(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】ポリカーボネート樹脂及びその製造方法、ポリカーボネート樹脂組成物、ならびに成形体
(51)【国際特許分類】
C08G 64/16 20060101AFI20241112BHJP
C08G 64/30 20060101ALI20241112BHJP
C08L 69/00 20060101ALI20241112BHJP
【FI】
C08G64/16
C08G64/30
C08L69/00
(21)【出願番号】P 2021546647
(86)(22)【出願日】2020-09-11
(86)【国際出願番号】 JP2020034476
(87)【国際公開番号】W WO2021054258
(87)【国際公開日】2021-03-25
【審査請求日】2023-07-11
(31)【優先権主張番号】P 2019171377
(32)【優先日】2019-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004466
【氏名又は名称】三菱瓦斯化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100110663
【氏名又は名称】杉山 共永
(74)【代理人】
【識別番号】100194423
【氏名又は名称】植竹 友紀子
(72)【発明者】
【氏名】下川 敬輔
(72)【発明者】
【氏名】原田 英文
(72)【発明者】
【氏名】磯部 剛彦
【審査官】赤澤 高之
(56)【参考文献】
【文献】特表平07-505420(JP,A)
【文献】韓国公開特許第10-2016-0103692(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G
C08F
C08L
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表される構成単位(1)および下記一般式(2)で表される構成単位(2)を含む、ポリカーボネート樹脂。
【化25】
(式中、R
1、R
2、R
3、およびR
4は、各々独立して水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、および炭素数1~10のアルコキシ基からなる群から選択され、R
1、R
2、R
3、およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに置換基によって置換されていてもよく
、
mおよびnは、各々独立して0~5の整数である。)
【化26】
(式中、R
aおよびR
bは、各々独立して、炭素数1~8のアルキレン基であり、
Rは、各々独立して、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であり、
x1およびx2は、各々独立して、0~10の整数であり、
n1およびn2は、各々独立して、0~4の整数であり、
L
Aは、単結合または下記式(a)~(g)のいずれかで表される連結基である。
【化27】
〔式中、*は結合位置を示し、
R
cおよびR
dは、各々独立して、水素原子、炭素数1~8のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、
R
eおよびR
fは、各々独立して、単結合または炭素数1~4のアルキレン基であり、
mは1~10の整数である。〕)
【請求項2】
前記構成単位(1)と前記構成単位(2)との含有量比〔(1)/(2)〕が、モル比で、0.01/99.99~99.99/0.01である、請求項
1に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項3】
前記構成単位(2)は、
2,
2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、および1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタンからなる群選択される化合物に由来する少なくとも一つを含む、請求項
1または
2に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項4】
残存するフェノール系化合物の含有量が、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、3000質量ppm以下である、請求項1~
3のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項5】
R
1、R
2、R
3、およびR
4は、各々独立して水素原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、および炭素数1~3のアルコキシ基からなる群から選択され、R
1、R
2、R
3、およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに置換基によって置換されていてもよく
、
mおよびnは、各々独立して1~3の整数である、請求項1~
4のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項6】
R
1およびR
3は、共に、水素原子であり、R
2およびR
4は、各々独立して水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、および炭素数1~10のアルコキシ基からなる群から選択され、R
2およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに上述した置換基によって置換されていてもよく
、
mおよびnは、各々独立して0~5の整数である、請求項1~
4のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項7】
前記ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)が、10,000~70,000である、請求項1~
6のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項8】
前記構成単位(1)は、下記1~8で表される構成単位の少なくとも一つを含む、請求項1~
4のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【化28】
【請求項9】
前記ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)が、80~250℃である、請求項1~
8のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項10】
前記ポリカーボネート樹脂の熱分解温度(5%重量減少温度)が、325℃以上である、請求項1~
9のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項11】
前記構成単位(1)が、天然の糖由来のモノマーから得られる、請求項1~1
0のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項12】
前記構成単位(1)と前記構成単位(2)との含有量比〔(1)/(2)〕が、モル比で、30/70~60/40であり、前記ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)が、20,000~50,000である、請求項1~11のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項13】
請求項1~12のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂を含む、ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項14】
請求項13に記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる、成形体。
【請求項15】
請求項1~12のいずれか一項に記載のポリカーボネート樹脂を製造する方法であって、エステル交換反応を行う工程を有する、ポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項16】
エステル交換反応は、1kPa以下の減圧下、260℃以上の温度の条件で行われる、請求項15に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリカーボネート樹脂、その製造方法及び単量体、ポリカーボネート樹脂組成物、および成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリカーボネート樹脂は、その優れた機械強度、耐熱性、電気特性、寸法安定性、難燃性、透明性等により、電気電子及びOA機器、光メディア、自動車部品、建築部材等に広く使用されている。
【0003】
一方、近年では、環境負荷低減の動きから、天然物由来の樹脂の需要が増加している。天然物由来のプラスチック材料の一つとして、糖や炭水化物から生成される化合物を単量体として用いたポリマーが注目されており、研究開発が進められている。例えば、特許文献1には、フランジカルボン酸由来の構成単位を有する生分解性ポリエステルが記載されている。非特許文献1には、マンニトール骨格を有するポリカーボネートが記載されている。非特許文献2~3には、マンニトール骨格、イソソルビド骨格、グルシトール骨格を有するポリエステルが記載されている。非特許文献4には、グルシトール骨格やイソソルビド骨格を有するポリエステルウレタンが記載されている
しかしながら、これらの天然物由来の樹脂は一般に耐熱性が低いため、実用上、改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【非特許文献】
【0005】
【文献】Macromol. Res., 26, 246-253 (2018)
【文献】Macromolecules, 45,8257-8266 (2012)
【文献】Designed Monomers and Polymers, 20, 157-166 (2016)
【文献】Journal of Applied Polymer Science, 114, 3723-3736 (2009)
【発明の概要】
【0006】
耐熱性を有し、天然物由来の原料を用いて製造され得る、ポリカーボネート樹脂、さらには該樹脂を与える単量体化合物が求められている。
【0007】
本発明者らは、このような状況に鑑み鋭意研究を重ねた結果、以下の本発明により上記課題を解決することができることを見出した。本発明は、例えば次の通りである。
【0008】
[1] 下記一般式(1)で表される構成単位(1)を含む、ポリカーボネート樹脂。
