具有改善的热尺寸稳定性和高折射率的聚碳酸酯组合物的制作方法_5

文档序号:9203815阅读:来源:国知局
物。
[0255] 方面15 :根据方面1-14中任一项的组合物,其中,双酚A聚碳酸酯具有约18,000 至约32, 000的重均分子量。
[0256] 方面16 :根据方面1-14中任一项的组合物,其中,双酚A聚碳酸酯具有约28,000 至约32, 000的重均分子量。
[0257] 方面17 :根据方面1-16中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约1. 59的折 射率。
[0258] 方面18 :根据方面1-16中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约1. 60的折 射率。
[0259] 方面19 :根据方面1-16中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约1. 61的折 射率。
[0260] 方面20 :根据方面1-16中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约1. 62的折 射率。
[0261] 方面21 :根据方面1-16中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约1. 63的折 射率。
[0262] 方面22 :根据方面1-16中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约1. 64的折 射率。
[0263] 方面23 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约130°C的玻 璃化转变温度。
[0264] 方面24 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约135°C的玻 璃化转变温度。
[0265] 方面25 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约140°C的玻 璃化转变温度。
[0266] 方面26 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约145°C的玻 璃化转变温度。
[0267] 方面27 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约150°C的玻 璃化转变温度。
[0268] 方面28 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约155°C的玻 璃化转变温度。
[0269] 方面29 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约160°C的玻 璃化转变温度。
[0270] 方面30 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约165°C的玻 璃化转变温度。
[0271] 方面31 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约170°C的玻 璃化转变温度。
[0272] 方面32 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约175°C的玻 璃化转变温度。
[0273] 方面33 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约180°C的玻 璃化转变温度。
[0274] 方面34 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约185°C的玻 璃化转变温度。
[0275] 方面35 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约133°C的玻 璃化转变温度;并且其中,组合物表现出至少约1. 59的折射率。
[0276] 方面36 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约140°C的玻 璃化转变温度;并且其中,组合物表现出至少约1. 59的折射率。
[0277] 方面37 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约150°C的玻 璃化转变温度;并且其中,组合物表现出至少约1. 60的折射率。
[0278] 方面38 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约160°C的玻 璃化转变温度;并且其中,组合物表现出至少约1. 61的折射率。
