透光性。
【專利說明】制備具有增強(qiáng)的光學(xué)特性的聚碳酸酯的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及聚碳酸酯樹脂和用于制備具有良好的顏色、透光性、和/或純度水平特性的聚碳酸酯樹脂的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯是一類具有良好的沖擊強(qiáng)度(延展性)的高性能塑料。然而，聚碳酸酯可在熱、光、和時間的影響下老化，導(dǎo)致透光性降低和顏色改變。
[0003]由于多種顧客的品質(zhì)要求關(guān)鍵點(CTQ)，特別是對于眼用級別，需要使用新的聚碳酸酯產(chǎn)品解決增加的透光性、顏色、透明和/或光學(xué)要求，并且進(jìn)而需要改善聚碳酸酯方法以制造滿足這些顧客的CTQ的聚碳酸酯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開了用于生產(chǎn)具有高透光性、低黃度、和顏色穩(wěn)定性的聚碳酸酯樹脂的各種方法。然后以最優(yōu)的剪切速率擠出通過這些方法生產(chǎn)的所述聚碳酸酯粉末以生產(chǎn)具有著色劑低加載量的聚碳酸酯樹脂。
[0005]更具體地，用于制備聚碳酸酯粉末的方法包括
[0006]結(jié)合二羥酚反應(yīng)物、水不混溶溶劑、水、催化劑、螯合劑、和堿以形成反應(yīng)混合物；
[0007]通過加入碳酸酯前體和封端劑使反應(yīng)混合物反應(yīng)以形成包含聚碳酸酯的溶液；和
[0008]使用高純水純化所述包含聚碳酸酯的溶液以獲得聚碳酸酯粉末；
[0009]其中所述二羥酚反應(yīng)物具有的純度至少為99.7% ;
[0010]其中所述水不混溶溶劑包含少于1ppm的鈣、少于Ippm的鐵、少于0.5%的鹽和少于0.1 %的降解聚合物。
[0011]其中所述高純水具有的電導(dǎo)率少于10微西門子/cm ；
[0012]其中所述堿包含少于1ppm的雜質(zhì)；和
[0013]其中所述碳酸酯前體包含少于10ppm的游離氯。
[0014]所述聚碳酸酯粉末可以熔融擠出以形成所述最終的聚碳酸酯樹脂。在一些實施方式中，在熔融擠出期間熔融過濾所述聚碳酸酯粉末。
[0015]這些和其他非限制的特性在下面進(jìn)行更具體地描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]以下是附圖的簡要描述，出于解釋在此公開的示例性實施方式的目的而不是出于限制的目的來提供它們。
[0017]圖1是示出了不同的聚碳酸酯的透光性的圖。
[0018]圖2是示出了，相比于常規(guī)聚碳酸酯，高性能碳酸酯樹脂的透光性的圖。

【具體實施方式】
[0019]可以通過參考下面對于所希望的實施方式的詳細(xì)描述以及其中包括的實施例來更容易地理解本發(fā)明。在下列說明書和隨附的權(quán)利要求中，將提及被限定為具有以下含義的大量術(shù)語。
[0020]單數(shù)形式的“一個”、“一種”、和“該”包括復(fù)數(shù)的指代物，除非上下文另有明確規(guī)定。
[0021]如說明書和權(quán)利要求中所用的，所述術(shù)語“包含”包括以下實施方式:“由...組成”和“基本由...組成”。
[0022]本申請的說明書和權(quán)利要求中的數(shù)值，特別是當(dāng)它們涉及聚合物或聚合物組合物時，反映了可以包括具有不同特性的單獨聚合物的組合物的平均值。此外，除非指示相反，該數(shù)值應(yīng)理解為包括當(dāng)降低至有效數(shù)字的相同數(shù)量時與其相同的數(shù)值以及與所述值相差小于用于確定所述值如在本申請中描述類型的常規(guī)的測量技術(shù)的實驗誤差的數(shù)值。
