基于羟基二苯甲酮的稳定剂以及用其封端的聚合物制造技术

本发明专利技术涉及具有式(I)的基于羟基二苯甲酮的化合物，这些化合物用来改进共混物中的高性能芳香族聚合物的UV、热、和热氧化稳定性或用作相同聚合物的封端剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年9月4日提交的美国临时专利申请号62/046,011的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。专利
本专利技术涉及用来稳定低聚物和/或聚合物的基于2-羟基二苯甲酮的化合物。这些化合物，在此称为稳定剂化合物(SC)，可以与聚合物共混或作为聚合物/低聚物封端剂使用。所得到的共混物或封端的聚合物(称为封端的稳定化的聚合物(ESP))具有改善的UV稳定性。本披露进一步涉及合成稳定剂化合物(SC)和封端的稳定化的聚合物(ESP)的方法、包含这些稳定剂化合物(SC)或封端的稳定化的聚合物(ESP)的聚合物组合物(C)、以及由此类聚合物组合物(C)制成的物品。背景和相关技术高性能芳香族聚合物由于它们非常高的玻璃化转变温度和/或熔化温度以包括出色的耐热性的优异特性为特征。芳香族聚砜和聚醚酮例如广泛用于对于它们的强度、以及刺激性化学品和高温的耐受性是必要的应用中。不幸地，许多天然和合成的聚合物如以上提及的高性能芳香族聚合物是易于光吸收的并且被UV辐射侵蚀。因此，它们经受氧化、断链、不受控制的自由基重组和交联反应。这种现象，被称为UV降解，通常在高热环境中在氧存在下被催化。聚合物的UV降解可以影响材料的机械特性，产生变色和褪色，使表面粗糙，降低拉伸强度，并且减少它们的总寿命性能。宽范围的用于聚合物的光和热稳定剂是已知的并且已经被单独地或以不同组合使用来防止或延缓由暴露于光和热而引发的聚合物降解的动力学。稳定剂防护材料抵抗UV辐射和热量的有效性取决于包括以下各项的若干因素：稳定剂的固有效力、其浓度以及其在特定的聚合物基质中的溶解度、以及稳定剂在该基质中分散的好坏程度。稳定剂的固有挥发性也是在高温下与加工的材料一起工作时所考虑的重要因素，因为由于在加工和随后使用期间的蒸发固有挥发性可能降低稳定剂在特定的聚合物基质中的浓度。在上个世纪，许多光稳定剂化合物也已经被开发并且商业化为添加剂，这些添加剂被定制以延迟或消除光引发的氧化过程。这些添加剂通常被分类为以下4个种类之一：UV吸收剂、激发态淬灭剂、自由基清除剂、和过氧化物分解剂。2-羟基二苯甲酮的某些衍生物已长期以来已知用来改善聚合物组合物的光稳定性。例如，US3,192,179披露了它们在低熔化温度聚合物材料(如某些聚酯-苯乙烯树脂和聚氯乙烯树脂)中的用途。几乎所有可商购的热和光稳定剂确实很好地适合与要求低加工温度(即，低于250℃)的低熔化温度商品聚合物共混。然而，此类商业热和光稳定剂在暴露于高温(即，高于250℃)时易于热氧化分解或挥发。因此，它们通常不太适合于与低熔化温度商品聚合物相比加工温度是显著更强的高性能芳香族聚合物。因此，存在识别并且开发稳定剂化合物的需要，这些稳定剂化合物很好地适用于高性能芳香族聚合物，因为由其制成的聚合物组合物具有高温机械性能、良好的热-氧化稳定性以及良好的光稳定性。本专利技术提供此类稳定剂化合物(SC)、封端的稳定化的聚合物(ESP)、以及其制备和使用的方法。概述本专利技术涉及一种具有结构通式(I)的稳定剂化合物(SC)：R其j，中：与Ri相同或不同，选自：-第一组，该组由以下各项组成：-H、卤素、羧酸酯、酰基卤、酸酐、酰胺、以及硫酯，-第二组，该组由以下各项组成：羟基、胺、羧酸、硫醇、以及其任何受保护的衍生物，-具有式(II)的部分：或-具有式(II*)的部分：并且Ri，彼此相同或不同并且与Rj相同或不同，选自下组，该组由以下各项组成：-H、-NO2、烷基、烷氧基、全氟化的基团、芳基、芳基胺基团、芳基醚基团、芳基砜基团、芳基硫醚基团、和稠合的芳基环体系。