CN103827217A - 新型聚有机硅氧烷、含有该聚有机硅氧烷的聚碳酸酯树脂组合物以及改性聚碳酸酯树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型聚有机硅氧烷,包含该聚有机硅氧烷的聚碳酸酯树脂组合物以及改性聚碳酸酯树脂。本发明还公开了一种新型聚有机硅氧烷衍生物,该聚有机硅氧烷衍生物可以用于各种应用中,特别是用作聚碳酸酯树脂的冲击改性剂、改性剂或共聚单体。
Description
技术领域
本发明涉及新型聚有机硅氧烷。更具体而言,本发明涉及可以用于各种应用,特别是用作聚碳酸酯树脂的冲击增强剂、改性剂或共聚单体的新型的聚有机硅氧烷。
背景技术
聚有机硅氧烷是这样一类硅氧烷,它是含有用有机基团取代的硅氧烷链作为主链的聚合物。聚有机硅氧烷无色、无味,会被缓慢氧化,即使在室温下也稳定的低敏绝缘体,用于电子电气设备、汽车、机器、药品、化妆品、润滑剂、粘合剂、垫片和塑料人造辅助设备等。
在相关技术中,韩国专利特许公开No.2002-0016922(在2002年3月6日公开)公开了用三甲基硅烷基封端的聚有机硅氧烷用作水凝胶接触镜材料。
发明内容
技术问题
因此,鉴于上述问题作出了本发明。本发明的一个目的是提供一种新型的聚有机硅氧烷衍生物,它可以用于各种应用中,特别是用作聚碳酸酯树脂的冲击增强剂、改性剂或共聚单体。
本发明的上述目的和其它目的通过下面描述的本发明得以实现。
技术方案
根据本发明的一方面,提供由下列式1表示的新型聚有机硅氧烷:
[式1]
其中,R1至R3和R’1至R’3表示CH3-或C6H5-,R4表示R’4表示CH3-、C6H5-或R5表示H或CH3-,R6表示C6-C20亚芳基或C7-C20烷基亚芳基,并且,n和m是整数且0≤n+m≤99n。
根据本发明的另一方面,提供一种聚有机硅氧烷的制备方法,包括:a)在酸催化剂的存在下,使有机二硅氧烷(organodisiloxane)与有机环硅氧烷(organocyclosiloxane)反应制备未改性聚有机硅氧烷,和b)在金属催化剂的存在下,使所制备的未改性聚有机硅氧烷与羟基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物或羟基烷基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物反应制备末端改性聚有机硅氧烷。
根据本发明的另一方面,提供一种使用所述聚有机硅氧烷改性的改性聚碳酸酯树脂。
根据本发明的又一方面,提供一种含有所述聚有机硅氧烷和聚碳酸酯树脂的聚碳酸酯树脂组合物。
有益效果
根据前述显而易见的是,本发明具有提供新型聚有机硅氧烷衍生物的作用,所述聚有机硅氧烷衍生物可以用于多种应用,特别是用作聚碳酸酯树脂的冲击增强剂、改性剂或共聚单体。
附图说明
图1是实施例1中制备的BPMA-PDMS的1H NMR光谱图。在该光谱图中的TCE是指用于测试的1,1,2,2,-四氯乙烷溶剂。
具体实施方式
下文中,将详细描述本发明。
根据本发明的新型聚有机硅氧烷的特征是由下列式1表示的化合物:
式1
其中,R1至R3和R’1至R’3表示CH3-或C6H5-(苯基),R4表示R’4表示CH3-、C6H5-或R5表示H或CH3-,R6表示C6-C20亚芳基或C7-C20烷基亚芳基,并且n和m是整数且0≤n+m≤99。
例如,R6表示C6-C20亚芳基或C7-C20烷基亚芳基。或者,R6表示亚苯基、二亚苯基或二烷基亚苯基。在这种情况下,当将该化合物用于聚碳酸酯树脂时,在耐热性没有受到大的影响的情况下,大幅改善冲击强度。
例如,m+n优选是0至99,20至70,25至60或35至55,这样,当将该化合物用于聚碳酸酯树脂时,在没有损害透明性的情况下,大幅改善机械性能。
例如,m和n是0或更大的整数。
所述聚有机硅氧烷优选用作选自共聚单体、改性剂和冲击增强剂中的至少一种。
