CN110760029A - 一种用于架桥层聚合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于架桥层聚合物的制备方法,包括以下步骤:将含丙烯酸酯类单体及自由基引发剂的乙酸乙酯溶液,在链转移试剂的调控下发生活性/可控自由基聚合反应,反应在25‑80℃的条件下进行,得到丙烯酸酯类聚合物。所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯的一种或几种的混合。本发明所述的用于架桥层聚合物的制备方法,制备方法简单,是通过活性/可控自由基聚合的方法实现的,并且通过改变第三组分,所述架桥层聚合物可以对图案层与粘接层之间的附着力进行优化,拓宽了其适用性,应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于高分子聚合物技术领域,具体涉及一种用于架桥层聚合物的制备方法。
背景技术
热转移印刷(热转印)是转移印刷的一种类型,是一种通过热转印机产生的热和压力,将预先印刷的图文转移到承印物的一种方法。热转印法工艺简单、适用面广、污染小、图案可设计性强、图像分辨率高、色彩鲜艳、附着力好,被广泛用于各类工业品的表面加工,极大的提高了产品的观感及附加值。
其中,全脱模热转印展开属于热转印中的一种,全脱模热转印展开中的热转印膜的主要功能层为基底层、离型层、保护层、图案层、粘接层。热转印过程中,基层与其余层受热和压力后剥离,其余层通过粘接层转印至承印物表面,完成转印过程。其中基底层为其余层的涂布的载体,因此要求其能够耐温、耐压并有一定的抗张强度及抗冲击强度,通常为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。离型层被设计为经过热转移后可以和基底层一起脱离承印物表面,因此它与基底层的附着力要大于与离型层的附着力。在离型层脱离后,承印物的最外层为保护层。它的存在目的是为了保护油墨层中的图案及文字,保证图案在使用以及转印时的稳定性。保护层的组分主要为可交联的异氰酸酯化合物。保护层后为图案层,其中图案通过油墨凹版印刷得到。还可根据情况镀铝,使图案拥有金属光泽。最后为粘接层,它主要负责转印物与承印物间的粘接。根据承印物的材质不同,粘接层的组分也应进行调整。
而在实际生产使用过程中人们发现,粘接层与图案层之间的附着力较差尤其是在镀铝过后,导致在使用中产品图案的稳定性不足,容易产生剥落等情况。为了解决这一问题,在生产中,还会在两层之间引入对图案层与粘接层都有较好附着力的架桥层来解决这一问题。而目前国内关于架桥层组分的研究还很少,因此对于架桥层的研究有非常重要的现实意义。
中国专利申请号为CN201420608595.4公开了一种用于触摸屏玻璃的热转印膜,由基膜、粘接层,及位于基膜与粘接层之间的图文层组成,没有考虑到粘接层与图文层之间的附着力较差的问题,这导致在使用中产品图案的稳定性不足,容易产生剥落等情况,不利于工业生产和推广。
发明内容
发明目的:为了克服以上不足,本发明的目的是提供一种用于架桥层聚合物的制备方法,制备方法简单,是通过活性/可控自由基聚合的方法实现的,并且通过改变第三组分,可以对各层间的附着力进行优化,拓宽了其适用性,应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)链转移试剂的制备:依次加入正十二硫醇、丙酮、Aliquat 336,在10℃时混合搅拌均匀,逐滴加入氢氧化钠溶液,在10℃时搅拌30min;滴加CS2和丙酮的混合溶液20min,并搅拌10min;一次性加入氯仿,再逐滴加入氢氧化钠溶液,得到所述混合物;所述混合物搅拌过夜,停反应加入去离子水,继续滴加HCl至溶液pH值为2;抽滤得到固体部分,在大力搅拌下,溶解在异丙醇中,除去不溶部分,滤液旋蒸,在正已烷中重结晶,得到所述自由基引发剂,所述链转移试剂为S-正十二烷基-S′-(2-异丁酸基)三硫代碳酸酯;
(2)丙烯酸酯类聚合物的制备:加入乙酸乙酯、丙烯酸酯类单体、自由基引发剂,得到的含丙烯酸酯类单体及自由基引发剂的乙酸乙酯溶液,在所述链转移试剂的调控下发生活性/可控自由基聚合反应,反应在25-80℃的超声条件下进行,反应进行8-16h,得到所述丙烯酸酯类聚合物,所述丙烯酸酯类聚合物为架桥层聚合物。
本发明所述的用于架桥层聚合物的制备方法,在架桥层聚合物的制备中使用了丙烯酸酯类单体,得到的侧链带酯基的聚丙烯酸酯类聚合物,对相邻两层(图案层、粘接层)均有较好的附着力,并且制备得到的链转移试剂在丙烯酸酯类聚合物的制备中的活性/可控自由基聚合反应上起到了良好的调控作用。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述步骤(2)中的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯的一种或几种的混合。
丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯该类单体,在链转移试剂的调控下发生活性/可控自由基聚合反应,形成带有不同官能的共聚物。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、链转移试剂、自由基引发剂的比例为x:y:1:0.3,所述x为200-400,所述y为200-400。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述步骤(2)中,还加入了丙烯酸或丙烯酸羟乙酯,得到所述含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物;所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或丙烯酸羟乙酯、链转移试剂、自由基引发剂的比例为x:y:z:1:0.3,所述x为200-400,所述y为200-400,所述z为0-20。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述步骤(2)中,还加入了丙烯酸或马来酸酐,得到所述含羧基及环氧基的丙烯酸酯类聚合物。
