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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzbaren
Polyesters durch ringöffnende Polymerisation eines alpha-Methylenlactons,
ein Verfahren zur Vernetzung des vernetzbaren Polyesters, einen
vernetzbaren und vernetzten Polyester herstellbar nach obigen Verfahren,
sowie die Verwendung des vernetzbaren und vernetzten Polyesters
für medizinische Anwendungen, als Lacke oder in der Elektrotechnik, schließlich
einen Formkörper umfassend die obigen Polyester.
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Ungesättigte
Polyester zeichnen sich durch ihre äußerst vielseitige
Einsetzbarkeit bei relativ niedrigem Kostenaufwand in der Herstellung
aus. Sie sind einfach zu handhaben, können allein oder
ggf. zusammen mit kleineren Mengen anderer Polymere eingesetzt werden
und lassen sich mit einer großen Anzahl von Füllstoffen
verarbeiten, da sie ein ausgezeichnetes Benetzungsvermögen
aufweisen.
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Polyesterketten
werden grundsätzlich durch Kondensation von mehrwertigen
Alkoholen mit Polycarbonsäuren dargestellt.
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Das
entstandene Polymergerüst ist linear oder verzweigt. Um
eine anschließende Verknüpfung unter den Kettensträngen
herbeizuführen, wird ein weiterer Anknüpfungspunkt
benötigt. Hierzu werden durch geeignete Wahl der Ausgangsmonomere
Doppelbindungen in das Kettengerüst oder an den Enden eingebaut,
die dann später als Vernetzungsstellen dienen können.
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Typischerweise
kann anschließend durch einen zusätzlichen Polymerisationsschritt
mit dem obigen linearen oder verzweigten Prepolymer (z. B. als polymerisationsfähige
Oligomere) und weiteren vinylischen Monomeren ein vernetztes Polymerprodukt
generiert werden. Bei den so erzeugten ungesättigten Polyesterharzen
wird gemäß dem Stand der Technik hauptsächlich
Styrol als vinylische Vernetzungskomponente eingesetzt. Gängige
Monomerkomponenten sind auch alpha-Methylstyrol, Acryl- sowie Methacrylsäureester,
Diallylphthalat, Vinylether etc.
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Eine
Möglichkeit Verknüpfungsstellen aufzubauen, ist
die linearen Pre-Polyesterketten vor der Vernetzung an den Kettenenden
zu methacrylieren, wodurch auch vernetzbare Materialien hergestellt
werden können. Der Nachteil ist dabei, dass die Ketten
noch ein hohes Maß an Flexibilität besitzen, welche
die mechanische Stabilität und die Belastbarkeit dieser
Materialien beeinträchtigt. Eine gute Möglichkeit,
um die Hauptkettenbeweglichkeit abzusenken, ist die Einführung
von Doppelbindungen in die Polyesterhauptkette.
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Durch
Einbau der Doppelbindungen in das lineare Gerüst entstehen
ungesättigte Polyester. Solche ungesättigten Polyester
sind schon seit langem in der Literatur bekannt (
D. Braun,
H. Cherdorn, H. Ritter Praktikum der Makromolekularen Stoffe, Wiley-VCH,
Weinheim, 1999). Sie werden konventionell durch Polykondensationsreaktionen
von Hydroxy- bzw. Carbonsäuren enthaltenden Monomeren mit
ungesättigten, bifunktionellen Monomeren hergestellt (J.
Tuominen, J. Kylmä, J. Seppälä, J. Selin
Bindegradable Coating,
WO 03/033563
A1 ).
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Durch
Verwendung von bifunktionellen Monomeren wie z. B. Maleinsäure
bzw. dessen Anhydrid sowie in Sonderfällen auch Fumarsäure
oder anderen niederen, ungesättigten Dicarbonsäuren
als Säurekomponente kann man gezielt Doppelbindungungen
in die Polyester-Molekülketten einführen. Die
in die Polyesterkette primär eingebauten cis-Doppelbindungen
der Maleinsäure werden durch die häufig hohen
Polykondensationstemperaturen (150 bis 200°C) mittels thermischer
cis/trans-Isomerisierung in trans-Doppelbindungen umgelagert.
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Die
ausschließliche Verwendung von Maleinsäure bzw.
deren Anhydrid als Dicarbonsäurekomponente führt
zu einer starken Anhäufung von Doppelbindungen im Polyester.
Hierdurch kommt es zu einer sehr engmaschigen Vernetzung bei der
chemischen Aushärtung, sodass man als Folge davon ein Endprodukt
mit äußerst sprödem Charakter entsteht.
Durch die Copolymerisation mit weiteren gesättigten Monomeren
kann die Sprödigkeit verringert und eingestellt werden.
Je länger und unverzweigter die Molekülteile zwischen
den funktionellen Gruppen sind, desto weicher wird das resultierende
Endprodukt.
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Der
Einbau von längerkettigen Monomereinheiten wie z. B. Adipinsäure
oder Sebacinsäure in das Polyestergerüst bewirkt
eine Flexibilisierung der Kettensegmente, sodass nach Quervernetzung
mit Styrol Polyesterprodukte entstehen, die sich relativ leicht
verformen lassen (sog. „Weichharz”).
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Dagegen
erhält man z. B. durch Verwendung von kurzkettigen und
ggf. geringen Anteilen von verzweigten mehrwertigen Alkoholen bzw.
Phthalsäure als Ausgangsmonomere sog. „Hartharze”,
da die Beweglichkeit der Kettensegmente durch z. B. Verzweigung
der Monomereinheiten, bzw. durch die kompakte Struktur der aromatischen
Ringe eingeschränkt wird.
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Styrol
ist besonders gut für die radikalische Copolymerisation
mit ungesättigten Polyesterketten geeignet, sodass die
meisten dieser Harztypen in Form styrolischer Lösungen
angeboten werden. Bei der Copolymerisation werden die Polyestersegmente
(Molmasse ca. zwischen 1000 und 4000 g/mol) durch Quervernetzung
mit durchschnittlich zwei Styrolmonomeren je Querverbindung) zu
einem hochvernetzen Duromer umgesetzt.
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Die
Polymerisate solcher Harze sind im Allgemeinen hart und wenig biegsam.
Durch die Styrolanteile besteht auch eine Licht- und Sauerstoffempfindlichkeit,
sodass langlebige Materialien nur unter Abdeckung stabil bleiben.