[0023]本發(fā)明公開的全部范圍包括所述端點并且可獨立地結(jié)合(例如，“2克至10克”的范圍包括所述端點，2克和10克，和所有的中間值)。本文中公開的范圍的端點和任何數(shù)值并不限于精確的范圍或數(shù)值，它們是不完全精確的以包括近似這些范圍和/或數(shù)值的數(shù)值。
[0024]如本文中使用的，可以使用近似語言來修飾任何定量表達(dá)，該表達(dá)可以不同且不會導(dǎo)致其涉及的基本功能的變化。因此，在一些例子中，由一個術(shù)語或多個術(shù)語，例如“約”和“基本上”，修飾的值，可以不限制于所述精確的值。至少在一些例子中，所述近似語言可以對應(yīng)于測定所述值的儀器的精度。修飾語“約”也可以被認(rèn)為是公開了由所述兩個端點的絕對值限定的范圍。例如，“從約2至約4”的表達(dá)也公開了范圍“從2至4”。
[0025]使用標(biāo)準(zhǔn)命名法來描述化合物。例如，沒有被任何指定基團(tuán)取代的任何位置，可以理解為其化合價被指定的鍵或氫原子填充。不在兩個字母或符號間的破折號(用于表示取代基的連接點。例如，所述醛基-CHO通過所述羰基的碳連接。
[0026]所述術(shù)語“脂肪族”是指原子的直鏈或支鏈排列，其不是環(huán)狀的，并且具有至少一價。脂肪族基團(tuán)限定為包含至少一個碳原子。在主鏈上，所述原子的排列可以包括雜原子例如氮、硫、硅、硒、和氧，或可以僅僅由碳和氫組成。脂肪族基團(tuán)可以是取代的或未取代的。示例性的脂肪族基團(tuán)可以包括，但不限于，甲基、乙基、異丙基、異丁基、羥甲基(-CH2OH)、巰基甲基(-CH2SH)、甲氧基、甲氧羰基(CH3OCO-)、硝基甲基(-CH2NO2)、和硫代羰基。
[0027]所述術(shù)語“烷基”是指僅僅由碳和氫組成的原子的直鏈或支鏈排列。原子的所述排列可以包括單鍵、雙建、或三鍵(通常稱為烷、烯、或炔)。烷基可以是取代的(例如一個或多個氫原子被取代)或未取代的。示例性的烷基可以包括，但不限于甲基、乙基、或異丙基。應(yīng)當(dāng)注意的是烷基是脂肪族的子集。
[0028]所述術(shù)語“芳族”是指具有至少一價并且包含至少一個芳族基團(tuán)的原子排列。該原子排列可以包括雜原子，例如，氮、硫、硒、硅、和氧或者可以僅僅由碳或氫組成。芳族基團(tuán)是未取代的。示例性的芳族基團(tuán)可以包括但不限于，苯基、吡啶基、呋喃基、噻吩基、萘基、和聯(lián)苯基。
[0029]所述術(shù)語“芳基”是指全部由碳原子和氫原子組成的芳族基團(tuán)。當(dāng)與碳原子的數(shù)值范圍相結(jié)合來描述芳基時，不應(yīng)當(dāng)將其解釋為包括取代的芳族基團(tuán)。例如，短語“包含6至10個碳原子的芳基”應(yīng)當(dāng)解釋為是指僅苯基基團(tuán)(6個碳原子)或萘基基團(tuán)(10個碳原子)，并且不應(yīng)當(dāng)解釋為包括甲基苯基基團(tuán)(7個碳原子)。應(yīng)當(dāng)注意的是芳基是芳族的子集。
[0030]所述術(shù)語“脂環(huán)族”是指環(huán)狀的但不是芳族的原子排列。所述脂環(huán)族基團(tuán)可以在環(huán)中包括雜原子，如氮、硫、硒、硅和氧，或者可以僅由碳和氫組成。脂環(huán)族基團(tuán)可以包括一個或多個非環(huán)狀組分。例如，環(huán)己基甲基基團(tuán)(C6H11CH2-)是脂環(huán)族官能團(tuán)，該官能團(tuán)包含環(huán)己基環(huán)(環(huán)狀但并非芳族的原子排列)和亞甲基(非環(huán)狀組分)。脂環(huán)族基團(tuán)可以是取代的或未取代的。示例性的脂環(huán)族基團(tuán)包括，但不限于，環(huán)丙基、環(huán)丁基、1，1,4, 4-四甲基環(huán)丁基、哌啶基、和2，2，6，6-四甲基哌啶基。
[0031]所述術(shù)語“環(huán)烷基”是指環(huán)狀但并非芳族的原子排列，其僅由碳和氫組成。環(huán)烷基可以是取代的或未取代的。應(yīng)當(dāng)注意的是環(huán)烷基是脂環(huán)族的子集。
