异丁烯型单体交替共聚物的制造方法技术

技术编号:1644474 阅读:171 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种含有共聚物的共聚物组合物的制造方法,包括以下步骤:(a)提供含有异丁烯型单体的给体单体组合物,(b)将给体单体组合物与含有一种或多种烯键式不饱和受体单体并且基本上不含马来酸酯型单体和富马酸酯型单体的烯键式不饱和单体组合物混合,并且(c)将步骤(b)所得的混合物在自由基聚合引发剂的存在下聚合。聚合在基本上没有路易斯酸和/或过渡金属的条件下完成。以烯键式不饱和单体组合物中的单体的摩尔浓度计,异丁烯型单体以至少10mol%摩尔过量的量存在。烯键式不饱和受体单体的存在量为总单体组合物的至少15mol%。(*该技术在2023年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
异丁烯型单体交替共聚物的制造方法
本专利技术总的来说涉及乙烯基单体共聚物的制造方法。更具体说,本专利技术涉及含有异丁烯型单体的共聚物的制造方法。
技术介绍
经常观察到,不容易均聚的单体能够发生彼此快速共聚反应。最典型的情况出现在当将强电子供给单体与强电子接受单体混合时,从中经过自由基引发后产生规则的交替共聚物。马来酸酐是广泛使用的强电子接受单体的实例。苯乙烯和乙烯基醚是电子供给单体的典型实例。诸如马来酸酐-苯乙烯的体系,已知可以形成电荷转移络合物,其倾向于在引发之前将单体置于交替性序列中。使用自由基引发剂将有序的单体“缚结”在一起,形成交替共聚物(Cowie,Alternating Copolymers,Plenum,New York(1985))。US专利2,378,629(Hanford)和4,151,336(Sackmann等)公开了即使当将中度电子供给单体,如二异丁烯,与强电子受体单体,如马来酸酐,共聚也产生交替共聚物。当将中度电子供给单体,如异丁烯,与中度电子接受单体,如丙烯酸酯,共聚时导致电子供给单体的差的掺入。例如,异丁烯(IB)和丙烯酸型单体的自由基共聚导致产生的共聚物含有不超过20-30%的IB并且具有低分子量,这是由于IB的链转移下降。这种IB共聚的实例在US专利2,411,599(Sparks等)和2,531,196(Brubaker等)中有所公开。能够制造丙烯酸型单体和IB型单体的共聚物是本领域所期望的。例如,很多专利表示出可以在涂料组合物中使用含异丁烯的聚合物潜在可能。例如,US专利6,114,489(Vicari等)公开了一种涂料组合物,其含有官能性丙烯酸树脂粘合剂;能够与丙烯酸型粘合剂的官能团反应-->的共反应物;脱气剂和高支化型聚酯流动和均化剂。异丁烯被提出可以作为在丙烯酸型粘合剂中的共聚单体使用,作为长系列单体的一部分。US专利5,552,487(Clark等)公开了粉末涂料组合物,其含有具有反应活性官能团的共聚物和能够与共聚物反应活性官能团反应的适宜的交联剂。该共聚物是经官能性单体与其它单体共聚合来制备的,异丁烯是所列的很多可能的共聚单体中的一种。虽然在很多专利中只引用了两篇来表示使用异丁烯类共聚单体的可能性,但没有一篇真正显示或公开了这种共聚物的实施例。没有发现含异丁烯型单体的共聚物的实例,这个事实的原因是归于异丁烯对丙烯酸型和甲基丙烯酸型单体通常没有反应活性。单体的反应竞聚比可以使用Alfrey-Price Q-e值来计算(Robert Z.Greenley,Polymer Handbook,第4版,Brandrup;Immergut and Gulke,编者,Wiley & Sons,New York,NY,pp.309-319(1999))。计算可以使用下式I和II来进行:           I      r1=(Q1/Q2)exp{-e1(e1-e2)}          II      r2=(Q2/Q1)exp{-e2(e2-e1)}其中r1和r2是单体1和2的各自的反应竞聚比,并且Q1和Q2及e1和e2是各自单体的各自反应活性和极性值(Odian,Principals ofPolymerization,第3版,Wiley-Interscience,New York,NY,第6章,pp.452-467和489-491(1991))。