制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法以及所制备的聚碳二酰亚胺聚合物技术

本发明专利技术提供一种制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法，此方法包括在所需的温度下加热前体化合物。此方法还包括合并前体化合物、二异氰酸酯化合物和碳二酰亚胺化催化剂以形成反应混合物。最后，此方法包括将反应混合物在第一温度下加热达到第一段时间，从而使前体化合物和二异氰酸酯化合物在碳二酰亚胺化催化剂的存在下反应以制备聚碳二酰亚胺聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术总体涉及制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法，更尤其涉及制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法，其具有小的分子量分布变化，并得到较少的副产物。相关技术的描述聚碳二酰亚胺和包含聚碳二酰亚胺的组合物是本领域公知的。聚碳二酰亚胺包括由–(N＝C＝N)n–表示的重复结构单元，其中下标n表示此结构单元在聚碳二酰亚胺中的重复次数。制备聚碳二酰亚胺的方法也是本领域公知的。在制备聚碳二酰亚胺的常规方法中，有机二异氰酸酯、例如芳族二异氰酸酯在碳二酰亚胺化催化剂的存在下聚合。通常，有机二异氰酸酯在碳二酰亚胺化催化剂的存在下聚合，同时处于溶剂中，从而在溶液中制备聚碳二酰亚胺。但是，在溶液中制备聚碳二酰亚胺的常规方法中，一旦聚碳二酰亚胺达到特定分子量，聚碳二酰亚胺就在溶剂中沉淀和/或凝胶，此特定分子量通常是1000-3000。一旦聚碳二酰亚胺在溶剂中沉淀和/或凝胶，聚合反应通常停止，导致聚碳二酰亚胺的分子量不再增加。因此，通过常规方法制备的聚碳二酰亚胺具有较低的分子量，这显著减少了可以使用聚碳二酰亚胺的潜在应用，考虑到可以从这种聚碳二酰亚胺得到的物理性能。其它常规方法已经用于增加聚碳二酰亚胺的分子量。但是，这些其它常规方法通常导致聚碳二酰亚胺具有分子量分布的显著变化。经由这些方法制得的聚碳二酰亚胺的这种宽分散度使得这种聚碳二酰亚胺不能用于许多应用，例如涂料和油墨。另外，经由常规方法制得的聚碳二酰亚胺通常具有不利的稳定性。本专利技术的概述和优点本专利技术提供一种制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法。此方法包括在所需的温度下加热前体化合物。此方法还包括合并前体化合物、二异氰酸酯化合物和碳二酰亚胺化催化剂以形成反应混合物。最后，此方法包括将反应混合物在第一温度加热达到第一段时间，从而使前体化合物和二异氰酸酯化合物在碳二酰亚胺化催化剂的存在下反应以制备聚碳二酰亚胺聚合物。本专利技术方法制得了具有优异物理性能并适用于各种应用的聚碳二酰亚胺聚合物。另外，由此方法制得的聚碳二酰亚胺聚合物具有所希望的在分子量分布方面的窄变化，这向聚碳二酰亚胺聚合物提供了可重现的品质和特性，以及优异的稳定性。专利技术详述本专利技术提供制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法以及由此制备的聚碳二酰亚胺聚合物。本专利技术的聚碳二酰亚胺聚合物具有优异的物理性能，并且适合用于各种应用，如下文所详述。例如，聚碳二酰亚胺聚合物可以用于合成纤维应用、汽车应用、航空航天应用、涂料组合物、油墨和/或电子应用中。但是，应当理解的是，聚碳二酰亚胺聚合物不限于这些应用；例如，本专利技术的聚碳二酰亚胺聚合物可以用于通常使用性能聚合物的其它应用中。此方法包括在所需的温度下加热前体化合物。在各种实施方案中，前体化合物包括碳二酰亚胺化合物、氨基甲酸酯化合物、硫代氨基甲酸酯化合物或脲化合物。或者，前体化合物可以含有两种或更多种这些化合物的组合，这可以使得聚碳二酰亚胺聚合物具有不同的取代基或官能团。前体化合物可以在此工艺中合成，或者可以另外获得或供应，例如前体化合物可以是现成的。当在此工艺中合成前体化合物时，前体化合物通常是从起始化合物形成的，并且此方法还包括在所需的温度下从起始化合物制备前体化合物的步骤。与常规方法相比，在这些实施方案中，前体化合物通常是在同时合并所有组分以制备聚碳二酰亚胺聚合物之前从起始化合物形成的。例如，在常规方法中，所有组分同时合并，而不是单独地从起始化合物形成前体化合物。这导致产生许多不需要的副产物并且难以控制常规聚碳二酰亚胺聚合物的分子量分布。但是，在本专利技术方法中，当首先从起始化合物形成前体化合物时，尽可能减少了产生不需要的副产物，并提高了对于聚碳二酰亚胺聚合物的分子量分布的控制。例如，前体化合物通常包括至少起始化合物的二聚体。当前体化合物是二聚体时，二聚体的子单元通常经由碳二酰亚胺键连接。特别是，每个前体化合物通常含有单个碳二酰亚胺键，其中含有的或从起始化合物形成的二聚体子单元经由单个碳二酰亚胺键连接。前体化合物的形成可以经由红外光谱或其它光谱方法进行实时监控。合适的前体化合物的具体例子以及适用于形成前体化合物的起始化合物的具体例子如下文所述。例如，在特定实施方案中，前体化合物包括碳二酰亚胺化合物。