【化1】
(式中、R
1、R
2、R
3、およびR
4は、各々独立して水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、および炭素数1~10のアルコキシ基からなる群から選択され、R
1、R
2、R
3、およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに置換基によって置換されていてもよく、
R
1とR
2、および/または、R
3とR
4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、3員~9員の単環の脂環式環を形成してもよく、
ただし、R
1、R
2、R
3、およびR
4の全てがメチル基であることはなく、
mおよびnは、各々独立して0~5の整数である。)
[2] 下記一般式(1)で表される構成単位(1)および下記一般式(2)で表される構成単位(2)を含む、ポリカーボネート樹脂。
【化2】
(式中、R
1、R
2、R
3、およびR
4は、各々独立して水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、および炭素数1~10のアルコキシ基からなる群から選択され、R
1、R
2、R
3、およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに置換基によって置換されていてもよく、
R
1とR
2、および/または、R
3とR
4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、3員~9員の単環の脂環式環を形成してもよく、
mおよびnは、各々独立して0~5の整数である。)
【化3】
(式中、R
aおよびR
bは、各々独立して、炭素数1~8のアルキレン基であり、
Rは、各々独立して、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であり、
x1およびx2は、各々独立して、0~10の整数であり、
n1およびn2は、各々独立して、0~4の整数であり、
L
Aは、単結合または下記式(a)~(g)のいずれかで表される連結基である。
【化4】
〔式中、*は結合位置を示し、
R
cおよびR
dは、各々独立して、水素原子、炭素数1~8のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、
R
eおよびR
fは、各々独立して、単結合または炭素数1~4のアルキレン基であり、
mは1~10の整数である。〕)[3] 前記構成単位(1)と前記構成単位(2)との含有量比〔(1)/(2)〕が、モル比で、0.01/99.99~99.99/0.01である、[2]に記載のポリカーボネート樹脂。
[3a] 前記構成単位(1)と前記構成単位(2)との含有量比〔(1)/(2)〕が、モル比で、1/99~99/1(さらに好ましくは10/90~90/10、一層好ましくは20/80~80/20、特に好ましくは30/70~60/40)である、[3]に記載のポリカーボネート樹脂。
[4] 前記構成単位(2)は、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、および1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタンからなる群選択される化合物に由来する少なくとも一つを含む、[2]、[3]、[3a]に記載のポリカーボネート樹脂。
[5] 残存するフェノール系化合物の含有量が、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、3000質量ppm以下である、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[5a] 残存する副生アルコール系化合物の含有量が、ポリカーボネート樹脂(100質量%)に対して、3000質量ppm以下である、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[6] R
1、R
2、R
3、およびR
4は、各々独立して水素原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、および炭素数1~3のアルコキシ基からなる群から選択され、R
1、R
2、R
3、およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに置換基によって置換されていてもよく、
R
1とR
2、および/または、R
3とR
4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、シクロペンタン環またはシクロヘキサン環を形成してもよく、
mおよびnは、各々独立して1~3の整数である、[1]~[5]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[7] R
1およびR
3は、共に、水素原子であり、R
2およびR
4は、各々独立して水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、および炭素数1~10のアルコキシ基からなる群から選択され、R
2およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに上述した置換基によって置換されていてもよく、
R
1とR
2、および/または、R
3とR
4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、3員~9員の単環の脂環式環を形成してもよく、
mおよびnは、各々独立して0~5の整数である、[1]~[5]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[7a] R
1、R
2、R
3、およびR
4の全てがメチル原子であることはない、[1]~[5][7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[7b] R
1、R
2、R
3、およびR
4の全てが水素原子であることはない、[1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[8] 前記ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)が、10,000~70,000である、[1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[9] 前記構成単位(1)は、下記1~8で表される構成単位の少なくとも一つを含む、[1]~[8]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
【化5】
[9a] 前記構成単位(1)は、下記1~9で表される構成単位の少なくとも一つを含む、[1]~[8]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
【化6】
[9b] 前記構成単位(1)は、上記1,2,7で表される構成単位の少なくとも一つを含む、[9]または[9a]に記載のポリカーボネート樹脂。
[9c] ポリカーボネート樹脂は、
上記4で表される構成単位からなるホモポリマー;
上記1で表される構成単位からなるホモポリマー;
上記9で表される構成単位を含む構成単位(1)と、上記構成単位(2)とを含むコポリマー;
上記9で表される構成単位と、上記構成単位(2)とを含むコポリマー;
上記4で表される構成単位を含む構成単位(1)と、上記構成単位(2)とを含むコポリマー;
上記4で表される構成単位と、上記構成単位(2)とを含むコポリマー;
上記1で表される構成単位を含む構成単位(1)と、上記構成単位(2)とを含むコポリマー;および
上記1で表される構成単位と、上記構成単位(2)とを含むコポリマー
から選択される、[9]、[9a]、または[9b]に記載のポリカーボネート樹脂。
[10] 前記ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)が、80~250℃である、[1]~[9]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[11] 前記ポリカーボネート樹脂の熱分解温度(5%重量減少温度)が、325℃以上である、[1]~[10]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[12] 前記構成単位(1)が、天然の糖由来のモノマーから得られる、[1]~[11]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[13] [1]~[12]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂を含む、ポリカーボネート樹脂組成物。
[14] [12]に記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる、成形体。
[15] [1]~[12]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂を製造する方法であって、エステル交換反応を行う工程を有する、ポリカーボネート樹脂の製造方法。
[16] エステル交換反応は、1kPa以下の減圧下、260℃以上(好ましくは260~350℃)の温度の条件で行われる、[15]に記載の製造方法。
[17] 下記一般式(1)’で表される、化合物。
【化7】
(式中、R
1、R
2、R
3、およびR
4は、各々独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、および炭素数1~10のアルコキシ基からなる群から選択され、R
1、R
2、R
3、およびR
4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに置換基によって置換されていてもよく、
ただし、R
1、R
2、R
3、およびR
4の全てが水素原子であることはなく、
R
1とR
2、および/または、R
3とR
4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、3員~9員の単環の脂環式環を形成してもよく、
mおよびnは、各々独立して0~5の整数である。)
【0009】
耐熱性を有し、天然物由来の原料を用いて製造され得る、ポリカーボネート樹脂および該樹脂を与える単量体化合物が提供される。
好ましい態様のポリカーボネート樹脂は、従来の糖由来のポリカーボネート樹脂と比較して耐熱性(例えば、高いガラス転移温度(Tg)および/または熱分解温度(5%重量減少温度))に優れており、電子機器や自動車等の筐体、内外装材などの多様な用途へ適用することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
