用于界面聚碳酸酯和共聚物聚碳酸酯的純化過程的熱增強的制作方法
【專利說明】用于界面聚碳酸酯和共聚物聚碳酸酯的純化過程的熱增強
[0001] 相關(guān)申請的交叉引證
[0002] 本申請要求于2013年7月25日提交的美國臨時專利申請序列號61/858, 285的 權(quán)益。通過引證將相關(guān)申請結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 聚合聚碳酸酯的界面過程產(chǎn)生包括含水相和有機相的混合物。含水相，還稱為鹽 含水相，包括鹽、離子種類、以及界面催化劑。有機相，還稱為樹脂相或者聚合物相，包括溶 劑、溶解的聚碳酸酯、以及界面催化劑。由于含水相中夾帶鹽水，一些鹽和離子種類（統(tǒng)稱 "離子"）可進一步存在于有機相中。由于這些離子以及任何界面催化劑影響最終產(chǎn)品質(zhì)量， 通常在純化過程中從分離的有機相中去除它們。這樣的純化過程通常包括將含水相從有機 相中分離，然后在一個或多個提取步驟中去除催化劑和離子以產(chǎn)生純化的聚碳酸酯。
[0004] 為了以經(jīng)濟產(chǎn)出獲得有效分離，典型工藝使用一系列每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（rpm)很高的碟 片離心機（disk stack centrifuge)。離心機對于分離是有效的但費用大。它們還往往需 要顯著的電能輸入并且具有維修費用。乳化是會影響純化過程的另一個問題，尤其在某些 共聚碳酸酯的純化中。
[0005] 期望成本較低、改進分離、或者兩者都具有的純化過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本文中公開了一種用于純化聚碳酸酯的方法。
[0007] 在實施方式中，純化聚碳酸酯的方法包括：在催化劑的存在下經(jīng)由界面反應(yīng)聚合 二羥基化合物和碳酸酯源以形成包含含水相和有機相的產(chǎn)物混合物，其中，有機相包括聚 碳酸酯、催化劑、離子、以及在大氣壓下具有沸點T b的溶劑；將產(chǎn)物混合物加熱至大于或等 于沸點Tb的溫度以形成加熱的產(chǎn)物混合物；在大于或等于沸點T b的溫度下將加熱的產(chǎn)物混 合物的含水相和有機相分離以形成分離的有機相和分離的含水相；從分離的有機相中提取 催化劑；以及從分離的有機相中提取離子以形成純化的聚碳酸酯；其中，如果離心機用于 催化劑的提取、離子的提取、或催化劑和離子的提取中，該方法進一步包括將進入離心機的 流冷卻至小于沸點T b的溫度。
[0008] 在另一實施方式中，純化聚碳酸酯的方法包括：在催化劑的存在下經(jīng)由界面反應(yīng) 聚合二羥基化合物和碳酸酯源以提供包含含水相和有機相的產(chǎn)物混合物，其中，有機相包 括聚碳酸酯、催化劑、離子、以及在大氣壓下具有沸點T b的溶劑；經(jīng)由離心機將含水相和有 機相分離以形成分離的有機相和分離的含水相；將分離的有機相加熱至大于或等于沸點T b 的溫度以形成加熱的分離的有機相；從加熱的分離的有機相中提取催化劑；以及從加熱的 分離的有機相中提取離子以形成純化的聚碳酸酯；其中，在大于或等于沸點T b的溫度下提 取催化劑和提取離子的至少一個不是通過離心機進行，并且如果用離心機進行提取催化劑 或提取離子，那么在用離心機進行提取催化劑或提取離子之后進行加熱，或者該方法進一 步包括將進入離心機的流冷卻至小于沸點T b的溫度。
