説明

廃芳香族ポリカーボネートから芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法

【課題】 廃芳香族ポリカーボネート(例えば不要となったCD、CD−ROM、DVD等の芳香族ポリカーボネート製品)を安価で、分解時間が短く、大量に処理し、ポリカーボネート製造の原材料等に有用な高純度の芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法を提供する。
【解決手段】 廃芳香族ポリカーボネートを、ハロゲン化炭化水素化合物溶媒および金属水酸化物触媒の存在下、炭素数1〜4のアルコールでエステル交換により分解し、分解後の反応混合液に液温を0〜70℃の範囲に保持しながら無機酸水溶液を加えて中和し、有機溶媒相と水溶液相とを分液して有機溶媒相を回収し、回収した有機溶媒相から固体の芳香族ジヒドロキシ化合物を得ることを特徴とする廃芳香族ポリカーボネートから芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、廃芳香族ポリカーボネートを低級アルコールでエステル交換反応により分解し、芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法に関する。また、分解して得られた芳香族ジヒドロキシ化合物をポリカーボネートの製造原料として使用する芳香族ポリカーボネートの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
芳香族ポリカーボネート(以下、PCと略すことがある)は、優れた機械的性質、電気的性質、耐熱性、耐寒性、透明性等を有しており、レンズ、コンパクトディスク等の光ディスク、建築材料、自動車部品、OA機器のシャーシー、カメラボディー等様々な用途に利用されている材料であり、その需要は年々増加している。PCの需要の増加に伴い、廃棄されるPC製品の多くは焼却若しくは地中に埋める等の方法で処理される。これは、PCの需要の増加から石油資源の枯渇を加速させるだけでなく、地球環境の悪化を促進する。そこで、廃棄されたプラスチックを再利用(リサイクル)することが重要になってきた。
【0003】
廃プラスチックをリサイクルする方法としては、(1)廃プラスチックを熱エネルギーとして回収するサーマルリサイクル、(2)廃プラスチックを製品にある割合で混合し、加工して製品とするマテリアルリサイクル、(3)廃プラスチックを化学的に分解してプラスチックの原材料にまで戻して、プラスチック製造に再使用するケミカルリサイクルがある。これらのうち、サーマルリサイクルは、プラスチックを焼却して熱を取りだすので、二酸化炭素が生成し、本質的には地球環境を破壊し、資源を減少させていることになる。マテリアルリサイクルは、資源の消費や環境の負荷は一番少なく望ましいが、プラスチック自身の劣化は否めず、混合できる製品が限定され、混入できる割合が少なく、リサイクルできる量が限られるという問題がある。一方ケミカルリサイクルはプラスチックを原材料まで分解するので、新たなプラスチックの製造に利用され、元の製品を含め広範囲の用途に利用できるので、産業上有用なリサイクル方法といえる。
【0004】
PCをケミカルリサイクルする方法として、例えば特許文献1には、アルカリ触媒の存在下、PCをフェノールで分解し、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジアリールを回収する方法が示されている。また特許文献2にはトルエン、キシレン、ベンゼンまたはジオキサン溶剤中で、少量のアルカリを触媒として、エステル交換反応を行い、炭酸ジアルキルと芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法が示されている。特許文献3には、PCを塩化アルキル、エーテル類または芳香族炭化水素系溶媒等の溶媒と触媒としての3級アミンの存在下、低級アルコールとエステル交換させて芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジアルキルを得る方法が提案されている。
【0005】
しかしながら、特許文献1の方法は溶媒と分解生成物との分離回収工程が煩雑である。特許文献2の方法は反応終了後、水中に反応混合物を投入し、芳香族ジヒドロキシ化合物を晶出させるか、分解混合物の数倍の量の溶媒を投入して、芳香族ジヒドロキシ化合物を析出させ、水洗する方法であり、この方法は使用したアルコールおよび溶剤の回収が非常に煩雑である。また、使用した溶剤を固体芳香族ジヒドロキシ化合物から除去するのが困難である。特許文献3の方法は、触媒としての3級アミンが、有機溶媒より多量用いられており、エバポレータなどで減圧除去を試みても、3級アミン、炭酸ジアルキルおよび芳香族ジヒドロキシ化合物をそれぞれ分離するのが非常に困難である。さらに、得られた芳香族ジヒドロキシ化合物中に末端停止剤が含有しており、末端停止剤の分離も必要である。実際、ポリカーボネートを製造する際、反応初期段階に末端停止剤が混入していると分子量調節が困難になるという不都合がある。