【0011】
〔ポリカーボネート樹脂〕
本発明の一形態は、下記一般式(1)で表される構成単位(1)を含む、ポリカーボネート樹脂に関する。
【化8】
【0012】
本形態のポリカーボネート樹脂は、上記一般式(1)で表されるように、テトラヒドロ-[1,3]ジオキシノ[5,4-d][1,3]ジオキシン-4,8-ジイル構造を含む構成単位(1)を有する。このような構造を備えたポリカーネート樹脂とすることにより、主鎖に環構造を持つことに起因して、耐熱性(高いガラス転移温度(Tg)および/または熱分解温度(5%重量減少温度))が向上するものと考えられる。しかも、上記構成単位(1)は、天然の糖(例えばマンニトールやグルシトール)由来のモノマーから得ることができ、本形態のポリカーボネート樹脂は環境負荷低減の面からも好ましいものである。
ポリカーボネート樹脂において、構成単位(1)は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリカーボネート樹脂が、2種以上の構成単位を含むコポリマーである場合、コポリマーは、ランダム、ブロックおよび交互共重合体のいずれの構造であってもよい。
【0013】
上記式(1)中、mおよびnは、各々独立して0~5の整数である。mおよびnは、耐熱性向上の点で、各々独立して、1~3が好ましく、1~2がより好ましく、1が特に好ましい。mおよびnは互いに同一であっても異なっていてもよい。一実施形態において、mおよびnは同一の整数(好ましくは0~5、より好ましくは1~3、さらに好ましくは1~2、特に好ましくは1)である。
【0014】
上記式(1)中、R1、R2、R3、およびR4(以下「R1~R4」ともいう)は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、およびアルコキシ基からなる群から選択される。
R1、R2、R3、およびR4は、互いに異なっていても、同一であってもよい。一実施形態において、R1とR3とが同一であり、かつ、R2とR4とが同一である。このような構造を有することでポリマー鎖のパッキング性が上がり耐熱性が向上し得る。一実施形態において、R1~R4がいずれも同一の基である。
【0015】
R1~R4における前記アルキル基としては、直鎖状、環状または分岐状のいずれであってもよい。中でも、耐熱性向上の点で、好ましくは、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6、より好ましくは炭素数1~3、さらに好ましくは炭素数1~2)の直鎖状、環状または分岐状アルキル基であり、より好ましくは炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6、より好ましくは炭素数1~3、さらに好ましくは炭素数1~2)の直鎖状または分岐状アルキル基であり、さらに好ましくは、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6、より好ましくは炭素数1~3、さらに好ましくは炭素数1~2)の直鎖状アルキル基であり、特に好ましくはメチルである。当該アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基等が挙げられる。
【0016】
R1~R4における前記アリール基としては、炭素数6~20(好ましくは炭素数6~10、より好ましくは炭素数6~10、さらに好ましくは炭素数6)のアリール基が挙げられる。前記アリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基(1-ナフチル基、2-ナフチル基)、インデニル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。中でも、前記アリール基は、耐熱性の点で、好ましくは、フェニル基、ナフチル基から選択され、特に好ましくはフェニル基である。
【0017】
R1~R4における前記アルコキシ基としては、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6、より好ましくは炭素数1~3、さらに好ましくは1~2)のアルコキシ基が挙げられる。前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基等が挙げられる。中でも、前記アルコキシ基は、耐熱性の点で、好ましくは、メトキシ基、エトキシ基から選択される。
【0018】
R1~R4における前記アルキル基、前記アリール基、および前記アルコキシ基の1つ以上の水素原子は、さらに置換基によって置換されていてもよい。なお、R1~R4における前記アルキル基、前記アリール基、および前記アルコキシ基として記載した上記好適な炭素数の規定において、当該アルキル基、アリール基、およびアルコキシ基が任意に有してもよい置換基の炭素数は含まれない。
当該置換基としては、例えば、炭素数1~20(好ましくは1~10、より好ましくは1~5、さらに好ましくは1~3)の直鎖状または分岐状アルキル基、炭素数1~20(好ましくは1~10、より好ましくは1~5、さらに好ましくは1~3)のアルコキシ基、炭素数1~20(好ましくは1~10、より好ましくは1~5、さらに好ましくは1~3)のチオアルキル基、環形成炭素数3~20(好ましくは5~15、より好ましくは5~10)のシクロアルキル基、炭素数1~20(好ましくは1~10、より好ましくは1~5、さらに好ましくは1~3)のアルキル基を有するジアルキルアミノ基、アミノ基、環形成原子数6~20(好ましくは6~18、より好ましくは6~12、さらに好ましくは6~10、よりさらに好ましくは6)のアリール基、環形成原子数3~20(好ましくは5~16)のヘテロアリール基、ヒドロキシ基、シアノ基(CN)、及びハロゲン原子(F、Cl、Br、I)等が挙げられる。中でも、置換基としては、アリール基、アルキル基が好ましい。
【0019】
あるいは、上記式(1)中、R1とR2、および/または、R3とR4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、3員~9員の単環の脂環式環を形成してもよい。
3員~9員の単環の脂環式環としては、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環が挙げられ、中でも、樹脂成形体の強度向上の点から、5員~8員(より好ましくは5員~7員)の単環の脂環式環が好ましく、シクロペンタン環またはシクロヘキサン環が好ましく、シクロヘキサン環が特に好ましい。
前記脂環式環の置換基の例としては、R1~R4における前記アルキル基、前記アリール基、および前記アルコキシ基の置換基として上述した置換基が挙げられる。中でも、置換基としては、アリール基、アルキル基が好ましい。
【0020】
一実施形態において、上記式(1)中、R1、R2、R3、およびR4の全てがメチル原子であることはない。特定の実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、上記式(1)で表される構成単位のみからなる。
【0021】
一実施形態において、上記式(1)中、R1~R4は、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6、より好ましくは炭素数1~3、さらに好ましくは炭素数1~2)の直鎖状、環状または分岐状のアルキル基、炭素数6~20(好ましくは炭素数6~10、より好ましくは炭素数6)のアリール基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6、より好ましくは炭素数1~3、さらに好ましくは1~2)のアルコキシ基から選択され、前記アルキル基は、炭素数6~20(好ましくは炭素数6~10、より好ましくは炭素数6)のアリール基で置換されていてもよく、
あるいは、上記式(1)中、R1とR2、および/または、R3とR4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、3員~9員(より好ましくは5員~7員、特に好ましくは6員)の単環の脂環式環を形成してもよい。
【0022】
一実施形態において、上記式(1)中、R1~R4は、各々独立して水素原子、炭素数1~3(好ましくは炭素数1~2、より好ましくは炭素数1)のアルキル基、炭素数6~10(好ましくは炭素数6~10、より好ましくは炭素数6)のアリール基、および炭素数1~3(好ましくは炭素数1~2)のアルコキシ基からなる群から選択され、R1、R2、R3、およびR4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに上述した置換基によって置換されていてもよく、
R1とR2、および/または、R3とR4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、シクロペンタン環またはシクロヘキサン環を形成してもよい。
【0023】
一実施形態において、上記式(1)中、R1~R4は、各々独立して水素原子、および炭素数1~3のアルキル基、フェニル基、およびベンジル基から選択されるか、あるいは、R1とR2、および/または、R3とR4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、シクロペンタン環またはシクロヘキサン環を形成してもよい。
【0024】
一実施形態において、上記式(1)中、R1~R4は、同一であり、水素原子、および炭素数1~3のアルキル基、フェニル基、ベンジル基およびナフチル基から選択される。より好ましくは、R1~R4は、同一であり、水素原子、n-プロピル基、エチル基、およびメチル基から選択される。
【0025】
一実施形態において、上記式(1)中、R1~R4は、同一であり、水素原子またはメチル基から選択される。一実施形態において、R1~R4は、同一であり、水素原子である。
【0026】
一実施形態において、上記式(1)中、R1およびR3は、共に、水素原子であり、R2およびR4は、各々独立して水素原子、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~3、より好ましくは炭素数1~2、さらに好ましくは炭素数1)のアルキル基、炭素数6~20(好ましくは炭素数6~10、より好ましくは炭素数6)のアリール基、および炭素数1~10(好ましくは炭素数1~3、より好ましくは炭素数1~2、さらに好ましくは炭素数1)のアルコキシ基からなる群から選択され、R2およびR4のアルキル基、アリール基、およびアルコキシ基はさらに上述した置換基によって置換されていてもよく、
