用于制造聚酰胺酰亚胺和聚酰胺酰胺酸树脂的低毒性溶剂系统技术方案

用于减小在制造聚酰胺酰亚胺和聚酰胺酰胺酸树脂聚合物中的毒性的技术和机制。在一个实施方式中，使用至少一种非质子二烷基酰胺溶剂和至少一种助溶剂来生产聚酰胺酰亚胺。在另一实施方式中，所述至少一种助溶剂选自由以下物质构成的群组：乙酸甲酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、乙酸异丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸异丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异丁酯、乳酸叔丁酯、环己酮、环戊酮、乙酸正丁酯、甲醇、乙醇、异丙醇、n‑乙酰吗啉、ε‑己内酯和甲基环己烷。

Low toxic solvent system for making polyamide imide and polyamide acid resin

Techniques and mechanisms for reducing toxicity in the manufacture of polyamide imide and polyamide acid resin polymers. In one embodiment, polyamide imide is produced using at least one aprotic two alkyl amide solvent and at least one cosolvent. In another embodiment, the at least one solvent selected from the group consisting of the following materials: methyl acetate, propyl acetate, tert butyl acetate, isobutyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, lactic acid, lactic acid n-propyl isopropyl ester, n-butyl lactate, lactic acid iso butyl and tert butyl lactate, cyclohexanone, cyclopentanone, butyl acetate, methanol, ethanol, isopropanol, N acetyl morpholine, epsilon caprolactone and methyl cyclohexane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造聚酰胺酰亚胺和聚酰胺酰胺酸树脂的低毒性溶剂系统相关申请本专利申请要求2014年4月17日递交的标题为“LowToxicitySolventSystemforPolyamideimideandPolyamideAmicResinManufacture”的对应的第61/981,157号临时专利申请的优先权且通过引用将其并入。
公开了一种用于制造和使用聚酰胺酰亚胺和聚酰胺酸树脂的低毒性溶剂系统。本专利技术的溶剂系统可用于制造聚酰胺酰亚胺树脂或者溶解聚酰胺酰亚胺树脂以用在涂料溶液应用中。
技术介绍
聚酰胺酰亚胺和聚酰胺酰胺酸树脂聚合物(下文被称作PAI)是熟知的热稳定性聚合物，由于其优异的粘附性、耐温性和高强度而被用于许多高性能的涂料应用中。以方便制造涂料的形式合成聚酰胺酰亚胺聚合物的主要路径是使二异氰酸酯(通常是4,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI))与偏苯三酸酐(TMA)反应。在该过程中，PAI聚合物通常在诸如N-甲基酰胺化合物的极性非质子溶剂中进行制造，N-甲基酰胺化合物包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮。参见例如美国专利No.2,421,021、美国专利No.3,260,691、美国专利No.3,471,444、美国专利No.3,518,230、美国专利No.3,817,926和美国专利No.3,847,878。附图说明作为举例且不作为限制，在附图中示出本专利技术的各个实施方式，其中：图1示出根据对应的实施方式的说明各种溶剂和助溶剂的涂料组合物的特征的表格。图2A、图2B示出根据对应的实施方式的说明各种溶剂和助溶剂的涂料组合物的特征的表格。具体实施方式本专利技术涉及使用溶剂和助溶剂混合物的PAI树脂的改进的制造方法，且还涉及包含PAI的涂料组合物，所述包含PAI的涂料组合物包括在溶剂和助溶剂混合物中的PAI树脂，基于总的溶液重量，溶液中的聚合物固体含量按重量计从大约15％至大约40％、优选地从大约20％至大约35％。本专利技术的一些实施方式的主要目的在于提供一种改进的用于制造PAI树脂的溶剂系统。