[0279] 方面39 :根据方面1-22中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约170°C的玻 璃化转变温度;并且其中,组合物表现出至少约1. 62的折射率。
[0280] 方面40 :根据方面1-39中任一项的组合物,其中,当在约85°C的温度和约85%的 相对湿度下在水解老化室中1000小时确定水解稳定性时,组合物表现出与参考聚碳酸酯 组合物相比,具有基本相同的重均分子量保留的水解稳定性。
[0281] 方面41 :根据方面1-39中任一项的组合物,其中,当在约85°C的温度和约85%的 相对湿度的水解老化室中1000小时确定水解稳定性时,组合物表现出与参考聚碳酸酯组 合物相比,具有至少10%更大的重均分子量保留的水解稳定性。
[0282] 方面42 :根据方面1-39中任一项的组合物,其中,当在约85°C的温度和约85%的 相对湿度的水解老化室中1000小时确定水解稳定性时,组合物表现出与参考聚碳酸酯组 合物相比,具有至少25%更大的重均分子量保留的水解稳定性。
[0283] 方面43 :根据方面40-42的组合物,其中,参考聚碳酸酯组合物包括XHT。
[0284] 方面44 :根据方面1-43中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约130°C的玻 璃化转变温度、至少约1. 59的折射率和当在水解老化室中确定水解稳定性时与参考聚碳 酸酯组合物相比,具有基本相同的重均分子量保留的水解稳定性。
[0285] 方面45 :根据方面1-43中任一项的组合物,其中,组合物表现出至少约170°C的玻 璃化转变温度、至少约1. 62的折射率和当在水解老化室中确定水解稳定性时与参考XHT聚 碳酸酯组合物相比,具有至少10%更大的重均分子量保留的水解稳定性。
[0286] 方面46 :根据方面1的组合物,其中,组合物具有相应摩尔重量比为约lOmol%至 约75111〇1%的碳酸醋单元(3);和约1〇1]1〇1%至约9〇1]1〇1%的砜单元〇3),其中,碳酸醋单元 (a)和砜单元(b)的mol %合计是IOOmol %。
[0287] 方面47 :根据方面5的组合物,其中,组合物具有相应的摩尔重量比为约IOmol% 至约75111〇1%的碳酸醋单元(3);约1〇1]1〇1%至约9〇1]1〇1%的砜单元〇3);和约1〇1]1〇1%至约 75mol %的碳酸醋单元(c),其中,碳酸醋单元(a)、砜单元(b)和碳酸醋单元(c)的mol %合 计是 IOOmol %。
[0288] 方面48 :根据方面9的组合物,其中,组合物具有相应的摩尔重量比为约IOmol % 至约75mol %的碳酸醋单元(a);约IOmol %至约90mol %的砜单元(b);约IOmol %至约 75mol%的碳酸醋单元(c);和约lmol%至约25mol%的醋单元,其中,碳酸醋单元(a)、砜单 元(b)、碳酸醋单元(c)和醋单元的mol %合计是IOOmol %。
[0289] 方面49 :根据方面1-45中任一项的组合物,其中,碳酸酯单元(a)以约lOmol%至 约80mol %的总量存在于组合物中。
[0290] 方面50 :根据方面1的组合物,其中,砜单元(b)以约IOmol %至约90mol %的总 量存在于组合物中。
[0291] 方面51 :根据方面5的组合物,其中,碳酸酯单元(a)以约IOmol %至约80mol % 的总量存在于组合物中。
[0292] 方面52 :根据方面9的组合物,其中,酯单元以约lmol%至约25mol%的总量存在 于组合物中。
[0293] 方面53 :根据方面1-52中任一项的组合物,其中组合物进一步包含至少一种添 加剂,该添加剂选自热稳定剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、增塑剂、视觉效果增强剂、增量剂 (extender)、抗静电剂、催化剂猝灭剂、脱模剂、阻燃剂、发泡剂、抗冲改性剂和加工助剂。
[0294] 方面54 :-种由方面1-53或方面59-61中任一项的组合物形成的制品。
[0295] 方面55 :根据方面54的制品,其中,制品是挤出的膜或板。
[0296] 方面56 :根据方面54的制品,其中,制品是注射模制的。
[0297] 方面57 :根据方面54-56中任一项的制品,其中,制品是用于电子、成像或光学设 备的组件。
[0298] 方面58 :根据方面55的制品,其中,设备选自手机、移动计算设备、照相机、录像 机、投影仪、矫正镜片、扩散器或复印机。
[0299] 方面59 :-种聚碳酸酯共聚物组合物,包含:(a)包含2-烃基-3, 3-双(4-羟基芳 基)苯并吡咯酮(PPPBP)的碳酸酯单元;(b)包含具有下式的化合物的砜单元:
[0300]
[0301] 和包含双酚A的碳酸酯单元。
[0302] 方面60 :根据方面59的组合物,其中,碳酸酯单元(c)进一步包含C6-C44脂肪族 二羧酸酯单元。