R1とR2、および/または、R3とR4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、置換基によって置換されていてもよい、3員~9員(より好ましくは5員~7員、特に好ましくは6員)の単環の脂環式環を形成してもよい。
当該実施形態において、mおよびnは、各々独立して0~5(好ましくは1~3、より好ましくは1~2、さらに好ましくは1)の整数である。
このような式(1)の構造は、単量体の製造が容易であり、コスト面で優れる。
【0027】
一実施形態において、上記式(1)中、R1およびR3は、同一であり、水素原子および炭素数1~3のアルキル基、フェニル基、ベンジル基から選択され、R2およびR4は、同一であり、炭素数1~3のアルキル基、フェニル基、ベンジル基、およびナフチル基から選択される。好ましくは、R1およびR3は共に水素原子であり、R2およびR4は、同一であり、フェニル基またはナフチル基である。さらに好ましくは、R1およびR3は共に水素原子であり、R2およびR4は共にフェニル基である。
【0028】
一実施形態において、上記式(1)中、R1とR2、および、R3とR4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、シクロペンタン環を形成している。
一実施形態において、上記式(1)中、R1とR2、および、R3とR4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と一緒になって、シクロヘキサン環を形成している。
【0029】
一実施形態において、上記式(1)中、R1、R2、R3、およびR4の全てが水素原子であることはない。
【0030】
以下に、構成単位(1)の具体例を挙げる。
【化9】
【0031】
一実施形態において、構成単位(1)は、上記1~9で表される構成単位の少なくとも一つを含む。
一実施形態において、構成単位(1)は、上記1~8で表される構成単位の少なくとも一つを含む。
一実施形態において、構成単位(1)は、上記2~9で表される構成単位の少なくとも一つを含む。
一実施形態において、構成単位(1)は、上記2~8で表される構成単位の少なくとも一つを含む。
【0032】
一実施形態において、構成単位(1)は、上記1~9で表される構成単位の少なくとも一つを含む。
【0033】
一実施形態において、構成単位(1)は、上記9で表される構成単位を含む。
一実施形態において、構成単位(1)は、上記4で表される構成単位を含む。一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、上記4で表される構成単位からなるホモポリマーである。
一実施形態において、構成単位(1)は、上記1で表される構成単位を含む。一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、上記1で表される構成単位からなるホモポリマーである。
【0034】
構成単位(1)には、酸素原子の立体配置の異なる立体異性体が含まれる。例えば、下記構成単位(1a)は、D-マンノース由来のジオール構造から導かれた構成単位であり、下記構成単位(1b)は、D-グルコース由来のジオール構造から導かれた構成単位である。
【化10】
【0035】
上記一般式(1a)および(1b)中、R1、R2、R3、R4、mおよびnは、前記一般式(1)における定義と同じであり、好適な態様も上述のとおりである。
本発明において、構成単位(1)は、単一の立体構造を有する単位から構成されていてもよいし、複数の異なる立体構造を有する単位から構成されていてもよい。例えば、構成単位(1)は、上記構成単位(1a)のみから構成されていてもよいし、上記構成単位(1b)のみから構成されていてもよいし、上記構成単位(1a)および上記構成単位(1b)の混合系から構成されていてもよいし、上記構成単位(1a)、上記構成単位(1b)、およびさらに他の立体構造を有する構成単位の混合系から構成されていてもよい。混合系の場合の各構成単位の比率は特に制限されない。本発明において、上記式(1)で表される構成単位(1)および後述する式(1)’で表される化合物(1)’ならびに好ましい態様として記載されたこれらの具体例において、立体異性の表記がない場合、単一の立体構造を有する単位から構成されているもの、および、複数の異なる立体構造を有する単位から構成されているもの、の両方の場合が含まれる。
なお、単一の立体構造を有する単位で構成する場合には、モノマー原料として、立体構造の制御されたモノマー化合物を用いればよい。
【0036】
ポリカーボネート樹脂は、さらに、下記一般式(2)で表される構成単位(2)を含んでもよい。すなわち、本発明の一実施形態は、上記一般式(1)で表される構成単位(1)および下記一般式(2)で表される構成単位(2)を含む、ポリカーボネート樹脂である。
【化11】
【0037】
上記式(2)中、Ra及びRbは、各々独立して、炭素数1~8(好ましくは炭素数1~5、より好ましくは炭素数2~3、さらに好ましくは炭素数2)のアルキレン基である。
当該アルキレン基としては、直鎖アルキレン基であってもよく、分岐鎖アルキレン基であってもよく、例えば、メチレン基(-CH2-)、エチレン基(-CH2CH2-)、エチリデン基(-CH(CH3)-)、トリメチレン基(-CH2CH2CH2-)、プロピレン基(-CH(CH3)CH2-)、プロピリデン基(-CHCH2(CH3)-)、イソプロピリデン基(-C(CH3)2-)、テトラメチレン基(-CH2CH2CH2CH2-)、1-メチルトリメチレン基(-CH(CH3)CH2CH2-)、2-メチルトリメチレン基(-CH2CH(CH3)CH2-)、ブチレン基(-C(CH3)2CH2-)、及び-(CH2)n-(nは1~8の整数であり、好ましくは1~5の整数)で表される基等が挙げられる。
【0038】
また、上記式(2)中、Rは、各々独立して、炭素数1~8(好ましくは炭素数1~5、より好ましくは炭素数1~3、さらに好ましくは炭素数1)のアルキル基又は環形成炭素数6~12(好ましくは6~10、より好ましくは6)のアリール基である。アルキル基およびアリール基の具体例としては、前記一般式(1)中のR1~R4として選択し得る、アルキル基およびアリール基と同じものが挙げられる。
【0039】
上記式(2)中、x1及びx2は、各々独立して、0~10の整数であり、好ましくは0~5の整数、より好ましくは0~2の整数、さらに好ましくは0である。
【0040】
上記式(2)中、n1及びn2は、各々独立して、0~4の整数であり、好ましくは0~2、より好ましくは0~1、さらに好ましくは0である。
【0041】
上記式(2)中、L
Aは、単結合又は下記式(a)~(g)のいずれかで表される連結基である。
【化12】
【0042】
上記式(a)~(g)中、*は結合位置を示す。
上記式(a)中のRc及びRdは、各々独立して、水素原子、炭素数1~8(好ましくは炭素数1~5、より好ましくは炭素数1~3、更に好ましくは炭素数1)のアルキル基、又は炭素数6~12(好ましくは炭素数6~10、より好ましくは炭素数6)のアリール基である。
当該アルキル基及び当該アリール基としては、上記式(2)中のRとして選択し得るアルキル基又はアリール基と同じものが挙げられる。
【0043】
上記式(b)~(d)中のRe及びRfは、各々独立して、単結合または炭素数1~4(好ましくは炭素数1~2、より好ましくは炭素数1)のアルキレン基である。
当該アルキレン基としては、前記式(2)中のRa及びRbとして選択し得る、炭素数1~4のアルキレン基と同じものが挙げられる。
【0044】
上記式(c)中のmは、1~10の整数であり、好ましくは1~5、より好ましくは1~3、さらに好ましくは1である。
【0045】
本発明の一実施形態において、前記一般式(2)中のLAは、上記式(a)~(d)のいずれかで表される連結基であることが好ましい。
【0046】
特に、前記一般式(2)中のx1及びx2が0である場合、LAは、上記式(a)、式(c)又は式(d)で表される連結基であることが好ましく、上記式(a)で表される連結基であることがより好ましく、上記式(a)で表される連結基であって、Rc及びRdがメチル基である連結基であることがさらに好ましい。
【0047】
また、前記一般式(2)中のx1及びx2が0ではない場合、LAは、上記式(b)で表される連結基であることが好ましい。
【0048】
構成単位(2)の例として、例えば、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(すなわち、ビスフェノールA;BPA)、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン(すなわち、ビスフェノールC;BPC)、4,4’-ビフェニルジオール、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2-ヒドロキシフェニル)メタン、2,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、2,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス(2-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルファイド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ケトン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)エタン、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-t-ブチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロウンデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-アリルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-エチルヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルプロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-4-メチルペンタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)デカン、1,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-5,7-ジメチルアダマンタン、2,2-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)プロパン、4、4-ビス(2-ヒドロキシエトキシ)ビフェニル、2,2’-(1,4-フェニレン)ビス(エタン-1-オール)、2,2’-(1,4-フェニレン)ビス(メタン-1-オール)、2,2’-(1,4フェニレンビス(オキシ))ビス(エタン-1-オール)、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-フェニルフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-t-ブチルフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-sec-ブチルフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-アリルフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-フルオロフェニル)シクロドデカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-クロロフェニル)シクロドデカン、1-ビス(4-ヒドロキシ-3-ブロモフェニル)シクロドデカン、7-エチル-1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、3,6-ジメチル-1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-tert-ブチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-フェニルフェニル)フルオレン等に由来する構成単位が例示される。
