用于生产聚醚酰亚胺的方法_2

文档序号:9400732阅读:来源:国知局
式(3a)的二价基团。可替代地,R是间-亚苯基或对-亚苯基并且T是-0-Z-0, 其中,Z是式(3a)的二价基团并且Q为2, 2-异丙叉基。
[0031] 在一些实施方式中,聚醚酰亚胺可以是共聚物,例如,包含式(1)的结构单元的聚 醚酰亚胺砜共聚物,其中,至少50摩尔%的R基团是式(2),其中,Q1是-SO2-并且其余R基 团独立地是对亚苯基或间亚苯基或包括前述至少一种的组合;以及Z是2, 2-(4-亚苯基) 异丙叉基。可替代地,聚醚酰亚胺酰亚胺,可选地包括其它酰亚胺结构单元,例如,式(4)的 酰亚胺单元:
[0035] 这些另外的酰亚胺结构单元可以以单元总数的0至10摩尔%,特别地0至5摩 尔%,更特别地〇至2摩尔%的量存在。在一个实施方式中,在聚醚酰亚胺中不存在另外的 酰亚胺单元。
[0036] 可以通过本领域技术人员已知的任何方法制备聚醚酰亚胺,包括式(5)的芳香族 双(醚酐)与式(6)的有机二胺的反应:
[0037]
[0038]H2N-R-NH2 (6)
[0039] 其中,T和R如上面定义的。聚醚酰亚胺的共聚物可以使用式(5)的芳香族双(醚 酐)和不同双(酐)的组合制备,例如其中,T不包含醚官能团,例如T是砜的双(酐)。
[0040] 双(酐)的示例性实例包括双酚A二酐;3, 3-双[4- (3, 4-二羧基苯氧基)苯基] 丙烷二酐;4, 4'-双(3, 4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐;4, 4'-双(3, 4-二羧基苯氧基)二 苯基硫醚二酐;4, 4'-双(3, 4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐;4, 4'-双(3, 4-二羧基苯氧 基)二苯砜二酐;2, 2-双[4-(2, 3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐;4, 4'-双(2, 3-二羧基 苯氧基)二苯醚二酐;4, 4'-双(2, 3-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐;4, 4'-双(2, 3-二 羧基苯氧基)二苯甲酮二酐;4, 4' -双(2, 3-二羧基苯氧基)二苯砜二酐;4-(2, 3-二 駿基苯氧基)-4(3, 4-二駿基苯氧基)二苯基-2, 2-丙烷二酐;4-(2, 3-二駿基苯氧 基)-4' - (3, 4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐;4- (2, 3-二羧基苯氧基)-4' - (3, 4-二羧基 苯氧基)二苯硫醚二酐;4-(2, 3-二羧基苯氧基)-4' - (3, 4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二 酐;和4-(2, 3-二羧基苯氧基)-4' -(3, 4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐,以及它们的各种 组合。优选(双)酐是双酚A二酐。
[0041] 有机二胺的实例包括乙二胺、丙邻二胺、亚丙基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四 胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、1,12-十二 烷二胺,1,18-十八烷二胺、3-甲基七亚甲基二胺,4, 4-二甲基七亚甲基二胺、4-甲基九 亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、2, 5-二甲基六亚甲基二胺、2, 5-二甲基七亚甲基二胺、 2, 2-二甲基亚丙基二胺、N-甲基-双(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亚甲基二胺、1,2-双 (3-氨基丙氧基)乙烷、双(3-氨基丙基)硫化物、1,4-环己烷二胺、双-(4-氨基环己基) 甲烷、间苯二胺、对苯二胺、2, 4-二氨基甲苯、2, 6-二氨基甲苯、间苯二甲胺、对苯二甲胺、 2-甲基-4, 6-二乙基-1,3-亚苯基-二胺、5-甲基-4, 6-二乙基-1,3-亚苯基-二胺、对 二氨基联苯、3, 3'-二甲基联苯胺、3, 3' -二甲氧基联苯胺、1,5_二氨基萘、双(4-氨基苯 基)甲烧、双(2-氯_4_氨基-3, 5-二乙基苯基)甲烧、双(4-氨基苯基)丙烷、2, 4-双 (对-氨基-叔丁基)甲苯、双(对-氨基-叔丁基苯基)醚、双(对-甲基-邻-氨基苯 基)苯、双(对-甲基-邻-氨基戊基)苯、1,3-二氨基-4-异丙基苯、双(4-氨基苯基) 硫醚、双-(4-氨基苯基)砜、和双4-氨基苯基)醚。可以使用这些化合物的组合。优选的 有机二胺是间苯二胺。