为了进一步提高对相邻层的附着力,在甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯共聚的基础上加入其他组分,在聚合物侧链选择性地引入极性官能团如环氧基、羧基、羟基等,极性基团的引入理论上可以增加架桥层对相邻层的附着力。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述步骤(2)中,在60℃条件下反应。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所述步骤(2)中,反应时间为12h。
进一步的,上述的用于架桥层聚合物的制备方法,所制备的架桥层聚合物应用在热转印膜的粘接层与图案层之间。
所制备的架桥层聚合物应用在热转印膜的粘接层与图案层之间,解决了现有技术中的由于粘接层与图案层之间的附着力较差尤其是在镀铝过后而导致的在使用中产品图案的稳定性不足、容易产生剥落等技术问题。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
(1)本发明所述的用于架桥层聚合物的制备方法,制备方法简单合理,是通过活性/可控自由基聚合的方法实现的,并且在架桥层聚合物的制备中使用了丙烯酸酯类单体,得到的侧链带酯基的聚丙烯酸酯类聚合物,对相邻两层(图案层、粘接层)均有较好的附着力;
(2)本发明所述的用于架桥层聚合物的制备方法,在甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯共聚的基础上加入其他组分,通过改变第三组分,在甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯共聚的基础上加入其他组分,在聚合物侧链选择性地引入极性官能团如环氧基、羧基、羟基等,对各层间的附着力进行优化,拓宽了其适用性;
(3)本发明所述的用于架桥层聚合物,拥有较好的使用性能,且目前国内尚无此类报道,解决了现有技术中的由于粘接层与图案层之间的附着力较差尤其是在镀铝过后而导致的在使用中产品图案的稳定性不足、容易产生剥落等技术问题。应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明实施例1中的S-正十二烷基-S′-(2-异丁酸基)三硫代碳酸酯的核磁氢谱表征;
图2为本发明实施例3中的丙烯酸酯类聚合物的红外谱图;
图3为本发明实施例2中的丙烯酸酯类聚合物的凝胶流出色谱图;
图4为本发明实施例3中的含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物的凝胶流出色谱图;
图5为本发明实施例4中的含环氧基、羧基的丙烯酸酯类聚合物凝胶流出色谱图。
具体实施方式
下面将结合附图1-5、实施例以及具体实验数据,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种用于架桥层聚合物的制备方法,包括如下步骤:(1)链转移试剂的制备;(2)丙烯酸酯类聚合物的制备。
进一步的,所述步骤(2)中的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯的的一种或几种的混合。
并且,所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈。
所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯。
进一步的,所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、链转移试剂、自由基引发剂的比例为x:y:1:0.3,所述x为200-400,所述y为200-400。
进一步的,所述步骤(2)中,还加入了丙烯酸或丙烯酸羟乙酯,得到所述含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物,所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或丙烯酸羟乙酯、链转移试剂、自由基引发剂的比例为x:y:z:1:0.3,所述x为200-400,所述y为200-400,所述z为0-20。
进一步的,所述步骤(2)中,还加入了丙烯酸或马来酸酐,得到所述含羧基及环氧基的丙烯酸酯类聚合物。
此外,所述步骤(2)中,在60℃条件下反应。所述步骤(2)中,反应时间为12h。
进一步的,所制备的架桥层聚合物应用在热转印膜的粘接层与图案层之间。
实施例1
链转移试剂S-正十二烷基-S′-(2-异丁酸基)三硫代碳酸酯的合成具体的合成步骤如下:在250mL的圆底烧瓶里依次加入正十二硫醇(37.3g,0.184mol),丙酮(107g,1.84mol),Aliquat 336(2.99g,7.37mol),在10℃时混合搅拌均匀,逐滴加入氢氧化钠溶液(50wt%)(15.5g,0.193mol),在10℃时搅拌30min,CS2(14.0g,0.18mol)和丙酮(18.6g,0.32mol)的混合溶液滴加20min,并搅拌10min。一次性加入氯仿(32.8g,0.28mol),再逐滴加入氢氧化钠溶液(50wt%)(73.7g,0.922mol)。混合物搅拌过夜。停反应,向三颈瓶中加入300mL去离子水,继续滴加HCl至溶液pH值约为2。抽滤得到固体部分,在大力搅拌下,溶解在异丙醇(300mL)中,除去不溶部分,滤液旋蒸,在正已烷中重结晶。得亮黄色晶体S-正十二烷基-S′-(2-异丁酸基)三硫代碳酸酯(16.5g,产率48%)。
反应路线如下:
实施例2
丙烯酸酯类聚合物的合成
做四组实验,在25mL舒伦克管中加入4.2g乙酸乙酯、3.5625g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、2.9815g丙烯酸丁酯(BA)、40-80mg三硫代碳酸酯(DTMPA)及5.1mg偶氮二异丁腈(AIBN)。经冷冻-抽气-解冻循环三次后充分除氧,使体系处于氮气氛围下。将舒伦克管置于60℃油浴中,按预定的时间进行反应12h。反应结束后,取出舒伦克管,并立即用冷水冷却,并用10mL四氢呋喃溶解,在剧烈搅拌下逐滴滴入250mL石油醚中,过夜放置,抽滤,烘干,得到甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的共聚物。样品的命名及反应配比如下:
PS-0713[MMA]0:[BA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:1:0.3;
PS-0714[MMA]0:[BA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:1.2:0.3;
PS-0715[MMA]0:[BA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:1.4:0.3;
PS-0716[MMA]0:[BA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:1.6:0.3;
反应路线如下:
实施例3
含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物的合成
做三组实验,在25mL舒伦克管中加入4.2g乙酸乙酯、3.5625g甲基丙烯酸甲酯、2.9815g丙烯酸丁酯、0.5055g丙烯酸羟乙酯(HEMA)或0.5g丙烯酸(AA)、三硫代碳酸酯38.9mg及5.1mg AIBN。经冷冻-抽气-解冻循环三次后充分除氧,使体系处于氮气氛围下。将舒伦克管置于60℃油浴中,按预定的时间进行反应12h。反应结束后,取出舒伦克管立即用冰水冷却,并用10mL四氢呋喃稀释,在剧烈搅拌下逐滴滴入250mL石油醚中,过夜放置,抽滤,烘干,得到甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯的共聚物。样品的命名及反应配比如下:
PS-0514[MMA]0:[BA]0:[HEMA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:36:1:0.3;
PS-0515[MMA]0:[BA]0:[HEMA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:36:1:0.3;
PS-0516[MMA]0:[BA]0:[HEMA]0:[AA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:36:36:1:0.3;
含羟基的丙烯酸酯类聚合物的合成反应路线如下:
含羧基的丙烯酸酯类聚合物的合成反应路线如下:
实施例4
含羧基及环氧基的丙烯酸酯类聚合物的合成
做四组实验,在25mL舒伦克管中加入4.2g乙酸乙酯、3.5625g甲基丙烯酸甲酯、2.9815g丙烯酸丁酯、0.5-1.0g丙烯酸或马来酸酐(MAH)、三硫代碳酸酯38.9mg及5.1mgAIBN。经冷冻-抽气-解冻循环三次后充分除氧,使体系处于氮气氛围下。将舒伦克管置于60℃油浴中,按预定的时间进行反应12h。反应结束后,取出舒伦克管,并立即用冷水冷却,并用10mL四氢呋喃溶解,在剧烈搅拌下逐滴滴入250mL石油醚中,过夜放置,抽滤,烘干,得到甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油醚、马来酸酐的共聚物。
样品的命名及反应配比如下:
PS-0626[MMA]0:[BA]0:[AA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:36:1:0.3;
PS-0627[MMA]0:[BA]0:[AA]0:[MAH]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:36:36:1:0.3;
PS-0628[MMA]0:[BA]0:[AA]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:72:1:0.3;
PS-0629[MMA]0:[BA]0:[AA]0:[MAH]0:[DTMPA]0:[AIBN]0=356:233:72:72:1:0.3;
含环氧基的丙烯酸酯类聚合物的合成反应路线如下:
含羧基及环氧基的丙烯酸酯类聚合物的合成反应路线如下:
效果验证:
按照下述检测方法对由上述实施例1得到的S-正十二烷基-S′-(2-异丁酸基)三硫代碳酸酯进行1H NMR检测,核磁氢谱表征结果如图1所示;对由上述实施例3得到的三组含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物进行FT-IR测试,FT-IR谱图结果如图2所示;对由上述实施例2、3、4得到的丙烯酸酯类聚合物、含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物、含羧基及环氧基的丙烯酸酯类聚合物进行GPC测试,GPC流出曲线如图3、4、5所示。
(1)核磁氢谱(1H NMR)是通过Bruker 300MHz核磁仪,将待测试样以CDCl3为溶剂,四甲基硅烷(TMS)为内标溶解后进行测试;
(2)FT-IR是使用KBr压片法,在Bruker Tensor330 FT-IR上分析样品化学组成。
(3)GPC是使用GPC分析聚合物的分子量。
根据图1中的S-正十二烷基-S′-(2-异丁酸基)三硫代碳酸酯的核磁表征结果,可以看出,本实施例1成功得到了对羟基二苯基单硒醚。
根据图2中的三组制备的含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物的FT-IR谱图,可以看出,样品位于1700cm-1处的羧基特征峰强度增加,证明羧基的成功引入。
根据图3中的上述三组制备的丙烯酸酯类聚合物的GPC流出曲线,可以看出,三个样品的曲线均平滑无拖尾,分子量分布较窄。同时通过调整三硫代碳酸脂的加入量实现了聚合物分子量的控制。
根据图4中的上述三组制备的含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物的GPC流出曲线,可以看出,加入丙烯酸的样品的GPC流出曲线存在轻微的拖尾,分子量分布变宽,说明丙烯酸的加入一定程度上阻碍了自由基聚合反应的发生。
根据图5中的上述四组制备的含羧基及环氧基的丙烯酸酯类聚合物的GPC流出曲线,可以看出,加入马来酸酐的样品的GPC流出曲线存在轻微的拖尾,分子量分布变宽,说明丙烯酸的加入一定程度上阻碍了自由基聚合反应的发生。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出,以上实施例仅用于说明本发明,而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)链转移试剂的制备:依次加入正十二硫醇、丙酮、Aliquat 336,在 10 ℃时混合搅拌均匀,逐滴加入氢氧化钠溶液,在 10 ℃时搅拌 30 min;滴加CS2和丙酮的混合溶液20min,并搅拌 10 min;一次性加入氯仿,再逐滴加入氢氧化钠溶液,得到所述混合物;所述混合物搅拌过夜,停反应加入去离子水,继续滴加HCl至溶液pH值为2;抽滤得到固体部分,在大力搅拌下,溶解在异丙醇中,除去不溶部分,滤液旋蒸,在正已烷中重结晶,得到所述链转移试剂,所述链转移试剂为S-正十二烷基-S′-(2-异丁酸基)三硫代碳酸酯;
(2)丙烯酸酯类聚合物的制备:加入乙酸乙酯、丙烯酸酯类单体、自由基引发剂,得到的含丙烯酸酯类单体及自由基引发剂的乙酸乙酯溶液,在所述链转移试剂的调控下发生活性/可控自由基聚合反应,反应在25-80 ℃的超声条件下进行,反应进行8-16 h,得到所述丙烯酸酯类聚合物,所述丙烯酸酯类聚合物为架桥层聚合物。
2.根据权利要求1所述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯的的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈。
4.根据权利要求1所述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求4述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、链转移试剂、自由基引发剂的比例为x:y:1:0.3,所述 x为200-400,所述y为200-400。
6.根据权利要求1所述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,还加入了丙烯酸或丙烯酸羟乙酯,得到所述含羟基、羧基的丙烯酸酯类聚合物;所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或丙烯酸羟乙酯、链转移试剂、自由基引发剂的比例为x:y:z:1:0.3,所述 x为 200-400 ,所述y为200-400,所述z为0-20。
7.根据权利要求1所述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,还加入了丙烯酸或马来酸酐,得到所述含羧基及环氧基的丙烯酸酯类聚合物。
8.根据权利要求1所述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,在60 ℃条件下反应。
9.根据权利要求1所述的用于架桥层聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,反应时间为12 h。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于架桥层聚合物的制备方法,所制备的架桥层聚合物应用在热转印膜的粘接层与图案层之间。
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