表1显示了所选单体与异丁烯的计算反应竞聚比:表1单体                    r1(异丁烯)       r2丙烯酸甲酯                0.10                13.67甲基丙烯酸缩水甘油酯      0.08                34.17甲基丙烯酸                0.09                39.71正如聚合物化学领域的技术人员可以领会的,当r1近似0并且r2-->具有10或更大的值时,单体2对于两个单体都是反应活性的并且单体1对两个单体都不是反应活性的。换句话说,制备具有两种单体都具有显著量的共聚物是极其困难的。因而找不到含有含异丁烯型单体的共聚物的涂料组合物的实例也就不足为怪了,因为这些单体不趋于共聚。在路易斯酸如卤化烷基铝的存在下,通过与诸如丙烯、异丁烯和苯乙烯共聚,得到1∶1的交替共聚物,来制造丙烯酸酯或丙烯腈共聚物仅有很少的实例得以实现。当路易斯酸与丙烯酸酯的浓度比为0.9并且IB的浓度大于丙烯酸酯的浓度时,才获得交替共聚物(Hirooka等,J.Polym.Sci.Polym.Chem.,11,1281(1973))。金属卤化物可通过与单体络合而改变单体的反应活性。电子给体单体-电子受体单体-金属卤化物络合物导致交替共聚物(Mashita等,Polymer,Vol.36,No.15,pp.2973-2982,(1995))。IB和丙烯酸甲酯(MA)的共聚物也可以通过使用倍半氯化乙基铝和过氧化2-甲基戊酰基作为引发体系来获得。所得的共聚物具有交替性结构,在EtAlCl2(10摩尔%,相对于MA)的存在下具有低的(Kuntz等,J.Polym.Sci.Polym.Chem.,16,1747(1978))或高的全同立构规整度(Florjanczyk等,Makromol Chem.,183,1081(1982))。IB与丙烯酸酯的共聚物的另一种制作方法是涉及使用卤化烷基硼,据发现其在形成交替共聚物中比卤化烷基铝更具活性。所得的共聚物是具有高拉伸强度和高热分解温度的弹性体,具有良好的耐油性,特别是在高温下(Mashita等,Polymer,36,2983(1995))。US专利5,807,937(Matyjaszewski等)公开了一种使用原子转移自由基聚合(ATRP)过程制作异丁烯和丙烯酸甲酯的交替共聚物的方法。该方法需要使用适宜的ATRP引发剂,如1-苯基乙基溴化物,和适宜的过渡金属盐,如具有配位体的CuBr,其中配位体如2,2′-联吡啶,以便进行聚合过程中的复杂的氧化还原引发和增长步骤。当使用路易斯酸或ATRP引发体系时,只能获得含有相对高含量(≥30mol%)IB和丙烯酸酯的共聚物。为使聚合物商业上可用,由这些工艺生产聚合物需要花费进行清除的成本和时间,以便除去过渡金属盐-->和/或路易斯酸的残留物。含有与共聚物掺和的路易斯酸和/或过渡金属的共聚物组合物,当在商业使用时,可能具有许多缺陷。首先,一些路易斯酸和过渡金属是毒性的,并且如果将它们沥滤出共聚物并进入环境中,则将具有不利的环境影响。其次,在涂布应用中,当将涂层暴置于UV光线中时,路易斯酸和过渡金属会导致稳定性差或者简单地引起涂层变色。此外,路易斯酸和过渡金属可以与涂料制剂中的其它成分反应,导致产生不期望的性能。因此,显然目前需要一种不依赖于路易斯酸和过渡金属,制造含有异丁烯型单体的共聚物,以便获得交替共聚物的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种共聚物组合物的制造方法,其中所说的共聚物组合物含有具有交替给体-受体链段的共聚物。