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JP6615865B2 - 環状および直鎖状オリゴマーならびに改善した光学特性を有するコポリカーボネート組成物 - Google Patents

環状および直鎖状オリゴマーならびに改善した光学特性を有するコポリカーボネート組成物 Download PDF

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JP6615865B2 JP2017505520A JP2017505520A JP6615865B2 JP 6615865 B2 JP6615865 B2 JP 6615865B2 JP 2017505520 A JP2017505520 A JP 2017505520A JP 2017505520 A JP2017505520 A JP 2017505520A JP 6615865 B2 JP6615865 B2 JP 6615865B2
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Description

本発明は、改善した光学特性を有する、環状および直鎖状オリゴマーを有するコポリカーボネート組成物、ならびにブレンド(blends)および成形品の生産のためのそれらの使用、およびそれらから得られる成形品を提供する。
コポリカーボネートは、工業用熱可塑性物質の群の一部を形成している。それらは、電気および電子部門において、照明用の住宅資材として、および、例外的に熱特性および機械的特性が必要とされる用途(例えば、ヘアドライヤー、自動車部門における用途、プラスチックカバー、ヘッドライトレンズまたは導光要素、同様に、ランプカバーまたはランプベゼル)において、多様な用途で見出されている。これらコポリカーボネートは、さらなる熱可塑性ポリマーのためのブレンディングパートナーとして用いることができる。
これら組成物の場合、実質的に常に、高いビカット(Vicat)温度(熱変形耐性)およびガラス転移温度等の、良好な熱特性および機械的特性が、絶対的条件である。
ポリカーボネートの良好な熱性特性および機械的特性だけでなく、高い透明性および低い本質的黄色度(黄色度指数、YI)はポリカーボネートのさらなる中心的特性である。これら良好な光学特性は、長期の期間にわたってさえも維持されていなければならない。これは、成分の熱劣化特質に特に当てはまる。言い換えると、熱ストレス下での(コ)ポリカーボネートの長期間の性能は、工業製品用の(コ)ポリカーボネートの使用に対する非常に有意な重要な品質基準である。この基準が満たされない場合、(コ)ポリカーボネート組成物およびそれ故に成分は、所望しない顕著な熱性黄色化を受ける。
WO 2013/045552には、ビスフェノールAおよび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(ビスフェノールTMC)を基剤とするコポリカーボネートを含んでなる組成物が開示されている。
EP 0 953 605には、大量(例えば、0.5%〜4%)の環状オリゴカーボネートが添加され、285℃で、直鎖状BPAポリカーボネートのマトリックス内で2軸押出機によって均質化されたことを特徴とする、改善された流量特性を有する直鎖状ポリカーボネート組成物が記載されている。この場合、流動性は、増大する環状オリゴカーボネートの量に伴い増大する。しかし、この出願は対応するポリカーボネートの熱安定性に関して何も言及していない。
EP 2 411 473には、透過率を改善するためのイミド構造を含有するポリアクリレートの使用が記載されている。
WO 2009/056421には、同様に改善をもたらすことができるポリエーテルの使用が記載されている。しかし、ポリエーテルは、高温のポリカーボネート中でブレンドパートナーとして使用するには本質的な熱安定性が低すぎる。
従って、取り組んだ課題は、芳香族ポリカーボを含んでなり、改善した光学特性、特に、実質的に同一の熱変形耐性で熱保管後に低い黄色化を有する組成物を発見することであった。
しかしながら、当業者は、配合工程において生産される(コ)ポリカーボネート組成物またはPCブレンド物の光学特性が、所与の/規定された熱変形耐性でどのように改善することができるか、先行技術から示唆を見出すことができない。より具体的には、全体的な混合物の流動性に対する、ブレンド成分の影響、特に、少なくとも1種の特定の量で存在する、具体的なオリゴマー構造の影響、に関する助言がない。
驚くべきことに、さらなる(コ)ポリカーボネート(成分B)を有する、特定(高いTg)のコポリカーボネート(成分A;T:ガラス転移温度)からなる組成物は、特定のオリゴマー構造が、成分B中または両成分中に存在しているときは常に、改善された光学特性を有することが見出された。
これは、驚くべきことに、非常に大きな混合比であるブレンドパートナーとの混合物に当てはまる。
記載された特性の新規の組合せは、射出成形/押出成分の機械的性能および熱性能について重要な基準(criterion)となる。本発明によるコポリカーボネート組成物から生産された射出成形品または押出品は、熱特性において一切の劣化なく、有意に改善された流動特性を有する。
本願明細書におけるコポリカーボネート組成物またはブレンドは、少なくとも1種のコポリカーボネート、および少なくとも1種のさらなるコポリカーボネートまたは所望により添加剤(成分C)と一緒に提供されてもよいポリカーボネートを意味すると理解される。
従って、本発明は、以下を含んでなるコポリカーボネート組成物を提供する。即ち、成分として、
A)5重量%〜99重量%の式(1)の1種以上のモノマー単位を含有するコポリカーボネート
Figure 0006615865
[式中、
は、水素またはC〜Cアルキル、好ましくは水素、
は、C〜Cアルキル、好ましくはメチル、
nは、0、1、2または3、好ましくは3である];
成分として、
B)95重量%〜1重量%の一般式(2)の1種以上のモノマー単位を含有する(コ)ポリカーボネート:
Figure 0006615865
[式中、
は、H、直鎖状または分岐鎖状鎖状C〜C10アルキル、好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、より好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、最も好ましくはHまたはCアルキル(メチル)であり;かつ、
は、直鎖状または分岐鎖状C〜C10アルキル、好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、より好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、最も好ましくはCアルキル(メチル)である]
かつ、当該成分B)のコポリカーボネートが、式(1)のモノマー単位を一切有さず、かつ組成物中の成分AおよびBの重量%の合計が、100重量%であり;
当該成分Bが、成分Bの重量に対して少なくとも1.00重量%の総量の、一般式(I)の少なくとも1種の環状オリゴマーを含有することを特徴とし、
Figure 0006615865
[式中、
nは、2〜6の整数、および
Zは、式(Ia)のラジカルである
Figure 0006615865
[式中、
およびRは、それぞれ独立してH、C〜Cアルキル、好ましくはHまたはC〜Cアルキル、より好ましくは水素またはメチルであり;かつ、
Xは、単結合、C〜Cアルキルによって置換されてもよい、C〜Cアルキレン、C〜Cアルキリデン、またはC〜Cシクロアルキリデン、好ましくはメチルまたはエチル、好ましくは単結合またはイソプロピリデンを表す]]
かつ、当該成分Bは、成分Bの重量に対して、0.50重量%〜1.40重量%の総量で一般式(II)、(III)、(IV)、(V)および/または(VI)の1種以上の直鎖状オリゴマーを含有し、
Figure 0006615865
[式中、
k、l、m、oおよびpは、それぞれ独立して1〜6の整数、
Zは、既に定義された式(Ia)のラジカルを表す]
ここで構造(I)および(II)〜(VI)の量が、沈殿および続く定量的HPLCによって決定される。
定義
