EP2331636A2 - Thermoplastic polymer systems modified by copolymers with functionalised blocks - Google Patents

Thermoplastic polymer systems modified by copolymers with functionalised blocks

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Publication number
EP2331636A2
EP2331636A2 EP09756157A EP09756157A EP2331636A2 EP 2331636 A2 EP2331636 A2 EP 2331636A2 EP 09756157 A EP09756157 A EP 09756157A EP 09756157 A EP09756157 A EP 09756157A EP 2331636 A2 EP2331636 A2 EP 2331636A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
block
copolymer
polymer
acrylic
meth
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09756157A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Pierre Disson
Thomas Fine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • C08L75/06Polyurethanes from polyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L35/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical, and containing at least one other carboxyl radical in the molecule, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention generally relates to thermoplastic polymers modified with acrylic block copolymers functionalized with hydrophilic monomers.
  • Block Copolymer A definition of Block Copolymer is given by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) ⁇ Pure Appl. Chem., Vol. 68, No.12, pp. 2287-2311, 1996).
  • a block copolymer is defined as a macromolecule consisting of at least two segments linked by covalent chemical bonds, each segment possibly being a copolymer or a homopolymer according to the IUPAC definitions, and where each segment has at least one different characteristic of the adjacent segment.
  • block copolymers As known block copolymers, mention may be made of styrene copolymers of the polystyrene-polyisoprene, polystyrene-polyisoprene-polystyrene, polystyrene-polybutadiene, polystyrene-polybutadiene-polystyrene type and the hydrogenated forms of these latter polymers. There are also block copolymers in which some blocks are themselves random copolymers, for example grades of block copolymers containing reactive maleic anhydride comonomers in one of the two blocks.
  • acrylic block copolymers for example diblocks of the polymethyl methacrylate-butyl polyacrylate (PMM Ap ABu), polymethacrylate type. methyl - polybutadiene, or triblocks of polymethyl methacrylate - butyl polyacrylate - polymethyl methacrylate, polystyrene - polybutadiene - polymethyl methacrylate type.
  • the first block copolymers comprising combinations of acrylic monomers and methacrylic monomers are described in patent EP0408429.
  • block copolymers make it possible to obtain new morphologies, in particular with organizations in domains of a few nanometers of the different phases constituted by each of the blocks. These organizations are for example described in Macromolecules, Vol. 13, No. 6, 1980, pp. 1602-1617, or in Macromolecules, vol. 39, No. 17, 2006, pp. 5804-5814.
  • a block copolymer of which one of the blocks is compatible with a third polymer acting as a matrix For example, as described in WO 03/062293, a PMMA-p block copolymer ABu-PMM A introduced into a PMMA matrix leads, thanks to the affinity of the PMMA arms of the block polymer with the PMMA matrix, to the fine distribution of flexible pABu domains playing the role of shock enhancer. More particularly, it is a question of using block copolymers comprising hydrophobic monomers to reinforce thermoplastic matrices, in order to obtain resins that are both transparent and resistant to impact.
  • the block copolymers described in this document have a general formula B- (A) n, n being between 2 and 20, B being a flexible polymer block having a glass transition temperature (Tg) of less than 0 ° C. A being a rigid polymer block of Tg greater than 0 0 C.
  • thermoplastic matrices by means of predominantly hydrophobic block copolymers of formula B- (A) n whose block A is of the same nature or compatible with the matrix.
  • Systems have also been described combining thermoplastic matrices containing polyether or polyester segments with acrylic copolymers having hydrophilic groups; however, these acrylic copolymers are not block copolymers.
  • a copolymer of 90% of dimethylacrylamide and 10% of butyl acrylate is incorporated into a thermoplastic polyurethane, Estane ® 5702, to improve the absorption properties of 'water.
  • the hydrophilic acrylic copolymer does not correspond to a block structure and a fortiori does not contain any hydrophobic block. Indeed, it is obtained simply by conventional radical polymerization, as described in Example 2 of said document: the monomers are introduced into a reactor together with an initiator of azobisisobutyronitrile type. No additive of those known to obtain controlled radical polymerizations is introduced. Under these conditions, the distribution of the monomers in the copolymer corresponds to a statistical organization, depending on the reactivity of each of the monomers. For further details explaining the differences between conventional radical polymerization and controlled radical polymerization, for example, see Chapter 8 of "Handbook of Radical Polymerization", John Wiley & Sons, 2002. It has now been found that Thermoplastic materials with improved mechanical properties can be obtained by modifying a flexible thermoplastic matrix of polyester or polyether type with acrylic block copolymers functionalized with hydrophilic monomers.
  • Thermoplastic polymers containing flexible segments of polyester or polyether type are found, for example, in copolyamide, copolyester, thermoplastic polyurethane and polyacetal materials. They are used in various applications such as shoe soles, tubes, flexible mechanical parts used in the automobile (bellows, gaskets, gears, belts), applications that subject these materials to conditions of wear, abrasion, mechanical stresses. The improvement of their mechanical properties such as elongation and resistance to breakage, abrasion resistance, is still sought. In addition their hydrophilicity makes the implementation sensitive to the processing conditions and can thus alter the properties of the material.
  • thermoplastic polymers containing flexible segments of polyester or polyether type it is therefore necessary to improve the window of implementation of thermoplastic polymers containing flexible segments of polyester or polyether type by controlling the rheology and the mechanical properties of the polymer in the molten state.
  • certain applications of thermoplastic polymers containing flexible segments of polyether or polyester type such as tubes, connectors for medical applications, require not only good mechanical properties but also transparency.
  • mechanical properties of thermoplastic materials which contain flexible segments of polyether or polyester type in general, especially during extrusion, blowing and calendering operations, while maintaining the properties inherent to these materials. such as transparency, surface appearance, adhesion properties, at a level at least equal to that of the unmodified material. It is an object of the present invention to provide novel thermoplastic materials modified by functionalized acrylic block copolymers having improved properties.
  • the subject of the invention is a mixture of polymers, comprising: as a host polymer, a thermoplastic material which contains flexible segments of polyether or polyester type having a Tg of less than 20 ° C. as measured by differential calorimetry at scavenger (DSC), and at least one acrylic block copolymer, dispersed in and miscible with said host polymer, said block copolymer having at least one hydrophilic monomer.
  • a host polymer a thermoplastic material which contains flexible segments of polyether or polyester type having a Tg of less than 20 ° C. as measured by differential calorimetry at scavenger (DSC), and at least one acrylic block copolymer, dispersed in and miscible with said host polymer, said block copolymer having at least one hydrophilic monomer.
  • DSC differential calorimetry at scavenger
  • the invention is particularly directed to host polymers in which the ester or ether function is in the polymer backbone.
  • thermoplastic material is an elastomer, the polyether or polyester segments of the host polymer having a Tg of less than 10 ° C.
  • the invention relates to the use of acrylic block copolymers comprising at least one hydrophilic monomer for reinforcing thermoplastic polymers containing flexible segments of polyether or polyester type.
  • hydrophilic monomers refers to monomers that can form hydrogen bonds with water and polar solvents; they are molecules that have oxygen or nitrogen atoms in their basic structure (skeleton).
  • hydrophilicity of a monomer can also be defined by means of the corresponding homopolymers which are water-soluble or water-dispersible or of which an ionic form of these homopolymers is.
  • a homopolymer is said to be water-soluble if it forms a clear solution when it is in solution at 5% by weight in water at 25 ° C.
  • a homopolymer is said to be water-dispersible if, at 5% by weight in water and at 25 ° C., it forms a stable suspension of fine, generally spherical particles.
  • the average particle size constituting said dispersion is less than 1 mm, and more generally, varies between 5 and 400 nm, preferably from 10 to 250 nm. These particle sizes are measured by light scattering.
  • the hydrophilicity of a monomer can be further assessed by the logarithmic value of the octanol-1 / water apparent partition coefficient, also called log P or logKow; it can be considered that a monomer is hydrophilic when this value is less than or equal to 2, for example between -8 and 2.
  • log P values are known and are determined according to a standard test which determines the concentration of the monomer in the water. octanol and in water.
  • hydrophobic monomer is meant a monomer molecule that repels water, that is, that is insoluble in water and therefore can not create hydrogen bonds with water molecules.
  • Their basic structure is composed of atoms of hydrogen and carbon.
  • thermoplastic polymer materials containing flexible segments of polyether or polyester type.
  • thermoplastic polymer materials containing flexible segments of polyether or polyester type.
  • These thermoplastic materials have inherent properties such as resistance to abrasion, good mechanical properties at high temperature, a pleasant touch ("soft touch").
  • the thermoplastic materials modified according to the invention maintain very good transparency properties (which testify to the good miscibility between the resin and the block copolymers), and in addition acquire new properties, especially mechanical ones, such as a better mechanical strength. the molten state during processing operations specific to thermoplastic materials, such as extrusion, blowing or calendering operations.
  • the invention relates to a polymer blend, comprising: as host polymer, a thermoplastic material which contains flexible segments, of polyether or polyester type, having a Tg of less than 20 ° C. as measured by differential scanning calorimetry (DSC) and at least one acrylic block copolymer dispersed in said host polymer and miscible therewith, said block copolymer comprising at least one hydrophilic monomer.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the thermoplastic material forming the host polymer according to the invention contains flexible segments of polyether or polyester type.
  • the term "flexible segment” is intended to mean any polymer fragment of homogeneous structure whose Tg is less than 20 ° C., preferably less than 10 ° C., and more preferentially less than 0 ° C.
  • the host is preferably chosen from polyester homopolymers, polyether homopolymers, polyacetals, for example polyoxymethylene or copolymers of polyoxymethylene and trioxane, or block copolymers classified in the family of thermoplastic elastomers, such as copolyester esters and copolyesters.
  • ether polyether block amides, elastomeric polyurethanes (TPU) TPU-ether type, TPU-ester, TPU-polycaprolactone, or polymers where the flexible segment or a part thereof contains thioether functions.
  • TPU elastomeric polyurethanes
  • thermoplastic material is an elastomer having a Tg of the polyether block or polyester less than 10 0 C.
  • thermoplastic material any polymer-based material having little or no covalent bonds between the polymer chains, and capable of softening under the effect of temperature to be put into operation. works by techniques such as injection, extrusion, extrusion blow molding or calendering.
  • the percentage of flexible segments in the host polymer is 20 to 100%, preferably 40 to 90% by weight.
  • the presence of these soft segments ensures good miscibility with the acrylic block copolymer of the invention as proven inter alia by the excellent transparency qualities presented by the polymer mixtures subject of the invention.
  • thermoplastic polymers can be improved by the incorporation of acrylic block copolymers functionalized with hydrophilic monomers in these matrices, for example the ability to be printed or varnish, resistance to aging due to exposure to UV radiation, chemical resistance especially to oils and hydrocarbons.
