含有光敏添加剂的共混物的制作方法_2

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[0073] 光敏部分可W是二径基苯基酬,其中,酪基团直接结合至酬基团。运样的光敏部分 的实例包括具有式(16)-(21)之一结构的那些:
[0074]
[007引其中,R是H、烷基、或芳基。
[0076] 式(16)的化合物是二径苯基苯基甲酬(dihy化oxyphenyl-phenylmethanone)。式 (17)的化合物是二(径苯基)甲酬。式(16)或(17)的化合物还可W被称为二径基二苯甲 酬(dihy化oxybenzo地enone)。式(18)的化合物是1-二径苯基-2-苯乙烧-1,2-二酬。 式(19)的化合物是1,2-双(径苯基)乙烧-1,2-二酬。式(18)或(19)的化合物还可W 被称为二径基苯偶酷(dihy化oxybenzils)。式(20)的化合物是1-(二径苯基)-2-控氧 基-2-苯基乙酬。式(21)的化合物是1,2-双(径苯基)-2-控氧基-乙酬。
[0077] 在一些其它的实施方式中,连接至酬基团的R和R'基团形成环结构。在运样的 实施方式中,芳香族环可W包括芳基环或杂芳基环。运样的光敏部分的实例包括具有式 (26)-(29)之一结构的那些:
[0078]
[0079] 式(26)和(27)的化合物是二径基二苯并[l,3-e:r,2'-f] [7]轮締-11-酬 (dihy化oxydibenzo[l,3-e:r,2'-f][7]annulen-ll-〇ne)。式(28)和(29)的化合物是二 美圣基嚷吨-9-酬(adihy化oxythioxanthen-9-one)。不同的式反映二径基基团(在相同的 环上,或在不同的环上)的位置。
[0080] 光敏部分与一个或多个第一连接体部分反应。至少一个第一连接体部分包括多个 官能团,该官能团可W与光敏部分的酪基团反应。运样的官能团的实例包括簇酸(及其酸 酢)、酷基面、烷基醋、和芳基醋。在下面的通式(A)中示出了运些官能团:
[0081]
[0082] 其中,Y是径基、面素、烷氧基、或芳氧基。官能团可W被连接至充当连接体部分的 "主链"的脂肪族基团或芳香族基团。在具体的实施方式中,连接体部分可W具有二、=、四、 甚至更多个官能团。
[0083] 具有二个官能团并可W与光敏部分反应的第一连接体部分的一些实例包括具有 式(30)、(32)、或(33)之一结构的那些:
[0084]
[0085] 其中,Y是径基、面素、烷氧基、或芳氧基;并且其中n是1至20。应当指出的是,式 (33)包括间苯二甲酸和对苯二甲酸。
[0086] 具有=个官能团并可W与光敏部分反应的第一连接体部分的一些实例包括具有 式(36)-(38)之一结构的那些:
[0087]
[0088] 其中,Y是径基、面素、烷氧基、或芳氧基。
[0089] 具有四个官能团并可W与光敏部分反应的第一连接体部分的一些实例包括具有 式(39)-(41)之一结构的那些:
[0090]
[0091] 其中,Y是径基、面素、烷氧基、或芳氧基。
[0092] 在一些实施方式中,官能团可W通过短的低聚物提供,该短的低聚物包含含有甲 基丙締酸缩水甘油醋单体与苯乙締或甲基丙締酸醋单体的低聚物,或环氧化酪醒清漆树 月旨。运些低聚物可W允许提供希望数量的官能团。运样的低聚物归纳为式(42)的结构:
[0093]
[0094] 其中,E是氨或封端剂,p是甲基丙締酸醋单体的数量,q是甲基丙締酸醋单体 的数量,r是苯乙締单体的数量,t是环氧化酪酣清漆(苯酪甲醒)单体的数量。通常, p+q+r+t《20。当低聚物含有甲基丙締酸缩水甘油醋单体与苯乙締或甲基丙締酸醋单体 时,通常t= 0和q> 1。同样,对于酪醒清漆树脂,P=q=r= 0。环氧基团可W与光敏 部分的酪基团反应。
