폴리 카보네이트 준비 방법

폴리 카보네이트는 높은 내충격성, 광학 선명도 및 열 안정성과 같은 고유 한 특성으로 인해 광범위한 응용 분야를 가진 다목적 엔지니어링 플라스틱입니다. 폴리 카보네이트의 생산은 잘 확립 된 공정이며, 수년에 걸쳐 개발 된 폴리 카보네이트의 제조 방법이 몇 가지 있습니다. 이 기사에서는 폴리 카보네이트를 준비하는 데 사용되는 가장 일반적인 방법에 대해 논의하며 각 접근법의 기술적 측면과 장점에 중점을 둡니다.

1. 계면 중합 방법

가장 널리 사용되는 것 중 하나폴리 카보네이트 준비 방법계면 중합은 2 상 경계 방법으로도 알려져 있습니다. 이 과정은 용매의 존재 하에서 비스페놀 A (BPA) 와 포스겐 (COCl2) 의 반응을 포함한다. 반응은 BPA를 함유하는 수성 상 및 포스겐을 함유하는 물-불혼화성 유기 용매의 2 개의 비혼화성 상의 계면에서 일어난다.

반응 메커니즘

이 방법에서, 비스페놀 A는 염기, 전형적으로 수산화나트륨과 함께 수성 상에 용해되며, 이는 BPA를 탈양성자화시켜 더 반응성을 갖도록 돕는다. 종종 염화메틸렌과 같은 염소화 용매를 함유하는 유기 상은 포스겐을 보유한다. 이들 두 상이 혼합될 때, 포스겐은 계면에서 탈양성자화된 BPA와 반응하여 폴리카보네이트 사슬을 형성한다.

장점

• 높은 분자량: 이 방법은 고분자량의 폴리카보네이트를 생산할 수 있어 고강도 응용에 적합한 재료를 만든다.
• 효율적인 열 분산: 계면에서 반응이 일어나기 때문에, 발생된 열은 신속하게 소산되어, 분해의 위험을 감소시킨다.

그러나 계면 중합은 독성이있는 포스겐과 신중한 취급이 필요한 유기 용매의 사용으로 인해 환경 및 안전 문제가 있습니다.

2. 용융 중합 (에스테르 화) 방법

에 사용 된 또 다른 중요한 방법폴리 카보네이트 준비용융 중합 방법이며, 에스테르 교환 방법이라고도합니다. 이 공정은 비스페놀 A (BPA) 와 탄산염 전구체, 예컨대 디페닐 카보네이트 (DPC) 사이의 고온에서 그리고 용매의 부재 하에 반응을 포함한다.

반응 과정

용융 중합에서, 비스페놀 A 및 디페닐 카보네이트를 혼합하고 진공에서 고온 (전형적으로 250 ℃ 내지 300 ℃) 으로 가열한다. 반응 동안, 페놀은 부산물로서 생성되고 연속적으로 제거되어 반응을 폴리카보네이트의 형성을 향해 유도한다.

용융 중합의 장점

• 용매없는 프로세스: 이 방법의 가장 주목할만한 장점 중 하나는 용매에 대한 필요성을 제거하여 계면 중합에 비해 환경 친화적이고 안전한 옵션을 제공한다는 것입니다.
• 간단한 장비: 이 공정은 전형적으로 용융 반응기에서 수행되는데, 이는 계면 중합에 필요한 장비에 비해 작동하기에 더 간단하고 비용이 적게 든다.

그러나, 용융 중합은 페놀을 연속적으로 제거하기 위해 고온 및 효율적인 진공 시스템을 필요로 하며, 이는 공정을 에너지 집약적으로 만들 수 있다. 또한, 분자량을 조절하는 것은 계면 중합보다 더 어렵다.

3. 고체 중합 (SSP)

고체-상태 중합 (SSP) 은 고분자량 폴리카보네이트를 제조하기 위해 사용될 수 있는 다른 방법이다. 이 공정은 진공 하에 또는 불활성 기체 분위기에서 예비중합된 폴리카보네이트를 그의 고체 형태로 가열하여 추가의 중합을 달성하고 분자량을 증가시키는 것을 포함한다.

SSP 작동 방식

SSP에서, 폴리카보네이트 예비중합체는 먼저 앞서 언급된 방법 중 하나, 전형적으로 용융 중합을 통해 제조된다. 이어서, 예비중합체는 그의 융점 이하의 온도에 적용되며, 여기서 사슬 연장 반응이 일어난다. 이들 반응은 중합체를 용융시키지 않고 분자량을 증가시켜, 최종 특성을 보다 잘 제어할 수 있게 한다.

SSP의 장점

• 더 높은 분자량 조절: SSP는 분자량의 정밀한 제어를 가능하게 하여, 특정한 기계적 특성을 갖는 폴리카보네이트를 필요로 하는 용도에 적합하다.
• 감소: 반응이 중합체의 융점 이하의 온도에서 일어나기 때문에, 열 응력으로 인한 분해는 최소화된다.

SSP는 다른 방법에 비해 더 느린 공정이지만, 초고분자량 폴리카보네이트를 제조하는 능력은 매우 중요하다.

결론

요약하면 몇 가지가 있습니다.폴리 카보네이트 준비 방법, 각각 자신의 장점과 한계가 있습니다. 계면 중합은 고분자량 폴리카보네이트를 효율적으로 생산하는데 이상적이지만, 환경적 결점이 있다. 용융 중합은 용매가 없는 대안이지만 반응 조건의 신중한 제어가 필요하다. 고체-상태 중합은 정확한 분자량 제어를 제공하고 분해를 최소화한다. 방법의 선택은 최종 폴리카보네이트 제품의 목적하는 특성 및 특정 산업적 요건에 크게 좌우된다.