專(zhuān)利名稱(chēng)：雙螺桿擠出機(jī),用雙螺桿擠出機(jī)制備芳族聚碳酸酯的方法,以及從芳族聚碳酸酯熔體中脫 ...的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于將各成分捏合到芳族聚碳酸酯中的設(shè)備及方法。更具體地說(shuō)，它涉及具有優(yōu)異捏合效果的捏合設(shè)備及方法，當(dāng)準(zhǔn)備捏合的成分，例如羥端基封閉劑、催化劑鈍化劑、排氣劑及樹(shù)脂添加劑，被加入到芳族聚碳酸酯中并進(jìn)行捏合時(shí)，其能抑制因樹(shù)脂的滯留導(dǎo)致的變色、交聯(lián)和膠凝并能獲得外來(lái)雜質(zhì)含量少的產(chǎn)物。特別是，它涉及一種用于將上述諸成分加入并捏合到芳族聚碳酸酯中的雙螺桿擠塑機(jī)，以及該擠塑機(jī)的改進(jìn)之處。
先有技術(shù)芳族聚碳酸酯因其具有諸如耐沖擊及透明度等方面的優(yōu)異性能而被廣泛用于各種用途。生產(chǎn)此種芳族聚碳酸酯的已知方法包括界面聚合法，其中二羥基化合物與光氣彼此直接反應(yīng)；熔融聚合法，其中二羥基化合物與碳酸二酯在加熱和減壓條件下進(jìn)行酯交換反應(yīng)；以及諸如此類(lèi)的方法。
由聚合反應(yīng)獲得的芳族聚碳酸酯通常采用嚙合的雙螺桿擠塑機(jī)與各種各樣成分一起進(jìn)行捏合。在該捏合步驟中，芳族聚碳酸酯會(huì)出現(xiàn)變色、交聯(lián)和膠凝，且芳族聚碳酸酯中的外來(lái)雜質(zhì)含量也會(huì)增加，從而大大影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
這些問(wèn)題對(duì)于近來(lái)被用作要求高記錄密度和高精確度的光學(xué)記錄介質(zhì)，如DVD、MO和CDR，的芳族聚碳酸酯來(lái)說(shuō)是嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)榇朔N諸如變色和膠凝之類(lèi)的問(wèn)題直接影響到最終產(chǎn)品的光學(xué)性能，例如塊錯(cuò)誤率(block error rate)，以及機(jī)械性能，如抗張強(qiáng)度、撓曲強(qiáng)度及韌性。
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)芳族聚碳酸酯的捏合設(shè)備及方法，獲得的聚碳酸酯含有的外來(lái)雜質(zhì)極少，且不存在芳族聚碳酸酯與各種成分進(jìn)行捏合期間造成的滯留劣化，如變色、交聯(lián)或膠凝。
附圖簡(jiǎn)述

圖1(a)～(g)是表示裝配到雙螺桿擠塑機(jī)的每根螺桿軸上的各種不同段的布局的斜視、側(cè)視及正視圖(在本發(fā)明中，至少用1個(gè)“段”來(lái)構(gòu)成組成“模塊”的“單元”)；圖2是一種結(jié)構(gòu)示意圖，表示本發(fā)明雙螺桿擠塑機(jī)諸模塊的典型布局；圖3是用于收集伴隨水蒸氣從雙螺桿擠塑機(jī)中排出的揮發(fā)性成分的系統(tǒng)示意圖。
圖4是該收集系統(tǒng)中洗滌器身及噴淋頭的示意圖；圖5是表示噴淋錐體內(nèi)部包含液滴的錐形噴淋頭(實(shí)心錐形噴淋頭)形式的示意圖；以及圖6是表示內(nèi)部為空的的錐形噴淋頭(中空錐形噴淋頭)形式的示意圖。
圖3～5中的數(shù)字代號(hào)代表下列要素。
1真空發(fā)生器(真空泵)2真空管線(xiàn)3噴淋嘴4真空管線(xiàn)出口5蒸汽管線(xiàn)進(jìn)口6洗滌溶液管線(xiàn)出口7洗滌溶液儲(chǔ)罐8洗滌器與蒸汽進(jìn)口管線(xiàn)之間的安裝角度9蒸汽管線(xiàn)10洗滌器11洗滌溶液管線(xiàn)12洗滌溶液管線(xiàn)13洗滌溶液泵14分離器(過(guò)濾器)15洗滌溶液管線(xiàn)16洗滌溶液管線(xiàn)17洗滌溶液排放管線(xiàn)18冷卻器19流量計(jì)20蒸汽夾套
21雙螺桿擠塑機(jī)22液體注入嘴23～25液體注入嘴針對(duì)擠塑機(jī)各單元以及與此相關(guān)的術(shù)語(yǔ)在本說(shuō)明書(shū)中的含義如下。在下面的解釋中，需要時(shí)將用到圖1(a)～1(g)。
圖1(a)左邊的圖形是裝配在擠塑機(jī)一根螺桿軸上的錠子形扁平板的透視圖；中間的圖形是沿垂直于擠塑機(jī)螺桿軸中心線(xiàn)方向看去，裝配在擠塑機(jī)螺桿軸上的錠子形扁平板的側(cè)視圖；右邊的圖形是從擠塑機(jī)螺桿軸中心線(xiàn)方向(在下游側(cè))看去，裝配在擠塑機(jī)螺桿軸上的錠子形扁平板正視圖。
圖1(b)是反向捏合(back kneading)段斜視、側(cè)視及正視圖的組合。
圖1(c)是正向捏合(forward kneading)段斜視、側(cè)視及正視圖的組合。
圖1(d)是中性捏合(neutral kneading)段斜視、側(cè)視及正視圖的組合。
圖1(e)是密封環(huán)段斜視、側(cè)視及正視圖的組合。
圖1(f)是全螺紋(full-flight)段斜視、側(cè)視及正視圖的組合。
圖1(g)是反螺紋段斜視、側(cè)視及正視圖的組合。
在圖1(a)～1(g)的斜視圖中，樹(shù)脂從左向右移動(dòng)。在本說(shuō)明書(shū)中，扁平板的長(zhǎng)軸和短軸是指圖1(a)正視圖中分別由數(shù)字1和2標(biāo)出的長(zhǎng)度。
術(shù)語(yǔ)“攪拌要素”是指按照雙螺桿擠塑機(jī)相應(yīng)段的功能和目的為實(shí)現(xiàn)對(duì)樹(shù)脂實(shí)施攪拌、嚙合和輸送作用的有特定形狀的螺桿段，例如反向捏合段、正向捏合段或中性捏合段，這些在下面都將予以描述。
術(shù)語(yǔ)“在下游側(cè)”是指被捏合樹(shù)脂流動(dòng)的下游側(cè)。
反向捏合單元如圖1(b)所示，“反向捏合段”是指由多個(gè)(一般5～13個(gè))從雙螺桿擠塑機(jī)的橫向看去成基本為錠子形的扁平板組合在一起構(gòu)成的攪拌要素。這些錠子形扁平板沿樹(shù)脂輸送的反方向的組合方式為，當(dāng)擠塑機(jī)螺桿軸旋轉(zhuǎn)方向(視)為正時(shí)，它們彼此之間沿負(fù)方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)大于0°但小于90°的相位角，且螺桿軸中心線(xiàn)沿垂直于錠子形扁平板方向穿過(guò)每個(gè)錠子形扁平板長(zhǎng)軸與短軸之間的交點(diǎn)。在雙螺桿擠塑機(jī)中，諸攪拌單元設(shè)置成彼此接合狀態(tài)。在本發(fā)明中，由至少1個(gè)反向捏合段組成的組叫做“反向捏合單元”。
正向捏合單元如圖1(c)所示，“正向捏合段”是指由多個(gè)(一般5～13個(gè))從雙螺桿擠塑機(jī)的橫向看去成基本為錠子形的扁平板組合在一起構(gòu)成的攪拌要素。這些錠子形扁平板沿被捏合樹(shù)脂輸送的反方向的組合方式為，當(dāng)擠塑機(jī)螺桿軸旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎龝r(shí)，它們彼此之間沿正方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)大于0°但小于90°的相位角，且螺桿軸中心線(xiàn)沿垂直于錠子形扁平板方向穿過(guò)每個(gè)錠子形扁平板長(zhǎng)軸與短軸之間的交點(diǎn)。在雙螺桿擠塑機(jī)中，諸攪拌單元設(shè)置成彼此接合狀態(tài)。在本發(fā)明中，由至少1個(gè)正向捏合段組成的組叫做“正向捏合單元”。
中性捏合單元如圖1(d)所示，“中性捏合段”是指由多個(gè)(一般5～13個(gè))從雙螺桿擠塑機(jī)最粗部分的橫切方向向看去成基本為錠子形的扁平板組合在一起構(gòu)成的攪拌要素。這些錠子形扁平板的組合方式為，它們彼此之間沿?cái)D塑機(jī)螺桿軸旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)基本為90°的相位角，且螺桿軸中心線(xiàn)沿垂直于錠子形扁平板方向穿過(guò)每個(gè)錠子形扁平板長(zhǎng)軸與短軸之間的交點(diǎn)。在雙螺桿擠塑機(jī)中，諸攪拌單元設(shè)置成彼此接合狀態(tài)。在本發(fā)明中，由至少1個(gè)中性捏合段組成的組叫做“中性捏合單元”。
全螺紋單元如圖1(f)所示，“全螺紋段”是指擠塑機(jī)的形狀如螺旋的轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉部分的攪拌要素，被做成沿螺旋線(xiàn)不間斷地纏繞在擠塑機(jī)螺桿軸上的形狀，其螺旋線(xiàn)方向設(shè)置成，通過(guò)擠塑機(jī)螺桿軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使樹(shù)脂沿移樹(shù)脂輸送方向移動(dòng)的方向。在雙螺桿擠塑機(jī)的每根螺桿軸上設(shè)有一對(duì)此種段，使得(段)彼此之間嚙合。在本發(fā)明中，由至少1個(gè)全螺紋段組成的組叫做“全螺紋單元”。
反螺紋單元如圖1(g)所示，“反螺紋段”是指擠塑機(jī)的形如螺旋的旋轉(zhuǎn)槳葉部分的攪拌要素，被做成沿螺旋線(xiàn)不間斷地纏繞在擠塑機(jī)螺桿軸上的形狀，其螺旋線(xiàn)方向設(shè)置成，通過(guò)擠塑機(jī)螺桿軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使樹(shù)脂沿移樹(shù)脂后退方向移動(dòng)的方向。在雙螺桿擠塑機(jī)的每根螺桿軸上設(shè)有一對(duì)此種段，使得(段)彼此之間嚙合。在本發(fā)明中，由至少1個(gè)反螺紋段組成的組叫做“反螺紋單元”。
捏合單元“捏合單元”是指這樣的雙螺桿擠塑機(jī)攪拌要素，其設(shè)置的目的是對(duì)本發(fā)明的諸成分施加捏合作用，它是通過(guò)將反向捏合單元、正向捏合單元及中性捏合單元按要求的順序并根據(jù)需要重復(fù)地設(shè)置來(lái)構(gòu)成的。
密封環(huán)單元如圖1(e)所示，“密封環(huán)單元”是指由至少1個(gè)橫向呈圓形的扁平板組成的攪拌單元。擠塑機(jī)螺桿軸的中心線(xiàn)沿垂直于該圓盤(pán)的方向穿過(guò)圓盤(pán)的中心。密封環(huán)單元阻礙樹(shù)脂的移動(dòng)，它所具有的結(jié)構(gòu)使得樹(shù)脂從機(jī)筒體與密封環(huán)單元之間的間隙通過(guò)。
物料密封單元“物料密封單元”是指這樣的雙螺桿擠塑機(jī)攪拌要素，由于它的安裝，使得該單元上游部分與下游部分能夠采取不同的操作壓力。它是指包括這樣的部分的攪拌要素，沿?cái)D塑機(jī)斷面看去，這部分的空間基本上完全由被捏合樹(shù)脂所充滿(mǎn)，而密封環(huán)單元或反螺紋單元均可為物料密封單元。
本文所使用的術(shù)語(yǔ)“嚙合雙螺桿擠塑機(jī)”是指一種具有優(yōu)異的輸送、反應(yīng)、捏合及排氣功能的擠塑機(jī)，它的左右軸彼此嚙合從而產(chǎn)生自清理效應(yīng)并將滯留的樹(shù)脂部分清除。
術(shù)語(yǔ)“樹(shù)脂充滿(mǎn)率”是指熔融樹(shù)脂體積與雙螺桿擠塑機(jī)內(nèi)部空間體積之間的比值。
解決問(wèn)題的途徑本發(fā)明人進(jìn)行的研究揭示，本發(fā)明上述目的可通過(guò)使用如下模塊達(dá)到，即，在采用雙螺桿擠塑機(jī)將各種添加劑成分捏合到芳族聚碳酸酯中時(shí)，通過(guò)自上述供裝配到擠塑機(jī)螺桿軸上的各種單元選擇特定單元，并將它們組合起來(lái)，構(gòu)成所述模塊。
因此，本發(fā)明提供一種芳族聚碳酸酯擠塑機(jī)，它是用于將諸成分捏合到熔融芳族聚碳酸酯中的雙螺桿擠塑機(jī)，該擠塑機(jī)包括至少1種模塊(以下稱(chēng)作“模塊A”)，它由捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成。
本發(fā)明還提供一種芳族聚碳酸酯擠塑機(jī)，它是用于將諸成分捏合到熔融芳族聚碳酸酯中的雙螺桿擠塑機(jī)，該擠塑機(jī)包括至少1種模塊(以下稱(chēng)作“模塊B”)，它由中性捏合單元或正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成。
本發(fā)明還提供一種采用包括模塊A與模塊B中至少之一的雙螺桿擠塑機(jī)將諸成分捏合到芳族聚碳酸酯中的方法，該方法包括根據(jù)需要將諸成分加入到模塊的特定區(qū)域中，并從模塊的特定區(qū)域排出揮發(fā)性成分。
下面，詳細(xì)描述本發(fā)明用于芳族聚碳酸酯捏合的設(shè)備及方法。
首先描述本發(fā)明使用的芳族聚碳酸酯。
在本發(fā)明中，將諸成分捏合到樹(shù)脂中時(shí)，采用上述雙螺桿擠塑機(jī)可抑制諸如樹(shù)脂變色、交聯(lián)和膠凝之類(lèi)的滯留劣化，并能制成外來(lái)雜質(zhì)含量極少的樹(shù)脂。作為加入到嚙合雙螺桿擠塑機(jī)中的芳族聚碳酸酯樹(shù)脂，可使用由各種本身已知方法獲得的芳族聚碳酸酯樹(shù)脂。它們包括，例如由二價(jià)酚與諸如光氣之類(lèi)的碳酸酯前體在諸如二氯甲烷之類(lèi)溶劑中，在已知酸受體和分子量控制劑存在下的反應(yīng)(界面聚合)獲得的；以及通過(guò)芳族二羥基化合物與碳酸二酯在酯交換催化劑或類(lèi)似物存在下的熔融縮聚(熔融聚合)制備的。尤其當(dāng)聚合反應(yīng)是按后一種方法連續(xù)進(jìn)行時(shí)，如果必須停下雙螺桿擠塑機(jī)以便清除雙螺桿擠塑機(jī)中生成的外來(lái)雜質(zhì)，則縮聚步驟也必須立即停止，因?yàn)榭s聚步驟與采用雙螺桿擠塑機(jī)的捏合步驟是彼此直接連接的。因此，通過(guò)抑制外來(lái)雜質(zhì)在雙螺桿擠塑機(jī)中的生成從而消除停止雙螺桿擠塑機(jī)操作的需要，可產(chǎn)生巨大的效益。因此，有利的是，將本發(fā)明應(yīng)用于熔融聚合法生產(chǎn)的芳族聚碳酸酯。