[0095] 在特别希望的实施方式中,光敏添加剂可W由含有光敏部分、第一连接体部分、 和一个或多个二醇增链剂(diolchainextender)的反应混合物形成。二醇增链剂是仅 仅含有两个径基基团的分子并且当暴露于光时不是光敏的。当添加剂与其它聚合树脂混 合时,链增长剂可W用于提供希望水平的可混和性。光敏添加剂可W包含约75wt%至约 99. 5wt%、或 95wt%至约 99mol%、或约 80wt%至约 95wt%、或约 80wt%至约 90wt% 的二 醇增链剂。
[0096] 第一示例性的二醇增链剂是式度)的双酪:
[0097]
[0098] 其中,R3和Rb各自代表面素原子或单价控基团并且可W是相同或不同的;P和q各 自独立地是0至4的整数;并且A代表式度-1)的组中的一种:
[0099]
[0100] 其中,r和Rd各自独立地代表氨原子或单价直链或环状控基团并且R6是二价控基 团。例如,A可W是取代的或未取代的C3-C1S环烧叉基(cycloalkylidene)。
[0101] 可W由式做代表的双酪化合物的类型的具体实例包括1,1-双(4-径苯基)甲 烧、1,1-双(4-径苯基)乙烧、2, 2-双(4-径苯基)丙烷(在下文中"双酪A"或"BPA")、 2, 2-双(4-径苯基)下烧、2, 2-双(4-径苯基)辛烧、1,1-双(4-径苯基)丙烷、1,1-双 (4-径苯基)正下烧、2, 2-双(4-径基-1-甲基苯基)丙烷、和1,1-双(4-径基-叔下基 苯基)丙烷;4, 4' - (1-苯乙烧-1, 1-二基)联苯酪或1, 1-双(4-径苯基)-1-苯基-乙烧 (双酪AP) ;1,1-双(4-径苯基)-3,3,5-S甲基环己烧)(双酪TMC)。
[0102] 第二示例性的二醇增链剂是式(C)的双酪:
[0103]
[0104] 其中,每个Rk独立地是Cl1。控基团,n是0至4。面素通常是漠。可W由式似代 表的化合物的实例包括间苯二酪、取代的间苯二酪化合物如5-甲基间苯二酪、5-苯基间苯 二酪、或5-枯基间苯二酪;儿茶酪;对苯二酪;和取代的对苯二酪如2-甲基对苯二酪、2-叔 下基对苯二酪、2-苯基对苯二酪、2-枯基对苯二酪、或2, 3, 5, 6-四甲基对苯二酪。
[0105] 第=示例性的二醇增链剂是式值-1)或值-2)的双苯酪聚二有机硅氧烷:
[0106]
[0107] 其中,每个Ar独立地是芳基;每个R独立地是烷基、烷氧基、締基、締氧基、芳基、芳 氧基、芳烷基、或烧芳基;每个Re独立地是二价Ci-Cw有机基团如Ci-Cw烷基、Ci-Cw芳基、 或Ci-Cw烧芳基;并且D和E是2至约1000的平均值,具体地约2至约500,或约10至约 200,或更具体地约10至约75。
[010引在下面示出了式值-1)或值-2)的具体实例,如式值-a)至值-d):
[0109]
[0110] 其中,E是从10至200的平均值。
[0111] 第四示例性的二醇增链剂是式巧)的脂肪族二醇:
[0112]
[0113] 其中,每个X独立地是氨、面素、或烷基;j是从1至20的整数。脂肪族二醇的实 例包括乙二醇、丙二醇、2, 2-二甲基-丙二醇、1,6-己二醇、和1,12-十二烧二醇。
[0114] 第五示例性的二醇增链剂是式(F)的二径基化合物,其对于高溫应用可W是有用 的:
[011 引
