由遥爪n-烷基化聚酰胺制备的聚合物的制作方法_2

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胺遥爪物还没有得到过,如此同样得到由该类聚 酷胺遥爪物制备的聚合物,例如由该类聚酷胺遥爪物制备的热塑性聚氨醋(TPU)。
[0038] 聚合物如由聚醋多元醇制备的TPU赋予良好的机械性能W及UV和热抗性,但它们 遭遇差的耐水解性。聚離多元醇具有比聚醋多元醇更好的水解稳定性,但在UV和热抗性方 面不足。聚碳酸醋多元醇提供与具有一定提高硬度的聚醋多元醇相比改进的水解和热抗 性,但它们比其它多元醇贵一个数量级。聚二締多元醇是有用的,但是太疏水而不能很好地 与极性基质相互作用。取决于来自二締单体的残余不饱和,将一些聚二締多元醇氨化W降 低降解机制。由该些材料中的任一种制备的TPU通常具有对极性材料如聚酷胺和聚醋差的 附着力。因此,新一类遥爪聚酷胺帮助克服该些问题并容许制备具有改进的总体性能的聚 合物如TPU。
[0039]制备具有低粘度、低玻璃化转变温度、受抑制的结晶度、低酸值,具有各种氮或酷 胺:姪重量比(或者亲水/疏水平衡),具有可控数目的氨键或非氨键酷胺基团的胺封端聚 酷胺低聚物。聚合物,更尤其是TPU由上述胺封端聚酷胺低聚物制备。本发明设及该些聚 合物。
[0040] 本发明提供包含W下组分的反应产物的聚合物组合物;(i)包含所述遥爪聚酷胺 的多元醇组分;和(ii)多异氯酸醋组分;和任选(iii)增链剂组分。
[0041] 《择氨酸酷紀分
[0042] 多异氯酸醋组分不过度受限,并且可包括常用于制备TPU中的任何多异氯酸醋。 在一些实施方案中,多异氯酸醋包括二异氯酸醋,并且可包括脂族二异氯酸醋、芳族二异氯 酸醋或其组合。在一些实施方案中,多异氯酸醋包括脂族二异氯酸醋。在一些实施方案中, 多异氯酸醋包括芳族二异氯酸醋。
[0043] 在一些实施方案中,通常避免使用多官能异氯酸醋化合物,即=异氯酸醋等,其会 导致所得聚合物交联,因此,在该类实施方案中,如果有的话,用量基于所有各种所用异氯 酸醋的总摩尔数通常为小于4摩尔%或者甚至小于2摩尔%。
[0044] 合适芳族二异氯酸醋的实例包括4, 4'-亚甲基双-(苯基异氯酸醋)(MDI)、 2, 4' -亚甲基双-(苯基异氯酸醋)、间二甲苯二异氯酸醋畑I)、间四甲基二甲苯二异氯酸 醋〇^01)、苯-1,4-二异氯酸醋肿扣)、1,5-蒙二异氯酸醋狮1)、二苯基甲烧-3,3'-二 甲氧基-4,4'-二异氯酸醋订001)和甲苯二异氯酸醋订01)。
[0045] 合适脂族二异氯酸醋的实例包括异佛尔酬二异氯酸醋(IPDI)、1,4-环己基二异 氯酸醋(CHDI)、六亚甲基二异氯酸醋(皿I)、1,6-二异氯酸根合-2, 2, 4, 4-四甲基己烧 (TMW)、1,3-双(异氯酸根合甲基)环己烧(HXW)、1,6-己烧二异氯酸醋师0、1,10-癸 烧二异氯酸醋和二环己基甲烧二异氯酸醋(HMDI)。常用的二异氯酸醋为4, 4'-亚甲基双 (苯基异氯酸醋)(MDI)。也可使用W上二异氯酸醋的二聚物和S元共聚物W及两种或更多 种二异氯酸醋的混合物。
[0046] 本发明中所用多异氯酸醋也可W为用异氯酸醋封端的低分子量聚合物或低聚物 的形式。例如,哲基封端聚醋中间体可与含异氯酸醋化合物反应W产生用异氯酸醋封端的 低分子量聚合物。在TPU领域中,该类材料通常称为预聚物。该类预聚物通常具有约500 至约10, 000道尔顿的数均分子量(Mn)。
[0047] 增链剂紀分
[0048] 任选增链剂组分不过度受限,并且可包括常用于制备TPU中的任何增链剂。