  • the host polymer has a molecular weight of from 10,000 to 1,000,000 daltons, preferably from 20,000 to 250,000 daltons.
  • This copolymer is chosen from block copolymers ABC and AB in which: each block is connected to the other by means of a covalent bond or of an intermediate molecule connected to one of the blocks by a covalent bond and to another block by another covalent bond,
  • At least one of the monomers is derived from a derivative of acrylic or methacrylic acid
  • block A is a homopolymer of a hydrophilic monomer or a copolymer of several hydrophilic monomers, or a copolymer of at least one hydrophilic monomer and of at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer
  • block C is a homopolymer or a copolymer of (meth) acrylic or styrenic monomers. It may contain one or more hydrophobic monomers and / or one or more hydrophilic monomers
  • - block B is incompatible with block A and the optional block C; its glass transition temperature Tg is less than 20 ° C.
  • the block copolymer is such that the block B is incompatible with the (s) block (s) side A and C, that is to say they have a parameter of interaction of Flory-Huggins% AB greater than 0 at room temperature.
  • the phase separation results in the formation of domains comprising segments from block B and domains comprising segments from block A and / or block C, the size of these areas ranging from a few nanometers to a few tens of nanometers.
  • Block A is a homopolymer of a hydrophilic monomer or a copolymer of several hydrophilic monomers, or a copolymer of at least one hydrophilic monomer and at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer.
  • Block A may also contain a styrenic monomer, preferably less than 10% by weight.
  • the hydrophobic acrylic or methacrylic monomer (s) are preferentially C1-C8 alkyl methacrylates, and more preferably methyl methacrylate.
  • hydrophilic monomer mention may be made of:
  • amides derived from these acids for example dimethyl acrylamide (DMA), acrylamide, N-methyl acrylamide, N-methyl acrylamide, hydroxyethylacrylamide, optionally quaternized 2-aminoethyl amino (meth) acrylates, acrylates or methacrylates, optionally alkoxylated polyoxyalkylene (meth) acrylates, for example polyethylene glycol (meth) acrylates (PEG), (meth) methoxypolyethylene glycol acrylates, polypropylene glycol (meth) acrylates, maleic, itaconic, fumaric, maleic anhydride, hydroxy (meth) acrylates, for example 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, vinyl hydrosulfide monomers such as N-vinylpyr
  • Block A is a copolymer of at least one hydrophilic monomer and at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer
  • the proportion of hydrophilic monomer will be greater than 5% by weight, preferably greater than 10%.
  • Block B is elastomeric and essentially hydrophobic, ie free of hydrophilic monomer, but may contain a small fraction (less than 5% by weight of hydrophilic monomer).
  • the Tg of B is less than 20 ° C., preferably less than 10 ° C., and more preferably less than 0 ° C.
  • the monomers used to synthesize the elastomeric B block are (meth) acrylates, preferably (C 1 -C 8) alkyl (meth) acrylates, chosen so that the T g of the copolymer is less than 20 ° C. as an example of (meth) acrylic monomers of low Tg ethyl acrylate (-24 0 C), butyl acrylate (ABu), (-54 0 C), 2-ethylhexyl acrylate ( -85 ° C.), hydroxyethyl acrylate (-15 ° C.), butyl methacrylate (20 ° C.) and 2-ethylhexyl methacrylate (-10 ° C.). Butyl acrylate is advantageously used.
  • (Meth) acrylates are different from those of block A to meet the condition of incompatibility between B and A.
  • Block B may also contain a styrenic monomer, preferably less than 10% by weight.
  • the diblock A-B has a number-average molar mass which may be between 10,000 g / mol and 500,000 g / mol, preferably between 20,000 and 200,000 g / mol.
  • the diblock A-B advantageously consists of a mass fraction at A of between 5 and 95% and preferably between 15 and 85%.
  • Block C is a homopolymer or a copolymer of (meth) acrylic or styrenic monomers. It may contain one or more hydrophobic monomers and / or one or more hydrophilic monomers
  • the monomers and optionally comonomers of the block C are chosen from the same family of monomers and optionally comonomers as those described above for the block A, however the presence of the hydrophilic monomer is not mandatory.
  • the two blocks A and C of the triblock ABC may be identical or different. They can be different in their molar mass but consist of the same monomers. If block C contains a hydrophilic monomer, this may be identical or different from the hydrophilic monomer of block A. In a preferred variant of the invention, block C has the same composition and the same molecular mass as block A.
  • the block polymers A, B and C may be manufactured by any polymerization means suitable for obtaining block structures, and in particular by controlled radical polymerization.
  • Controlled radical polymerization is understood to mean a conventional radical polymerization in which a check is made of at least one of the steps chosen from priming, propagation, termination and transfer.
  • the reversible deactivation of growing macroradicals can be mentioned. This reversible deactivation can be caused by the addition of nitroxides in the reaction medium.
  • a persistent radical is for example TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy) which captures the macroradicals and generally leads to homopolymers of very narrow polymolecularities, thus conferring a living character to radical polymerization. It is also possible to mention beta-phosphorylated molecules having a hydrogen alpha to the nitroxide function.
  • the triblock A-B-C has a number-average molar mass which may be between 10,000 g / mol and 500,000 g / mol, preferably between
  • the triblock ABC has the following compositions expressed in mass fraction, the total being 100%: A + C: between 10 and 80% and preferably between 25 and 70%. B: between 90 and 20% and preferably between 75 and 30%.
  • the polymer mixture according to the invention comprises, by weight, the total making 100%: from 0.5% to 70% of at least one block copolymer; from 30 to 99.5% of host polymer.
  • the mixture is obtained using all the thermoplastic blending techniques known to those skilled in the art, for example by extrusion.
  • the mixture may contain other ingredients than the polymers described above, for example plasticizers, lubricants, thermal or UV stabilizers, antioxidants, other polymers, mineral fillers or reinforcements, dyes, pigments. Examples
  • the first part of this example illustrates the synthesis of a poly (n-butyl acrylate) polymer intended to constitute one of the blocks of the copolymers described in the context of the invention.
  • reaction medium After several degassings with nitrogen, the reaction medium is brought to 115 ° C. and this temperature is maintained by thermal regulation for several hours. Samples are taken throughout the reaction in order to: determine the kinetics of gravimetric polymerization (measurement of dry extracts); follow the evolution of the number average molecular weight (Mn) as a function of the conversion of monomer to polymer.
  • reaction medium When the 80% conversion is reached, the reaction medium is cooled to 60 ° C. and the residual n-butyl acrylate is removed by evaporation under vacuum.
  • the second part of this example illustrates the reinforcement of the poly (n-butyl acrylate) prepared above with methyl methacrylate or a mixture of methyl methacrylate and dimethylacrylamide.
  • the polymer P1 is an ABC triblock where the blocks A and C are identical.
  • Block B is a butyl polyacrylate representing 47% by weight of the ABC block copolymer.
  • Blocks A and C consist of a copolymer obtained from 80% of methyl methacrylate monomer, which is a hydrophobic monomer, and 20% of N, N-dimethylacrylamide monomer, which is hydrophilic.
  • the total number-average molecular weight Mn of the copolymer P1 is 50,000.
  • the IEC polymer is a triblock ABC where the blocks A and C are identical.
  • Block B is a butyl polyacrylate representing 50% by weight of the ABC block copolymer.
  • Blocks A and C are identical and consist of polymethyl methacrylate (PMMA). It does not contain any hydrophilic monomer.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • CE2 Polymer (Comparative): The polymer CE2 is a triblock ABC where the blocks A and C are identical.
  • Block B is a butyl polyacrylate representing 50% by weight of the ABC block copolymer.
  • Blocks A and C are identical and consist of polymethyl methacrylate. It does not contain any hydrophilic monomer.
  • the number-average molecular weight of the CE2 polymer is 100,000.
  • the polymers P1, IEC, and CE2 are introduced at a rate of 2% in a Thermoplastic Polyurethane based on an ether-type polydiol (TPU ether) Elastollan ® 1185 A.
  • the homogenization of the mixture of granules is obtained by recirculation of the material in a micro-DSM extruder.
  • the barrel temperatures are set at 190 ° C. and the screw speed at 50 rpm. After 5 minutes of re-circulation in the extruder, the material is sent to the extrusion die and the appearance of the rods observed.
  • the unmodified Elastollan® 1185 A leads to a transparent extrudate, as well as that modified with 2% of the triblock copolymer P1.
  • the extrudates using the polymers CE1 and CE2 are highly veiled. This shows a better compatibility between the polymer P1 and the host polymer.
  • a transmission electron microscopy image after marking microtomed sections with an aqueous solution containing 2% phosphotungstic acid and 2% benzyl alcohol reveals a fine and regular microstructure for the system modified with the polymer P1 (appended FIG. 1). while with CEI and CE2 polymers large nodules, are visible ( Figures 2 and 3 appended, respectively).
  • the phosphotungstic acid labeling process leads to highlight the rich areas of butyl polyacrylate. More precisely, one can observe that in the case of changing the Elastollan ® 1185 A by IEC, the nodules have a diameter of about lOOnm or even higher in some cases.
  • the MPEGMA symbol corresponds to methoxypolyethylene glycol methacrylate.
  • the grade used is Bisomer ® 350MA from COGNIS.
  • the symbol "MAA” corresponds to methacrylic acid, produced by ARKEMA.
  • the DMA symbol corresponds to dimethylacrylamide, available from the company JARCHEM.
  • the "ABu” symbol corresponds to n-butyl acrylate, available from the company ARKEMA.
  • the symbol “MMA” corresponds to methyl methacrylate, also supplied by ARKEMA.
  • the fractions indicated correspond to the mass fraction of each monomer polymerized in the block concerned.
  • the symbol “p” indicates that it is the polymer, the symbol “co” of a copolymer. In the examples of the table, the copolymers are symmetrical and the blocks A and C identical.
  • the acrylic polymers are introduced at a rate of 5% in a thermoplastic polyurethane based on an ether-type polydiol (TPU ether) Estane ® 58887, or an ester polydiol ester (TPU ester) Estane ® 58206.
  • TPU ether ether-type polydiol
  • TPU ester ester polydiol ester
  • the homogenization of the mixture of granules is obtained by re-circulation of the material in a micro-DSM extruder.
  • the barrel temperatures are set at 190 ° C. and the screw speed at 100 rpm.
  • After 5 minutes of recirculation in the extruder the material is sent to a mold for obtaining a tensile test specimen.
  • the tensile tests are carried out according to the ISO527 standard, on test pieces corresponding to the IBA geometry defined in this standard.