本专利技术的另一个方面涉及一种用于制造所述稳定剂化合物(SC)的方法。本专利技术的还另一个方面是针对一种包含多个重复单元和至少两个链端的封端的稳定化的聚合物(ESP)，其中这些链端的至少一个包含具有结构通式(X)的部分：其中Ri是如上所定义的。本专利技术的又另一个方面涉及一种用于制造所述封端的稳定化的聚合物(ESP)的方法。本专利技术的还另一个方面是针对一种聚合物组合物(C)，该聚合物组合物包含至少一种稳定剂化合物(SC)或至少一种封端的稳定化的聚合物(ESP)和至少一种与该封端的稳定化的聚合物(ESP)不同的聚合物(P*)。本专利技术的又另一个方面涉及一种用于稳定聚合物(P)或(P*)的方法，该方法包括将至少一种稳定剂化合物(SC)或至少一种封端的稳定化的聚合物(ESP)添加到至少一种聚合物(P)或至少一种聚合物(P*)中，其中该聚合物(P)含有至少一个能够与上述式(I)的Rj反应的链端，并且其中该聚合物(P*)可以与该聚合物(P)相同，除了以下事实：该聚合物(P*)不必须(但是可以)含有至少一个能够与式(I)的Rj反应的链端。最后，本专利技术还涉及一种物品，该物品包含所述稳定剂化合物(SC)、所述封端的稳定化的聚合物(ESP)、或所述聚合物组合物(C)。详细说明本申请人已经发现，具有结构通式(I)的稳定剂化合物(SC)：其中Ri和Rj是如以上所定义的，为高性能芳香族聚合物提供非常好的耐光性。在式(I)中，Rj优选地选自：-第一组，该组由以下各项组成：-H、卤素、酰基卤、以及酸酐，-第二组，该组由以下各项组成：羟基、胺、羧酸、以及其任何受保护的衍生物，或-具有式(II)的部分：或-具有式(II*)的部分：并且其中Ri是如以上所定义的。在式(II)和(II*)中，Ri优选地是-H。有时可能有利的是在上述第二组中选择Rj，即，其中Rj可以是羟基(或其任何受保护的衍生物)、胺(或其任何受保护的衍生物)、羧酸(或其任何受保护的衍生物)、或硫醇(或其任何受保护的衍生物)。在某些优选的实施例中，Rj选自卤素。最优选地，Rj选自-Cl和-F。在其他优选的实施例中，Rj是羟基或胺或其任何受保护的衍生物。在式(I)中，Ri选自下组，该组由以下各项组成：-H、-NO2、烷基、烷氧基、全氟化的基团、芳基、芳基胺基团、芳基醚基团、芳基砜基团、芳基硫醚基团、和稠合的芳基环体系。烷基的非限制性实例值得注意地是：-CH2·O-CH3、以及-(CH2)2OCH3。烷氧基的非限制性实例值得注意地是：-OCH3和-O(CH2)nCH3，其中n＝1至11。全氟化的基团的非限制性实例值得注意地是：-CF3和-CH2-(CF2)5CF3。芳基的非限制性实例值得注意地是：以及芳基胺基团的非限制性实例值得注意地是:以及芳基醚基团的非限制性实例值得注意地是:以及芳基砜基团的非限制性实例值得注意地是:以及芳基硫醚基团的非限制性实例值得注意地是:以及稠合的芳基环体系的非限制性实例值得注意地是:以及Ri优选地选自-H、烷基、烷氧基、芳基以及全氟化的基团。Ri更优选地选自下组，该组由以下各项组成：-H、-CH3、-CF3以及-CH2CH3。最优选地，Ri是-H。优选地，该稳定剂化合物(SC)选自下组，该组由以下各项组成：化合物(A)至(G)的式：以及在优选的实施例中，该稳定剂化合物(SC)选自下组，该组由以下各项组成：化合物(A)和化合物(B)的式。