Ergänzend dazu sind sterisch gehinderte Polyester schwerer
verseifbar und damit chemikalienbeständiger als entsprechende
lineare Varianten. Mit der Zunahme an Umweltverschmutzungen ist
es aber von immer bedeutenderen Interesse, biologisch abbaubare
Materialien zu entwickeln. Aliphatische Polyester besitzen diese
Eigenschaft, denn sie können hydrolytisch in nicht-toxische
niedermolekulare Substanzen zersetzt werden.
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Ein
weiterer Nachteil von ungesättigten Polyestern bei dem
Einbau von Maleinsäure ist, dass die Doppelbindungen sehr
elektronenarm sind. Das führt dazu, dass sie nur mit solchen
Comonomeren umgesetzt werden können, deren Doppelbindungen
elektronenreich sind, wie z. B. Styrol oder Vinylethern. Der Nachteil eines
solchen Styrol- Systems ist der unangenehme Geruch sowie die Belastung
der Atmosphäre und die damit verbundenen gesundheitlichen
Folgen. Eine Vernetzung mit gerucharmen Substanzen, wie beispielsweise den
höhermolekularen hochreaktiven Acrylaten, ist mit diesen
ungesättigten Polyestern nicht bekannt. Ihre Anwendung
ist deswegen eingeschränkt.
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Versuche
der Polykondensation von Itaconsäuren mit Diolen (J. Tuominen,
J. Kylmä, J. Seppälä, J. Sehn Biodegradable
Coating
WO 03/033563
A1 ) führt zu Polyestern mit Doppelbindungen an
dem alpha-C-Atom, wodurch theoretisch radikalische Reaktionen mit
Acrylaten möglich wären. Jedoch können
durch Polykondensationen unter üblichen Bedingungen keine
Polyester mit genügend hohen Molekulargewichten erzielt
werden (
N. Teramoto, M. Ozeki, I. Fujiwara, M. Shibata Journal
of Applied Polymer Science, 2005, 95, 1473–1480).
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Interessant
wäre es, alpha-Methylenlactone als Monomere für
die Polykondensation zu verwenden, zumal diese über eine
Doppelbindung entlang der Polymerkette verfügen und auch
mit elektronenarmen Comonomeren umgesetzt werden könnten.
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Alpha-Methylenlactone,
wie beispielsweise das alpha-Methylenbutyrolacton (S. M.
Jenkins, H. J. Wadsworth, S. Bromidge, B. S. Orlek, P. A. Wyman,
G. J. Riley, J. Hawkins, J. Med. Chem. 1992, 35, 2392–2406),
sind in der Literatur bekannt (Struktur unten, für p =
2).
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Im
britischen Patent 641,310 wird
die radikalische Substanzpolymerisation von alpha-Methylen-gamma-butyrolacton
und alpha-Methylen-gamma-methyl-gamma-butyrolacton beschrieben.
Als Initiator für die radikalische Polymerisation werden
Di-benzoylperoxid, Azo-bis-isobutyronitril oder die Bestrahlung
mit einer Quecksilberdampflampe angegeben. Im
US-Patent 2,624,723 werden ebenfalls
Homopolymere von alpha- Methylen-gamma-butyrolacton und alpha-Methylen-gamma-methyl-gamma-butyrolacton
beschrieben. Außerdem ist aus diesem Patent ein Copolymer
von alpha-Methylen-gamma-butyrolacton mit Acrylnitril bekannt. Die
Polymere werden durch radikalische Polymerisation mit Peroxiden
als Initiatoren oder durch Bestrahlung mit UV-Licht hergestellt.
Diese Verbindungen zeichnen sich durch hohe Glasübergangstemperaturen aus.
Sie sind hart und spröde und von leicht gelber Farbe.
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Das
Homopolymere des alpha-Methylen-gamma-butyrolactons und seine Glasübergangstemperatur kennt
man auch aus Macromolecules 12, S. 546–551,
wobei die relative hohe Tg von 195°C
und die niedrige Löslichkeit als Zeichen für eine
beträchtliche Steifigkeit der Polymerkette angesehen werden.
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Allerdings
erfolgen die oben beschriebenen Polymerisationen von alpha-Methylenlactonen
jeweils radikalisch unter Erhalt des Lactonrings.
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Aus
der Literatur (Macromol. Chem. Rapid Commun. Vol. 3, S.
311–315 (1982)) ist die alternierende ionische
Polymerisation von alpha-Methylen-gamma-butyrolacton mit Styrol
in Gegenwart einer Lewis-Saure bekannt, während Verfahren
zur Herstellung des Homopolymeren des alpha-Methylen-gamma-methyl-gamma-butyrolactons
mittels radikalischer, anionischer oder Gruppentransfer-Polymerisation
auch zugänglich sind (Macromolecules 1984, 17,
S. 2913–2916).
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Hier
erfolgt jedoch ebenfalls keine ringöffnende Polymerisation.
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Auch
die anionische Polymerisationen von alpha-Methylenlactonen mit Alkyllithium,
wie sie in
WO 2005/028529
A2 dargestellt ist, bietet keine Ringöffnung am
Lacton. Diese Polymerisationen entsprechen daher in Analogie den
oben beschriebenen Vernetzungen von Pre-Polymerisaten, aber ohne
dass der innere Ester des Lactons gespalten und zur Polykondensation
geführt wird.
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Es
ist zu erwarten, dass das Ring-Ketten-Gleichgewicht stark auf der
Seite des stabilen Fünfrings liegt. Die Homopolymerisation
von solchen Lactonen ist bisher nicht möglich gewesen. Duda
et al. gelang es zwar, gamma-Butyrolacton unter anionischen
Bedingungen ringöffnend zu copolymerisieren (A.
Duda et al., Macromolecular Chemistry and Physics 1996, 197(4),
1273–1283), allerdings nur für das gesättigte
Lacton. Hierbei wurde der Umsatz von gamma-Butyrolactone mit epsilon-Caprolactonen
unter Initialisierung mit [Al(OiPr)3]3 beschrieben.
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Auch Moore
et al. (Biomaterials 2005; 26: 3771–82.
Moore T. et al.) gelang die Synthese von Polygamma-butyrolacton)
aus Monomeren ohne zusätzliche Doppelbindung mit einem
Molekulargewicht von 50 000 M. Poly(gamma-butyrolacton) zerfällt
zu biologisch abbaubaren Produkten.