【0006】
【特許文献1】特開平06−056985号公報
【特許文献2】特開平10−259151号公報
【特許文献3】特開2002−212335号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、廃芳香族ポリカーボネート(例えば不要となったCD、CD−ROM、DVD等の芳香族ポリカーボネート製品)を安価で、分解時間が短く、大量に処理し、ポリカーボネート製造の原材料等に有用な高純度の芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法を提供することである。
【0008】
本発明の他の目的は、得られた芳香族ジヒドロキシ化合物を用いてCD等に使用できる高品質の芳香族ポリカーボネートを製造する方法を提供することである。
【0009】
本発明のさらに他の目的は、溶融重合法による芳香族ポリカーボネートの製造や他産業用に有用な炭酸ジアルキルを得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、炭素数1〜4のアルコール、ハロゲン化炭化水素化合物溶媒および金属水酸化物触媒を用いて廃芳香族ポリカーボネートを分解し、分解後の反応混合液を酸水溶液により中和する操作において、液温を0〜70℃の温度範囲に維持することにより、得られる芳香族ジヒドロキシ化合物は高純度であり、この芳香族ジヒドロキシ化合物を用いて得られる芳香族ポリカーボネートの品質は市販の芳香族ジヒドロキシ化合物を用いて製造した芳香族ポリカーボネートの品質と遜色ないことを見出し、本発明を完成した。
【0011】
すなわち、本発明によれば、
1.廃芳香族ポリカーボネートを、ハロゲン化炭化水素化合物溶媒および金属水酸化物触媒の存在下、炭素数1〜4のアルコールでエステル交換により分解し、分解後の反応混合液に液温を0〜70℃の範囲に保持しながら無機酸水溶液を加えて中和し、有機溶媒相と水溶液相とを分液して有機溶媒相を回収し、回収した有機溶媒相から固体の芳香族ジヒドロキシ化合物を得ることを特徴とする廃芳香族ポリカーボネートから芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法。
【0012】
2.前記ハロゲン化炭化水素化合物は、ジクロロメタン、ジクロロエタンまたはクロロホルムである前項1記載の廃芳香族ポリカーボネートから芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法。
【0013】
3.前記無機酸水溶液は、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸の水溶液からなる群より選ばれた少なくとも一種の酸水溶液である前項1記載の廃芳香族ポリカーボネート樹脂から芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法。
【0014】
4.前項1記載の方法で得られた芳香族ジヒドロキシ化合物を芳香族ポリカーボネートの製造原料として用いる芳香族ポリカーボネートの製造方法。
が提供される。
【0015】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、使用される廃芳香族ポリカーボネートは、界面重合法や溶融重合法等公知の方法で製造されたものでよく、分子量は粘度平均分子量で1000〜100000のものが好ましい。廃芳香族ポリカーボネートの形状はパウダー、ペレット、シート、フィルム、成形品等特に限定されない。例えば、CD、CD−R、DVD等の光ディスクにおいて、廃棄されたものや成形不良のものなど不要になった廃光ディスクをそのままあるいは印刷膜や金属膜を剥離し除去したものを分解に使用することもできる。また、分解に用いられる廃芳香族ポリカーボネートとして、ポリカーボネート製造途中に目標とする分子量に到達せず、パウダーあるいはペレット化されなかったポリカーボネートの溶液から溶媒を除去し、乾燥した固形物でもよい。ここで、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(M)は塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
