[发明专利]可控构造聚合物

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年10月14日提交的美国临时专利申请号61/547,481的权益，其通过引用以其整体被并入本文。

背景技术

本主题涉及丙烯酸聚合物，尤其地，涉及这样的丙烯酸共聚物，其包括在聚合物结构内可控布置反应性官能团。共聚物可用于制造粘合剂和弹性体。

(甲基)丙烯酸(共)聚合物已经被研究和工业应用50年以上。由于单体的范围广泛，(甲基)丙烯酸(共)聚合物显示大量的使其很好地适于粘合剂和弹性体应用的粘弹性质。与用于与(甲基)丙烯酸类树脂类似目的的其它共聚物相比时，(甲基)丙烯酸类树脂的若干显著优势变得明显。例如，相对于天然橡胶和苯乙烯嵌段共聚物，(甲基)丙烯酸共聚物具有更好的光学透明度、UV稳定性和温度和氧化抗性。由于其高分子量和交联反应，最新水平(甲基)丙烯酸共聚物满足许多性能特征。由于可共聚单体范围广泛，(甲基)丙烯酸聚合物具有可定制(tailorable)的极性和经受各种交联反应的能力。通常，高性能(甲基)丙烯酸共聚物用大量有机溶剂处理。

溶剂丙烯酸聚合物生产商越来越受到减少其工艺中有机溶剂的使用的明显经济和规章压力。尤其地，通常溶剂丙烯酸聚合物在粘合剂应用中被平均仅30-40％聚合物的溶液涂覆。溶剂需要被蒸发，然后被收集或锻烧，其均是能量密集和花费高的操作。另外，从粘稠的粘合剂膜中去除溶剂可能在干粘合剂膜中产生瑕疵。

控制聚合物构造常常是以提高越来越具有挑战性的应用的性能为目标的深入研究的主题。已知丙烯酸聚合物所具有的构造包括嵌段共聚物、遥爪聚合物和具有可控分子量的无规聚合物。即使在控制构造中取得的进步已经获得许多益处，但这些特定构造类型各具有缺点。例如，嵌段共聚物具有高的熔体粘度，其要求高的处理温度，致使难以控制官能团的反应性。遥爪聚合物的生产常常涉及多个步骤。遥爪聚合物涉及将反应性官能团唯一地布置在聚合物末端上，而不是在聚合物骨架中别的地方。布置在聚合物末端的官能团仅用于以其中去除游离聚合物链末端的方式增加线性分子量。结果，遥爪聚合物可产生高强度材料但不提供对粘合剂和一些弹性体应用重要的粘弹性质。具有可控分子量的无规聚合物要求大量交联以实现网络形成。

在过去15-20年中，开发了各种可控自由基聚合技术，以提供对(甲基)丙烯酸单体的良好构造控制。与如阴离子或基团转移聚合那样的在前技术不同，这些技术通常能忍受各种单体和官能团。已经进行了大量的基础性研究，以了解这些类型的聚合，并且，Matyjewski已经编辑了全面的评论。可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合是一种这样的技术，其被显示对各种(甲基)丙烯酸单体都非常有效，产生对分子量和多分散性的优良控制。可控聚合的RAFT机制被很好地理解和广泛报道。虽然报道了可控构造丙烯酸PSA的一些实例，但作了非常少的工作来探索反应性官能团布置的影响。

发明概述

通过将可交联单体布置到具有可控分子量和位置的聚合物的链段中，本发明主题解决了与之前已知构造的聚合物有关的问题。总分子量低会产生期望的低粘度、高固态溶液和熔体。结合良好的加工性能，通过交联获得高性能弹性体和粘合剂。具体地，可交联单体被布置在聚合物骨架的特定链段中，以便针对最佳性能控制交联密度。本发明主题的组合物在交联前不含有不期望的不均匀性。另外的益处是在本主题的所有实施方式中，聚合物链端均被保护，从而产生了期望的粘-弹和表面性质。为控制可交联单体的布置，优选应用可控自由基聚合技术。与标准自由基工艺相反，现在能够控制可交联单体的布置。

在一个方面，本发明主题提供丙烯酸聚合物，其包含包括至少一种单体的第一反应性链段，所述单体具有自反应性官能团。丙烯酸聚合物还包含包括至少一种单体的第二反应性链段，所述单体具有反应性官能团。

在另一方面，本发明主题提供可交联组合物，其包括丙烯酸聚合物，所述丙烯酸聚合物包含包括至少一种单体的第一反应性链段，所述单体具有自反应性官能团，和包括至少一种单体的第二反应性链段，所述单体具有反应性官能团。

在再另外的方面，本发明主题提供制备可交联组合物的方法，所述方法包括聚合至少一种具有自反应性官能团的单体，从而形成第一反应性链段。方法还包括聚合至少一种具有反应性官能团的单体，从而形成第二反应性链段。第一反应性链段和第二反应性链段中的至少一个包括丙烯酸酯基团。方法还包括由第一反应性链段和第二反应性链段形成丙烯酸聚合物。

附图简介

图1是本文所述高玻璃化转变温度聚合样品的粘度作为固体含量函数的图。