[发明专利]支化加成共聚物在固化体系中的用途

说明书

技术领域

本发明涉及支化加成共聚物，更具体地，本发明涉及支化加成共聚物在合成后可以被固化以形成例如聚合物涂料、密封剂、粘合剂或复合材料的体系中的用途。本申请还涉及制备固化体系的方法，包含这种共聚物的组合物以及组合物在例如但是不限于涂料、密封剂、墨、粘合剂或复合材料中的用途。

发明背景

本发明涉及可以经由交联反应固化的支化加成共聚物以及它们在例如涂料、墨、密封剂、粘合剂和复合材料中的用途。

可以制备具有可以经由化学反应后改性的内在官能度的聚合物。化学反应可以在单个聚合物上的多个官能度之间或两个以上聚合物之间发生。此外，化学反应可以在具有或不具有催化剂或引发剂的情况下发生，或涉及特定的分子，全部具有制备三维交联基体的目的。通常将这种后改性的化学反应称为固化反应，并可以建立分子间或分子内共价或离子连接。固化反应典型以产物的最终形式原位发生，并且可以导致例如整体成型或涂层的制备。

可以通过选择合适的反应性单体或通过所制备的聚合物的后官能化将反应性部分结合至聚合物中。之后官能度可以与它们自身反应，例如通过不饱和基团的结合，以及在使用或不使用合适的催化剂或引发剂的情况下固化。备选地，可以将相互反应性的单元包含在相同的聚合物结构中，或备选地，具有第一官能度的聚合物可以与具有互补的反应性单元的聚合物或小分子反应。

合适的固化反应包括例如悬垂的烯烃单元如乙烯基或烯丙基单元的聚合，或备选地，可以在两个反应性单元之间反应以形成共价键，如形成酯或酰胺键，环氧化物的开环，氨基甲酸乙酯或脲键的形成，亲核取代或加成，亲电取代或加成或经由离子键的形成，例如通过盐桥的形成。

固化反应可以在环境温度下进行或通过热方式或经由光化学反应，典型地经由UV源。也可以使用另外的引发剂，例如在反应性物种是烯烃单元的情况下的自由基引发剂。也可以使用催化剂加速固化步骤，如在制备酯或酰胺键的情况下的强酸，或在氨基甲酸乙酯或脲形成的情况下的过渡金属化合物。

归因于交联网络，固化聚合物具有比未固化材料更加有环境弹性的益处。然而，固化机理使材料变得基本上难以加工，因此需要在交联步骤之前预形成为所需的最终产物。

固化聚合物涂料，如通常所说的两包配制物(two-pack formulations)，被广泛地用在数种应用中。如之前提到的，固化步骤过程中三维网络的形成有助于涂料弹性。这种配制物包括醇酸、环氧或聚氨酯体系。

聚合物复合材料典型地由惰性基体或填料连同具有或不具有溶剂的可固化聚合物组成。这些材料通常通过引发剂、催化剂或小分子量反应性添加剂的结合而被固化。复合材料被用于形成模塑产品或形成层合结构，如在玻璃或碳纤维树脂复合材料的情况下。

由可固化聚合物配制物也可以获得出色的粘合剂和密封剂。在这种情况下，功能聚合物与基板之间的固化反应是有益的。

在上面列出的所有情况中，可以利用多种反应化学，基本上可以采用可以在两个分子之间形成共价或离子键的任何反应。下面是可以结合至聚合物中并活化以提供固化聚合物的官能团和反应的非排他性列举。

在下面的所有情况中，可以将官能团经由使用官能化的单体结合至聚合物结构中，或者备选地，可以将反应性部分通过进一步的反应步骤引入至预形成的聚合物上。在大部分情况下，反应通过分子间和分子内反应两种方式进行。

烯烃聚合

通常可以经由自由基程序将例如烯键形式的不饱和碳-碳单元基本上聚合。在这种机理中，聚合经由引入自由基引发剂而发生，之后通过使用UV辐射将所述自由基引发剂加热分解，或经由化学方式如氧化还原反应，以产生与不饱和单元反应的自由基，并提供固化聚合物，或备选地，在醇酸树脂体系的情况下经由过渡金属催化剂“干燥剂”。在这种类型的固化中通常使用烯丙基、乙烯基或醇酸官能化聚合物。

在以下情况下，所描述的相互反应性碳单元可以存在于相同的聚合物结构内，或者，反应性部分可以通过两个聚合物的反应出现，或者，通过一种聚合物和一种小分子反应出现，其中每个聚合物或分子上的互补官能度可以反应。

酯或酰胺形成

醇或胺和羧酸官能度可以反应以分别提供酯或酰胺连接单元。这些连接反应通常是在强酸催化剂的存在下热引发的。这些类型的连接的另一条路线是醇或胺与酸酐或二氢唑酮的反应，或通过活化的酯的酯交换或转酰胺基作用，如在单体丙烯酰胺基甘醇酸甲酯甲基醚中所发现的。

环氧化物开环