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Inzwischen
ist die ringöffnende Polymerisation von Lactonen für
eine Vielzahl von gesättigten Monomeren bekannt. Neben
Alkoxyverbindungen des Aluminiums, Bleis, Germaniums, Magnesiums,
Titans, Zinks und verschiedener Lanthanoide ist der meistverwendete
Katalysator zur ringöffnende Polymerisation von Lactonen
Zinn(II)-2-ethylhexanoat (Sn(Oct)2). Dieser
zeichnet sich u. a. durch seine hohe Aktivität, geringe
Kosten und geringe Toxizität aus. Aber obwohl die Verwendung
von Sn(Oct)2 bereits seit Ende der 1960er
Jahre bekannt war, wurde lange über den genauen Polymerisationsmechanismus
spekuliert. Heute ist man sich weitgehend einig, dass es sich um
einen Koordinations-Insertions-Mechanismus handelt.
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Aufgrund
ihrer biologischen Abbaubarkeit und thermischen Eigenschaften befinden
sich die gesättigten Lactone Poly(epsilon-Caprolacton),
Poly(Lactid) und Poly(delta-Valerolacton) im Mittelpunkt der Forschung.
Poly(epsilon-caprolacton) mit kontrolliertem Molekulargewicht und
definierter Endgruppenfunktionalisierung kann durch die ringöffnende
Polymerisation von epsilon-Caprolacton unter Verwendung von Alkoholen als
Initiatoren erhalten werden.
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Der
Abbau dieser Verbindung erfolgt sowohl durch enzymatischen Angriff
als auch durch Hydrolyse, wobei ausschließlich 6-Hydroxycapronsäure
entsteht, welche in den Zitronensäurezyklus inkorporiert
vollständig metabolisiert werden kann. Poly(epsilon-caprolacton)
zeichnet sich durch einen niedrigen Glaspunkt (–57°C)
und einen Schmelzpunkt von 60°C aus. Interessant ist neben
der hohen Festigkeit des teilweise gummiartigen Materials seine
gute Permeabilität für kleine Moleküle
bei Körpertemperatur. Eine Eigenschaft, die bei Drug-Delivery-Systemen
von großer Bedeutung sein kann.
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Es
ist auch die Synthese und Polymerisation von exo-Methylen-heterocyclen
in der Literatur beschrieben. So zeigten Ritter et al. die
ringöffnende Polymerisation von bicyclischen Lactonen als
Mischung von cis/trans-3-oxa-4-oxo- und cis/trans-4-oxa-3-oxobicyclo[5.4.0]undecane
mit Sn(Oct)2 als Katalysator.
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Aber
trotz der häufigen Verwendung von Lactonen verschiedener
Ringgröße als Monomer gibt es nur wenige Berichte über
die Polymerisation von alpha-Methylenlactonen. Akkapeddi
et al. berichteten 1979 erstmals über die radikalische
Polymerisation von alpha-Methylen-gamma-butyrolacton. Allerdings
ist es bisher noch nicht gelungen, ungesättigte alpha-Methylenlactone
ringöffnend zu polymerisieren und sie so in einen Polyester
einzubauen, weil die Tendenz zum Ringschluss bei den ungesättigten
Lactonen sehr ausgeprägt ist. Es gibt z. B. keine Berichte über
die Polymerisation von alpha-Methylen-epsilon-caprolacton, obwohl
die korrespondierenden Caprolactone vielseitig in der Polymerchemie
eingesetzt werden. Auch alpha-Methylen-gamma-butyrolacton als fünfgliedriges
Lacton eignete sich bisher nicht zur ringöffnenden Homopolymerisation (Dissertation
Sebastian Sinnwell, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf,
Mai 2007). Man war daher bisher davon ausgegangen, dass
Homo- oder Copolymerisation von alpha-Methylen-gamma-butyrolactonen
nicht möglich ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine effiziente
Methode zur Darstellung eines vernetzbaren Polyesters zu entwickeln,
bei der ein ungesättigtes alpha-Methylenlacton polymerisiert
wird.
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Weiterhin
war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung neue vernetzbare
und biologisch abbaubare Materialien auf der Basis von Polyestern
herzustellen, die nach der Vernetzung besondere mechanische und
thermische Stabilität aufweisen und ein hohes Maß an
Belastbarkeit besitzen.
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Diese
Aufgabe wird unerwartet gelöst durch ein Verfahren zur
Herstellung eines vernetzbaren Polyesters, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen eines alpha-Methylenlactons,
- b) ringöffnende Polymerisation.
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Überraschend
wurde gefunden, dass es möglich ist, alpha-Methylenlactone
unter Erhalt der exo-Doppelbindung ringöffnend zu Polymerisieren.
Durch Öffnung des inneren Esters wird auf effiziente Weise
eine Doppelfunktionalität für die Polymerisation
bereitgestellt. Zum Beispiel kann alpha-Methylen-gamma-butyrolacton
als cyclisches Analogon des Methacrylats betrachtet werden.
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Somit
können Polyester mit sehr hohen Molekülargewichten
(Mn bis zu 500 000 g/mol) erzielt werden können.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Struktur bereits die benötigte
Doppelbindung in der Hauptkette enthält und somit Vernetzungsreaktionen
mit vielen verschiedenen auch elektronenarmen Vinylverbindungen
u. a. den (Meth)acrylaten ermöglicht. Damit eröffnet
sich eine weit gefächerte Substanzklasse von vernetzten
thermisch belastbaren und elastischen Polyestern.
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Bevorzugt
wird bei dem erfinderischen Verfahren für das alpha-Methylenlacton
mindestens ein alpha-Methylen-gamma-butyrolacton und/oder ein alpha-Methylen-delta- valerolacton
eingesetzt.
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Als
erfindungsgemäß in Frage kommende alpha-Methylenlactone
gehören vor allem solche der Verbindung:
mit R
1,
R
2, R
3, R
4, R
5 jeweils bevorzugt
ausgewählt aus: H, C
1 bis C
7-Alkyl, Halogen, wobei die C
1 bis
C
7 Alkylreste verzweigt oder linear, N-,
P-, S-heterosubstituiert, halogen-substituiert, O-Alkylsubstituiert,
und/oder Carbonyl-substituiert sein können und/oder zwei
der Reste R
1 bis R
7 zu
einem 5- oder 6-gliedrigen Ring verbunden sein können.