所述聚有机硅氧烷优选用于聚碳酸酯树脂。在这种情况下,在不损坏聚碳酸酯树脂的透明性的同时可以改善低温冲击强度。
在一个实施方案中,根据本发明的聚有机硅氧烷的制备方法包括:a)在酸催化剂的存在下,使有机二硅氧烷与有机环硅氧烷反应制备未改性聚有机硅氧烷,和b)在金属催化剂的存在下,使所制备的未改性聚有机硅氧烷与羟基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物或羟基烷基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物反应制备末端改性聚有机硅氧烷。
此外,所述有机二硅氧烷例如包括选自四甲基二硅氧烷、四苯基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷和六苯基二硅氧烷中的至少一种。
例如,基于100重量份的有机环硅氧烷,所述有机二硅氧烷的用量为0.1至10重量份或2至8重量份。
所述有机环硅氧烷例如是有机环四硅氧烷,例如是八甲基环四硅氧烷或八苯基环四硅氧烷等。
任何的酸催化剂只要可以用于聚有机硅氧烷的合成都可以使用而没有特别限制,例如,酸催化剂包括选自H2SO4、HClO4、AlCl3、SbCl5、SnCl4和酸性粘土中的至少一种。
例如,基于100重量份的有机环硅氧烷,所述酸催化剂是0.1至10重量份,0.5至5重量份或1至3重量份。
任何的金属催化剂只要可以用于聚硅氧烷和(甲基)丙烯酸酯化合物的反应就都可以使用而没有限制。所述金属催化剂例如可以是Pt催化剂。任何的Pt催化剂只要可以用于聚有机硅氧烷的合成就都可以使用而没有特别限制。具体而言,Pt催化剂包括选自Ashby催化剂、Karstedt催化剂、Lamoreaux催化剂、Speier催化剂、PtCl2(COD)、PtCl2(苯甲氰)2和H2PtBr6中的至少一种。
例如,基于100重量份的有机环硅氧烷,金属催化剂以0.001至1重量份,0.005至0.1重量份或0.01至0.05重量份的量存在。
所述羟基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物或羟基烷基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物的芳基例如是C6-C20亚芳基或C7-C20烷基亚芳基。
作为另一个实例,所述羟基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物或羟基烷基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物的(甲基)丙烯酸酯可以是甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯。
此外,基于100重量份的有机环硅氧烷,所述羟基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物或羟基烷基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物例如可以以0.1至20重量份、1至15重量份或5至12重量份的量存在。
制备未改性聚有机硅氧烷的反应a)例如在50至70℃下进行1至6小时。
制备聚有机硅氧烷的反应b)例如在80至100℃下进行1至5小时。
作为另一个实施例,根据本发明的聚有机硅氧烷的制备方法根据下列反应流程1进行:
反应流程1
上述反应流程1的HPMA-PDMS是α,ω-羟基苯基甲基丙烯酸酯功能化的聚二甲基硅氧烷(α,ω-羟基苯基甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷)的缩写。
根据本发明的改性聚碳酸酯树脂的特征在于用根据本发明的聚有机硅氧烷改性的聚碳酸酯树脂。