用于熔融縮聚中的芳族二羥基化合物的示范例子包括雙(4羥苯基)甲烷、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、4，4-雙(4-羥苯基)庚烷、2，2-雙(4-羥基-3，5-二氯苯基)丙烷、2，2-雙(4-羥基-3，5-二溴苯基)丙烷、雙(4-羥苯基)醚、雙(3，5-二氯-4-羥苯基)醚、對(duì)，對(duì)’-二羥基聯(lián)苯、3，3’-二氯-4，4’-二羥基聯(lián)苯、雙(羥苯基)砜、間苯二酚、氫醌、1，4-二羥基-2，5-二氯苯、1，4-二羥基-3-甲基苯、雙(4-羥苯基)硫醚及雙(4-羥苯基)亞砜。在這些當(dāng)中，2，2-雙(4-羥苯基)丙烷是尤其優(yōu)選的。
碳酸二酯的示范例子包括碳酸二苯酯、碳酸二(甲苯)酯、碳酸雙(氯苯)酯、碳酸間甲苯酯、碳酸二萘酯、碳酸雙聯(lián)苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯及碳酸二環(huán)己酯。在這些當(dāng)中，碳酸二苯酯是尤其優(yōu)選的。
本發(fā)明的芳族聚碳酸酯可視需要在其制備中包含例如下列脂族二醇乙二醇、1，4-丁二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇或1，10-癸二醇；例如下列二羧酸琥珀酸、間苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、己二酸、環(huán)己烷羧酸或?qū)Ρ蕉姿?；羥基酸，例如乳酸、對(duì)羥基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸或諸如此類(lèi)。本發(fā)明芳族聚碳酸酯可以是上述成分的共聚物。
在按如上所述的熔融聚合法制備芳族聚碳酸酯的過(guò)程中要用到酯交換催化劑。該酯交換催化劑通常為堿金屬化合物、堿土金屬化合物或含氮堿性化合物。
用作催化劑的堿金屬化合物例如是堿金屬的氫氧化物、碳酸氫鹽、碳酸鹽、乙酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、氰酸鹽、硫氰酸鹽、硬脂酸鹽、氫硼化物、苯甲酸鹽、磷酸氫鹽、雙酚鹽、酚鹽或類(lèi)似物。
堿金屬化合物的示范例子包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸鋰、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋰、亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、亞硝酸鋰、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸鋰、氰酸鈉、氰酸鉀、氰酸鋰、硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、硫氰酸鋰、硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸鋰、氫硼化鈉、氫硼化鉀、氫硼化鋰、苯硼酸鈉、苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、苯甲酸鋰、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鋰；雙酚A的二鈉、二鉀及二鋰鹽；以及苯酚的鈉、鉀及鋰鹽。
用作催化劑的堿土金屬化合物是堿土金屬的氫氧化物、碳酸氫鹽、碳酸鹽、乙酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、氰酸鹽、硫氰酸鹽、硬脂酸鹽、氫硼化物、苯甲酸鹽、雙酚鹽、酚鹽或類(lèi)似物。
堿土金屬化合物的示范例子包括氫氧化鈣、氫氧化鋇、氫氧化鍶、碳酸氫鈣、碳酸氫鋇、碳酸氫鍶、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鍶、乙酸鈣、乙酸鋇、乙酸鍶、硝酸鈣、硝酸鋇、硝酸鍶、亞硝酸鈣、亞硝酸鋇、亞硝酸鍶、亞硫酸鈣、亞硫酸鋇、亞硫酸鍶、氰酸鈣、氰酸鋇、氰酸鍶、硫氰酸鈣、硫氰酸鋇、硫氰酸鍶、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鍶、氫硼化鈣、氫硼化鋇、氫硼化鍶、苯甲酸鈣、苯甲酸鋇、苯甲酸鍶；雙酚A的鈣鹽、鋇鹽及鍶鹽；以及苯酚的鈣鹽、鋇鹽及鍶鹽。
堿金屬化合物或堿土金屬化合物的用量，按每1摩爾芳族二羥基化合物所用催化劑中的元素堿金屬或元素堿土金屬計(jì)，優(yōu)選為1×10-8～5×10-5當(dāng)量。該用量按同一基準(zhǔn)計(jì)更優(yōu)選為5×10-7～1×10-5當(dāng)量。
作為催化劑的含氮堿性化合物的示范例子包括具有烷基、芳基或烷芳基基團(tuán)的氫氧化銨，例如氫氧化四甲銨(Me4NOH)、氫氧化四乙銨(Et4NOH)、氫氧化四丁銨(Bu4NOH)、氫氧化芐基三甲銨(φ-CH2(Me)3NOH)及氫氧化十六烷基三甲銨；叔胺，例如三乙胺、三丁胺、二甲基芐胺及十六烷基二甲胺；以及堿性鹽，如氫硼化四甲銨(Me4NBH4)、氫硼化四丁銨(Bu4NBH4)及四苯基硼酸四丁銨(Me4NBPh4)及四苯基硼酸四丁銨(Bu4NBPh4)。
上述含氮堿性化合物的用量，按每1摩爾芳族二羥基化合物所用含氮堿性化合物中所含銨氮原子計(jì)，優(yōu)選為1×10-5～5×10-3當(dāng)量。該用量按同一基準(zhǔn)計(jì)更優(yōu)選為2×10-5～5×10-4當(dāng)量，尤其優(yōu)選5×10-5～5×10-4當(dāng)量。
在芳族聚碳酸酯的制備中，可任選地使用硅、鍺或錫的含氧酸的堿金屬鹽作為助催化劑。作為助催化劑的堿金屬鹽的示范例子載于JP-A7-268091(術(shù)語(yǔ)“JP-A”在這里用來(lái)指“未審查的、發(fā)表的日本專(zhuān)利申請(qǐng)”)?？s聚反應(yīng)中容易出現(xiàn)的不希望的副反應(yīng)，如支化反應(yīng)，以及模塑期間設(shè)備中外來(lái)雜質(zhì)的生成或劣化可通過(guò)這些堿金屬鹽(助催化劑)的采用而得到有效的抑制，同時(shí)不損害端羥基封閉反應(yīng)或縮聚反應(yīng)的速率。
助催化劑的用量按每1摩爾(原子)含于縮聚反應(yīng)催化劑中的元素堿金屬為基準(zhǔn)計(jì)，為50mol(原子)或更少的含于助催化劑中的諸如硅、鍺或錫之類(lèi)元素金屬。當(dāng)助催化劑的用量超過(guò)50mol(原子)元素金屬時(shí)，縮聚反應(yīng)速率將不利地下降。
助催化劑更優(yōu)選的用量按每1摩爾(原子)含于縮聚反應(yīng)催化劑中的元素堿金屬為基準(zhǔn)計(jì)，為0.1～30mol(原子)含于助催化劑中的上述元素金屬。
采用助催化劑的催化劑體系的優(yōu)點(diǎn)在于，縮聚反應(yīng)和封端反應(yīng)可因助催化劑在縮聚反應(yīng)中的使用而立即和徹底地得到促進(jìn)。助催化劑可將縮聚反應(yīng)體系中出現(xiàn)的諸如支化反應(yīng)之類(lèi)不希望的副反應(yīng)抑制在低水平。
在本發(fā)明中，通過(guò)芳族二羥基化合物與碳酸二酯之間的酯交換反應(yīng)制備聚碳酸酯所使用的設(shè)備和方法不受特定限制，可使用傳統(tǒng)上已知的設(shè)備和方法。當(dāng)酯交換反應(yīng)按間歇方式實(shí)施時(shí)，一般設(shè)置2個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器，其中以備有分餾柱的攪拌釜作為前一個(gè)反應(yīng)器，不帶分餾柱的攪拌釜作為后一個(gè)反應(yīng)器，這樣，反應(yīng)便在不同的條件下進(jìn)行了。在這種情況下，優(yōu)選將這些反應(yīng)器用配備閥門(mén)的管道彼此連接，并備有按需要轉(zhuǎn)移反應(yīng)溶液的泵，以便在反應(yīng)產(chǎn)物從前一個(gè)反應(yīng)器轉(zhuǎn)移到后一個(gè)反應(yīng)器中時(shí)不暴露于外部空氣，然后反應(yīng)在后一個(gè)反應(yīng)器中一直進(jìn)行到要求的聚合度。
當(dāng)酯交換反應(yīng)按連續(xù)方式實(shí)施時(shí)，通常至少設(shè)置2個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器，其中相鄰反應(yīng)器由配備閥門(mén)的管道彼此連接，并備有按需要轉(zhuǎn)移反應(yīng)溶液的泵，用這樣的配置將原料和催化劑連續(xù)地送入第1反應(yīng)器(此間各反應(yīng)器維持在不同條件下運(yùn)行)，并將符合要求聚合度的聚碳酸酯樹(shù)脂從最后一個(gè)反應(yīng)器排出，此間維持各反應(yīng)器在不同條件下運(yùn)行。
碳酸二酯對(duì)芳族二羥基化合物的摩爾比，隨分餾柱的效率、每個(gè)反應(yīng)器中的單體反應(yīng)速率及要獲得的聚碳酸酯羥端基含量而變化，但它一般在0.8～1.5，優(yōu)選在0.95～1.1，更優(yōu)選1.0～1.05。
對(duì)裝置中所用各設(shè)備的材質(zhì)并無(wú)特殊限制，但應(yīng)避免含大量鐵的材料，優(yōu)選鎳和不銹鋼。
下面，將詳細(xì)描述加入到本發(fā)明芳族聚碳酸酯中的各種成分。
術(shù)語(yǔ)“成分”是指準(zhǔn)備加入并捏合到通過(guò)聚合反應(yīng)獲得的芳族聚碳酸酯中的成分，以便生產(chǎn)出適用于制取芳族聚碳酸酯模塑產(chǎn)品的聚合物。這些成分包括(a)與聚合物主鏈進(jìn)行化學(xué)鍵合的化合物，例如端羥基封閉劑、(b)作用于聚合物中所含非聚合物成分，以降低、鈍化或改變?cè)摮煞值墓δ艿幕衔铮绱呋瘎┾g化劑、(c)加入的目的是為了促進(jìn)諸如含于聚合物中的需去除成分(如苯酚)、單體及低分子量低聚物之類(lèi)的較易揮發(fā)成分的脫除的化合物，例如排氣劑，以及(d)樹(shù)脂添加劑，它們的加入可改善芳族聚碳酸酯的可模塑性以及模塑產(chǎn)品的物理及化學(xué)性能。以下，將分別描述這些成分。
(a)端羥基封閉劑生產(chǎn)出的芳族聚碳酸酯具有芳族羥基基團(tuán)或者在熔融縮聚中用作單體的芳族二羥基化合物所衍生的其衍生基團(tuán)。為達(dá)到穩(wěn)定，優(yōu)選將這些羥基基團(tuán)封閉。為此目的所使用的端羥基封閉劑是具有能與端羥基基團(tuán)起反應(yīng)的基團(tuán)的芳族化合物。用作該化合物的已知化合物，作為例子可舉出，脂族的芳基羧酸酯的和芳族的芳基羧酸酯的衍生物，以及脂族的芳基碳酸酯和芳族的芳基碳酸酯，例如甲氧基羰基苯基苯基碳酸酯和乙氧基羰基苯基苯基碳酸酯。
端羥基封閉劑的加入量，以1mol芳族聚碳酸酯端羥基為基準(zhǔn)，為0.3～2mol當(dāng)量。當(dāng)封端劑的加入量小于0.3nol當(dāng)量時(shí)，便無(wú)法獲得滿(mǎn)意的封端效果；而該數(shù)量大于2mol當(dāng)量時(shí)，多余的封端劑將殘留在芳族聚碳酸酯中，從而使質(zhì)量降低到不利的程度。
(b)催化劑鈍化劑當(dāng)聚合反應(yīng)所用催化劑留在芳族聚碳酸酯中時(shí)，它仍保持著其活性，這將影響到熱穩(wěn)定性、顏色穩(wěn)定性及耐水解性。因此，優(yōu)選使殘余聚合催化劑鈍化。
已知的催化劑鈍化劑，例如描述于JP-A8-59975中的，可作為有效的催化劑鈍化劑使用。在這些當(dāng)中，磺酸的銨鹽、鏻鹽和酯是優(yōu)選的。催化劑鈍化劑的示范例子包括十二烷基苯磺酸的酯、銨鹽和鏻鹽；對(duì)甲苯磺酸的酯、銨鹽和鏻鹽；苯磺酸的酯、銨鹽和鏻鹽。在這些當(dāng)中，十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽和對(duì)甲苯磺酸的四丁基銨鹽是尤其優(yōu)選的。
優(yōu)選的磺酸酯包括苯磺酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸丁酯、苯磺酸辛酯、苯磺酸苯酯、對(duì)甲苯磺酸甲酯、對(duì)甲苯磺酸乙酯、對(duì)甲苯磺酸丁酯、對(duì)甲苯磺酸辛酯及對(duì)甲苯磺酸苯酯。
催化劑鈍化劑在芳族聚碳酸酯中的加入量，以1當(dāng)量縮聚催化劑如堿金屬化合物或堿土金屬化合物為基準(zhǔn)，為0.5～50當(dāng)量，優(yōu)選0.5～10當(dāng)量，更優(yōu)選0.8～5當(dāng)量。這相當(dāng)于以芳族聚碳酸酯為基準(zhǔn)，0.01～500ppm。
上述催化劑鈍化劑可直接捏合到芳族聚碳酸酯中，或者可以以在溶劑中的溶液形式捏合進(jìn)去。在這種情況下，溶劑起到排氣劑的作用，以促進(jìn)聚合物中揮發(fā)性成分的脫除。
將催化劑鈍化劑捏合到芳族聚碳酸酯中時(shí)所使用的溶劑優(yōu)選是水、飽和脂族烴或芳烴。這當(dāng)中，水是尤其優(yōu)選的。
飽和脂族烴的正常壓力下的沸點(diǎn)優(yōu)選在30～270℃，更優(yōu)選在50～200℃，再更優(yōu)選為50～150℃。
