降低过早终止的自由基聚合方法形成的产物技术

本发明专利技术揭示了通过自由基聚合机理进行的聚合方法、由此形成的产物以及进行此方法的设备。通过基本上恒定的射线来照射所述将要通过自由基聚合机理进行聚合的组合物，上述射线基本上没有脉冲。使用基本上恒定的没有脉冲的射线来降低聚合反应的过早终止。所述基本上恒定的射线可以由灯提供，该灯由恒定电流、直流电源提供能量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚合方法，其中所述聚合反应通过自由基聚合机理产生；并涉及用于这种方法的设备以及通过这一方法制得的聚合产物，特别是降低了聚合反应的过早终止。本专利技术适用于物质的聚合反应，其中，所述聚合机理是自由基聚合，对要聚合的物质没有限制，例如，它适于具有C＝C双键的物质的聚合反应，在此，所述聚合反应按照自由基聚合反应机理通过例如用光(如紫外光)辐照来引发。
技术介绍
在常规光引发的自由基聚合过程中，使用例如微波驱动、无电极紫外灯，利用整流交流电或者脉冲电源来产生微波。这些微波产生来自无电极紫外灯的脉冲紫外光，作为用于光引发的光。即所述整流交流电或者脉冲电源产生来自灯的脉冲光线输出，用于光引发所述聚合反应。但是，这种常规方法形成不良的分子量低的产物，并且其产率也低。因此，要求按照自由基聚合反应机理以高产率制得分子量高的聚合反应产物，并且形成的产物(聚合物)的分子量分布较窄，同时以相对较高的速度形成。即要求改进按照自由基聚合反应机理通过辐照(例如，光如紫外光)引发所形成的产物，提高其产率(产率高)和所形成产物的分子量(分子量增大)，并降低所形成产物的分布(范围)。
技术实现思路
本专利技术人已经发现所述自由基聚合反应过早终止会导致产率低，并且所形成产物的分子量低，其原因是提供自由基聚合反应光引发的脉冲光输出。以这一发现为基础，本专利技术在聚合过程中始终提供恒定辐照(例如，光)，例如恒定的光强，由此来引发聚合反应(提供光引发)，并维持所述聚合反应。此外在本专利技术中，通过使用恒定的输出(暂时)、直流电源来获得恒定的光输出。例如(不限于此)，可以使用恒定输出(例如，恒定电流)的直流电源来产生微波，用于驱动由微波提供能量的灯，由此始终产生恒定(均匀)、连续的光输出，用于光引发，从而降低过早终止。在本专利技术中，例如可以使用所述恒定(均匀)电流的直流电源，始终提供恒定电流，使磁控管产生驱动所述灯的微波(例如)，微波通过灯(无电极灯)产生恒定的光输出，由此进行聚合反应。通过提供恒定的光输出(恒定强度，没有波动)，降低了过早的终止，并且至少降低由于过早终止引起的不利影响。在另一个例子中，可以使用恒定输出(例如，恒定电流)的直流电源为弧光灯提供能量，由此始终产生恒定(均匀)、连续的光输出(恒定强度、没有波动)，用于光引发，由此降低过早的终止。因此，可以形成改进的聚合产物，所述产物性能提高，并且其分子量更高，分子量分布(范围)降低，并且可以以更高的速度制备所述聚合产物(例如，当形成片材时，可以以更高的线速度形成所述固化产物)。附图说明图1(a)图示了常规技术中，使用微波驱动的紫外灯提供引发聚合反应的能量，以及使用整流交流电或者脉冲直流电源产生微波，来固化(聚合)聚合物的系统；图1(b)显示了用于产生微波驱动紫外灯所需微波的电源的电流输出与时间的函数关系；图1(c)显示了所述灯的紫外光输出与时间的函数关系。图2(a)图示了本专利技术说明性实施方式中，使用微波驱动的紫外灯提供引发聚合反应的能量，以及使用直流电源产生微波，来固化(聚合)聚合物的系统；图2(b)显示了用于产生微波驱动紫外灯所需微波的电源的电流输出时间的函数关系；图2(c)显示了所述灯的紫外光输出与时间的函数关系。图3是直流电源的电路图，在本专利技术说明性实施方式中，可用于产生微波驱动的灯所需的微波，所述灯产生恒定的光输出，由此引发聚合反应。具体实施例方式虽然将结合具体和优选的实施方式来说明本专利技术，但是应理解，这决不是将本专利技术限制在那些实施方式中。相反，这是用于覆盖所有的替换方式、改动以及等价方式，它们包括在所附的权利要求书所述的本专利技术精神和范围内。