[0032]在上述定義中，所述術(shù)語“取代”是指在指定基團(tuán)上的至少一個氫原子被另一個官能團(tuán)取代，例如烷基、鹵素、-OH、-CN、-NO2、-C00H、等。
[0033]所述術(shù)語“全氟烷基”是指僅由碳原子和氟原子組成的原子的直鏈或支鏈排列。
[0034]所述術(shù)語“室溫”是指溫度為23°C。
[0035]由于澄清的聚碳酸酯樹脂優(yōu)異的透明性、耐用性、高折射率，可以使用它們來制備眼鏡的鏡片。所述聚碳酸酯樹脂需要具有高透光性、低霧度以及具有“光學(xué)性能”，或者換言之，不包括可能損害鏡片質(zhì)量的內(nèi)含物或缺陷。
[0036]聚碳酸酯樹脂的一些常見缺點是較高的初始顏色(黃度)和隨時間較差的顏色穩(wěn)定性。聚碳酸酯樹脂的一種通常期望種類的顏色稱為“天然”顏色。所述“天然”顏色通常見于透明的和由于它們的明快的，水白色至淡藍(lán)色或略帶紅-藍(lán)色外觀而視覺上具有吸引力的1吳制品中。
[0037]一種測定顏色的方法是CIELAB顏色空間。如本文中使用的，“CIELAB”是指在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際照明委員會(CIE):1SOl 1664-4:2008 (E)/CIE S 014-4/E:2007的聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)中列出的顏色空間標(biāo)準(zhǔn)。該顏色空間使用三種維度，L*，a*，和b*。L*是亮度或L-值，并且可以作為光透過所述聚碳酸酯樹脂的量的量度使用。L*的值范圍從O (黑色)至100(漫射白色)。所述維度a*是紅紫色(正值)和綠色(負(fù)值)之間的顏色量度。所述維度b*是黃色(正值)和藍(lán)色(負(fù)值)之間的顏色量度，也稱為測量所述顏色的藍(lán)度或b_值。“天然”顏色可以具有的b-值(藍(lán)度)范圍從輕微的正至零以及至輕微的負(fù)。總之，所述b_值可以從0.4至-0.2。使用Gretag Macbeth Color Eye分光光度儀測定本文中列出的L*、a*、和b*值以進(jìn)行所述CIELAB測定/方案。
[0038]由無色素的聚碳酸酯制備的模制部件通常具有輕微的黃色外觀，即稍微正的b_值?？梢詫⑸睾头€(wěn)定劑加入至所述聚碳酸酯樹脂以獲得期望的天然顏色。當(dāng)所述聚碳酸酯樹脂具有更高的黃度時，需要更大量的色素和穩(wěn)定劑以獲得目標(biāo)藍(lán)度。然而，增加所述色素和穩(wěn)定劑加載量導(dǎo)致更低的L-值(亮度)，表明更少的光透過所述透明的模制品。當(dāng)與具有更高透光性(即L-值)的模制部件相比時，針對藍(lán)度進(jìn)行數(shù)字化但是需要較高的色素加載量的模制部件可能缺乏美學(xué)吸引力。因此所述聚碳酸酯樹脂的透光性受到制備所述樹脂的粉末的黃度指數(shù)，剪切效應(yīng)和由于在所述樹脂擠出期間聚合物流過熔融過濾器引起的黃度，以及加入所述藍(lán)色著色劑以抵消所述黃度的效果的組合的影響。
[0039]隨時間的顏色穩(wěn)定性也是天然顏色的模制部件的關(guān)鍵屬性。在使用壽命期間(例如，5至10年)表現(xiàn)出重大的顏色變化的部件通常是不期望的。
[0040]圖1是通過聚碳酸酯的透射光譜描述這些方面的圖(透光性)相對于波長(nm))。在本文中，線R是指普通的聚碳酸酯，由于光吸收伸展進(jìn)入所述光譜的藍(lán)色區(qū)，其具有發(fā)展黃色調(diào)的傾向，并且在熱老化后，其變得更糟。這種色調(diào)可以通過加入在黃色區(qū)中吸收光以發(fā)出中性色調(diào)的著色劑進(jìn)行補(bǔ)償，如線B所示。通過作出方法的改善，人們可以防止或去除由于所述著色劑造成的吸收，如點線G所反映的。