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Abstract

The present invention relates to thermoplastic polymers modified by copolymers that contain acrylic blocks and are functionalised using hydrophilic monomers. The invention relates to a polymer mixture that includes, as a host polymer, a thermoplastic material containing flexible polyether or polyester segments, and at least one copolymer with acrylic blocks dispersed in said host polymer and miscible with the latter, said block copolymer including at least one hydrophilic monomer. The thermoplastic materials modified according to the invention maintain very good transparency properties and further acquire new properties, in particular mechanical properties such as improved mechanical resistance in the molten state during transformation operations characteristic of thermoplastic materials such as extrusion, blowing or calendering operations.

Description

SYSTEMES POLYMERES THERMOPLASTIQUES MODIFIES AU MOYEN DE COPOLYMERES A BLOCS FONCTIONNALISES MODIFIED THERMOPLASTIC POLYMER SYSTEMS USING FUNCTIONALIZED BLOCK COPOLYMERS
La présente invention concerne d'une manière générale les polymères thermoplastiques modifiés au moyen de copolymères à blocs acryliques fonctionnalisés par des monomères hydrophiles.The present invention generally relates to thermoplastic polymers modified with acrylic block copolymers functionalized with hydrophilic monomers.
Une définition de Copolymère à blocs est donnée par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (IUPAC) {Pure Appl. Chem., Vol. 68, No.12, pp. 2287-2311, 1996). Dans le cadre de la présente invention, on définit un copolymère à blocs comme une macromolécule constituée d'au moins deux segments liés par des liaisons chimiques covalentes, chaque segment pouvant être un copolymère ou un homopolymère selon les définitions de l' IUPAC, et où chaque segment présente au moins une caractéristique différente du segment adjacent. A titre de copolymères à blocs connus, on peut citer les copolymères styréniques du type polystyrène - polyisoprène, polystyrène - polyisoprène -polystyrène, polystyrène - polybutadiène, polystyrène - polybutadiène-polystyrène et les formes hydrogénées de ces derniers polymères. Il existe aussi des copolymères à blocs dans lesquels certains blocs sont eux- mêmes des copolymères statistiques, par exemple des grades de copolymères à blocs contenant des comonomères réactifs de type anhydride maléique dans un des deux blocs.A definition of Block Copolymer is given by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) {Pure Appl. Chem., Vol. 68, No.12, pp. 2287-2311, 1996). In the context of the present invention, a block copolymer is defined as a macromolecule consisting of at least two segments linked by covalent chemical bonds, each segment possibly being a copolymer or a homopolymer according to the IUPAC definitions, and where each segment has at least one different characteristic of the adjacent segment. As known block copolymers, mention may be made of styrene copolymers of the polystyrene-polyisoprene, polystyrene-polyisoprene-polystyrene, polystyrene-polybutadiene, polystyrene-polybutadiene-polystyrene type and the hydrogenated forms of these latter polymers. There are also block copolymers in which some blocks are themselves random copolymers, for example grades of block copolymers containing reactive maleic anhydride comonomers in one of the two blocks.
Le développement de la polymérisation anio nique et de la polymérisation radicalaire contrôlée ont permis vers le début des années 1990 la synthèse de copolymères à blocs acryliques, par exemple des diblocs de type polyméthacrylate de méthyle - polyacrylate de butyle (PMM A-p ABu), polyméthacrylate de méthyle - polybutadiène, ou encore des triblocs de type polyméthacrylate de méthyle - polyacrylate de butyle - polyméthacrylate de méthyle, polystyrène - polybutadiène - polyméthacrylate de méthyle. Les premiers copolymères à bloc comportant des combinaisons de monomères acryliques et de monomères méthacryliques sont décrits dans le brevet EP0408429. En comparaison à des copolymères statistiques, les copolymères à blocs permettent d'obtenir des morphologies nouvelles, avec en particulier des organisations en domaines de quelques nanomètres des différentes phases constituées par chacun des blocs. Ces organisations sont par exemple décrites dans Macromolecules, Vol. 13, N°6, 1980, pp. 1602-1617, ou encore dans Macromolecules, vol. 39, N°17, 2006, pp. 5804- 5814.The development of anionic polymerization and controlled radical polymerization enabled, in the early 1990s, the synthesis of acrylic block copolymers, for example diblocks of the polymethyl methacrylate-butyl polyacrylate (PMM Ap ABu), polymethacrylate type. methyl - polybutadiene, or triblocks of polymethyl methacrylate - butyl polyacrylate - polymethyl methacrylate, polystyrene - polybutadiene - polymethyl methacrylate type. The first block copolymers comprising combinations of acrylic monomers and methacrylic monomers are described in patent EP0408429. In comparison with random copolymers, block copolymers make it possible to obtain new morphologies, in particular with organizations in domains of a few nanometers of the different phases constituted by each of the blocks. These organizations are for example described in Macromolecules, Vol. 13, No. 6, 1980, pp. 1602-1617, or in Macromolecules, vol. 39, No. 17, 2006, pp. 5804-5814.
Il est également possible de concevoir un copolymère à blocs dont un des blocs est compatible avec un tiers polymère jouant le rôle de matrice. Par exemple, comme décrit dans WO 03/062293, un copolymère à blocs de type PMMA-p ABu-PMM A introduit dans une matrice PMMA conduit, grâce à l'affinité des bras PMMA du polymère à blocs avec la matrice PMMA, à la distribution fine de domaines souples de pABu jouant le rôle de renforçant au choc. Plus particulièrement, il s'agit d'utiliser des copolymères à blocs comportant des monomères hydrophobes pour renforcer des matrices thermoplastiques, afin d'obtenir des résines à la fois transparentes et résistantes au choc. Les copolymères à blocs décrits dans ce document ont une formule générale B- (A)n, n étant compris entre 2 et 20, B étant un bloc polymère à caractère souple de température de transition vitreuse (Tg) inférieure à 00C, A étant un bloc polymère à caractère rigide de Tg supérieure à 00C.It is also possible to design a block copolymer of which one of the blocks is compatible with a third polymer acting as a matrix. For example, as described in WO 03/062293, a PMMA-p block copolymer ABu-PMM A introduced into a PMMA matrix leads, thanks to the affinity of the PMMA arms of the block polymer with the PMMA matrix, to the fine distribution of flexible pABu domains playing the role of shock enhancer. More particularly, it is a question of using block copolymers comprising hydrophobic monomers to reinforce thermoplastic matrices, in order to obtain resins that are both transparent and resistant to impact. The block copolymers described in this document have a general formula B- (A) n, n being between 2 and 20, B being a flexible polymer block having a glass transition temperature (Tg) of less than 0 ° C. A being a rigid polymer block of Tg greater than 0 0 C.
La divulgation de ce document se limite toutefois aux avantages résultant de la modification de matrices thermoplastiques au moyen de copolymères à blocs majoritairement hydrophobes de formule B-(A)n dont le bloc A est de même nature ou compatible avec la matrice. II a également été décrit des systèmes combinant des matrices thermoplastiques contenant des segments polyéthers ou polyesters avec des copolymères acryliques comportant des groupements hydrophiles ; néanmoins, ces copolymères acryliques ne sont pas des copolymères à bloc. Par exemple dans l'exemple 15 de la demande US 3.879.943, un copolymère de 90% de diméthylacrylamide et 10% d'acrylate de butyle est incorporé à un polyuréthanne thermoplastique, Estane® 5702, pour en améliorer les propriétés d'absorption d'eau. Cependant le copolymère acrylique hydrophile ne correspond pas à une structure à bloc et a fortiori ne contient aucun bloc hydrophobe. En effet celui-ci est obtenu simplement par polymérisation radicalaire classique, comme décrit dans l'exemple 2 dudit document : les monomères sont introduits dans un réacteur en même temps qu'un amorceur d type azobisisobutyronitrile. Aucun additif de ceux connus pour obtenir des polymérisations radicalaires contrôlées n'est introduit. Dans ces conditions, la répartition des monomères dans le copolymère répond à une organisation statistique, dépendant de la réactivité de chacun des monomères. Pour de plus amples détails expliquant les différences entre une polymérisation radicalaire classique et une polymérisation radicalaire contrôlée, on pourra par exemple se référer au chapitre 8 de « Handbook of Radical Polymerization », John Wiley & Sons, 2002. II a maintenant été trouvé que des matériaux thermoplastiques aux propriétés mécaniques améliorées peuvent être obtenus en modifiant une matrice thermoplastique à segments souples de type polyester ou polyéther avec des copolymères à blocs acryliques fonctionnalisés par des monomères hydrophiles.The disclosure of this document is however limited to the advantages resulting from the modification of thermoplastic matrices by means of predominantly hydrophobic block copolymers of formula B- (A) n whose block A is of the same nature or compatible with the matrix. Systems have also been described combining thermoplastic matrices containing polyether or polyester segments with acrylic copolymers having hydrophilic groups; however, these acrylic copolymers are not block copolymers. For example in Example 15 of US Application 3,879,943, a copolymer of 90% of dimethylacrylamide and 10% of butyl acrylate is incorporated into a thermoplastic polyurethane, Estane ® 5702, to improve the absorption properties of 'water. However, the hydrophilic acrylic copolymer does not correspond to a block structure and a fortiori does not contain any hydrophobic block. Indeed, it is obtained simply by conventional radical polymerization, as described in Example 2 of said document: the monomers are introduced into a reactor together with an initiator of azobisisobutyronitrile type. No additive of those known to obtain controlled radical polymerizations is introduced. Under these conditions, the distribution of the monomers in the copolymer corresponds to a statistical organization, depending on the reactivity of each of the monomers. For further details explaining the differences between conventional radical polymerization and controlled radical polymerization, for example, see Chapter 8 of "Handbook of Radical Polymerization", John Wiley & Sons, 2002. It has now been found that Thermoplastic materials with improved mechanical properties can be obtained by modifying a flexible thermoplastic matrix of polyester or polyether type with acrylic block copolymers functionalized with hydrophilic monomers.
Les polymères thermoplastiques contenant des segments souples de type polyester ou polyéther se retrouvent par exemple dans des matériaux de type copolyamides , copolyesters , polyuréthannes thermoplastiques, polyacétals. Ils sont utilisés dans diverses applications telles les semelles de chaussures, les tubes, les pièces mécaniques souples utilisées dans l'automobile (soufflets, joints, engrenages, courroies), applications qui soumettent ces matériaux à des conditions d'usure, d'abrasion, de sollicitations mécaniques. L'amélioration de leurs propriétés mécaniques comme l'élongation et la résistance à la rupture, la résistance à l'abrasion, est toujours recherchée. De plus leur hydrophilie rend la mise en œuvre sensible aux conditions de transformation et peut ainsi altérer les propriétés du matériau.Thermoplastic polymers containing flexible segments of polyester or polyether type are found, for example, in copolyamide, copolyester, thermoplastic polyurethane and polyacetal materials. They are used in various applications such as shoe soles, tubes, flexible mechanical parts used in the automobile (bellows, gaskets, gears, belts), applications that subject these materials to conditions of wear, abrasion, mechanical stresses. The improvement of their mechanical properties such as elongation and resistance to breakage, abrasion resistance, is still sought. In addition their hydrophilicity makes the implementation sensitive to the processing conditions and can thus alter the properties of the material.