对于制造的改进的实施例包括较低的毒性、有利的处理温度、较高的可实现的PAI树脂的分子量、较淡的颜色和较低的粘度。本专利技术的一些实施方式的另一目的在于提供了一种改进的用于涂料组合物的PAI树脂的溶剂系统，所述涂料组合物例如但不限于炊具涂料组合物、线缆涂料组合物、航天涂料组合物、干膜润滑剂涂料组合物、电线涂料组合物、柔性电子器件涂料组合物、耐热墨水涂料组合物、静电印刷涂料组合物和罐涂料组合物。除了较低的毒性之外，PAI树脂涂料组合物的改进可包括涂料组合物本身的物理特征和化学特征，诸如较高的分子量、较低的粘度、和较浅的溶液颜色。另外，通过允许合适的粘度、干燥时最小化的发烟、和流动性，利用该溶剂系统可改善涂料组合物的应用。另一优点是也实现了树脂涂料本身在固化后的改善-较浅的树脂颜色以及例如拉伸强度、模量、伸长率、耐磨性、耐擦伤性等的成膜特性等于或优于从常规的毒性溶剂和溶剂系统中制备的那些树脂。最常使用的用于制造和制备PAI树脂的涂料组合物的稀释剂和溶剂为N-甲基酰胺类型的溶剂，尤其是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。然而，已知NMP具有毒性且因此需要寻找合适的其他溶剂。诸如四氢呋喃、甲基乙基酮、γ-丁内酯、或二甲基亚砜的替代溶剂具有诸如低的聚合物溶解度或差的储存稳定性的缺陷，这会改变聚合物树脂的聚合物特性和应用性能以及其他的实际考虑。例如，γ-丁内酯具有神经学特性，其使得γ-丁内酯在实践的行业层面上受到调节和限制性使用，因此对于在常规配方中的使用是不合适的。二羟甲基乙撑脲并没有进行广泛的毒理学研究且包含疑似具有负面的环境和健康影响的N-甲酰胺官能性。诸如在EP2123631B中描述的新溶剂，例如3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺，会过于昂贵或者没有充分测试其长期毒性。因此，在实践层面上，现有技术中已知的这些溶剂，尽管它们可用于制造和溶解工业树脂涂料组合物中的PAI，但是也被识别出具有毒性问题。相反，某些实施方式多方面地提供了使用具有最小化的健康和安全影响的溶剂系统来制造和溶解PAI类型的聚合物的优点同时保留树脂本身和其他组合物成分的优点。在实现更安全的替代方案的尝试中，尤其是不含通常使用的N-甲基酰胺溶剂的用于PAI的溶剂系统，使用替代的较低毒性的溶剂是必需的。乙酰胺由于其相对低的毒性以及从工业上可获得的二烷基胺中制备而受到关注。尤其，二烷基酰胺是可用的。N-甲酰吗啉(NFM)和N-乙酰吗啉(NAM)是本专利技术的实施方式的溶剂，其具有较低的毒性且被发现适合于制造PAI以及还用于制备聚酰胺酰亚胺树脂涂料溶液。本专利技术的其他可用的和低毒性的溶剂为二乙基乙酰胺(DEAc)、二-正丙基乙酰胺、二乙酰基哌嗪、N,N-二异丙基乙酰胺(DIPAc)、二-正丁基乙酰胺(DIBAc)、二-正丙基乙酰胺(DIPA)、和N-丙酰吗啉(NPM)。这些溶剂在公开的美国申请公布No.2013/0217812A和WO2013090933A中进行了描述，它们的内容通过引用全部并入。为了实现较低的毒性过程，可通过使用非质子二烷基酰胺溶剂结合使用一种或多种两极性的通常非质子的助溶剂以提供独特的溶剂系统作为本专利技术的实施方式，来完成PAI树脂的制造和溶解。为了进一步改善PAI树脂的制造和溶解，本专利技术的实施方式的低毒性的两极性和/或非质子助溶剂可被用于降低最终的聚合物溶液相对于本专利技术的实施方式的仅仅在二烷基酰胺溶剂中制造的PAI的粘度，如在公开的美国申请公布No.2013/0217812A和WO2013090933A中所描述的。在制造期间包含一种或多种助溶剂的另一优点可以是当增加聚合温度时最小化树脂的颜色形成。额外地，使用助溶剂可降低当本专利技术的实施方式的高沸点的二烷基酰胺溶剂固化以形成聚合物涂料时在固化期间树脂溶液的发烟、以及降低固化温度。将助溶剂添加到本专利技术的涂料组合物实施方式中的其他优点在于降低固化期间的发烟和气味、最小化衬底的腐蚀、改善干燥且固化的涂料树脂的柔性和模量。在阅读所描述的实施例后，其他的优点将是显而易见的。助溶剂可被定义为加入到一种或多种原溶剂中的第二溶剂，通常比原溶剂具有更小的浓度，以形成具有显著提高的溶剂能力的混合物。本专利技术的实施方式的优选的低毒性助溶剂选自以下物质中的至少一种：乙酸甲酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、乙酸异丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸异丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异丁酯、乳酸叔丁酯、环己酮、环戊酮、乙酸正丁酯、甲醇、乙醇、异丙醇、茴香醚、n-乙酰吗啉、ε-己内酯、甲基环己烷、N-正丁基吡咯烷酮、N-异丁基吡咯烷酮、N-叔丁基吡咯烷酮、N-正戊基吡咯烷酮、N-(甲基-取代丁基)吡咯烷酮、环-甲基-取代N-丙基吡咯烷酮、环-甲基-取代N-丁基吡咯烷酮、N-(甲氧基丙基)吡咯烷酮、N-(甲氧基丙基)吡咯烷酮、1,5-二甲基-吡咯烷酮及其异构体、二丙二醇