一种包含衍生自脂肪族二醇、芳香族二羧酸和式(I)：(式(I))的单体的重复单元的共聚酯，其中n＝2、3或4，并且其中共聚单体(I)构成共聚酯的一定比例的二醇部分；以及膜、纤维或模制组合物或模制品包含所述共聚酯。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新的聚酯和由其制备的膜及其它制品以及用于它们的合成方法。具体地，本专利技术涉及芳香族羧酸的新型共聚物，特别是聚(萘二羧酸亚烷基酯)(poly(alkylenenaphthalate))的共聚物和聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的共聚物，其表现出改善的耐热性和热机械稳定性。
技术介绍
玻璃化转变温度(Tg)、结晶熔点(Tm)和结晶度是确定聚酯的热机械性能的关键参数。先前的研究成功地提高了热塑性聚合物(主要是均聚物)的Tg，但这通常伴随着Tm的相应升高。这种Tm的升高可能是不利的，因为热塑性聚合物也应该保持熔融可加工性(例如，在挤出机中)，并应该优选在经济的条件(例如，低于约320℃，优选低于约300℃，这允许使用常规挤出设备)下保持如此。在较高的加工温度下，聚合物挤出需要昂贵的专用设备和大量的能量，并通常还导致产物降解。熔融加工温度应该远低于聚合物的分解温度(例如，低至少约20℃)。在一些情况下，共聚单体会引入聚合物中以便保持Tm的同时提高Tg，而且还导致分解温度和Tm收敛，这就导致熔体中产生降解产物。人们也已经进行了许多尝试以通过引入更加刚性的共聚单体增强聚酯的玻璃化转变温度。然而，这种共聚单体也破坏晶格中的聚合物链的堆积，使得尽管Tg增加，但Tm和结晶度却通常随着共聚单体的比例增加而降低，最终导致产生无定形材料。为了由聚合物材料制备制品，通常关键的是聚合物表现出实现具有可接受的热机械性能的制品的结晶度。聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)是玻璃化转变温度(Tg)为78℃并且结晶熔点(Tm)为260℃的半结晶性共聚物。聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)是相对于PET具有较高玻璃化转变温度(Tg＝120℃)的半结晶共聚物，但是它们的结晶熔点却差异不大(对于PEN，Tm＝268℃)。PEN的热机械稳定性显著大于PET。通过引入更加刚性的共聚单体增强Tg的许多尝试都集中于比PEN显著更廉价的PET。具有比PEN更高的Tg的半结晶聚酯还没有上市。聚醚醚酮(PEEK)是高Tg(约143-146℃)半结晶热塑性聚合物的少数实例之一，并已成功地用于工程和生物医学应用中。然而，PEEK仅适用于某些类型的制品；例如，它不适合于制造双轴取向膜(biaxiallyorientedfilm)。PEEK也非常昂贵并具有高结晶熔点(约350℃)。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供表现出改善的耐热性和热机械稳定性的聚酯。本专利技术进一步的目的是提供热塑性聚合物，其具有高的或提高的Tg而没有将Tm提高到聚合物在经济的条件下不再熔融可加工的点(即，聚合物应该保持低于约320℃，优选低于约300℃的熔融可加工性)。本专利技术进一步的目的是提供表现出高Tg以及高Tm的半结晶聚酯。本专利技术进一步的目的是提高聚酯的Tg，而不显著降低其Tm和/或其结晶度，并优选不显著降低其分解温度。如本文所用，术语“不显著降低Tm”是指Tm降低不超过10％，优选不超过5％。如本文所用，术语“不显著降低结晶度”是指聚酯保持商业上有用的结晶度，优选处于约10％至约60％，优选约20至约50％的范围内。本专利技术进一步的目的是提供具有高于相应的基础聚酯的Tg而不显著降低其Tm和/或其结晶度并优选不显著降低其分解温度的共聚酯。本专利技术进一步的目的是提供适于在常规聚酯中部分取代单体的共聚单体的用途，这会提高所述聚酯的Tg而不显著降低其Tm和/或其结晶度，并优选不显著降低其分解温度。尽管本专利技术的目的不排除Tm的升高，但Tm的任何升高都不能太大，以至于熔融加工变得不经济且Tm和分解温度都发生收敛。作为其基本目的，本专利技术的上述目的是提供由具有高于相应的基础聚酯的Tg而不显著增加Tm至聚合物在经济条件下不再是熔融可加工的温度，尤其是不显著降低制品的结晶度(以实现可接受的热机械性能)并优选也不显著降低分解温度的共聚酯制备的共聚酯制品。本专利技术的进一步的目的是提供具有良好光学性能，具体而言是高清晰度和/或透明度的上述共聚酯和制品。PET和PEN在工业应用中，特别是在半结晶取向膜的制造中的优点之一是它们的透明度。本专利技术的目的是保持PET和PEN的所需光学性能的同时提高耐热性和热机械稳定性。如本文所用，术语“共聚酯”是指包含酯键并衍生自三种或更多种类型的共聚单体的聚合物。