本発明の文脈におけるC〜Cアルキルは、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチルであり、さらに、C〜Cアルキルは、例えば、n-ペンチル、1-メチルブチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、ネオペンチル、1-エチルプロピル、シクロヘキシル、シクロペンチル、n-ヘキシル、1,1-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、1-メチルペンチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、4-メチルペンチル、1,1-ジメチルブチル、1,2-ジメチルブチル、1,3-ジメチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、3,3-ジメチルブチル、1-エチルブチル、2-エチルブチル、1,1,2-トリメチルプロピル、1,2,2-トリメチルプロピル、1-エチル-1-メチルプロピル、1-エチル-2-メチルプロピルまたは1-エチル-2-メチルプロピルであり、さらに、C〜C10アルキルは、例えば、n-ヘプチルおよびn-オクチル、ピナシル、アダマンチル、異性体メチル類、n-ノニル、n-デシルであり、さらに、C〜C34アルキルは、例えば、n-ドデシル、n-トリデシル、n-テトラデシル、n-ヘキサデシルまたはn-オクタデシルである。対応のアルキル基、例えば、アラルキル基/アルキルアリール基、アルキルフェニル基またはアルキルカルボニル基、にも同一のことが当てはまる。対応するヒドロキシアルキル基またはアラルキル基/アルキルアリール基におけるアルキレン基は、例えば、上記のアルキル基に対応するアルキレン基である。
アリールは、6〜34個の骨格炭素原子を有する炭素環式の芳香族基である。アラルキル基とも言われている、アリールアルキル基の芳香族部分に対しても、およびより複雑な基(例えば、アリールカルボニル基)のアリール構成要素に対しても、同一のことが当てはまる。
〜C34アリールの例は、フェニル、o-、p-、m-トリル、ナフチル、フェナントレニル、アントラセニルまたはフルオレニルである。
アリールアルキル/アルキルは、それぞれの場合において独立して、直鎖状、環状、分岐鎖状または非分岐鎖状の上記で定義されたアルキル基であり、上記で定義されたアリール基によって単独置換、複数置換または多置換されてもよい。
上記の列挙は、例として理解すべきであり、制限するものではないと理解されるべきである。
本発明において、他の記載がない限り、ppbおよびppmは、重量による部数を意味すると理解される。
オリゴマー
直鎖状オリゴマーおよび環状オリゴマーの量は、次のように決定することができる。塩化メチレン中にポリカーボネート組成物の試料を融解する。アセトンを添加することによって、ポリマーの主要な配分が沈殿する。未溶解留分を濾過して取り除き、濾液を乾燥させて濃縮する。乾燥残渣をTHFで溶解し、オリゴマーをUV検出を伴うHPLC(高圧液体クロマトグラフィー)によって決定する。
一般式(I)の環状オリゴマーは、(それぞれの場合に成分Bの総重量に対して、ならびに沈殿およびそれに続く定量的HPLCによって決定されて)少なくとも1.00重量%、好ましくは少なくとも1.05重量%〜1.60重量%、より好ましくは1.10重量%〜1.50重量%の総量で成分B中に存在する。
好ましくは、最も一般的に発生する環サイズは、n=3および/またはn=4、より好ましくはn=4を有するものである。
成分B中の一般式(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI)の直鎖状オリゴマーの総量は、(それぞれの場合に成分Bの総重量に対して、ならびに沈殿およびそれに続く定量的HPLCによって決定されて)0.50重量%〜1.40重量%、好ましくは0.60重量%〜1.35重量%、より好ましくは0.60重量%〜1.30重量%である。
好ましくは、成分B中の一般式(I)の環状オリゴマーならびに一般式(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI)の直鎖状オリゴマーの総量は、(それぞれの場合に成分Bの総重量に対して、ならびに沈殿およびそれに続く定量的HPLCによって決定されて)少なくとも2.0重量%、好ましくは少なくとも2.2重量%、より好ましくは少なくとも2.4重量%以下となる。
成分Aは、同様に、一般式(I)の1種以上の環状オリゴマーを含んでもよい。
成分Aは、一般式(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI)の1種以上のの直鎖状オリゴマーを含んでもよい。
成分A
本発明のコポリカーボネート組成物は、(成分AおよびBの重量部の合計に対して)5%〜99重量%、好ましくは10%〜95重量%、より好ましくは15%〜90%の成分Aを含有する。
式(1)のモノマー単位は、一般式(1a)の1種以上の対応するジフェノール類によって導入される。
Figure 0006615865
[式中、
は、水素またはC〜Cアルキル、好ましくは水素、
は、水素またはC〜Cアルキル、好ましくはメチル、かつ
nは、0、1、2または3、好ましくは3である。]
本発明により使用される式(1a)のジフェノール類、およびホモポリカーボネート中におけるそれらの使用は、ある程度、文献において公知である(DE 3918406)。
特に好ましいのは、式(1b)を有する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(ビスフェノールTMC)である。
Figure 0006615865
成分A中に、式(1)の1種以上のモノマー単位だけでなく、式(4)の1種以上のモノマー単位が存在していてもよい。
Figure 0006615865
[式中、
およびRは、それぞれ独立して、H、C〜C18アルキル、C〜C18アルコキシ、ClもしくはBr等のハロゲン、またはそれぞれの場合において、置換されていてもよい(optionally substituted)アリールもしくはアラルキル、好ましくはHまたはC〜C12アルキル、より好ましくはHまたはC〜Cアルキル、および最も好ましくはHまたはメチルであって、かつ
Yは、単結合、−SO−、−CO−、−O−、−S−、C〜CアルキレンまたはC〜Cアルキレン、またはC〜C12アリーレンであって、これらは複素原子を含有するさらなる芳香族環に縮合されてもよい。]
一般式(4)のモノマー単位は、一般式(4a)の1種以上の対応するジフェノール類を介して導入される。
Figure 0006615865
ここで、R、RおよびYは、それぞれ式(4)と関連して既に定義されている。
式(1a)のジフェノール類に加えて用いることができる式(4a)のジフェノール類の例として、ハイドロキノン、レゾルシノール、ジヒドロキシビフェニル、ビス (ヒドロキシフェニル)アルカン、ビス (ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス (ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス−(ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、α,α‘−ビス(ヒドロキシフェニル)−ジイソプロピルベンゼン、およびそれらの環アルキル化化合物および環ハロゲン化化合物、同様に、α,ω−ビス(ヒドロキシフェニル)ポリシロキサンが挙げられる。
式(4a)の好ましいジフェノール類は、例えば、4,4‘-ジヒドロキシビフェニル(DOD)、4,4‘-ジヒドロキシビフェニルエーテル(DODエーテル)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン (ビスフェノール A), 2,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、1,1-ビス[2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル]ベンゼン、1,3-ビス[2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル]ベンゼン(ビスフェノールM)、2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)メタン、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、 2,4-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパンおよび2,2-ビス(3,5-ジブロモ-4-ヒドロキシフェニル)プロパンである。