[0303] 方面61 : -种用于制造聚碳酸酯组合物的方法,包括:(a)提供二芳基砜;(b)提 供酚单体;以及(c)使二芳基砜和酚单体在有效提供单体砜单元的条件下反应,单体砜单 元包含源自式(i)和(ii)的结构单元:
[0304]
[0305] 其中,R1-R16各自独立地选自氢、卤素、硝基、氰基、C n烷基、C 4_2Q环烷基和C 6_2Q芳 基;并且其中,每个X独立地是卤化物或一OH ;(d)提供聚碳酸酯;(e)在有效提供共聚物组 合物的条件下使(c)的砜和聚碳酸酯反应;其中,共聚物组合物表现出至少约133°C的玻璃 化转变温度;并且其中,共聚物组合物表现出至少约1. 59的折射率。
[0306] 无需进一步详尽说明,相信本领域的技术人员可以使用本文的描述利用本发明。 包括以下实施例来向本领域技术人员提供实践所要求保护的发明的额外指导。所提供的实 施例仅是工作的代表并且有助于本发明的教导。因此,这些实施例并不旨在以任何方式限 制本发明。
[0307] 尽管可以在特定规定类别,如系统规定类别中描述和要求保护本发明的多个方 面,但是这仅是出于方便的目的,并且本领域技术人员将理解可以在任何规定类别中描述 和要求保护本发明的每个方面。除非另外明确指出,否则绝不希望将本文所述的任何方法 或方面解释为需要以具体顺序进行其步骤。因此,当方法权利要求并未在权利要求或说明 书中明确指出这些步骤将被局限于具体顺序时,决不希望在任何方面推断顺序。这适用于 解释的任何可能的非表达基础,其包括:相对于步骤或操作流程的安排的逻辑事物、源于语 法组织或标点的普通含义或者在说明书中描述的方面的数目或类型。
[0308] 在整个申请中,参考了多个公开物。这些公开物的公开内容以它们的全部内容作 为参考并入到本发明申请中,以便更充分地描述本发明所属领域当前的技术水平。对于参 考文献所依赖的句子中所讨论的参考文献中包含的材料,还将所公开的参考文献单独地和 明确地并入本文作为参考。不应将本文中的任何事物解释为由于较早的发明而承认本发明 无权先于这些公开物。此外,本文所提供的公开物的日期可以不同于实际公开日期,其可能 需要独立证实。
[0309] 实施例
[0310] 提出以下实施例以便为本领域普通技术人员提供如何制造和评估本文中公开并 且要求保护的方法、设备和系统的完全公开和说明,并且这些实施例旨在纯粹地出于示例 性目的而并不旨在限制本公开。已经努力确保关于数字(例如,量、温度等)的准确性,但 应考虑一些误差和偏差。除非另有说明,份数是重量份数,温度是以°c计或环境温度,以及 压力为大气压或接近大气压。除非另外说明,否则提及组合物的百分比是以wt%计。还存 在反应条件,例如,组分浓度,所需溶剂,溶剂混合物,温度,压力和其它能够用于优化由所 述方法获得的产物纯度和产率的反应范围和条件的多种变化和组合。仅仅需要合理的和常 规的实验就能优化这样的过程条件。
[0311] 使用80-100nm的聚合物膜样品确定折射率("RI")。使用Filmetrics? F20基 于涂覆方法测量薄膜样品的厚度和光学常数。将聚合物样品溶解在氯仿中,并将薄膜浇铸 在硅晶片上。将粗略的RI值输入软件,用于计算涂层在可见区域的理论反射率。然后测量 实际反射率,且软件将理论曲线与实际曲线重叠以提供拟合率(goodness of fit)。记录的 数据总是显示0.999的G0F。然后使用实际的反射率曲线计算膜的RI和厚度。提供以下数 据用于RI。
[0312] 在空气中通过以20°C /min的升温速率运行的差示扫描量热法("DSC")确定玻 璃化转变温度("Tg")。以下提供了数据,以1为单位。
[0313] 通过将来自批次的样品放置在85°C和85%相对湿度("RH")的水解室中1600小 时,使其经历水解应力。通过比较水解应力(80°C下85%相对湿度)之前和之后持续变化 的时间段(15和65天)的样品的重均分子量("Mw")、数均分子量("Μη")和多分散度 ("Η)Ι"),评估水解稳定性。数据在以下表3中示出。通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚 苯乙烯标准得到数据。
[0314] 对于以下非限制性的实施例,由以下表1中描述的组分制备样品共聚物组合物。 通过界面缩聚路径使用三光气作为碳酸酯来源或熔融反应方法使用双(甲基水杨基)碳酸 酯作为碳酸酯来源合成表5中描述的新型共聚物组合物。比较例CE1、CE2和CE3分别是 PC105 (BPA聚碳酸酯)、TDP (均聚碳酸酯)和XHT (包含33mol % PPPBP的PPPBP/BPA共聚 碳酸酯)。
[0315] 表 1

[0318] 实施例1(组合物El)