飽和脂族烴的示范例子包括2-甲基丁烷、戊烷、2，2～二甲基丁烷、2，3-二甲基丁烷、己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2，2-二甲基戊烷、2，3-二甲基戊烷、2，4-二甲基戊烷、3，3-二甲基戊烷、庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2，2，3-三甲基丁烷、2，2-二甲基己烷、2，5-二甲基己烷、3，4-二甲基己烷、六甲基乙烷、2-甲基庚烷、4-甲基庚烷、辛烷、2，2，4-三甲基戊烷、2，3，4-三甲基戊烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、1-十五烷等。
芳烴在正常壓力下的沸點(diǎn)優(yōu)選在80～270℃，更優(yōu)選在80～200℃，最優(yōu)選在80～150℃。
芳烴的示范例子包括苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、乙苯、2-乙基甲苯、3-乙基甲苯、4-乙基甲苯、枯烯、1，3，5-三甲苯、丙苯、1，2，3-三甲苯、1，2，4-三甲苯、丁苯、仲丁苯、叔丁苯、鄰甲基·異丙基苯、間甲基·異丙基苯、對(duì)甲基·異丙基苯、1，2-二乙苯、1，4-二乙苯、1，2，3，5-四甲苯、1，2，4，5-四甲苯、戊苯、4-叔丁基甲苯、(2，2-二甲基丙基)苯、異戊苯、5-叔丁基-間二甲苯、1，3-二異丙苯、1，4-二異丙苯、1-苯基己烷、1，2，4-三甲苯、1，3-二叔丁苯等。
即使當(dāng)加入的催化劑鈍化劑含有揮發(fā)性化合物或者因熱分解生成熱分解產(chǎn)物時(shí)，它們也可通過(guò)同時(shí)進(jìn)行的抽真空而脫除。
(c)排氣劑排氣劑的示范例子包括水、氮?dú)狻⑸鲜龅娘柡椭鍩N及上述的芳烴。在這些當(dāng)中，水從經(jīng)濟(jì)上說(shuō)有利，因此尤其優(yōu)選。
優(yōu)選的是，作為排氣劑使用的水基本上不含金屬離子或氯離子。更具體地說(shuō)，優(yōu)選使用離子交換水和蒸餾水。
即使當(dāng)上述排氣劑含有揮發(fā)性化合物或者因熱分解生成熱分解產(chǎn)物時(shí)，它們也可通過(guò)同時(shí)進(jìn)行的抽真空而脫除。
排氣劑的加入量，以100重量份芳族聚碳酸酯為基準(zhǔn)，為0.1～20重量份。當(dāng)排氣劑的加入量小于0.1重量份時(shí)，揮發(fā)性雜質(zhì)的脫除將變得不令人滿(mǎn)意，而當(dāng)加入量大于20重量份時(shí)，雜質(zhì)的脫除效果并不在該量的程度上提高，這在經(jīng)濟(jì)上是不利的。
(d)樹(shù)脂添加劑在芳族聚碳酸酯中加入各種樹(shù)脂添加劑以達(dá)到特定目的。樹(shù)脂添加劑包括，例如熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、環(huán)氧化合物、紫外吸收劑、脫模劑、著色劑、滑爽劑、防粘連劑、潤(rùn)滑劑、有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料等。其他聚合物，例如ABS樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂，也可加入。
在這些當(dāng)中，熱穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、脫模劑和著色劑為通常所使用的，并可將2種或更多種組合起來(lái)使用。這些添加劑的示范例子將在下面給出。
熱穩(wěn)定劑的示范例子包括磷化合物、以苯酚為基礎(chǔ)的穩(wěn)定劑、以有機(jī)硫醚為基礎(chǔ)的穩(wěn)定劑、以位阻胺為基礎(chǔ)的穩(wěn)定劑等。
紫外吸收劑為一般的紫外吸收劑，例子包括以水楊酸為基礎(chǔ)的紫外吸收劑、二苯甲酮為基礎(chǔ)的紫外吸收劑、苯并三唑?yàn)榛A(chǔ)的紫外吸收劑、氰基丙烯酸酯為基礎(chǔ)的紫外吸收劑等。
脫模劑是普遍已知的脫模劑，例子包括以烴類(lèi)為基礎(chǔ)的脫模劑，如石蠟；以脂肪酸為基礎(chǔ)的脫模劑，如硬脂酸；脂肪酸的酰胺為基礎(chǔ)的脫模劑，如硬脂酰胺；以醇為基礎(chǔ)的脫模劑，如十八烷醇和季戊四醇；以脂肪酸酯為基礎(chǔ)的脫模劑，如甘油的一硬脂酸酯和季戊四醇；以硅氧烷為基礎(chǔ)的脫模劑，如硅油，等等。
著色劑是有機(jī)或無(wú)機(jī)顏料或染料。
上述樹(shù)脂添加劑可根據(jù)需要直接地，或者分散或溶解在溶劑中之后，加入并捏合到芳族聚碳酸酯中。
就此而論，用于添加劑的加入和捏合的溶劑是水、上述飽和脂族烴或上述芳烴。
即使當(dāng)添加劑含有揮發(fā)性化合物或者因熱分解生成熱分解產(chǎn)物時(shí)，它們也可通過(guò)同時(shí)進(jìn)行的抽真空而脫除。
上述添加劑可加入并捏合到芳族聚碳酸酯中或者其他聚合物中，成為含有高濃度添加劑的組合物(即，母料)。
一般雙螺桿擠塑機(jī)的結(jié)構(gòu)是，作為借助螺桿旋轉(zhuǎn)使熔融樹(shù)脂向出口移動(dòng)的擠塑機(jī)螺桿，設(shè)置具有向前輸送樹(shù)脂的螺旋線(xiàn)漿葉的全螺紋單元。當(dāng)諸成分采用此種雙螺桿擠塑機(jī)捏合到樹(shù)脂中時(shí)，必須安裝諸如物料密封單元、中性捏合單元或正向捏合單元之類(lèi)的特殊的螺桿組成單元作為模塊的一部分，以便改善捏合效果。
然而，當(dāng)安裝了諸如物料密封單元、中性捏合單元或正向捏合單元之類(lèi)的特殊螺桿組成單元時(shí)，樹(shù)脂充滿(mǎn)率在這些組成單元區(qū)域便顯著升高。當(dāng)全螺紋單元安裝在緊接著或位于這些組成單元的下游側(cè)時(shí)，這些組成單元的全螺紋單元相銜接的部分或者這些組成單元本身的樹(shù)脂充滿(mǎn)率將出現(xiàn)不連續(xù)改變。結(jié)果，在樹(shù)脂充滿(mǎn)率不連續(xù)變化的地方將形成死角，從而導(dǎo)致諸如樹(shù)脂變色、交聯(lián)或膠凝之類(lèi)的滯留劣化的出現(xiàn)以及樹(shù)脂中外來(lái)雜質(zhì)含量的增加。
樹(shù)脂充滿(mǎn)率是由雙螺桿擠塑機(jī)的通過(guò)量、轉(zhuǎn)速和諸攪拌要素的結(jié)構(gòu)來(lái)確定的。樹(shù)脂充滿(mǎn)率的不連續(xù)變化常常發(fā)生在當(dāng)全螺紋單元安裝在緊接著以及位于物料密封單元、中性捏合單元或正向捏合單元的下游側(cè)時(shí)。
本發(fā)明采用這樣一種擠塑機(jī)，其中在雙螺桿擠塑機(jī)中出現(xiàn)上述樹(shù)脂充滿(mǎn)率不連續(xù)變化的部位安裝了一種反向捏合單元，從而可獲得消除死角的效果，故而可生產(chǎn)出沒(méi)有諸如變色、交聯(lián)或膠凝之類(lèi)的滯留劣化并具有極少外來(lái)雜質(zhì)含量的樹(shù)脂。
下面，將描述布置在本發(fā)明雙螺桿擠塑機(jī)中的各主要單元。
如圖1(b)所示，本發(fā)明所使用的反向捏合單元由若干反向捏合段組成，后者是通過(guò)許多從雙螺桿擠塑機(jī)橫向看去基本呈錠子形的扁平板組合在一起構(gòu)成的攪拌要素。
優(yōu)選的是，將2個(gè)或更多個(gè)，優(yōu)選5～13個(gè)錠子形扁平板組合在一起。
每個(gè)錠子形扁平板的厚度優(yōu)選為螺桿直徑的0.05～0.5倍。再有，錠子形長(zhǎng)軸對(duì)短軸的比值為1.1～2.0，且錠子形長(zhǎng)軸的最大值優(yōu)選為機(jī)筒體直徑的0.950～0.995倍。
這些錠子形扁平板的功能是使樹(shù)脂反向(倒退)移動(dòng)。通過(guò)賦予錠子形扁平板此種功能，雙螺桿擠塑機(jī)的樹(shù)脂充滿(mǎn)率不是不連續(xù)地而是連續(xù)地降低，從而實(shí)現(xiàn)消除死角的效果，也就是本發(fā)明的效果。當(dāng)錠子形扁平板超出以上規(guī)定的各種范圍及相位角范圍時(shí)，其反向移動(dòng)樹(shù)脂的功能便喪失或不令人滿(mǎn)意，于是雙螺桿擠塑機(jī)的樹(shù)脂充滿(mǎn)率就會(huì)不連續(xù)地降低，從而不可能消除導(dǎo)致諸如樹(shù)脂變色、交聯(lián)或膠凝之類(lèi)的滯留劣化以及樹(shù)脂中外來(lái)雜質(zhì)含量增加的死角。
本發(fā)明所使用的密封環(huán)單元(e)主要是通過(guò)在左右軸每一個(gè)上各裝配一個(gè)圓形扁平板構(gòu)成的，然而也可根據(jù)應(yīng)用目的裝配上2個(gè)或更多個(gè)扁平板。
圓形扁平板沿螺桿軸方向的厚度優(yōu)選是螺桿直徑的0.05～0.5倍。再有，圓形扁平板的直徑優(yōu)選是機(jī)筒體直徑的0.950～0.995倍。
本發(fā)明所使用的中性捏合單元(d)由若干中性捏合段組成，后者是通過(guò)將2個(gè)或更多個(gè)，優(yōu)選5～13個(gè)錠子形扁平板組合在一起構(gòu)成的。鑒于錠子形扁平板具有90°的相位角，故而它們不具有輸送樹(shù)脂的功能。
每個(gè)中性捏合單元錠子形扁平板沿螺桿軸方向的厚度優(yōu)選為螺桿直徑的0.05～0.5倍。再有，錠子形長(zhǎng)軸對(duì)短軸的比值為1.1～2.0，且錠子形長(zhǎng)軸的最大值優(yōu)選為機(jī)筒體直徑的0.950～0.995倍。
本發(fā)明所使用的正向捏合單元(c)由若干正向捏合段組成，后者也是通過(guò)將2個(gè)或更多個(gè)，優(yōu)選5～13個(gè)錠子形扁平板組合在一起構(gòu)成的。正向捏合單元，由于存在相位角，具有沿樹(shù)脂輸送方向移動(dòng)樹(shù)脂的功能。
每個(gè)正向捏合單元錠子形扁平板沿螺桿軸方向的厚度優(yōu)選為螺桿直徑的0.05～0.5倍。再有，錠子形長(zhǎng)軸對(duì)短軸的比值為1.1～2.0，且錠子形長(zhǎng)軸的最大值優(yōu)選為機(jī)筒體直徑的0.950～0.995倍。
如上所述，本發(fā)明雙螺桿擠塑機(jī)的目的是將上述諸成分加入并捏合到熔融芳族聚碳酸酯中，以及在該擠塑機(jī)中還設(shè)置了由一些具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的單元組成的模塊。
本發(fā)明擠塑機(jī)中安裝的這種模塊具有導(dǎo)致芳族聚碳酸酯(以下可簡(jiǎn)稱(chēng)為“樹(shù)脂”)在擠塑機(jī)中流動(dòng)的功能，同時(shí)逐漸地，不是不連續(xù)地而是連續(xù)地降低芳族聚碳酸酯的充滿(mǎn)率，并具有盡可能消除擠塑機(jī)中出現(xiàn)死角的功能，從而抑制了諸如樹(shù)脂變色、交聯(lián)或膠凝之類(lèi)的滯留劣化，并能夠獲得外來(lái)雜質(zhì)含量極少的高質(zhì)量樹(shù)脂。
在本發(fā)明中，該模塊包括用于加入諸成分的進(jìn)料口、用于對(duì)諸成分實(shí)施充分捏合的捏合區(qū)域以及用于從擠塑機(jī)排出揮發(fā)性成分的排氣區(qū)域，這些揮發(fā)性成分是由加入到捏合區(qū)中的成分衍生的，或者是夾雜在樹(shù)脂中的。捏合區(qū)位于上游側(cè)；而排氣區(qū)位于下游側(cè)。
本發(fā)明模塊的結(jié)構(gòu)特征之一是，在全螺紋單元的上游側(cè)設(shè)有反向捏合單元，用以防止每一段樹(shù)脂的充滿(mǎn)率發(fā)生不連續(xù)變化(降低)。一種本發(fā)明的典型模塊(以下稱(chēng)為“模塊A”)，由捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元和全螺紋單元按從樹(shù)脂流動(dòng)的上游側(cè)到下游側(cè)順序排列構(gòu)成。
另一種典型的模塊(以下稱(chēng)為“模塊B”)，由中性捏合單元或正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元按從樹(shù)脂流動(dòng)的上游側(cè)到下游側(cè)排列構(gòu)成。
又一種模塊由全螺紋單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元構(gòu)成。這樣的模塊優(yōu)選在例如當(dāng)粉末狀成分借助側(cè)線(xiàn)加料機(jī)從緊接著全螺紋單元排氣區(qū)之后加入時(shí)采用。
本發(fā)明雙螺桿擠塑機(jī)包括至少1個(gè)，優(yōu)選2～8個(gè)模塊A和模塊B，作為其主要組成要素。為幫助對(duì)本發(fā)明的理解，在圖2中給出本發(fā)明雙螺桿擠塑機(jī)諸模塊的結(jié)構(gòu)示意。圖2表示一臺(tái)擠塑機(jī)，它包括2個(gè)模塊B和2個(gè)模塊A，按照從樹(shù)脂流動(dòng)的上游側(cè)到下游側(cè)的排列。在圖2中，每一個(gè)模塊由3～4個(gè)單元組成并備有用于加入待捏合成分的進(jìn)料口以及排出揮發(fā)性成分的排氣口。
圖2所示的模塊數(shù)目和模塊A與B的組合情況僅用于說(shuō)明的目的，因此在實(shí)際生產(chǎn)中可任選地改變。模塊類(lèi)型的選擇取決于待捏合的諸成分種類(lèi)和數(shù)量。從切實(shí)可行的觀點(diǎn)出發(fā)，模塊的數(shù)目至少是1個(gè)，優(yōu)選2～8個(gè)，更優(yōu)選3～7個(gè)。
下面，將詳細(xì)描述每個(gè)模塊的具體結(jié)構(gòu)、待捏合成分的供料及揮發(fā)性成分從排氣口的排出。
本發(fā)明的模塊A由如上所述的捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元構(gòu)成。模塊A的捏合單元是待捏合成分被加入并捏合到樹(shù)脂中的區(qū)域，選自(b)反向捏合單元、(c)正向捏合單元及(d)中性捏合單元，正如所推薦的該捏合單元的圖1中所示。它們可單獨(dú)使用，或者由2個(gè)或三個(gè)組合起來(lái)。構(gòu)成圖1(b)、1(c)和1(d)的每個(gè)單元的錠子形扁平板的數(shù)目是4～5。圖1表示的是最小錠子形扁平板(段)數(shù)目。例如，每個(gè)單元的扁平板數(shù)目是2～13，優(yōu)選是5～7。