特に好ましいジフェノール類は、例えば、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、4,4‘-ジヒドロキシビフェニル(DOD)、4,4‘-ジヒドロキシビフェニルエーテル (DODエーテル)、1,3-ビス[2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル]ベンゼン(ビスフェノール M)、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、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(3,5-ジクロロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパンおよび2,2-ビス(3,5-ジブロモ-4-ヒドロキシフェニル)プロパンである。
非常に好ましいのは、一般式(4b)の化合物である。
Figure 0006615865
[式中、
11は、H、直鎖状または分岐鎖状C〜C10アルキル、好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、より好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、最も好ましくはHまたはCアルキル(メチル)であり、かつ
12は、直鎖状または分岐鎖状C〜C10アルキル、好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、より好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、最も好ましくはCアルキル(メチル)である。]
非常に好ましいのは、ジフェノール(4c)である。
Figure 0006615865
一般式(4a)のジフェノール類は、単独または互いの混合物において用いることができる。ジフェノール類は文献から公知であり、または文献から公知の方法によって調製することができる(例えば、H. J. Buysch et al., Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH, New York 1991, 5th ed., vol. 19, p. 348を参照のこと)。
コポリカーボネート中の式(1)のモノマー単位の割合は、(使用されたジフェノール類の合計に対して)好ましくは0.1〜88モル%、より好ましくは1〜86モル%、より一層好ましくは5〜84モル%、特に10〜82モル%である。
成分Aのコポリカーボネートの好ましいジフェノキシド単位は、上記の式(1a)および(4a)、特に好ましくはビスフェノール(1b)および(4c)の組合せ、の一般構造を有するモノマーに由来する。
コポリカーボネート組成物のコポリカーボネート成分は、ブロックおよびランダムコポリカーボネートの形態をとってもよい。特に好ましくは、ランダムコポリカーボネートである。
コポリカーボネート中のジフェノキシドモノマー単位の頻度の割合は、使用されたジフェノール類のモル比から計算される。
成分B
本発明のコポリカーボネート組成物は、(成分A、BおよびCの合計重量部に対して)95重量%〜1重量%、好ましくは90重量%〜5重量%、より好ましくは85重量%〜10重量%の成分Bを含有する。
成分Bは、ポリカーボネートまたはコポリカーボネートである。本発明における(コ)ポリカーボネートは、ホモポリカーボネートおよびコポリカーボネートの両方である。
一般式(2)のモノマー単位は、一般式(2a)の1種以上の対応するジフェノール類によって導入される。
Figure 0006615865
[式中、
は、H、直鎖状または分岐鎖状C〜C10アルキル、好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、より好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、最も好ましくはHまたはCアルキル(メチル)であり、かつ
は、直鎖状または分岐鎖状C〜C10アルキル、好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、より好ましくは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキル、最も好ましくはHまたはCアルキル(メチル)を表す。]
ここで非常に好ましいのは、ジフェノール(4c)である。
Figure 0006615865
一般式(2)の1種以上のモノマー単位だけでなく、成分Aについて既に記載された式(4)の1種以上のモノマー単位が存在していてもよい。
より好ましくは、成分Bは、もっぱらビスフェノール(4c)に基づく。
成分AおよびBの特定の比を与えられた本発明のコポリカーボネート組成物では、そのようにして、より高い溶融粘度にもかかわらず高い熱変形耐性を有すると共に、得られたコポリカーボネート組成物における改善した光学特性(より低い黄色化)が改善している。
これは、成分Bが50重量%以上の濃度で存在し、かつ成分Bが、好ましくは式(3b)の、アルキル基を含有する連鎖停止剤を含有する組成物において特に当てはまる。
調製工程
(コ)ポリエステルカーボネートを含む、本発明の組成物において成分AおよびBとして好ましく使用される(コ)ポリカーボネートの好ましい調整方法は、界面法およびメルトエステル交換反応法であり、成分Aおよび成分Bの少なくとも1つを界面法によって調製することが好ましい。
好ましい態様において、少なくとも成分A、好ましくは成分Aおよび成分Bが界面法によって調製される。
界面法によって比較的高い分子量の(コ)ポリカーボネートを得るためには、ジフェノール類のアルカリ金属塩を、二相混合物中でホスゲンと反応させる。分子量は、連鎖停止剤として作用するモノフェノール(例えば、フェノール、tert-ブチルフェノールまたはクミルフェノール、より好ましくはフェノール、tert-ブチルフェノール)の量を介して調節することができる。これら反応は、実質的に直鎖状ポリマーのみを生じさせる。これは、末端基分析によって決定することができる。分岐形成剤と呼ばれるものを調節して使用することを通じて、一般的に、水酸化化合物、分岐鎖状ポリカーボネートも得られる。
三官能性化合物、例えばイサチンビスクレゾール (IBC)またはフロログルシノール、 4,6-ジメチル-2,4,6-トリ(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタ-2-エン;4,6-ジメチル-2,4,6-トリ-(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン; 1,3,5-トリ(4-ヒドロキシフェニル)ベンゼン; 1,1,1-トリ(4-ヒドロキシフェニル)エタン(THPE);トリ(4-ヒドロキシフェニル)-フェニルメタン; 2,2-ビス[4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキシル]プロパン; 2,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル-イソプロピル)フェノール; 2,6-ビス(2-ヒドロキシ-5'-メチルベンジル)-4-メチルフェノール; 2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)プロパン;ヘキサ(4-(4-ヒドロキシフェニルイソプロピル)フェニル) オルトテレフタレート;テトラ(4-ヒドロキシフェニル)メタン;テトラ(4-(4-ヒドロキシフェニルイソプロピル)フェノキシ)メタン; α,α’,α’’-トリス(4-ヒドロキシフェニル)-1,3,5-トリイソプロピルベンゼン; 2,4-ジヒドロキシ安息香酸; トリメシン酸; 塩化シアヌル; 3,3-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-オキソ-2,3-diジヒドロインドール; 1,4-ビス(4',4''-ジヒドロキシトリフェニル)メチル)ベンゼン、特に; 1,1,1-トリ(4-ヒドロキシフェニル)エタン(THPE)およびビス (3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-オキソ-2,3-ジヒドロインドールの分岐形成剤は、少量、使用されたジフェノール類のモルに対して、好ましくは0.05〜5モル%、より好ましくは0.1〜3モル%、最も好ましくは0.1〜2モル%で使用してもよい。イサチンビスクレゾール、同様に、1,1,1-トリ(4-ヒドロキシフェニル)エタン(THPE)およびビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-オキソ-2,3-ジヒドロインドールを分岐形成剤として用いることが好ましい。