在整个说明书中，当认为物质、方法和设备包括或包含具体组分或结构或具体工艺步骤时，本专利技术人认为本专利技术的物质、方法和设备也基本上由所述的组分或结构或所述的工艺步骤组成。在本专利技术的说明部分中，本专利技术通过自由基聚合方法、设备来进行所述方法并改进所形成的产物。在本专利技术的说明性方法中，在使组合物进行聚合反应的时间内，用基本上恒定的射线(基本上没有脉冲)照射所述组合物，由此引发并维持所述自由基聚合反应，所述组合物包含通过自由基聚合反应进行聚合的物质(例如，单体或者低聚物)。这种工艺产生改进的产物，它具有高性能，并且可以以更高的速度(更高的生产量)制得所述产物。而且，用于产生基本上恒定的射线的设备包括产生基本上恒定的射线且基本上没有脉冲的辐照源(例如，但不限于光源，如紫外光)，以及例如直流电源，它输出恒定电流，用于产生基本上恒定且基本上没有脉冲的射线。举例说明，所述辐照源可以是微波驱动的紫外灯，它具有将恒定电流施加到微波发生器而产生用于驱动所述紫外灯的微波的直流电源。通过使用基本上恒定且没有脉冲的射线，至少可以降低自由基聚合反应的过早终止。过早的终止描述了在通过自由基聚合机理形成聚合物的过程中通过来自光引发剂光解作用的小的初级自由基来终止增长的高分子自由基的情况。这在脉冲辐照下产生，此时，所述脉冲频率比达到“稳态”(稳态是指自由基形成速度等于终止的速度(自由基与自由基之间偶合的速度)的状态)所需的时间还短。增长的高分子自由基(增长态)，其终止速度较低，其原因是聚合介质的粘度以及高分子自由基尺寸增大得很快所导致的迁移性限制。在光线第一脉冲之后，大多数的初级自由基将促进增长，并伴随着自由基聚合反应，加入到所述双键中(例如，丙烯酸酯双键，在此聚合的单体物质是丙烯酸酯)。在更短脉冲情况下，所残留的未光解的光引发剂开始产生新的初级小自由基，相比增长的高分子自由基来说，其迁移性高得多。因此大体上，这些由随后光引发剂光解(由脉冲紫外光引发)刚刚产生的初级小自由基将促进通过和增长的高分子自由基偶合的双自由基终止，由此和引发新链增长相竞争，从而导致聚合反应过早终止。本专利技术中，始终通过避免脉冲光，并使用恒定的没有脉冲的光输出，来降低优先终止聚合反应的光引发剂的光解作用。此外，通过使用恒定电流DC电源为提供光照的灯提供能量(例如，产生用于驱动所述灯的微波，在此，该灯是微波驱动的无电极灯；或者为弧光灯提供能量)，可以有效地获得恒定光强(例如，恒定紫外光输出)，降低上述过早的终止，并至少降低不良的影响。虽然本专利技术结合使用由紫外光活化的光引发剂的自由基聚合反应来进行说明，但是本专利技术并不限于此。即，根据需要用于活化所述自由基聚合反应(例如，但不限于活化用于引发自由基聚合反应的引发剂)的能量(例如，光能)，本专利技术包括使用恒定光输出(基本上没有脉冲或波动)、使用其它类型的光(例如，可见光、红外光等)、使用其它类型的辐射。图1(a)显示了用于组合物自由基聚合反应的常规技术，所述组合物形成工件的表面7(例如，基材上的涂层)。这种常规技术使用整流交流电或者脉冲直流电源1提供产生微波驱动紫外灯3所需的微波，产生紫外光11来活化形成工件表面7的组合物中的光引发剂。图2(a)描述了本专利技术中，使用DC电源5来驱动微波驱动紫外灯13，产生紫外光15，来活化形成工件表面7的组合物中的光引发剂，由此引发自由基聚合反应。图1(b)和2(b)各自显示了电源1和5产生的电流与时间的函数关系，在图1(c)和2(c)中显示了常规技术和本专利技术各自产生的，施加到工件表面7上的光输出11，15与时间的函数。标号9所本文档来自技高网...

【技术保护点】
由自由基聚合方法形成的产物，所述方法包括：提供一种组合物，所述组合物包含可进行自由基聚合反应的物质；用由灯产生的射线照射所述组合物，由此引发所述自由基聚合反应，其中，在所述照射过程中，所述组合物用恒定的、没有脉冲的射线照射。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JK岡光，ADP哈伯内，
申请(专利权)人：熔融UV体系股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]