[0049] 合适的增量剂包括具有约2至约10个碳原子的较低级脂族或短链二醇,包括例如 己二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、S丙二醇、S甘醇、环己基二哲甲基的顺-反-异构体、 新戊二醇、1,4-了二醇、1,6-己二醇、1,3-了二醇和1,5-戊二醇。芳族二醇也可用作增链 剂,并且通常选择用于高热应用。苯二醇化犯巧和二甲苯二醇为用于制备本发明TPU的合 适增链剂。二甲苯二醇为1,4-二(哲甲基)苯和1,2-二(哲甲基)苯的混合物。苯二 醇为一种合适的芳族增链剂,具体而言包括氨酿,即称为1,4-二(2-哲基己氧基)苯的双 (0-哲己基)離;间苯二酪,即也称为1,3-二(2-哲己基)苯的双0-哲己基)離;儿茶 酪,即也称为1,2-二(2-哲基己氧基)苯的双(0 -哲己基)離;及其组合。在一些实施方 案中,增链剂为1,4-了二醇。
[0050] 合适的增链剂还包括二胺增链剂。合适的二胺增链剂在性质上可W为脂族或芳族 的,例如具有1-30个碳原子的亚烷基二胺(例如己二胺、了二胺、六亚甲基二胺)。
[0051] 在一些实施方案中,本发明TPU使用一种或多种增链剂制备。在其它实施方案中, 本发明TPU不使用任何增链剂而制备。
[00的]《元醇紀分
[0053] 本发明中所用多元醇组分包括N-烷基化的所述遥爪聚酷胺。它们可描述为骨架 结构中包含N-烷基化酷胺基团的低分子量聚酷胺低聚物和遥爪聚酷胺(包括共聚物)。
[0054] 本发明中所用遥爪聚酷胺的独特之处在于它们在约70°CW下可W为液体,并 且可反应到其它聚合物网络中W赋予理想性能。许多聚酷胺,例如各种巧龙聚合物在约 80-260°C的温度下为不溶性固体,因此难W均匀地反应到其它聚合物网络中。将聚酷胺的 氮原子或者聚酷胺的带氮前体N-烷基化中断一些氨键,使得本公开内容的聚酷胺烙点较 低且更加可溶。
[00巧]W下术语具有如下文所述的定义;遥爪聚合物,定义为包含两个反应性端基并且 用作交联剂、增链剂W及各种大分子结构,包括嵌段和接枝共聚物、星形、超支化或树状聚 合物的重要结构嵌段的大分子。聚二締、聚醋、聚離和聚碳酸醋类型的遥爪聚合物是本领域 中熟知的。具有选自伯或仲哲基、伯或仲胺和駿酸的官能端基的该些现有技术遥爪聚合物 与补充反应物反应W形成具有遥爪前体性能的较大聚合物。加工具有低烙点的聚酷胺遥爪 物是不容易的。
[0056] 我们使用括号表示;1) 一些任选存在,使得单体意指一种或多种单体,或者(甲 基)丙締酸醋意指甲基丙締酸醋或丙締酸醋,2)限定或进一步定义先前提到的术语,或者 3)列举较窄的实施方案。
[0057] 聚醋多元醇W及通常由该类多元醇制备的TPU赋予良好的机械性能和UV抗性,但 它们遭遇差的耐水解性。聚離多元醇和所得TPU具有比聚醋更好的水解稳定性,但在UV抗 性方面不足。聚碳酸醋多元醇和所得TPU提供与具有一定提高硬度的聚醋相比改进的耐水 解性,但它们比其它多元醇贵一个数量级。聚二締多元醇是有用的,但是太疏水而不能很好 地与极性基质相互作用。取决于来自二締单体的残余不饱和,将一些聚二締多元醇氨化W 降低降解机制。因此,新一类遥爪聚酷胺帮助克服该些问题。
[0058] 现在发现具有低粘度、低玻璃化转变温度、受抑制的结晶度、低酸值,具有各种氮 或酷胺:姪重量比(或者亲水/疏水平衡),且具有可控数目的氨键或非氨键酷胺基团的胺 封端聚酷胺低聚物。
[0059] 由常规二官能酸和胺制备一系列聚酷胺低聚物。初始低聚物包含胺端并在与二异 氯酸醋的反应中形成聚酷胺-聚脈骨架。然而,该些结构中强氨键的存在使得它们甚至在 低分子量下是非常硬的(高玻璃化转变),因此不适于进一步结构改性或者制备较高分子 量聚合物或交联网络。我们发现该些聚合物上N-烷基的取代使得它们是软的且容易加工。
