[发明专利]衍生自N,N’‑双(羟烷基)‑均苯四甲酸二酰亚胺的共聚酯酰亚胺以及由其制成的膜

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯酰亚胺以及由其制成的膜，及其合成方法。具体而言，本发明涉及芳族羧酸的共聚物，具体而言，聚(萘二甲酸亚烷基酯)的共聚物和聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的共聚物，其表现出改进的耐热性和热机械稳定性。

背景技术

玻璃化转变温度(Tg)、晶体熔点(Tm)和结晶度是决定聚酯热机械性能的关键参数。先前的研究已经成功地提高了热塑性聚合物，主要是均聚物的Tg，但这通常伴随Tm的相应升高。这种Tm的升高可能是不利的，因为热塑性聚合物还应该保持可熔融加工性(例如，在挤出机中)，并应该优选保持如此低于经济条件(例如，低于约320℃，优选低于约300℃，这允许使用常规的挤出设备)之下。在较高的加工温度下，聚合物挤出需要昂贵的专门设备和大量的能量，并通常还会导致产生降解产物。熔融加工温度应该远低于(例如，至少约20℃以下)聚合物的分解温度。在一些情况下，共聚单体已引入聚合物中以提高Tg，而同时保持Tm，但还会导致分解温度和Tm趋同，这会导致熔体中产生降解产物。

也已提出许多尝试以通过引入更刚性的共聚单体增强聚酯的玻璃化转变温度。然而，这种共聚单体也扰乱了聚合物链在晶格中的填充，而使之在Tg升高时，Tm和结晶度通常随着共聚单体的比例增加而同时降低，最终导致生成无定形材料。为了由聚合物材料制作制品，往往至关重要的是，聚合物表现出达到具有可接受的热机械性能的制品的结晶度。

聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)是半结晶共聚物，具有78℃的玻璃化转变温度(Tg)和260℃的晶体熔点(Tm)。聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)是半结晶共聚物，相对于PET具有更高的玻璃化转变温度(Tg＝120℃)，但是它们的晶体熔点并非具有很大的不同(对于PEN，Tm＝268℃)。PEN的热机械稳定性显著大于PET。通过引入更刚性的共聚单体增强Tg的许多努力都集中于PET上，因为其比PEN显著更便宜。没有具有比PEN的Tg更高的可商购获得的半结晶聚酯。聚醚醚酮(PEEK)是高Tg(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，它不适合制作双轴取向膜。PEEK还非常昂贵，并具有高的晶体熔点(大约350℃)。

本发明的潜在目的是提供由共聚酯制成的共聚酯膜，共聚酯具有比相应的基础聚酯更高的Tg，而不会显著地将Tm升高至聚合物在经济条件下不再可熔融加工的程度，尤其是不会显著降低膜的结晶度(以便达到可接受的热机械性能)，并还优选不会显著降低分解温度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供表现出改进的耐热性和热机械稳定性的聚酯。本发明还有一个目的是提供具有高或升高的Tg而没有升高Tm至聚合物不再是经济条件下可熔融加工的(即，聚合物应该在低于约320℃，优选低于约300℃之下保持可熔融加工性)的程度的热塑性聚合物。本发明还有一个目的是提供表现出高Tg以及高Tm的半结晶聚酯。本发明还有一个目的是提高聚酯的Tg而不显著降低其Tm和/或其结晶度，并优选不会显著降低其分解温度。

正如本文中所用，术语“不会显著降低Tm”是指Tm降低不超过10％，优选不超过5％。

正如本文中所用，术语“不会显著降低结晶度”，是指聚酯保持商业有用的结晶度优选处于约10％-约60％，优选约20％-约50％的范围内。

本发明还有一个目的是提供具有高于对应的基础聚酯的Tg、不会显著降低其Tm和/或其结晶度并优选不会显著降低其分解温度的共聚酯。

本发明还有一个目的是提供适合于部分取代传统聚酯中的单体的共聚单体的用途，该共聚单体提高所述聚酯的Tg并不会显著降低其Tm和/或其结晶度并优选不会显著降低其分解温度。

虽然本发明的目的不排除Tm升高，但Tm的任何升高一定不能太大而使熔融加工变得不经济和Tm和分解温度趋同。

正如本文中所用，术语“共聚酯”是指包含酯键并且衍生于3种或更多种类型的共聚单体的聚合物。正如本文中所用，术语“相应的基础聚酯”是指包含酯键并衍生于两种类型的共聚单体(包含成酯官能度)并且起到衍生自包含对应的基础聚酯的共聚单体的共聚单体的共聚酯的对照物作用的聚合物。包含成酯官能度的共聚单体优选拥有两个成酯官能度。

正如本文中所用，术语“半结晶”旨在是指根据本文中的测试测定的至少约5％、优选至少约10％、优选至少约15％、以及优选至少约20％的结晶度。