[发明专利]用于把聚合物上的苄基卤官能度转化为其它官能度的固体亲核试剂

说明书

本申请是基于1996年8月1日申请的临时申请USSN 60/023,044。发明背景

发明领域

本发明是关于使用固体亲核试剂把溴化异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物上的苄基溴官能度转化为其它官能度的应用以及该试剂的制备和使用方法。

相关技术

共聚物上的苄基卤如溴官能度，特别地适于用作基团，由于该基团能与多种亲核试剂发生“完全”亲核取代反应，可通过该基团制备各种官能饱和的共聚物，这样可在无不合要求的副反应及可避免含有苄基卤侧基官能度的饱和共聚物降解和/或交联的足够温和的条件下，引入许多需要类型和数量的官能度。另外，在许多情况下，可能只部分地把苄基卤侧基转化为另一需要的官能度而保留一些侧基，或之后把剩余的苄基卤官能度的另一部分转化为又一新的官能度，这样可以制备含有混合官能度的共聚物。该混合官能度已用于提供特有的综合性能，如通过其中的一个官能度与另一官能聚合物接枝，然后通过另一官能度交联或附着到一些表面上。(见例如美国专利No.5,162,445，在此引用作为参考。)

苄基卤官能度构成了很活泼的亲电子试剂，该亲电子试剂在适当的条件下会与任何能提供电子的亲核试剂反应。适当的亲核试剂包括，但不限于，含有氧、硫、氮、钠和钾的物质。与能同苄基卤官能度反应的亲核试剂种类的多样性同样重要的是相对温和的条件，在此条件下，这些亲核取代反应可以进行，这样在饱和碳氢主链不发生裂解或交联反应条件下，取代反应可进行完全以引入需要的新的官能度。例如，通过用异丁烯/对溴甲基苯乙烯/对甲基苯乙烯三元共聚物作为改性的“基”聚合物，并且通过在适宜条件下进行亲核取代反应，制备了很多侧基官能度：(1)酯(很多含有其它官能团如乙酸根、硬脂酸根、亚油酸根、桐酸根、丙烯酸根、肉桂酸根等等)；(2)羟基(直接代替苄基卤结合或通过另一键结合)；(3)羧基；(4)腈；(5)季铵盐；(6)季鏻盐；(7)s-异硫脲鎓盐；(8)二硫代氨基甲酸酯；和(9)硫醇。

上述亲核反应需要在适当反应条件下达到反应物之间的紧密接触。在典型的离子交换过程中，其中的反应物通常都是小分子；这样所需的紧密接触通常可由使用适当的溶剂体系很容易地达到。但是，当反应物中的一个或两个结合在一大聚合物分子上时，非常难以达到所需的紧密接触。在本发明中，苄基卤(“极性”亲电子试剂)结合至并嵌入弱极性的烃共聚物基体(异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物主链)中。当亲电子试剂(苄基卤)结合至并嵌入弱极性的烃聚合物基体中时，所需的极性反应物(亲电子试剂和亲核试剂)之间的紧密接触会很难达到。含有活性苄基溴亲电子官能度的溴化异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物最易溶于溶解度参数与该共聚物接近(即6至7)的弱极性烃溶剂中。另一方面，大多数小分子亲核试剂不溶或只微溶于对含苄基溴的共聚物为优选的弱极性溶剂中。因此，很难找到对两种反应物通用的溶剂以使亲核取代反应能够进行。另外，含有苄基溴的溴化共聚物可溶于其中的弱极性烃溶剂对极性反应位点(即亲电子试剂/亲核试剂位点)不能很好地溶剂化，这样即使反应物在弱极性介质中进行接触，取代反应也不能以令人满意的速度进行。

Powers等在美国专利No.5,162,445中陈述了利用异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物的苄基卤官能度的亲核取代反应进行所需的条件，但是反应条件需使用含有极性助溶剂的混合溶剂以溶解亲核试剂并使反应位点溶剂化；需使用昂贵的相转移催化剂，这些催化剂很难回收和再利用；需通过大量昂贵的有机可溶性阳离子如四丁铵根来提高亲核试剂的溶解度(在弱极性烃溶剂中，溴化异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物可溶于这些溶剂中)；需很大量的昂贵的洗涤步骤以在取代异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物制成并回收使用前除去亲核取代反应的副产物。