该共聚方法包括以下步骤:(a)提供给体单体组合物,该给体单体组合物含有一种或多种具有以下结构(I)的单体:其中R1是直链或支链C本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种含有交替性给体-受体链段的共聚物组合物的制造方法,该方法包括以下步骤:(a)提供给体单体组合物,该给体单体组合物含有一种或多种具有以下结构(Ⅰ)的单体:(Ⅰ)***其中R↑[1]是直链或支链C↓[1]-C↓[ 4]烷基并且R↑[2]选自甲基,直链、环状或支链C↓[1]-C↓[20]烷基、链烯基、芳基、烷芳基和芳烷基;(b)将给体单体组合物与含有一种或多种烯键式不饱和受体单体的烯键式不饱和单体组合物混合,形成基本上不含马来酸酯型单体和富马酸 酯型单体的总单体组合物;并且(c)将步骤(b)所得的混合物在自由基聚合引发剂的存在下、于基本上不含路易斯酸和过渡金属的条件下聚合;其中以烯键式不饱和单体组合物中的单体的摩尔浓度计,结构(Ⅰ)单体以摩尔过量的量存在;并且烯键式 不饱和受体单体的存在量为总单体组合物的至少15mol%。

【技术特征摘要】
US 2002-2-15 10/077,5591、一种含有交替性给体-受体链段的共聚物组合物的制造方法,该方法包括以下步骤:(a)提供给体单体组合物,该给体单体组合物含有一种或多种具有以下结构(I)的单体:其中R1是直链或支链C1-C4烷基并且R2选自甲基,直链、环状或支链C1-C20烷基、链烯基、芳基、烷芳基和芳烷基;(b)将给体单体组合物与含有一种或多种烯键式不饱和受体单体的烯键式不饱和单体组合物混合,形成基本上不含马来酸酯型单体和富马酸酯型单体的总单体组合物;并且(c)将步骤(b)所得的混合物在自由基聚合引发剂的存在下、于基本上不含路易斯酸和过渡金属的条件下聚合;其中以烯键式不饱和单体组合物中的单体的摩尔浓度计,结构(I)单体以摩尔过量的量存在;并且烯键式不饱和受体单体的存在量为总单体组合物的至少15mol%。2、权利要求1的方法,其中给体单体组合物含有选自苯乙烯,取代的苯乙烯,甲基苯乙烯,取代的甲基苯乙烯,乙烯基醚和乙烯基吡啶的一种或多种。3、权利要求1的方法,其中结构(I)的给体单体选自异丁烯,二异丁烯,二聚戊烯,异戊二烯醇及其混合物。4、权利要求1的方法,其中结构(I)的给体单体的R2基团含有选自羟基,环氧,羧酸,醚和酰胺的一种或多种官能团。5、权利要求1的方法,其中烯键式不饱和受体单体组合物含有丙烯腈。6、权利要求1的方法,其中烯键式不饱和受体单体是丙烯酸型受体单体,包括由下式(III)所述的一种或多种单体:其中Y选自-NR32,-O-R5-O-C(=O)-NR32和-OR4,R3选自H,直链或支链C1-C20烷基和直链或支链C1-C20羟烷基,R4选自H,聚(氧化乙烯),聚(氧化丙烯),直链或支链C1-C20烷基、羟烷基,芳基、烷芳基和芳烷基、直链或支链C1-C20氟烷基、氟芳基和氟芳烷基、硅氧烷,聚硅氧烷,烷基硅氧烷,乙氧基化三甲基甲硅烷基硅氧烷和丙氧基化三甲基甲硅烷基硅氧烷并且R5是二价直链或支链C1-C20烷基连接基。7、权利要求6的方法,其中Y包括一种或多种选自环氧,羧酸,羟基,酰胺,醚,酯,异氰酸酯,胺,硫醚和硫化物的至少一种官能团。8、权利要求1的方法,其中结构(I)的单体以至少10mol%摩尔过量的量存在,以总单体组合物计。9、权利要求1的方法,其中将所得的共聚物反应,以将一种或多种官能团引入共聚物中。10、权利要求9的方法,其中引入共聚物中的官能团是选自环氧,羧酸,羟基,酰胺,噁唑啉,乙酰乙酸酯,异氰酸酯,氨基甲酸酯,胺,胺盐,季胺,硫醚,硫化物,锍盐和磷酸酯的一种或多种。11、权利要求1的方法,其中自由基引发剂是热自由基引发剂。12、权利要求11的方法,其中热自由基引发剂选自过氧化物化合物,偶氮化合物和过硫酸盐化合物。13、权利要求11的方法,其中过氧化物化合物是选自过氧化氢,过氧化甲基乙基酮,过氧化苯甲酰,过氧化二-叔丁基,过氧化二-叔戊基,过氧化二枯基,二酰基过氧化物,过氧化二癸酰,过氧化月桂酰,过氧化二碳酸酯,过氧酯,二烷基过氧化物,氢过氧化物和过氧缩酮的一种或多种。