【0016】
該ポリカーボネートは、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4′−ジヒドロキシジフェニル、1,4−ジヒドロキシナフタレン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス{(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチル)フェニル}メタン、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、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノールA)、2,2−ビス{(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニル}プロパン、2,2−ビス{(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチル)フェニル}プロパン、2,2−ビス{(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシ)フェニル}プロパン、2,2−ビス{(3−イソプロピル−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−フェニル)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、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルブタン、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、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)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス{(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニル}フルオレン、α,α′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−o−ジイソプロピルベンゼン、α,α′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−m−ジイソプロピルベンゼン、α,α′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン、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、4,4′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4′−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4′−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4′−ジヒドロキシジフェニルケトン、4,4′−ジヒドロキシジフェニルエーテルおよび4,4′−ジヒドロキシジフェニルエステル等のジヒドロキシ化合物の単独または2種以上の混合物から製造されたものである。
【0017】
本発明において、廃芳香族ポリカーボネートをハロゲン化炭化水素化合物溶媒および金属水酸化物触媒の存在下、炭素数1〜4のアルコールでエステル交換により分解反応(解重合反応)させる。ハロゲン化炭化水素化合物溶媒と金属水酸化物触媒を使用するとアルコールによる芳香族ポリカーボネートの分解反応が進み易く好ましい。
【0018】
芳香族ポリカーボネートの分解に使用される炭素数1〜4のアルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール(イソプロピルアルコール)、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール(イソブチルアルコール)、1,1−ジメチル−1−エタノール(t−ブチルアルコール)が挙げられる。特にメタノールが好ましい。炭素数5以上のアルコールでは、分解反応が遅く、精製、分離工程において、分離が難しくなるので好ましくない。
【0019】
アルコールの使用量は、芳香族ポリカーボネートのカーボネート結合1モルに対して、好ましくは2.4〜7モルであり、さらに好ましくは3〜7モルである。モル比が7モルより多いと芳香族ジヒドロキシ化合物の回収率が悪化し、さらに未反応アルコールの分離、回収に多大なコストがかかることがある。また、モル比が2.4モルより小さいと分解反応速度が遅いか、またはポリカーボネート樹脂が完全に分解されずにカーボネートオリゴマーが残存し易く、芳香族ジヒドロキシ化合物の回収率が低下することがある。