[0041]本發(fā)明所述的方法旨在改善所述獲得的聚碳酸酯樹脂的透光性和潔凈度，使其適合于很多應(yīng)用。制備高質(zhì)量的聚碳酸酯樹脂可以分解為兩個方面。所述第一個方面是制造所述聚碳酸酯粉末本身。這包括選擇最佳原材料以最小化形成所述樹脂的粉末的黃度。第二個方面是優(yōu)化形成所述聚碳酸酯樹脂的混合方法。在本文中，也采用多個步驟以最小化黃度。通過最小化黃度，降低了為獲得給定的藍(lán)度目標(biāo)所需的色素的量，這進(jìn)而增加了所述聚碳酸酯樹脂的亮度和透光性。
[0042]在這方面，所述術(shù)語“聚碳酸酯粉末”被用來指尚未被模制成最終制品的聚碳酸酯。所述術(shù)語“聚碳酸酯樹脂”被用來指是或已加工成用于模制成最終制品的樹脂的聚碳酸酯。所述粉末和所述樹脂二者都認(rèn)為是聚合物，或者換而言之，并不是指單體。
[0043]以制造所述聚碳酸酯粉末開始，使用界面聚合方法。盡管用于界面聚合的反應(yīng)條件可以不同，示例性的方法通常包括在堿水溶液中溶解或分散二羥酚反應(yīng)物，將所述獲得的混合物加入水不混溶溶劑介質(zhì)，并且在受控的pH條件例如8至11下，在諸如三乙胺或相轉(zhuǎn)移催化劑這樣的催化劑存在下使所述反應(yīng)物和碳酸酯前體接觸。所述最常用的水不混溶的溶劑包括二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。通常，也使用諸如鐵清除劑的螯合劑以除去雜質(zhì)和污染物。 常用的聚合方法使用雙酚A(BPA)用于所述二羥酚反應(yīng)物，氫氧化鈉水溶液(NaOH)、和碳酰氯作為所述碳酸酯前體。
[0044]所述二羥酚反應(yīng)物可以具有非常高的純度和非常淺的顏色，或者換而言之，至少
99.8%的純度。用于聚碳酸酯的常用的BPA是BPA的對位，對位異構(gòu)體。
[0045]BPA可以按兩種級別生產(chǎn)，聚碳酸酯級別和環(huán)氧樹脂級別。如在325nm下通過APHA測量的，聚碳酸酯級別的BPA具有更高的純度并具有更淺的顏色。通常高純度的BPA具有小于10的測定的APHA，而更低純度的環(huán)氧樹脂級別的BPA具有高于40的APHA。
[0046]BPA可以通過苯酚與丙酮的縮合生產(chǎn)。苯酚常過量使用，在縮合反應(yīng)中，形成了許多其他雜質(zhì)，諸如BPA的鄰位、對位異構(gòu)體、其他寡聚物和焦油。蒸餾所述對位，對位-異構(gòu)體，并且通常循環(huán)過量的苯酚和副產(chǎn)物。因為循環(huán)所述過量的苯酚，所述雜質(zhì)最終以它們的方式進(jìn)入所生產(chǎn)的BPA。然而，制備環(huán)氧樹脂級別的BPA和聚碳酸酯級別的BPA的一些BPA的商業(yè)生產(chǎn)者，僅使用新鮮輸入可用于生產(chǎn)線生產(chǎn)聚碳酸酯級別的BPA，發(fā)送來自所述聚碳酸酯級別線路的再循環(huán)流股可用于環(huán)氧樹脂級別線路。
[0047]在本發(fā)明中，用以形成本發(fā)明的聚碳酸酯樹脂的BPA具有至少99.8%的純度。這類高質(zhì)量的雙酚A是可商購的。
[0048]常使用二氯甲烷以形成BPA。所述二氯甲烷可以通過蒸汽沉淀進(jìn)行純化，留下污染物。例如，所述二氯甲烷可以包含少于1ppm的鈣、少于Ippm的鐵、少于0.5%的鹽、和/或少于0.1 %降解聚合物。
