衍生自n,n’-双(羟烷基)-均苯四甲酸二酰亚胺的共聚酯酰亚胺以及由其制成的膜的制作方法_2

文档序号:9493165阅读:来源:国知局
19400中,其公开内容结合于本文中作为参考。因此,SSP通常在低于 聚合物晶体熔点(Tm)10-50°C但高于玻璃化转变温度(Tg)的温度下进行。干燥氮气的惰性 气氛或真空用于防止降解。在一个实施方式中,共聚酯使用提供具有降低水平的污染物例 如催化剂残余物、不想要的无机沉淀物和其它聚合物生产的副产物的聚合物材料的锗基催 化剂而制备。因此,根据本发明的另一个方面,提供了一种制备如本文所限定的共聚酯的方 法,其中所述方法包括以下步骤:
[0038] (i)将所述脂族二醇与所述芳族二羧酸反应以生成所述芳族二羧酸的双(羟烷 基)酯;和
[0039] (ii)将所述芳族二羧酸的所述双(羟烷基)酯在在催化剂存在下与单体(I)在升 高的温度和压力条件下反应。
[0040] 在一个实施方式中,脂族二醇与萘二甲酸反应而生成双(羟烷基)萘二甲酸酯,其 随后在在催化剂存在下与单体(I)按照所需的摩尔比在升高的温度和压力的条件下反应, 正如本文以下方案(1)中的举例说明。在进一步的实施方式中,脂族二醇与对苯二甲酸反 应而生成双(羟烷基)对苯二甲酸酯,其随后在在催化剂存在下与单体(I)按照所需摩尔 比在升高的温度和压力的条件下反应,正如本文以下方案(2)中的举例说明。
[0041] 如上描述的用于制备共聚酯的本发明方法有利地允许制备本文所描述的共聚酯, 并具有高选择性和高产率。该方法还有利地提供了稳定而相对快速的反应,促进了可靠而 可重现的聚合,并允许按安全而经济的方式规模放大,并且还提高了产品的均匀性。
[0042] 出人意料的是,共聚酯表现出异常低数量的羧基端基团,优选不超过25,优选不超 过20,优选不超过15,优选不超过10,优选不超过5,以及优选不超过1克当量/10 6g聚合 物,并因此表现出优异的水解稳定性。
[0043] 根据本发明的一个进一步的方面,提供了一种含有衍生自脂族二醇、芳族二羧酸、 和以下式(I)的单体的重复单元的共聚酯:
[0044]
[0045] 其中 n = 2、3 或 4;
[0046] 其中共聚单体(I)构成一定比例的共聚酯的二醇部分;和
[0047] 其中所述共聚酯通过本文中所描述的方法可获得和/或表现出不超过25,优选不 超过20,优选不超过15,优选不超过10,优选不超过5,以及优选不超过1克当量/10 6g聚 合物的羧基端基含量。
[0048] 本文所描述的共聚酯尤其适合于涉及暴露于高温的应用和需要高热机械性能的 应用中使用。本文中所描述的共聚酯优于PEEK的一个优点是,它们显示出接近PEEK的Tg 值,但具有显著较低的Tm。
[0049] 令人惊讶地,本发明人已经发现,将特定的共聚单体(I)引入到芳族聚酯(优选对 苯二甲酸酯或萘二甲酸酯聚酯)中不仅显著升高Tg而且这样做并未显著损害由其制成的 膜的结晶度。这能够实现并未显著提高Tm。由本文所描述的共聚酯制成的膜出人意料地显 示出优异的半结晶性质。本发明的半结晶膜表现出至少约5%,优选至少约10%,优选至少 约15%,优选至少约20%,以及优选至少约25%的结晶度,这根据本文中所描述的密度方 法测定。因此,本发明提供了膜,其中芳族二羧酸(或如本文中所限定的第一二羧酸)是萘 二甲酸而膜的结晶度为至少约5% (优选10%,优选15%,优选20%,优选25% ),这根据 膜密度并基于0%结晶聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的密度为1. 325g/cm3和100%结晶PEN的 密度为1. 407g/cm3计算得到;进一步提供了膜,其中芳族二羧酸(或如本文中所限定的第 一二羧酸)是对苯二甲酸且膜的结晶度为至少约5% (优选10%,优选15%,优选20%,优 选25% ),这根据膜密度并基于0%结晶聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的密度为1. 335g/cm3 和100%结晶PET的密度为1. 455g/cm3计算得到。
