聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的制作方法_3

文档序号:9650134阅读:来源:国知局
半间歇的应用以及以连续的应用制备所述聚醚碳酸酯中,因此应当适当调节环 氧化物的计量速度以使所述环氧化物充分迅速地反应,并通过计量加入环氧化物使搅拌容 器中的反应混合物中的游离环氧化物含量不超过15重量%。可以连续或不连续地输入二 氧化碳。共聚时的二氧化碳压力可以改变。在添加环氧化物的过程中可以逐渐增加或降低 CO2压力或保持所述压力不变。一部分的环氧化物也可以在不存在CO2的情况下加入,以便 例如由纯的环氧化物形成所产生的共聚物的部分段。
[0066] 可以在所述聚醚碳酸酯的制备之前进行活化步骤(在存在或不存在二氧化碳的 情况下)以激活使用的DMC催化剂。在所述搅拌容器中进行共聚时,用于激活DMC催化剂 的预先步骤可例如在随后用于共聚的搅拌容器中进行,或者可选地在自身也可为搅拌容器 或管式反应器的上游反应器中进行。
[0067] 所述DMC催化剂的活化步骤是指其中将一部分环氧化物(I)任选地在CO2存在下 加入到DMC催化剂中并然后中断加入环氧化物的步骤,其中由于随后的放热化学反应,反 应器中观察到温度峰值("热点")和/或压降(当在搅拌容器中进行时)。活化的方法步 骤是从任选地在〇) 2存在下向DMC催化剂中加入部分量的氧化烯化合物直至出现热点的时 间段。通常,可以在活化步骤之前预先设置通过升高的温度和/或降低压力来干燥DMC催 化剂和任选的H-官能的起始剂化合物的步骤,其中在本发明上下文中该干燥步骤不是活 化步骤的一部分。
[0068] 在根据本发明方法的一个实施方式中,用于合成所述聚醚碳酸酯的起始剂化合物 是聚(氧化烯)多元醇(即聚醚多元醇)或聚(氧化烯)碳酸酯多元醇(即可由H-官能的 起始剂化合物通过二氧化碳与环氧化物的共聚得到的产物),其分别具有多2. 0至< 5. 0 的平均官能度和彡450 g/mol至< 1000 g/mol的数均分子量。平均官能度也可以为彡 2.3至< 4.0。这些聚(氧化烯)多元醇和聚(氧化烯)碳酸酯多元醇还可具有200 mg KOH/g至彡300 mg KOH/g的OH值。该OH值可借助于标准DIN 53240测定。
[0069] 在根据本发明的方法的一个另外的实施方式中,在通式(I)的环氧化物中,R1、R 2 和R3是氢,R4是氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、环己基和/ 或苯基。在此情况下,R 4优选为甲基。使用的环氧化物则是环氧丙烷。同样优选环氧丙烷 与环氧乙烷的混合物,从而得到混合的聚醚嵌段。也可以相继使用环氧丙烷与环氧乙烷以 不同混合比的多种混合物。
[0070] 在根据本发明的方法的另一个实施方式中,所述双金属氰化物催化剂包含锌、钴 和叔丁醇。该催化剂优选地还包含基于该催化剂的量计多5重量%至< 80重量%的具有 数均分子量彡500 g/mol的聚醚。所述聚醚的含量也可为彡10重量%至< 70重量%和 特别优选彡15重量%至彡60重量%。特别合适的聚醚是例如具有平均OH官能度为2至 8且数均分子量为^ 1000 g/mol至< 10000 g/mol和优选为^ 1000 g/mol至< 5000 g/ mol的聚醚多元醇。实例包括聚(氧化丙稀)多元醇,特别是具有数均分子量多1000 g/ mol至< 4000 g/mol的二元醇和/或三元醇。
[0071] 在另一个实施方案中,用于制备所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的聚醚碳酸 酯(任选直接地)在甲醛聚合之前在相同的反应容器中制备并且不进行纯化步骤就反应 (除了任选地蒸馏除去挥发性组分)。
[0072] 用于制备所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的聚醚碳酸酯优选由起始物起始 剂化合物、环氧化物和二氧化碳制备。