[0049]使用的堿水溶液通常是氫氧化鈉水溶液(NaOH)。使用NaOH來維持所述反應(yīng)pH值在9.5至10.0的常用范圍內(nèi)，并且用來中和由BPA和碳酰氯反應(yīng)形成的HCl (將水變成鹽水)。NaOH是由氯化鈉電解進(jìn)行制備。一種在電解過程中形成的并且存在于NaOH中的雜質(zhì)是氯酸鈉(NaClO3)。使用碳上支持的釕催化劑通過使氫氧化鈉流股與氫反應(yīng)來降低NaClO3的量。然而，不可能保證所有存在的NaClO3都進(jìn)行反應(yīng)，所以總會殘留一些在處理過的NaOH溶液中。NaClO3是一種氧化劑并且已被證明與BPA反應(yīng)。雖然NaClO3與BPA的所述反應(yīng)產(chǎn)物并未被完全表征，可以相信BPA的所述酚基的氧化可以引起醌結(jié)構(gòu)的形成，其通常是深顏色的。已經(jīng)證明使用具有高水平的NaClO3的NaOH生產(chǎn)聚碳酸酯樹脂導(dǎo)致當(dāng)模制時樹脂具有深顏色并且具有較差的顏色穩(wěn)定性。本發(fā)明中使用的NaOH可以包括少于1ppm的NaC103。此外，使用10微米絕對介質(zhì)通過過濾，從所述NaOH溶液中除去固體顆粒。
[0050]相似地，高純度的碳酰氯對于聚碳酸酯粉末的質(zhì)量是重要的。通過一氧化碳和氯反應(yīng)來生產(chǎn)碳酰氯。該反應(yīng)通常使用過量的一氧化碳進(jìn)行，該一氧化碳在界面聚合中是惰性的。然而，少量未反應(yīng)的氯可以存在于所述碳酰氯中。在界面聚合反應(yīng)中氯可以與氫氧化鈉反應(yīng)以生產(chǎn)次氯酸鈉(NaClO)，其可以以相似NaClO3的方式與BPA反應(yīng)。所述氯也可以和BPA直接反應(yīng)。氯與BPA反應(yīng)導(dǎo)致聚合物主鏈的氯化。當(dāng)在碳酰氯中游離氯水平大于500ppm時,生產(chǎn)的聚碳酸酯粉末導(dǎo)致聚碳酸酯樹脂可以具有大于200ppm結(jié)合的氯原子。該樹脂具有升高的黃度和降低的顏色穩(wěn)定性。在一些實施方式中，當(dāng)使用包含少于10ppm游離氯的碳酰氯時，在聚碳酸酯樹脂中結(jié)合的氯原子的水平少于20ppm。因此，控制通過碳酰氯引入的氯的量是重要的。
[0051]碳酰氯與BPA反應(yīng)來生產(chǎn)所述聚碳酸酯粉末通常使用碳酰氯進(jìn)行以確保完全的分子量建立和最小化所述殘余物，未反應(yīng)的BPA單體的量。通常8至1m0Ie^的過量碳酰氯是足夠的。當(dāng)使用少于8mole%過量的碳酰氯時，存在導(dǎo)致具有少于期望值的重均分子量(Mw)的聚合物不完全批次事件的更大的風(fēng)險，以及升高的殘留單體的風(fēng)險。在一些實施方式中，所述聚碳酸酯粉末具有少于50ppm的羥基末端基團(tuán)和少于50ppm殘留BPA單體。
[0052]可以通過加入鏈終止或封端試劑來控制所述聚碳酸酯粉末的Mw。示例性的封端試劑包括苯酚、對-叔丁基苯酚、和對-枯基苯酚(PCP)。封端試劑量的范圍可以從約2.25至約5.5mole%&產(chǎn)生范圍從約36,000至約17,000的Mw。更常見的，所述鏈終止試劑的量從約2.9至約4.3mole%以產(chǎn)生范圍從約30，000至約21，000的Mw。
[0053]在生產(chǎn)淺顏色和顏色穩(wěn)定的聚碳酸酯樹脂中，所述聚碳酸酯粉末的反應(yīng)后處理也是重要的。所述反應(yīng)混合物，現(xiàn)包含聚碳酸酯、鹽水、水不混溶溶劑、和雜質(zhì)，可以被認(rèn)為是一個批次。所述批次被放出并且通過系列的純化階段進(jìn)行純化。每個步階段以由例如一個或更多液-液離心組成。
[0054]在第一純化階段中，所述鹽水相與包含溶解的聚碳酸酯的所述二氯甲烷相分離。
[0055]在第二純化階段中，所述催化劑從所述二氯甲烷相中提取。這可以使用稀鹽酸水溶液完成。
[0056]在第三純化階段中，殘留的離子種類使用高純水通過洗滌所述二氯甲烷相來去除。高純水通常來自蒸汽冷凝或使用去離子化進(jìn)行純化，使得少量的污染物存在于所述水中。例如，所述高純水的電導(dǎo)率可以少于10微西門子/Cm。因此，所述聚碳酸酯將具有較低的殘留氯離子。已經(jīng)顯示，當(dāng)使用包含礦物和金屬雜質(zhì)諸如鈣、硅酸鹽、鐵、硫酸鹽等的水時，由隨后的碳酸酯樹脂制備的模制部件具有升高的霧度和黃度。