如本文所用，术语“相应的基础聚酯”是指包含酯键并衍生自包含成酯官能团的两种共聚单体并同时起到衍生自包括对应基础聚酯的共聚单体的共聚单体的共聚酯的对照剂(comparator)作用的聚合物。包含成酯官能团的共聚单体优选具有两个成酯官能度。如本文所用，术语“半结晶”旨在表示根据本文的测试法测定至少约5％、优选至少约10％、优选至少约15％、并且优选至少约20％的结晶度。因此，本专利技术提供了包含衍生自脂肪族二醇、芳香族二羧酸(优选选自对苯二甲酸和萘二羧酸)和式(I)的单体的重复单元的共聚酯：其中：n＝2、3或4，并优选其中n＝2；并且共聚单体(I)构成了共聚酯的一定比例的二醇部分。式(I)的单体在本文中称为双(2-羟基烷基)-2,2’-(1,4-亚苯基)双(1,3-二氧代异吲哚啉-5-羧酸酯)(bis(2-hydroxyalkyl)-2,2’-(1,4-phenylene)bis(1,3-dioxoisoindoline-5-carboxylate))(PDOIC)。在n＝2的情况下，单体具有式(II)：令人惊奇的是，本专利技术人现已发现，将特定的共聚单体(I)引入聚酯中不仅大幅度提高Tg，而且如此而为却并未显著损害由其制成的制品的结晶度。这是在没有显著升高Tm的情况下实现的。本文的共聚酯是热塑性的。如本文的共聚酯及其制成的制品表现出半结晶性质。本文的共聚酯能够很容易地在高分子量下获得。本文的共聚酯能够在低于320℃(优选低于300℃)下熔融加工成韧性的高强度制品。共聚酯在本文中也称为共(聚酯-酰亚胺)。共聚单体(I)构成了共聚酯的一定比例的二醇部分。在优选的实施方式中，共聚单体(I)以不超过共聚酯的二醇部分的约50mol％、优选不超过约40mol％、优选不超过约30mol％、优选不超过约20mol％，在一个实施方式中不超过约15mol％且在另一实施方式中不超过约10mol％的量存在。优选共聚单体以共聚酯的二醇部分的至少约1mol％、更优选至少约3mol％(即，3mol％或高于3mol％)、更优选至少约4mol％(即，4mol％或高于4mol％)、更优选至少约5mol％(即，5mol％或高于5mol％)的量存在。在芳香族酸是对苯二甲酸的情况下，共聚单体(I)优选以不超过约15mol％的量存在。在芳香族酸是萘二羧酸的实施方式中，共聚单体(I)可以以不超过约15mol％的量存在。本专利技术人已经观察到，即使在共聚单体(I)的低摩尔分数下，也观察到小且有价值的Tg升高。例如，包含仅5mol％的共聚单体(I)的共聚酯，在n＝2的情况下表现出Tg显著升高，同时保持良好的结晶度。芳香族二羧酸优选选自对苯二甲酸和萘二羧酸。其它可用于本专利技术的芳香族二羧酸包括间苯二甲酸和邻苯二甲酸。萘二羧酸可以选自2,5-、2,6-或2,7-萘二羧酸，并且优选2,6-萘二羧酸。脂肪族二醇优选选自C2、C3或C4脂肪族二醇，更优选选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种共聚酯，包含衍生自脂肪族二醇、芳香族二羧酸以及式(I)的单体的重复单元：其中n＝2、3或4，并且其中共聚单体(I)构成所述共聚酯的一定比例的二醇部分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 GB 1411044.91.一种共聚酯，包含衍生自脂肪族二醇、芳香族二羧酸以及式(I)的单体的重复单元：其中n＝2、3或4，并且其中共聚单体(I)构成所述共聚酯的一定比例的二醇部分。2.根据权利要求1所述的共聚酯，其中所述单体(I)以所述共聚酯的所述二醇部分的约1至约50mol％的范围存在。3.根据任一前述权利要求所述的共聚酯，其中所述单体(I)以不超过所述共聚酯的所述二醇部分的约15mol％的量存在。4.根据任一前述权利要求所述的共聚酯，其中所述脂肪族二醇选自C2、C3或C4脂肪族二醇。5.根据任一前述权利要求所述的共聚酯，其中所述脂肪族二醇是乙二醇。6.根据任一前述权利要求所述的共聚酯，其中所述脂肪族二醇中的碳原子数目与共聚单体(I)中的数目(n)相同。7.根据任一前述权利要求所述的共聚酯，其中n＝2。8.根据任一前述权利要求所述的共聚酯，其中所述芳香族二羧酸选自萘二羧酸和对苯二甲酸。9.根据任一前述权利要求所述的共聚酯，其中所述芳香族二羧酸是2,6-萘二羧酸。10.根据权利要求1至9中任一项所述的共聚酯，其具有式(III)：其中：n＝2、3或4；基团X是所述脂肪族二醇的碳链；并且p和q分别是含所述脂肪族二醇的重复酯单元和含所述单体(I)的重复酯单元的摩尔分...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·威廉·桑基，戴维·特纳，霍华德·科洪，史蒂芬·琼斯，
申请(专利权)人：杜邦帝人薄膜美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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