二甲基醚、包括乳酸乙酯和源自大豆油或玉米油的乙酯的混合物、聚(乙二醇)二甲基醚、二乙二醇二乙醚、1,3-二氧戊环、二甲基亚砜、甲基-5-(二甲基氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸酯、来自TN(田纳西州)Kingspo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产聚酰胺酰亚胺的方法，所述方法包括：在合成聚酰胺酰亚胺期间使用至少一种非质子二烷基酰胺溶剂和至少一种助溶剂，其中，所述至少一种助溶剂选自由以下物质构成的群组：乙酸甲酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、乙酸异丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸异丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异丁酯、乳酸叔丁酯、环己酮、环戊酮、乙酸正丁酯、甲醇、乙醇、异丙醇、n‑乙酰吗啉、ε‑己内酯和甲基环己烷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 US 61/981,157;2015.04.15 US 14/687,7761.一种用于生产聚酰胺酰亚胺的方法，所述方法包括：在合成聚酰胺酰亚胺期间使用至少一种非质子二烷基酰胺溶剂和至少一种助溶剂，其中，所述至少一种助溶剂选自由以下物质构成的群组：乙酸甲酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、乙酸异丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸异丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异丁酯、乳酸叔丁酯、环己酮、环戊酮、乙酸正丁酯、甲醇、乙醇、异丙醇、n-乙酰吗啉、ε-己内酯和甲基环己烷。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种非质子二烷基酰胺溶剂选自由以下物质构成的群组：N-乙酰吗啉、二乙基乙酰胺、二-N-丙基乙酰胺、N-甲酰吗啉、二乙酰基哌嗪、N,N-二异丙基乙酰胺、二-N-丁基乙酰胺、二-N-丙基乙酰胺和N-丙酰吗啉。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种非质子二烷基酰胺溶剂为N-乙酰吗啉。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种非质子二烷基酰胺溶剂为N-甲酰吗啉。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种助溶剂选自由以下物质构成的群组：乙酸甲酯、乙酸正丙酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、环己酮、环戊酮、乙酸正丁酯、异丙醇、ε-己内酯和甲基环己烷。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种助溶剂选自由以下物质构成的群组：乙酸甲酯、乙酸正丙酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、环己酮、乙酸正丁酯、异丙醇、ε-己内酯和甲基环己烷。7.根据权利要求1所述的方法，其中，全部非质子二烷基酰胺溶剂与全部助溶剂的比率在95:5至55:45的范围内。8.根据权利要求1所述的方法，其中，全部非质子二烷基酰胺溶剂与全部助溶剂的比率在90:10至70:30的范围内。9.根据权利要求1所述的方法，其中，全部非质子二烷基酰胺溶剂和全部助溶剂的总和与聚酰胺酰亚胺的比率在85:15至60:40的范围内。10.根据权利要求1所述的方法，其中，全部非质子二烷基酰胺溶剂和全部助溶剂的总和与聚酰胺酰亚胺的比率在80:20至65:35的范围内。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚酰胺酰亚胺为4,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯和偏苯三酸酐的产物。12.一种根据权利要求1所述的方法的聚酰胺酰亚胺组合物产品。13.一种用于生产聚酰胺酰亚胺的方法，所述方法包括：在合成聚酰胺酰亚胺期间使用至少一种非质子二烷基酰胺溶剂和至少一种助溶剂，其中，所述至少一种助溶剂选自由以下物质构成的群组：乙酸甲酯、乙酸正丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡丽莎·M·凯莉，大卫·E·诺格，约翰·E·思登斯迪克，里莫尔·本亚瑟，近藤热尾，
申请(专利权)人：富士胶片亨特化学制品美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US