[0050] 本发明的膜优选是取向膜(定向膜,oriented film),优选双轴取向膜。双轴取 向膜具体而言适用作磁记录介质,具体而言是需要表现出降低的轨道偏差以允许窄但稳定 的轨道间距并允许记录更高密度或容量的信息的磁记录介质,例如适合作为服务器备份/ 数据存储,如LT0 (线性磁带开放)格式的磁记录介质的基膜。本发明的膜(优选双轴取向 膜)还尤其适用于电子和光电器件(具体而言,其中膜需要是柔性的),在这种器件中热机 械稳定背板是成品制作期间的关键,例如,适用于制作电致发光(EL)显示设备(具体而言, 有机发光显示器(0LED)器件),电泳显示器(电子纸),光伏(PV)电池和半导体器件(例 如,有机场效应晶体管,薄膜晶体管和一般集成电路)中,尤其是柔性的这种器件。
[0051] 包含衍生自脂族二醇、芳族二羧酸、和本文中限定的式(I)的单体的重复单元 的共聚酯优选是膜的主要组分,并占至少50 %,优选至少65 %,优选至少80 %,优选至少 90%,以及优选至少95wt%的膜的总重量。所述共聚酯合适地是膜中使用的仅有的聚酯。
[0052] 膜的形成可以由本领域内众所周知的常规挤出技术实现。一般而言,该方法包括 以下步骤:在合适的温度范围,例如约280-约300°C范围内的温度下挤出熔融聚合物层,将 挤出物淬火并使淬火的挤出物取向。取向可以通过本领域内已知生产取向膜的任何方法, 例如,管式或平坦膜方法进行实施。双轴取向通过在膜的平面上的两个相互垂直的方向上 牵引而达到机械性能和物理性能的满意组合而进行实施。在管式方法中,同时双轴取向可 以通过挤出热塑性聚酯管,其随后骤冷,再加热,并然后通过内部气体压力膨胀而诱导横向 取向,并以诱导纵向取向的速度排出而进行实施。在优选的平坦膜方法中,膜形成聚酯通过 狭缝模头挤出并快速在冷铸鼓上淬火而确保聚酯淬火至非晶体状态。然后通过在高于聚酯 的玻璃化转变温度的温度下在至少一个方向上拉伸骤冷的挤出物而实施取向。按序取向可 以通过在一个方向上,通常是纵向方向上,即,通过膜拉伸机正向方向上,和随后在横向方 向上拉伸平坦的淬火挤出物而进行实施。挤出物的正向拉伸很方便地在一组旋转辊上或两 对夹辊之间实施,随后在拉幅装置上实施横向拉伸。通常实施拉伸而使取向膜的尺寸在拉 伸方向或每个拉伸方向上为2-5,更优选2. 5-4. 5倍的其原始尺寸。通常而言,拉伸在比聚 酯的Tg更高,优选比Tg高约15°C的的温度下进行实施。如果只在一个方向需要进行取向 时可以使用更大的拉伸比(例如,至多达约8倍)。没有必要在机器方向和横向上都等同拉 伸,但是如果需要平衡的性质,这是优选的。
[0053] 拉伸膜可以,且优选,通过在尺寸支撑下于高于聚酯的玻璃化转变温度但低于其 熔融温度的温度下热固化进行尺寸上稳定化处理而诱导聚酯的所需结晶。在热固化期间, 少量尺寸松弛可以在横向(TD)上通过称为"前束(toe-in)"过程进行实施。前束能够涉 及量级为2%-4%的尺寸收缩,但在过程中或机器方向(MD)上的类似尺寸松弛是很难实现 的,因为需要低的线张力而膜控制和卷绕就变得问题重重。实际的热固化温度和时间将根 据膜的组成和其所期望的最终热收缩率而变化,但不应该进行选择为使之基本上退化膜的 这种韧性性能如抗撕裂性。在这些限制中,约150-245Γ (通常至少180°C )的热固化温度 通常是所需的。在热固化之后,膜通常进行迅速骤冷而诱导聚酯的所需结晶度。