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Insbesondere
werden die Reste R1, R2,
R3, R4, R5 ausgewählt aus den folgenden Gruppen:
H, CH3, C2H5, n-C3H7,
i-C3H7, n-C4H9, i-C4H9, tert-C4H9, n-C5H11,
n-C6H13, n-C7H15, Isopentyl,
Neopentyl, Neohexyl.
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Als
bevorzugte Verbindungen mit obiger Formel gelten solche mit den
Resten in den Kombinationen wie in folgender Tabelle aufgeführt:
R1 | R2 | R3 | R4 | R5 |
H | H | H | H | H |
H | CH3 | H | H | H |
H | H | CH3 | H | H |
H | H | H | CH3 | H |
H | H | H | H | CH3 |
H | CH3 | CH3 | H | H |
H | CH3 | H | CH3 | H |
H | CH3 | H | H | CH3 |
H | H | CH3 | CH3 | H |
H | H | CH3 | H | CH3 |
H | H | H | CH3 | CH3 |
H | CH3 | CH3 | CH3 | H |
H | CH3 | H | CH3 | CH3 |
H | CH3 | CH3 | H | CH3 |
H | H | CH3 | CH3 | CH3 |
H | CH3 | CH3 | CH3 | CH3 |
H | C2H5 | H | H | H |
H | H | C2H5 | H | H |
H | H | H | C2H5 | H |
H | H | H | H | C2H5 |
H | C3H7 | H | H | H |
H | H | C3H7 | C3H7 | H |
H | H | H | H | C3H7 |
H | n-C4H9 | H | H | H |
H | H | n-C4H9 | H | H |
H | H | H | n-C4H9 | H |
H | H | H | H | n-C4H9 |
H | n-C5H11 | H | H | H |
H | H | n-C5H11 | H | H |
H | H | H | n-C5H11 | H |
H | H | H | H | n-C5H11 |
H | n-C6H13 | H | H | H |
H | H | n-C6H13 | H | H |
H | H | H | n-C6H13 | H |
H | H | H | H | n-C6H13 |
H | n-C7H15 | H | H | H |
H | H | n-C7H15 | H | H |
H | H | H | n-C7H15 | H |
H | H | H | H | n-H7H15 |
H | i-C4H9 | H | H | H |
H | H | i-C4H9 | H | H |
H | H | H | i-C4H9 | H |
H | H | H | H | i-C4H9 |
H | isopentyl | H | H | H |
H | H | isopentyl | H | H |
H | H | H | isopentyl | H |
H | H | H | H | isopentyl |
H | neopentyl | H | H | H |
H | H | neopentyl | H | H |
H | H | H | neopentyl | H |
H | H | H | H | neopentyl |
H | neohexyl | H | H | H |
H | H | neohexyl | H | H |
H | H | H | neohexyl | H |
H | H | H | H | neohexyl |
H | tert-C4H9 | H | H | H |
H | H | tert-C4H9 | H | H |
H | H | H | tert-C4H9 | H |
H | H | H | H | tert-C4H9 |
CH3 | H | H | H | H |
CH3 | CH3 | H | H | H |
CH3 | H | CH3 | H | H |
CH3 | H | H | CH3 | H |
CH3 | H | H | H | CH3 |
CH3 | CH3 | CH3 | CH3 | CH3 |
CH3 | C2H5 | H | H | H |
CH3 | H | C2H5 | H | H |
CH3 | H | H | C2H5 | H |
CH3 | H | H | H | C2H5 |
CH3 | H | CH3 | H | CH3 |
CH3 | CH3 | H | CH3 | H |
CH3 | H | C2H5 | H | C2H5 |
CH3 | C2H5 | H | C2H5 | H |
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Am
bevorzugtesten ist dabei, dass das alpha-Methylenlacton eines oder
mehrere Lactone aus der folgenden Liste umfasst:
alpha-Methylen-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-beta-methyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-beta-ethyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-beta-butyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-beta-methyl-gamma-methyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-betabeta-dimethyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-beta-methyl-gammagamma-dimethyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-gamma-methyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-gamma-butyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-gamma-heptyl-gamma-butyrolaton,
alpha-Methylen-gamma-dimethyl-gamma-butyrolacton,
alpha-Methylen-delta-valerolacton,
alpha-Methylen-gamma-dimethyl-delta-valerolacton,
alpha-Methylen-beta-methyl-deltadelta-dimethyl-delta-valerolacton,
4-Methylen-2-oxa-bicyclo-(3.3.0)-octan-3-on.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden weiterhin eine
oder mehrere Comonomere in der ringöffnenden Polymerisation
eingesetzt.
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Bevorzugte
Comonomere umfassen einen oder mehrere Hydroxycarbonsäuren,
Lactone, Lactame, oder Cyclocarbonate. Erfindungsgemäß kann
der Anteil an Hydroxysäuren mit einer Doppelbindung am
alpha-C-Atom gezielt gesteuert werden und liegt im Bereich von 100
bis 0,001%. Die Steuerung wird durch Copolymerisation mit anderen
Lactonen, Lactamen oder Cyclocarbonaten erzielt. Geeignete Comonomere
sind beispielsweise Lactone mit 3 bis 20 C-Atomen, vorzugsweise
Caprolactone, Lactame, Lactide oder cyclische Carbonate mit 2 bis
20 C-Atomen. Der Polyester kann ein statistisches Copolymer, Blockcopolymer
oder ein Sternpolymer sein.
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In
vorteilhaften Weiterführungen der Erfindung wird das alpha-Methylenlacton
mit dem Comonomer in einem Verhältnis von 1:10 bis 10:1
eingesetzt, besonders bevorzugt im Verhältnisbereich 1:1
bis 1:5.
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Die
ringöffnende Polymerisation der alpha-Methylenlactone erfolgt
vorzugsweise unter Verwendung eines Katalysators, der bevorzugt
eine oder mehrere Lewis-Säuren umfasst. Die Lewis Säuren
können Carboxylate, Alkylate, Oxide oder Alkoxide von Metallen
der Hauptgruppen-Elemente sowie der Nebengruppen-Elemente sein.
Besonders bevorzugte Beispiele solcher Lewissäuren sind
in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
Name | Strukturformel |
Aluminium(III)-alkylat | AlR3 |
Bismut(III)-carboylat | Bi(O2CR)3 |
Bismut(III)-trifluormethansulfonat | Bi(OSO2CF3)3 |
Germanium(IV)-alkoxid | Ge(OR)3 |
Germanium(IV)-oxid | GeO2 |
Niob(V)-alkoxid | Nb(OR)5 |
Titan(IV)-alkoxid | Ti(OR)4 |
Zinn(II)-carboxylat | Sn(O2CR)2 |
Zirkonium(IV)-acetylacetonat | Zr(C5H7O2)4 |
Zirkonium(IV)-alkoxid | Zr(OR)4 |
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Am
meisten bevorzugt ist die Verwendung von Titan-(IV)-butoxid.
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Der
Katalysator wird erfindungsgemäß bevorzugt in
den Mengen 0,01 bis 10 mol% eingesetzt, stärker bevorzugt
in dem Bereich 0,1 bis 0,5 mol%.
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Die
auf dieser Weise hergestellten Polyester mit der reaktiven Doppelbindung
am alpha-C-Atom können weiter verarbeitet werden, z. B.
durch Vernetzungsreaktionen an den Doppelbindungen.
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Daher
ist der Gegenstand der Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
eines vernetzten Polyesters, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen eines vernetzbaren Polyesters erhältlich
gemäß der erfindungsgemäßen
ringöffnenden Polymerisation eines alpha-Methylenlactons,
- b) Ausführung einer Vernetzungsreaktion.
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Bevorzugt
erfolgt der Polymerisationsschritt unter Erwärmung, besonders
bevorzugt im Temperaturbereich von 50 bis 500°C, stärker
bevorzugt zwischen 100 und 300°C, am stärksten
bevorzugt zwischen 120 und 160°C.
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Solche
Reaktionen können vorzugsweise auf verschiedenen Wegen
gestartet werden, z. B. bevorzugt radikalisch durch Zugabe eines
Radikalstarters, wie Azo-Verbindungen (z. B. AIBN), Peroxide (z.
B. Dibenzylperoxid), Redoxsysteme (z. B. Fe/H2O2), Photoinitiatoren oder alternativ anionisch
bei tiefen Temperaturen im Bereich von –40 bis –60°C
mit bekannten Initiatoren wie Methyl-, Butyl-, Phenyllithium oder
Grignardreagenzien.
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In
der Praxis wird typischerweise bei der Harzherstellung des vernetzten
Polyesters das noch heiße Polykondensationsprodukt unmittelbar
nach beendeter Reaktion in eine (ggf. gekühlte) Vorlage
eingerührt, die in der Regel aus Styrol besteht (Mischungsverhältnis
zum Beispiel 65% Polyester/35% Styrol). Diese Methode besitzt den
Vorteil, dass man gut handhabbare, fließfähige
Harze erhält, aus denen sich die verschiedensten Produkte
herstellen lassen (Spachtel, Füller, Lacke etc). Die Einstellung
der Harzkonformität (z. B. Viskosität, Molmasse)
wird mittels Temperaturführung gesteuert. Wegen des stark
ungesättigten Charakters der Harze und der häufig
hohen Kondensationstemperatur erfolgt die Produktion unter Inertgas,
da es ansonsten zu Verfärbungen oder Gelatinieren des Harzes
kommen kann. Ergänzend dazu werden zur Stabilisierung bei
der Produktion Inhibitoren als Radikalfänger zugesetzt
(z. B. Hydrochinon oder p-tert-Butylbrenzcatechin).
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Häufig
aber nicht notwendig umfasst die Vernetzungsreaktion weiterhin mindestens
ein Comonomer mit einer Doppelbindung. Die Doppelbindungen des vernetzbaren
Polyesters verhalten sich wie jene der Methacrylate und können
daher mit vielen verschiedenen Substanzen, die Vinylgruppen tragen,
umgesetzt werden, beispielsweise mit den gerucharmen (Meth)acrylaten,
Maleinimiden, Vinylethern, N-Vinylamiden oder (Meth)acrylamiden.
Auf diesem Weg kann ein Zugang zu vernetzten Materialien geschaffen
werden, deren Eigenschaften man beliebig gestalten kann.
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Bevorzugte
vinylisch ungesättigte Monomere sind alpha-Methylenlactone,
verschiedene (Meth)-acrylsäureester, (Meth)acrylamide,
N-Vinylpyrrolidon, Divinylbenzol oder Styrol.
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Zu
den bevorzugten vinylisch ungesattigten Monomeren gehören
vor allem die Ester der Acrylsäure und Methacrylsäure
mit einwertigen Alkoholen, insbesondere solche mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen,
wie Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäure-arylester,
Methacrylsäure-stearylester, Methacrylsäure-isobutylester,
Methacrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-laurylester,
Methacrylsäure-arylester, Methacrylsäure-stearylester,
Acrylsäure-methylester, Acrylsäure-ethylester,
Acrylsäure-n-butylester, Acrylsäure-t-butylester,
Acrylsäure-2-ethylhexylester, Acrylsäure-laurylester
und Vinylaromaten, wie Styrol, Vinyltoluol, p-tert.-Butylstyrol
oder alpha-Methylstyrol.
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Als
Bestandteile von Monomergemischen eignen sich auch Monomere mit
einer weiteren funktionellen Gruppe, wie alpha-beta-ungesattigte
Mono- oder Dicarbonsäuren, beispielsweise Acrylsäure,
Methacrylsäure oder Itaconsäure, Ester der Acrylsäure
oder Methacrylsäure mit zweiwertigen Alkoholen, beispielsweise
Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat
oder Hydroxypropylmethacrylat, Acrylamid oder Methacrylamid, Dimethylaminoethylacrylat
oder Dimethylaminoethylmethacrylat. Weitere geeignete Bestandteile
von Monomergemischen sind beispielsweise Glycidylacrylat oder Glycidyl
methacrylat; insbesondere also all diejenigen Monomeren, die mit
exo-Methylen-gamma-butyrolactonen und/oder exo-Methylen-delta-valerolactonen
copolymerisierbar sind und die sich bevorzugt in chemischen Formverfahren
zu Formkörpern verarbeiten lassen.
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Besonders
bevorzugt sind solche Monomere, deren Homopolymere zu transparenten,
glasartigen Kunststoffen verarbeitbar sind. Hierzu gehören
vor allem Acrylate und Methacrylate der allgemeinen Formel:
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Wobei
R1 ist C1 bis C6-Alkyl, bevorzugt C1-C4-Alkyl, und R2 ist
H oder CH3.
-
Zu
beispielhaften Verbindungen gehören u. a. Methylacrylat,
Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, Methylmethacrylat,
Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat. Die Verbindungen Methyl methacrylat
und n-Butylmethacrylat sowie Methylacrylat, Ethylacrylat und n-Butylacrylat
sind im Rahmen der Erfindung bevorzugt. Stärker bevorzugt
ist neben Methylmethacrylat (MMA) auch Methacrylsäure-2-ethoxyethylester.
-
Besonders
bevorzugt wird das geeignete monofunktionelle Comonomer ausgewählt
wird aus der Liste: Ethylenglykol-butyl-vinylether, Ethylenglykoldiacrylat,
Ethylenglykol-dimethacrylat, Ethylenklykoldivinylether, Ethylenglykol-methacrylat-phosphat,
Ethylenglykol-monoaceto-acetat-monoacrylat, Ethylenglykol-monoacetoacetat-monomethacrylat,
Ethylenglykol-mono-dicyclopentenylether-acrylat, Ethylenglykol-mono-dicyclopentenylether-methacrylat,
Ethylenklykol-monovinylether, (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylsäureester H2C=C(CH3)CO2CnH2n+1 mit
n = 1 bis 20, H2C=C(CH3)CO2R, mit R = Phenyl-, Cyclohexyl-, Benzyl-Gruppe, (Meth)acrylsäure-allylester,
(Meth)acrylsäure-tert.-butylester, (Meth)acrylsäure-2-alkoxy-alkylester, H2C=C(CH3)CO2CnH2nOCnH2n+1 mit n = 1 bis 20, (Meth)acrylsäure-furfurylester,
(Meth)acrylsäure-2-ethylhexylester, (Meth)acrylsäure-glycidylester,
(Meth)acrylsäure-glykosyloxyethylester, (Meth)acrylsäure-hydroxyalkylester
H2C=C(CH3)CO2CnH2nOH
mit n = 1 bis 20, (Meth)acrylsäure-isobornylester, (Meth)acrylsäure-isocyanatoethylester,
(Meth)acryl-säure-(2-naphthylester), (Meth)acrylsäure-(tetrahydroxyfurfurylester),
(Meth)acrylsäureamid H2C=C(CH3)CONH2, (Meth)acrylsäure-2-diethylaminoethylester,
(Meth)acrylsäure-2-(dimethylamino)-methylester, (Meth)acrylsäure-(3-dimethylaminopropylamid),
(Meth)acryl-säure-[2-(methylthio)-ethylester], (Meth)acryl- säure-[2-(tert.-butylamino)-ethyl-ester],
(Meth)acrylsäure-(2-phenoxyethylester), (Meth)acrylsäure-(tetrafurfurylester),
(Meth)acryl-säure-3-trimethoxysilylpropylester, (Meth)acrylsäure-(3,3,5-trimethylxyclohexyl-ester),
(Meth)acrylsäure-trimethylsilylester, (Meth)acrylsäure-[2-(trimetyhlsilyloxy)-ethylester], (Meth)acrylsäure-3-[tris-(trimethylsiloxy)-silyl]-propylester,
(Meth)acrylsäure-vinylester, Styrol, Vinylanilin, Vinylanisol,
9-Vinyl-anthracen, 3-Vinylbenzaldehyd, 3-Vinylbenzoesäure,
4-Vinylbenzoesäure, 4-Vinylbenzoesäure-methylester,
4-Vinylboronsäure, N-Vinylcaprolac-tam, 4-Vinyl-1-cyclohexen,
Vinylcycloalkan H2C=CHCnH2n mit n = 5 oder 6, 1-Vinylcyclohexanol,
4-Vinyl-1-cyclohexen-1,2-epoxid, 4-Vinyl-1,3-dixolan-2-on, N-Vinyl-formamid,
1-Vinyl-imidazol, Vinyl-naphthalin, 5-Vinyl-2-norbornen, Vinyloxytrimethylsilan, N-Vinylphthalimid,
Vinylphosphonsäure, Vinyl-pyridin, 1-Vinyl-2-pyrrolidon,
Vinyl-phosphonsäure-diethylester, Vinyl-sulfonsäure-phenylester,
Vinyltoluol, Vinyltrimethylsilan, 5-Vinyluracil.
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Ebenfalls
kann die Vernetzung mit Merkaptanen, vorzugweise mit Bismerkaptanen
im Sinne einer En-Thiol Addition durchgeführt werden. Außerdem
können Vernetzungen über eine doppelte Michael
Addition erfolgen, beispielsweise mit Piperazin.
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Beispiele
für bi- und höher funktionelle Comonomere sind:
Butandiol-bismethacrylat, Hexandiol-bisacrylat, Glycerin-dimethacrylat,
Methylen-bisacrylamid, 1,4-Cyclohexan-di(meth)acrylat, Trimethylenpropran-tris(meth)acrylat,
Glycerin-tri(meth)acrylat, Oligoethylenglycol-di(meth)acrylat),
Divinylbenzol, Bisphenol-A-diglycidyl(meth)acrylat. Bevorzugt wird
ein OH enthaltendes (Meth)acrylat mit 0,5 molaren Anteilen Diisocyanaten
umgesetzt. Bevorzugte Beispiele sind 2 Anteile an 2-Hydroxyethyl
(meth)acrylat addiert an Hexamethylen-diisocyanat, Isophoron-diisocyanat
oder Lysinester-diisocyanat.
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Weiterhin
wird die Aufgabe gelöst durch ein Polyester hergestellt
nach dem obigen erfindungsgemäßen Verfahren.
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Bevorzugt
weist der vernetzbare Polester gemäß der Erfindung
die folgende Struktur auf:
wobei x und y jeweils eine
Anzahl CH
2 Gruppen in der Kette bezeichnen,
wobei
x zwischen 1 bis 8 und y zwischen 2 bis 6 variieren kann,
und
wobei m und n die Anteile der Monomere darstellen,
wobei m
kleiner 100% ist, und wobei n = 0,001 bis 100% ist.
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Bevorzugt
ist x: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 und/oder y: 2, 3, 4, 5 oder 6.
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Besonders
bevorzugt können x und y die Wertepaare aus folgender Tabelle
annehmen:
x/y | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
2 | 1,2 | 2,2 | 3,2 | 4,2 | 5,2 | 6,2 | 7,2 | 8,2 |
3 | 1,3 | 2,3 | 3,3 | 4,3 | 5,3 | 6,3 | 7,3 | 8,3 |
4 | 1,4 | 2,4 | 3,4 | 4,4 | 5,4 | 6,4 | 7,4 | 8,4 |
5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | 6,5 | 7,5 | 8,5 |
6 | 1,6 | 2,6 | 3,6 | 4,6 | 5,6 | 6,6 | 7,6 | 8,6 |
-
Am
stärksten bevorzugt sind die Kombinationen für
x und y: (1,2), (1,3), (1,4), (2,2), (2,3), (2,4), (3,2), (3,3),
(3,4), (4,2), (4,3), (5,2), (5,3), (6,2), (6,3), (7,2), (7,3), (8,2)
und (8,3).