これら分岐形成剤の使用は、分岐鎖状構造を生じさせる。もたらされた長鎖分岐は、通常、直鎖状型と比べて構造粘性を呈し(manifested)、それが得られたポリカーボネートのレオロジー特性につながる。
使用される連鎖停止剤の量は、それぞれの場合に使用されるジフェノール類のモルに対して、0.5モル%〜10モル%、より好ましくは1モル%〜8モル%、特に好ましくは2モル%〜6モル%である。連鎖停止剤は、ホスゲン化の前、間または後に、好ましくは塩化メチレンおよびクロロベンゼン溶媒混合液(強度8%〜15重量%)中の溶液として、添加することができる。
メルトエステル交換反応法によって高分子量の(コ)ポリカーボネートを得るためには、アルカリ金属塩またはアンモニウム化合物またはホスホニウム化合物等の触媒の存在下で、ジフェノール類をメルト(melt)中で炭酸ジエステル、通常炭酸ジフェニルと反応させる。
メルトエステル交換反応法は、例えば、Encyclopedia of Polymer Science, vol. 10 (1969), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, vol. 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964)、同様にDE-C 10 31 512に記載されている。
メルトエステル交換反応法において、式(2a)および場合により(1a)のジフェノール類は、好適な触媒および場合によりさらなるメルト中の添加剤を用いて、炭酸ジエステル類とエステル交換される。
本発明における炭酸ジエステル類は、式(5)および(6)のものであり、
Figure 0006615865
ここで、
R、R’およびR’’は、それぞれ独立してH、場合により分岐鎖状C〜C34アルキル/シクロアルキル、C〜C34アルカリール(alkaryl)またはC〜C34アリールであり、
例えば、炭酸ジフェニル 、炭酸ブチルフェニルフェニル、炭酸ジ(ブチルフェニル)、炭酸イソブチルフェニルフェニル、炭酸ジ(イソブチルフェニル)、炭酸tert-ブチルフェニル フェニル、炭酸ジ(tert-ブチルフェニル)、炭酸n-ペンチルフェニル フェニル、炭酸ジ(n-ペンチルフェニル), 炭酸n-ヘキシルフェニルフェニル、炭酸ジ(n-ヘキシルフェニル)、炭酸シクロヘキシルフェニルフェニル、炭酸ジ(シクロヘキシルフェニル)、炭酸フェニルフェノールフェニル、炭酸ジ(フェニルフェノール)、炭酸イソオクチルフェニル フェニル、炭酸ジ(イソオクチルフェニル)、炭酸n-ノニルフェニルフェニル、炭酸ジ(n-ノニルフェニル)、炭酸クミルフェニルフェニル、炭酸ジ(クミルフェニル)、炭酸ナフチルフェニルフェニル、炭酸ジ(ナフチルフェニル)、炭酸ジ-tert-ブチルフェニルフェニル、炭酸ジ(ジ-tert-ブチルフェニル)、炭酸ジクミルフェニルフェニル、炭酸ジ (ジクミルフェニル)、炭酸4-フェノキシフェニルフェニル、炭酸ジ(4-フェノキシフェニル)、炭酸3-ペンタデシルフェニルフェニル、炭酸ジ-(3-ペンタデシルフェニル)、炭酸トリチルフェニルフェニル、炭酸ジ(トリチルフェニル) 、
好ましくは、炭酸ジフェニル、炭酸tert-ブチルフェニルフェニル、炭酸ジ-(tert-ブチルフェニル)、炭酸フェニルフェノールフェニル、炭酸ジ(フェニルフェノール)、炭酸クミルフェニルフェニル、炭酸ジ(クミルフェニル)、より好ましくは炭酸ジフェニルである。
同様に、言及された炭酸ジエステル類の混合物を使用することも可能である。
炭酸エステルの割合は、1種以上のジフェノール類に対して、100〜130モル%、好ましくは103〜120モル%、より好ましくは103〜109モル%である。
引用した文献において記載されているメルトエステル交換反応法において使用される触媒は、塩基性触媒、例えば、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物および酸化物だけでなく、以下オニウム塩と言われる、アンモニウム塩またはホスホニウム塩である。ここで、好ましくはオニウム塩、より好ましくはホスホニウム塩が使用される。本発明におけるホスホニウム塩は、下記一般式(7)のものである。
Figure 0006615865
[ここで、
13〜16は、同一または異なるC〜C10アルキル、C〜C10アリール、C〜C10アラルキルまたはC〜Cシクロアルキル、好ましくはメチルまたはC〜C14アリールであってもよく、より好ましくはメチルまたはフェニルであってよく、かつ
X’は、水酸化物、硫酸塩、硫酸水素塩、硫酸炭酸塩、炭酸塩、ハリド等のアニオン、好ましくは塩化物、または式OR17のアルコキシド、ここでR17は、C〜C14アリールまたはC〜C12アラルキル、好ましくはフェニルであってもよい。]
好ましい触媒は、塩化テトラフェニルホスホニウム、水酸化テトラフェニルホスホニウム、テトラフェニルホスホニウムフェノキシド、より好ましくはテトラフェニルホスホニウムフェノキシドである。
触媒は、好ましくは、ジフェノール1モルに対して、10−8〜10−3モルの量で、より好ましくは10−7〜10−4モルの量で用いられる。
重合速度を増大するために、さらなる触媒を単独でまたは場合によりオニウム塩に添加して用いてもよい。これらは、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の塩が挙げられ、例えば、リチウム、ナトリウムおよびカルシウムの水酸化物、アルコキシドおよびアリールオキシド、好ましくは、ナトリウムのアルコキシド塩またはアリールオキシド塩である。最も好ましいのは、水酸化ナトリウムおよびナトリウムフェノキシドである。それぞれの場合においてナトリウムとして計算される、共触媒の量は、1〜200ppb、好ましくは5〜150ppb、最も好ましくは10〜125ppbであってもよい。
計量添加の過程で有害である過剰な濃度を回避するために、触媒は溶液中に添加される。溶媒は、システムおよび工程に固有な化合物、例えば、ジフェノール、炭酸ジエステルまたはモノヒドロキシアリールの化合物である。特に好ましくは、モノヒドロキシアリール化合物であり、それは、特に触媒下で、ジフェノール類および炭酸ジエステル類が、若干上昇した温度においてでさえ、直ちに変化および分解することが当業者にとって公知であるからである。これは、ポリカーボネートの品質に影響する。ポリカーボネート調製のための、産業的に重要なエステル交換法において、好ましい化合物は、フェノールである。フェノールは、単に、好ましく用いられるテトラフェニルホスホニウムフェノキシド触媒が、調製されると、フェノールと共に共結晶として分離されるため、明らかな選択肢である。
エステル交換法による、本発明の組成物に存在する(コ)ポリカーボネートの調製方法は、回分式またはさもなければ連続的に設定することができる。場合によりさらなる化合物と、式(2a)および場合により式(1a)のジフェノール類および炭酸ジエステル類が、融解された形態で存在した後、反応は、触媒の存在下で開始される。変換(convension)または分子量は、所望する最終状態が得られるまで排除されるモノヒドロキシアリールを除去することによって、好適な装置および機器中で、上昇する温度および下降する圧力とともに増大する。ジフェノール対炭酸ジエステルの比の選択、および炭酸ジエステルおよび任意の添加化合物(例えば、より高い沸点のモノヒドロキシアリール化合物)の蒸気を経由した損失率(当該損失率は、ポリカーボネート調製の方法およびプラントの選択を通じて発生する)は、末端基を、その特性および濃度の観点から決定するものである。
工程が実行される様式、プラントおよび方法に関して、制限または制約はない。
その上、ジフェノールと炭酸ジエステル、同様に、添加された任意の他の反応物との間のメルトエステル交換反応を実行するために用いられる温度、圧力および触媒に関しても特定の制限および制約はない。選択された温度、圧力および触媒が、排除されたモノヒドロキシアリール化合物の見合った素早い除去を伴うメルトエステル交換を可能とすることを条件として、任意の条件が可能である。
全体の工程にわたる温度は、15bar(絶対圧)〜0.01mbar(絶対圧)にて、概して180〜330℃である。
製品品質について有利なため、通常、連続方法が選択される。