例如,本发明的改性聚碳酸酯树脂的特征在于该改性聚碳酸酯树脂在所述聚有机硅氧烷的存在下通过聚合相应的单体来制备。
例如,所述改性聚碳酸酯树脂的链内包含作为共聚单体的聚有机硅氧烷。
例如,所述改性聚碳酸酯树脂的重均分子量为10,000至100,000g/mol,20,000至50,000g/mol或30,000至40,000g/mol。
所述改性聚碳酸酯树脂例如包括i)聚有机硅氧烷,ii)双酚和iii)光气或碳酸二酯。
作为另一个实例,所述改性聚碳酸酯树脂通过使根据本发明的聚有机硅氧烷、双酚和光气聚合来制备。
作为另一个实例,所述改性聚碳酸酯树脂通过使根据本发明的聚有机硅氧烷、双酚和碳酸二酯聚合来制备。
基于100重量%的总改性聚碳酸酯树脂,所述聚有机硅氧烷的含量可以为例如0.1至20重量%、1至10重量%或2至8重量%。
相对于在聚碳酸酯制备中加入的100重量%的总的聚有机硅氧烷,所述改性聚碳酸酯树脂例如包含10重量%或少于10重量%,5重量%或少于5重量%,或1重量%或少于1重量%的游离聚有机硅氧烷。
根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物包含根据本发明的聚有机硅氧烷和聚碳酸酯树脂。
所述聚碳酸酯树脂组合物例如包含0.1至20重量%的根据本发明的聚有机硅氧烷和80至99.9重量%的聚碳酸酯树脂。作为另一个实例,所述聚碳酸酯树脂组合物例如包含1至10重量%的根据本发明的聚有机硅氧烷和90至99重量%的聚碳酸酯树脂。在这些含量范围下,有利的是,冲击增强和流动性大幅改善。
下文中,将提供优选实施例以便于更好地理解本发明。这些实施例仅用于举例说明本发明,对于本领域技术人员显而易见的是在本发明的范围和技术范围内可以进行各种修改和变更。这些修改和变更都落在在此包括的权利要求的范围内。
[实施例1]
<新型聚有机硅氧烷的制备>
将八甲基环四硅氧烷(50g,168mmol)与四甲基二硅氧烷(2.26g,16.8mmol)混合,使所得到的混合物与1重量份(相对于100重量份的八甲基环四硅氧烷)的酸性粘土(DC-A3)在60℃的3L烧瓶中反应4小时。
反应完成后,用乙酸乙酯稀释反应溶液并通过硅藻土迅速过滤。所获得的未改性聚有机硅氧烷的重复单元通过1H NMR测定是45个。
在Karstedt铂催化剂(0.01g,50ppm)的存在下,使所获得的未改性聚有机硅氧烷(PDMS粗产品)与BPMA(4-[2-(4-羟基苯基)丙烷-2-基]苯基2-甲基-2-丙烯酸酯(CAS No.32091-42-2,9.16g,30.9mmol)在90℃下反应3小时。反应完成后,在120℃、1托下蒸发未反应的硅氧烷。
由此所获得的末端改性的聚有机硅氧烷(BPMA-封端的聚二甲基硅氧烷;BPMA-PDMS)液体是浅黄色的油,重复单元为45个,并且不需要进一步的纯化。
此外,BPMA-PDMS的制备通过1H NMR鉴定。图1是所制备的BPMA-PDMS的1H NMR光谱图,显示出了BPMA-PDMS的各个氢的峰。
<聚碳酸酯树脂组合物和改性聚碳酸酯树脂的制备>
将978.4g双酚A(BPA)、1,620g的32%的NaOH水溶液和7,500g蒸馏水加入到20L玻璃反应器中,在氮气气氛下观察到各组分完全溶解。然后,将反应溶液与3,650g二氯甲烷、18.25g对叔丁基苯酚和实施例1中制备的5.5g BPMA-PDMS(相对于聚碳酸酯树脂的重量为5重量%)混合。将在3,650g二氯甲烷中含有49g三光气的溶液经1小时滴加到所得到的反应溶液中。此时,NaOH水溶液的pH维持在12。在滴加后,使反应溶液老化15分钟,并将二氯甲烷中含有10g三乙胺的溶液加入其中。15分钟后,使用1N的盐酸水溶液将反应溶液的pH调节到3,使用蒸馏水洗涤反应溶液3次,将二氯甲烷相分离出来并在甲醇中沉淀以获得粉状的改性聚碳酸酯树脂。由此获得的改性聚碳酸酯树脂(PC-PDMS共聚物)的分子量使用PC标准通过GPC测量,该改性聚碳酸酯树脂的重均分子量确定为33,000。