Il est donc nécessaire d'améliorer la fenêtre de mise en œuvre des polymères thermoplastiques contenant des segments souples de type polyester ou polyéther en contrôlant la rhéologie et les propriétés mécaniques du polymère à l'état fondu. Enfin certaines applications de polymères thermoplastiques contenant des segments souples de type polyéther ou polyester, comme des tubes, des raccords pour les applications médicales, nécessitent non seulement de bonnes propriétés mécaniques mais également de la transparence. Il existe donc un besoin d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux thermoplastiques qui contiennent des segments souples de type polyéther ou polyester, en général, notamment lors des opérations d'extrusion, soufflage, calandrage, tout en maintenant les propriétés inhérentes à ces matériaux, telles que la transparence, l'aspect de surface, les propriétés d'adhésion, à un niveau au moins égal à celui du matériau non modifié. La présente invention a pour but de proposer de nouveaux matériaux thermoplastiques modifiés au moyen de copolymères à blocs acryliques fonctionnalisés et présentant des propriétés améliorées.It is therefore necessary to improve the window of implementation of thermoplastic polymers containing flexible segments of polyester or polyether type by controlling the rheology and the mechanical properties of the polymer in the molten state. Finally, certain applications of thermoplastic polymers containing flexible segments of polyether or polyester type, such as tubes, connectors for medical applications, require not only good mechanical properties but also transparency. There is therefore a need to improve the mechanical properties of thermoplastic materials which contain flexible segments of polyether or polyester type, in general, especially during extrusion, blowing and calendering operations, while maintaining the properties inherent to these materials. such as transparency, surface appearance, adhesion properties, at a level at least equal to that of the unmodified material. It is an object of the present invention to provide novel thermoplastic materials modified by functionalized acrylic block copolymers having improved properties.
Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un mélange de polymères, comprenant : comme polymère-hôte, un matériau thermoplastique qui contient des segments souples de type polyéther ou polyester ayant une Tg inférieure à 200C comme mesurée par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), et au moins un copolymère à blocs acrylique, dispersé dans ledit polymère-hôte et miscible avec celui-ci, ledit copolymère à blocs comportant au moins un monomère hydrophile.According to a first aspect, the subject of the invention is a mixture of polymers, comprising: as a host polymer, a thermoplastic material which contains flexible segments of polyether or polyester type having a Tg of less than 20 ° C. as measured by differential calorimetry at scavenger (DSC), and at least one acrylic block copolymer, dispersed in and miscible with said host polymer, said block copolymer having at least one hydrophilic monomer.
L'invention vise tout particulièrement les polymères-hôte dans lesquels la fonction ester ou éther se trouve dans le squelette polymérique.The invention is particularly directed to host polymers in which the ester or ether function is in the polymer backbone.
Dans une variante préférée de réalisation, le matériau thermoplastique est un élastomère, les segments polyéthers ou polyesters du polymère hôte ayant une Tg inférieure à 100C.In a preferred variant embodiment, the thermoplastic material is an elastomer, the polyether or polyester segments of the host polymer having a Tg of less than 10 ° C.
Selon un deuxième aspect, l'invention a trait à l'utilisation de copolymères à blocs acryliques comportant au moins un monomère hydrophile pour renforcer des polymères thermoplastiques contenant des segments souples de type polyéther ou polyester. Dans la présente invention, on désigne par « monomères hydrophiles » des monomères qui peuvent former des liaisons hydrogène avec l'eau et les solvants polaires ; ce sont des molécules qui présentent des atomes d'oxygène ou d'azote dans leur structure de base (squelette).According to a second aspect, the invention relates to the use of acrylic block copolymers comprising at least one hydrophilic monomer for reinforcing thermoplastic polymers containing flexible segments of polyether or polyester type. In the present invention, the term "hydrophilic monomers" refers to monomers that can form hydrogen bonds with water and polar solvents; they are molecules that have oxygen or nitrogen atoms in their basic structure (skeleton).
L'hydrophilie d'un monomère peut également être définie au moyen des homopolymères correspondants qui sont hydrosolubles ou hydrodispersibles ou dont une forme ionique de ces homopolymères l'est.The hydrophilicity of a monomer can also be defined by means of the corresponding homopolymers which are water-soluble or water-dispersible or of which an ionic form of these homopolymers is.
Un homopolymère est dit hydrosoluble s'il forme une solution limpide lorsqu'il est en solution à 5% en poids dans l'eau, à 25°C.A homopolymer is said to be water-soluble if it forms a clear solution when it is in solution at 5% by weight in water at 25 ° C.
Un homopolymère est dit hydrodispersible si, à 5% en poids dans l'eau et à 25°C, il forme une suspension stable de fines particules, généralement sphériques. La taille moyenne des particules constituant ladite dispersion est inférieure à 1 mm, et, plus généralement, varie entre 5 et 400 nm, de préférence de 10 à 250 nm. Ces tailles de particules sont mesurées par diffusion de lumière.A homopolymer is said to be water-dispersible if, at 5% by weight in water and at 25 ° C., it forms a stable suspension of fine, generally spherical particles. The average particle size constituting said dispersion is less than 1 mm, and more generally, varies between 5 and 400 nm, preferably from 10 to 250 nm. These particle sizes are measured by light scattering.
L'hydrophilie d'un monomère peut encore être appréciée au moyen de la valeur du logarithme du coefficient de partage apparent octanol-1/eau, aussi appelé log P ou logKow ; on peut considérer qu'un monomère est hydrophile lorsque cette valeur est inférieure ou égale ou 2, par exemple comprise entre -8 et 2. Les valeurs de log P sont connues et sont déterminées selon un test standard qui détermine la concentration du monomère dans l'octanol et dans l'eau.The hydrophilicity of a monomer can be further assessed by the logarithmic value of the octanol-1 / water apparent partition coefficient, also called log P or logKow; it can be considered that a monomer is hydrophilic when this value is less than or equal to 2, for example between -8 and 2. The log P values are known and are determined according to a standard test which determines the concentration of the monomer in the water. octanol and in water.
On entend par « monomère hydrophobe » une molécule de monomère qui repousse l'eau, autrement dit qui est insoluble dans l'eau et ne peut donc créer des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau. Leur structure de base est composée d'atomes d'hydrogène et de carbone.By "hydrophobic monomer" is meant a monomer molecule that repels water, that is, that is insoluble in water and therefore can not create hydrogen bonds with water molecules. Their basic structure is composed of atoms of hydrogen and carbon.
Description détaillée La demanderesse a trouvé que le fait de fonctionnaliser des copolymères à blocs acryliques avec divers monomères hydrophiles facilite grandement la miscibilité de ces copolymères avec des matériaux polymères thermoplastiques contenant des segments souples de type polyéther ou polyester. Ces matériaux thermoplastiques présentent des propriétés inhérentes telles que résistance à l'abrasion, bonnes propriétés mécaniques à température élevée, un toucher agréable (« soft touch »). Les matériaux thermoplastiques modifiés selon l'invention maintiennent de très bonnes propriétés de transparence (ce qui témoigne de la bonne miscibilité entre la résine et le copolymères à blocs), et acquièrent de plus des propriétés nouvelles, notamment mécaniques, comme une meilleure tenue mécanique à l'état fondu lors des opérations de transformation propres aux matériaux thermoplastiques, telles que les opérations d'extrusion, de soufflage ou de calandrage.DETAILED DESCRIPTION The applicant has found that functionalizing acrylic block copolymers with various hydrophilic monomers greatly facilitates the miscibility of these copolymers with thermoplastic polymer materials containing flexible segments of polyether or polyester type. These thermoplastic materials have inherent properties such as resistance to abrasion, good mechanical properties at high temperature, a pleasant touch ("soft touch"). The thermoplastic materials modified according to the invention maintain very good transparency properties (which testify to the good miscibility between the resin and the block copolymers), and in addition acquire new properties, especially mechanical ones, such as a better mechanical strength. the molten state during processing operations specific to thermoplastic materials, such as extrusion, blowing or calendering operations.
L'invention vise selon un premier aspect un mélange de polymères, comprenant : comme polymère-hôte, un matériau thermoplastique qui contient des segments souples, de type polyéther ou polyester, ayant une Tg inférieure à 200C comme mesurée par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), - et au moins un copolymère à blocs acrylique, dispersé dans ledit polymère-hôte et miscible avec celui-ci, ledit copolymère à blocs comportant au moins un monomère hydrophile. Polymère-hôte Le matériau thermoplastique formant le polymère-hôte selon l'invention contient des segments souples de type polyéther ou polyester.According to a first aspect, the invention relates to a polymer blend, comprising: as host polymer, a thermoplastic material which contains flexible segments, of polyether or polyester type, having a Tg of less than 20 ° C. as measured by differential scanning calorimetry (DSC) and at least one acrylic block copolymer dispersed in said host polymer and miscible therewith, said block copolymer comprising at least one hydrophilic monomer. Host Polymer The thermoplastic material forming the host polymer according to the invention contains flexible segments of polyether or polyester type.
Par « segment souple » on entend dans le cadre de la présente invention tout fragment de polymère de structure homogène dont la Tg est inférieure à 200C, préférentiellement inférieure à 100C, et plus préférentiellement inférieure à 00C. Le polymère-hôte est choisi de préférence parmi les : homopolymères polyester, homopolymères polyéther, les polyacétals comme par exemple les polyoxymethylene ou les copolymères de polyoxymethylene et de trioxane, ou des copolymères à bloc classés dans la famille des élastomères thermoplastiques comme les copolyesters-esters et copolyesters-éther, les polyéther bloc - amides, les polyuréthannes élastomères (TPU) type TPU-éther, TPU-ester, TPU-polycaprolactone, ou encore les polymères où le segment souple ou une partie de celui-ci contient des fonctions thioéther.In the context of the present invention, the term "flexible segment" is intended to mean any polymer fragment of homogeneous structure whose Tg is less than 20 ° C., preferably less than 10 ° C., and more preferentially less than 0 ° C. The host is preferably chosen from polyester homopolymers, polyether homopolymers, polyacetals, for example polyoxymethylene or copolymers of polyoxymethylene and trioxane, or block copolymers classified in the family of thermoplastic elastomers, such as copolyester esters and copolyesters. ether, polyether block amides, elastomeric polyurethanes (TPU) TPU-ether type, TPU-ester, TPU-polycaprolactone, or polymers where the flexible segment or a part thereof contains thioether functions.