模塊A的物料密封單元可以是(e)密封環(huán)單元或者是(g)反螺紋單元，但優(yōu)選(e)密封環(huán)單元。
在模塊A中，反向捏合單元和全螺紋單元布置在物料密封單元的下游側(cè)，而通過(guò)這些單元的組合，便可實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂充滿(mǎn)率的連續(xù)降低。該全螺紋單元具有排氣口，用于排出揮發(fā)性成分。
如上所述，本發(fā)明模塊B由中性捏合單元或正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元組成。模塊B的第1單元(最上游側(cè))是中性捏合單元或正向捏合單元。在該單元的區(qū)域內(nèi)，待捏合成分被加入并捏合到樹(shù)脂中。此種單元的基本結(jié)構(gòu)配置如圖1(c)和1(d)所示。該第1單元既可以是中性捏合單元、正向捏合單元之一，也可以是二者的組合。
在模塊B中，反向捏合單元和全螺紋單元布置在第1單元的下游側(cè)，在這些單元的聯(lián)合作用下，樹(shù)脂的滯留劣化大大減少。位于最下游側(cè)的全螺紋單元的區(qū)域具有排氣口。
本發(fā)明提供一種將諸成分加入并捏合到芳族聚碳酸酯中的方法，它采用一種包括上述模塊A或B的雙螺桿擠塑機(jī)。
即，本發(fā)明提供一種將諸成分捏合入芳族聚碳酸酯中的方法，該法采用一種雙螺桿擠塑機(jī)，它包括至少1個(gè)模塊A，后者由捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元按從上游側(cè)到下游側(cè)排列構(gòu)成。該方法包括下列步驟(1)將諸成分加入到雙螺桿擠塑機(jī)該模塊的捏合單元區(qū)；以及(2)從雙螺桿擠塑機(jī)該模塊的全螺紋單元區(qū)域根據(jù)需要排出揮發(fā)性成分。
還有，本發(fā)明提供一種將諸成分捏合到芳族聚碳酸酯中的方法，該法采用一種雙螺桿擠塑機(jī)，它包括至少1個(gè)模塊B，后者由中性捏合單元或正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列構(gòu)成，該方法包括下列步驟(1)將諸成分加入到雙螺桿擠塑機(jī)該模塊的中性捏合單元或正向捏合單元區(qū)域；以及(2)從雙螺桿擠塑機(jī)該模塊的全螺紋單元區(qū)域根據(jù)需要排出揮發(fā)性成分。
本發(fā)明的上述方法可作為工業(yè)上極佳的將諸如端羥基封閉劑、催化劑鈍化劑、排氣劑及樹(shù)脂添加劑之類(lèi)成分加入并捏合到芳族聚碳酸酯中的方法。
為實(shí)施本發(fā)明的方法，視成分的加入目的及種類(lèi)而定，存在著有關(guān)諸成分的加料條件、加料手段及捏合條件，或者揮發(fā)性成分排出條件的各種優(yōu)選模式。下面，將描述這些優(yōu)選的模式。
為按照本發(fā)明方法捏合端羥基封閉劑以便實(shí)現(xiàn)芳族聚碳酸酯的端羥基封閉反應(yīng)，將端羥基封閉劑從模塊的捏合區(qū)進(jìn)料口加入。如上所述，該捏合區(qū)是模塊A的捏合單元，或者是模塊B的中性捏合單元或正向捏合單元。模塊B用于端羥基封閉劑的捏合是有利的。
由端羥基封閉劑起反應(yīng)生成的揮發(fā)性成分借助真空泵之類(lèi)的設(shè)備從全螺紋單元的排氣區(qū)排出到擠塑機(jī)外。
將端羥基封閉劑捏合到芳族聚碳酸酯中時(shí)的溫度為200～350℃，優(yōu)選240～320℃。當(dāng)該溫度低于200℃時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)芳族聚碳酸酯與端羥基封閉劑之間的捏合；而當(dāng)溫度高于350℃時(shí)，端羥基封閉劑本身將揮發(fā)到擠塑機(jī)以外，從而大大降低反應(yīng)速度并導(dǎo)致芳族聚碳酸酯發(fā)生不利的熱分解。
捏合區(qū)的壓力為1.013×105Pa或更低，優(yōu)選6.667×104Pa或更低。當(dāng)壓力高于1.013×105Pa時(shí)，端羥基封閉反應(yīng)生成的副產(chǎn)物不能立即從擠塑機(jī)中排出，并將出現(xiàn)芳族聚碳酸酯的不利分解。
芳族聚碳酸酯與端羥基封閉劑的捏合時(shí)間按芳族聚碳酸酯在捏合區(qū)內(nèi)的平均停留時(shí)間來(lái)確定。在擠塑機(jī)具有多個(gè)捏合區(qū)的情況下，捏合時(shí)間用這多個(gè)捏合區(qū)的捏合時(shí)間之和來(lái)表示，一般為0.05s或更長(zhǎng)，優(yōu)選0.1～1，000s。當(dāng)捏合時(shí)間短于0.05s時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)芳族聚碳酸酯與端羥基封閉劑的捏合且端羥基封閉反應(yīng)也不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。
端羥基封閉劑加入并捏合以后的排氣區(qū)的壓力是1.013×105Pa或更低，優(yōu)選6.667×104Pa或更低。當(dāng)排氣區(qū)的壓力高于1.013×105Pa時(shí)，生成的副產(chǎn)物不能從擠塑機(jī)中排出且將出現(xiàn)芳族聚碳酸酯的不利分解。
排氣區(qū)的抽真空時(shí)間取決于芳族聚碳酸酯在排氣區(qū)內(nèi)的平均停留時(shí)間。在擠塑機(jī)具有多個(gè)排氣區(qū)的情況下，抽真空時(shí)間用這多個(gè)排氣區(qū)的抽真空時(shí)間之和來(lái)表示，優(yōu)選為0.05s或更長(zhǎng)，尤其優(yōu)選0.1～500s。當(dāng)抽真空時(shí)間短于0.05s時(shí)，生成的副產(chǎn)物不能從擠塑機(jī)中排出，將出現(xiàn)芳族聚碳酸酯的分解，且反應(yīng)副產(chǎn)物將殘留在芳族聚碳酸酯中，從而降低最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
當(dāng)所用擠塑機(jī)中布置了多個(gè)模塊時(shí)，端羥基封閉劑可對(duì)應(yīng)于模塊數(shù)目分成若干部分并加入到這些模塊中去。
由于本發(fā)明采取了如上所述在捏合區(qū)溫度及壓力、捏合時(shí)間、排氣區(qū)壓力及抽真空時(shí)間乃至端羥基封閉劑種類(lèi)和用量等方面的優(yōu)選范圍，因此由反應(yīng)副產(chǎn)物導(dǎo)致的芳族聚碳酸酯分解可得到抑制，對(duì)最終生產(chǎn)出的芳族聚碳酸酯特性粘度的控制也變得容易，端羥基封閉反應(yīng)可迅速完成，最后可生產(chǎn)出端基已被封閉且外來(lái)雜質(zhì)含量極低的芳族聚碳酸酯。
即使必須按照本發(fā)明方法來(lái)捏合催化劑鈍化劑時(shí)，也將催化劑鈍化劑經(jīng)由模塊A或B的捏合區(qū)加入到擠塑機(jī)中。當(dāng)擠塑機(jī)中設(shè)置多個(gè)模塊時(shí)，催化劑鈍化劑可對(duì)應(yīng)于模塊數(shù)目分成若干部分并加入到這些模塊中去。催化劑鈍化劑可直接地捏合到芳族聚碳酸酯中，或者將它成形為母?；蛘呷芙饣蚍稚⒃谶m當(dāng)?shù)娜軇┲兄笤倌蠛系狡渲小?br> 催化劑鈍化劑的捏合優(yōu)選采用模塊A，并將催化劑鈍化劑加入到模塊A的捏合單元中來(lái)實(shí)施。
芳族聚碳酸酯與催化劑鈍化劑的捏合在200～350℃的溫度，優(yōu)選240～320℃的條件下持續(xù)0.05s或更長(zhǎng)，優(yōu)選0.1～100s。當(dāng)溫度低于200℃時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)芳族聚碳酸酯與催化劑鈍化劑之間的捏合；而當(dāng)溫度高于350℃時(shí)，將出現(xiàn)不利的芳族聚碳酸酯的熱分解。
當(dāng)催化劑鈍化劑以溶液形式加入時(shí)，溶液中使用的溶劑起到排氣劑作用，以改善脫除揮發(fā)性成分的效果。
全螺紋單元的排氣區(qū)由真空泵之類(lèi)的設(shè)備抽真空，以便從擠塑機(jī)中脫除溶劑和揮發(fā)性成分。抽真空在1.013×105Pa或更低，優(yōu)選6.667×104Pa或更低的壓力下持續(xù)0.05s或更長(zhǎng)，優(yōu)選0.1～500s的時(shí)間。當(dāng)排氣區(qū)壓力高于1.013×105Pa時(shí)，加入的溶劑和揮發(fā)性成分不能從擠塑機(jī)中排出。
由熔融法生產(chǎn)的芳族聚碳酸酯，當(dāng)按本發(fā)明與催化劑鈍化劑捏合之后便失去其殘余催化劑的活性，可模塑為具有出色穩(wěn)定性的模塑產(chǎn)品。
排氣劑具有通過(guò)減壓蒸發(fā)促進(jìn)揮發(fā)性成分脫除的功能，這些揮發(fā)性成分例如是芳族聚碳酸酯生產(chǎn)中副產(chǎn)的芳族單羥基化合物(如苯酚)、原料(芳族二羥基化合物和碳酸二酯)及低分子量低聚物。當(dāng)對(duì)諸成分捏合時(shí)，排氣劑具有去除由所用溶劑或捏合反應(yīng)產(chǎn)生的揮發(fā)性成分的功能。
排氣劑是經(jīng)由模塊A或B的捏合單元加入的。就是說(shuō)，在模塊A的情況下它經(jīng)由捏合單元，在模塊B的情況下經(jīng)由中性捏合單元或正向捏合單元加入。排氣劑可分成與模塊數(shù)目相對(duì)應(yīng)的若干部分并加入到各模塊中，這要比對(duì)排氣劑實(shí)施一次捏合的情況更為優(yōu)選。排氣劑優(yōu)選采用模塊A進(jìn)行捏合。
排氣劑在減壓作用下從模塊的全螺紋單元的排氣口排出。
芳族聚碳酸酯與排氣劑的捏合在200～350℃的溫度，優(yōu)選240～320℃，以及0.3MPa或更高的壓力，優(yōu)選0.5MPa或更高的條件下實(shí)施。當(dāng)溫度低于200℃時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)芳族聚碳酸酯與排氣劑的捏合；而當(dāng)溫度高于350℃時(shí)，將出現(xiàn)不利的芳族聚碳酸酯的熱分解。
在本發(fā)明中，芳族聚碳酸酯在排氣劑存在下的捏合時(shí)間由芳族聚碳酸酯在捏合區(qū)的平均停留時(shí)間決定。在擠塑機(jī)具有多個(gè)捏合區(qū)的情況下，該時(shí)間以這多個(gè)捏合區(qū)的平均停留時(shí)間之和來(lái)表示，但優(yōu)選在0.05～100s，尤其優(yōu)選0.1～60s。當(dāng)在排氣劑存在下的捏合時(shí)間低于上述范圍時(shí)，揮發(fā)性成分的脫除將不令人滿(mǎn)意；而當(dāng)捏合時(shí)間超過(guò)上述范圍時(shí)，在經(jīng)濟(jì)上是不利的。
排氣劑是在模塊的全螺紋單元的排氣區(qū)在真空泵的減壓作用下與揮發(fā)性成分一起排出到擠塑機(jī)之外的。在這里的壓力為1.013×105Pa或更低，優(yōu)選6.667×104Pa或更低；時(shí)間為0.05s或更長(zhǎng)，優(yōu)選0.1～500s。
樹(shù)脂添加劑可直接地捏合到芳族聚碳酸酯中，或者在它們成形為母?；蛘呷芙饣蚍稚⒃谶m當(dāng)溶劑中之后再捏合。樹(shù)脂添加劑被加入到模塊A或B的捏合單元的捏合區(qū)內(nèi)。優(yōu)選將樹(shù)脂添加劑加入到模塊A的捏合單元的捏合區(qū)中。樹(shù)脂添加劑可按照將每一種分成若干部分并經(jīng)由多個(gè)模塊加入，或者諸樹(shù)脂添加劑可分成若干組并由多個(gè)模塊分別加入。
芳族聚碳酸酯與樹(shù)脂添加劑的捏合在200～350℃，優(yōu)選240～320℃的溫度下，和0.3MPa或更高，優(yōu)選0.5MPa或更高的壓力下持續(xù)0.05s或更長(zhǎng)，優(yōu)選0.1～1，000s的時(shí)間。當(dāng)溫度低于200℃時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)芳族聚碳酸酯與樹(shù)脂添加劑之間的捏合，而當(dāng)溫度高于350℃時(shí)，將出現(xiàn)不利的芳族聚碳酸酯的熱分解。
模塊的全螺紋單元的排氣區(qū)優(yōu)選由真空泵之類(lèi)的設(shè)備抽真空，以便從擠塑機(jī)中脫除溶劑和揮發(fā)性成分。抽真空在1.013×105Pa或更低，優(yōu)選6.667×104pa或更低的壓力下持續(xù)0.05s或更長(zhǎng)，優(yōu)選0.1～500s。當(dāng)排氣區(qū)壓力高于1.013×105Pa時(shí)，所加入的溶劑和揮發(fā)性成分不能從擠塑機(jī)中脫除。
上面，已描述了諸成分捏合方法和條件的優(yōu)選模式。每一種成分可單獨(dú)地捏合到，或者可將2種或3種成分的混合物捏合到芳族聚碳酸酯中。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作便出乎意料地獲得揮發(fā)性成分含量極少的芳族聚碳酸酯，所述操作包括采用包含本發(fā)明1個(gè)或多個(gè)模塊的雙螺桿擠塑機(jī)，在特定條件下，將作為排氣劑的水捏合到芳族聚碳酸酯中，同時(shí)揮發(fā)性成分則從排氣區(qū)排出。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，按如下方法芳族聚碳酸酯中的揮發(fā)性成分含量可顯著降低，且催化劑鈍化劑的加入效果可進(jìn)一步改善，即，當(dāng)水在特定條件下按上述方法捏合時(shí)，催化劑鈍化劑與水一起加入，而且水與催化劑鈍化劑的加入和捏合可在同一模塊中實(shí)施。