好ましくは、ポリカーボネートを調製する連続方法は、1種以上のジフェノール類が、形成されたモノヒドロキシアリール化合物を除去していない、予備縮合前に触媒を用いて炭酸ジエステルおよび同様に添加された任意の他の反応物を有していくつかの反応蒸発段階において存在し、それから段階的に上昇する温度および段階的に下降する圧力を辿り、分子量が増加することを特徴とする。
個別の反応蒸発器段階に対して好適な機器、装置および反応器は、選択された温度および圧力で必要な滞留時間を提供する、工程順序、熱交換器、フラッシュ装置、分離器、カラム、蒸発器、撹拌容器および反応器または他の購入可能な装置に従う。選択された機器は、必要な熱の入力を可能とし、かつ持続的に増大する溶融粘度に耐えることができるように構築されていなければならない。
全ての機器は、ポンプ、配管およびバルブによって互いに接続されている。不必要な延長された滞留時間を回避するために、全ての機器間の配管は、当然、可能な限り短くなければならず、導管の曲率は可能な限り低く保つべきである。同時に、外的、即ち、化学プラントの組立品に対する技術的、境界条件および要件、を観察すべきである。
好ましい連続工程による方法の実行のために、共反応物を一緒に溶融することができ、またはさもなければ、固体ジフェノールを炭酸ジエステル中に溶解することができ、または固体炭酸ジエステルをジフェノールのメルト中に溶解することができ、あるいは2つの材料を、好ましくはそれらの調製から直接、融解された形態に組み合わせることができる。原料の個別のメルトの滞留時間、特にジフェノールの滞留時間、は可能な限り短くなるように調節される。対照的に、メルト混合物は、個別の原料と比較した原料混合物の低下した融点を理由に、品質を損なうことなく、対応する低い温度でより長い期間留まることができる。
その後、好ましくはフェノール中に溶解した、触媒を混入し、メルトを反応温度まで加熱する。2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンおよび炭酸ジフェニルからポリカーボネートを調製する産業的に重要な工程の開始において、温度は180〜220℃、好ましくは190〜210℃、最も好ましくは190℃である。15〜90分、好ましくは30〜60分の滞留時間の過程にわたって、反応平衡は、形成されたヒドロキシアリール化合物を差し引くことなく構築される。反応は、大気圧、また技術的理由で上昇した圧力でも行うことができる。産業的プラントにおける好ましい圧力は、2〜15bar(絶対圧)である。
100〜400mbar、好ましくは150〜300mbarに設定された圧力で、メルト混合物は、第一真空チャンバ内に展開され、次いで、好適な機器中で同一の圧力で、加熱し直ちに流入温度に戻される。膨張作業において、形成されたヒドロキシアリール化合物を、依然として存在しているモノマーと一緒に蒸発させる。場合によりポンプ式循環が備わった塔底貯蓄槽内での5〜30分の滞留時間後、同一圧力および同一温度で、反応混合物は、50〜200mbar、好ましくは80〜150mbarの圧力の、第二真空チャンバ内へ展開され、次いで、同一圧力で、好適な装置中で、190〜250℃、好ましくは210〜240℃、より好ましくは210〜230℃の温度に直ちに加熱される。ここでも、形成されたヒドロキシアリール化合物は、依然として存在しているモノマーと一緒に蒸発する。場合によりポンプ式循環が備わったタンク底部中での5〜30分の滞留時間後、同一圧力および同一温度で、反応混合物は、30〜150mbar、好ましくは50〜120mbarの圧力の、第三真空チャンバ内へ展開され、次いで同一圧力で、好適な装置内で、220〜280℃、好ましくは240〜270℃、より好ましくは240〜260℃の温度に直ちに加熱される。ここでも、ヒドロキシアリール化合物は、依然として存在しているモノマーと一緒に蒸発する。場合によりポンプ式循環が備わった塔底貯蓄槽内での5〜20分の滞留時間後、同一圧力および同一温度で、反応混合物は、5〜100mbar、好ましくは15〜100mbar、より好ましくは20〜80mbarの圧力の、さらなる真空チャンバ内へ展開され、次いで、同一圧力で、好適な装置中で、250〜300℃、好ましくは260〜290℃、より好ましくは260〜280℃の温度に直ちに加熱される。ここでも、形成されたヒドロキシアリール化合物は、依然として存在しているモノマーと一緒に蒸発する。
これらの段階数は、例証目的としてここでは4つであり、2〜6つの間で変動してもよい。匹敵する結果を得るために、段階数が変更された場合、温度および圧力は適切に調節されるべきである。これら段階で達成したオリゴマーカーボネートの相対粘度は、1.04〜1.20の間、好ましくは1.05〜1.15の間、より好ましくは1.06〜1.10の間である。
最終フラッシュ/蒸発段階と同一圧力および同一温度で、場合によりポンプ式循環が備わった塔底貯蓄槽内での滞留時間5〜20分の後、このように得られたオリゴカーボネートは、ディスク反応器またはケージ反応器へ運ばれ、30〜90分、好ましくは30〜60分の滞留時間で、250〜310℃、好ましくは250〜290℃、より好ましくは250〜280℃で、1〜15mbar、好ましくは2〜10mbarの圧力で、さらなる縮合を受ける。製品は、1.12〜1.28、好ましくは1.13〜1.26、より好ましくは1.13〜1.24の相対粘度を達成する。
この反応器から出るを離れるメルトを、さらなるディスク反応器またはケージ反応器中で、所望する最終粘度または最終分子量に到達させる。温度は、270〜330℃、好ましくは280〜320℃、より好ましくは280〜310℃であり、かつ圧力は、0.01〜3mbar、好ましくは0.2〜2mbarであり、滞留時間は60〜180分、好ましくは75〜150分である。相対粘度は、想定された用途に必要なレベルに設定され、1.18〜1.40、好ましくは1.18〜1.36、より好ましくは1.18〜1.34である。
2つのケージ反応器またはディスク反応器の機能は、1つのケージ反応器またはディスク反応器に一体化することもできる。
全ての工程段階からの蒸気は、直接導き出され、回収され、処理される。この工程は、回収された物質の高い純度を得るために、一般的に蒸留によって達成される。これは、例えば、ドイツ特許出願番号10 100 404によって達成される。超高純度な形態で排除されたモノヒドロキシアリール化合物の回収および分離は、経済的および環境的観点から明らかな目標である。モノヒドロキシアリール化合物は、ジフェノールまたは炭酸ジエステルの調製に直接用いることができる。
ディスク反応器またはケージ反応器は、長い滞留時間で、低減した圧力下で、非常に大きな、持続的に更新する表面を提供することを特徴とする。ディスク反応器またはケージ反応器は、製品の溶融粘度に従った幾何学的形状を有する。好適な例は、DE 44 47 422 C2およびEP A 1 253 163において記載されている反応器、またはWO A 99/28 370において記載されている双軸反応器である。
非常に低い分子量のオリゴカーボネートを含むオリゴカーボネートおよび完成したポリカーボネートは、一般的に、ギアポンプ、多種多様な設計のスクリューまたは特定の設計の容積型ポンプによって運ばれる。
界面法と同じように、分岐形成剤として多官能性化合物を用いることが可能である。
DIN 51562により決定された、本発明の組成物に存在しているポリカーボネートまたはコポリカーボネートの相対溶液粘度は、好ましくは1.15〜1.35である。
本発明の組成物に存在しているポリカーボネートまたはコポリカーボネートの重量平均分子量は、好ましくは15000〜40000g/モル、より好ましくは17000〜36000g/モル、最も好ましくは17000〜34000g/モルであり、ポリカーボネートキャリブレーションに対するGPCによって決定される。
特に好ましいのは、成分Aおよび/または成分Bが、少なくとも部分的に、末端基として、式(3a)の構造単位および/または式(3b)の構造単位を含有するコポリカーボネート組成物である。
Figure 0006615865
成分C
本発明は、さらに、成分AおよびB、ならびに場合により成分Cとして、慣例的な量の、充填剤、カーボンブラック、UV安定剤、IR安定剤、熱安定剤、帯電防止剤および顔料、着色剤等のこれら熱可塑性物に慣例的な添加剤の群から好ましく選択される、少なくとも1種の添加剤を含んでなる組成物を提供する。場合により、スルホン塩(sulfonic salt)、PTFEポリマーまたはPTFEコポリマー、臭素化オリゴカーボネート、またはオリゴリン酸塩およびホスファゼン(例えば、亜リン酸アルキルおよび亜リン酸アリール、リン酸アルキルおよびリン酸アリール、アルキルホスフィンおよびアリールホスフィン、低分子量カルボン酸エステル、ハロゲン化合物、塩、チョーク、タルク、ケイ酸塩、窒化ホウ素、熱伝導性または導電性のカーボンブラックまたは黒鉛、石英/石英粉末、ガラス繊維および炭素繊維、顔料または線熱膨張係数(CLTE)の減少のための他の添加剤、およびそれらの混合物)等の、外部的な、離型剤、流動剤(flow agent)および/または難燃剤を添加することによって、離型特性、流量特性および/または難燃性を改善することも可能である。この種の化合物は、例えば、WO 99/55772, p. 15-25において、および"Plastics Additives", R. Gaechter and H. Mueller, Hanser Publishers 1983において記載されている。