Dans une variante préférée de réalisation, le matériau thermoplastique est un élastomère, présentant une Tg du bloc polyéther ou polyester inférieure à 100C.In a preferred embodiment, the thermoplastic material is an elastomer having a Tg of the polyether block or polyester less than 10 0 C.
Dans le cadre de l'invention, nous comprenons par « matériau thermoplastique » tout matériau à base de polymères ayant peu ou pas de liaisons covalentes entre les chaînes de polymères, et susceptible de se ramollir sous l'effet de la température pour être mis en oeuvre selon des techniques comme l'injection, l'extrusion, l'extrusion soufflage ou le calandrage.In the context of the invention, we understand by "thermoplastic material" any polymer-based material having little or no covalent bonds between the polymer chains, and capable of softening under the effect of temperature to be put into operation. works by techniques such as injection, extrusion, extrusion blow molding or calendering.
De préférence, le pourcentage de segments souples dans le polymère-hôte est de 20 à 100%, préférentiellement de 40 à 90 % en poids. La présence de ces segments souples assure une bonne miscibilité avec le copolymère à blocs acrylique de l'invention comme prouvé entre autres par les excellentes qualités de transparence présentées par les mélanges de polymères faisant l'objet de l'invention.Preferably, the percentage of flexible segments in the host polymer is 20 to 100%, preferably 40 to 90% by weight. The presence of these soft segments ensures good miscibility with the acrylic block copolymer of the invention as proven inter alia by the excellent transparency qualities presented by the polymer mixtures subject of the invention.
D'autres propriétés des polymères thermoplastiques peuvent être améliorées grâce à l'incorporation de copolymères à blocs acryliques fonctionnalisés par des monomères hydrophiles dans ces matrices, par exemple l'aptitude à être imprimés ou vernis, la tenue au vieillissement suite à l'exposition au rayonnement UV, la résistance chimique notamment aux huiles et hydrocarbures.Other properties of the thermoplastic polymers can be improved by the incorporation of acrylic block copolymers functionalized with hydrophilic monomers in these matrices, for example the ability to be printed or varnish, resistance to aging due to exposure to UV radiation, chemical resistance especially to oils and hydrocarbons.
Le polymère-hôte présente une masse moléculaire allant de 10.000 à 1.000.000 daltons, de préférence de 20.000 à 250.000 daltons.The host polymer has a molecular weight of from 10,000 to 1,000,000 daltons, preferably from 20,000 to 250,000 daltons.
Copolymère(s) à blocs acrylique(s)Acrylic block copolymer (s)
Ce copolymère est choisi parmi les copolymères à blocs A-B-C et A-B dans lesquels: chaque bloc est relié à l'autre au moyen d'une liaison covalente ou d'une molécule intermédiaire reliée à l'un des blocs par une liaison covalente et à l'autre bloc par une autre liaison covalente,This copolymer is chosen from block copolymers ABC and AB in which: each block is connected to the other by means of a covalent bond or of an intermediate molecule connected to one of the blocks by a covalent bond and to another block by another covalent bond,
- au moins un des monomères est issu d'un dérivé de l'acide acrylique ou méthacrylique, le bloc A est un homopolymère d'un monomère hydrophile ou un copolymère de plusieurs monomères hydrophiles, ou un copolymère d'au moins un monomère hydrophile et d'au moins un monomère acrylique ou méthacrylique hydrophobe, le bloc C est un homopolymère ou un copolymère de monomères (méth)acryliques ou styréniques. Il peut contenir un ou plusieurs monomères hydrophobes et/ou un ou plusieurs monomères hydrophiles, - le bloc B est incompatible avec le bloc A et l'éventuel bloc C ; sa température de transition vitreuse Tg est inférieure à 200C.at least one of the monomers is derived from a derivative of acrylic or methacrylic acid, block A is a homopolymer of a hydrophilic monomer or a copolymer of several hydrophilic monomers, or a copolymer of at least one hydrophilic monomer and of at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer, block C is a homopolymer or a copolymer of (meth) acrylic or styrenic monomers. It may contain one or more hydrophobic monomers and / or one or more hydrophilic monomers, - block B is incompatible with block A and the optional block C; its glass transition temperature Tg is less than 20 ° C.
Des structures plus ramifiées sont toutefois envisageables pour le copolymère à blocs acrylique, sans sortir du cadre de l'invention.More branched structures are however possible for the acrylic block copolymer, without departing from the scope of the invention.
De préférence, le copolymère à blocs est tel que le bloc B est incompatible avec le(s) bloc(s) latéraux A et C, c'est-à-dire qu'ils présentent un paramètre d'interaction de Flory-Huggins %AB supérieur à 0 à température ambiante. Ceci entraîne une microséparation de phases (observable par microscopie électronique à balayage), avec formation d'une structure di-phasique à l'échelle macroscopique. La séparation de phases se traduit par la formation de domaines comprenant des segments issus du bloc B et de domaines comprenant des segments issus du bloc A et/ou du bloc C, la taille de ces domaines allant de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres. Le bloc A est un homopolymère d'un monomère hydrophile ou un copolymère de plusieurs monomères hydrophiles, ou un copolymère d'au moins un monomère hydrophile et d'au moins un monomère acrylique ou méthacrylique hydrophobe. Le bloc A peut également contenir un monomère styrénique, de préférence moins de 10% en poids. Dans le cas où le bloc A est un copolymère d'au moins un monomère hydrophile et d'au moins un monomère acrylique ou méthacrylique hydrophobe, le ou les monomère(s) acrylique(s) ou méthacrylique(s) hydrophobe(s) sont préférentiellement des méthacrylates d'alkyles en C1-C8, et plus préférentiellement le méthacrylate de méthyle. A titre d'exemple de monomère hydrophile, on peut citer :Preferably, the block copolymer is such that the block B is incompatible with the (s) block (s) side A and C, that is to say they have a parameter of interaction of Flory-Huggins% AB greater than 0 at room temperature. This results in phase microseparation (observable by scanning electron microscopy), with the formation of a di-phasic structure on a macroscopic scale. The phase separation results in the formation of domains comprising segments from block B and domains comprising segments from block A and / or block C, the size of these areas ranging from a few nanometers to a few tens of nanometers. Block A is a homopolymer of a hydrophilic monomer or a copolymer of several hydrophilic monomers, or a copolymer of at least one hydrophilic monomer and at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer. Block A may also contain a styrenic monomer, preferably less than 10% by weight. In the case where the block A is a copolymer of at least one hydrophilic monomer and at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer, the hydrophobic acrylic or methacrylic monomer (s) are preferentially C1-C8 alkyl methacrylates, and more preferably methyl methacrylate. By way of example of hydrophilic monomer, mention may be made of:
- l'acide acrylique ou méthacrylique, ainsi que leurs formes anio niques obtenues par neutralisation totale ou partielle, les amides dérivées de ces acides comme par exemple la diméthyle acrylamide (DMA), l' acrylamide, le N-méthyle acrylamide, la N-hydroxyéthylacrylamide, - les amino(méth)acrylates, les acrylates ou méthacrylates de 2-amino éthyle éventuellement quaternarisés, les(méth)acrylates de polyoxyalkylene éventuellement alkoxylés, par exemple les (méth)acrylates de polyéthylène glycol (PEG), les (méth)acrylates de méthoxypolyéthylène glycol, les (méth)acrylates de polypropylène glycol, - les acides maléique, itaconique, fumarique, l'anhydride maléique, les hydroxy(méth)acrylates, par exemple le 2-hydroxyethyl(méth)acrylate, le 2- méthoxyéthyl (méth)acrylate, le 4-hydroxybutyl acrylate les monomères vinyliques hydroso lubies tels que la N-vinyl pyrrolidone, la 4 vinylpyridine. Avantageusement le groupe polyéthylène glycol des (méth)acrylates de polyéthylène glycol a une masse allant de 300 g/mol à 10.000 g/mol.acrylic or methacrylic acid, as well as their anionic forms obtained by total or partial neutralization, the amides derived from these acids, for example dimethyl acrylamide (DMA), acrylamide, N-methyl acrylamide, N-methyl acrylamide, hydroxyethylacrylamide, optionally quaternized 2-aminoethyl amino (meth) acrylates, acrylates or methacrylates, optionally alkoxylated polyoxyalkylene (meth) acrylates, for example polyethylene glycol (meth) acrylates (PEG), (meth) methoxypolyethylene glycol acrylates, polypropylene glycol (meth) acrylates, maleic, itaconic, fumaric, maleic anhydride, hydroxy (meth) acrylates, for example 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, vinyl hydrosulfide monomers such as N-vinylpyrrolidone, 4-vinylpyridine. Advantageously, the polyethylene glycol group of polyethylene glycol (meth) acrylates has a mass ranging from 300 g / mol to 10,000 g / mol.
Dans le cas où le bloc A est un copolymère d'au moins un monomère hydrophile et d'au moins un monomère acrylique ou méthacrylique hydrophobe, la proportion de monomère hydrophile sera supérieure à 5% en poids, préférentiellement supérieure à 10%. Le bloc B est élastomérique et essentiellement hydrophobe, c'est à dire exempt de monomère hydrophile, mais peut en contenir une faible fraction (moins de 5% en poids de monomère hydrophile).In the case where the block A is a copolymer of at least one hydrophilic monomer and at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer, the proportion of hydrophilic monomer will be greater than 5% by weight, preferably greater than 10%. Block B is elastomeric and essentially hydrophobic, ie free of hydrophilic monomer, but may contain a small fraction (less than 5% by weight of hydrophilic monomer).
Avantageusement la Tg de B est inférieure à 200C, de préférence inférieure à 100C, et plus préférentiellement inférieure à 00C.Advantageously, the Tg of B is less than 20 ° C., preferably less than 10 ° C., and more preferably less than 0 ° C.
Les monomères utilisés pour synthétiser le bloc B élastomérique sont des (méth)acrylates, préférentiellement des (méth)acrylates d'alkyle en C1-C8, choisis de telle sorte que la Tg du copolymère soit inférieure à 200C. On peut citer à titre d'exemple de monomères (méth)acryliques de basse Tg l'acrylate d'éthyle (-240C), l'acrylate de butyle (ABu), (-540C), l'acrylate de 2-éthylhexyle (-850C), l'acrylate d'hydroxyéthyle (-150C), le méthacrylate de butyle (200C) et le méthacrylate de 2- éthylhexyle (-100C). On utilise avantageusement l'acrylate de butyle. Les (méth)acrylates sont différents de ceux du bloc A pour respecter la condition d'incompatibilité entre B et A. Le bloc B peut également contenir un monomère styrénique, de préférence moins de 10% en poids.The monomers used to synthesize the elastomeric B block are (meth) acrylates, preferably (C 1 -C 8) alkyl (meth) acrylates, chosen so that the T g of the copolymer is less than 20 ° C. as an example of (meth) acrylic monomers of low Tg ethyl acrylate (-24 0 C), butyl acrylate (ABu), (-54 0 C), 2-ethylhexyl acrylate ( -85 ° C.), hydroxyethyl acrylate (-15 ° C.), butyl methacrylate (20 ° C.) and 2-ethylhexyl methacrylate (-10 ° C.). Butyl acrylate is advantageously used. (Meth) acrylates are different from those of block A to meet the condition of incompatibility between B and A. Block B may also contain a styrenic monomer, preferably less than 10% by weight.