【0020】
本発明において使用される分解触媒は金属水酸化物である。金属水酸化物の非存在下では分解反応は進行しない。金属水酸化物としては水酸化ナトリウムおよび/または水酸化カリウムが好ましく使用できる。特に水酸化ナトリウムが好ましい。
【0021】
金属水酸化物の使用量は、ポリカーボネートのカーボネート結合1モルに対して0.002〜0.4モルが好ましい。金属水酸化物の使用量が0.002モルより少ないと分解反応速度は大きく低下する。0.4モルより多いと経済的に不利となり、また炭酸ジアルキルの分解が起こり易くなる。
【0022】
通常、芳香族ポリカーボネートの製造で用いる金属水酸化物は固形、または水溶液の状態で購入、使用される。反応系内に水が多量に存在すると、触媒と生成した芳香族ジヒドロキシ化合物が反応して塩になり析出し、触媒が消費されてしまい、分解反応が非常に遅くなる。また、回収可能な炭酸ジアルキルの収率が低下する。特に、金属水酸化物の水溶液を使用する場合、反応系内に水分が多くなり易い。反応系内の水を除去する方法としては、塩素化化合物有機溶媒と金属水酸化物水溶液を混合、共沸してデカンタで分離する方法、混合液を脱水剤(吸着剤)に通す方法等いくつかの方法が挙げられるが、どの方法で除去しても差し支えない。分解反応を行う前(分解反応初期)の系内(すなわち分解反応処理される溶液中)の水分量は2.5重量%以下が好ましく、1重量%以下がより好ましく、0.5重量%以下がさらに好ましく、特に0.3重量%以下が好ましい。
【0023】
本発明において使用されるハロゲン化炭化水素化合物溶媒は、具体的にはジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ジクロロエチレン等が挙げられ、ジクロロメタン、ジクロロエタンおよびクロロホルムからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒が好適であり、特にジクロロメタンが好適である。これらの溶媒は、ポリカーボネートの良溶媒で、実際にポリカーボネートの製造工程において反応溶媒として用いられており、分解、分離後の芳香族ジヒドロキシ化合物にこれらの溶媒が残留していても、ポリカーボネート製造に悪影響を及ぼさない利点がある。
【0024】
本発明において、ハロゲン化炭化水素化合物溶媒の使用量は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対し40重量部〜1000重量部の範囲が好ましい。溶媒量が40重量部より少ないと、初期の混合がうまくいかず、さらにポリカーボネート樹脂が充分膨潤または溶解せず、分解反応終了までの時間が長くなることがある。また1000重量部より多いと、反応系内のカーボネート結合濃度、触媒濃度が低くなり、分解反応速度が低下し、分解反応時間が長くなり、また溶媒の回収コストが高くなることがある。なお、光ディスク等の成形品はあらかじめ0.1〜2cm程度の大きさに粉砕し、この粉砕物を溶解すると溶解時間が短縮されるため好ましい。
【0025】
分解反応において、廃芳香族ポリカーボネートをあらかじめハロゲン化炭化水素化合物溶媒に溶解しておいてもよいし、全てを溶解させずに分解反応を行なう反応器に投入してもよい。反応器とは別に溶解槽を使用し、該有機溶媒にポリカーボネート樹脂を溶解させた場合、該有機溶媒に溶解しない不純物、例えば成型品中に含まれる添加剤、金属膜、コーティング剤、充填剤等をろ過し、除去することが可能である。
【0026】
本発明において、分解反応を行う温度は30℃〜150℃が好ましい。30℃未満の場合は分解反応時間が長くなり、処理効率が著しく劣ることがある。また、150℃を越えると、加熱のエネルギーが多く必要となり、さらに分解処理中に溶液の色が褐色に着色し易く、品質の良い芳香族ジヒドロキシ化合物、炭酸ジアルキル、回収溶媒、未反応アルコールが得られなくなることがある。
【0027】
分解反応中に生成した芳香族ジヒドロキシ化合物は、塩基性条件下では酸化されやすいので、反応溶液中に酸化防止剤を添加することが好ましい。また、工程内の酸素濃度を不活性ガスにより、低減しておくことも有効である。
【0028】
酸化防止剤として、重亜硫酸ナトリウム(Na)、亜硫酸ナトリウム(NaSO)、ハイドロサルファイトナトリウム(Na)等が挙げられる。これらを1種または2種以上混合して用いても差し支えない。酸化防止剤の使用量は芳香族ポリカーボネート100重量部に対し、0.05〜4.0重量部が好ましい。0.05〜4.0重量部の範囲であると酸化防止効果があり、また、コスト的に有利で、分解反応速度が低下せず好ましい。