[0073] 在一个另外的实施方案中,在所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的制备中得到 的产物混合物(任选地无进一步纯化步骤)与环状羧酸酯和/或碳酸酯反应(得到羟基官 能化的聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物)。所述进一步的反应可以在本反应器中直接进行 (原位)或在第二反应器中进行并无需事先分离所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物。或 者,所述反应混合物可以时间上错开地如在转移或储存之后用于进一步反应。对于进一步 的反应,优选使用其中在不存在溶剂的情况下得到所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的 产物混合物。
[0074] 环状碳酸酯的实例是式(XI)的环状碳酸酯,
其中 R19、R2°、R21、R22、R23和R 24各自独立地是氢、任选地含有杂原子的直链或支化的Cl至C22 烷基、任选地含有杂原子的直链或支化的单-或多重不饱和的Cl至C22烯基或任选地含有 杂原子的任选地单-或多重取代的C6至C18芳基,或者可以是饱和或不饱和的任选地含有 杂原子的4至7元环或多环体系的成员, η是大于或等于0的整数,优选为0、1、2或3, 重复单元(η > 1)中的R23和R 24可以各自是不同的, 其中式(XI)的化合物也可以被氯、溴、硝基或烷氧基取代。
[0075] 优选的式(XI)的化合物是碳酸亚乙酯、异丙二醇碳酸酯、碳酸丁 _2, 3-二醇酯、 碳酸戊-2, 3-二醇酯、碳酸2-甲基丙-1,2-二醇酯、碳酸2, 3-二甲基丁 -2, 3-二醇酯、 碳酸丙二醇酯、碳酸新戊二醇酯(5, 5-二甲基-1,3-二噁烷-2-酮)、碳酸2, 2, 4-三甲 基戊-1,3-二醇酯、碳酸2, 2-二甲基丁 -1,3-二醇酯、碳酸丁 -1,3-二醇酯、碳酸2-甲 基丙-1,3-二醇酯、碳酸戊-2, 4-二醇酯、碳酸2-甲基丁 -1,3-二醇酯、TMP-单烯丙基 醚碳酸酯、季戊四醇二烯丙基醚碳酸酯、5-(2-羟基乙基)-1,3-二噁烷-2-酮、5-[2-(苄 氧基)乙基] _1,3_二噁烧_2_酬、4_乙基_1,3_二氧杂环戊烧_2_酬、1,3_二氧杂环戊 烷-2-酮、5-乙基-5-甲基-1,3-二噁烷-2-酮、5, 5-二乙基-1,3-二噁烷-2-酮、5-甲 基_5_丙基_1,3_二嚼烧_2_酬、5_ (苯基氛基)_1,3_二嚼烧_2_酬、5, 5_二丙基_1,3_二 嚼烧_2_酬。
[0076] 特别优选异丙二醇碳酸酯、三亚甲基碳酸酯和碳酸新戊二醇酯。
[0077] 在一个特别的实施方案中,所述环状碳酸酯至少部分地与所述共聚单体相同。
[0078] 环状羧酸酯的实例是环中包含酯键的脂族或芳族内酯,优选式(XII)、(XIII)或 (XIV)的化合物,
其中 R25、R26、R27和R28各自独立地是氢、任选地含有杂原子的直链或支化的Cl至C22烷基、 任选地含有杂原子的直链或支化的单-或多重不饱和的Cl至C22烯基或任选地含有杂原 子的任选地单-或多重取代的C6至C18芳基,或者可以是饱和或不饱和的任选地含有杂原 子的4至7元环或多环体系的成员, 其中式XII的化合物也可以被氯、溴、硝基或烷氧基取代, η是大于或等于1的整数,优选为1、2、3或4, 重复单元(η > 1)中的R27和R 28可以各自是不同的。