Le dibloc A-B a une masse molaire moyenne en nombre qui peut être comprise entre 10 000 g/mol et 500 000 g/mol, de préférence comprise entre 20 000 et 200 000 g/mol. Le dibloc A-B est avantageusement constitué d'une fraction massique en A comprise entre 5 et 95% et de préférence entre 15 et 85%.The diblock A-B has a number-average molar mass which may be between 10,000 g / mol and 500,000 g / mol, preferably between 20,000 and 200,000 g / mol. The diblock A-B advantageously consists of a mass fraction at A of between 5 and 95% and preferably between 15 and 85%.
Le bloc C est un homopolymère ou un copolymère de monomères (méth)acryliques ou styréniques. Il peut contenir un ou plusieurs monomères hydrophobes et/ou un ou plusieurs monomères hydrophilesBlock C is a homopolymer or a copolymer of (meth) acrylic or styrenic monomers. It may contain one or more hydrophobic monomers and / or one or more hydrophilic monomers
Les monomères et éventuellement comonomères du bloc C sont choisis parmi la même famille de monomères et éventuellement comonomères que ceux décrits plus haut pour le bloc A, cependant la présence du monomère hydrophile n'est pas obligatoire. Les deux blocs A et C du tribloc A-B-C peuvent être identiques ou différents. Ils peuvent être aussi différents par leur masse molaire mais constitués des mêmes monomères. Si le bloc C contient un monomère hydrophile, celui-ci peut être identique ou différent du monomère hydrophile du bloc A. Dans une variante préférée de l'invention, le bloc C a la même composition et la même masse moléculaire que le bloc A. Les polymères à blocs A, B et C peuvent être fabriqués par tout moyen de polymérisation adapté à l'obtention de structures à bloc, et en particulier par polymérisation radicalaire contrôlée. On entend par polymérisation radicalaire contrôlée une polymérisation radicalaire conventionnelle dans laquelle on effectue un contrôle d'au moins une des étapes choisies parmi l'amorçage, la propagation, la terminaison et le transfert. A titre d'exemple de contrôle on peut citer la désactivation réversible des macroradicaux en croissance. Cette désactivation réversible peut être provoquée par l'addition de nitroxydes dans le milieu de réaction. Un radical persistant est par exemple le TEMPO (2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy) qui capte les macroradicaux et conduit généralement à des homopolymères de polymolécularités très étroites, conférant ainsi un caractère vivant à la polymérisation radicalaire. On peut encore citer les molécules béta-phosphorylées et possédant un hydrogène en alpha de la fonction nitroxyde.The monomers and optionally comonomers of the block C are chosen from the same family of monomers and optionally comonomers as those described above for the block A, however the presence of the hydrophilic monomer is not mandatory. The two blocks A and C of the triblock ABC may be identical or different. They can be different in their molar mass but consist of the same monomers. If block C contains a hydrophilic monomer, this may be identical or different from the hydrophilic monomer of block A. In a preferred variant of the invention, block C has the same composition and the same molecular mass as block A. The block polymers A, B and C may be manufactured by any polymerization means suitable for obtaining block structures, and in particular by controlled radical polymerization. Controlled radical polymerization is understood to mean a conventional radical polymerization in which a check is made of at least one of the steps chosen from priming, propagation, termination and transfer. As an example of control, the reversible deactivation of growing macroradicals can be mentioned. This reversible deactivation can be caused by the addition of nitroxides in the reaction medium. A persistent radical is for example TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy) which captures the macroradicals and generally leads to homopolymers of very narrow polymolecularities, thus conferring a living character to radical polymerization. It is also possible to mention beta-phosphorylated molecules having a hydrogen alpha to the nitroxide function.
Le tribloc A-B-C a une masse molaire moyenne en nombre qui peut être comprise entre 10 000 g/mol et 500 000 g/mol, de préférence comprise entreThe triblock A-B-C has a number-average molar mass which may be between 10,000 g / mol and 500,000 g / mol, preferably between
20 000 et 200 000 g/mol. Avantageusement le tribloc A-B-C a les compositions suivantes exprimées en fraction massique, le total étant de 100% : A+C : entre 10 et 80% et de préférence entre 25 et 70%. B : entre 90 et 20% et de préférence entre 75 et 30%. S'agissant du mélange de polymères selon l'invention, celui-ci comprend en poids, le total faisant 100% : de 0,5% à 70% d'au moins un copolymère à blocs ; de 30 à 99,5% de polymère hôte. Le mélange est obtenu à l'aide de toutes les techniques de mélange des thermoplastiques que connaît l'homme de métier, par exemple par extrusion. Le mélange peut contenir d'autres ingrédients que les polymères décrits ci-dessus, par exemple des plastifiants, des lubrifiants, des stabilisants thermiques ou UV, des antioxydants, d'autres polymères, des charges ou renforts minéraux, des colorants, des pigments. Exemples20,000 and 200,000 g / mol. Advantageously, the triblock ABC has the following compositions expressed in mass fraction, the total being 100%: A + C: between 10 and 80% and preferably between 25 and 70%. B: between 90 and 20% and preferably between 75 and 30%. With regard to the polymer mixture according to the invention, it comprises, by weight, the total making 100%: from 0.5% to 70% of at least one block copolymer; from 30 to 99.5% of host polymer. The mixture is obtained using all the thermoplastic blending techniques known to those skilled in the art, for example by extrusion. The mixture may contain other ingredients than the polymers described above, for example plasticizers, lubricants, thermal or UV stabilizers, antioxidants, other polymers, mineral fillers or reinforcements, dyes, pigments. Examples
Exemple 1. Synthèse de polymères par voie solvantExample 1. Solvent Polymer Synthesis
1. La première partie de cet exemple illustre la synthèse d'un polymère de poly(acrylate de n-butyle) destiné à constituer l'un des blocs des copolymères décrits dans le cadre de l'invention.1. The first part of this example illustrates the synthesis of a poly (n-butyl acrylate) polymer intended to constitute one of the blocks of the copolymers described in the context of the invention.
Dans un réacteur de polymérisation équipé d'un moteur d'agitation à vitesse variable, d'entrées pour l'introduction des réactifs, de piquages pour l'introduction de gaz inertes pour chasser l'oxygène, de sondes de mesure de la température, d'un système de condensation de vapeurs avec reflux, d'une double enveloppe permettant de chauffer/refroidi le contenu du réacteur grâce à la circulation dans celle-ci d'un fluide caloporteur, on introduit :In a polymerization reactor equipped with a variable speed stirring motor, inputs for the introduction of reagents, taps for the introduction of inert gases to expel oxygen, temperature measuring probes, a vapor reflux condensing system, a double jacket for heating / cooling the contents of the reactor through the circulation therein of a heat transfer fluid, is introduced:
« A » g d'acrylate de n-butyle ; et - « a » g d'alcoxyamine polyfonctionnelle ayant la formule suivante :"A" g of n-butyl acrylate; and - "a" g of polyfunctional alkoxyamine having the following formula:
(Les paramètres « A », « a », « B », « C » et « D » cités à l'exemple 1 sont explicités dans le Tableau 1).(The parameters "A", "a", "B", "C" and "D" cited in Example 1 are explained in Table 1).
Après plusieurs dégazages à l'azote, le milieu réactionnel est portée à 115°C et cette température est maintenue par régulation thermique plusieurs heures. Des prélèvements sont réalisés tout au long de la réaction afin de : déterminer la cinétique de polymérisation par gravimétrie (mesure d'extraits secs) ; suivre l'évolution de la masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) en fonction de la conversion du monomère en polymère.After several degassings with nitrogen, the reaction medium is brought to 115 ° C. and this temperature is maintained by thermal regulation for several hours. Samples are taken throughout the reaction in order to: determine the kinetics of gravimetric polymerization (measurement of dry extracts); follow the evolution of the number average molecular weight (Mn) as a function of the conversion of monomer to polymer.
Lorsque la conversion de 80% est atteinte, le milieu réactionnel est refroidi à 600C et l'acrylate de n-butyle résiduel est éliminé par évaporation sous vide.When the 80% conversion is reached, the reaction medium is cooled to 60 ° C. and the residual n-butyl acrylate is removed by evaporation under vacuum.
2. La deuxième partie de cet exemple illustre le réamorçage du poly(acrylate de n-butyle) préparé ci-dessus par du méthacrylate de méthyle ou un mélange de méthacrylate de méthyle et de la diméthylacrylamide.2. The second part of this example illustrates the reinforcement of the poly (n-butyl acrylate) prepared above with methyl methacrylate or a mixture of methyl methacrylate and dimethylacrylamide.
A 600C, « B » g de méthacrylate de méthyle, « C » g de diméthylacrylamide etAt 60 ° C., "B" g of methyl methacrylate, "C" g of dimethylacrylamide and
« D » g de toluène sont additionnés au poly(acrylate de n-butyle) difonctionnel préparé dans la première partie de cet exemple. Le milieu réactionnel est alors chauffé à 1050C pendant 2h, puis à 1200C pendant 2h supplémentaires. Après retour à température ambiante, la solution de copolymère est soutirée du réacteur et les monomères résiduels et solvants sont éliminés par évaporation sous vide."D" of toluene is added to the difunctional poly (n-butyl acrylate) prepared in the first part of this example. The reaction medium is then heated at 105 ° C. for 2 hours and then at 120 ° C. for another 2 hours. After returning to ambient temperature, the copolymer solution is withdrawn from the reactor and the residual monomers and solvents are removed by evaporation under vacuum.
Tableau 1 Polymère Pl (selon l'invention) : Le polymère Pl est un tribloc ABC où les blocs A et C sont identiques. Le bloc B est un polyacrylate de butyle représentant 47% en poids du copolymère à blocs ABC. Les blocs A et C sont constitués d'un copolymère obtenu à partir de 80% de monomère méthacrylate de méthyle, qui est un monomère hydrophobe, et de 20% de monomère N,N-diméthylacrylamide, qui est hydrophile. La masse moléculaire moyenne en nombre Mn totale du copolymère Pl est de 50 000.Table 1 Polymer P1 (according to the invention): The polymer P1 is an ABC triblock where the blocks A and C are identical. Block B is a butyl polyacrylate representing 47% by weight of the ABC block copolymer. Blocks A and C consist of a copolymer obtained from 80% of methyl methacrylate monomer, which is a hydrophobic monomer, and 20% of N, N-dimethylacrylamide monomer, which is hydrophilic. The total number-average molecular weight Mn of the copolymer P1 is 50,000.