中でも、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA)、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン(BPC)、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタンに由来する構成単位が好ましく、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA)、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン(BPC)に由来する構成単位がより好ましい。特に、汎用性があり、金属分などの不純物が混入していない良質なモノマーとして低価格で入手しやすく、耐熱性に優れることから、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA)に由来する構成単位が特に好ましい。
【0049】
ポリカーボネート樹脂において、構成単位(2)は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0050】
一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、下記9で表される構成単位を含む構成単位(1)と、上記構成単位(2)とを含むコポリマーである。一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、下記9で表される構成単位と、上記構成単位(2)とを含むコポリマーである。
【化13】
一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、上記4で表される構成単位を含む構成単位(1)と、上記構成単位(2)とを含むコポリマーである。一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、上記4で表される構成単位と、上記構成単位(2)とを含むコポリマーである。
【化14】
一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、上記1で表される構成単位を含む構成単位(1)と、上記構成単位(2)とを含むコポリマーである。一実施形態において、ポリカーボネート樹脂は、上記1で表される構成単位と、上記構成単位(2)とを含むコポリマーである。
【化15】
【0051】
ポリカーボネート樹脂における構成単位(1)の含有量は、当該ポリカーボネート樹脂の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは0.01モル%以上、より好ましくは0.1モル%以上、更に好ましくは1モル%以上、より一層好ましくは10モル%以上、特に好ましくは30モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは99モル%以下、更に好ましくは90モル%以下、より一層好ましくは70モル%以下、特に好ましくは60モル%以下である。
【0052】
ポリカーボネート樹脂における構成単位(2)の含有量は、当該ポリカーボネート樹脂の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは0.01モル%以上、より好ましくは0.1モル%以上、更に好ましくは1モル%以上、より一層好ましくは10モル%以上、特に好ましくは30モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは99モル%以下、更に好ましくは90モル%以下、より一層好ましくは80モル%以下、特に好ましくは70モル%以下である。
【0053】
ポリカーボネート樹脂は、構成単位(1)及び構成単位(2)以外の他の構成単位を有していてもよい。
ただし、構成単位(1)及び構成単位(2)の合計含有量は、当該ポリカーボネート樹脂の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは70~100モル%、より好ましくは80~100モル%、更に好ましくは90~100モル%、より更に好ましくは95~100モル%、特に好ましくは100モル%である。
他の構成単位の含有量は、当該ポリカーボネート樹脂の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは0~30モル%、より好ましくは0~30モル%、更に好ましくは0~10モル%、より更に好ましくは0~5モル%、特に好ましくは0モル%である。
【0054】
他の構成単位としては、例えば、1,3-アダマンタンジオール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,3-アダマンタンジメタノール、デカリン-2,6-ジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、フルオレングリコール、フルオレンジエタノール、イソソルビド由来の構成単位が挙げられる。
【0055】
ポリカーボネート樹脂において、構成単位(1)と構成単位(2)との含有量比〔(1)/(2)〕は、モル比で、0.01/99.99~99.99/0.01であることが好ましい。成形性の点で、構成単位(1)と構成単位(2)との含有量比〔(1)/(2)〕は、より好ましくは1/99~99/1であり、さらに好ましくは10/90~90/10であり、一層好ましくは20/80~80/20であり、特に好ましくは30/70~60/40である。
【0056】
ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に制限されないが、成型性の点で、好ましくは、10,000~70,000であり、より好ましくは10,000~50,000、さらに好ましくは20,000~50,000である。
【0057】
ポリカーボネート樹脂の分子量分布(Mw/Mn)としては、好ましくは5.0以下、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下、一層好ましくは2.5以下、特に好ましくは2.0以下である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される標準ポリスチレン換算の値であり、具体的には実施例に記載の方法により測定された値を意味する。また、分子量分布は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比〔Mw/Mn〕を意味する。
【0058】
ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは80~250℃、より好ましくは80~150℃、更に好ましくは80~140℃、一層好ましくは100~140℃、特に好ましくは110~130℃である。
なお、本明細書において、ガラス転移温度(Tg)は、示差熱走査熱量計(DSC)を用いて測定した値であって、具体的には実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
【0059】
ポリカーボネート樹脂において、5%重量減少する際の熱分解温度(5%重量減少温度)が、好ましくは325℃以上、より好ましくは350℃以上、さらに好ましくは370℃以上であることが好ましい。なお、本明細書において、5%重量減少する際の熱分解温度(5%重量減少温度)は、示差熱熱重量同時測定装置(TG/TDA)を用いて測定した値であって、具体的には実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
【0060】
〔ポリカーボネート樹脂の製造方法〕
ポリカーボネート樹脂の製造方法としては、特に制限されないが、エステル交換反応を行う工程を有する方法であることが好ましい。本工程では、原料モノマーであるジオール成分と炭酸ジエステルとのエステル交換反応を行うことで、上述のポリカーボネート樹脂を得る。
原料モノマーであるジオール成分としては、少なくとも下記一般式(1)’で表される化合物(1)’を含む。
【化16】
上記一般式(1)’中、R
1、R
2、R
3、R
4、mおよびnは、前記一般式(1)における定義と同じであり、好適な態様も上述のとおりである。
【0061】
一実施形態において、化合物(1)’は下記一般式(1a)’で表される化合物である。
【化17】
一実施形態において、化合物(1)’は下記一般式(1b)’で表される化合物である。
【化18】
上記一般式(1a)’および(1b)’中、R
1、R
2、R
3、R
4、mおよびnは、前記一般式(1)における定義と同じであり、好適な態様も上述のとおりである。
【0062】
原料モノマーであるジオール成分は、さらに下記一般式(2)’で表される化合物(2)’および必要に応じてその他のジオール化合物を含んでもよい。
【化19】
上記一般式(2)’中、Ra、Rb、R、x1、x2、n1、n2、及びL
Aは、前記一般式(2)における定義と同じであり、好適な態様も上述のとおりである。
【0063】
化合物(1)’は、構成単位(1)の構造の一部となり、また、化合物(2)’は、構成単位(2)の構造の一部となる。
【0064】
