[发明专利]用于热熔性粘合剂的可光交联的嵌段共聚物

说明书

公开了使用单电子转移活性自由基聚合(SET‑LRP)方法形成嵌段共聚物的方法。所述方法可用于由乙烯基单体形成二嵌段和三嵌段共聚物。在一个实施方案中，SET‑LRP方法包括首先使用SET‑LRP形成大分子引发剂以形成二嵌段或三嵌段共聚物的第一嵌段，然后使用SET‑LRP形成共聚物的其它嵌段。所产生的嵌段共聚物具有非常窄的多分散指数和受控的分子量。所述方法允许将光引发剂结合到任何嵌段形成反应中。所述方法还包括纯化方法，所述纯化方法导致嵌段共聚物具有非常浅的颜色，从而使其可用在各种应用中。在一个应用中，根据本发明方法制备的嵌段共聚物可以用于热熔粘合剂中。

技术领域

概括地讲，本公开涉及嵌段共聚物及其形成方法，更具体地说，本公开涉及通过单电子转移活性自由基聚合形成嵌段共聚物的方法。

背景技术

聚合材料可用于消费产品和工业设计的许多领域。聚合材料由单体的各个单元形成。当聚合物由完全相同的单体形成时，称作均聚物，当聚合物由多于一种单体的混合物形成时，称作共聚物。聚合物可以由单体的无规混合物形成，或单体添加的顺序可以是非随机的。非随机添加的一种聚合物形式称作嵌段共聚物。在嵌段共聚物中，聚合物由不同单体的嵌段形成。例如，一个嵌段可以是所有甲基丙烯酸甲酯单体的序列，另一个嵌段可以是所有甲基丙烯酸酯单体。在其它实例中，一个嵌段可以是两种或更多种单体的无规混合物，接着是由单一单体形成的嵌段；这些也称作嵌段共聚物。嵌段共聚物是非常需要的，因为在作为嵌段共聚物形成的聚合物中可以实现独特的性质。

通常用于形成聚合物的常用方法是通过自由基聚合。自由基聚合可用于产生无规聚合物；然而，它不可用于产生嵌段共聚物。自20世纪90年代以来，活性自由基聚合(LRP)或受控自由基聚合(CRP)方法已经代替自由基聚合用于生产聚合物。这些方法可用于生产嵌段共聚物，这些方法的两种公知的形式是原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成/断裂链转移(RAFT)。对于这些方法，最终共聚物的尺寸由单体与引发剂的比率决定。LRP的一个优点在于，由于该方法发生的方式，所得共聚物的多分散性会较低，意味着更均匀的共聚物尺寸范围。由于反应进行直至单体用尽，所以该方法允许定制共聚物的尺寸。此外，这些方法可用于生产嵌段共聚物。与这两个方法相关的一个问题是使用它们形成的聚合物往往是深色的或在聚合物中具有着色。不知道这些颜色源于何种原因；然而，特别是当将聚合物结合到诸如标签、胶带和粘合剂的物品中时，通常不需要深色着色。另外，深色或有色外观会干扰采用这些聚合物的可紫外固化粘合剂的固化。这些方法的另一个缺点是有时所需的反应温度相当高，并且希望能够在较低温度下进行聚合反应。

LRP的另一种形式是本公开中使用的形式，即单电子转移-活性自由基聚合SET-LRP。与ATRP和RAFT的一个主要区别是，在SET-LRP中，催化剂是固体，即铜线或铜网。另一个优点是通常可以在较低温度下进行SET-LRP法。

期望提供这样的方法，其允许具有非常窄的数均分子量(Mn)范围和受控尺寸的嵌段共聚物的相对快速的聚合。还希望制备多分散指数(重均分子量/数均分子量)(Mw/Mn)比率尽可能接近1的嵌段共聚物。还期望提供一种可以在较低温度下进行的方法，并且产生具有浅色至无色的共聚物，并且在共聚物中包括可紫外固化的交联官能团。特别期望产生可紫外交联并可用于热熔粘合剂体系的嵌段共聚物。

发明内容

一般来说，本公开提供了可以在相对低的温度下进行的用于形成嵌段共聚物的方法，所述方法提供具有窄多分散性、明确限定(well defined)的尺寸范围的共聚物且共聚物为浅色至无色。该方法包括在第一轮SET-LRP中产生大分子引发剂(macroinitiator)嵌段，然后在第二轮SET-LRP中在大分子引发剂嵌段上添加一个或多个嵌段。优选地，所述方法用于合成具有窄多分散指数(PDI)的二嵌段和三嵌段共聚物，用可交联的光引发剂将所述共聚物官能化以用于可紫外固化的可交联热熔粘合剂中。优选地，光引发剂是二苯甲酮。