本發(fā)明提供一種作為改進(jìn)方法的從芳族聚碳酸酯中脫除揮發(fā)性成分的方法，包括下列步驟將水在0.3～10MPa絕對(duì)壓力下，在包含至少1個(gè)本發(fā)明模塊的雙螺桿擠塑機(jī)的該模塊捏合單元捏合區(qū)中，捏合到芳族聚碳酸酯中，并從該模塊的全螺紋單元區(qū)脫除揮發(fā)性成分。
本發(fā)明還提供一種在0.3～10MPa絕對(duì)壓力條件下捏合水和催化劑鈍化劑的混合溶液的方法，該混合溶液用以代替上述方法中的水，這是另一種改進(jìn)方法。
下面將就這些方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
這些方法均為高壓水捏合法，特征在于，模塊的上游側(cè)的單元與下游側(cè)的單元操作在彼此間壓差非常大的條件下進(jìn)行，這是因?yàn)榘ㄋ膿]發(fā)性成分是通過(guò)了物料密封單元和反向捏合單元之后在減壓下從布置在下游側(cè)的全螺紋單元排出的。
據(jù)設(shè)想，捏合單元內(nèi)均勻分散在聚合物中的排氣劑到了全螺紋單元后由于上述巨大壓差導(dǎo)致突然膨脹，膨脹的結(jié)果就為包含在聚合物中的揮發(fā)性成分的揮發(fā)提供了顯著增加的聚合物表面面積，從而促進(jìn)了揮發(fā)性成分的脫除。
因此，采用模塊A對(duì)于此種高壓捏合法是有利的；此時(shí)可實(shí)現(xiàn)芳族聚碳酸酯充滿(mǎn)率從物料密封單元到全螺紋單元的連續(xù)降低，盡管存在著巨大的壓差，與此同時(shí)外來(lái)雜質(zhì)的生成也可得到抑制。
在上述方法中，水是在0.3～10MPa，優(yōu)選0.5～5MPa，尤其優(yōu)選1～2MPa的絕對(duì)壓力以及200～350℃，優(yōu)選220～300℃的溫度下進(jìn)行捏合。捏合時(shí)間是0.05～20s，優(yōu)選0.1～15s每模塊。當(dāng)采用多個(gè)模塊時(shí)，總捏合時(shí)間為0.05～100s，優(yōu)選0.1～60s。
被捏合水的比例，以100重量份芳族聚碳酸酯每模塊為基準(zhǔn)，是0.1～5重量份，優(yōu)選0，3～4重量份。
再有，在上述方法中，水與催化劑鈍化劑的混合溶液可直接地捏合，并不需要預(yù)先使催化劑鈍化；和催化劑的鈍化與揮發(fā)性成分的脫除可在同一模塊內(nèi)進(jìn)行。
在這種情況下，已發(fā)現(xiàn)，不會(huì)顯著發(fā)生由水導(dǎo)致的聚合物分解，因?yàn)榇呋瘎┑拟g化進(jìn)行得很快。
當(dāng)水與催化劑鈍化劑的混合溶液按此法捏合時(shí)，壓力、溫度以及捏合時(shí)間與上面基本相同。水的比例也與上面相同?；旌先芤褐写呋瘎┾g化劑的比例，以1當(dāng)量含于芳族聚碳酸酯中的聚合催化劑為基準(zhǔn)，為0.5～50當(dāng)量，優(yōu)選0.5～10當(dāng)量，尤其優(yōu)選0.8～5當(dāng)量。
在上述條件下，水或者水和催化劑鈍化劑混合溶液被加入到處于高壓下的模塊捏合單元的捏合區(qū)中并捏合到芳族聚碳酸酯中，然后，包括水的揮發(fā)性成分從處于低壓下的該模塊的全螺紋單元排氣區(qū)排出擠塑機(jī)外。在這種情況下，排氣區(qū)壓力為1.333×10Pa(0.1mmHg)～1.013×105Pa(760mmHg)，優(yōu)選1.333×102Pa(1mmHg)～6.667×104Pa(500mmHg)。
包含在芳族聚碳酸酯中的揮發(fā)性成分(尤其是原料成分、反應(yīng)副產(chǎn)物、溶劑等)，按上述改進(jìn)方法可非常高效地脫除，并可獲得熱穩(wěn)定性、顏色穩(wěn)定性和耐水解性均極佳且這些成分的含量極低的芳族聚碳酸酯。進(jìn)而，當(dāng)芳族聚碳酸酯與催化劑鈍化劑以及水一起捏合時(shí)，除了獲得上述效果之外，還可改善催化劑的鈍化效果，同時(shí)還可達(dá)到簡(jiǎn)化捏合步驟的效果。
當(dāng)水在本發(fā)明中作為排氣劑使用時(shí)，水在真空泵的作用下以水蒸氣形式與揮發(fā)性成分一起從擠塑機(jī)每個(gè)模塊的排氣區(qū)排出到擠塑機(jī)以外。
作為在低壓下收集并從含揮發(fā)性成分(低分子量物質(zhì))的水蒸氣中分離出揮發(fā)性成分的手段，迄今一直采用下列方法一種是采用多個(gè)熱交換器或帶冷卻夾套和/或蛇管的罐將低分子量物質(zhì)在真空下冷卻到低于其熔點(diǎn)的溫度，使其凝結(jié)在熱交換表面上并將它們收集起來(lái)，當(dāng)?shù)头肿恿课镔|(zhì)的附著導(dǎo)致在該設(shè)備的進(jìn)口與出口側(cè)之間出現(xiàn)壓差時(shí)就切換到備用的設(shè)備，然后實(shí)施利用加熱或以溶劑進(jìn)行的洗滌以除掉低分子量物質(zhì)；另一種是采用能溶解所生成的低分子量物質(zhì)的溶劑作為洗滌溶液，使其與低分子量物質(zhì)蒸汽進(jìn)行接觸，從而溶解并收集該低分子量物質(zhì)。
然而，由于上述傳統(tǒng)上使用的方法都要求設(shè)備的切換和洗滌，故需要復(fù)雜的設(shè)備或者必須用蒸餾來(lái)再生大量溶劑以實(shí)現(xiàn)洗滌溶液的循環(huán)利用。因此，以上的方法都存在這樣的問(wèn)題，即，為在減壓下連續(xù)和持續(xù)地收集低分子量物質(zhì)需要巨大的花費(fèi)。
根據(jù)本發(fā)明人的研究，已發(fā)現(xiàn)一種低成本收集方法，它使得在低壓下低分子量物質(zhì)的收集操作得以容易和連續(xù)地進(jìn)行。
就是說(shuō)，本發(fā)明提供一種采用雙螺桿擠塑機(jī)和以水為排氣劑的脫除芳族聚碳酸酯中所含揮發(fā)性成分的方法，其特征在于，在擠塑機(jī)排氣口與真空泵之間設(shè)置真空收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括下列步驟1)水蒸汽與揮發(fā)性成分的冷凝步驟即通過(guò)將這些在擠塑機(jī)中產(chǎn)生的蒸汽引入到用冷水作為洗滌溶液的洗滌器中并使它們與溫度低于其在洗滌器操作壓力下沸點(diǎn)的冷水進(jìn)行接觸；2)從洗滌器所排出的含固化揮發(fā)性成分的洗滌溶液中分離出固化揮發(fā)性成分的步驟；3)將分離出固化揮發(fā)性成分以后的水冷卻到低于其在洗滌器操作壓力下沸點(diǎn)的溫度的步驟；以及
4)將冷卻后的水循環(huán)到洗滌器中的步驟；在上述脫除方法中，作為排氣劑在擠塑機(jī)中被捏合進(jìn)去的水除包含水之外還可包含如上所述其他需捏合的成分，尤其可使用一種催化劑鈍化劑與水的混合溶液。
如上所述，當(dāng)水作為一種成分在本發(fā)明捏合方法中進(jìn)行捏合時(shí)，水在真空泵的減壓作用下與揮發(fā)性成分一起從每個(gè)模塊的全螺紋單元排氣區(qū)以水蒸汽的形式排出到擠塑機(jī)以外。
本發(fā)明的脫除方法是一種從擠塑機(jī)全螺紋單元所排出的水蒸氣中收集揮發(fā)性成分的系統(tǒng)。下面將結(jié)合圖3～6描述該收集系統(tǒng)，然而要知道，本發(fā)明不限于這些圖所示的方案。
本文所使用的術(shù)語(yǔ)“真空泵”是指用于產(chǎn)生真空的裝置。除了圖3所示的真空泵之外，還可使用噴射器之類(lèi)的設(shè)備。
術(shù)語(yǔ)“蒸汽管線(xiàn)9與真空泵1之間”是指連接雙螺桿擠塑機(jī)21的排氣口的真空管線(xiàn)2與連接真空泵1的蒸汽管線(xiàn)9之間，如圖3所示。
洗滌器10布置在連接雙螺桿擠塑機(jī)21排氣口的真空管線(xiàn)2與連接真空泵1的蒸汽管線(xiàn)9之間。
本發(fā)明所使用的洗滌器不受特殊限制，任何結(jié)構(gòu)的洗滌器均可使用，只要它能使洗滌溶液與蒸汽進(jìn)行充分接觸而且壓力損失小。一種洗滌器的例子示于圖4中。
在圖4中，數(shù)字代號(hào)10代表豎直安裝的筒形立式塔(洗滌器身)、多個(gè)噴淋嘴3安裝在不同高度處塔10斷面的中心部分，從噴淋嘴3噴灑出要求數(shù)量的洗滌溶液。
用于引入來(lái)自雙螺桿擠塑機(jī)的含水蒸氣的氣體的進(jìn)口5設(shè)在塔10的側(cè)壁上，使得由進(jìn)口5引入到塔中的揮發(fā)性成分的蒸汽與洗滌溶液進(jìn)行接觸，從而因冷卻而固化并被除掉。
用作排氣劑的水的蒸汽發(fā)生液化并被包含在洗滌溶液中。去除了水蒸氣和揮發(fā)性成分蒸汽之后的氣體從出口4經(jīng)由設(shè)在塔10頂部的真空管線(xiàn)被引入到真空泵1中并排出。
必須小心保護(hù)進(jìn)口5，使之不受到洗滌溶液的噴淋。
包含固化的揮發(fā)性成分、用作排氣劑的水以及水溶性揮發(fā)性成分的洗滌溶液，由設(shè)在塔下部的出口6排出。
在本發(fā)明脫除方法中，由于洗滌溶液包含作為排氣劑的水，故從洗滌器排出的洗滌溶液變成包含有待收集的固化揮發(fā)性成分的水淤漿。該淤漿經(jīng)由洗滌溶液管線(xiàn)11引入到洗滌溶液儲(chǔ)罐7中。
洗滌溶液儲(chǔ)罐7優(yōu)選備有攪拌器以防止淤漿的沉降。
當(dāng)采用上述洗滌器時(shí)，使用的噴淋嘴優(yōu)選是如圖5所示的在噴淋錐內(nèi)具有噴淋液滴的完整錐形噴嘴，或者是如圖6所示的內(nèi)部為空心的中空錐形噴嘴。這二者當(dāng)中，完整錐形噴嘴是最優(yōu)選的。
洗滌溶液的流率優(yōu)選是從雙螺桿擠塑機(jī)排出的水蒸氣與揮發(fā)性成分氣體總重量的100～1，000倍。
用作洗滌溶液的水的溫度必須控制在低于其在洗滌器收集壓力下的沸點(diǎn)的溫度。當(dāng)該溫度高于沸點(diǎn)時(shí)，難以維持抽真空所要求的真空度，這是因?yàn)橄礈烊芤汉蛽]發(fā)性成分蒸發(fā)蒸餾到真空泵中從而妨礙操作。理想的是，從收集效率的觀點(diǎn)出發(fā)，將溫度控制到比在收集壓力下的水的沸點(diǎn)低5℃溫度。
希望將雙螺桿擠塑機(jī)21連接到噴淋嘴3的蒸汽管線(xiàn)9以及設(shè)在洗滌器上的蒸汽管線(xiàn)進(jìn)口5，如圖3所示，都一直維持在100℃或更高的溫度，這可通過(guò)諸如蒸汽之類(lèi)的加熱介質(zhì)或諸如夾套之類(lèi)的加熱裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便防止揮發(fā)性成分(低分子量物質(zhì))的粘附。
用于向洗滌器中引入蒸汽的如圖4所示進(jìn)口5的安裝角度8，優(yōu)選與豎直方向成45～80°，以便該接口朝下與洗滌器相接。
當(dāng)?shù)头肿恿课镔|(zhì)粘附到洗滌塔內(nèi)壁上時(shí)，可設(shè)置用于清除粘附部分的噴淋嘴，以便通過(guò)噴淋強(qiáng)制清理。
在洗滌器和如圖3所示連接洗滌器與洗滌溶液儲(chǔ)罐的洗滌溶液管線(xiàn)11中，最好不要做成有任何一部分的直徑大大不同于其他部分的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@將對(duì)排出含有固態(tài)揮發(fā)性成分的洗滌溶液的流動(dòng)造成阻力。當(dāng)做成了此種部分時(shí)，優(yōu)選將限流角度規(guī)定在10°或更低。
如圖4所示，在洗滌溶液儲(chǔ)罐7中的含被收集固體的洗滌溶液，由洗滌溶液泵13送至分離器14，以便除掉含在洗滌溶液中的要收集的固體。
固化的揮發(fā)性成分的分離方法不受特殊限制，任何方法均可接受，只要它能徹底、高效地除掉洗滌溶液中所包含的固體即可。在這些手段當(dāng)中，利用離心或過(guò)濾的固體分離方法是優(yōu)選的。
利用離心分離固體的設(shè)備不受特殊限制，市場(chǎng)上供應(yīng)的離心分離設(shè)備均可使用，例如包括臥式連續(xù)離心分離機(jī)和具有豎直內(nèi)網(wǎng)的半連續(xù)離心分離機(jī)。
利用過(guò)濾分離固體的設(shè)備不受特殊限制，然而連續(xù)過(guò)濾器，例如帶式過(guò)濾機(jī)和轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、筒式過(guò)濾器、吊蘭過(guò)濾器、粗濾器等均可使用。這些裝置還可根據(jù)需要組合使用。
對(duì)洗滌溶液中所含固體顆粒的收集精度來(lái)說(shuō)，過(guò)濾器的網(wǎng)眼為10μm或更小。就是說(shuō)，優(yōu)選能收集直徑10μm顆粒中的90％或更多，更優(yōu)選收集2μm直徑顆粒的90％或更多。當(dāng)使用不能徹底實(shí)施固-液分離的裝置時(shí)，未溶解的固體將粘附在洗滌溶液管線(xiàn)16的內(nèi)表面和其他裝置內(nèi)部，從而妨礙長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)操作。
優(yōu)選將在洗滌溶液儲(chǔ)罐與固-液分離器之間的洗滌溶液管線(xiàn)12和15的流率設(shè)定在1m/s或更高，以防固體在這些管線(xiàn)內(nèi)表面上的附著，還優(yōu)選盡可能消除阻力(部件)，例如不必要的彎曲部分等，以減少流動(dòng)阻力。
經(jīng)過(guò)上述固-液分離器之后，優(yōu)選將多余的水從收集系統(tǒng)中排出并根據(jù)需要對(duì)廢水進(jìn)行處理，以抑制由用作排氣劑的水導(dǎo)致洗滌溶液數(shù)量的增加。
為了循環(huán)利用已去除固化揮發(fā)性成分之后的作為洗滌溶液的水，該水借助洗滌溶液冷卻器18冷卻到低于其在洗滌器操作壓力下沸點(diǎn)的預(yù)定溫度。為此目的所使用的裝置不受特殊限制，可在上述帶攪拌器的洗滌溶液儲(chǔ)罐7內(nèi)安裝冷卻夾套和/或蛇管，或者可采用熱交換器，如列管熱交換器、板式熱交換器或刮板式熱交換器。
用于將冷卻后的水循環(huán)到洗滌器中的裝置是連接上述溶液冷卻器18與洗滌器噴淋嘴的管線(xiàn)，它由流量計(jì)19和備有自動(dòng)閥以控制流率的洗滌溶液管線(xiàn)組成。應(yīng)盡可能消除不希望的彎曲部分以防止洗滌溶液管線(xiàn)16產(chǎn)生加壓阻力。