[0057]在純化后，可以使用10微米絕對過濾器可選地過濾包含所述溶解的聚碳酸酯的所述非水相。所述聚碳酸酯隨后濃縮并且通過蒸汽沉淀分離，在和蒸汽直接接觸時，其快速地閃蒸所述二氯甲烷溶劑。用于沉淀的所述蒸汽可以具有較低的礦物質(zhì)和離子含量，例如具有的電導(dǎo)率值為少于10微西門子/Cm，更具體地少于I微西門子/Cm。使用具有高礦物質(zhì)和離子含量(例如，高于10微西門子/cm)的蒸汽沉淀樹脂，可以導(dǎo)致所述聚碳酸酯樹脂較高的黃度和較差的熔融穩(wěn)定性。
[0058]所述二氯甲烷和蒸汽與所述濕的聚碳酸酯分離。所述二氯甲烷和蒸汽可以自身冷凝和分離。由于閃蒸的緣故，所述回收的二氯甲烷是高純度的，并且可以在將來的BPA聚合中重復(fù)使用。所述回收的水也是高純度的，并且可以在純化階段使用用于清洗或者提取催化劑。在將來的BPA聚合中所述回收的催化劑/水混合物可以重復(fù)使用。
[0059]使用反向流蒸汽流在活塞流動柱中可以從所述濕的聚碳酸酯中除去殘留的二氯甲烷。使用加熱的空氣在流化床干燥器中可以從所述濕的聚碳酸酯中除去殘留的水。然后可以收集所述獲得的聚碳酸酯粉末。
[0060]總之，可以采取多個步驟來生產(chǎn)高純度的聚碳酸酯粉末。使用淺色并且尤其是顏色穩(wěn)定的高純度BPA。所述NaOH堿可以具有較低的次氯酸鈉含量并且可以被過濾。所述碳酰氯可以具有較低的未反應(yīng)的氯含量。保守的反應(yīng)條件可以有助于確保進(jìn)行相對完全的聚合。在得到所述聚碳酸酯粉末的純化階段中可以使用高純水。
[0061]接下來，也可以優(yōu)化形成所述聚碳酸酯樹脂的所述混合過程。
[0062]最初，在混合操作中已制備的高純度聚碳酸酯粉末可以被分離和分開至指定的料倉?？梢郧謇砻總€料倉的任何殘余粉末以確保沒有交叉污染。在轉(zhuǎn)運之前可以清理用于將聚碳酸酯粉末從所述料倉移至所述擠出線路的所述轉(zhuǎn)運線路。濾過的空氣可以用于轉(zhuǎn)運。使用專用的進(jìn)料器可以將任何添加劑(著色劑、穩(wěn)定劑等)直接計量加入擠出機(jī)中。
[0063]在擠出機(jī)中進(jìn)行所述聚碳酸酯粉末的混合。擠出機(jī)可以用于混合、制模、制?；蛘咝纬杀∧ぁ⒈∑蛐筒?。這類擠出機(jī)通常具有加熱的擠出桶和一個或兩個在桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺絲以便通過擠出噴嘴中的孔壓縮、熔融、和擠出所述聚碳酸酯。所述桶被分隔成若干個不同的區(qū)域，比如進(jìn)料區(qū)、轉(zhuǎn)換區(qū)、混合區(qū)、分散區(qū)和計量區(qū)。
[0064]所述聚碳酸酯連同所述添加劑一起在控制的溫度下熔融擠出。58mm或者70mm的擠出機(jī)通常用于高級別的聚碳酸酯樹脂。所述聚碳酸酯通常通過30微米(μπι)至70μπι，例如70 μ m過濾器堆疊熔融過濾以降低顆粒污染?？赡苁褂酶〉木W(wǎng)狀過濾器(10 μπι)以進(jìn)一步改善所述產(chǎn)品的質(zhì)量?？梢允褂镁哂?.5微米濾過水的不銹鋼水浴以最小化污染。離開所述擠出機(jī)的聚碳酸酯樹脂可以進(jìn)行造粒并且收集到包裝中諸如散裝盒或者超大袋中。在所述擠出和包裝過程中需要仔細(xì)以排除可能存在于空氣和水轉(zhuǎn)運系統(tǒng)中的顆粒。
[0065]在這個方面，所述混合過程的兩個方面與獲得本發(fā)明的高純度聚碳酸酯樹脂相關(guān)。首先，當(dāng)所述熔融過濾器尺寸變得更小時，當(dāng)所述聚碳酸酯穿過所述過濾器通道時，剪切力和熱量升高。在所述獲得的聚碳酸酯中，這增加了黃度。
[0066]第二，加入所述聚碳酸酯用來抵消黃度的藍(lán)色著色劑的量可以改變。一旦所述擠出機(jī)到達(dá)穩(wěn)定操作狀態(tài)并且正在生產(chǎn)粒料時，粒料的小樣可以模制成特定厚度的顏色板。可以記錄顏色測量并且與產(chǎn)品的目標(biāo)規(guī)格比較。可以調(diào)節(jié)著色劑的量或者它們的強(qiáng)度以使得所述聚碳酸酯產(chǎn)品在規(guī)格內(nèi)。還通過控制所述聚碳酸酯的黃度，可以降低滿足所述著色劑規(guī)格(b*)所需的著色劑的量，這可以升高所述亮度(L*)。