[0079] 优选的式(XII)、(XIII)或(XIV)的化合物是 4- 元环内酯,如β-丙内酯、β-丁内酯、β-异戊内酯、β-己内酯、β-异己内酯、 β-甲基-β-戊内酯, 5- 元环内酯,如γ-丁内酯、γ-戊内酯、5-甲基呋喃-2(3Η)-酮、5-亚甲基二氢呋 喃-2 (3Η)-酮、5-羟基呋喃-2 (5Η)-酮、2-苯并呋喃-I (3Η)-酮和6-甲基-2-苯并呋 喃-1(3Η)_ 酮, 6- 元环内酯,如δ -戊内酯、1,4-二噁烷-2-酮、二氢香豆素、IH-异色烯-1-酮、8Η-吡 喃并[3, 4-b]吡啶-8-酮、1,4-二氢-3Η-异色烯-3-酮、7, 8-二氢-5Η-吡喃并[4, 3-b]吡 啶-5-酮、4-甲基-3, 4-二氢-IH-吡喃并[3, 4-b]吡啶-1-酮、6-羟基-3, 4-二氢-IH-异 色烯-1-酮、7-羟基-3, 4-二氢-2H-色烯-2-酮、3-乙基-IH-异色烯-1-酮、3-(羟基甲 基)-IH-异色烯-1-酮、9-羟基-1H,3H-苯并[de]异色烯-1-酮、6, 7-二甲氧基-1,4-二 氢-3H-异色烯-3-酮和3-苯基-3, 4-二氢-IH-异色烯-1-酮, 7- 元环内酯,如ε -己内酯、对-二噁烷酮和1,5-二氧杂环庚-2-酮、5-甲基氧杂环 庚-2-酮、氧杂环庚_2, 7-二酮、硫杂环庚-2-酮、5-氯氧杂环庚-2-酮、(45) -4-(丙-2-基) 氧杂环庚-2-酮、7- 丁基氧杂环庚-2-酮、5-(4-氨基丁基)氧杂环庚-2-酮、5-苯基氧杂 环庚-2-酮、7-己基氧杂环庚-2-酮、(55; 75)-5-甲基-7-(丙-2-基)氧杂环庚-2-酮、 4-甲基-7-(丙-2-基)氧杂环庚-2-酮, 更多元环内酯,如(7汾-氧杂环十七碳-7-烯-2-酮。
[0080] 特别优选ε -己内酯和二氢香豆素。
[0081] 在一个特别的实施方案中,所述脂族或芳族内酯至少部分地与所述共聚单体相 同。
[0082] 环状羧酸酯的另外的实例是环中含有两个或更多个酯键的交酯,优选式(XV)的 化合物
其中R25、R26、R27和R28如上述定义, m与η各自独立地是大于或等于1的整数,优选为1、2、3或4, 重复单元(m > 1)中的R25和R 26与重复单元(η > 1)中的R 27和R28可以是各自不同 的。
[0083] 优选的式(XV)的化合物是 乙交酯(1,4-二噁烷-2, 5-二酮)、L-丙交酯(L-3, 6-二甲基-1,4-二噁烷-2, 5-二 酮)、D-丙交酯、DL-丙交酯、内消旋丙交酯和3-甲基-1,4-二噁烷-2, 5-二酮、3-甲 基-6-(丙-2-烯-1-基)-1,4-二噁烷-2, 5-二酮、3-己基-6-甲基-1,4-二噁烷-2, 5-二 酮、3, 6-二(丁-3-烯-1-基)-1,4-二噁烷-2, 5-二酮(分别包括光学活性形式)。
[0084] 特别优选L-丙交酯。
[0085] 在一个特别的实施方案中,所述交酯至少部分地与所述共聚单体相同。
[0086] 在一个另外的实施方案中,在所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物制备中或在与 环状羧酸酯或碳酸酯进一步反应之后得到的产物混合物(任选地无需进一步的纯化步骤) 通过与环状酸酐反应转化得到羧酸官能化的聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物。所述进一步 反应可以在本反应器中直接进行(原位)或在第二反应器中进行而不预先分离所述聚醚碳 酸酯-聚甲醛嵌段共聚物。或者,所述反应混合物可以在时间上错开地例如在转移或储存 之后用于进一步反应。对于该进一步的反应,优选使用其中在不存在溶剂的情况下得到所 述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的产物混合物。
[0087] 使用的环状酸酐优选是式(VIII)、(IX)或(X)的化合物,