在这些实施方案中，前体化合物可以具有通式R-N＝C＝N-R，其中每个R是独立选择的有机基团。例如，R可以是芳族、脂族、环状、无环的等等。当前体化合物包含碳二酰亚胺化合物时，通常在前体化合物中只有一个碳二酰亚胺键连。另外，在这些实施方案中，前体化合物是单体性质的，这与低聚或聚合的碳二酰亚胺化合物是不同的。通常，R是芳族基团，使得碳二酰亚胺化合物具有两个芳族官能团。仅仅为了说明目的，这种碳二酰亚胺化合物的一个具体实例如下所示：如上所述，前体化合物可以从起始化合物形成。在其中前体化合物包含碳二酰亚胺化合物的实施方案中，和当从起始化合物形成碳二酰亚胺化合物时，起始化合物通常包括单官能异氰酸酯。单官能异氰酸酯可以是芳族或脂族的，并含有单个异氰酸酯官能团。适用于起始化合物、即适合用于形成前体化合物的单官能异氰酸酯的一个具体例子是异氰酸苯基酯，仅仅为了说明目的而如下所示重新制备它：不同类型的单官能异氰酸酯的组合也可以用作起始化合物。在此实施方案中，起始化合物可以用于经由碳二酰亚胺化反应形成前体化合物。特别是，起始化合物可以在碳二酰亚胺化催化剂的存在下反应。合适的碳二酰亚胺化催化剂的具体例子将在下文中关于方法的内容中详细描述。如果需要的话，起始化合物也可以在稳定剂的存在下反应。例如，在各种实施方案中，稳定剂包括亚磷酸三苯基酯，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，它们的变体，或它们的组合。通常在所需的温度下形成前体化合物。因此，当在此工艺中从起始化合物制备前体化合物时，前体化合物通常在所需的温度下加热直到形成。例如，当起始化合物包括单官能异氰酸酯时，由其形成的前体化合物是通过单官能异氰酸酯有效地进行二聚形成的。换句话说，两个单官能异氰酸酯反应以形成碳二酰亚胺化合物，其中在碳二酰亚胺化合物中的碳二酰亚胺键连形成两个单官能异氰酸酯的异氰酸酯基团。当起始化合物是异氰酸苯基酯时，显示从起始化合物反应以形成前体化合物的反应路线如下所示：在其它实施方案中，前体化合物包含氨基甲酸酯化合物。在这些实施方案中，前体化合物包含至少一个、通常两个氨基甲酸酯键连(或氨基甲酸酯基团)，它们具有通式RNHCO2R，其中每个R是独立选择的有机基团。例如，R可以是芳族、脂族、环状、无环的等等。当前体化合物包含氨基甲酸酯化合物时，通常在前体化合物中仅仅有一个碳二酰亚胺键连。当前体化合物包含氨基甲酸酯化合物时，氨基甲酸酯化合物通常是单体性质的，这与低聚或聚合的氨基甲酸酯化合物不同。仅仅为了说明目的，这种氨基甲酸酯化合物的一个具体实例如下所示：如本领域中所理解的那样，上述氨基甲酸酯化合物仅仅是一个实例，并且所用的氨基甲酸酯化合物可以根据各种因素而变化，包括其制备方法。在上述结构中，每个R是独立选择的有机基团。在特定实施方案中，R是具有1-20、或1-15或1-10个碳原子的烃基。R通常是烷基。如上所述，前体化合物可以从起始化合物形成。在其中前体化合物包含氨基甲酸酯化合物的实施方案中，和当从起始化合物形成氨基甲酸酯化合物时，起始化合物通常包含单官能醇。单官能醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：在所需的温度下加热前体化合物；合并前体化合物、二异氰酸酯化合物和碳二酰亚胺化催化剂以形成反应混合物；和将反应混合物在第一温度加热达到第一段时间，从而使前体化合物和二异氰酸酯化合物在碳二酰亚胺化催化剂的存在下反应以制备聚碳二酰亚胺聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.14 US 61/940,0491.一种制备聚碳二酰亚胺聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：在所需的温度下加热前体化合物；合并前体化合物、二异氰酸酯化合物和碳二酰亚胺化催化剂以形成反应混合物；和将反应混合物在第一温度加热达到第一段时间，从而使前体化合物和二异氰酸酯化合物在碳二酰亚胺化催化剂的存在下反应以制备聚碳二酰亚胺聚合物。2.如权利要求1所述的方法，还包括在所需的温度下从起始化合物制备前体化合物的步骤。3.如权利要求2所述的方法，其中起始化合物包括单官能异氰酸酯、单官能醇、单官能硫醇或单官能胺。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中前体化合物包括碳二酰亚胺化合物、氨基甲酸酯化合物、硫代氨基甲酸酯化合物或脲化合物。5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其中前体化合物是在碳二酰亚胺化催化剂的存在下制备的。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中二异氰酸酯化合物包括芳族二异氰酸酯。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中二异氰...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·威廉姆斯哈里，R·库马尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE