脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯組合物和脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯樹脂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 以下公開內(nèi)容涉及脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯組合物和使用其的脂肪族聚碳酸 酯-聚氨酯聚合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 最近，脂肪族聚碳酸酯的工業(yè)化發(fā)展為用于減少二氧化碳生成，準(zhǔn)備對(duì)抗全球變 暖的措施的方法。脂肪族聚碳酸酯是具有柔軟結(jié)構(gòu)的橡膠狀塑料，具有優(yōu)異的可加工性，并 且在其降解性能方面可容易控制，因此其作為生物可降解聚合物進(jìn)行了大量研宄。然而，因 為脂肪族聚碳酸酯具有低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)并在約200°C下易于降解，所以其特征在 于具有弱的耐熱性。此外，其在機(jī)械物理性能方面具有低的彈性模量，并且由其制備的薄膜 產(chǎn)品具有脆性，使得其在用于多個(gè)領(lǐng)域中具有局限性。因此，需要通過與多種樹脂共混來增 加玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或耐熱性或者改善機(jī)械強(qiáng)度的技術(shù)。例如，美國(guó)專利登記號(hào)第4, 946, 884 號(hào)公開了通過熔融捏合聚碳酸亞丙酯與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)或者通過包含用于陶瓷 或金屬粉末模制工藝的粘合劑產(chǎn)生的樹脂組合物，并且美國(guó)專利登記號(hào)第4, 912, 149號(hào)公 開了通過熔融捏合聚氯乙烯-乙酸乙烯酯來改善機(jī)械性能。然而，因?yàn)檫@些發(fā)明僅通過與 不同種類的樹脂共混而在改善機(jī)械物理性能方面具有一定限制，所以需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改善。
[0003] [相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)]
[0004] [專利文獻(xiàn)]
[0005] (專利文獻(xiàn)1)美國(guó)專利登記號(hào)第4, 946, 884號(hào)。
[0006](專利文獻(xiàn)2)美國(guó)專利登記號(hào)第4, 912, 149號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及提供脂肪族聚碳酸酯樹脂的多個(gè)應(yīng)用方法。
[0008] 更特別地，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及通過使脂肪族聚碳酸酯樹脂與聚氨酯混合 提供可用于多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯組合物，以及由其制備的脂肪族聚碳 酸酯-聚氨酯聚合物。
[0009] 在一個(gè)總的方面中，脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物包含脂肪族聚碳酸酯（A)和 聚氨酯（B)，所述脂肪族聚碳酸酯（A)通過使二氧化碳與一種或兩種或更多種不同的環(huán)氧 化合物反應(yīng)來制備，所述環(huán)氧化合物選自經(jīng)鹵素、（C1-C20)烷氧基、（C6-C20)芳氧基或 (C6-C20)芳基（C1-C20)烷基（芳烷基）氧基取代或未經(jīng)取代的（C2-C20)環(huán)氧烷烴；經(jīng)鹵 素、（C1-C20)烷氧基、（C6-C20)芳氧基或（C6-C20)芳基（C1-C20)烷基（芳烷基）氧基取 代或者未經(jīng)取代的（C4-C20)環(huán)氧環(huán)烷烴；以及經(jīng)鹵素、（C1-C20)烷氧基、（C6-C20)芳氧 基、（C6-C20)芳基（C1-C20)烷基（芳烷基）氧基或（C1-C20)烷基取代或者未經(jīng)取代的 (C8-C20)氧化苯乙烯。
[0010] 在另一個(gè)總的方面中，脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯組合物包含脂肪族聚碳酸酯（A) 和聚氨酯（B)，所述脂肪族聚碳酸酯（A)通過使二氧化碳與一種或兩種或更多種不同的環(huán) 氧化合物反應(yīng)來制備，所述環(huán)氧化合物選自經(jīng)鹵素、（C1-C20)烷氧基、（C6-C20)芳氧基或 (C6-C20)芳基（C1-C20)烷基（芳烷基）氧基取代或未經(jīng)取代的（C2-C20)環(huán)氧烷烴；經(jīng)鹵 素、（C1-C20)烷氧基、（C6-C20)芳氧基或（C6-C20)芳基（C1-C20)烷基（芳烷基）氧基取 代或者未經(jīng)取代的（C4-C20)環(huán)氧環(huán)烷烴；以及經(jīng)鹵素、（C1-C20)烷氧基、（C6-C20)芳氧 基、（C6-C20)芳基（C1-C20)烷基（芳烷基）氧基或（C1-C20)烷基取代或者未經(jīng)取代的 (C8-C20)氧化苯乙烯。
[0011] 通過以下詳細(xì)描述和權(quán)利要求書，其他特征和方面將是顯然的。 具體實(shí)施方案
[0012] 下文中，將詳細(xì)描述示例性實(shí)施方案。
[0013] 本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)使用脂肪族聚碳酸酯樹脂相比，使用經(jīng)化學(xué)或物理混合的 脂肪族聚碳酸酯樹脂和聚氨酯可導(dǎo)致抗彎性、拉伸強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度如伸長(zhǎng)率、彈性等的顯著 改善，并實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