[0009] 在另一實施方式中：純化聚碳酸酯的方法包括：在催化劑的存在下經(jīng)由界面反應(yīng) 聚合二羥基化合物和碳酸酯源以形成包含含水相和有機相的產(chǎn)物混合物，其中，有機相包 括聚碳酸酯、催化劑、離子、以及在大氣壓下具有沸點T b的溶劑；將產(chǎn)物混合物加熱至大于 或等于沸點Tb的溫度以提供加熱的產(chǎn)物混合物；在大于或等于沸點T b的溫度下分離加熱的 產(chǎn)物混合物的含水相和有機相以形成分離的有機相和分離的含水相，其中，經(jīng)由分離聚結(jié) 器和傾析器中的一個或兩個進行分離；在第一提取柱中從分離的有機相中提取催化劑以形 成減少催化劑的有機流；以及通過在傾析器中將減少催化劑的有機流與含水流結(jié)合從減少 催化劑的有機流中提取離子以形成純化的聚碳酸酯；其中，分離的有機相、減少催化劑的有 機流、含水流、或者包括上述中至少一個的組合是在提取催化劑和提取離子期間在大于或 等于沸點T b的溫度下。
[0010] 在又一實施方式中：純化聚碳酸酯的方法包括：在催化劑的存在下經(jīng)由界面反應(yīng) 聚合二羥基化合物和碳酸酯源以提供包含含水相和有機相的產(chǎn)物混合物，其中，有機相包 括聚碳酸酯、催化劑、離子、以及在大氣壓下具有沸點T b的溶劑；將產(chǎn)物混合物加熱至大于 或等于沸點Tb的溫度；在大于或等于沸點Tb的溫度下將加熱的產(chǎn)物混合物的含水相和有機 相分離以形成分離的有機相和分離的含水相，其中分離是通過聚結(jié)器進行的；在第一提取 柱中從分離的有機相中提取催化劑以提供減少催化劑的有機流；以及通過在聚結(jié)傾析器中 將減少催化劑的流與含水流結(jié)合從減少催化劑的有機流中提取離子以形成純化的聚碳酸 酯；其中，分離的有機相、減少催化劑的有機流、含水流、或者包括上述中至少一個的組合是 在提取剩余催化劑和提取離子期間在大于或等于沸點T b的溫度下。
[0011] 通過以下附圖和【具體實施方式】舉例說明上面描述的和其他特征。
【附圖說明】
[0012] 現(xiàn)在參照附圖，這些附圖是示例性實施方式，并且其中相似元件編號相同。
[0013] 圖1是利用兩個聚結(jié)器（coalescer)、熱交換器、傾析器（secanter)、以及雙提取 柱的純化過程的示意圖；
[0014] 圖2是利用聚結(jié)器、熱交換器、傾析器、以及單個提取柱的純化過程的示意圖；
[0015] 圖3是利用熱交換器、雙聚結(jié)器、以及雙提取柱的純化過程的示意圖；
[0016] 圖4是利用熱交換器、聚結(jié)器、以及單個提取柱的純化過程的示意圖；
[0017] 圖5是利用熱交換器、雙聚結(jié)器、傾析器、以及單個提取柱的純化過程的示意圖；
[0018] 圖6是利用熱交換器、聚結(jié)器、單個柱以及傾析器的純化過程的示意圖；
[0019] 圖7是利用聚結(jié)器、離心機、熱交換器、以及兩個分離柱的純化過程的示意圖；以 及
[0020] 圖8是實施例5-9的試驗裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 形成聚碳酸酯的界面聚合得到包括含水相（還稱為鹽含水相）和有機相（還稱為 聚合物相）的產(chǎn)物混合物，有機相包括有機溶劑（本文中還稱為溶劑）和聚碳酸酯。通常 在低于溶劑的沸點的溫度下進行從有機相純化聚碳酸酯的純化過程以避免溶劑蒸發(fā)。例 如，利用溶劑二氯甲烷的純化過程通常在小于40攝氏度CC)的溫度下，或者在小于或等于 35°C的溫度下，或者在小于或等于30°C (例如，20°C至40°C)的溫度下進行。當(dāng)離心機用 于純化時，由于不能在增加的壓力下成功地操作離心機并且因此不可避免升高的溫度下較 高的溶劑損失，將溫度保持在溶劑沸點的溫度以下是很重要的。