[0067]為了獲得具有升高的透光性和潔凈度的本發(fā)明所述的高純度的聚碳酸酯，需要優(yōu)化進(jìn)入擠出機(jī)的進(jìn)料速率、所述擠出機(jī)的扭矩、對于所述著色劑的設(shè)定點、和所述擠出機(jī)的溫度。這可以使用反饋回路來完成以獲得所述目標(biāo)產(chǎn)物。所述著色劑通常作為線速百分比進(jìn)行測量。所述扭矩通常在70%至90%之間。
[0068]雖然關(guān)于雙酚A已經(jīng)在前面說明，本發(fā)明方法通常用于制造各種聚碳酸酯。如本文使用的，所述術(shù)語“聚碳酸酯”是指具有式(I)的重復(fù)結(jié)構(gòu)碳酸酯單元的聚合物。
[0069]

【權(quán)利要求】
1.一種用于制造聚碳酸酯粉末的方法，包括: 結(jié)合二羥酚反應(yīng)物、水不混溶溶劑、水、催化劑、螯合劑、和堿以形成反應(yīng)混合物； 通過加入碳酸酯前體和封端劑使得所述反應(yīng)混合物反應(yīng)以形成包含聚碳酸酯的溶液；和 使用高純水純化所述包含聚碳酸酯的溶液以獲得聚碳酸酯粉末； 其中所述二羥酚反應(yīng)物具有的純度至少為99.7% ; 其中所述水不混溶溶劑包含少于1ppm的鈣、少于Ippm的鐵、少于0.5%的鹽和少于0.1 %的降解聚合物； 其中所述高純水具有的電導(dǎo)率少于10微西門子/Cm ； 其中所述堿包含少于1ppm的雜質(zhì)；和 其中所述碳酸酯前體包含少于10ppm的游離氯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述反應(yīng)期間所述反應(yīng)混合物的pH維持在pH為從約9.5至約10.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述包含聚碳酸酯的溶液通過包含以下各項的方法進(jìn)行純化: 將所述包含聚碳酸酯的溶液釋放進(jìn)入除去鹽水的第一純化階段； 將來自所述第一純化階段的所述包含聚碳酸酯的溶液進(jìn)料至通過使用酸提取除去催化劑的第二純化階段；以及 將來自所述第二純化階段的所述包含聚碳酸酯的溶液進(jìn)料至使用所述高純水洗滌所述包含聚碳酸酯溶液的第三純化階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述二羥酚反應(yīng)物是雙酚A(BPA)或二羥基芳族單體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述水不混溶溶劑是二氯甲烷、1,2- 二氯乙烷、氯苯、或甲苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述水不混溶溶劑是二氯甲烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中所述催化劑是三乙胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，所述螯合劑是鐵清除劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述堿是氫氧化鈉(NaOH)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中所述碳酸酯前體是碳酰氯。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中所述二羥酚是BPA。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述BPA具有至少99.8%的純度。