[0054] 在一个实施方式中,膜可以通过使用在线松弛阶段进一步稳定化。可替换地,松 弛处理能够离线实施。在这个附加步骤中,膜在低于热固化阶段的温度下加热,而MD和TD 张力大大降低。膜经历的张力是低张力,并通常小于5kg/m,优选小于3. 5kg/m,更优选处于 1-约2. 5kg/m,并且通常处于1. 5-2kg/m的膜宽度范围内。对于控制膜速度的松弛过程,膜 速度的降低(和因此应变松弛的降低)通常处于0-2. 5%,优选0.5% %-2.0%的范围内。 在热稳定化处理步骤中膜的横向尺寸没有增加。用于热稳定化步骤的温度能够根据最终膜 的性质的所需组合而变化,较高的温度会提供更好的,即,较低的残余收缩特性。135-250Γ 的温度通常是合乎需要的,优选150-230°C,更优选170-200°C。加热的持续时间将取决于 所用的温度,但通常处于10-40秒的范围内,优选20-30秒的持续时间。这种热稳定化过程 能够通过各种方法进行实施,包括平面和垂直构造和"离线"作为独立工艺步骤或"在线"作 为制膜过程的延续。由此加工的膜会显示出比在不存在这种后热固化松弛之下生成的膜更 小的热收缩率。
[0055] 膜还可以包含任何通常在聚酯膜制作中采用的其他添加剂。因此,诸如抗氧化剂, UV吸收剂,水解稳定剂,交联剂,染料,填料,颜料,空隙剂(voiding agent),润滑剂,自由 基清除剂,热稳定剂,阻燃剂和抑制剂,抗粘连剂,表面活性剂,爽滑剂,光泽改进剂,降解助 剂,粘度调节剂和分散稳定剂的试剂都可适当掺入。这种组分可以按照常规方式引入到聚 合物中。例如,通过与成膜聚合物衍生自其的单体反应物混合,或该组分可以与聚合物通过 翻滚或干混或通过在挤出机中复合,随后冷却,并且通常粉碎成小颗粒或小片。母料制备技 术(Masterbatching technology)也可以采用。具体而言,膜可以包含粒状填料,在制作期 间,粒状填料能够改善处理和可卷曲性,并能够用于调节光学特性。粒状填料可以,例如,是 粒状无机填料(例如,金属或非金属(类金属,metalloid)氧化物,如氧化错,二氧化钛,滑 石和二氧化硅(尤其是沉淀二氧化硅或硅藻土和硅胶),煅烧瓷土粉和碱金属盐,如钙和钡 的碳酸盐和硫酸盐)。
[0056] 膜的厚度能够处于约1-约500 μ m的范围内,通常而言不超过约250 μ m,而典型地 不超过约150 μ m。具体而言,在本发明的膜用于磁记录介质的情况下,多层膜的厚度合适地 处于约1-约10 μ m,更优选约2-约10 μ m,更优选约2-约7 μ m,更优选约3-约7 μ m,而在 一个实施方式中约4-约6 μ m的范围内。在膜要用作如本文中描述的电子和显示器件中的 层的情况下,多层膜的厚度通常处于约5-约350 μ m的范围内,优选不超过约250 μ m,而在 一个实施方式中不超过约100 μ m,并且在进一步的实施方式中不超过约50 μ m,而通常至 少12 μ m,更通常至少约20 μ m。
[0057] 根据本发明进一步的方面,提供了一种包含本文所描述的膜(具体而言双轴取向 膜)的电子或光电器件,具体的电子或光电器件诸如电致发光(EL)显示器件(具体而言是 有机发光显示(0LED)器件),电泳显示器(电子纸),光伏(PV)电池和半导体器件(如有 机场效应晶体管,薄膜晶体管和普通集成电路),尤其是柔性的这种器件。
[0058] 根据本发明的进一步的方面,提供了一种包括本文描述的膜(具体而言是双轴取 向膜)作为基膜并进一步在其一个表面上包括磁性层的磁记录介质。磁性记录介质包括, 例如,线性轨道系统数据存储磁带如QIC或DLT,以及,更高容量型的SDLT或LT0
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