采用本發(fā)明的蒸汽收集方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)、連續(xù)、長(zhǎng)期操作，而且操作期間所需要的勞力和能量也可大大減少。
由于用作排氣劑的水同時(shí)又作為洗滌溶液，與以有機(jī)溶劑之類(lèi)作為洗滌溶液的其他情況相比，本發(fā)明的排氣劑收集方法可大大簡(jiǎn)化，而且也容易實(shí)現(xiàn)循環(huán)，這是因?yàn)橛蛇^(guò)濾器之類(lèi)收集到的揮發(fā)性成分不經(jīng)熱處理或其他溶劑處理。
本發(fā)明適用于芳族聚碳酸酯。然而，本發(fā)明也適用于其他可能受到諸如變色、交聯(lián)或膠凝等滯留劣化困擾的樹(shù)脂。本發(fā)明的效果對(duì)于普遍使用的熱塑性樹(shù)脂都是顯著的，尤其是聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺和聚酯這樣一些容易發(fā)生諸如變色、交聯(lián)或膠凝之類(lèi)滯留劣化的樹(shù)脂。然而，在這些當(dāng)中，芳族聚碳酸酯對(duì)諸如變色、交聯(lián)或膠凝之類(lèi)的滯留劣化非常敏感，因此本發(fā)明設(shè)備和方法的使用價(jià)值尤其大。
下面，將給出本發(fā)明的實(shí)施例。提供這些實(shí)施例的目的是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但從任何意義上均不得視為限制。
實(shí)施例中的“％”和“份數(shù)”分別指“wt％”和“重量份”，除非另行指明。以下實(shí)施例中獲得的芳族聚碳酸酯物理性能的測(cè)定方法如下。
(1)特性粘度和粘均分子量采用烏氏粘度計(jì)測(cè)定濃度為0.7g/dl的二氯甲烷溶液的特性粘度并由下式獲得粘均分子量。=1.23×10-4M0．83(2)雜質(zhì)粒子數(shù)目100g聚碳酸酯溶解在1L二氯甲烷溶液中，所配成的溶液以30μm孔(poses)徑的過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾，在顯微鏡下數(shù)出過(guò)濾介質(zhì)上截留的雜質(zhì)粒子數(shù)目。
(3)揮發(fā)性成分含量在由100g聚碳酸酯溶解在1L二氯甲烷配制的溶液中，以乙腈萃取并采用Toso公司的高速液體色譜儀測(cè)定其中所包含的苯酚和碳酸二苯酯。
(4)切粒色相采用Nippon Denshoku Kogyo公司的色差計(jì)測(cè)定。
實(shí)例12，2-雙(4-羥苯基)丙烷和碳酸二苯酯按摩爾比1∶1.02加入到備有攪拌器的溶解罐中，并在以氮?dú)庵脫Q容器內(nèi)部之后在150℃進(jìn)行溶解，然后混合溶液轉(zhuǎn)移到維持在150℃下的原料儲(chǔ)罐中。
隨后，混合溶液連續(xù)地加入到裝有分餾柱、內(nèi)部溫度維持在220℃和內(nèi)部壓力13，333 Pa(100mmHg)的立式攪拌釜中，連續(xù)加入雙酚A二鈉鹽和氫氧化四甲銨，加入量以1mol 2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)分別為5×10-7當(dāng)量和1×10-4當(dāng)量，并通過(guò)從分餾柱中脫除所生成的苯酚進(jìn)行反應(yīng)。所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物(1)由齒輪泵連續(xù)地排出。
反應(yīng)產(chǎn)物(1)被連續(xù)地加入到裝有分餾柱、內(nèi)部溫度維持在250℃和內(nèi)部壓力1，333Pa(10mmHg)的立式攪拌釜中。并通過(guò)從分餾柱中脫除所生成的苯酚進(jìn)行反應(yīng)。所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物(2)由齒輪泵連續(xù)地排出。
然后，反應(yīng)產(chǎn)物(2)連續(xù)地加入到內(nèi)部溫度維持在270℃、內(nèi)部壓力在133Pa(1mmHg)的臥式反應(yīng)器中。通過(guò)進(jìn)一步進(jìn)行聚合，其間從反應(yīng)體系中不斷脫除生成的苯酚，獲得粘均分子量15，300的芳族聚碳酸酯。
隨后，該芳族聚碳酸酯連續(xù)地加入到嚙合雙螺桿擠塑機(jī)中。在雙螺桿擠塑機(jī)中，加入并捏合進(jìn)2倍于用作聚合催化劑的雙酚A二鈉鹽當(dāng)量數(shù)的催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)以使聚合催化劑鈍化，并加入以碳酸酯為基準(zhǔn)1wt％的排氣劑(水)，以除去揮發(fā)性成分，從而連續(xù)獲得穩(wěn)定化的芳族聚碳酸酯。該熔融狀態(tài)芳族聚碳酸酯由模頭(dice)擠出并由切粒機(jī)切粒，從而獲得最終產(chǎn)品芳族聚碳酸酯。
催化劑鈍化劑的加入及捏合以及揮發(fā)性成分的脫除二者采用一種模塊(A)來(lái)實(shí)施，該模塊由正向捏合單元、中性捏合單元、反向捏合單元、密封環(huán)單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成，并將上述添加劑加入到正向捏合單元中。
所用正向捏合單元是通過(guò)5個(gè)或更多個(gè)錠子形扁平板組合在一起形成的，每個(gè)錠子形扁平板沿螺桿軸方向的厚度為螺桿直徑的0.1倍。而且，錠子形的長(zhǎng)軸對(duì)短軸比值為1.614；錠子形的長(zhǎng)軸最大值為機(jī)筒體直徑的0.979倍。錠子形扁平板沿芳族聚碳酸酯輸送方向組合在一起時(shí)，其正向相位角為45°，其中以軸的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎?br> 所使用的中性捏合單元是通過(guò)5個(gè)或更多個(gè)錠子形扁平板組合在一起形成的，每個(gè)錠子形扁平板沿螺桿軸方向的厚度為螺桿直徑的0.1倍。而且，錠子形的長(zhǎng)軸對(duì)短軸比值為1.614；錠子形的長(zhǎng)軸最大值為機(jī)筒體直徑的0.979倍。
所使用的反向捏合單元是通過(guò)5個(gè)或更多個(gè)錠子形扁平板組合在一起形成的，每個(gè)錠子形扁平板沿螺桿軸方向的厚度為螺桿直徑的0.1倍。而且，錠子形的長(zhǎng)軸對(duì)短軸比值為1.614；錠子形的長(zhǎng)軸最大值為機(jī)筒體直徑的0.979倍。錠子形扁平板沿芳族聚碳酸酯輸送方向組合在一起時(shí)，其負(fù)向相位角為45°，其中以軸的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎?br> 所使用的密封環(huán)單元是通過(guò)在左右軸上各裝配一個(gè)圓形扁平板構(gòu)成的，圓形扁平板沿螺桿軸方向的厚度為螺桿直徑的0.1倍。圓形扁平板的直徑為機(jī)筒體直徑的0.979倍。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以肉眼觀察螺桿軸時(shí)，它保持了運(yùn)轉(zhuǎn)前的金屬光澤，未看到諸如碳化了的物料之類(lèi)外來(lái)雜質(zhì)的粘附。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為41。
實(shí)例2在雙螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行了端羥基封閉劑(2-甲氧基羰基苯基苯基碳酸酯)和催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)的加入及捏合。芳族聚碳酸酯是按照與實(shí)例1相同的方式獲得的，不同的是，用于加入并捏合端羥基封閉劑的模塊(B)由中性捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始順序排列構(gòu)成；而用于加入并捏合催化劑鈍化劑的模塊(A)由正向捏合單元、反向捏合單元、反螺紋單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以肉眼觀察螺桿軸時(shí)，它保持了運(yùn)轉(zhuǎn)前的金屬光澤，未看到諸如碳化了的物料之類(lèi)外來(lái)雜質(zhì)的粘附。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為39。
實(shí)例3在雙螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行了端羥基封閉劑(2-甲氧基羰基苯基苯基碳酸酯)和催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)的加入及捏合。芳族聚碳酸酯是按照與實(shí)例1相同的方式獲得的，不同的是，用于加入并捏合端羥基封閉劑的模塊(B)由正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始順序排列構(gòu)成；而用于加入并捏合催化劑鈍化劑的模塊(A)由正向捏合單元、反向捏合單元、反螺紋單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以肉眼觀察螺桿軸時(shí)，它保持了運(yùn)轉(zhuǎn)前的金屬光澤，未看到諸如碳化了的物料之類(lèi)外來(lái)雜質(zhì)的粘附。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為44。
實(shí)例4在雙螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行了催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)和添加劑(甘油的一硬脂酸酯)的加入及捏合。芳族聚碳酸酯是按照與實(shí)例1相同的方式獲得的，不同的是，用于加入并捏合催化劑鈍化劑的模塊(A)由正向捏合單元、反向捏合單元、密封環(huán)單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成；而用于加入并捏合添加劑的模塊(B)由正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以肉眼觀察螺桿軸時(shí)，它保持了運(yùn)轉(zhuǎn)前的金屬光澤，未看到諸如碳化了的物料之類(lèi)外來(lái)雜質(zhì)的粘附。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為41。
實(shí)例5在雙螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行了催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)和借助側(cè)線(xiàn)加料機(jī)的添加劑母料粉末(4，4’-亞聯(lián)苯基二次膦酸(2，4-二叔丁苯基))的加入及捏合。用于加入并捏合催化劑鈍化劑的模塊(A)由正向捏合單元、反向捏合單元、密封環(huán)單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成；而用于加入并捏合添加劑母料粉末的模塊(C)由全螺紋單元、反螺紋單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成；并且在模塊(C)之后設(shè)有捏合及排氣區(qū)，由正向捏合單元、中性捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元構(gòu)成。芳族聚碳酸酯是按照與實(shí)例1相同的方式獲得的，不同的是，將添加劑母料粉末加入到模塊(C)的第2全螺紋單元中。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以肉眼觀察螺桿軸時(shí)，它保持了運(yùn)轉(zhuǎn)前的金屬光澤，未看到諸如碳化了的物料之類(lèi)外來(lái)雜質(zhì)的粘附。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為39。
對(duì)比例1在雙螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行了催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)和排氣劑(水)的加入及捏合。芳族聚碳酸酯是按照與實(shí)例1相同的方式獲得的，不同的是，用于加入并捏合催化劑鈍化劑和排氣劑(水)的模塊(A)由正向捏合單元、中性捏合單元、反向捏合單元、密封環(huán)單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以肉眼觀察螺桿軸時(shí)，看到碳化了的物料粘附在密封環(huán)單元與下游側(cè)全螺紋單元之間的邊界上。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為100或更高。