化合物(1)’の含有量は、原料モノマーのジオール成分の全量(100モル%)に対して、好ましくは0.01モル%以上、より好ましくは0.1モル%以上、更に好ましくは1モル%以上、より一層好ましくは10モル%以上、特に好ましくは30モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは99モル%以下、更に好ましくは90モル%以下、より一層好ましくは70モル%以下、特に好ましくは60モル%以下である。
【0065】
化合物(2)’の含有量は、原料モノマーのジオール成分の全量(100モル%)に対して、好ましくは0.01モル%以上、より好ましくは0.1モル%以上、更に好ましくは1モル%以上、より一層好ましくは10モル%以上、特に好ましくは30モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは99モル%以下、更に好ましくは90モル%以下、より一層好ましくは80モル%以下、特に好ましくは70モル%以下である。
【0066】
化合物(1)’及び化合物(2)’の合計含有量は、原料モノマーのジオール成分の全量(100モル%)に対して、好ましくは70~100モル%、より好ましくは80~100モル%、更に好ましくは90~100モル%、より更に好ましくは95~100モル%、特に好ましくは100モル%である。
【0067】
化合物(1)’と化合物(2)’との配合量比〔(1)’/(2)’〕は、モル比で、好ましくは0.01/99.99~99.99/0.01であり、より好ましくは1/99~99/1であり、さらに好ましくは10/90~90/10であり、一層好ましくは20/80~80/20であり、特に好ましくは30/70~60/40である。
【0068】
炭酸ジエステルとしては、例えば、ジフェニルカーボネート(DPC)、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート、m-クレジルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネート等が挙げられる。これらの中でも、後述する副生アルコール系化合物の低減の観点から、炭酸ジアリール化合物(例えば、ジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート、m-クレジルカーボネート等)が好ましく、反応性及び純度の観点から、ジフェニルカーボネートがより好ましい。炭酸ジエステルとして、炭酸ジアルキルを用いる場合、副生するアルキルアルコール系化合物の残存量が高くなる傾向がある。
これらの炭酸ジエステルは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0069】
炭酸ジエステルの配合量は、ジオール成分(合計)1モルに対して、好ましくは1.00~1.30モル、より好ましくは1.00~1.20モル、更に好ましくは1.00~1.10モルである。
【0070】
エステル交換反応においては、エステル交換触媒を用いることが好ましい。
エステル交換触媒としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる金属の有機酸塩、炭酸塩、酸化物、水酸化物、水素化物及びアルコキシド等や、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛、2-エチルヘキサン酸亜鉛、塩化スズ(II)、塩化スズ(IV)、酢酸スズ(II)、酢酸スズ(IV)、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズオキサイド、ジブチルスズジメトキシド、ジルコニウムアセチルアセトナート、オキシ酢酸ジルコニウム、ジルコニウムテトラブトキシド、酢酸鉛(II)、酢酸鉛(IV)、酢酸ジルコニウム、チタンテトラブトキサイド、炭酸セシウム等が挙げられる。
これらのエステル交換触媒は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0071】
エステル交換触媒の使用量は、ジオール成分1モルに対して、好ましくは1×10-9~1×10-3モル、より好ましくは1×10-7~1×10-4モルである。
【0072】
具体的なエステル交換反応の反応条件としては、反応温度120~260℃(好ましくは180~260℃)で、反応時間0.1~5時間(好ましくは0.5~3時間)にて反応させることが好ましい。
次いで、反応系の減圧度を上げながら、反応温度を高めてジオール化合物と、他のモノマーとの反応を行い、最終的(最終減圧度)には300kPa以下(より好ましくは100kPa以下、さらに好ましくは10kPa以下)の減圧下、200~350℃の温度で0.05~2時間重縮合反応を行うことが好ましい。さらに、後述するフェノール系化合物などのアルコール系化合物の低減の観点から、最終的に、1kPa以下の減圧下(最終減圧度)、260~350℃の温度で、0.05~2時間重縮合反応を行うことが特に好ましい。
一実施形態において、エステル交換反応は、1kPa以下の減圧下(最終減圧度)、260℃以上(好ましくは260~350℃)の温度の条件で行われる。
【0073】
エステル交換反応は、連続式で行ってもよく、バッチ式で行ってもよい。
上記の反応を行うに際して用いられる反応装置は、錨型撹拌翼、マックスブレンド撹拌翼、ヘリカルリボン型撹拌翼等を装備した縦型であってもよく、パドル翼、格子翼、メガネ翼等を装備した横型であってもスクリューを装備した押出機型であってもよく、また、これらを重合物の粘度を勘案して適宜組み合わせた反応装置を使用することが好適に実施される。
【0074】
本発明の一態様のカーボネート樹脂の製造方法では、熱安定性及び加水分解安定性を保持させる観点から、重合反応終了後に、触媒を除去又は失活させてもよい。
【0075】
また、触媒失活後、樹脂中の低沸点化合物を除去するために、0.01~1mmHgの圧力で、200~350℃の温度にて脱揮除去する工程を設けてもよい。この工程において、パドル翼、格子翼、メガネ翼等、表面更新能の優れた撹拌翼を備えた横型装置、又は薄膜蒸発器が好適に用いられる。
【0076】
このようにして得られた樹脂は、異物含有量が極力少ないことが望まれるため、溶融原料の濾過、触媒液の濾過を行ってもよい。濾過で使用するフィルターのメッシュは、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下である。
【0077】
本工程で得られたポリカーボネート樹脂は、フレーク状とし、ポリカーボネート樹脂組成物に調整してもよい。
また、必要に応じて、ポリカーボネート樹脂を周知の方法に基づき単離した後、例えば、周知のストランド方式のコールドカット法(一度溶融させたポリカーボネート樹脂組成物をストランド状に成形、冷却後、所定の形状に切断してペレット化する方法)、空気中ホットカット方式のホットカット法(一度溶融させたポリカーボネート樹脂組成物を、空気中で水に触れぬうちにペレット状に切断する方法)、水中ホットカット方式のホットカット法(一度溶融させたポリカーボネート樹脂組成物を、水中で切断し、同時に冷却してペレット化する方法)によって、ポリカーボネート樹脂組成物のペレットとしてもよい。
なお、得られたポリカーボネート樹脂組成物のペレットは、必要に応じて、熱風乾燥炉、真空乾燥炉、脱湿乾燥炉を用いた乾燥といった方法に基づき乾燥させることが好ましい。
【0078】
このようにして得られたポリカーボネート樹脂には、製造時に副生成物として生じ得るフェノール系化合物などのアルコール系化合物や、反応せずに残存したジオール成分又は炭酸ジエステルが不純物として存在している場合がある。
不純物であるフェノール系化合物などのアルコール系化合物や炭酸ジエステルは、成形体としたときの強度低下や、臭気発生の原因ともなり得るため、これらの含有量は極力少ない程好ましい。
【0079】
残存するフェノール系化合物の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、好ましくは3000質量ppm以下、より好ましくは2000質量ppm以下、より好ましくは1000質量ppm以下、更に好ましくは800質量ppm以下、より更に好ましくは500質量ppm以下、特に好ましくは300質量ppm以下である。
残存するジオール成分の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、好ましくは1000質量ppm以下、より好ましくは500質量ppm以下、更に好ましくは100質量ppm以下、より更に好ましくは10質量ppm以下である。
残存する炭酸ジエステルの含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、好ましくは1000質量ppm以下、より好ましくは500質量ppm以下、更に好ましくは100質量ppm以下、より更に好ましくは10質量ppm以下である。
特に、フェノール、t-ブチルフェノールなどの化合物の含有量が、少ないことが好ましく、これらの化合物が上記範囲内であることが好ましい。
【0080】
ポリカーボネート樹脂中に残存するフェノール系化合物の含有量は、ポリカーボネート樹脂から抽出したフェノール系化合物を、ガスクロマトグラフィーを用いて分析する手法により測定することができる。
ポリカーボネート樹脂中に残存するアルコール系化合物の含有量についても、ポリカーボネート樹脂から抽出したアルコール系化合物を、ガスクロマトグラフィーを用いて分析する手法により測定することができる。
ポリカーボネート樹脂中に残存するジオール成分、炭酸ジエステルの含有量も、ポリカーボネート樹脂からこれらの化合物を抽出し、ガスクロマトグラフィーを用いて分析する手法により測定することができる。
【0081】
フェノール系化合物などの副生アルコール系化合物、ジオール成分及び炭酸ジエステルの含有量は、検出されないほど低減してもよいが、生産性の観点から、効果を損なわない範囲で、わずかに含有していてもよい。また、わずかな量であれば、樹脂溶融時に可塑性を良好とすることもできる。
【0082】
残存するフェノール系化合物、ジオール成分又は炭酸ジエステルのそれぞれの含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、例えば、0.01質量ppm以上、0.1質量ppm以上、又は1質量ppm以上であってもよい。
残存するアルコール系化合物の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、例えば、0.01質量ppm以上、0.1質量ppm以上、又は1質量ppm以上であってもよい。
【0083】
なお、ポリカーボネート樹脂中のフェノール系化合物などの副生アルコール系化合物、ジオール成分及び炭酸ジエステルの含有量は、重縮合の条件や装置の設定を適宜調整することで、上記範囲となるように調節することは可能である。また、重縮合後の押出工程の条件によっても調節可能である。