[0022] 驚奇地發(fā)現(xiàn)，能夠在升高的溫度下成功地進行界面聚合之后的純化聚碳酸酯的純 化過程，條件是如果純化過程利用離心機，進入離心機的流在低于溶劑的沸點溫度的溫度 下進入。例如，可以在一個或多個相分離步驟、催化劑提取步驟、以及離子提取步驟之前采 用熱交換器以增加溶液的溫度。如果在相分離步驟中使用離心機，那么增加溶液溫度的熱 交換器可以定位在離心機的下游使得在離心分離之后并且在后續(xù)純化步驟之前，諸如，從 有機相提取催化劑和/或離子，可以將分離的有機相加熱至大于或等于溶劑的沸點的溫 度。同樣地，如果在提取步驟中使用離心機，那么可在進入之前冷卻先前加熱的進入離心機 的流的溫度。
[0023] 升高的溫度可以處于大于或等于有機溶劑的沸點的溫度。例如，如果溶劑是具 有39. 6°C的沸點的二氯甲烷，那么在大于或等于大氣壓力的壓力下升高的溫度可以是大于 39. 6 °C，具體地，大于或等于40 °C，例如，40 °C至150°C，具體地，50 °C至150 °C，更具體地， 60°C至100°C。換言之，在大氣壓力下該溫度可以大于或等于溶劑的沸點溫度（Tb)，具體地， 大于或等于T b+5°C，更具體地，大于或等于Tb+10°C，并且甚至是Tb+20°C至T b+60°C的溫度。 如本文中使用的，在大氣壓力下確定Tb。發(fā)現(xiàn)在升高的溫度下操作能夠?qū)е陆档偷娜芤赫?度、增加的擴散系數(shù)、以及降低的乳化傾向中的一個或多個。
[0024] 例如，"降低的溶液粘度"可以指升高的溫度下的溶液粘度與在30°C下溶液粘度的 比例小于1，具體地，0.001至0.95,更具體地，0.01至0.9,或者甚至更具體地，0. 1至0.9。 例如，在下面的表中示出了混合物的溶液粘度降低，基于固體計，該混合物包含15wt%的具 有30, 500道爾頓的重均分子量的聚碳酸酯。
[0027] 降低的溶液粘度能夠提高兩相的分離并且能夠改善可以進行的水洗的接觸以從 有機相中去除離子。
[0028] 例如，"增加的擴散系數(shù)"可以指在升高的溫度下的溶液的擴散系數(shù)與在30°C下的 溶液的擴散系數(shù)的比例小于1，具體地，〇. 001至〇. 95,更具體地，0. 01至0. 9,甚至更具體 地，0. 1至0. 9。擴散系數(shù)增加可以導(dǎo)致酸洗期間催化劑提取提高。
[0029] 例如，"降低的乳化傾向"可以指在30°C下的平均液滴尺寸與在升高的溫度下的平 均液滴尺寸的比例小于1，具體地，〇. 001至〇. 98,更具體地，0. 01至0. 9,甚至更具體地，0. 1 至0.9?？商鎿Q地，"降低的乳化傾向"可以指在30°C下的沉淀時間（settling time)與在 升高的溫度下的沉淀時間的比例小于1，具體地，0.0 Ol至0. 95,更具體地，0.0 l至0. 9,甚至 更具體地，0. 1至0. 9。減低的乳化傾向可以允許使用更充分混合，減少或消除乳化或者更 精細(xì)的液滴尺寸，這能夠顯著改善分離。
[0030] 因此，增加的流溫度可在保持相同的或者類似的純化速率的同時允許分離單元中 流的減少的停留時間和用較小的分離單元取代較大的分離單元的能力中的一者或兩者。
[0031] 如在本文中使用的"聚碳酸酯"是指具有式（1)的重復(fù)結(jié)構(gòu)碳酸酯單元的均聚物 或共聚物
[0033] 其中，R1基團總數(shù)的至少60%是芳香族的，或者每個R1包含至少一個C63。芳香族 的基團。具體地，每個R 1可衍生自二羥基化合物如式（2)的芳香族二羥基化合物或式（3) 的雙酚。