【0029】
不活性ガスの種類として、窒素、アルゴン等が挙げられる。窒素がコスト的に有利であり好ましい。
【0030】
廃芳香族ポリカーボネートを分解した後、この反応混合液に液温を0〜70℃の範囲に保持しながら無機酸水溶液を加えて中和させる。中和することにより完全に分解反応を停止させる。反応混合液に無機酸水溶液を加えることにより、芳香族ジヒドロキシ化合物は有機溶媒相に溶解する。無機酸水溶液としては塩酸、硫酸、硝酸またはリン酸等の無機酸水溶液が好ましく用いられる。加える無機酸水溶液の量は、水溶液相が中性〜酸性になるような量が必要であり、中性のpH6〜8の範囲になるような量が特に好ましい。なお、酸を加えずに水を加えると炭酸ジアルキルの加水分解が起こり、さらに芳香族ジヒドロキシ化合物が金属水酸化物と反応して塩になり、それぞれ収率が低下することとなる。また、反応混合物のまま溶媒を除去すると、芳香族ジヒドロキシ化合物が金属水酸化物と反応して塩になり、着色成分が発生する。このため、着色成分を除去する工程が必要になり不利な方法となる。
【0031】
また、中和操作中の液温は0〜70℃を維持する必要がある。液温は好ましくは20〜70℃、より好ましくは20〜60℃、さらに好ましくは20〜50℃を維持する。液温が70℃を超えると得られた芳香族ジヒドロキシ化合物を芳香族ポリカーボネートの製造原料として使用した場合に、得られるポリカーボネートの色相、熱安定性等が悪化する。また、中和操作中の液温が0℃未満となると固体の析出が発生し取扱いが困難となる。
【0032】
分解反応後の反応混合液に酸水溶液を加えると有機溶媒相と水溶液相とに分離する。デカンター等の液液分離器や遠心分離機を使用することにより、有機溶媒相と水溶液相とを分液し、有機溶媒相を得ることができる。分液が不十分であると、有機溶媒相に粒状に浮遊している水が混入し、得られる芳香族ジヒドロキシ化合物の純度に影響を及ぼすので、有機溶媒相をさらに純水と接触させ、可能な限り除去することが好ましい。この方法は、洗浄塔による接触、撹拌機、液液分離器による分離、遠心分離機など、公知の方法が使用できる。なお、有機溶媒相と水溶液相とを分離せずにそのまま溶媒を除去すると、芳香族ジヒドロキシ化合物が金属水酸化物と反応して塩になり、着色成分が発生する。このため、着色成分を除去する工程が必要になり、不利な方法となる。
【0033】
有機溶媒相から固体の芳香族ジヒドロキシ化合物を回収する方法としては、蒸留により有機溶媒、未反応アルコールおよびジアルキルカーボネートと芳香族ジヒドロキシ化合物とを分離する方法が好ましく採用される。
【0034】
蒸留操作は減圧または常圧で行われ、その方法はバッチ式でも連続式でもよいが、芳香族ジヒドロキシ化合物を析出させるためにはバッチ式の方が好ましい。蒸留は有機溶媒、未反応アルコールおよびジアルキルカーボネートが留去できる温度、圧力条件が必要とされるが、芳香族ジヒドロキシ化合物の熱分解を抑えるため、蒸留温度(蒸留槽ボトム温度)は100℃以下とすることが好ましい。また、蒸留槽に不活性ガスを流して、留去しやすくしてもよい。
【0035】
なお、蒸留操作により分離して得られた芳香族ジヒドロキシ化合物は微量の未反応アルコール、ジアルキルカーボネート、モノヒドロキシ化合物(末端停止剤)、ポリカーボネート由来の炭酸塩および金属水酸化物と酸水溶液が反応して生成した中性塩等の不純物を含んでおり、これらの化合物は除去することが好ましい。これらの不純物を除去するために、芳香族ジヒドロキシ化合物をハロゲン化炭化水素化合物有機溶媒及び/又は水で洗浄する方法が採用される。
【0036】
ハロゲン化炭化水素化合物有機溶媒としては、25℃における芳香族ジヒドロキシ化合物の溶解度が20g/L以下で、25℃における芳香族モノヒドロキシ化合物(末端停止剤)の溶解度が50g/L以上である溶媒が好ましく、具体的にはジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ジクロロエチレン等が好ましく、ジクロロメタン(塩化メチレン)が特に好ましく用いられる。水は50μS/cm以下の電気伝導度の純水を用いることが好ましい。
【0037】
洗浄の方法は、固体の芳香族ジヒドロキシ化合物を攪拌槽に移し、有機溶媒と水を同時または別々に投入し、攪拌、ろ過する方法、遠心分離機内で有機溶媒と水を同時または交互に振りかけそのまま遠心分離で脱液する方法等が挙げられる。ジアルキルカーボネートやモノヒドロキシ化合物は有機溶媒相に抽出され、未反応アルコールや塩は水相に抽出され芳香族ジヒドロキシ化合物の純度が向上する。
【0038】