其中 R7和R8是氢、卤素、任选地含有杂原子的直链或支化的Cl至C22-烷基取代基、任选地 含有杂原子的直链或支化的单-或多重不饱和的Cl至C22-烯基取代基或任选地含有杂原 子的任选地单-或多重取代的C6至C18-芳基取代基,或R 7和R8可以是任选地含有杂原子 的饱和或不饱和的4至7元环或多环体系的成员,R7与R8优选一起形成苯环, R9、R' R11和R 12是氢、任选地含有杂原子的直链或支化的Cl至C22烷基取代基、任选 地含有杂原子的直链或支化的单-或多重不饱和的Cl至C22烯基取代基或任选地含有杂 原子的任选地单-或多重取代的C6至C18芳基取代基,或者可以是任选地含有杂原子的饱 和或不饱和的4至7元环或多环体系的成员, 尺13、1?14、1?15、1?16、1? 17和1?18是氢、任选地含有杂原子的直链或支化的(:1至022-烷基取代 基、任选地含有杂原子的直链或支化的单-或多重不饱和的Cl至C22-烯基取代基或任选 地含有杂原子的任选地单-或多重取代的C6至C18-芳基取代基,或者可以是任选地含有 杂原子的饱和或不饱和的4至7元环或多环体系的成员, 其中式(VIII)和(IX)和(X)的化合物也可以被氯、溴、硝基或烷氧基取代。
[0088] 优选的式(VIII)、(IX)或⑴的化合物是琥珀酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、 环己烷-1,2-二甲酸酐、联苯酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、降冰片 烯二酸酐及其氯化产物、琥珀酸酐、戊二酸酐、二甘醇酸酐、1,8-萘二甲酸酐、琥珀酸酐、 十二碳烯基琥珀酸酐、十四碳烯基琥珀酸酐、十六碳烯基琥珀酸酐、十八碳烯基琥珀酸酐、 3-和4-硝基邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、二甲基马 来酸酐和烯丙基降冰片烯二酸酐、3-甲基呋喃-2, 5-二酮、3-甲基二氢呋喃-2, 5-二酮、 二氢-2H-吡喃-2, 6 (3H)-二酮、1,4-二噁烷-2, 6-二酮、2H-吡喃-2, 4, 6 (3H,5H)-三酮、 3-乙基二氢呋喃-2, 5-二酮、3-甲氧基二氢呋喃-2, 5-二酮、3-(丙-2-烯-1-基)二氢呋 喃-2, 5-二酮、N-(2, 5-二氧四氢呋喃-3-基)甲酰胺、3 [(2E)-丁-2-烯-1-基]二氢呋 喃-2, 5-二酮。特别优选琥珀酸酐、马来酸酐、戊二酸酐和邻苯二甲酸酐。
[0089] 在一个特别的实施方案中,所述环状酸酐至少部分地与所述共聚单体相同。
[0090] 在一个另外的实施方案中,在所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物制备中或在与 环状羧酸酯或碳酸酯和/或环状酸酐反应之后得到的产物混合物(任选地无需进一步的 纯化步骤)通过与环氧化物(优选根据上述式(I))反应转化得到羟基官能化的聚醚碳酸 酯-聚甲醛嵌段共聚物。以此方式,得到的嵌段共聚物(具有或不具有额外的端基)每种 可以与环氧化物反应。所述进一步反应可以在本反应器中直接进行(原位)或在第二反应 器中进行而不预先分离所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物。或者,所述反应混合物可以 在时间上错开地例如在转移或储存之后用于进一步反应。对于该进一步的反应,优选使用 其中在不存在溶剂的情况下得到所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的产物混合物。对 于与环氧化物的进一步反应,可以向混合物中加入另外的添加剂,其例如催化羧基与环氧 化物的反应。合适的添加剂是例如四烷基卤化铵NR 4X,其中R是烷基且各个取代基R可以 彼此不同,X是氟、氯、溴、碘系列的??化物阴离子,胺,特别是叔胺如三乙胺或DABC0、DMAP、 DBU、TBD、MTBD、咪唑或,烷基化的咪唑如,甲基咪唑或三烷基-或三芳基膦,特别是三苯 基勝。
[0091] 在一个另外的实施方案中,所述方法进一步包括使在所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌 段共聚物的制备中或在与羧酸酯或碳酸酯和/或环状酸酐和/或环氧化物进一步反应之后 得到的产物混合物(任选地无需进一步的纯化步骤)与异氰酸酯反应的步骤。所述进一步 的反应可以在本反应器中直接进行(原位)或在第二反应器中进行而不预先分离所述聚醚 碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物。或者,所述反应混合物可以在时间上错开地例如在转移或储 存之后用于进一步反应。对于该进一步的反应,优选使用其中在不存在溶剂的情况下得到 所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物的产物混合物。