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Zudem
liegt der prozentuale Anteil des Monomeren n bevorzugt im Bereich
zwischen 5 und 90%, besonders bevorzugt zwischen 20 und 50%, am
stärksten bevorzugt zwischen 30 und 40%.
-
Der
prozentuale Anteil des Monomeren m liegt bevorzugt zwischen 0 und
99,999%, besonders bevorzugt zwischen 30 und 95%, am meisten bevorzugt
zwischen 50 und 75%.
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In
bevorzugter Weiterbildung der Erfindung umfasst der vernetzbare
Polyester die zusätzlichen Gruppen R und St gemäß folgender
Struktur:
wobei R einen organischen
oder anorganischen Rest umfasst, und wobei St einen Starter dieser
Kette umfasst mit l Funktionalitäten.
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Besonders
bevorzugt ist R eine der folgenden Gruppen: C1-,
C2-, C3-, C4-, C5-, C6-, C7-Alkyl, Halogen, wobei
die C1 bis C7 Alkylreste
verzweigt oder linear, N-, P-, S-hetero substituiert, halogen-substituiert,
O-Alkylsubstituiert, und/oder Carbonyl-substituiert sein können.
Insbesondere kann der Rest ausgewählt sein aus den folgenden
Gruppen: H, CH3, C2H5, n-C3H7,
i-C3H7, n-C4H9, i-C4H9, tert-C4H9, n-C5H11,
n-C6H13, n-C7H15, isopentyl,
neopentyl, neohexyl.
-
Ferner
ist bevorzugt, dass St ein Alkohol mit l = 1 bis 6 Funktionalitäten
ist, besonders bevorzugt ist l = 2, 3, 4 oder 5. Insbesondere ist
St ein Diol.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass der vernetzbare Polyester durch ringöffnende
Polymerisation eines alpha-Methylenlactons hergestellt ist.
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Überraschend
wurde festgestellt, dass der vernetzbare Polyester nach der Erfindung
ein Molekulargewicht von größer 1 000 g/mol aufweist,
besonders bevorzugt von größer 2 000 g/mol, stärker
bevorzugt von größer 10 000 g/mol, noch stärker
bevorzugt von größer 20 000 g/mol, am bevorzugtesten
von größer 50 000 g/mol.
-
Eine
erfindungsgemäße Ausgestaltung umfasst ferner
ein vernetztes Polyester, hergestellt durch eine Vernetzungsreaktion,
umfassend einen vernetzbaren Polyester nach obiger Struktur.
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Die
Vernetzung eines solchen Polyesters führt erfindungsgemäß zu
einem Material mit „free-standing-film” Eigenschaften
und mit Shape-Memory-Effekten (Formgedächtnis). Die Dehnbarkeit
und die Biegsamkeit aber auch die Härte und die Belastbarkeit
solcher Materialien können sowohl durch Variationen der Comonomere
als auch durch die Änderung der Zusammensetzung der Monomere
gesteuert werden. Der vernetzte Polyester kann also je nach der
Zusammensetzung der Copolymerisation hart oder elastisch sein und eine
variable Hydrophilie bzw. Hydrophobie besitzen.
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Bevorzugt
weist der vernetzte Polyester eine enorme Belastbarkeit auf, d.
h. ein E-Modul von größer 0,1 N/mm2 auf,
stärker bevorzugt von größer 0,5 N/mm2, besonders bevorzugt von größer
1,0 N/mm2, am meisten bevorzugt von größer
1,7 N/mm2.
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Ferner
weist der vernetzte Polyester bevorzugt eine Abrisskraft von größer
0,05 N/mm2, bevorzugt von größer
0,2 N/mm2, am meisten bevorzugt von größer
0,4 N/mm2.
-
In
bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung umfasst der Polyester
eines oder mehrere der folgenden Additive oder Zusatzstoffe: Pigmente,
Füllstoffe, Glasfasern, C-Fasern, Holzmehl und/oder leitfähige
Substanzen.
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Bevorzugt
umfassen diese Pigmente, die beispielsweise auch UV absorbieren
können, lösliche Farbstoffe, oder Farbstoffe die
auf Acrylat basieren und kovalent gebunden werden können.
-
Bevorzugte
Füllstoffe umfassen Gips, Ruß, Carbonanotubes,
Holzmehl oder Korkmehl.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen
Polyester mit Glasfasern verstärkt werden. Weiterhin bevorzugt
können die Polyester mit leitfähigen Substanzen
als Additive des erfindungsgemäßen Materials versehen
werden.
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Durch
Wahl von geeigneten Monomeren können die Eigenschaften
der Polyester eingestellt werden. Insbesondere sind können
die vernetzten Polyester hart oder elastisch, hydrophil bzw. hydrophob,
transparent oder optisch trüb sein.
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Es
ist eines der besonderen Vorzüge der erfinderischen Polyester,
dass sie durch basische oder saure oder enzymatische Katalyse hydrolytisch
abbaubar ist. Gerade im Zusammenhang mit der biologischen Abbaubarkeit
im Umweltkreislauf haben diese Polyester Vorteile gegenüber
z. B. den biologisch sehr beständigen Polethylenen.
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Schließlich
umfasst die vorliegende Erfindung auch die Verwendungen des vernetzten
oder unvernetzten Polyesters für den Einsatz in der Optik
oder als Implantate, in der Medizin und Zahnmedizin. Hierfür
werden transparente, bzw. schnell aushärtbare vernetzte
Polymere benötigt.
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Außerdem
können die erfindungsgemäßen Polyester
als Beschichtungsmaterial in Lacke oder als leitfähiges
Material in der Elektrotechnik verwendet werden.
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Verwendung
finden die erfinderischen Polyester ebenfalls als Formmasse zur
Herstellung eines Formprodukts oder Formkörpers mit den
oben beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher
erläutert.