[011引其中,Ri嘴RIS各自独立地是面素或C1-Ce烷基基团,RM是C1-Ce烷基、苯基、或利用 高达五个面素或Ci-Ce烷基基团取代的苯基,并且C是0至4。在具体的实施方式中,RM是 Ci-Ce烷基或苯基基团。在又一个实施方式中,RM是甲基或苯基。在另一个【具体实施方式】中, 每个C是0。式(巧的化合物包含3, 3-二(4-径苯基)-2-苯基异吗I噪嘟-1-酬(PPPBP)。 [0117] 可W赋予作为共聚碳酸醋的聚碳酸醋高Tg的其它二径基化合物(即二醇增链 剂)是具有金刚烧单元的二径基化合物,如通过引用将其全部结合于此的美国专利号 7, 112, 644和美国专利号3, 516, 968所描述的。具有金刚烧单元的化合物可W具有如下式 (G)的重复单元用于高溫应用:
[011 引
[0119] 其中,Ri代表面素原子、具有1至6个碳原子的烷基基团、具有1至6个碳原子的 烷氧基基团、具有6至12个碳原子的芳基基团、具有7至13个碳原子的芳基取代締基基团、 或具有1至6个碳原子的氣烷基基团;R,代表面素原子、具有1至12个碳原子的烷基基团、 具有1至12个碳原子的烷氧基基团、具有6至12个碳原子的芳基基团、具有7至13个碳 原子的芳基取代的締基基团、或具有1至12个碳原子的氣烷基基团;m代表0至4的整数; n代表0至14的整数。
[0120] 可W赋予作为共聚碳酸醋的聚碳酸醋高Tg的其它二径基化合物是具有巧-单元 的二径基化合物,如美国专利号7, 244, 804所描述的。一种运样的含有巧-单元的二径基 化合物由下式(H)表示用于高溫应用:
[0121]
[0122] 其中,Ri至R4各自独立地是氨原子,具有1至9个碳原子的可化含有芳香族基团 的控基团、或面素原子。
[0123] 可W使用的另一种二醇增链剂是异山梨醇(isosorbide)。衍生自异山梨醇的单体 单元可W是式(I)的异山梨醇-双酪单元:
[0124]
[0125] 其中,Ri是异山梨醇单元并且R2-咕各自独立地是氨、面素、Ci-Ce烷基、甲氧基、乙 氧基、或烷基醋。
[0126]Ri异山梨醇单元可W由式(I-a)代表:
[0127]
[0128] 异山梨醇单元可W衍生自异山梨醇、异山梨醇的混合物、异山梨醇的异构体的混 合物和/或异山梨醇的单一异构体。没有具体限制用于式(I)的异山梨醇类碳酸醋单元的 立体化学。运些二醇可W通过脱水相应的己糖醇化exitol)而制备。从相应的糖(己醒糖) 商业上生产己糖醇。脂肪族二醇包含1,4:3, 6-双脱水-D葡萄糖醇(1,4:3, 6-dianhy化0-D glucitol) ;1,4:3, 6-双脱水-D甘露醇;1,4:3, 6-双脱水-L艾杜糖醇;和它们的任何组合。 异山梨醇商购于不同的化学品供应商,包括Cargill、Roquette、和化anxi。异山梨醇-双 酪可W具有在8和11之间的地曰。
[0129] 如W前所解释的,第一光敏部分与第一连接体部分反应从而获得光敏添加剂。在 一些实施方式中,第二连接体部分包含在反应混合物中。第二连接体部分具有至少=个官 能团,其中每一个可W与第一连接体部分的官能团反应,并且充当支化剂。通常,第二连接 体部分的官能团是径基基团。
[0130] 具有S个官能团并可W与第一连接体部分反应的第二连接体部分的一些实例包 括具有式(43)-(46)之一结构的那些:
[0131]
[0132]
[0133] 具有四个官能团并可W与第一连接体部分反应的第二连接体部分的一些实例包 括具有式(47)-(48)之一结构的那些:
[0134]
[0135] 在一些实施方式中,第二连接体部分可W是由环氧化酪酣清漆单体制成的低聚 物。运些低聚物可W允许提供希望数量的官能团。运样的低聚物通过式(49)的结构归纳:
[0136]
[0137] 其中,E是氨或封端剂;t是从1至20的整数。