A titre comparatif, deux autres copolymères ont été utilisés : Polymère CEI (comparatif) :For comparison, two other copolymers were used: IEC Polymer (comparative):
Le polymère CEI est un tribloc ABC où les blocs A et C sont identiques. Le bloc B est un polyacrylate de butyle représentant 50% en poids du copolymère à blocs ABC. Les blocs A et C sont identiques et constitués de polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Il ne contient donc pas de monomère hydrophile. La masse moléculaire en nombre du polymère CEI est de 60 000.The IEC polymer is a triblock ABC where the blocks A and C are identical. Block B is a butyl polyacrylate representing 50% by weight of the ABC block copolymer. Blocks A and C are identical and consist of polymethyl methacrylate (PMMA). It does not contain any hydrophilic monomer. The number-average molecular weight of the IEC polymer is 60,000.
Polymère CE2 (comparatif) : Le polymère CE2 est un tribloc ABC où les blocs A et C sont identiques. Le bloc B est un polyacrylate de butyle représentant 50% en poids du copolymère à blocs ABC. Les blocs A et C sont identiques et constitués de polyméthacrylate de méthyle. Il ne contient donc pas de monomère hydrophile. La masse moléculaire en nombre du polymère CE2 est de 100 000.CE2 Polymer (Comparative): The polymer CE2 is a triblock ABC where the blocks A and C are identical. Block B is a butyl polyacrylate representing 50% by weight of the ABC block copolymer. Blocks A and C are identical and consist of polymethyl methacrylate. It does not contain any hydrophilic monomer. The number-average molecular weight of the CE2 polymer is 100,000.
Exemple 2Example 2
Les polymères Pl, CEI, et CE2 sont introduits à raison de 2% dans un Thermoplastique PolyUrethane basé sur un polydiol de type éther (TPU éther) Elastollan® 1185 A. L'homogénéisation du mélange de granulés est obtenue par recirculation de la matière dans une extrudeuse micro-DSM. Les températures de fourreau sont fixées à 1900C et la vitesse de vis à 50 tours/min. Après 5 min de re-circulation dans l'extrudeuse, la matière est envoyée vers la filière d'extrusion et l'aspect des joncs observé. L'Elastollan® 1185 A non modifié conduit à un extrudat transparent, ainsi que celui modifié avec 2% du copolymère tribloc Pl. Les extrudats utilisant les polymères CEI et CE2 sont fortement voilés. Ceci témoigne d'une meilleure compatibilité entre le polymère Pl et le polymère hôte.The polymers P1, IEC, and CE2 are introduced at a rate of 2% in a Thermoplastic Polyurethane based on an ether-type polydiol (TPU ether) Elastollan ® 1185 A. The homogenization of the mixture of granules is obtained by recirculation of the material in a micro-DSM extruder. The barrel temperatures are set at 190 ° C. and the screw speed at 50 rpm. After 5 minutes of re-circulation in the extruder, the material is sent to the extrusion die and the appearance of the rods observed. The unmodified Elastollan® 1185 A leads to a transparent extrudate, as well as that modified with 2% of the triblock copolymer P1. The extrudates using the polymers CE1 and CE2 are highly veiled. This shows a better compatibility between the polymer P1 and the host polymer.
Un cliché de microscopie électronique en transmission après marquage de coupes microtomées par une solution aqueuse à 2% d'acide phosphotungstique et 2% d'alcool benzylique révèle pour le système modifié par le polymère Pl une microstructure fine et régulière (figure 1 annexée), alors qu'avec les polymères CEI et CE2 de larges nodules, sont visibles (figures 2 et 3 annexées, respectivement). Sur ces clichés, le procédé de marquage à l'acide phosphotungstique conduit à faire ressortir en clair les zones riches en polyacrylate de butyle. De manière plus précise, on peut observer que dans le cas de la modification de l'Elastollan® 1185 A par CEI, les nodules ont un diamètre autour de lOOnm, voire supérieur dans certains cas. Dans le cas d'une modification par CE2, on observe également des nodules dont la taille varie entre 100 et 400nm. Sachant que le phénomène de diffusion de la lumière n'est perceptible que lorsque la taille des domaines devient proche de la longueur d'onde du rayonnement visible λ/4 = lOOnm, on explique par ces clichés de microscopie que la modification par Pl entraîne un mélange parfaitement transparent, dans le cas de CEI un mélange translucide, et dans le cas de CE2 un mélange fortement voilé. Une analyse rhéo logique du comportement des mélanges en milieu fondu a également été réalisée et est illustrée dans la figure 4 annexée. Ces courbes montrent que l'ajout de 2% de Pl permet de conserver une viscosité importante à des températures où le TPU seul se transforme difficilement. En ce sens la fenêtre de processabilité est améliorée.A transmission electron microscopy image after marking microtomed sections with an aqueous solution containing 2% phosphotungstic acid and 2% benzyl alcohol reveals a fine and regular microstructure for the system modified with the polymer P1 (appended FIG. 1). while with CEI and CE2 polymers large nodules, are visible (Figures 2 and 3 appended, respectively). In these shots, the phosphotungstic acid labeling process leads to highlight the rich areas of butyl polyacrylate. More precisely, one can observe that in the case of changing the Elastollan ® 1185 A by IEC, the nodules have a diameter of about lOOnm or even higher in some cases. In the case of a modification by CE2, one also observes nodules whose size varies between 100 and 400nm. Knowing that the phenomenon of light scattering is noticeable only when the size of the domains becomes close to the wavelength of the visible radiation λ / 4 = 100 nm, it is explained by these microscopy images that the modification by Pl causes a perfectly transparent mixture, in the case of IEC a translucent mixture, and in the case of CE2 a highly veiled mixture. A rheological analysis of the behavior of the mixtures in melt has also been carried out and is illustrated in the appended FIG. 4. These curves show that the addition of 2% of P1 makes it possible to maintain a high viscosity at temperatures in which the TPU alone is difficult to transform. In this sense, the processability window is improved.
Exemple 3 :Example 3
Sur un mode opératoire similaire à celui de l'exemple 1, on prépare les polymères décrits dans le tableau 2. Le symbole MPEGMA correspond à du méthacrylate de méthoxypolyéthylèneglycol. Le grade utilisé est le Bisomer® 350MA de la société COGNIS. Le symbole « MAA » correspond à l'acide méthacrylique, produit par ARKEMA. Le symbole DMA correspond à la diméthylacrylamide, disponible auprès de la société JARCHEM. Le symbole « ABu » correspond à l'acrylate de n-butyle, disponible auprès de la société ARKEMA. Le symbole « MMA » correspond au méthacrylate de méthyle, également fourni par ARKEMA. Les fractions indiquées correspondent à la fraction massique de chaque monomère polymérisé dans le bloc concerné. Le symbole « p » indique qu'il s'agit du polymère, le symbole « co » d'un copolymère. Dans les exemples du tableau, les copolymères sont symétriques et les blocs A et C identiques. In a procedure similar to that of Example 1, the polymers described in Table 2 are prepared. The MPEGMA symbol corresponds to methoxypolyethylene glycol methacrylate. The grade used is Bisomer ® 350MA from COGNIS. The symbol "MAA" corresponds to methacrylic acid, produced by ARKEMA. The DMA symbol corresponds to dimethylacrylamide, available from the company JARCHEM. The "ABu" symbol corresponds to n-butyl acrylate, available from the company ARKEMA. The symbol "MMA" corresponds to methyl methacrylate, also supplied by ARKEMA. The fractions indicated correspond to the mass fraction of each monomer polymerized in the block concerned. The symbol "p" indicates that it is the polymer, the symbol "co" of a copolymer. In the examples of the table, the copolymers are symmetrical and the blocks A and C identical.
Tableau 2Table 2
Les polymères acryliques sont introduits à raison de 5% dans un Thermoplastique PolyUréthanne basé sur un polydiol de type éther (TPU éther) Estane® 58887, ou d'un polydiol de type ester (TPU ester) Estane® 58206. L'homogénéisation du mélange de granulés est obtenue par re-circulation de la matière dans une extrudeuse micro-DSM. Les températures de fourreau sont fixées à 1900C et la vitesse de vis à 100 tours/min. Après 5 min de re-circulation dans l' extrudeuse, la matière est envoyée vers un moule permettant l'obtention d'une éprouvette pour essai de traction. Les tests de traction sont effectués selon la norme ISO527, sur des éprouvettes correspondant à la géométrie IBA définie dans cette norme.The acrylic polymers are introduced at a rate of 5% in a thermoplastic polyurethane based on an ether-type polydiol (TPU ether) Estane ® 58887, or an ester polydiol ester (TPU ester) Estane ® 58206. The homogenization of the mixture of granules is obtained by re-circulation of the material in a micro-DSM extruder. The barrel temperatures are set at 190 ° C. and the screw speed at 100 rpm. After 5 minutes of recirculation in the extruder, the material is sent to a mold for obtaining a tensile test specimen. The tensile tests are carried out according to the ISO527 standard, on test pieces corresponding to the IBA geometry defined in this standard.
Les observations et résultats sont résumés au tableau 3. Observations and results are summarized in Table 3.
++ : très bonne transparence ; + : transparence bonne ; 0 : produit translucide ; - : produit opaque++: very good transparency; +: good transparency; 0: translucent product; -: opaque product
Tableau 3 Table 3

Claims

REVENDICATIONS
1. Mélange de polymères, comprenant : comme polymère-hôte, un matériau thermoplastique qui contient des segments souples, de type polyéther ou polyester, ayant une Tg inférieure à 200C comme mesurée par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), et au moins un copolymère à blocs acrylique, dispersé dans ledit polymère-hôte et miscible avec celui-ci, ledit copolymère à blocs comportant au moins un monomère hydrophile.A polymer blend, comprising: as a host polymer, a thermoplastic material which contains flexible segments, of polyether or polyester type, having a Tg of less than 20 ° C. as measured by differential scanning calorimetry (DSC), and at least an acrylic block copolymer dispersed in said host polymer and miscible therewith, said block copolymer comprising at least one hydrophilic monomer.
2. Mélange de polymères selon la revendication 1 dans lequel les segments polyéthers ou polyesters du polymère hôte ont une Tg inférieure à 100C, et plus préférentiellement inférieure à 00C.2. Mixture of polymers according to claim 1 wherein the polyether or polyester segments of the host polymer have a Tg less than 10 0 C, and more preferably less than 0 0 C.