組成物は、概して、(組成物全体に対して)添加剤として(of additives)0%〜5.0重量%、好ましくは0.005%〜2.50重量%、より好ましくは0.005%〜1.60重量%、より一層好ましくは0.005%〜1.50重量%、非常に好ましくは0.005%〜1.0重量%の有機添加剤を含有する。
組成物において、無機添加剤が存在している場合、有機添加剤および無機添加剤の合計は、(組成物全体に対して)最大30重量%であってもよい。
本発明による組成物に添加されてもよい任意の離型剤は、好ましくは、テトラステアリン酸ペンタエリスリトール、モノステアリン酸グリセロール、および長鎖脂肪酸(例えば、ステアリン酸ステアリルおよびステアリン酸プロパンジオール)、およびそれらの混合物からなる群から選択される。離型剤は、成分A、BおよびCの総重量に対して、好ましくは0.05重量%〜2.00重量%の量、好ましくは0.1重量%〜1.0重量%の量、より好ましくは0.15重量%〜0.60重量%の量、最も好ましくは0.20重量%〜0.50重量%の量で用いられる。
好適な添加剤は、例えば、"Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999"において、"Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Munich 2001"において記載されている。
好適な酸化防止剤/熱安定剤は、例えば:アルキル化モノフェノール、アルキルチオメチルフェノール、ヒドロキノンおよびアルキル化ヒドロキノン、トコフェロール、水酸化チオジフェニルエステル、アルキリデンビスフェノール、O-、N-およびS-ベンジル化合物、ヒドロキシベンジル化マロネート、芳香族ヒドロキシベンジル化合物、トリアジン化合物、アシルアミノフェノール、β-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のエステル、β-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロピオン酸のエステル、β-(3,5-ジシクロヘキシル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のエステル、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルアセトン酸のエステル、β-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のアミド、好適なチオ共力剤、二次酸化防止剤、 亜リン酸塩、ホスフィナイト(phosphonite)、ベンゾフラノン(benzofuranone)およびインドリノンである。
好適な熱安定剤は、好ましくは、亜リン酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル) (Irgafos 168)、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)[1,1-ビフェニル]-4,4`-ジイルビスホスフィナイト、リン酸トリイソオクチル(TOF)、プロピオン酸オクタデシル3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル) (Irganox 1076)、ジホスホン酸ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール (Doverphos S-9228)、ジホスホン酸ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル) ペンタエリスリトール(ADK STAB PEP-36)およびトリフェニルホスフィン(TPP)である。それらは単独または混合物で用いられる(例えば、Irganox B900またはDoverphos S-9228とIrganox B900あるいはIrganox 1076またはトリフェニルホスフィン(TPP)とリン酸トリイソオクチル(TOF))。熱安定剤は、成分A、BおよびCの総重量に対して、0.005重量%〜2.00重量%の量で、好ましくは0.01重量%〜1.0重量%の量で、より好ましくは0.015重量%〜0.60重量%の量で、最も好ましくは 0.02重量%〜0.50重量%の量で用いられる。
重金属および微量のアルカリの中性化のための好適な錯化剤は、o/m-リン酸、完全または部分的にエステル化されたリン酸塩または亜リン酸塩である。
好適な光安定剤(UV吸収剤)は、2-(2'-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-ヒドロキシベンゾフェノン、置換および未置換の安息香酸のエステル、アクリレート、立体障害のアミン、オキサミドおよび 2-(ヒドロキシフェニル)-1,3,5-トリアジンまたは置換されたヒドロキシアルコキシフェニル、1,3,5-トリアゾ−ル、好ましくは、置換されたベンゾトリアゾール、例えば2-(2'-ヒドロキシ-5'-メチル-フェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2'-ヒドロキシ-3',5'-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2'-ヒドロキシ-3'-tert-ブチル-5'-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2'-ヒドロキシ-3',5'-tert-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2'-ヒドロキシ-5'-tert-オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2'-ヒドロキシ-3',5'-ジ-tert-アミルフェニル)ベンゾトリアゾール, 2-[2'-ヒドロキシ-3'-(3",4",5",6"-テトラヒドロフタルイミドエチル)-5'-メチルフェニル]-ベンゾトリアゾール および2,2'-メチレンビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]である。
さらなる好適なUV安定剤は、ベンゾトリアゾール(例えば、BASFからのTinuvins)、トリアジン(BASFからのTinuvin 1600)、ベンゾフェノン(BASFからのUvinuls)、シアノアクリレート(BASFからのUvinuls)、桂皮エステルおよびオキサリニド(oxalanilide)およびこれらUV安定剤の混合物を含んでなる群から選択される。
UV安定剤は、成形組成物に対して、0.01重量%〜2.0重量%の量で、全体の組成物に対して、好ましくは0.05重量%〜1.00重量%の量で、より好ましくは0.08重量%〜0.5重量%の量で、最も好ましくは0.1重量%〜0.4重量%の量で用いられる。
ガンマ線による損傷に対抗するために、ポリプロピレングリコールを、単独または、例えば、安定化剤としてスルホンまたはスルホンアミドとの組み合わせで用いることができる。
これらおよび他の安定化剤を、個別にまたは組み合わせで用いることができ、言及された形態において、ポリマーに添加することができる。
好適な難燃添加剤は、リン酸エステル、即ち、リン酸トリフェニル、二リン酸レゾルシノール、臭素化リン酸エステル、臭素化オリゴカーボネートおよび臭素化ポリカーボネート等の臭素化化合物、好ましくはフッ素化有機スルホン酸の塩である。
好適な衝撃改質剤はグラフトした(grafted-on)スチレン−アクリロニトリルまたはメチルメタクリル酸を有するブタジエンゴム、グラフトした無水マレイン酸を有するエチレン−プロピレンゴム、グラフトしたメチルメタクリル酸またはスチレン−アクリロニトリルを有するエチルアクリレートゴムおよびエチルアクリレートゴム、グラフトしたメチルメタクリル酸またはスチレン−アクリロニトリルを有する相互貫入のシロキサンおよびアクリル酸のネットワークである。