[013引封端剂通常用于终止光敏添加剂的任何聚合物链。封端剂(即止链器)是单径基 化合物、单酸化合物、或单醋化合物。示例性的封端剂包括苯酪、对枯基苯酪(PCP)、间苯二 酪单苯甲酸醋、对叔下基苯酪、辛基苯酪、对氯基苯酪、和对甲氧基苯酪。术语"封端剂"在 此用于表示当暴露于光是不是光敏的化合物。例如,封端剂不含有酬基团。光敏添加剂可 W包括衍生自封端剂的约0. 5mol%至约5.Omol%的封端基团。
[0139] 取决于第一连接体部分的选择,本公开内容的可交联的聚碳酸醋可W是聚醋-聚 碳酸醋共聚物。在聚醋-聚碳酸醋中,醋单元与碳酸醋单元的摩尔比可W广泛变化,例如 1:99至99:1,具体地10:90至90:10,更具体地25:75至75:25,取决于最终组合物希望的 性能可选地扩大。聚醋单元可W衍生自脂肪族二簇酸或芳香族二簇酸。脂肪族二簇酸可 W具有从6至约36个碳原子,可选地从6至20个碳原子。示例性的脂肪族二簇酸包括已 二酸、癸二酸、3, 3-二甲基已二酸、3, 3, 6-S甲基癸二酸、3, 3, 5, 5-四甲基癸二酸、壬二酸、 十二烧二酸、二聚体酸、环己烧二簇酸、二甲基环己烧二簇酸、降冰片烧二簇酸、金刚烧二簇 酸、环已締二簇酸,或Ci4、Cis和C2。二酸。示例性的芳香族二簇酸包括间苯二甲酸或对苯二 甲酸、1,2-二(对簇苯基)乙烧、4, 4'-二簇基二苯基酸、4, 4'-双苯甲酸;1,4-、1,5-,或 2, 6-糞二甲酸;W及包含上述酸中至少一种的组合。具体的二簇酸混合物包含间苯二甲酸 酸和对苯二甲酸的组合,其中间苯二甲酸与对苯二甲酸的重量比是约91:9至约2:98。
[0140] 聚醋-聚碳酸醋的聚醋单元可W衍生自间苯二甲二酸和对苯二甲二酸(或其衍生 物)的组合与间苯二酪的反应。在另一种实施方式中,聚醋-聚碳酸醋的聚醋单元可W衍 生自间苯二甲酸和对苯二甲酸的组合与双酪A的反应。在实施方式中,聚碳酸醋单元可W 衍生自双酪A。在另一种【具体实施方式】中,聚碳酸醋单元可W衍生自间苯二酪和双酪-A,间 苯二酪碳酸醋单元与双酪A碳酸醋单元的摩尔比为1:99至99:1。
[0141]本公开内容的光敏添加剂可W是化合物、低聚物、或聚合物。低聚物具有小于 15, 000,包括10, 000或更小的重均分子量(Mw)。本公开内容的聚合光敏添加剂具有15, 000 或更高的Mw。在具体的实施方式中,Mw在17, 000和80, 000道尔顿之间,或在17, 000和 35, 000道尔顿之间。在任何紫外线暴露之前,测量运些分子量。Mw可W是如预期变化的。 具有相对更高Mw的聚合物/低聚物通常更好地保留它们的机械性能,同时具有相对更低Mw 的聚合物/低聚物通常具有更好的流动性能。在一些【具体实施方式】中,光敏添加剂的Mw是 约5, 000或更小。在烙融加工期间,运样的低聚物更有可能上升至产品的表面。长链脂肪 族二醇(Ce或更高)也可用于此目的。运可W增加在表面处的添加剂的浓度,并且因此在 暴露于紫外线光时在表面处也增加交联密度。
[0142] 来源于图1中的反应的产物是运样的光敏添加剂的示例。运里,光敏添加剂由第 一光敏部分、第一连接体部分、二醇增链剂、和封端剂形成。4, 4'二径基二苯甲酬与光气、双 酪-A、和对枯基苯酪(封端剂)反应从而获得光敏添加剂。
[0143] 由第一光敏部分、第一连接体部分、二醇增链剂、封端剂、和第二连接体部分形成 的光敏添加剂的实例见于图2中。运里,4, 4' -二径基二苯甲酬与光气(第一连接体部分)、 双酪-A(二醇增链剂)、S(径苯基)乙烧灯HPE,第二连接体部分)、和对枯基苯酪(封端 剂)反应从而获得光敏添加剂。注意,THPE(第二连接体部分)与光气(第一连接体部分) 反应,不与4, 4'-二径基二苯甲酬(光敏部分)反应。得到的光敏添加剂(PAA)可W是具 有重均分子量和多分散指数的低聚物或聚合物。
