[发明专利]具有高玻璃化转变温度的聚(萘二甲酸亚烷基二醇酯)的共聚酯酰亚胺和由其制成的膜

说明书

技术领域

本发明涉及新型聚酯和由其制成的膜，及其合成方法。具体而言，本发明涉及聚(萘二甲酸亚烷基二醇酯)，尤其是聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)的新型共聚物，其表现出改善的耐热性和热机械稳定性(thermo-mechanical stability)。

背景技术

玻璃化转变温度(T_g)、结晶熔点(T_m)和结晶度是决定聚酯热机械性能的关键参数。以前的研究已经成功地提高了热塑性聚合物的T_g，主要是均聚物，但这通常伴随着所述T_m的相应升高。这种T_m升高可能是不利的，因为热塑性聚合物也应该保持可熔加工的(例如，在挤出机中)，并应该优选保持在这样的经济条件下(例如，低于约320℃，优选低于约300℃，这允许使用常规的挤出设备)。在更高的加工温度下，聚合物挤出需要昂贵的专门设备和大量的能量，并且通常还会导致降解产物。所述熔体加工温度应该远低于(例如，至少低于约20℃)聚合物的分解温度。在某些情况下，共聚单体已引入到聚合物中以提高T_g而同时维持T_m，但也会导致分解温度及其T_m的收敛，这导致熔体中产生降解产物。

人们作了许多尝试而通过引入更刚性的共聚单体提高聚酯的玻璃化转变温度。然而，这样的共聚单体也扰乱了晶格中聚合物链的堆积，使得当所述T_g升高时，T_m和结晶度通常随着共聚单体的比率增加而都降低，最终导致无定形材料。为了由聚合材料制作制品，往往至关重要的是聚合物表现出结晶度才能实现制品具有可接受的热机械性能。

PEN是一种相对于聚对苯二甲酸乙二酯(PET，T_g＝78℃)具有更高的玻璃化转变温度(T_g＝120℃)的半结晶共聚物，但其结晶熔点相差不大(PEN的T_m＝268℃而PET的T_m＝260℃)。PEN的热机械稳定性显著大于PET的热机械稳定性。人们通过引入更刚性的共聚单体增强T_g作了许多尝试，都集中于比PEN显著便宜的PET。还没有T_g高于PEN的市售半结晶聚酯。聚醚醚酮(PEEK)是高T_g(约143～146℃)半结晶热塑性聚合物的少数几个实例之一，并已成功地用于工程和生物医学应用。然而，PEEK只适合某些类型的制品；例如，它不适合于制作双轴取向薄膜。PEEK也非常昂贵，并具有高结晶熔点(约350℃)。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种表现出改进的耐热性和热机械稳定性的聚酯。本发明进一步的目的是提供一种具有高的或升高的T_g而未提高T_m到聚合物在经济的条件下不再可熔体加工的点(即，聚合物应该在低于约320℃，优选低于约300℃保持可熔体加工)的热塑性聚合物。本发明进一步的目的是提供表现出高T_g以及高T_m的半结晶聚酯。本发明进一步的目的是提高聚酯的T_g而未显著降低其T_m和/或其结晶度，并优选未显著降低其分解温度。

作为本文所用的术语“未显著降低T_m”是指T_m降低不超过10％，优选不超过5％。

作为本文所用的术语“未显著降低结晶度”是指聚酯保持了商业有用的结晶度，优选处于约10％～约60％，优选约20％～约50％的范围。

本发明进一步的目的是提供一种T_g比相应基础聚酯高而未显著降低其T_m和/或其结晶度并优选未显著降低其分解温度的共聚酯。

本发明进一步的目的是提供一种适于部分替代常规聚酯中单体的共聚单体，其提高所述聚酯的T_g而并未显著降低其T_m和/或其结晶度并优选不显著降低其分解温度。

尽管本发明的目的并不排除提高T_m，但T_m任何增大一定不能如此之大而使熔体加工变得不经济以及使T_m和分解温度收敛(converge)。