また、有機染料または有機顔料または無機顔料、カーボンブラック、IR吸収剤等の着色料を、個別に、または混合物中に、さもなければ安定化剤、ガラス繊維、(中空)ガラス玉、無機充填剤(例えば、二酸化チタンまたは硫酸バリウム)と組合せて添加することが可能である。
特に好ましい態様において、本発明の組成物は、成分A、BおよびCの総量に対して、好ましくは、0.2重量%から2.0重量%の総量の、熱安定剤、離型剤およびUV吸収剤からなる群から選択される、少なくとも1種の添加剤を含んでなる。特に好ましいのは熱安定剤である。
本発明のコポリカーボネート組成物は、280℃〜360℃の温度で、標準的機械(例えば、多軸押出機)において、配合によって、場合により添加剤および他の混合物と併せて生産される。
本発明の(コ)ポリカーボネートおよびコポリカーボネート組成物は、例えば、任意の所望する成形体を形成するために押出機または射出成形機、あるいはフィルムまたはシートまたはボトルの成形等の標準的機械において慣例的方法で加工することができる。
場合により他の熱可塑性物および/または慣習的添加剤とブレンドされた、本発明のコポリカーボネート組成物は、任意の所望する成形体/成形押出物を形成するために用いることができ、既に公知のポリカーボネート、ポリエステルカーボネートおよびポリエステルが使用されているどんな場面でも用いることができる。即ち、
1.建物、乗り物および航空機の多くの分野で必要とされていることが公知である安全ガラスおよびヘルメットシールド用の安全ガラス。
2.フィルムおよびフィルム積層体の生産。
3.自動車用ヘッドライト、ベゼル、ウィンカー、反射鏡。
4.照明用の、ガラス繊維を含有する透明プラスチックとして。硫酸バリウム、二酸化チタンおよび/または酸化ジルコニウムを有する透明プラスチック、または高反射の不透明な組成物およびそれらから生産された部品として。
5.精密射出成形品(例えば、レンズ、コリメータ、レンズホルダー、導光要素およびLED用途)の生産のため。
6.導電体およびプラグハウジングおよびプラグコネクター用の電気絶縁体として。
7.電化製品用ハウジング。
8.保護眼鏡、接眼レンズ。
9.医療用途、医療機器用、例えば、酸素供給器、透析装置(中空糸型透析器)、3方タップ、ホース連結管、血液フィルタ、注射システム、吸入器、アンプル。
10.シートおよびフィルム等の押し出された成形体。
11.LED用途(ソケット、反射体、放熱板)。
12.化合物の原料として、あるいはブレンディングパートナーまたはブレンド組成物中の成分およびそれらから生産された部品として。
この用途は同様に、本発明のコポリカーボネート組成物から作成された、化合物、ブレンド、成形体、押出物、フィルムおよびフィルム積層体、同様に、本発明のコポリカーボネート組成物から作成された共押出層を含んでなる、成形品、押出物およびフィルムを提供する。
下記に続く実施例は、本発明を制限することなく、例証することを意図している。
実施例
使用した原料:
PC1は、フェノールが連鎖停止剤である、ビスフェノールAを基材とした、10分あたり12.5cm(300℃/1.2kg)の融成物体積流量(MVR)、および式(I)の環状オリゴマーおよび式(II)〜(VI)の直鎖状オリゴマーの総含有量が2.58重量%であって、ここで環状成分が1.39重量%であり、その中の環サイズn=3の割合が0.26重量%およびn=4が0.40重量%である、ポリカーボネートである。
PC2は、フェノールが連鎖停止剤である、ビスフェノールAを基材とした、10分あたり12.5cm(300℃/1.2kg)のMVR、および、式(I)の環状オリゴマーおよび式(II)〜(VI)の直鎖状オリゴマーの総含有量が1.94重量%であって、ここで環状成分が0.67重量%であり、その中の環サイズn=3の割合が0.25重量%およびn=4が0.19重量%である、ポリカーボネートである。
従って、PC1は、より高い割合の環状および直鎖状オリゴマーを有するポリカーボネートである。
CoPCは、フェノールが連鎖停止剤である、ビスフェノールAおよびビスフェノールTMCを基剤とした、10分あたり17cm(330℃/2.16kg)のMVRを有する市販のコポリカーボネートである(Bayer MaterialScience AGの Apec 1745)。
ポリカーボネートPC2を、下記のとおりメルト方法で調製した。
貯蔵槽から、ジフェニルカーボネート4425kg/時(20658モル/時)およびビスフェノールA4175kg/時(18287モル/時)からなるメルト混合物8600kg/時に、4.5kg/時のフェノール中に溶解したテトラフェニルホスホニウムフェノキシドと65.5%テトラフェニルホスホニウムフェノキシド(0.786モル/時;即ち0.0043モル%)のフェノール付加物0.52kgを添加して、190℃に加熱された熱交換器へポンプで通し、190℃および12barで滞留(dwell)カラムに導き通した。平均滞留時間は、50分であった。次いで、200mbarでメルトを展開バルブへ通し、分離器内へ導いた。下方へ流れるメルトを、同様に200mbarで、下降している流下フィルム蒸発器内で加熱し190℃に戻し、リザーバー内に回収した。20分の滞留時間後、メルトを、同一構成の、次の3つの段階へポンプで送った。第2/第3/第4段階の条件は、100mbar/74mbar/40mbar;220℃/225℃/273℃および20分/10分/10分であった。形成されたオリゴマーは、1.08の相対粘度を有していた。全ての蒸気は、低下した圧力下で、圧力調整器を通してカラム内へ導かれ、凝縮物として導き出された。その後、オリゴマーを、280℃および3.0mbarで、45分の滞留時間で、下流ディスク反応器内で濃縮し、より高い分子量の製品を得た。相対粘度は1.195であった。蒸気を凝縮した。ギアポンプで、さらなるケージ反応器へ導かれるメルト流から、150kg/時のメルトの副流を、分け出し、フェノール中の式6の消光剤5%溶液150g/時と混合し、長さ対直径比が20の静的ミキサーへ導き通し、メルト主流に戻した。流れ合流の直後に、さらなる静的ミキサーによって、メルト流全体の範囲内に、添加された消光剤を均一に分配した。このように処理されたメルトは、290℃、0.7mbarで、120分の平均滞留時間で、さらなるディスク反応器内で続けて加工条件を受け、放出され、ペレット化された。蒸気を、真空システム内およびそれ以降で凝縮した。
ポリカーボネートPC1を、下記のとおり界面法で調製した。
ポンプの上流である、ポンプされた循環反応器内に、T−ピースを経由して、15重量%のビスフェノールA(BPA)および1モルのBPAに対して2.1モルの水酸化ナトリウムを含有するアルカリ性ビスフェノールA溶液を24000kg/時で、同様にさらなるT−ピースを経由して、50重量%の塩化メチレンおよび50重量%のモノクロロベンゼンからなる溶液に20400kg/時で溶解し、ホスゲンを1848kg/時計量添加した。アルカリ性を維持するために、32%水酸化ナトリウム溶液を360kg/時計量添加し、反応混合物を熱交換器および未撹拌滞留容器を通してポンプへ導き戻し、上記流れを計量添加した。流量計測によって、循環にポンプで送られた量は、260m/時であると決定された。温度は36℃であった。滞留容器からの、BPAおよびホスゲンの計測地点の上流である、流入原料と同じ大きさであった、エマルションの一部を、さらなるポンプに供給し、管型反応器へポンプで通した。この流れに、536kgの溶液混合物中に溶解した、水酸化ナトリウム溶液(32重量%)1050kg/時およびp−tert−ブチルフェノールを134kg/時で添加した。10分の滞留時間後、溶液混合物(塩化メチレン50部およびモノクロロベンゼン50部)中4.8%溶液の形態の18kg/時のN−エチルピペリジンを計量添加し、エマルションを、さらなるポンプによってさらなる管型反応器へポンプで通した。さらなる10分の滞留時間後、エマルションを、分離容器で分離し、ポリカーボネート溶液を、公知の方法(例えば、遠心分離技術による)によって、電解質を除くために洗浄した。ポリカーボネート溶液を、濃縮システムで濃縮し、通気した押出機内で残留溶媒を除いた。
コポリカーボネートCoPCは、PC1と同様に界面法で調製した。BPMP対BPA比は、170℃のビカットB温度が得られるように選択された。
原料PC1およびPC2およびCoPC(Apec 1745)に基づく実施例1〜6のコポリカーボネート組成物を、表1および2に示された処方において、300℃で、双軸押出機内で混合した。配合によってこのように得られたポリマー組成物は、ペレット化され、物理的ポリマー特性化に利用可能となった。