【0084】
例えば、フェノール系化合物などの副生アルコール系化合物の残存量は、ポリカーボネート樹脂の重合に用いる炭酸ジエステルの種類や、重合反応温度および重合圧力等に関係する。これらを調整することでフェノール系化合物などの副生アルコール系化合物の残存量を低減し得る。
【0085】
例えば、炭酸ジエチルなどの炭酸ジアルキルを用いてポリカーボネート樹脂を製造した場合、分子量が上がりにくく、低分子量のポリカーボネートとなり、副生するアルキルアルコール系化合物の含有量が高くなる傾向にある。このようなアルキルアルコールは揮発性が高く、ポリカーボネート樹脂中に残存すると、樹脂の成形性が悪化する傾向にある。また、フェノール系化合物などの副生アルコール系化合物の残存量が多いと、樹脂の成形時に、臭気の問題が生じる可能性や、コンパウンド時に樹脂骨格の開裂反応が進行して分子量の低下が生じる可能性がある。したがって、得られたポリカーボネート樹脂中の残存する副生アルコール系化合物の含有量が、ポリカーボネート樹脂(100質量%)に対して、3000質量ppm以下であることが好ましい。残存するアルコール系化合物の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量%に対して、好ましくは3000質量ppm以下、より好ましくは2000質量ppm以下、より好ましくは1000質量ppm以下、更に好ましくは800質量ppm以下、より更に好ましくは500質量ppm以下、特に好ましくは300質量ppm以下である。
【0086】
〔単量体化合物〕
本発明の一形態は、上記ポリカーボネート樹脂を与える単量体化合物に関する。
一実施形態は、一般式(1)’で表される化合物である。
【化20】
一実施形態において、化合物(1)’は下記一般式(1a)’で表される化合物である。
【化21】
一実施形態において、化合物(1)’は下記一般式(1b)’で表される化合物である。
【化22】
上記一般式(1)’、(1a)’および(1b)’中、R
1、R
2、R
3、R
4、mおよびnは、前記一般式(1)における定義と同じであり、好適な態様も上述のとおりである。
一実施形態において、上記式(1)’、(1a)’および(1b)’中、R
1、R
2、R
3、およびR
4の全てが水素原子であることはない。
【0087】
〔ポリカーボネート樹脂組成物〕
本発明の一形態は、上述した実施形態のポリカーボネート樹脂を含むポリカーボネート樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいう)に関する。
樹脂組成物において、上述した実施形態のポリカーボネート樹脂の含有量は、当該樹脂組成物の全量(100質量%)に対して、通常30~100質量%、好ましくは50~100質量%、より好ましくは60~100質量%、さらに好ましくは70~100質量%、一層好ましくは80~100質量%である。
【0088】
樹脂組成物は、上述した実施形態のポリカーボネート樹脂以外の他の樹脂を含有してもよい。
このような他の樹脂としては、例えば、上述した実施形態のポリカーボネート樹脂以外のポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂(PTT樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)等の熱可塑性ポリエステル樹脂;ポリスチレン樹脂(PS樹脂)、高衝撃ポリスチレン樹脂(HIPS)、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、メチルメタクリレート-スチレン共重合体(MS樹脂)等のスチレン系樹脂;メチルメタクリレート-アクリルゴム-スチレン共重合体(MAS)等のコア/シェル型のエラストマー、ポリエステル系エラストマー等のエラストマー;環状シクロオレフィン樹脂(COP樹脂)、環状シクロオレフィン(COP)共重合体樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリアミド樹脂(PA樹脂);ポリイミド樹脂(PI樹脂);ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂);ポリウレタン樹脂(PU樹脂);ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂);ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂);ポリスルホン樹脂(PSU樹脂);ポリメタクリレート樹脂(PMMA樹脂);ポリカプロラクトン;等が挙げられる。
これらの他の樹脂は、単独で含有してもよく、2種以上を併用して含有してもよい。
【0089】
樹脂組成物において、これらの他の樹脂の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されないが、例えば、当該樹脂組成物に含まれる本発明のポリカーボネート樹脂の全量100質量部に対して、好ましくは0~50質量部、より好ましくは0~20質量部、さらに好ましくは0~10質量部、一層に好ましくは0~5質量部、特に好ましくは0~1質量部である。
【0090】
樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、各種添加剤を含有してもよい。
そのような各種添加剤としては、用途に応じて適宜選択されるが、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色剤等を含有することが好ましく、また、必要に応じて、帯電防止剤、蛍光増白剤、防曇剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤等を含有してもよい。
【0091】
<成形体>
本発明の他の一形態は、ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形体に関する。
成形方法は特に制限されず、例えば射出成形法、高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシスト等の中空成形法、断熱金型を使用した成形法、急速加熱金型を使用した成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、IMC(インモールドコーティング成形)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法、圧縮成形法、押出成形法、溶液キャスティング法など任意の方法により成形される。また、ホットランナー方式を使用した成形法を用いることもできる。
【0092】
成形体において、形状、模様、色彩、寸法等は、その成形体の用途に応じて適宜選択することができる。樹脂や成形体に対して、必要に応じてハードコート、反射防止、等の表面処理を行ってもよい。
【0093】
成形体としては、例えば、電気電子機器、OA(Office Automation)機器、情報端末機器、機械部品、家電製品、車輌部品、建築部材、各種容器、レジャー用品・雑貨類、照明機器等の部品、各種家庭用電気製品等の部品、電気器具のハウジング、容器、カバー、収納部、ケース、照明器具のカバーやケース等とすることができる。
電気電子機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、テレビジョン受像機、液晶表示装置やプラズマ表示装置等のディスプレイ装置、プリンター、コピー機、スキャナー、ファックス、電子手帳や携帯情報末端(PDA)、電子式卓上計算機、電子辞書、カメラ、ビデオカメラ、携帯電話、電池パック、記録媒体のドライブや読み取り装置、マウス、テンキー、各種音楽プレーヤー、携帯ラジオ・オーディオプレーヤー等が挙げられる。
また、成形体として、電飾看板、液晶バックライト、照明ディスプレイ、交通標識、サインボード、スクリーン、反射板やメーター部品等の自動車部品、玩具、装飾品等も挙げられる。
中でも、成形体は、優れた耐熱性を有することから、電子機器や自動車等の筐体、内外装材として好ましく使用され得る。
【実施例】
【0094】
以下、実施例を示して本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。
本明細書において、「室温」、「常温」または「rt」は通常約10℃から約35℃を示す。%は特記しない限り重量パーセントを示す。
合成例、実施例および比較例で得た樹脂の各物性の測定は、以下に示す要領に従って求めたものである。
【0095】
<評価>
1.重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用い、クロロホルムを展開溶媒として、分子量既知(分子量分布=1)の標準ポリスチレン(東ソー株式会社製、PStQuick MP-M)を用いて検量線を作成した。測定した標準ポリスチレンから各ピークの溶出時間と分子量値をプロットし、3次式による近似を行い、較正曲線とした。
[測定条件]
・装置;東ソー株式会社製、HLC-8320GPC
・カラム;ガードカラム:TSKguardcolumn SuperMPHZ-M×1本
分析カラム:TSKgel SuperMultiporeHZ-M×3本
・溶媒;HPLCグレードクロロホルム
・注入量;10μL
・試料濃度;0.2w/v% HPLCグレードクロロホルム溶液
・溶媒流速;0.35ml/min
・測定温度;40℃
・検出器;RI
得られた較正曲線を基に、以下の計算式により、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)をポリスチレン換算値として求めた。また、分子量分布(Mw/Mn)は、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)及びポリスチレン換算数平均分子量(Mn)より以下の計算式より求めた。
[計算式]
Mw=Σ(Wi×Mi)÷Σ(Wi)
Mn=Σ(Ni×Mi)÷Σ(Ni)
分子量分布=Mw/Mn
(上記式中、iは分子量Mを分割した際のi番目の分割点、Wiはi番目の重量、Niはi番目の分子数、Miはi番目の分子量を表す。また分子量Mとは、較正曲線の同溶出時間でのポリスチレン分子量値を表す。)
【0096】
2.ガラス転移温度(Tg)
ガラス転移温度(Tg)は示差走査熱量計(DSC)(日立ハイテクサイエンス製、DSC-7000)により測定した。
測定サンプルは、7~12mgの試験片をRDCアルミパン(AIオートサンプラ用試料容器 φ6.8 H2.5mm)に製秤し、AIオートサンプラ用カバーを用いてシールすることにより調製した。