3. Mélange de polymères selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel la fonction ester ou éther est dans le squelette polymérique du polymère-hôte.3. Mixture of polymers according to one of claims 1 and 2 wherein the ester or ether function is in the polymer backbone of the host polymer.
4. Mélange de polymères selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le pourcentage de segments souples dans le polymère-hôte est de 20 à 100%, préférentiellement 40 à 90 %.4. Mixture of polymers according to one of claims 1 to 3 wherein the percentage of flexible segments in the host polymer is 20 to 100%, preferably 40 to 90%.
5. Mélange de polymères selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant en poids, le total faisant 100% : de 0,5% à 70% d'au moins un copolymère à blocs ; - de 30 à 99,5% de polymère hôte.5. Mixture of polymers according to one of claims 1 to 4 comprising by weight, the total making 100%: from 0.5% to 70% of at least one block copolymer; from 30 to 99.5% of host polymer.
6. Mélange de polymères selon l'une des revendications précédentes dans lequel le polymère-hôte est choisi parmi les : homopolymères polyester, homopolymères polyéther, les polyacétals comme par exemple les polyoxyméthylène ou les copolymères de polyoxyméthylène et de trioxane, ou des copolymères à bloc classés dans la famille des élastomères thermoplastiques comme les copolyesters-esters et copolyesters-éther, les polyéther bloc - amides, les polyuréthannes élastomères (TPU) type TPU-éther, TPU-ester, TPU-polycaprolactone, ou encore les polymères où le segment souple ou une partie de celui-ci contient des fonctions thioéther.6. Polymer blend according to one of the preceding claims wherein the host polymer is chosen from: homopolymers polyester, polyether homopolymers, polyacetals such as polyoxymethylene or copolymers of polyoxymethylene and trioxane, or block copolymers classified in the family of thermoplastic elastomers such as copolyesters-esters and copolyesters-ether, polyether block-amides, elastomeric polyurethanes (TPU) TPU-ether type, TPU-ester, TPU-polycaprolactone, or polymers where the flexible segment or a part thereof contains thioether functions.
7. Mélange de polymères selon l'une des revendications précédentes dans lequel la masse moléculaire du polymère-hôte varie de 10.000 à 1.000.000 Da, de préférence de 20.000 à 250.000 Da.7. Polymer blend according to one of the preceding claims wherein the molecular weight of the host polymer ranges from 10,000 to 1,000,000 Da, preferably from 20,000 to 250,000 Da.
8. Mélange de polymères selon l'une des revendications précédentes dans lequel le copolymère à blocs acrylique est choisi parmi les copolymères à blocs A-B-C et A-B dans lesquels: chaque bloc est relié à l'autre au moyen d'une liaison covalente ou d'une molécule intermédiaire reliée à l'un des blocs par une liaison covalente et à l'autre bloc par une autre liaison covalente, au moins un des monomères est issu d'un dérivé de l'acide acrylique ou méthacrylique, le bloc A est un homopolymère d'un monomère hydrophile ou un copolymère de plusieurs monomères hydrophiles, ou un copolymère d'au moins un monomère hydrophile et d'au moins un monomère acrylique ou méthacrylique hydrophobe, - le bloc C est un homopolymère ou un copolymère de monomères8. Polymer blend according to one of the preceding claims, in which the acrylic block copolymer is chosen from the ABC and AB block copolymers in which: each block is connected to the other by means of a covalent bond or an intermediate molecule connected to one of the blocks by a covalent bond and to the other block by another covalent bond, at least one of the monomers is derived from a derivative of acrylic or methacrylic acid, block A is a homopolymer of a hydrophilic monomer or a copolymer of several hydrophilic monomers, or a copolymer of at least one hydrophilic monomer and at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer, - the C block is a homopolymer or a copolymer of monomers
(méth)acryliques ou styréniques, contenant un ou plusieurs monomères hydrophobes et/ou un ou plusieurs monomères hydrophiles, le bloc B est élastomérique et contient moins de 5% en poids de monomère hydrophile.(Meth) acrylic or styrenic, containing one or more hydrophobic monomers and / or one or more hydrophilic monomers, the block B is elastomeric and contains less than 5% by weight of hydrophilic monomer.
9. Mélange de polymères selon la revendication 8 dans lequel le bloc B a une température de transition vitreuse Tg inférieure à 200C et est incompatible avec le bloc A et l'éventuel bloc C, cette incompatibilité se traduisant par une micro-séparation de phases au niveau moléculaire avec formation de domaines comprenant des segments issus du bloc B et de domaines comprenant des segments issus du bloc A et/ou du bloc C. 9. Mixture of polymers according to claim 8 wherein the block B has a glass transition temperature Tg less than 20 0 C and is incompatible with the block A and the eventual block C, this incompatibility resulting in a micro-separation of domain-level phases with domain formation comprising segments from block B and domains comprising segments from block A and / or block C.
10. Mélange de polymères selon l'une des revendications 8 et 9 dans lequel la proportion de monomère hydrophile dans le bloc A est supérieure à 5% en poids, préférentiellement supérieure à 10%, lorsque le bloc A est un copolymère d'au moins un monomère hydrophile et d'au moins un monomère acrylique ou méthacrylique hydrophobe.10. Mixture of polymers according to one of claims 8 and 9 wherein the proportion of hydrophilic monomer in the block A is greater than 5% by weight, preferably greater than 10%, when the block A is a copolymer of at least a hydrophilic monomer and at least one hydrophobic acrylic or methacrylic monomer.
11. Mélange de polymères selon l'une des revendications précédentes dans lequel le monomère hydrophile est sélectionné parmi : l'acide acrylique ou méthacrylique, ainsi que leurs formes anioniques obtenues par neutralisation totale ou partielle, les amides dérivées de ces acides comme par exemple la diméthyle acrylamide11. Polymer blend according to one of the preceding claims wherein the hydrophilic monomer is selected from: acrylic or methacrylic acid, and their anionic forms obtained by total or partial neutralization, the amides derived from these acids such as for example the dimethyl acrylamide
(DMA), l' acrylamide, le N-méthyle acrylamide, la N-hydroxyéthylacrylamide, les amino(méth)acrylates, les acrylates ou méthacrylates de 2-amino éthyle éventuellement quaternarisés, - les(méth)acrylates de polyoxyalkylene éventuellement alkoxylés, par exemple les (méth)acrylates de polyéthylène glycol (PEG), les (méth)acrylates de méthoxypolyéthylène glycol, les (méth)acrylates de polypropylène glycol, - les acides maléique, itaconique, fumarique, l'anhydride maléique, les hydroxy(méth)acrylates, par exemple le 2-hydroxyethyl(méth)acrylate, le 2- méthoxyéthyl (méth)acrylate, le 4-hydroxybutyl acrylate, les monomères vinyliques hydrosolubles tels que la N-vinyl pyrrolidone, la 4 vinylpyridine.(DMA), acrylamide, N-methyl acrylamide, N-hydroxyethylacrylamide, amino (meth) acrylates, 2-amino ethyl acrylates or methacrylates optionally quaternarized, - optionally alkoxylated polyoxyalkylene (meth) acrylates, by polyethylene glycol (meth) acrylates (meth) acrylates, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylates, polypropylene glycol (meth) acrylates, maleic, itaconic, fumaric, maleic anhydride, hydroxy (meth) acrylates, for example 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, water-soluble vinyl monomers such as N-vinylpyrrolidone, 4-vinylpyridine.
12. Mélange de polymères selon l'une des revendications 8 à 11 dans lequel le copolymère à blocs acrylique est un tribloc A-B-C de masse molaire moyenne en nombre comprise entre 10.000 g/mol et 500.000 g/mol, de préférence comprise entre 20.000 et 200.000 g/mol, et présente la composition suivante exprimée en fraction massique: A+C : entre 10 et 80% et de préférence entre 25 et 70% ; B : entre 90 et 20% et de préférence entre 75 et 30%.12. Mixture of polymers according to one of claims 8 to 11 wherein the acrylic block copolymer is an ABC triblock of molar mass average number between 10,000 g / mol and 500,000 g / mol, preferably between 20,000 and 200,000 g / mol, and has the following composition expressed as a mass fraction: A + C: between 10 and 80% and preferably between 25 and 70%; B: between 90 and 20% and preferably between 75 and 30%.
13. Mélange de polymères selon la revendication 12 dans lequel le bloc C a la même composition et la même masse moléculaire que le bloc A. The polymer blend of claim 12 wherein block C has the same composition and molecular weight as block A.
14. Mélange de polymères selon la revendication 13 dans lequel le polymère-hôte est un thermoplastique polyuréthane basé sur un polydiol de type éther, et le copolymère à blocs est un tribloc dont le bloc central est un polyacrylate de butyle et les blocs latéraux sont formés du copolymère de méthacrylate de méthyle (MMA) et de diméthylacrylamide (DMA).The polymer blend of claim 13 wherein the host polymer is a polyurethane thermoplastic based on an ether type polydiol, and the block copolymer is a triblock whose central block is a butyl polyacrylate and the side blocks are formed. copolymer of methyl methacrylate (MMA) and dimethylacrylamide (DMA).
15. Mélange de polymères selon la revendication 14 dans lequel lesdits blocs latéraux sont formés de 80% de PMMA et de 20% en poids de PDMA.The polymer blend of claim 14 wherein said side blocks are 80% PMMA and 20% by weight PDMA.
16. Mélange de polymères selon l'une des revendications 8 à 11 dans lequel le copolymère à blocs acrylique est un dibloc A-B de masse molaire moyenne en nombre comprise entre 10 000 g/mol et 500 000 g/mol, de préférence comprise entre 20 000 et 200 000 g/mol, et est constitué d'une fraction massique en A comprise entre 5 et 95% et de préférence entre 15 et 85%.16. Mixture of polymers according to one of claims 8 to 11 wherein the acrylic block copolymer is a diblock AB of number average molar mass between 10,000 g / mol and 500,000 g / mol, preferably between 20 000 and 200 000 g / mol, and consists of a mass fraction at A of between 5 and 95% and preferably between 15 and 85%.
17. Utilisation de copolymères à blocs acryliques comportant au moins un monomère hydrophile pour renforcer des polymères thermoplastiques contenant des segments souples, de type polyéther ou polyester, ayant une Tg inférieure à 200C comme mesurée par calorimétrie différentielle à balayage (DSC),. 17. Use of acrylic block copolymers comprising at least one hydrophilic monomer for reinforcing thermoplastic polymers containing flexible segments, of polyether or polyester type, having a Tg of less than 20 ° C. as measured by differential scanning calorimetry (DSC).
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