[发明专利]噁唑啉聚合物溶液的低临界溶液温度纯化

说明书

提供了用于纯化聚合物溶液的方法。特别地，所述方法通过将聚合物溶液的温度升高至高于其低临界溶解温度(LCST)来确保将杂质从噁唑啉聚合物溶液中分离，其中发生富水相与富聚合物相的分离。然后将这些相分离，其中富聚合物相包含比分离前更少量的杂质。

技术领域

总体而言，本公开涉及用于纯化(提纯)聚合物溶液的方法。具体而言，所述方法通过将聚合物溶液的温度升高至高于其低临界溶解温度(Lower Critical SolutionTemperature，LCST)来确保将杂质从噁唑啉聚合物溶液中分离，其中发生水/聚合物相分离，其中将杂质从聚合物相中去除。

背景技术

可能需要将聚合物纯化才能获得监管部门批准并在与食品接触的情况下安全使用，诸如当用于特定等级的纸中时。需要一种低成本的手段来去除杂质诸如残留单体、引发剂、生产助剂，以及可能由这类杂质形成的物质，诸如经水解的单体。这种情况发生在需要监管部门批准的多个行业中使用的许多聚合物诸如噁唑啉中。一种这样的噁唑啉聚合物是聚-2-乙基-2-噁唑啉(PEOx)，其可用于例如粘合剂或药物或工业应用中。然而，所述聚合物溶液可能包含杂质，诸如残留单体和低聚物、引发剂、生产助剂和非聚合物材料。需要去除这类杂质。

噁唑啉诸如PEOx的一种应用是用作纸添加剂以改善由Hewlett Packard(HP)Indigo(^TM)印刷机印刷的图像的附着力。将该添加剂施用在纸上，然后干燥。由于可以容易地从纸中提取噁唑啉，因此杂质水平必须低才能获得监管部门批准，即对于涉及食品接触的纸应用而言安全或例如欧盟BfR或美国FDA批准的水平。因此，希望我们开发一种基于噁唑啉聚合物的水性溶液或干燥产品，其杂质水平低于该行业关注的水平。

例如，PEOx最常通过乙基噁唑啉的阳离子开环聚合形成。所述聚合方法允许制成的PEOx具有窄分子量分布。其也可以作为具有各种分子量的多分散材料获得。这类材料的一个实例可以从Polymer Chemistry Innovations以商品名获得。PEOx作为窄分子量和宽分子量组合物均表现出低临界溶解温度(LCST)。LCST可随分子量而变化，平均分子量较小的组合物具有较低的LCST。

噁唑啉诸如PEOx的化学和LCST行为可见述于R.Hoogenboom(2009),Poly(2-oxazoline)s:A polymer class with numerous potential applications,Angew.Chem.Int.Ed.,48(43),7978-7994页,以及“Molecular Modeling of Poly(2-ethyl-2-oxazoline)”,Ayanna Bernard,Georgia Institute of Technology,2008。

重力分离是化学工业中用于分离不同密度液体诸如从水中去除油的技术。然而，对于聚合物溶液，根据溶液的定义，不存在通过其可以去除诸如提到那些的杂质的重力差。对于聚合物溶液，低分子量化合物和有时低聚物的纯化通过煮沸去除杂质或利用某种形式的膜过滤来进行，其中基于分子的大小而不是不溶性来进行分离。

需要高温的工艺(汽提)可能效率低下或不可行。例如，PEOx内的杂质诸如过量的低聚物不能通过加热去除。例如，所述单体的沸点为约128℃。

使用膜过滤需要特定设备并且因此生产有局限性。仍然需要替代的纯化方法，特别是用于从聚合物中去除非聚合物材料、非挥发性组分或低聚物。

作为蒸汽汽提的替代方法，另一种已知的纯化技术使用高压LCST现象来分离聚合物溶液。该技术包括使用混合溶剂诸如己烷和戊烷来实现聚(乙烯-共-丙烯)的相分离。尝试了其他用于分离和纯化水溶性聚磷腈的技术。然而，所述方法产生了一种聚合物的“粘性物质”，其中液相从其倾析掉。

由于去除此类杂质的常规方法可能需要聚合工艺的改变，或者可能需要一些分离手段诸如膜过滤，因此持续需要有效且更容易的纯化手段。

发明内容