測定は、窒素雰囲気下(窒素流量:50ml/min)で行った。参照セルには標準物質としてサファイア10.0mgを用いた。サンプル温度を30℃に調整し、10℃/minで220℃まで昇温した。その後、10℃/minで冷却を行い30℃まで降温した。その後、10℃/minで270℃まで昇温して測定した。
【0097】
3.熱分解温度(5%重量減少温度)
熱分解温度(5%重量減少温度)は示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA)(日立ハイテクサイエンス製、TGDTA7300)により測定した。
測定サンプルは、2mgの試験片を白金パン(Ptオープン型試料容器 φ5.2 H2.5mm)に製秤して、調製した。
測定は、窒素雰囲気下(窒素流量:250ml/min)で行った。参照セルには基準物質としてα-アルミナ0.00519gを用いた。サンプル温度を30℃に調整し、10℃/minで550℃まで昇温して測定した。
【0098】
<実施例1>
原料モノマーとして、2:4-3:5-ジ-O-メチレン-D-マンニトール(DMAN-DOM)(7.48g、36.28mmol)、BPA(17.52g、76.74mmol)及びDPC(24.94g、116.4mmol)と、触媒として、炭酸セシウム(CsCO3、DMAD-DOMとBPAの合計1molに対し2×10-6mol)とを100mLの四つ口フラスコに精秤し、常温及び真空下で1時間減圧乾燥を行った。その後、窒素により3回置換し、反応系を窒素雰囲気下とした。
前記四つ口フラスコに、撹拌機及び留出装置を取り付け、窒素雰囲気下(圧力:101.3kPa)、180℃まで加熱した。加熱後に原料モノマーの完全溶解を確認した後、120℃/hの速度で200℃まで昇温を行い、同時に反応器内の圧力を27kPaまで減圧し、40分間撹拌を行った。その後、60℃/hの速度で210℃まで昇温を行った。その後、減圧度を24kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで220℃まで昇温を実施した。その後、60℃/hで230℃まで昇温を実施した。その後、減圧度を20kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで240℃まで昇温を実施し、同時に、減圧度を14Paに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで250℃まで昇温を実施し、同時に、減圧度を7Paに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで260℃まで昇温を実施した。その後、60℃/hで270℃まで昇温を実施した。その後、減圧度を1kPa以下に調整し、さらに120分間攪拌を行い、反応を終了させた。反応終了後、反応器内に窒素を導入して常圧に戻し、生成したポリカーボネート樹脂を取り出した。
得られたポリカーボネート樹脂は、透明であった。
【0099】
<実施例2>
原料モノマーとして、2:4-3:5-ジ-O-メチレン-D-マンニトール(DMAN-DOM)(7.48g、36.28mmol)、ビスフェノールA(BPA)(17.52g、76.74mmol)及びジフェニルカーボネート(DPC)(25.42g、118.66mmol)を用いる以外、実施例1と同様にしてポリカーボネート樹脂を得た。
得られたポリカーボネート樹脂は、透明であった。
【0100】
<実施例3>
原料モノマーとして、2:4-3:5-ジ-O-メチレン-D-マンニトール(DMAN-DOM)(12.51g、60.67mmol)、BPA(54.71g、76.74mmol)及びDPC(26.20g、122.30mmol)と、触媒として、炭酸セシウム(CsCO3、DMAD-DOMとBPAの合計1molに対し2×10-6mol)とを100mLの四つ口フラスコに精秤し、常温及び真空下で1時間減圧乾燥を行った。その後、窒素により3回置換し、反応系を窒素雰囲気下とした。
前記四つ口フラスコに、撹拌機及び留出装置を取り付け、窒素雰囲気の圧力101.3kPaの下、180℃まで加熱した。加熱後に原料モノマーの完全溶解を確認した後、120℃/hの速度で200℃まで昇温を行い、同時に反応器内の圧力を27kPaまで減圧し50分間撹拌を行った。その後、60℃/hの速度で210℃まで昇温を行った。その後、減圧度を24kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで220℃まで昇温を実施した。その後、60℃/hで230℃まで昇温を実施した。その後、減圧度を20kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで240℃まで昇温を実施した。その後、減圧度を14Paに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで250℃まで昇温を実施した。その後、減圧度を7Paに調整し、10分間攪拌を行った。その後、減圧度を1kPa以下に調整し、さらに120分間攪拌を行い、反応を終了させた。反応終了後、反応器内に窒素を導入して常圧に戻し、生成したポリカーボネート樹脂を取り出した。得られたポリカーボネート樹脂は、透明であった。
【0101】
<実施例4>
原料モノマーとして、2:4-3:5-ジ-O-メチレン-D-マンニトール(DMAN-DOM)(12.51g、60.67mmol)及びDPC(13.00g、60.67mmol)と、触媒として、炭酸セシウム(CsCO3、DMAD-DOM 1molに対し2×10-6mol)とを用いる以外は実施例3と同様にしてポリカーボネート樹脂を得た。得られたポリカーボネート樹脂は、透明であった。
【0102】
<比較例1>
原料モノマーとして、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)(25.00g、173.4mmol、シス体およびトランス体の混合物)、及びDPC(36.17g、168.9mmol)と、触媒として、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3、CHDM1molに対し6×10-6mol)とを100mLの四つ口フラスコに精秤し、常温及び真空下で1時間減圧乾燥を行った。その後、窒素により3回置換し、反応系を窒素雰囲気下とした。
前記四つ口フラスコに、撹拌機及び留出装置を取り付け、窒素雰囲気の圧力101.3kPaの下、180℃まで加熱した。加熱後に原料モノマーの完全溶解を確認した後、反応器内の圧力を20kPaまで減圧し20分間撹拌を行った。その後、60℃/hの速度で200℃まで昇温を行い200℃で30分間攪拌を行った。その後、60℃/hで225℃まで昇温を実施した。その後、減圧度を16kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、60℃/hで240℃まで昇温を実施し、同時に、減圧度を12kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、減圧度を8kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、減圧度を5.3kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、減圧度を2.7kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、減圧度を1.3kPaに調整し、10分間攪拌を行った。その後、減圧度を1kPa以下に調整し、さらに60分間攪拌を行い、反応を終了させた。反応終了後、反応器内に窒素を導入して常圧に戻し、生成したポリカーボネート樹脂を取り出した。
得られたポリカーボネート樹脂は、透明であった。
【0103】
<比較例2>
原料モノマーとして、イソソルビド(ISB)(43.84g、300.0mmol)、及びDPC(65.16g、304.2mmol)と、触媒として、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3、ISB1molに対し4×10-6mol)を用いる以外、比較例1と同様にしてポリカーボネート樹脂を得た。
得られたポリカーボネート樹脂は、透明であった。
【0104】
<比較例3>
スピログリコール(SPG):30.61g(0.101モル)、ジフェニルカーボネート:21.97g(0.103モル)、および炭酸水素ナトリウム:0.10mg(1.2μモル)を攪拌機および留出装置付きの300mL反応器に入れ、仕込み量以外は実施例1と同様に操作し、ポリカーボネート樹脂を得ることを試みたが、重合が進むと同時に結晶化が進行し、重合体は得られなかった。
【0105】
なお、上記実施例および比較例で用いたモノマー化合物および触媒の構造は以下の通りである。
【化23】
【0106】
上記実施例および比較例で得られたポリカーボネート樹脂について、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)、ガラス転移温度(Tg)、および熱分解温度(5%重量減少温度)を測定した。結果を表1に示す。
【0107】
【0108】
上記表2から、式(1)’で表される化合物由来の構成単位(1)を含むポリカーボネート樹脂(実施例1~4)は、ガラス転移温度(Tg)および熱分解温度(5%重量減少温度)が高く、耐熱性に優れることが確認される。
一方、構成単位(1)を含まず、CHDM由来の構成単位を含む比較例1は、ガラス転移温度(Tg)および熱分解温度(5%重量減少温度)が低く、耐熱性に劣っていた。また、構成単位(1)を含まず、ISB由来の構成単位を含む比較例2は、熱分解温度(5%重量減少温度)が低かった。また、式(1)’で表される化合物と類似の骨格を有するSPGを用いた比較例3では、ポリカーボネート樹脂が結晶化し、ガラス転移温度(Tg)が観測できなかった。
また、実施例1~4では、透明なポリカーボネート樹脂が得られたが、比較例3では、重合時に結晶化し、重合を十分に進行させることができなかった。これはSPGをモノマーとして用いた場合、ポリマー間のパッキング性が良すぎるために重合初期に結晶化してしまい、高分子量体が得られないためと推察される。
【0109】
本発明の範囲は以上の説明に拘束されることはなく、上記例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施し得る。なお、本明細書に記載した全ての文献及び刊行物は、その目的にかかわらず参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。また、本明細書は、本願の優先権主張の基礎となる日本国特許出願である特願2019-171377号(2019年9月20日出願)の特許請求の範囲、明細書の開示内容を包含する。
【産業上の利用可能性】
【0110】
本発明のポリカーボネート樹脂は、耐熱性を有し、天然物由来の原料を用いて製造され得る樹脂として有用である。