環状および直鎖状オリゴマー含有量の決定:
試料を塩化メチレンに溶解した。アセトンの添加によって、ポリマーの主要割合が沈殿した。未溶解部分を濾過して取り除き、濾液を乾燥させて濃縮した。乾燥残渣をTHFに溶解し、オリゴマーをUV検出を用いてHPLCによって決定した。
本発明の成形組成物の特性化(試験方法):
300℃および負荷1.2kgでまたは330℃および負荷2.16kgで、ISO1133によるメルト指数試験器を用いて、融成物体積流量(MVR)を決定した。
ビカット温度VST B50を、50K/時の熱負荷で、ISO306、方法Bによって決定した。
黄色度指数YIをDIN 6167によって決定した。光学透過率をDIN 5306によって、濁率をDIN 53490によって決定した。
Figure 0006615865
実験1〜3のコポリカーボネート組成物は、本発明によるものであり、環状および直鎖状オリゴマーのより高い割合を有する。実施例4〜6は、本発明の実施例1〜3に対する比較例である。
Figure 0006615865
表2における値は、環状および直鎖状オリゴマーの割合がより大きくても良好な熱特性(ビカット温度)が維持されていること示した。
Figure 0006615865
表3における値は、本発明のコポリカーボネート組成物1〜3が、140℃の熱保管後(500時間、1000時間または1500時間の)、比較例4〜6と比べてはるかに低い黄色化−黄色度指数YIによって表された−を示した。
従って、環状および直鎖状オリゴマーの割合が高ければ高いほど、低い黄色化度につながった。これは、試験見本の生産に対する射出成形法において、より不十分な流動性を理由として、内部でより高い熱ストレスが発生し、それは、熱保管後のより高い黄色度指数として反映されるはずの熱損傷(黄色化)につながるはずであるので驚くべきことである。さらに、オリゴマー構成物は、同様に熱保管の過程で黄色化に対して反対の効果を有するはずであるにもかかわらず、より低い熱安定性を有する。

Claims (15)

  1. A)5重量%〜99重量%の、式(1)の1種以上のモノマー単位を含有するコポリカーボネート
    Figure 0006615865
    [式中、
    は、水素またはC〜Cアルキル、
    は、C〜Cアルキル、および
    nは、0、1、2または3である]、
    B)95重量%〜1重量%の、一般式(2)の1種以上のモノマー単位を含有する(コ)ポリカーボネート:
    Figure 0006615865
    [式中、
    は、H、直鎖状または分岐鎖状鎖状C〜C10アルキル、および
    は、直鎖状または分岐鎖状C〜C10アルキルである]
    を含んでなるコポリカーボネート組成物であって、
    かつ、成分B)が、式(1)のモノマー単位を一切有さず;
    成分Bが、成分Bの重量に対して1.00重量%〜1.60重量%の総量で、一般式(I)の少なくとも1種の環状オリゴマーを含有し、
    Figure 0006615865
    [式中、
    nは、2〜6の整数、および
    Zは、式(Ia)のラジカルである
    Figure 0006615865
    [式中、
    およびRは、それぞれ独立してH、またはC〜Cアルキル、および
    Xは、単結合、C〜Cアルキルによって置換されてもよい、C〜Cアルキレン、C〜Cアルキリデン、またはC〜Cシクロアルキリデンである]]
    かつ、成分Bが、成分Bの重量に対して0.50重量%〜1.40重量%の総量で、一般式(II)、(III)、(IV)、(V)および/または(VI)の1種以上の直鎖状オリゴマーを含有し、
    Figure 0006615865
    [式中、
    k、l、m、oおよびpは、それぞれ独立して1〜6の整数であり、
    Zは、既に定義された式(Ia)のラジカルである]
    ここで構造(I)および(II)〜(VI)の量が、沈殿およびそれに続く定量的HPLCによって決定される、コポリカーボネート組成物。
  2. 一般式(I)の1種以上の環状オリゴマーが、1.05重量%〜1.60重量%の総量で成分B中に存在している、請求項1に記載のコポリカーボネート組成物。
  3. 式(II)〜(VI)の1種以上の直鎖状オリゴマーが、0.60重量%〜1.35重量%の量で成分B中に存在している、請求項1または2に記載のコポリカーボネート組成物。
  4. 成分B中の、一般式(I)の環状オリゴマーおよび一般式(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI)の直鎖状オリゴマーの総量が、合計で少なくとも2.0重量%となる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  5. 成分B中の式(I)の環状オリゴマーの総量に基づいて、前記式(I)の環状オリゴマーが最も一般的にn=4である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  6. Xが、単結合またはイソプロピリデンであり、RおよびRが、それぞれ独立してHまたはC〜Cアルキルである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  7. 前記コポリカーボネート中の式(1)のモノマー単位の割合が、(そこに存在しているジフェノールモノマー単位の合計に対して)0.1〜88モル%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  8. 成分Aおよび成分Bの少なくとも1つが式(4)のモノマー単位を追加的に含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
    Figure 0006615865
    [式中、
    およびRは、それぞれ独立して、H、C〜C18アルキル、C〜C18アルコキシ、ClもしくはBr等のハロゲン、またはそれぞれ置換されていてもよいアリールもしくはアラルキルであって、かつ、
    Yは、単結合、−SO−、−CO−、−O−、−S−、C〜CアルキレンまたはC〜Cアルキレン、あるいはC〜C12アリーレンであって、これらはヘテロ原子を含有するさらなる芳香族環に縮合されてもよい]
  9. 成分Aおよび/または成分Bが、末端基として式(3a)および/または(3b)の構造単位を含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
    Figure 0006615865
  10. が水素であり、かつRがメチルであり、かつnが3である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  11. 成分Aが、一般式(1b)および(4c)の化合物
    Figure 0006615865
    に由来するモノマー単位を含有し、成分Bの一般式(2)のモノマー単位において、RはHであり、かつRは直鎖状または分岐鎖状C〜Cアルキルである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  12. 0重量%〜5重量%の有機添加剤が組成物中に存在している、請求項1〜11のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  13. 熱安定剤、離型剤およびUV吸収剤の種類からなる群からの少なくとも1種の添加剤が存在している、請求項1〜12のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物。
  14. ブレンドまたは、ベゼル、反射鏡、ウィンカー、レンズ、スクリーンカバー/ディスプレイカバーおよびLED用途等の成形品、押出物、フィルム、フィルム積層体または共押出層の製造のための請求項1〜13のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物の使用。
  15. 請求項1〜13のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物から得ることができる成形品、押出物、フィルムもしくはフィルム積層体、または請求項1〜13のいずれか一項に記載のコポリカーボネート組成物から得ることができる共押出層を含んでなる成形品、押出物もしくはフィルム。
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