[0014] 特別地，本發(fā)明通過發(fā)現(xiàn)了以下事實(shí)得以實(shí)現(xiàn)：通過由脂肪族聚碳酸酯樹脂和聚 氨酯形成互穿的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可大大改善機(jī)械物理性能。
[0015] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物，其中脂肪族聚碳酸 酯（A)樹脂和聚氨酯（B)樹脂可形成共混的、復(fù)合的、混雜的或互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（IPN)的結(jié) 構(gòu)。
[0016] 脂肪族聚碳酸酯（A)的重均分子量可為1，000至300, 000g/mol。
[0017] 本發(fā)明中通過將粉末樣品溶解在THF中，然后使用凝膠滲透色譜（GPC;agilent Technologies1260infinity)(PLgelmixedB(7.5mmX300mm)用作色譜柱，并且聚苯乙稀 (AgilentEasyCal)用作標(biāo)準(zhǔn)樣品）來測(cè)量重均分子量。
[0018] 更具體地，本發(fā)明中用于制備共混、復(fù)合和混雜結(jié)構(gòu)的脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯 的脂肪族聚碳酸酯（A)的重均分子量可為1，000至300, 000g/mol。此外，用于制備互穿聚 合物網(wǎng)絡(luò)（IPN)結(jié)構(gòu)的脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的脂肪族聚碳酸酯（A)的重均分子 量可為1，〇〇〇至300, 000g/mol。然而，本發(fā)明并不限于此。
[0019] 聚氨酯⑶的重均分子量可為10, 000至1，000, 000g/mol。
[0020] 共混和復(fù)合可經(jīng)由擠出機(jī)通過在80°C至200°C下熔融捏合脂肪族聚碳酸酯（A)樹 脂和聚氨酯（B)樹脂來進(jìn)行。在擠出方法中，可應(yīng)用簡(jiǎn)單擠出以完成簡(jiǎn)單熔融捏合步驟，以 及反應(yīng)擠出技術(shù)以進(jìn)行交聯(lián)和擴(kuò)鏈反應(yīng)。在反應(yīng)擠出的情況下，表面界面能降低以防止相 分離并形成均勻相，從而有助于改善"脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯組合物"的物理性質(zhì)和有機(jī) /無機(jī)添加劑的分散。
[0021] 混雜和互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)意指通過包含溶劑形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0022] 互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是多組分聚合物，其中至少一種組分具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且至 少一種組分在另一種組分存在下被聚合或交聯(lián)，從而在聚合物鏈之間形成互穿。因?yàn)榫酆?物的鏈程度因網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而較高，所以抑制了在聚合物共混物中經(jīng)常發(fā)生的相分離，并且通 過具有雙相連續(xù)性（其中兩種組分形成連續(xù)相）可預(yù)計(jì)改善多種物理性能。
[0023] 為了形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可使脂肪族聚碳酸酯（A)樹脂、通過使多元醇與 異氰酸酯化合物反應(yīng)產(chǎn)生的氨基甲酸酯預(yù)聚物與固化劑反應(yīng)來制備脂肪族聚碳酸酯-聚 氨酯聚合物。
[0024] 或者，為了形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將脂肪族聚碳酸酯、多元醇化合物和0. 9至 1.2倍當(dāng)量的固化劑（相對(duì)于多元醇化合物的羥基當(dāng)量）溶解在溶劑如甲基乙基酮（MEK) 中，然后使其在80°C下反應(yīng)一段時(shí)間，或者使其在120°C至200°C下經(jīng)歷反應(yīng)擠出。
[0025] 或者，可將脂肪族聚碳酸酯和環(huán)氧化合物溶解在溶劑中，然后可向其中等當(dāng)量地 添加固化劑，從而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；或者可使脂肪族聚碳酸酯、環(huán)氧化合物和固化劑在120°C 至220 °C下經(jīng)歷反應(yīng)擠出。
[0026] 或者，可將脂肪族聚碳酸酯和丙烯酸類化合物溶解在溶劑中，并且向其中等當(dāng)量 地添加反應(yīng)引發(fā)劑或催化劑，從而形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；或者可使脂肪族聚碳酸酯、丙烯酰 基化合物和引發(fā)劑或催化劑在120°C至200°C下經(jīng)歷反應(yīng)擠出。
[0027] 基于脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的總重量，所述聚合物可包含5重量％至95 重量％的脂肪酸聚碳酸酯（A)和5重量％至95重量％的聚氨酯（B)。更具體地，聚合物可 包含20重量％至80重量％的脂肪酸聚碳酸酯⑷和20重量％至80重量％的聚氨酯（B)。 在以上范圍中可滿足所期望的物理性能。
[0028] 此外，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及脂肪族聚碳酸酯_聚氨酯組合物，其包含用 于制備脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯聚合物的脂肪族聚碳酸酯（A)和聚氨酯（B)。
[0029] 本發(fā)明脂肪族聚碳酸酯-聚氨酯組合物的第一實(shí)施方案可以是其中脂肪族聚碳 酸酯（A)樹脂和聚氨酯（B)樹脂共混或復(fù)合的組合