有機溶媒で洗浄する場合、一度の洗浄時間は1分〜60分の範囲が好ましく、洗浄温度は5〜40℃の範囲が好ましい。一度の洗浄に使用する有機溶媒の量は、芳香族ジヒドロキシ化合物100重量部に対して好ましくは50〜1000重量部、より好ましくは100〜500重量部である。
【0039】
水で洗浄する場合、一度の洗浄時間は1〜60分の範囲が好ましく、洗浄温度は5〜80℃の範囲が好ましい。一度の洗浄に使用する水の量は、芳香族ジヒドロキシ化合物100重量部に対して好ましくは50〜1000重量部、より好ましくは100〜500重量部である。
【0040】
また、洗浄される芳香族ジヒドロキシ化合物は、その平均粒径(重量平均粒子径)が好ましくは100〜1000μm、より好ましくは100〜800μm、特に好ましくは200〜600μmである。前記範囲の平均粒径の芳香族ジヒドロキシ化合物を使用すると効率良く洗浄できるため好ましい。
【0041】
得られた固形の芳香族ジヒドロキシ化合物は、芳香族ポリカーボネートの製造工程に原料として再使用することができる。再使用する方法としては、溶融重合法ではそのまま使用することができ、また、界面重合法では金属水酸化物水溶液に所望の濃度で溶解し、芳香族ポリカーボネートの製造に使用することが可能である。その際、芳香族ジヒドロキシ化合物を金属水酸化物水溶液に溶解した溶液を加熱し、残存する有機溶媒を揮発したものを使用することも好ましい。
【0042】
また、本発明で得られた芳香族ジヒドロキシ化合物と市販の芳香族ジヒドロキシ化合物とを一緒に芳香族ポリカーボネートの製造原料として使用しても構わない。回収した芳香族ジヒドロキシ化合物と市販の芳香族ジヒドロキシ化合物を混合する方法は、固体同士、固体と液体、液体同士を混合する方法のどの方法であってもよい。
【0043】
一方、廃芳香族ポリカーボネートを分解して得られるジアルキルカーボネートを回収する方法としては、前記分液して得られた水溶液相から未反応アルコールとジアルキルカーボネートとをそれぞれ回収し、また、有機溶媒相から蒸発させた留分から有機溶媒、未反応アルコールおよびジアルキルカーボネートをそれぞれ回収する方法が好ましい。その操作方法としては、抽出法や蒸留法が挙げられ、蒸留法が好ましく用いられる。
【0044】
回収した炭酸ジアルキルは溶融重合法による芳香族ポリカーボネートの製造工程の原材料等に使用できる。また、回収された塩素化合物有機溶媒やアルコールは、ポリカーボネート樹脂の分解反応に再使用することが可能である。
【0045】
本発明の方法で回収した芳香族ジヒドロキシ化合物を原料として用いて得られるポリカーボネート樹脂は、色相および熱安定性に優れることから、例えば光磁気ディスク、各種追記型ディスク、デジタルオーディオディスク(いわゆるコンパクトディスク)、光学式ビデオディスク(いわゆるレーザディスク)、デジタル・バーサイル・ディスク(DVD)等の光学ディスク基板用の材料として、あるいはシリコンウエハー等の精密機材収納容器の材料として好適に使用でき、殊に光学ディスク基板用の材料として好適に採用される。
【発明の効果】
【0046】
本発明によれば、廃芳香族ポリカーボネートを有機溶媒に溶解し、分解触媒として金属水酸化物を使用し、アルコールでエステル交換により分解し、分解後の反応混合液に酸水溶液を加えるにあたり、中和操作中の液温を0〜70℃に維持することにより、得られた芳香族ジヒドロキシ化合物は高純度であり、この芳香族ジヒドロキシ化合物を用いて得られる芳香族ポリカーボネートの品質は市販の芳香族ジヒドロキシ化合物を用いて製造した芳香族ポリカーボネートの品質と遜色なく、したがって、本発明の奏する工業的効果は格別である。
【実施例】
【0047】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。特に断り書きのない場合、部は重量部を表す。なお、評価は次に示す方法で行った。
(1)色相(b値)
ポリカーボネート樹脂ペレットを射出成形機(日本製鋼所(株)製:日鋼アンカー V−17−65型)を用い、シリンダー温度340℃で、厚さ2mmの50mm角板を成形した。その成形板を色差計(日本電色(株)製)を用いてb値を測定した。
【0048】
(2)熱安定性(△E)
ポリカーボネート樹脂ペレットを射出成形機(日本製鋼所(株)製:日鋼アンカー V−17−65型)を用い、シリンダー温度340℃で10分間滞留させたものとさせないものの試験片(厚さ2mmの50mm角板)をそれぞれ作成し、その色相の変化(△E)を測定した。色相の変化は、色差計(日本電色(株)製)でそれぞれのL、a、b値を測定し、下記式を用いて算出した。
ΔE=[(L′−L)+(a′−a)+(b′−b)1/2