[0092] 在根据本发明的方法的一个另外的实施方案中,所述异氰酸酯是脂族或芳族 二-或多异氰酸酯,所得到的产物是聚氨酯或聚酰胺。脂族或芳族二-或多异氰酸酯的实 例是1,4-亚丁基二异氰酸酯、1,5-戊烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异 佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2, 2, 4-和/或2, 4, 4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯、异构的双 (4, 4' -异氰酸根合环己基)甲烷或其具有任意异构体含量的混合物、1,4-亚环己基二异氰 酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、2, 4-和/或2, 6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,5-萘二异氰酸酯、 2, 2' -和/或2, 4' -和/或4, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和/或更高级同系物(聚 合MDI)、1,3-和/或1,4-双(2-异氰酸根合-丙-2-基)-苯(TMXDI)、1,3-双(异氰酸 根合甲基)苯(XDI)以及具有(^至C 6烷基的2, 6-二异氰酸根合己酸烷基酯(赖氨酸二异 氰酸酯)。这里优选来自二苯基甲烷二异氰酸酯系列的异氰酸酯。
[0093] 除上述多异氰酸酯外,还可以按比例地共同使用具有脲二酮、异氰脲酸酯、氨基 甲酸酯、碳二亚胺、脲酮亚胺、脲基甲酸酯、缩二脲、酰胺、亚氨代噁二嗪二酮和/或噁二嗪 三酮结构的改性二异氰酸酯以及每分子具有多于2个NCO基团的未改性多异氰酸酯,例如 4_异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯)或三苯基甲烷-4, 4',4〃-三 异氰酸酯。
[0094] 所述异氰酸酯可以是可通过具有彡2的NCO官能度的异氰酸酯与具有彡62 g/ mol至彡8000 g/mol的分子量和彡1.5至彡6的OH官能度的多元醇的反应获得的预聚物。 [0095] 在溶剂存在下制备本发明的聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物时,各个另外的反应 步骤之前可以例如通过真空蒸馏除去挥发性组分。同样包括例如用于除去催化剂的额外的 纯化步骤如萃取或沉淀。
[0096] 当然,本发明涉及可通过根据本发明的方法制备的聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚 物。
[0097] 在一个实施方案中,所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物具有< 15000 g/mol,优 选< 7500 g/mol,更优选< 5000 g/mol的数均分子量。所述数均分子量可以例如通过GPC 以聚丙二醇为标准或者取决于端基类型经由OH值或酸值或NMR波谱进行测定,如实验部分 中所述。
[0098] 在一个另外的实施方案中,所述聚醚碳酸酯-聚甲醛嵌段共聚物在20°C具有< 50000 mPa · s,优选彡20000 mPa · s,更优选
当前第3页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1