[发明专利]含迁移添加剂的聚合物表面性质的调控方法有效

专利信息
申请号: 200880118652.8 申请日: 2008-10-22
公开(公告)号: CN102137896A 公开(公告)日: 2011-07-27
发明(设计)人: L·A·阿彻;钱振宇 申请(专利权)人: 康奈尔大学
主分类号: C08L51/00 分类号: C08L51/00;C08L53/00
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 樊云飞;王颖
地址: 美国*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 迁移 添加剂 聚合物 表面 性质 调控 方法
【说明书】:

本申请要求美国专利申请第60/960929号的优先权,该申请的完整内容通过参考并入本文。

本发明得到美国政府至少以国家科学基金形式的支持,资助号为DMR0551185和DMR0404278。政府对本发明拥有某些权利。

技术领域

本发明涉及主体聚合物(host polymer)的表面性质的调控。

背景技术

聚合物制品在生产之后,通常要进行表面处理,以获得选定的表面性质。在这些情况下,额外的操作步骤大大增加了成本,表面性质也有可能随时间发生变化。尽管诸如增塑剂、内部润滑剂和填料这样的材料是与主体聚合物掺混在一起的,但这些材料需要良好地分散在主体材料中以发挥其功能。其他材料,如表面张力改进剂、附着力促进剂、外部润滑剂和滑移促进剂以及生物相容性增强剂,宜位于聚合物制品表面。

举例而言,特定材料的自发迁移为聚合物表面的功能化提供了简单的物理手段,可提高其漆覆性、可湿性和附着特性,而不需要进行后加工(例如等离子体处理或化学处理)。聚合物主体中低表面能非聚合物材料的迁移是公知的。其机理可借助热力学性质理解,即非聚合材料赋予聚合物主体以表面自由能。这些非聚合材料通常是结构不同于聚合物主体的小分子,因此,可调控非聚合材料与聚合物主体之间的热力学性质差异,对聚合物进行改性。然而,在本发明实现表面改性之前,对于掺混与聚合物主体在化学上相同或相容的聚合物添加剂有何影响,人们尚未得到充分认识。

在本领域,根据需要有选择地将添加剂分配到整料中或者富集在聚合物表面上的方法是相当重要的。

发明内容

本申请的发明人已经发现,可将添加剂引入主体聚合物或者含该主体聚合物及其他一种或多种与该主体聚合物相容的聚合物的聚合物掺混物中,借助自发表面离析或者流动诱导迁移改变表面性质。添加剂的形式可以是低分子量支化分子,除具有核和任选端基外,它在化学上可与主体聚合物及其他一种或多种与主体聚合物相容的聚合物相同或相容。

在第一个实施方式中,本发明涉及在主体聚合物或者主体聚合物跟其他一种或多种与主体聚合物相容的聚合物的掺混物(“主体聚合物掺混物”)中获得选定的表面性质和属性的方法,所述方法包括掺混所述主体聚合物或主体聚合物掺混物与0.1重量%-10重量%低分子量分子添加剂(“添加剂”),所述添加剂除具有一个或多个核外,在化学上与主体聚合物或主体聚合物掺混物相同或相容。所述核通过化学方式结合到支链上,并为支链提供锚点,所述支链任选具有官能化端基。任选官能化的端基、核的化学性质以及核的物理形式赋予主体聚合物或主体聚合物掺混物的表面以所需性质。

在第二个实施方式中,本发明涉及可通过第一个实施方式制备的表面改性聚合物或表面改性聚合物掺混物。表面改性聚合物或表面改性聚合物掺混物包含主体聚合物或主体聚合物掺混物和0.1重量%-10重量%添加剂。所述添加剂包含:i)一个或多个核;以及ii)任选具有官能化端基的支链,其中所述添加剂在化学上与主体聚合物或主体聚合物掺混物相同或相容,不同之处是添加剂还包含一个或多个通过化学方式结合到支链上并为支链提供锚点的核,所述支链任选具有官能化端基。核和任选官能化的端基赋予主体聚合物或主体聚合物掺混物以选定的表面性质和属性,以获得表面改性聚合物或表面改性聚合物掺混物。

本文所用术语“掺混”包括例如熔体掺混、溶液掺混、挤出、互溶剂中掺混和分散体掺混(在非溶剂中混合)。

本文所用词语“数量级”是指临界分子量或低于临界值的聚合度可按10的倍数估算。

本文所用“低分子量分子添加剂”是指具有2-30个重复单元、优选5-25个重复单元、更优选10-20个重复单元和至少2个支链的聚合物。低分子量添加剂的分子量低于100000Da(g/mol),优选在50Da-100000Da之间,更优选在25000Da-750000Da之间。

本文所用“相容”聚合物是指能与另一种聚合物形成均匀掺混物而不会分离出来的聚合物。

本文所用“星形聚合物”是指具有特殊种类的链结构的聚合物,所述结构由多个支化臂组成,这些支化臂通过单连接点或多连接点结合在一起。

本文所用术语“高度支化的聚合物”是指具有多个支链的链结构,这些支链以紧缩但不规则的方式连接在一起。

本文所用术语“树枝形聚合物”是指星形聚合物的一类,其链结构是重复的树状支化结构,通常超过3代。

本文所用术语“梳形聚合物”是指星形聚合物的一类,其链结构上具有多个沿主链均匀分布的支链。

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