(L、a、bは滞留させないもの、L′、a′、b′は10分間滞留させたもの)
【0049】
(3)ビスフェノールAの純度(有機物中のビスフェノールA純度)
Waters社製高速液体クロマトグラフを用い、サンプル(有機物)0.2gに内部標準としてo−クレゾールを添加したアセトニトリル1mLを加え、溶解し、アセトニトリル/0.2%酢酸水溶液を展開溶媒としてクロマトグラフを得、あらかじめ作成した検量線により、ビスフェノールAの純度を求めた。
【0050】
(4)水分量
Metrohm社製カールフィッシャー水分測定器を用い、サンプル2gを投入して測定した。
【0051】
[実施例1]
温度計、撹拌機、還流冷却器及び水浴付き反応器に、固体の水酸化ナトリウム4部(芳香族ポリカーボネートのカーボネート結合に対し20モル%)、メタノール80部(芳香族ポリカーボネートのカーボネート結合1モルに対し5モル)を投入し、25℃で攪拌して溶解した。次に、酸化防止剤としてハイドロサルファイトナトリウム2部、塩化メチレン200部、市販のCD−Rを約2cm角の大きさにカッターで切断し、攪拌しながら5分間超音波処理して膜をはがした樹脂基板(主成分ビスフェノールAポリカーボネート樹脂、粘度平均分子量15200、青色色素を含む)127部を投入し、25℃で攪拌を継続した。投入直後は樹脂が団子状態になっていたが、内部の温度が上昇するにつれて固形分が溶解し、攪拌10分後に完全に溶解した。ここで、系内の濃度を測定するため溶液の一部をサンプリングして水分量を測定したところ、0.05重量%であった。その後、内温を85℃にするため、水浴を調節した。樹脂投入から2時間後、反応混合物中のカーボネートオリゴマーをH−NMRで分析したところ、カーボネートオリゴマーのピークが完全に消失しており、メタノール/ジメチルカーボネートのピーク面積比が1.5であり理論量のジメチルカーボネートが生成していることを確認できたので、水浴温度を下げ40まで冷却した後、0.5mol/L塩酸水溶液202部投入し、中和して分解反応を停止させた。塩酸投入後の温度は41℃であった。また、水相はpH7であった。
【0052】
分液ロートに塩酸水溶液を加えた反応混合物を移し、有機相と水相とに分離した。水相にはメタノール、ジメチルカーボネート、塩化メチレンが含有されており、これらの有機物は蒸留を繰り返し、それぞれ回収した。蒸留において塩化ナトリウム等の塩分は、水と一緒に廃棄した。
【0053】
有機相は40℃の水浴を設けたエバポレータにより減圧して、塩化メチレン、メタノールおよびジメチルカーボネートを除去し、固形分131部を得た。固形分のH−NMRの分析結果より、ビスフェノールA、p−ターシャリーブチルフェノールおよびジメチルカーボネートが存在していた。
【0054】
この固形分に塩化メチレン200部および純水200部を加え、25℃で30分攪拌してスラリーとした。このスラリーを孔径50μmのステンレス製フィルターで濾過し、塩化メチレン100部を固形分にかけて洗浄した。洗浄後固形分を乾燥したところ、108部のビスフェノールAが得られた。ビスフェノールA純度は99.8%であり、この固形ビスフェノールAは白色であった。
【0055】
[比較例1]
実施例1において、カーボネートオリゴマーのピークが完全に消失したことを確認後、水浴温度を下げずに85℃のまま、0.5mol/L塩酸水溶液202部投入し、中和して分解反応を停止させた(塩酸投入後の温度は87℃、水相はpH7)以外は実施例1と同様の操作を行い固体のビスフェノールAを得た。ビスフェノールAの純度は99.3%であった。
【0056】
[参考例1] ポリカーボネート樹脂の製造
(A)温度計、撹拌機、還流冷却器、循環器付き反応器に、イオン交換水650部、25%水酸化ナトリウム水溶液252部を仕込み、これに購入した市販のビスフェノールA170部、塩化メチレン13部およびハイドロサルファイト0.34部を加え、循環しながら温度を30℃に保持し40分間で溶解し、ビスフェノールA水溶液を調製した。
【0057】
(B)温度計、撹拌機及び還流冷却器付き反応器に、前記(A)の方法で調製したビスフェノールA水溶液367部を仕込み、塩化メチレン181部を加え、撹拌下15〜25℃でホスゲン28.3部を40分間を要して吹込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、48%水酸化ナトリウム水溶液7.2部および固体のp−ターシャリーブチルフェノール1.55部を加え、乳化せしめた後、10分後にトリエチルアミン0.06部を加え、さらに28〜33℃で1時間撹拌して反応を終了した。反応終了後生成物に塩化メチレン400部を加え混合した後、攪拌を停止し、水相と有機相とを分離して、ポリカーボネート樹脂濃度14.5重量%有機溶媒溶液を得た。(この操作を、反応機2機を用いて繰り返し行った。)