本专利技术的另一个方面针对一种用于制造所述稳定剂化合物(SC)的方法，该方法包括以下步骤：(i)使具有式(Ⅲ)和(IV)的化合物一起反应以获得具有式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有结构通式(I)的稳定剂化合物(SC)：其中：Rj，与Ri相同或不同，选自：‑第一组，该组由以下各项组成：‑H、卤素、羧酸酯、酰基卤、酸酐、酰胺、以及硫酯，‑第二组，该组由以下各项组成：羟基、胺、羧酸、硫醇、以及其任何受保护的衍生物，‑具有式(II)的部分：或‑具有式(II*)的部分：并且Ri，彼此相同或不同并且与Rj相同或不同，选自下组，该组由以下各项组成：‑H、‑NO2、烷基、烷氧基、全氟化的基团、芳基、芳基胺基团、芳基醚基团、芳基砜基团、芳基硫醚基团、和稠合的芳基环体系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.04 US 62/0460111.一种具有结构通式(I)的稳定剂化合物(SC)：其中：Rj，与Ri相同或不同，选自：-第一组，该组由以下各项组成：-H、卤素、羧酸酯、酰基卤、酸酐、酰胺、以及硫酯，-第二组，该组由以下各项组成：羟基、胺、羧酸、硫醇、以及其任何受保护的衍生物，-具有式(II)的部分：或-具有式(II*)的部分：并且Ri，彼此相同或不同并且与Rj相同或不同，选自下组，该组由以下各项组成：-H、-NO2、烷基、烷氧基、全氟化的基团、芳基、芳基胺基团、芳基醚基团、芳基砜基团、芳基硫醚基团、和稠合的芳基环体系。2.根据权利要求1所述的稳定剂化合物(SC)，其中所述Ri是-H。3.根据权利要求1所述的稳定剂化合物(SC)，其中该稳定剂化合物选自下组，该组由化合物(A)和化合物(B)组成：化合物(A)化合物(B)4.一种用于制造根据权利要求1所述的稳定剂化合物(SC)的方法，该方法包括以下步骤：(i)使具有式(Ⅲ)和(IV)的化合物一起反应以获得具有式(V)的化合物；(ⅱ)使具有式(V)和(VI)的化合物在路易斯酸的存在下一起反应以获得具有式(VII)的化合物；(ⅲ)将具有式(VII)的化合物中的烷氧基部分–ORm脱保护以获得具有式(I)的化合物；其中：所有Ri，彼此相同或不同并且与Rj和Rk相同或不同，选自下组，该组由以下各项组成：-H、-NO2、烷基、烷氧基、全氟化的基团、芳基、芳基胺基团、芳基醚基团、芳基砜基团、芳基硫醚基团、和稠合的芳基环体系，Rk选自：-第一组，该组由以下各项组成：-H、卤素、羧酸酯、酰基卤、酸酐、酰胺、以及硫酯，或-第二组，该组由以下各项组成：羟基、胺、羧酸、硫醇、以及其任何受保护的衍生物，或-具有式(VIII)的部分：或-具有式(IX)的部分：Rj选自：-第一组，该组由以下各项组成：-H、卤素、羧酸酯、酰基卤、酸酐、酰胺、以及硫酯，或-第二组，该组由以下各项组成：羟基、胺、羧酸、硫醇、以及其任何受保护的衍生物，或-具有式(II)的部分：或-具有式(II*)的部分：X和Z独立地选自卤素，M选自下组，该组由以下各项组成：金属、碱金属或-H，并且Rm是烷基。5.如权利要求4所述的方法，其中步骤(ii)和(iii)是在极性非质子溶剂中进行的。6.一种封端的稳定化的聚合物(ESP)，该稳定化的聚合物包含多个重复单元和至少两个链端，其中这些链端的至少一个包含具有结构通式(X)的部分：其中：所有Ri独立地选自下组，该组由以下各项组成：-H、-NO2、烷基、烷氧基、全氟化的基团、芳基、芳基胺基团、芳基醚基团、芳基砜基团、芳基硫醚基团、和稠合的芳基环体系。7.根据权利要求6所述的封端的稳定化的聚合物(ESP)，其中所述Ri是-H。8.一种用于制造根据权利要求6或7所述的封...

【专利技术属性】
技术研发人员：J波里诺，S斯里尼瓦桑，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US