對(duì)比例2在雙螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行了端羥基封閉劑(2-甲氧基羰基苯基苯基碳酸酯)和催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)的加入及捏合。芳族聚碳酸酯是按照與實(shí)例1相同的方式獲得的，不同的是，用于加入并捏合端羥基封閉劑的模塊由中性捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成；用于加入并捏合催化劑鈍化劑的模塊由正向捏合單元、反向捏合單元、反螺紋單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以肉眼觀察螺桿軸時(shí)，看到碳化了的物料粘附在端羥基封閉劑捏合區(qū)的中性捏合單元的表面與下游側(cè)全螺紋單元之間的邊界上。還看到碳化了的物料在催化劑鈍化劑加入及捏合區(qū)的反螺紋單元與下游側(cè)全螺紋單元之間邊界上的粘附。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為100或更高。
對(duì)比例3在雙螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行了端羥基封閉劑(2-甲氧基羰基苯基苯基碳酸酯)和催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)的加入及捏合。芳族聚碳酸酯是按照與實(shí)例1相同的方式獲得的，不同的是，用于加入并捏合端羥基封閉劑的模塊由正向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成；用于加入并捏合催化劑鈍化劑的模塊由正向捏合單元、反向捏合單元、反螺紋單元及全螺紋單元從上游側(cè)開(kāi)始排列構(gòu)成。
經(jīng)過(guò)40天運(yùn)轉(zhuǎn)后以?xún)?nèi)眼觀察螺桿軸時(shí)，看到碳化了的物料粘附在端羥基封閉劑捏合區(qū)的正向捏合單元的表面與下游側(cè)全螺紋單元之間的邊界上。還看到碳化了的物料在催化劑鈍化劑加入并捏合區(qū)的反螺紋單元與下游側(cè)全螺紋單元之間邊界上的粘附。而且，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間芳族聚碳酸酯最終產(chǎn)品中包含的最大雜質(zhì)數(shù)目為100或更高。
實(shí)例6
2，2-雙(4-羥苯基)丙烷和碳酸二苯酯按摩爾比1∶1.02加入到以氮?dú)庵脫Q了容器內(nèi)部的備有攪拌器的溶解罐中，并進(jìn)行溶解。
隨后，混合溶液連續(xù)地加入到裝有分餾柱、內(nèi)部溫度維持在220℃和內(nèi)部壓力1.333×104Pa(100mmHg)的立式攪拌釜中，連續(xù)加入雙酚A二鈉鹽和氫氧化四甲銨，加入量以1mol 2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)分別為5×10-7當(dāng)量和1×10-4當(dāng)量，并通過(guò)從分餾柱中脫除所生成的苯酚進(jìn)行反應(yīng)。所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物(1)由齒輪泵連續(xù)地排出。
然后，反應(yīng)產(chǎn)物(1)被連續(xù)地加入到裝有分餾柱、內(nèi)部溫度維持在250℃和內(nèi)部壓力1，333Pa(10mmHg)的立式攪拌釜中。并通過(guò)從分餾柱中脫除所生成的苯酚進(jìn)行反應(yīng)。所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物(2)由齒輪泵連續(xù)地排出。
然后，反應(yīng)產(chǎn)物(2)連續(xù)地加入到內(nèi)部溫度維持在270℃、內(nèi)部壓力在133.3Pa(1mmHg)的臥式反應(yīng)器中。通過(guò)進(jìn)一步進(jìn)行聚合，其間從反應(yīng)體系中不斷脫除生成的苯酚，獲得粘均分子量15，300的聚碳酸酯。該碳酸酯含有170ppm苯酚和250ppm碳酸二苯酯。
隨后，該聚碳酸酯以熔融狀態(tài)連續(xù)地加入到嚙合雙螺桿擠塑機(jī)中，它包括4個(gè)模塊，每個(gè)模塊具有溶液加入及捏合區(qū)以及排氣區(qū)。十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽，以0.02wt％水溶液形式，按照每1當(dāng)量作為下述聚合催化劑的雙酚A二鈉鹽2當(dāng)量的用量(以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)，2mol)連續(xù)加入并捏合到聚碳酸酯中，所述聚合催化劑為在壓力為1.5MPa的第1模塊的溶液加入及捏合區(qū)中的聚合催化劑；水從維持在2.0×103Pa(15mmHg)壓力下的第1模塊排氣口排出，從而使聚合催化劑鈍化；同時(shí)一部分包含在聚合物中的揮發(fā)性成分也被脫除。隨后，向第2～第4模塊的溶液加入和捏合區(qū)中，在1.5MPa的壓力下，連續(xù)加入以100重量份聚碳酸酯每單元模塊為基準(zhǔn)1wt％的水，并在這4個(gè)模塊中進(jìn)行20s總時(shí)間的捏合。聚碳酸酯中含有的揮發(fā)性成分通過(guò)將緊接著每個(gè)溶液加入及捏合區(qū)之后的排氣區(qū)壓力降低到2.0×103Pa(15mmHg)來(lái)脫除，所獲得的聚碳酸酯由模頭中擠出，隨后由切粒機(jī)切粒，從而獲得聚碳酸酯最終產(chǎn)品。
所獲聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表1中。
實(shí)例7～16按照與實(shí)例6相同的方式獲得聚碳酸酯，不同的是，在實(shí)例7和8中改變了捏合壓力，實(shí)例9和10中改變了捏合時(shí)間，實(shí)例11和12中改變了加水量，實(shí)例13和14中改變了樹(shù)脂溫度，實(shí)例15和16中改變了排氣壓力，具體如表1所示。所獲聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表1中。
表1
注1)以1mol 2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量注3)以每單元模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的加水量表1(續(xù))
注1)以1mol 2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量注3)以每單元模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的加水量實(shí)例17按照與實(shí)例6相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，用如表2所示數(shù)量的對(duì)甲苯磺酸四丁基銨鹽作為催化劑鈍化劑。所獲聚碳酸酯含有的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯粘均分子量及色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表2中。
實(shí)例18按照與實(shí)例6相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，用如表2所示數(shù)量的對(duì)甲苯磺酸丁酯作為催化劑鈍化劑。所獲聚碳酸酯含有的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯粘均分子量及色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表2中。
表2
注1)以1當(dāng)量2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量注3)以每單元模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的加水量實(shí)例19～20按照與實(shí)例6相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，催化劑用量及催化劑鈍化劑用量改為如表3所示。所獲每一種聚碳酸酯所含殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及每種聚碳酸酯粘均分子量及色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表3中。
參考例按照與實(shí)例6相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，雙螺桿擠塑機(jī)操作條件當(dāng)中的捏合壓力改為如表3所示。所獲聚碳酸酯含有的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯粘均分子量及色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表3中。
表3
注1)以1當(dāng)量2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量注3)以每單元模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的加水量實(shí)例212，2-雙(4-羥苯基)丙烷和碳酸二苯酯按摩爾比1∶1.02加入到以氮?dú)庵脫Q了容器內(nèi)部的備有攪拌器的溶解罐中，并進(jìn)行溶解。
隨后，混合溶液連續(xù)地加入到裝有分餾柱、內(nèi)部溫度維持在220℃和內(nèi)部壓力1.333×104Pa(100mmHg)的立式攪拌釜中，連續(xù)加入雙酚A二鈉鹽和氫氧化四甲銨，加入量以1mol 2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)分別為5×10-7當(dāng)量和1×10-4當(dāng)量，并通過(guò)從分餾柱中脫除所生成的苯酚進(jìn)行反應(yīng)。所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物(1)由齒輪泵連續(xù)地排出。
然后，反應(yīng)產(chǎn)物(1)被連續(xù)地加入到裝有分餾柱、內(nèi)部溫度維持在250℃和內(nèi)部壓力1，333Pa(10mmHg)的立式攪拌釜中。并通過(guò)從分餾柱中脫除所生成的苯酚進(jìn)行反應(yīng)。所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物(2)由齒輪泵連續(xù)地排出。
然后，反應(yīng)產(chǎn)物(2)連續(xù)地加入到內(nèi)部溫度維持在270℃、內(nèi)部壓力在133.3Pa(1mmHg)的臥式反應(yīng)器中。通過(guò)進(jìn)一步進(jìn)行聚合，其間從反應(yīng)體系中不斷脫除生成的苯酚，獲得粘均分子量15，200的芳族聚碳酸酯。該碳酸酯含有180ppm苯酚和240ppm碳酸二苯酯。
隨后，該芳族聚碳酸酯以熔融狀態(tài)連續(xù)地加入到嚙合雙螺桿擠塑機(jī)中，它包括4個(gè)模塊，每個(gè)模塊具有溶液加入及捏合區(qū)以及排氣區(qū)。十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽，以0.02wt％水溶液形式按照每1當(dāng)量作為聚合催化劑的雙酚A二鈉鹽2當(dāng)量的用量連續(xù)加入并捏合到聚碳酸酯中，所述聚合催化劑為在第1模塊的溶液加入及捏合區(qū)內(nèi)者，隨后，水從維持在2.0×103Pa(15mmHg)壓力下的第1模塊排氣口排出，從而使聚合催化劑鈍化，同時(shí)一部分包含在聚合物中的揮發(fā)性成分也被脫除。隨后，向第2～第4模塊溶液加入及捏合區(qū)的聚碳酸酯中，連續(xù)加入并捏合以聚碳酸酯為基準(zhǔn)1wt％的水，聚碳酸酯中含有的揮發(fā)性成分通過(guò)將緊接著每個(gè)溶液加入及捏合區(qū)之后排氣區(qū)的壓力降低到2.0×103Pa(15mmHg)來(lái)脫除，所獲得的聚碳酸酯由模頭中擠出，隨后由切粒機(jī)切粒，從而獲得聚碳酸酯最終產(chǎn)品。
所獲聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表4中。
實(shí)例22～32
按照與實(shí)例21相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，實(shí)例22和23中改變了混合溶液用量和加水量；實(shí)例24和25中改變了捏合時(shí)間；實(shí)例26和27中，改變了催化劑鈍化劑用量；實(shí)例28、29及30中改變了樹(shù)脂溫度；實(shí)例31和32中改變了排氣壓力，具體如表4所示。所制每種聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表4中。
表4
注1)以1當(dāng)量2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量注3)以第1模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的混合溶液用量注4)以第2～第4模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的加水量表4(續(xù))
注1)以1當(dāng)量2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量注3)以第1模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的混合溶液用量注4)以第2～第4模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的加水量實(shí)例33按照與實(shí)例21相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，使用對(duì)甲苯磺酸四丁基銨鹽作為催化劑鈍化劑，用量如表5所示。所獲聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表5中。