【0058】
この有機溶媒溶液に水150部を加えて攪拌混合した後、攪拌を停止し、水相と有機相とを分離した。この有機相にpH3の塩酸水200部を加え、攪拌混合しトリエチルアミンを抽出した後、攪拌を停止し、水相と有機相とを分離した。次いでさらに分離した有機相にイオン交換水200部を加え攪拌混合した後、攪拌を停止し、水相と有機相とを分離した。この操作を水相の導電率がイオン交換水と殆ど同じになるまで(4回)繰返した。得られた精製ポリカーボネート樹脂溶液をSUS304製の濾過精度1μmのフィルターで濾過した。
【0059】
次に、該有機溶媒溶液を軸受け部に異物取出口を有する隔離室を設けた内壁の材質がSUS316L製の1000Lニーダーにイオン交換水100Lとともに投入し、水温42℃にて塩化メチレンを蒸発させて粉粒体とし、該粉粒体と水の混合物を水温95℃にコントロールされた攪拌機付熱水処理槽に投入し、粉粒体25部対水75部の混合比で30分間攪拌混合した。この粉粒体と水の混合物を遠心分離機で分離して塩化メチレン0.5重量%と水45重量%を含有する粉粒体を得た。この粉粒体を140℃にコントロールされているSUS316L製伝導受熱式溝型2軸攪拌連続乾燥機に50kg/h(ポリカーボネート樹脂換算)で連続供給して、平均乾燥時間3時間の条件で乾燥して粉粒体を得た。
【0060】
この粉粒体100重量部にトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトを0.01重量部、4,4’−ビフェニレンジホスフィン酸テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)を0.01重量部およびステアリン酸モノグリセリドを0.08重量部加え混合した。かかる粉粒体をベント式二軸押出機[東芝機械(株)製TEM−50B]によりシリンダー温度280℃、乾式真空ポンプを用いてベント吸引圧700Paで吸引脱気しながら溶融混練押出し、ペレットを得た。得られたペレットを成形して、色相および熱安定性を評価し、その結果を表1に示した。
【0061】
[実施例2]
参考例1(A)において、市販のビスフェノールAの代わりに、実施例1で得られたビスフェノールAを使用する以外は、参考例1と同様な操作を行いペレットを得た。得られたペレットを成形して、色相および熱安定性を評価し、その結果を表1に示した。
【0062】
[比較例2]
参考例1(A)において、市販のビスフェノールAの代わりに、比較例1で得られたビスフェノールAを使用する以外は、参考例1と同様な操作を行いペレットを得た。得られたペレットを成形して、色相および熱安定性を評価し、その結果を表1に示した。
【0063】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
廃芳香族ポリカーボネートを、ハロゲン化炭化水素化合物溶媒および金属水酸化物触媒の存在下、炭素数1〜4のアルコールでエステル交換により分解し、分解後の反応混合液に液温を0〜70℃の範囲に保持しながら無機酸水溶液を加えて中和し、有機溶媒相と水溶液相とを分液して有機溶媒相を回収し、回収した有機溶媒相から固体の芳香族ジヒドロキシ化合物を得ることを特徴とする廃芳香族ポリカーボネートから芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法。
【請求項2】
前記ハロゲン化炭化水素化合物は、ジクロロメタン、ジクロロエタンまたはクロロホルムである請求項1記載の廃芳香族ポリカーボネートから芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法。
【請求項3】
前記無機酸水溶液は、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸の水溶液からなる群より選ばれた少なくとも一種の酸水溶液である請求項1記載の廃芳香族ポリカーボネート樹脂から芳香族ジヒドロキシ化合物を得る方法。
【請求項4】
請求項1記載の方法で得られた芳香族ジヒドロキシ化合物を芳香族ポリカーボネートの製造原料として用いる芳香族ポリカーボネートの製造方法。

【公開番号】特開2006−52173(P2006−52173A)
【公開日】平成18年2月23日(2006.2.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−235255(P2004−235255)
【出願日】平成16年8月12日(2004.8.12)
【出願人】(000215888)帝人化成株式会社 (504)
【Fターム(参考)】