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Beispiel 1: Herstellung eines erfindungsgemäßen
Polyesters
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Alpha-Methylen-gamma-butyrolacton
wird mit epsilon-Caprolacton (1:3) unter Zusatz von Titan-(IV)-butoxid
(0,25 mol%) als Katalysator in Substanz im Ölbad bei 130°C
copolymerisiert. Man erhält nach der Fällung einen
weißen Feststoff. Die relative Molmasse des Polyesters
wird mittels THF-GPC kalibriert auf Polystyrol-Standards bestimmt.
Sie beträgt 10 500 g/mol. Die Schmelztemperatur wird mittels
DSC-Analyse bestimmt. Die Aufheizrate beträgt 10 K/min.
Das Ergebnis des zweiten Aufheizens wird ausgewertet. Die Schmelztemperatur
beträgt 52,0°C und die Schmelzenthalpie 43,5 J/g.
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Beispiel 2: Vernetzung des Polyesters
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Der
nach dem Beispiel 1 hergestellte Polyester wird mit Methacrylsäure-2-ethoxyethylester
radikalisch vernetzt. Dazu werden 0,5 g (2 wt%) des Polyesters in
23,7 ml Methacrylsäureester gelöst. Danach werden 0,07
wt% an Initiator 2,2'-Azobis-2,4-dimethylvaleronitril hinzu gegeben.
Die Vernetzung wird bei 60°C über Nacht in einer
vorgefertigten Form durchgeführt. Man erhält ein
transparentes, dehnbares Material, das im Hochvakuumofen bei 125°C
und 1,2 mbar gehärtet wird. Die Glasübergangstemperatur
wird mittels DSC-Analyse bestimmt. Die Aufheizrate beträgt
5 K/min. Das Ergebnis des zweiten Aufheizens wird ausgewertet. Die Glasübergangstemperatur
beträgt –1,36°C. Die Elastizität
des Materials wird mittels Zug-Dehnungs-Messungen bestimmt. Die
Messungen werden bei 37°C durchgeführt. Die Ziehgeschwindigkeit
beträgt 10 mm/min. Es werden mehrere Messungen durchgeführt
und das Ergebnis gemittelt. Das E-Modul beträgt 1,75 N/mm2 und die Abrisskraft 0,43 N/mm2.
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Beispiel 3: Vernetzung des Polyesters
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Das
nach dem Beispiel 1 hergestellte Polymer wird mit Methacrylsäure-2-ethoxyethylester
radikalisch vernetzt. Dazu werden 8,25 g (67 wt%) des Polyesters
in 4 ml Methacrylsäureester gelöst. Danach werden 0,07
wt% an Initiator (2,2'-Azobis-2,4-dimethylvaleronitril) hinzu gegeben.
Die Vernetzung wird bei 60°C über Nacht in einer
vorgefertigten Form durchgeführt. Man erhält ein
transparentes, dehnbares Material, das im Hochvakuumofen bei 125°C
und 1,2 mbar gehärtet wird. Die Glasübergangstemperatur
wird mittels DSC-Analyse bestimmt. Die Aufheizrate beträgt
5 K/min. Das Ergebnis des zweiten Aufheizens wird ausgewertet. Die Glasübergangstemperatur
beträgt –22,0°C. Die Elastizität
des Materials wird mittels Zug-Dehnungs-Messungen bestimmt. Die
Messungen werden bei 37°C durchgeführt. Die Ziehgeschwindigkeit
beträgt 10 mm/min. Es werden mehrere Messungen durchgeführt und
das Ergebnis gemittelt. Das E-Modul beträgt 1,20 N/mm2 und die Abrisskraft 0,21 N/mm2.
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Beispiel 4: Vernetzung des Polyesters
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Das
nach dem Beispiel 1 hergestellte Polymer wird mit Methacrylsäure-2-ethoxyethylester
radikalisch vernetzt. In 13,0 g Methacrylsäureester werden
20 wt% des Polyesters gelöst. Danach werden 0,07 wt% an Initiator
(2,2'-Azobis-2,4-dimethylvaleronitril) hinzu gegeben. Die Vernetzung
wird bei 60°C über Nacht in einer vorgefertigten
Form durchgeführt. Man erhält ein transparentes,
dehnbares Material, das im Hochvakuumofen bei 125°C und
1,2 mbar gehärtet wird. Die Glasübergangstemperatur
wird mittels DSC-Analyse bestimmt. Die Aufheizrate beträgt
5 K/min. Das Ergebnis des zweiten Aufheizens wird ausgewertet. Die
Glasübergangstemperatur beträgt –19,0°C.
Die Elastizität des Materials wird mittels Zug-Dehnungs-Messungen
bestimmt. Die Messungen werden bei 37°C durchgeführt.
Die Ziehgeschwindigkeit beträgt 10 mm/min. Es werden mehrere Messungen
durchgeführt und das Ergebnis gemittelt. Das E-Modul beträgt
1,12 N/mm2 und die Abrisskraft 0,25 N/mm2.
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Beispiel 5: Vernetzung des Polyesters
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Das
nach dem Beispiel 1 hergestellte Polymer wird mit Methacrylsäure-2-ethoxyethylester
und Methacrylsäurefurfurylester radikalisch vernetzt. In
25,0 g von einer Lösung von Methacrylsäure-2-ethoxyethylester
und Methacrylsäurefurfurylester (1:1) werden 2 wt% des
Polyesters gelöst. Danach werden 0,07 wt% an Initiator
(2,2'-Azobis-2,4-dimethylvaleronitril) hinzu gegeben. Die Vernetzung
wird bei 60°C über Nacht in einer vorgefertigten
Form durchgeführt. Man erhält ein transparentes,
dehnbares Material, das im Hochvakuumofen bei 125°C und
1,2 mbar gehärtet wird. Die Glasübergangstemperatur
wird mittels DSC-Analyse bestimmt. Die Aufheizrate beträgt
5 K/min. Das Ergebnis des zweiten Aufheizens wird ausgewertet. Die
Glasübergangstemperatur beträgt 29°C.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 03/033563
A1 [0007, 0015]
- - GB 641310 [0018]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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H. Cherdorn, H. Ritter Praktikum der Makromolekularen Stoffe, Wiley-VCH,
Weinheim, 1999 [0007]
- - N. Teramoto, M. Ozeki, I. Fujiwara, M. Shibata Journal of
Applied Polymer Science, 2005, 95, 1473–1480 [0015]
- - S. M. Jenkins, H. J. Wadsworth, S. Bromidge, B. S. Orlek,
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