實(shí)例33按照與實(shí)例21相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，使用對(duì)甲苯磺酸丁酯作為催化劑鈍化劑，用量如表5所示。所獲聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表5中。
表5
注1)以1當(dāng)量2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量實(shí)例35及36按照與實(shí)例21相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，催化劑用量及催化劑鈍化劑用量變?yōu)槿绫?所示。所獲每種聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及每種聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表6中。
實(shí)例37～39按照與實(shí)例21相同的方式制備聚碳酸酯，不同的是，實(shí)例37和38的混合溶液用量及加水量以及實(shí)例39的捏合時(shí)間變?yōu)槿绫?所示。所獲每種聚碳酸酯中的殘留苯酚和碳酸二苯酯含量及每種聚碳酸酯的粘均分子量和色相b值的測(cè)定結(jié)果載于表6中。
表6
注1)以1當(dāng)量2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)的催化劑用量注2)以1當(dāng)量雙酚A二鈉鹽為基準(zhǔn)的催化劑鈍化劑用量注3)以第1模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的混合溶液用量注4)以第2～第4模塊的聚碳酸酯通過(guò)量為基準(zhǔn)的加水量實(shí)例40按以下方法獲得粘均分子量為15，200的聚碳酸酯向2，2-雙(4-羥苯基)丙烷和碳酸二苯酯按摩爾比1∶1.02的混合溶液中分別以1mol 2，2-雙(4-羥苯基)丙烷為基準(zhǔn)，5×10-7當(dāng)量和1×10-4當(dāng)量的加入量連續(xù)加入雙酚A二鈉鹽和氫氧化四甲銨，然后通過(guò)脫除所生成的苯酚進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)用圖3所示的設(shè)備進(jìn)行后處理。
所獲聚碳酸酯連續(xù)地加入到嚙合雙螺桿擠塑機(jī)(圖3中數(shù)字代號(hào)21)中，它包括4個(gè)模塊，每個(gè)由捏合單元、密封環(huán)單元、反向捏合單元及全螺紋單元組成。
在該嚙合雙螺桿擠塑機(jī)(圖3中的21)中，0.02wt％催化劑鈍化劑(十二烷基苯磺酸的四丁基鏻鹽)水溶液，由液體注入嘴(圖3中的22)加入并捏合到第1模塊的加入及捏合區(qū)內(nèi)的聚碳酸酯中，其加入量以聚碳酸酯為基準(zhǔn)為1wt％，同時(shí)擠塑機(jī)的第1模塊排氣口在2.0X103Pa排氣壓力下抽真空。隨后，純水以聚碳酸酯為基準(zhǔn)1wt％的用量，由每個(gè)模塊的液體注入嘴(圖3中的23、24及25)加入并捏合到聚碳酸酯中，并且擠塑機(jī)在2.0×103Pa的排氣壓力下抽真空。
將水洗滌-冷凝器連接到雙螺桿擠塑機(jī)的排氣口和真空泵(圖3中的1)上，由2個(gè)噴淋嘴每個(gè)以作為排氣劑的總加水量的200倍的流率供應(yīng)溫度為10℃的純水。在洗滌器中，使用了如圖5所示的實(shí)心錐形噴淋嘴。
由洗滌器排出的洗滌溶液送到連接著洗滌溶液管線(xiàn)(圖3中的11)的洗滌溶液儲(chǔ)罐(圖3中的7)中，借助攪拌器充分混合，并由洗滌溶液泵(圖3中的13)從設(shè)在洗滌溶液儲(chǔ)罐底部的洗滌溶液管線(xiàn)(圖3中的12)連續(xù)排出。
由該泵排出的洗滌溶液進(jìn)而通過(guò)洗滌溶液管線(xiàn)(圖3中的15)送出并由1μm網(wǎng)眼的筒式過(guò)濾器(圖3中的14)過(guò)濾，送入板式熱交換器(圖3中的18)，被重新冷卻到10℃，并循環(huán)到洗滌-冷凝器中。
連接嚙合雙螺桿擠塑機(jī)(圖3中的21)與洗滌器的蒸汽管線(xiàn)(圖3中的9)和連接洗滌器與真空泵(圖3中的1)的真空管線(xiàn)用蒸汽維持在熱狀態(tài)。洗滌器的蒸汽進(jìn)口部分(圖3中的5)外面包裹著蒸汽夾套以防止低沸點(diǎn)產(chǎn)物因局部冷卻而沉積。
在該實(shí)例中，可實(shí)現(xiàn)30天連續(xù)操作不出問(wèn)題，這期間脫除的揮發(fā)性成分由筒式過(guò)濾器收集。
經(jīng)過(guò)30天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)之后，當(dāng)拆開(kāi)并檢查真空收集系統(tǒng)時(shí)，未見(jiàn)到有外來(lái)雜質(zhì)粘附在設(shè)備內(nèi)部，由此證實(shí)，平穩(wěn)、連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)是可能的。
權(quán)利要求
1．一種用于將諸成分捏合到熔融芳族聚碳酸酯中的芳族聚碳酸酯擠塑機(jī)，它是雙螺桿擠塑機(jī)，該擠塑機(jī)包括至少1個(gè)模塊，它由捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成。
2．權(quán)利要求1的擠塑機(jī)，其中物料密封單元是密封環(huán)單元。
3．權(quán)利要求1的擠塑機(jī)，其中物料密封單元是反螺紋單元。
4．權(quán)利要求1的擠塑機(jī)，其中成分進(jìn)料口設(shè)在捏合單元區(qū)內(nèi)。
5．權(quán)利要求1的擠塑機(jī)，其中排氣口設(shè)在全螺紋單元區(qū)內(nèi)。
6．權(quán)利要求1的擠塑機(jī)，其中至少1種選自端羥基封閉劑、催化劑鈍化劑、排氣劑和樹(shù)脂添加劑的成分被捏合到芳族聚碳酸酯中。
7．權(quán)利要求1的擠塑機(jī)，它包括2～8個(gè)模塊。
8．一種用于將諸成分捏合到熔融芳族聚碳酸酯中的芳族聚碳酸酯擠塑機(jī)，它是雙螺桿擠塑機(jī)，該擠塑機(jī)包括至少1個(gè)模塊，它由中性捏合單元或正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成。
9．權(quán)利要求8的擠塑機(jī)，其中成分進(jìn)料口設(shè)在中性捏合單元或正向捏合單元的區(qū)內(nèi)。
10．權(quán)利要求8的擠塑機(jī)，其中排氣口設(shè)在全螺紋單元區(qū)內(nèi)。
11．一種用于將諸成分捏合到熔融芳族聚碳酸酯中的芳族聚碳酸酯擠塑機(jī)，它是雙螺桿擠塑機(jī)，該擠塑機(jī)包括至少1個(gè)模塊，它由物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)順序連接組成。
12．權(quán)利要求1或8的擠塑機(jī)，其中芳族聚碳酸酯是由芳族二羥基化合物與碳酸二酯化合物在酯交換催化劑存在下經(jīng)熔融聚合生成的聚碳酸酯。
13．一種將諸成分捏合到芳族聚碳酸酯中的方法，它采用一種雙螺桿擠塑機(jī)，其包括至少1個(gè)模塊，后者由捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成，該方法包括下列步驟(1)將諸成分加入到雙螺桿擠塑機(jī)模塊的捏合單元區(qū)中；以及(2)從該雙螺桿擠塑機(jī)模塊的全螺紋單元區(qū)根據(jù)需要排出揮發(fā)性成分。
14．權(quán)利要求13的捏合方法，其中至少1種選自端羥基封閉劑、催化劑鈍化劑、排氣劑和樹(shù)脂添加劑的成分被捏合到芳族聚碳酸酯中。
15．權(quán)利要求13的方法，其中至少1種選自催化劑鈍化劑、排氣劑和樹(shù)脂添加劑的成分被捏合到芳族聚碳酸酯中。
16．權(quán)利要求13的方法，其中所述成分是作為排氣成分的水或者是含有催化劑鈍化劑的水。
17．權(quán)利要求16的方法，其中作為排氣成分的水或含有催化劑鈍化劑的水被加入到處于0.3～10MPa絕對(duì)壓力的捏合單元區(qū)中。
18．一種將諸成分捏合到芳族聚碳酸酯中的方法，它采用一種雙螺桿擠塑機(jī)，其包括至少1個(gè)模塊，后者由中性捏合單元或正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成，該方法包括下列步驟(1)將諸成分加入到雙螺桿擠塑機(jī)模塊的中性捏合單元或正向捏合單元的區(qū)中；以及(2)從該雙螺桿擠塑機(jī)模塊的全螺紋單元區(qū)根據(jù)需要排出揮發(fā)性成分。
19．權(quán)利要求18的捏合方法，其中至少1種選自端羥基封閉劑、催化劑鈍化劑、排氣劑和樹(shù)脂添加劑的成分被捏合到芳族聚碳酸酯中。
20．權(quán)利要求18的捏合方法，其中所述成分是端羥基封閉劑。
21．權(quán)利要求18的捏合方法，其中所述成分是樹(shù)脂添加劑。
22．權(quán)利要求13或18的捏合方法，其中芳族聚碳酸酯是由芳族二羥基化合物與碳酸二酯化合物在酯交換催化劑存在下經(jīng)熔融聚合生成的聚碳酸酯。
23．一種從雙螺桿擠塑機(jī)中連同水蒸氣一起脫除揮發(fā)性成分的方法，它是通過(guò)向雙螺桿擠塑機(jī)中加入水，并將其捏合到熔融芳族聚碳酸酯中實(shí)施的，該方法包括下列步驟在0.3～10MPa的絕對(duì)壓力下向雙螺桿擠塑機(jī)中加入水；以及在1.333×10Pa～1.013×105Pa的絕對(duì)壓力下從擠塑機(jī)中排出水蒸氣和揮發(fā)性成分。
24．權(quán)利要求23的脫除方法，其中水包含催化劑鈍化劑。
25．權(quán)利要求23的脫除方法，其中水的加入量，以100重量份芳族聚碳酸酯為基準(zhǔn)，為0.1～20重量份。
26．權(quán)利要求23的脫除方法，其中水包含的催化劑鈍化劑含量，以1當(dāng)量包含在芳族聚碳酸酯中的聚合催化劑為基準(zhǔn)，為0.5～50當(dāng)量。
27．權(quán)利要求23的脫除方法，其中水在雙螺桿擠塑機(jī)中的捏合時(shí)間是0.05～100s。
28．權(quán)利要求23的脫除方法，其中雙螺桿擠塑機(jī)包括至少1個(gè)模塊，它由捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元從此上游側(cè)到下游側(cè)排列組成，水加入到該模塊的捏合單元區(qū)，水蒸氣連同揮發(fā)性成分一起從全螺紋單元區(qū)排出到擠塑機(jī)以外。
29．權(quán)利要求23的方法，其中芳族聚碳酸酯是由芳族二羥基化合物與碳酸二酯化合物在酯交換催化劑存在下經(jīng)熔融聚合生成的聚碳酸酯。
30．一種用于捏合熱塑性樹(shù)脂的雙螺桿擠塑機(jī)，它包括至少1個(gè)模塊，其由物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成。
31．權(quán)利要求30的雙螺桿擠塑機(jī)，其中所述模塊具有位于物料密封單元上游側(cè)的捏合單元。
32．權(quán)利要求30的雙螺桿擠塑機(jī)，其中所述模塊具有位于物料密封單元上游側(cè)的全螺紋單元。
33．權(quán)利要求30的雙螺桿擠塑機(jī)，它用于將諸成分捏合到熱塑性樹(shù)脂中。
34．一種用于捏合熱塑性樹(shù)脂的雙螺桿擠塑機(jī)，它包括一種模塊，其由中性捏合單元或正向捏合單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成。
35．權(quán)利要求34的雙螺桿擠塑機(jī)，它用于將諸成分捏合到熱塑性樹(shù)脂中去。
36．一種脫除包含在芳族聚碳酸酯中的揮發(fā)性成分的方法，它采用雙螺桿擠塑機(jī)并以水作為排氣劑，其中在擠塑機(jī)排氣口與真空泵之間設(shè)有包括下列步驟的真空收集系統(tǒng)1)水蒸汽與揮發(fā)性成分的冷凝步驟，包括將這些在擠塑機(jī)中產(chǎn)生的蒸汽引入到用冷水作為洗滌溶液的洗滌器中，并使它們與溫度低于其在洗滌器操作壓力下沸點(diǎn)的水進(jìn)行接觸；2)從洗滌器所排出的含固化揮發(fā)性成分的洗滌溶液中分離出固化揮發(fā)性成分的步驟；3)將分離出固化揮發(fā)性成分以后的水冷卻到低于其在洗滌器操作壓力下沸點(diǎn)的溫度的步驟；以及4)將冷卻后的水循環(huán)到洗滌器中的步驟。
37．權(quán)利要求36的脫除方法，其中芳族聚碳酸酯是由芳族二羥基化合物與碳酸二酯化合物在酯交換催化劑存在下經(jīng)熔融聚合生成的聚碳酸酯。
全文摘要
一種用于將諸成分捏合到熔融芳族聚碳酸酯中的芳族聚碳酸酯擠塑機(jī),它是雙螺桿擠塑機(jī),該擠塑機(jī)包括至少1個(gè)模塊,它由捏合單元、物料密封單元、反向捏合單元及全螺紋單元從上游側(cè)到下游側(cè)排列組成;和一種使用上述擠塑機(jī)將諸組分捏合到芳族聚碳酸酯中的方法。本發(fā)明可提供用于生產(chǎn)外來(lái)雜質(zhì)含量極少的芳族聚碳酸酯的捏合設(shè)備和方法,且芳族聚碳酸酯與各種成分捏合期間不發(fā)生諸如變色、交聯(lián)或膠凝之類(lèi)的滯留劣化。
文檔編號(hào)B29C47/10GK1287526SQ99801750
公開(kāi)日2001年3月14日 申請(qǐng)日期1999年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月4日
發(fā)明者下成正志, 佐脅透, 佐佐木勝司, 鳩野和輝, 伊藤榮二 申請(qǐng)人:帝人株式會(huì)社