[0144] 一种添加剂交联机制被认为是由于从烷基基团通过酬基团夺取氨,该烷基基团充 当氨供体并且随后禪接所得的基团。参照二苯甲酬(光敏部分)和双酪A度PA)单体在图3 中示出了该机制。当暴露于紫外线时,二苯甲酬的氧原子从BPA单体上的甲基基团夺取氨 原子并成为径基基团。随后亚甲基基团与酬基团的碳形成共价键。从另一个角度来说,二 苯甲酬的酬基团可W被认为是光敏基团。应当注意的是,氨的存在对于运种反应的发生是 关键的。在最初夺取事件后,其它机制可W发生于含有不饱和键或反应性侧基的基础树脂。
[0145] 在具体的实施方式中,在此公开的光敏添加剂(PAA)是包含衍生自二径基二苯甲 酬单体(即式(17))的重复单元的可交联的聚碳酸醋。在交联之前,运些聚碳酸醋可W作 为热稳定的高烙体流动聚合物而被提供,并且因此可W用于制造各种薄壁产品(例如,3mm 或更小)。随后可W处理运些产品(例如,利用紫外线福射)从而影响交联,因此提供满足 希望性能要求(例如,5VA性能、耐化学性、透明性)的薄壁材料。交联的材料,除了阻燃性 和耐化学性之外,相比于交联之前的组合物,可W保持或表现出优良的机械性能(例如抗 冲击性、延展性)。
[0146] 可交联的聚碳酸醋的二径基二苯甲酬单体提供用于交联聚碳酸醋的光敏酬基团。 利用适合剂量的紫外线福射处理本公开内容的可交联的聚碳酸醋,在二径基二苯甲酬幾基 碳与组合物中相同聚合物或另一种聚合物中另一官能团的碳原子(例如,亚甲基的碳原 子,例如在双酪A中)之间引发交联反应。
[0147] 本公开内容的可交联的聚碳酸醋包含均聚碳酸醋、包含碳酸醋中不同部分的共聚 物(称为"共聚碳酸醋")、包含碳酸醋单元和其它类型聚合物单元如聚醋单元、聚硅氧烷单 元的共聚物、W及包含至少一种均聚碳酸醋和共聚碳酸醋的组合。作为参考,术语"二聚物" 是指具体地衍生自两种不同单体的共聚物,并且术语元共聚物"是指具体地衍生自=种 不同单体的共聚物。
[0148] 如果可交联的聚碳酸醋是共聚物,则单体可W随机地合并至聚碳酸醋中。无规 共聚物可W具有多个遵循统计分布的嵌段序列和交替序列。在无规x:(l-x)共聚物中, 其中X是第一单体的mol百分比并且1-X是其它单体的mol百分比,例如,可W使用通 过"CNMR测定的峰面积值计算各单体的分布。共聚物可W为交替共聚物,其具有交替的 I和0单元(-I-0-I-0-I-0-I-0-),或在重复序列中排列的I和0单元(例如具有下式: (I-O-I-O-O-I-I-I-I-O-O-O)n的周期共聚物(循环共聚物,periodiccopolymer))。可交 联的聚碳酸醋共聚物可W是统计共聚物,其中单体残基序列遵循统计规律。该共聚物还可 W是嵌段共聚物,其包含通过共价键(-I-I-I-I-I-0-0-0-0-0-)连接的两种或更多种均聚 物亚单元。均聚物亚单元结合可W需要中间非重复的亚基,称为连接嵌段。具有两个或= 个不同的嵌段的嵌段共聚物分别被称为二嵌段共聚物和=嵌段共聚物。
[0149] 在实施方式中,本公开内容的可交联的聚碳酸醋含有约0. 5mol%至约50mol%的 二径基二苯甲酬单体(即衍生自二径基二苯甲酬单体的重复单元)。在更具体的实施方式 中,聚合物含有约Imol%至约3mol%、或约Imol%至约6mol%、约lOmol%至约25mol%, 或约0. 5mol%至约25mol%的二径基二苯甲酬单体。