14、权利要求11的方法,其中偶氮化合物是选自4-4′-偶氮二(4-氰戊酸),1-1′-偶氮二环己烷腈),2-2′-偶氮二异丁腈,2-2′-偶氮二(2-甲基丙酰脒)二盐酸化物,2-2′-偶氮二(2-甲基丁腈),2-2′-偶氮二(丙腈),2-2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈),2-2′-偶氮二(戊腈),2,2′-偶氮二[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺],4,4′-偶氮二(4-氰基戊酸),2,2′-偶氮二(N,N′-二亚甲基异丁酰脒),2,2′-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸化物,2,2′-偶氮二(N,N′-二亚甲基异丁酰脒)二盐酸化物和2-(氨基甲酰基偶氮)-异丁腈的一种或多种。15、权利要求1的方法,其中烯键式不饱和受体单体是丙烯酸型受体单体并且选自丙烯酸羟基乙酯,丙烯酸羟基丙酯,丙烯酸,丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸异丁酯,丙烯酸异冰片酯,丙烯酸二甲基氨基乙酯,丙烯酰胺,三氟氯乙烯,丙烯酸缩水甘油酯,丙烯酸2-乙基己酯和正丁氧基甲基丙烯酰胺中的一种或多种。16、权利要求1的方法,其中用30分钟至12小时的时间将烯键式不饱和单体组合物和自由基聚合引发剂分开或同时添加至给体单体组合物中。17、权利要求1的方法,其中在(c)的聚合后,通过蒸发基本上将任何未反应的结构(I)的单体从所得的共聚物组合物中除去。18、权利要求17的方法,其中未反应单体的除去借助于施加真空。19、权利要求1的方法,其中混合步骤(b)包括将一种或多种得自于以下通式结构(IV)的其它烯键式不饱和单体的残基混入总单体组合物中:其中R11、R12和R14独立地选自H,CF3,1-20碳原子的直链或支链烷基、芳基,2-10碳原子的不饱和直链或支链链烯基或链炔基,被卤素取代的2-6碳原子的不饱和直链或支链链烯基,C3-C8环烷基,杂环基和苯基;R13选自H,C1-C6烷基,COOR15,其中R15选自H,碱金属,C1-C6烷基,缩水甘油基和芳基。20.权利要求12的方法,其中所述其它烯键式饱和单体是选自甲基丙烯酸型单体和烯丙基型单体的一种或多种。21、一种含有交替性给体-受体链段的共聚物组合物的制造方法,该方法包括以下步骤:(a)提供给体单体组合物,该给体单体组合物含有选自异丁烯、二异丁烯、二聚戊烯、异戊二烯醇及其混合物的单体;(b)将给体单体组合物与含有一种或多种丙烯酸型受体单体的烯键式不饱和单体组合物混合,形成基本上不含马来酸酯型单体和富马酸酯型单体的总单体组合物,并且(c)将步骤(b)所得的单体混合物在自由基聚合引发剂的存在下、于基本上不含路易斯酸和过渡金属的条件下聚合;其中以丙烯酸型受体单体的摩尔浓度计,给体单体组合物是以至少10mol%摩尔过量的量存在的,并且丙烯酸型受体单体是以总单体组合物的至少15mol%的量存在的。22、权利要求21的方法,其中给体单体组合物含有选自苯乙烯,取代的苯乙烯,甲基苯乙烯,取代的甲基苯乙烯,乙烯基醚和乙烯基吡啶的一种或多种。23、权利要求21的方法,其中烯键式不饱和单体组合物含有丙烯腈。24、权利要求21的方法,其中丙烯酸型受体单体是下式(III)所述的一种或多种单体:其中Y选自-NR32,-O-R5-O-C(=O)-NR32和-OR4,R3选自H,直链或支链C1-C20烷基和直链或支链C1-C20羟烷基,R4选自H,聚(氧化乙烯),聚(氧化丙烯),直链或支链C1-C20烷基、羟烷基,芳基、烷芳基和芳烷基、直链或支链C1-C20氟烷基、氟芳基和氟芳烷基、硅氧烷,聚硅氧烷,烷基硅氧烷,乙氧基化三甲基甲硅烷基硅氧烷和丙氧基化三甲基甲硅烷基硅氧烷,并且R5是二价直链或支链C1-C20烷基连接基。25、权利要求24的方法,其中Y包括一...

【专利技术属性】
技术研发人员:S科卡ER科尔里奇GJ科勒姆JB奥德怀尔JE普尔VA特雷特尔
申请(专利权)人:PPG工业俄亥俄公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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