[0060] 本发明设及由该些聚酷胺低聚物或遥爪聚酷胺制备的TPU组合物,其对例如通过 水解或UV降解导致的断链具有抗性,作为大分子单体、预聚物或聚合物链段用于制备较高 分子量聚合物和/或交联聚合物网络。由于酷胺键的较高热稳定性,所得TPU组合物具有 比来自聚離和/或聚醋的类似聚合物或网络更好的热稳定性。聚合物由中等分子量聚酷胺 低聚物和可与低聚物末端上的共反应性基团形成化学键的共反应物形成。该些聚合物具有 它们作为低聚物制备形成实质重量%最终聚合物的聚酷胺低聚物的许多性能。改进低聚物 的分子量和组成可用于实现所需性能。组合物可包含少量其它聚合物和材料作为物理混合 物或者其中其它聚合物或材料可共反应到聚酷胺中。
[0061] 术语聚酷胺低聚物指具有2个或更多个酷胺键的低聚物,或者有时描述酷胺键的 量。聚酷胺低聚物的子集为遥爪聚酷胺。遥爪聚酷胺为具有高百分数或指定百分数的单一 化学类型的两个官能团,例如2个末端胺基团(意指伯、仲或混合物)、2个末端駿基、2个末 端哲基(也意指伯、仲或混合物)或者2个末端异氯酸醋基团(意指脂族、芳族或混合物) 的聚酷胺低聚物。优选满足遥爪的定义的%二官能范围为至少70或80,更理想地至少90 或95摩尔%低聚物为二官能的,该与较高或较低官能度相反。反应性胺封端遥爪聚酷胺为 其中末端基团都为胺类型,伯或仲及其混合物,即排除叔胺基团的遥爪聚酷胺低聚物。
[0062] 本发明设及所述聚酷胺低聚物或遥爪聚酷胺在制备TPU组合物中的用途。聚酷胺 低聚物或遥爪聚酷胺可作为多元醇组分用于TPU形成反应中。
[0063] 本发明包括聚酷胺链段对遥爪低聚物中的聚醋、聚離或聚碳酸醋软链段的取代。 聚酷胺链段对聚醋、聚離或聚碳酸醋链段的替代或取代可W为部分或完全的。由于聚離和 聚醋中它们更容易断链的潜势,最佳的环境抗性,包括热稳定性会由聚醋和聚離链段的完 全替代产生。在一些实施方案中,一些聚醋和或聚離链段可能保留在遥爪聚酷胺或聚酷胺 低聚物中W便它们能够将弹性体部分软化或者改进所得聚合物与其它聚合物表面的相容 性。当来自聚醋或聚離的聚合物通过水解或UV活化断链降解时,聚合物的分子量降低,使 得聚合物或链段立刻损失其拉伸强度、断裂伸长率、耐溶剂性等。
[0064] 本发明软聚酷胺链段取代软聚離或聚醋链段的第二个优点是聚酷胺链段倾向于 促进在多种极性基质如玻璃、巧龙和金属上比聚醋或聚離基聚合物更好的润湿和附着力。 聚酷胺的疏水/亲水性质可通过使用聚酷胺中姪与酷胺键或氮原子的不同重量比调整。具 有大的脂族姪部分:酷胺键部分的二酸、二胺、氨基駿酸和内酷胺倾向于为疏水的。当姪与 酷胺键或氮原子的重量比变得较小时,聚酷胺为更亲水的。提高聚合物中的聚酷胺量可提 高在具有与聚酷胺类似或相容表面的基质上的附着力。
[0065] 由所述聚酷胺链段制备的TPU可具有良好耐溶剂性。溶剂可导致聚合物变形和溶 胀,由此导致聚合物过早失效。溶剂可导致涂层溶胀并在二者之间的界面处从基质上分层。
[0066] 应当指出,许多现有技术聚酷胺为高烙点结晶聚酷胺,例如巧龙-6、巧龙-6, 6、巧 龙-6, 10,其在太高,例如超过100°C的温度下烙融,而不能用作软链段,如果需要块状热塑 性聚合物的话。在一些现有技术出版物中,仅加入称为结晶或高Tg聚酷胺类型的聚酷胺W 提高与聚酷胺相容的基底的表面相互作用。为产生较低Tg聚合物,将软(低Tg)聚醋、聚離 或聚碳酸醋加入聚酷胺链段中W提供较低复合Tg弹性体链段。在其它现有技术出版物中, 仅将少许聚酷胺键插入聚合物中W改进聚合物的极性,提高耐溶剂性或者提高软化温度。
[0067] 本专利申请的一个目的是在包含一个或多个聚酷胺链段的遥爪低聚物中使用高 百分数的酷胺键W提供对来自水解的断链和/或UV活化断链的抗性。因此,许多实施方案 描述软链段,其中软链段中的重复单元之间的总键的高百分数为酷胺键。一些实施方案可 容许重复单元之间的一些键不同于酷胺键。
[0068] 由常
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