[0150] 本公开内容的可交联的聚碳酸醋可W具有如使用差示扫描量热法测量的大 于 120°C、125°C、130°C、135°C、140°C、145°C、150°C、155°C、160°C、165°C、170°C、175°C、 180 °C、185 °C、190 °C、200 °C、210 °C、220 °C、230 °C、240 °C、250 °C、260 °C、270 °C、280 °C、 290°C、或300°C的玻璃化转变溫度(Tg)。在某些实施方式中,聚碳酸醋具有约120°C至约 230°C、约 140°C至约 160°C、约 145°C至约 155°C、约 148°C至约 152°C、或约 149°C至约 15TC 范围内的玻璃化转变溫度。
[0151] 本公开内容的可交联的聚碳酸醋可W具有15,000至约80, 000道尔顿[±1,000 道尔顿]、或15, 000至约35, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、或约20, 000至约30, 000道尔 顿[±1,000道尔顿]的重均分子量(Mw)。在某些实施方式中,可交联的聚碳酸醋具有约 16, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、约17, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、约18, 000道尔顿 [± 1,000道尔顿]、约19, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、约20, 000道尔顿[± 1,000道尔 顿]、约21,000道尔顿[±1,000道尔顿]、约22, 000道尔顿[±1,000道尔顿]、约23,000 道尔顿[± 1,000道尔顿]、约24, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、约25, 000道尔顿[± 1,000 道尔顿]、约26,000道尔顿[±1,000道尔顿]、约27,000道尔顿[±1,000道尔顿]、约 28, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、约29, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、约30, 000道尔顿 [±1,000道尔顿]、约31,000道尔顿[±1,000道尔顿]、约32, 000道尔顿[±1,000道尔 顿]、约33, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、约34, 000道尔顿[± 1,000道尔顿]、或约35, 000 道尔顿[±1,000道尔顿]的重均分子量。在另外的实施方式中,可交联的聚碳酸醋具有 17, 000至约80, 000道尔顿的Mw。可W使用凝胶渗透色谱法师C),使用交联的苯乙締-二 乙締基苯柱并使用设定在264nm处的UV-VIS检测器,或可替换地使用折光率检测器针对聚 碳酸醋参考校准进行分子量测定。样品可W被制备为约Img/ml的浓度,并W约l.Oml/min 的流速洗脱样品。
[0152] 本公开内容的可交联的聚碳酸醋可W具有约2. 0至约5. 0、约2. 0至约3. 0、或约 2. 0至约2. 5的多分散指数(PDI)。在任何紫外线暴露之前测定PDI。
[0153] 值得注意的是,可W使用两种不同种类的检测器测量光敏添加剂/可交联的聚碳 酸醋的分子量(重均和数均)。更具体地,使用紫外光0J
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