[0319] 实施例1示出基于4, 4' -二氯二苯砜(D⑶PS)和4, 4' -硫代二苯酚(TDP)的低 聚物/共聚单体的合成。用氮气吹扫500ml的反应装置,然后与TDP(22. 8g,0.1mol)和 DCDPS (23. 88g,0. 083mol) -起添加 150ml 的 Ν,Ν' -二甲基乙酰胺(DMAc)。然后将 75ml 甲 苯添加至反应混合物。在恒定的氮气吹扫下剧烈搅拌反应混合物,并将其加热至回流。保 持反应回流直到观察不到来自反应的更多水液滴。连续由分水器(trap)除去甲苯直到温 度升高至约155°C。该过程要求大约5小时,此时,回流不再继续且允许在室温下继续搅拌 反应混合物大约10-12小时。该时间段之后,假设反应完全,过滤混合物以除去形成的盐, 然后使用甲醇:水(50:50)混合物溶液沉淀。过滤沉淀的低聚物,干燥,然后在温水中搅拌 以除去任何捕获的盐颗粒。然后过滤洗涤的低聚物,最后干燥。发现得到的低聚物的分子 量是 5950 (Mw)和 1843 (Mn)。
[0320] 实施例2 (组合物E2和E3)
[0321] 实施例2示出使用实施例1的TDP-砜低聚物与本文所描述的其他二醇的示例性 界面聚合方法。使用三光气作为碳酸酯来源进行TDP-砜低聚物与BPA和/或PPPBP的聚 合过程,以分别提供组合物E2和E3。使用放置在配备有排气设施的通风厨内的玻璃装置 设备(set-up)进行反应。该设备由安装有两个滴液漏斗的4颈圆底烧瓶和机械搅拌器组 成。用TDP-砜低聚物、水(100ml)、二氯甲烷(100mL)和三乙基苄基氯化铵填充烧瓶,并在 氮气覆盖下在室温下以525rpm搅拌内容物。将三光气在二氯甲烷(50ml)和氢氧化钠水溶 液(30%,15g的NaOH在50ml的水中)中的溶液通过单独的滴液漏斗逐滴添加至搅拌的浆 料中持续15-20分钟的时间段。当在该时间段期间添加了全部量的三光气时,仅逐滴添加 足够的NaOH以将反应混合物的pH维持在约5-6。在氮气气氛下搅拌得到的浆料另外30分 钟后,使用NaOH将pH升高至大约10-11。添加在二氯甲烷(5ml)和对-枯基苯酚中的三乙 胺至该搅拌的浆料中,并使用NaOH将反应混合物的pH进一步升高至约12。添加30ml的二 氯甲烷至浆料中以避免粘度突然升高,并搅拌反应混合物额外10分钟。
[0322] 基于有机层升尚的粘度和DCM蒸发的放热发泡终止确定反应完成。反应完成时, 倾析水层,用稀HCl (IN)彻底洗涤二氯甲烷层,然后用水洗涤并通过无水硫酸钠干燥。过滤 由在搅拌下在甲醇中沉淀以上的二氯甲烷溶液得到的聚碳酸酯并空气干燥过夜。随后在 65°C的真空烘箱中干燥聚碳酸酯6小时,以除去残留的溶剂,产生白色的松软固体聚合物。
[0323] 实施例3 (组合物E4-E8)
[0324] 用TDP和不同量的共聚单体(PPPBP和C36二酸)进行反应。一般来说,利用的共 聚单体的量以它的摩尔百分比表示。本文所使用的摩尔百分比(mol% )定义如下:
[0325]
[0326] 双甲基水杨酸酯(bMSC)的轻微过量,是指bMSC以摩尔表示的量稍微大于在理想 条件下进行所有共聚单体之间的完全反应所需的化学计量的量。在按照熔融聚合的实施例 中,催化剂是与氢氧化钠结合的四甲基氢氧化铵(TMH)。作为水溶液添加催化剂,添加的 体积是约100微升(μ 1)。在由玻璃构成且配备用于搅拌黏性熔体并适用于在环境压力或 低于环境压力下除去挥发性反应副产物(例如甲基水杨酸酯或苯酚)的标准实验室熔体反 应器中进行熔融聚合。在填充反应物之后,用氮气吹扫反应器。在氮气吹扫之后,添加催化 剂。一旦熔融聚合反应完成,则用柔和的氮气流将反应器恢复至大气压,并回收聚合物。
[0327] 组合物Ε4:通过示例性的熔融聚合方法制备示例性的组合物。简单来说,用 BMSC(48〇"克)、ΡΡΡΒΡ(22138 克)、ΒΡΑ(8841 克)、TDP(7685 克)、pripol 10〇9(5989 克) 和PCP(813克)填充200升的不锈钢搅拌槽反应器。将氢氧化钠(NaOH)和四甲基氢氧化 铵(TMH)的催化剂水溶液添加至反应器。催化剂的量是25x 10_6mol TMAH/mol二醇以及 8x 10_6mol NaOH/mol二醇。然后将反应器排空并用氮气吹扫三次以除去残留的氧气,并且 随后达到SOOmbar的恒定压力。然后将反应器加热至180°C以熔融单体并开始低聚反应。 反应放热,其将导致低聚物的温度升高至油温设定点以上。当放热峰开始时,将油温降低至 160°C。放热峰之后,通过170°C的加热的进料管将熔融的反应混合物以20kg/hr的速率进 料至快速脱挥发系统(flash devolatilisation system)。快速脱挥发系统由预加热器和 闪蒸器组成。该预加热器是在大约220°C和250毫巴下运行,闪蒸器在200°C和100毫巴下 运行。闪蒸器出口处的聚合物包含~2wt% MS。在闪蒸容器下存在熔体泵,其将材料传送 到挤出机。挤出机是具有L/D = 59的Werner&Pfleiderer ZSK25WLE 25mml3-筒的双螺杆 挤出机。在300-rpm的螺杆速度下反应性挤出反应混合物。将挤出机筒设定至270°C,并将 模口设定至280°C。挤出机配备有5个前真空通风口和1
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