[0042] 使用单官能反应物,如邻苯二甲酸酐或苯胺作为链终止剂来控制聚醚酰亚胺聚合 物的分子量。终止于这类单官能反应物链终止剂的聚合物链也称为封端的聚合物链。因此, 链终止剂为可以可替代地,看作是封端或分子量控制添加剂。
[0043] 因为它们的溶剂性质及其与反应物和产物的相容性,选择用于溶液聚合反应的反 应溶剂。该溶剂可以是不会有害地影响反应的惰性有机溶剂。优选相对高沸点、非极性溶 剂,和这些溶剂的实例是苯、甲苯、二甲苯、乙苯、丙苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、联苯、三联苯、 二苯醚、二苯硫醚、苯乙酮、氯化联苯、氯化二苯醚、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙 烯、甲基环己烷、辛烷、异辛烷、癸烷等。
[0044] 也可采用这些溶剂的混合物。特别优选的溶剂是邻二氯苯。通常使用足够的溶剂 以使得固体含量为1 %至90%,优选为约15 %至约60%。
[0045] 芳香族二酐和有机二胺可以以基本上等摩尔的量(本文描述为生产等摩尔的聚 醚酰亚胺)存在于溶剂中,或使得胺或酐为摩尔过量(本文描述为生产胺或酐封端的聚醚 酰亚胺)。术语"基本上等摩尔的量"在本文中是指芳香族二酐与有机二胺的摩尔比率约为 0. 9至约1. 1,优选约0. 95至约1. 05,更优选约0. 98至约1. 02。当反应混合物包含过量的 芳香族二酐时,产生主要以酸酐基团封端的聚醚酰亚胺。当反应混合物含过量的有机二胺 时,产生主要以胺基封端的聚醚酰亚胺。可以通过芳香族二酐与有机二胺的摩尔比或有机 二胺与有机二酐的摩尔比为小于或等于约26、优选小于或等于20、并且更优选小于或等于 约15或者大于或等于约2、优选大于或等于约5、更优选大于或等于约10来描述典型的摩 尔过量。
[0046] 芳香族二酐和有机二胺的反应可选地通过使用聚合催化剂加速。这样的催化剂是 公知的,并且在美国专利号5, 3, 833, 544、3, 998, 840,和4, 324, 882中描述为一般术语。当 使用时,催化剂的量为每一百克的芳香族二酐约〇. 01至约〇. 05克催化剂。
[0047] 芳香族二酐和有机二胺之间的反应是通过将溶剂中的反应物加热到足够高的温 度以使反应进行。为了避免有害的氧化反应,优选的是,在加热步骤期间反应溶液处于惰性 气体下。这类气体的实例是干燥的氮气、氦气、氩气等。干燥的氮气通常是优选的。该反应 可以在大气压至超大气压的压力下进行。反应温度通常为约ll〇°C至200°C,优选约135°C 至180°C,最优选约160°C至180°C。进行该反应的便捷的方法是将反应溶液加热至反应溶 剂的回流温度。这允许同时除去由于反应形成的任何水。在反应进行以及除去由于反应产 生的水的条件已知作为酰亚胺化的条件。将反应维持在酰亚胺化的条件下直到产生所需的 聚合物。
[0048] 由于芳香族二酐和有机二胺之间的反应形成的水有利地通过共沸蒸馏连续地从 反应溶剂中除去。基本上全部蒸馏的反应的水定义为除去大于或等于约98%,优选大于或 等于约99%,更优选大于或等于约99. 5%,甚至更优选大于或等于约99. 9%。所形成的水 的量可用来监测反应完成的程度。
[0049] 聚酿酰亚胺可以具有根据AmericanSocietyforTestingMaterials(ASTM) D1238在340至370°C,使用6. 7千克(kg)重量测得的0.I至10克每分钟(g/min)的熔融 指数。在一些实施方式中,聚醚酰亚胺聚合物具有如通过凝胶渗透色谱法测量,使用聚苯乙 烯标准测得的1000至150000克/摩尔(Dalton)的重均分子量(Mw)。在一些实施方式中, 聚醚酰亚胺的Mw为10000至80000道尔顿。这类聚醚酰亚胺聚合物通常具有如在25°C在 间甲酚中测得的大于0. 2分升每克(dl/g),或者更特别地,0. 35至0. 7dl/g的固有粘度。
[0050] 在一个实施方式中,聚醚酰亚胺包含小于50ppm的胺端基基团。在其它实例中,聚 合物也将具有低于Ippm的游离的、未聚合的双酚A(BPA)。
[0051] 聚醚酰亚胺可以具有低水平的残留挥发性物质,如残留溶剂和/或水。在一些实 施方式中,聚醚酰亚胺具有小于1000重量份每百万重量份(ppm),或更特别地小于500ppm, 或更特别地小于300ppm,或甚至更特别地小于IOOppm残留挥发性物质浓度。在一些实施方 式中,组合物具有小于1000重量份每百万重量份(ppm),或更特别地小于500ppm,或更特别 地小于300ppm,或甚至更特别地小于IOOppm的残留挥发性物质浓度。
[0052] 最终聚合物产物中的低水平的残留挥发性物
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