13.根據(jù)從屬于權(quán)利要求10的權(quán)利要求11或12所述的方法，其中相比于所述BPA，以8mole%至1mole %的過量加入所述碳酰氯。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中所述封端劑的加入量為所述二羥酌反應(yīng)物的約2.25111016%至約5.Smole1^。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其中所述反應(yīng)混合物中的水是具有電導(dǎo)率小于10微西門子/cm的高純水。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，進(jìn)一步包括熔融擠出所述聚碳酸酯粉末以形成聚碳酸酯樹脂。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在熔融擠出期間的剪切速率通過控制所述聚碳酸酯進(jìn)入擠出機(jī)的進(jìn)料率和所述擠出機(jī)的扭矩進(jìn)行優(yōu)化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中在熔融擠出期間的剪切速率通過控制著色劑進(jìn)入所述擠出機(jī)的進(jìn)料率和所述擠出機(jī)的溫度進(jìn)行優(yōu)化。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的方法，進(jìn)一步包括在所述熔融擠出期間熔融過濾所述聚碳酸酯粉末。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述熔融過濾使用具有孔徑為30μ m至70 μ m的過濾器堆疊。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述熔融過濾器使用具有孔徑為70μ m的過濾器堆疊。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21中任一項所述的方法，其中在所述熔融擠出期間所述著色劑以少于主線速率0.20%的量加入。
23.一種通過權(quán)利要求16至22中任一項所述的方法制備的聚碳酸酯樹脂。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的聚碳酸酯樹脂，具有少于50ppm的羥基末端基團(tuán)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的聚碳酸酯樹脂，當(dāng)檢測具有厚度為5.08mm的測試樣品時，根據(jù)CIELAB，具有的黃度指數(shù)(b*)為從0.4至-0.2并且透光性(L*)為至少94.7。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中任一項所述的聚碳酸酯樹脂，當(dāng)檢測具有厚度為5.08的測試樣品時，根據(jù)CIELAB，具有的透光性(L*)為大于95。
27.一種模制品，由根據(jù)權(quán)利要求23至26中任一項所述的聚碳酸酯樹脂模制。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的模制品，其中所述制品是透鏡、眼鏡片、發(fā)光二極管外殼、光傳輸介質(zhì)，反射器、車用鏡頭、燈具外殼、導(dǎo)光板、或燈管。
29.一種由根據(jù)權(quán)利要求23至26中任一項所述的聚碳酸酯樹脂模制的薄板和/或薄膜。
【文檔編號】C08G64/24GK104136489SQ201380011098
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月28日
【發(fā)明者】萬迪塔·派-帕朗亞佩, 富蘭克林·J·埃倫斯貝克, 詹姆斯·富蘭克林·胡韋爾 申請人:沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料Ip私人有限責(zé)任公司