[实施例2]
除了使用5.51g HPMA(甲基丙烯酸对羟苯酯,CAS No.31480-93-0)代替实施例1中的BPMA外,重复实施例1中的相同过程。
[比较例1]
除了没有使用实施例1中获得的末端改性聚有机硅氧烷(BPMA-封端的聚二甲基硅氧烷;BPMA-PDMS)外,以实施例1中的相同方式制备粉状PC树脂。
[试验实施例]
在实施例1至2和比较例1中制备的聚碳酸酯树脂的性能根据下列方法测量并将结果显示在下列表1中。
*重均分子量(g/mol):使用Agilent1200系列测量并使用PC标准校正。
*流动性:根据ASTM D1238测量(在300℃和1.2kg的条件下)。
*冲击强度(J/m):根据ASTM D256(1/8英寸,Notched Izod)在23℃和-30℃下测量。
*重复单元:使用Varian500MHz通过1H-NMR测量。
表1
从表1中可以看出,与不含有根据本发明的聚有机硅氧烷的聚碳酸酯树脂(比较例1)相比,含有根据本发明的聚有机硅氧烷的聚碳酸酯树脂(实施例1和2)显示相似的室温下的冲击强度和透明性,以及相当优异的流动性和低温下的冲击强度。
Claims (13)
2.根据权利要求1所述的聚有机硅氧烷,其中,R6表示亚苯基、二亚苯基或二烷基亚苯基。
3.根据权利要求1所述的聚有机硅氧烷,其中,所述聚有机硅氧烷用作选自共聚单体、改性剂和冲击增强剂中的至少一种。
4.一种聚有机硅氧烷的制备方法,包括:
a)在酸催化剂的存在下,使有机二硅氧烷与有机环硅氧烷反应制备未改性聚有机硅氧烷;和
b)在金属催化剂的存在下,使所制备的未改性聚有机硅氧烷与羟基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物或羟基烷基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物反应制备末端改性聚有机硅氧烷。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述羟基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物或所述羟基烷基芳基(甲基)丙烯酸酯化合物的芳基包括C6-C20亚芳基或C7-C20烷基亚芳基。
6.一种改性聚碳酸酯树脂,其是使用根据权利要求1至3中任一项所述的聚有机硅氧烷改性得到的。
7.根据权利要求6所述的改性聚碳酸酯树脂,其中,所述改性聚碳酸酯树脂的链内包含聚有机硅氧烷。
8.根据权利要求6所述的改性聚碳酸酯树脂,其中,所述改性聚碳酸酯树脂包含:i)聚有机硅氧烷,ii)双酚和iii)光气或碳酸二酯。
9.根据权利要求6所述的改性聚碳酸酯树脂,其中,基于100重量%的所述改性聚碳酸酯树脂,所述聚有机硅氧烷的含量为0.1至20重量%。
10.根据权利要求6所述的改性聚碳酸酯树脂,其中,所述改性聚碳酸酯树脂的重均分子量为10,000至100,000。
11.根据权利要求6所述的改性聚碳酸酯树脂,其中,相对于100重量%的总聚有机硅氧烷,所述改性聚碳酸酯树脂包含10重量%的游离聚有机硅氧烷。
12.一种聚碳酸酯树脂组合物,包含:
根据权利要求1至3中任一项所述的聚有机硅氧烷;和
聚碳酸酯树脂。
13.根据权利要求12所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述聚有机硅氧烷的含量为0.1至20重量%,所述聚碳酸酯树脂的含量为80至99.9重量%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140528 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |