支化的硬嵌段和软嵌段共聚物

文档序号:173878 发布日期:2021-10-29 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 支化的硬嵌段和软嵌段共聚物 (Branched hard and soft block copolymers ) 是由 C.科凯 Q.皮诺 于 2020-03-16 设计创作,主要内容包括:本发明涉及支化的硬嵌段和软嵌段共聚物,其中支化通过多元醇残基结合共聚物的硬嵌段来提供,所述多元醇是包含至少三个羟基的多元醇,所述共聚物具有大于或等于80,000g/mol的重均摩尔质量Mw,并且其中共聚物的重均摩尔质量Mw与共聚物的数均摩尔质量Mn的比率大于或等于2.2。本发明还涉及制造这样的共聚物的方法以及这样的共聚物的泡沫体、制造这样的泡沫体的方法和由这样的泡沫体制造的制品。(The present invention relates to branched hard and soft block copolymers, wherein branching is provided by the incorporation of polyol residues into the hard block of the copolymer, the polyol being a polyol comprising at least three hydroxyl groups, the copolymer having a weight average molar mass, Mw, of greater than or equal to 80,000g/mol, and wherein the ratio of the weight average molar mass, Mw, of the copolymer to the number average molar mass, Mn, of the copolymer is greater than or equal to 2.2. The invention also relates to a process for making such copolymers and to foams of such copolymers, to a process for making such foams and to articles made from such foams.)

支化的硬嵌段和软嵌段共聚物

技术领域

本发明涉及含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物以及由该共聚物形成的泡沫体。

背景技术

各种聚合物泡沫体尤其用于运动设备领域,所述运动设备例如鞋底或鞋底组件、手套、球拍或高尔夫球、特别是用于练习运动的个人防护用品(夹克、头盔的内部部件、外壳等)。

这样的应用需要一组特定的物理特性,其确保回弹(rebound)能力、低压缩永久变形和承受反复冲击而不变得变形和恢复至初始形状的能力。

文献CN 107325280描述了通过聚酰胺、聚醚和支化剂的共聚获得的聚醚/聚酰胺弹性体,并且其可用于制备泡沫体。

文件WO 2018/087501描述了包含含有柔性嵌段和刚性嵌段的共聚物和具有大于二的官能度的多元醇的组合物以及其在挤出方法中的用途,特别是用于制造防水透气膜。

需要提供能够形成具有以下一种或多种有利性质的泡沫体的聚合物:低密度;低压缩永久变形;高压缩疲劳强度;和良好的回弹性(resilience)性质。

发明内容

本发明首先涉及含有刚性嵌段和柔性嵌段的支化共聚物,其中支化由多元醇残基结合共聚物的刚性嵌段制造,

所述多元醇是包含至少三个羟基的多元醇,

所述共聚物具有大于或等于80 000g/mol的重均摩尔质量Mw,并且其中共聚物的重均摩尔质量Mw与共聚物的数均摩尔质量Mn的比率大于或等于2.2。

根据某些实施方案,共聚物具有范围为80 000至300 000g/mol、优选85 000至200000g/mol、更优选90 000至175 000g/mol的重均摩尔质量Mw。

根据某些实施方案,共聚物的重均摩尔质量Mw与共聚物的数均摩尔质量Mn的比率大于或等于2.4。

根据某些实施方案,共聚物的z-均摩尔质量Mz与共聚物的重均摩尔质量Mw的比率大于或等于1.8,优选大于或等于2。

根据某些实施方案,刚性嵌段选自聚酰胺嵌段、聚酯嵌段、聚氨酯嵌段以及其组合。

根据某些实施方案,柔性嵌段选自聚醚嵌段、聚酯嵌段以及其组合。

根据某些实施方案,共聚物是含有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物。

根据某些实施方案,聚酰胺嵌段为以下嵌段:聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺5.4、聚酰胺5.9、聚酰胺5.10、聚酰胺5.12、聚酰胺5.13、聚酰胺5.14、聚酰胺5.16、聚酰胺5.18、聚酰胺5.36、聚酰胺6.4、聚酰胺6.9、聚酰胺6.10、聚酰胺6.12、聚酰胺6.13、聚酰胺6.14、聚酰胺6.16、聚酰胺6.18、聚酰胺6.36、聚酰胺10.4、聚酰胺10.9、聚酰胺10.10、聚酰胺10.12、聚酰胺10.13、聚酰胺10.14、聚酰胺10.16、聚酰胺10.18、聚酰胺10.36、聚酰胺10.T、聚酰胺12.4、聚酰胺12.9、聚酰胺12.10、聚酰胺12.12、聚酰胺12.13、聚酰胺12.14、聚酰胺12.16、聚酰胺12.18、聚酰胺12.36、聚酰胺12.T、或其混合(物)、或其共聚物,优选聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺6或聚酰胺6.10。

根据某些实施方案,聚醚嵌段是以下嵌段:聚乙二醇、丙二醇、聚三亚甲基二醇、聚四氢呋喃、或其混合(物)或其共聚物,优选聚乙二醇或聚四氢呋喃。

根据某些实施方案:

–共聚物的刚性嵌段具有400至20 000g/mol、优选500至10 000g/mol的数均摩尔质量;

–共聚物的柔性嵌段具有100至6000g/mol、优选200至3000g/mol的数均摩尔质量。

根据某些实施方案,共聚物的刚性嵌段相对于柔性嵌段的质量比为0.1至20,优选0.3至3,甚至更优选0.3至0.9。

根据某些实施方案,多元醇具有小于或等于3000g/mol、优选小于或等于2000g/mol并且更优选在50至1000g/mol的范围内的重均摩尔质量。

根据某些实施方案,多元醇选自:季戊四醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、己三醇、二甘油、甲基葡糖苷、四乙醇、山梨糖醇、二季戊四醇、环糊精、包含至少三个羟基的聚醚多元醇以及其混合物。

本发明还涉及如上所述的含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物的泡沫体。

根据某些实施方案,泡沫体具有小于或等于800kg/m3、优选小于或等于600kg/m3、更优选小于或等于400kg/m3、还更优选小于或等于300kg/m3的密度。

根据某些实施方案,泡沫体具有小于或等于35%、优选小于或等于30%的30分钟后的压缩永久变形。

本发明还涉及制造如上所述的含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物的方法,所述方法包括以下步骤:

-多元醇与刚性嵌段的前体的混合;

-刚性嵌段的合成;

-柔性嵌段的添加;

-刚性嵌段和柔性嵌段的缩合。

根据某些实施方案,相对于多元醇、柔性嵌段和刚性嵌段的前体的总重量计,多元醇以范围为0.01重量%至10重量%、优选0.01重量%至5重量%、更优选0.05重量%至0.5重量%的量混合。

本发明还涉及制造如上所述的泡沫体的方法,所述方法包括以下步骤:

–处于熔融状态的共聚物、任选地与一种或多种添加剂以及与起泡剂的混合;和

–共聚物和起泡剂的混合物的发泡。

本发明还涉及由如上所述的泡沫体组成的制品。

本发明还涉及包括至少一个由如上所述的泡沫体组成的元件的制品。

根据某些实施方案,制品选自运动鞋底、大球或小球、手套、个人防护设备、轨连接垫(rail tie pads,栏杆连接垫)、机动车辆部件、建筑部件以及电气和电子设备部件。

本发明使得可满足上述需要。更特别地,其提供了一种含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物,其具有改进的发泡性并且能够形成具有低密度并且具有以下一种或多种有利性质的均匀、规则的聚合物泡沫体:在低应力负载期间恢复弹性能量的高能力;低压缩永久变形(和因此的改进的耐用性);高压缩疲劳强度;和优异的回弹性性质。根据某些特别的实施方案,根据本发明的泡沫体还是可再循环的。

这使用具有特定重均摩尔质量和特定多分散度的含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物来实现,并且所述共聚物通过特定的多元醇残基结合共聚物的刚性嵌段而支化。

具体实施方式

现在在以下描述中更详细地并且以非限制性方式描述本发明。

除非另有说明,否则所有百分比均是质量百分比。

本发明涉及刚性嵌段和柔性嵌段。这些共聚物是热塑性弹性体(TPE)聚合物,其包含刚性(或硬,具有相当热塑性的行为)的嵌段和柔性(或软,具有相当弹性的行为)的嵌段。

“刚性嵌段”被理解为意指具有熔点的嵌段。可根据标准ISO 11357-3:2011Plastics-Differential scanning calorimetry(DSC)第3部分,通过差示扫描量热法确定熔点的存在。

“软嵌段”被理解为意指具有小于或等于0℃的玻璃化转变温度(Tg)的嵌段。可根据标准ISO 11357-2:2011Plastics-Differential scanning calorimetry(DSC)第2部分,通过差示扫描量热法测定玻璃化转变温度。

根据本发明的共聚物的刚性嵌段优选选自聚酰胺嵌段、聚酯嵌段、聚氨酯嵌段以及其组合。这样的嵌段例如描述于法国专利申请FR 2936803 A1中。

优选地,刚性嵌段是聚酰胺嵌段。

可有利地使用三种类型的聚酰胺嵌段。

根据第一种类型,聚酰胺嵌段源自二羧酸、特别是含有4至20个碳原子的二羧酸、优选含有6至18个碳原子的二羧酸和脂族或芳族二胺、特别是含有2至20个碳原子的脂族或芳族二胺、优选含有6至14个碳原子的脂族或芳族二胺的缩合。

作为二羧酸的实例,可提及:1,4-环己烷二羧酸,丁二酸,己二酸,壬二酸,辛二酸,癸二酸,十二烷二羧酸,十八烷二羧酸,对苯二甲酸和间苯二甲酸,以及二聚脂肪酸。

作为二胺的实例,可提及:四亚甲基二胺,六亚甲基二胺,1,10-十亚甲基二胺,十二亚甲基二胺,三甲基六亚甲基二胺,双(4-氨基环己基)甲烷(BACM)、双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷(BMACM)和2,2-双(3-甲基-4-氨基环己基)丙烷(BMACP)的异构体,对氨基二环己基甲烷(PACM),异佛尔酮二胺(IPDA),2,6-双(氨基甲基)降冰片烷(BAMN)和哌嗪(Pip)。

有利地,使用聚酰胺嵌段PA 4.12、PA 4.14、PA 4.18、PA 6.10、PA 6.12、PA 6.14、PA 6.18、PA 9.12、PA 10.10、PA 10.12、PA 10.14和PA 10.18。在符号PA X.Y中,X代表衍生自二胺残基的碳原子数,并且Y代表衍生自二酸残基的碳原子数,这是常规的。

根据第二种类型,聚酰胺嵌段得自在含有4至12个碳原子的二羧酸或二胺的存在下,含有6至12个碳原子的一种或多种α,ω-氨基羧酸和/或一种或多种内酰胺的缩合。作为内酰胺的实例,可提及己内酰胺、庚内酰胺和月桂内酰胺。作为α,ω-氨基羧酸的实例,可提及氨基己酸、7-氨基庚酸、11-氨基十一烷酸和12-氨基十二烷酸。

有利地,第二种类型的聚酰胺嵌段是PA 11(聚十一烷酰胺)、PA 12(聚十二烷内酰胺)或PA 6(聚己内酰胺)嵌段。在符号PA X中,X代表衍生自氨基酸残基的碳原子数。

根据第三种类型,聚酰胺嵌段得自至少一种α,ω-氨基羧酸(或内酰胺)、至少一种二胺和至少一种二羧酸的缩合。

在这种情况下,聚酰胺PA嵌段通过以下的缩聚制备:

-含有X个碳原子的直链脂族或芳族二胺;

-含有Y个碳原子的二羧酸;和

-共聚单体{Z},其选自含有Z个碳原子的内酰胺和α,ω-氨基羧酸以及含有X1个碳原子的至少一种二胺和含有Y1个碳原子的至少一种二羧酸的等摩尔混合物,(X1,Y1)不同于(X,Y);

-所述共聚单体{Z}有利地以范围最高达50%、优选最高达20%、甚至更有利地最高达10%的重量比例引入,相对于聚酰胺-前体单体的总量计;

-在选自二羧酸的限链剂的存在下。

有利地,使用含有Y个碳原子的二羧酸作为限链剂,其以相对于二胺的化学计量而言过量地引入。

根据该第三种类型的一种变体,聚酰胺嵌段得自在任选的限链剂的存在下的含有6至12个碳原子的至少两种内酰胺或不具有相同碳原子数的一种内酰胺和一种氨基羧酸或至少两种α,ω-氨基羧酸的缩合。作为脂族α,ω-氨基羧酸的实例,可提及氨基己酸、7-氨基庚酸、11-氨基十一烷酸和12-氨基十二烷酸。作为内酰胺的实例,可提及己内酰胺、庚内酰胺和月桂内酰胺。作为脂族二胺的实例,可提及六亚甲基二胺、十二亚甲基二胺和三甲基六亚甲基二胺。作为脂环族二酸的实例,可提及1,4-环己烷二羧酸。作为脂族二酸的实例,可提及丁二酸、己二酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二羧酸和二聚脂肪酸。这些二聚脂肪酸优选具有至少98%的二聚体含量;它们优选是氢化的;例如,它们是由Croda公司以商标名Pripol或由BASF公司以商标名Empol或由Oleon公司以商标名Radiacid销售的产品,以及聚氧亚烷基α,ω-二酸。作为芳族二酸的实例,可提及对苯二甲酸(T)和间苯二甲酸(I)。作为脂环族二胺的实例,可提及双(4-氨基环己基)甲烷(BACM)、双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷(BMACM)和2,2-双(3-甲基-4-氨基环己基)丙烷(BMACP)的异构体,以及对氨基二环己基甲烷(PACM)。通常使用的其他二胺可为异佛尔酮二胺(IPDA)、2,6-双(氨基甲基)降冰片烷(BAMN)和哌嗪。

作为第三种类型的聚酰胺嵌段的实例,可提及以下:

–PA 6.6/6,其中6.6表示与己二酸缩合的六亚甲基二胺单元,并且6表示得自己内酰胺的缩合的单元;

–PA 6.6/6.10/11/12,其中6.6表示与己二酸缩合的六亚甲基二胺,6.10表示与癸二酸缩合的六亚甲基二胺,11表示得自氨基十一烷酸的缩合的单元,并且12表示得自月桂内酰胺的缩合的单元。

符号PA X/Y、PA X/Y/Z等是指其中X、Y、Z等代表如上所述的均聚酰胺单元的共聚酰胺。

有利地,在本发明中使用的共聚物的聚酰胺嵌段包括聚酰胺PA 6、PA 11、PA 12、PA 5.4、PA 5.9、PA 5.10、PA 5.12、PA 5.13、PA 5.14、PA 5.16、PA 5.18、PA 5.36、PA 6.4、PA 6.9、PA 6.10、PA 6.12、PA 6.13、PA 6.14、PA 6.16、PA 6.18、PA 6.36、PA 10.4、PA10.9、PA 10.10、PA 10.12、PA 10.13、PA 10.14、PA 10.16、PA 10.18、PA 10.36、PA 10.T、PA 12.4、PA 12.9、PA 12.10、PA 12.12、PA 12.13、PA 12.14、PA 12.16、PA 12.18、PA12.36或PA 12.T嵌段,或其混合(物)或共聚物;并且优选包括聚酰胺PA 6、PA 11、PA 12、PA6.10、PA 10.10或PA 10.12嵌段,或其混合(物)或共聚物。

根据本发明的共聚物的柔性嵌段可特别地选自聚醚嵌段、聚酯嵌段、聚硅氧烷嵌段例如聚二甲基硅氧烷(或PDMS)嵌段、聚烯烃嵌段、聚碳酸酯嵌段以及其混合(物)。

可能的柔性嵌段例如描述于法国专利申请FR 2941700 A1的第32页第3行到第33页第15行、第34页第16行到第37页第13行和第38页第6到23行。

优选地,柔性嵌段选自聚醚嵌段、聚酯嵌段以及其组合。

特别有利地,柔性嵌段是聚醚嵌段。

聚醚嵌段由环氧烷单元形成。

聚醚嵌段可尤其是PEG(聚乙二醇)嵌段,即由环氧乙烷单元形成的嵌段,和/或PPG(丙二醇)嵌段,即由环氧丙烷单元形成的嵌段,和/或PO3G(聚三亚甲基二醇)嵌段,即由聚三亚甲基二醇醚单元形成的嵌段,和/或PTMG(四亚甲基二醇)嵌段,即由四亚甲基二醇单元形成的嵌段(也称作聚四氢呋喃)。共聚物可在其链中包含几种类型的聚醚,共聚醚可能呈嵌段或统计的形式。

还可使用通过双酚(例如双酚A)的氧乙基化获得的嵌段。后者产品尤其描述在EP613 919中。

聚醚嵌段还可由乙氧基化的伯胺形成。作为乙氧基化的伯胺的实例,可提及以下式的产品:

其中m和n为在1和20之间的整数,并且x为在8和18之间的整数。这些产品可例如以商标名从CECA公司以及以商标名从Clariant公司商购获得。

柔性聚醚嵌段可包含带有NH2链末端的聚氧亚烷基嵌段,这样的嵌段能够通过α,ω-二羟基化的脂族聚氧亚烷基嵌段(被称为聚醚二醇)的氰基乙酰化(cyanoacetylation)获得。更特别地,可使用市售产品Jeffamine或Elastamine(例如D400、D2000、ED 2003、XTJ 542,其为来自Huntsman公司的市售产品,也描述在JP 2004/346274、JP2004/352794和EP 1482011中)。

聚醚二醇嵌段以未改性形式使用并且与带有羧酸末端基团的刚性嵌段共缩聚,或者被胺化以转化为聚醚二胺并且与带有羧酸末端基团的刚性嵌段缩合。

优选地,根据本发明的共聚物是含有聚酯嵌段和聚醚嵌段的共聚物(也称为COPE或共聚醚酯)、含有聚氨酯嵌段和聚醚嵌段的共聚物(也称为TPU或热塑性聚氨酯)或含有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物(根据IUPAC也称为PEBA,或聚醚-嵌段-酰胺)。

尽管上述嵌段共聚物包含如上所述的至少一种刚性嵌段和至少一种柔性嵌段,但本发明还涵盖了包含三种、四种(或甚至更多种)选自本说明书中描述的那些的不同嵌段的共聚物,条件是这些嵌段至少包括刚性和柔性嵌段。

例如,根据本发明的共聚物可为包含三种不同类型的嵌段的分段嵌段共聚物(或“三嵌段”共聚物),其得自上述几种嵌段的缩合。所述三嵌段可例如为包含聚酰胺嵌段、聚酯嵌段和聚醚嵌段的共聚物或包含聚酰胺嵌段和两种不同聚醚嵌段例如PEG嵌段和PTMG嵌段的共聚物。

特别有利地,根据本发明的共聚物是含有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物(或PEBA)。

PEBA得自带有反应性末端的聚酰胺嵌段与带有反应性末端的聚醚嵌段的缩聚,例如尤其是以下的缩聚:

1)带有二胺链末端的聚酰胺嵌段与带有二羧酸链末端的聚氧亚烷基嵌段;

2)带有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段与带有二胺链末端的聚氧亚烷基嵌段,其例如通过α,ω-二羟基化的脂族聚氧亚烷基嵌段(称为聚醚二醇)的氰乙基化和氢化获得;

3)带有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段与聚醚二醇,在该特别的情况下,所获得的产物为聚醚酯酰胺。

带有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段源自例如聚酰胺前体在限链的二羧酸的存在下的缩合。带有二胺链末端的聚酰胺嵌段源自例如聚酰胺前体在限链的二胺的存在下的缩合。

在本发明的上下文中特别优选的PEBA共聚物是包括来自以下的嵌段的共聚物:

–PA 11和PEG;

–PA 11和PTMG;

–PA 12和PEG;

–PA 12和PTMG;

–PA 6.10和PEG;

–PA 6.10和PTMG;

–PA 6和PEG;

–PA 6和PTMG。

根据本发明的共聚物中的刚性嵌段的数均摩尔质量优选为400至20 000g/mol,更优选500至10 000g/mol,甚至更优选600至6000g/mol。在某些实施方案中,PEBA共聚物中的刚性嵌段的数均摩尔质量为400至500g/mol,或500至1000g/mol,或1000至1500g/mol,或1500至2000g/mol,或2000至2500g/mol,或2500至3000g/mol,或3000至3500g/mol,或3500至4000g/mol,或4000至5000g/mol,或5000至6000g/mol,或6000至7000g/mol,或7000至8000g/mol,或8000至9000g/mol,或9000至10 000g/mol,或10 000至11 000g/mol,或11000至12 000g/mol,或12 000至13 000g/mol,或13 000至14 000g/mol,或14 000至15000g/mol,或15 000至16 000g/mol,或16 000至17 000g/mol,或17 000至18 000g/mol,或18 000至19 000g/mol,或19 000至20 000g/mol。

柔性嵌段的数均摩尔质量优选为100至6000g/mol,更优选200至3000g/mol。在某些实施方案中,柔性嵌段的数均摩尔质量为100至200g/mol,或200至500g/mol,或500至800g/mol,或800至1000g/mol,或1000至1500g/mol,或1500至2000g/mol,或2000至2500g/mol,或2500至3000g/mol,或3000至3500g/mol,或3500至4000g/mol,或4000至4500g/mol,或4500至5000g/mol,或5000至5500g/mol,或5500至6000g/mol。

数均摩尔质量通过限链剂的含量设定。其可根据以下公式计算:

Mn=n单体x MW重复单元/n限链剂+MW限链剂

在该式中,n单体代表单体的摩尔数,n限链剂代表过量的二酸限链剂的摩尔数,MW重复单元代表重复单元的摩尔质量,并且MW限链剂代表过量的二酸的摩尔质量。

刚性嵌段和柔性嵌段的数均摩尔质量可在嵌段的共聚之前通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量。

有利地,共聚物的刚性嵌段相对于柔性嵌段的质量比为0.1至20,优选0.3至3,甚至更优选0.3至0.9。特别地,共聚物的刚性嵌段相对于柔性嵌段的质量比可为0.1至0.2,或0.2至0.3,或0.3至0.4,或0.4至0.5,或0.5至0.6,或0.6至0.7,或0.7至0.8,或0.8至0.9,或0.9至1,或1至1.5,或1.5至2,或2至2.5,或2.5至3,或3至3.5,或3.5至4,或4至4.5,或4.5至5,或5至5.5,或5.5至6,或6至6.5,或6.5至7,或7至7.5,或7.5至8,或8至8.5,或8.5至9,或9至9.5,或9.5至10,或10至11,或11至12,或12至13,或13至14,或14至15,或15至16,或16至17,或17至18,或18至19,或19至20。

优选地,本发明的共聚物具有小于或等于72Shore D、更优选小于或等于68ShoreD的瞬时硬度。可根据标准ISO 868:2003进行硬度测量。

根据本发明的共聚物是支化共聚物。其特征在于大于2的官能度和宽的摩尔质量分布。

含有刚性嵌段和柔性嵌段的支化共聚物具有大于80 000g/mol的重均摩尔质量Mw。优选地,共聚物的重均摩尔质量为80 000至300 000g/mol,更优选85 000至200 000g/mol,更优选90 000至175 000g/mol。重均摩尔质量作为PMMA当量(用作校准标准)表示并且可根据标准ISO 16014-1:2012通过尺寸排阻色谱法测量,将共聚物在室温下以1g/L的浓度溶解在用0.05M三氟乙酸钾稳定的六氟异丙醇中24h,然后通过柱,例如以1ml/min的流速,摩尔质量通过折射率测量。尺寸排阻色谱法可使用改性二氧化硅柱进行,例如在一组两个柱和一个改性二氧化硅预柱(例如PGF柱和来自Polymer Standards Service的预柱)上,其包括具有300x 8mm的尺寸和7μm的粒度的柱、具有300x 8mm的尺寸和7μm的粒度的柱和具有50x8mm的尺寸的预柱,例如在40℃的温度下。在某些实施方案中,含有刚性嵌段和柔性嵌段的支化共聚物具有范围为以下的重均摩尔质量Mw:80 000至90 000g/mol,或90 000至100 000g/mol,或100 000g/mol至125 000g/mol,或125 000至150 000g/mol,或150 000至175 000g/mol,或175 000至200 000g/mol,或200 000至225 000g/mol,或225000至250 000g/mol,或250 000至275 000g/mol,或275 000至300 000g/mol。

含有刚性嵌段和柔性嵌段的支化共聚物可具有范围为30 000至100 000g/mol、优选35 000至80 000g/mol、更优选40 000至70 000g/mol的数均摩尔质量Mn。数均摩尔质量作为PMMA当量表示并且可根据标准ISO 16014-1根据上述方法测量。在某些实施方案中,含有刚性嵌段和柔性嵌段的支化共聚物具有范围为以下的数均摩尔质量Mn:30 000至35000g/mol,或35 000至40 000g/mol,或40 000至45 000g/mol,或45 000至50 000g/mol,或50 000至55 000g/mol,或55 000至60 000g/mol,或60 000至70 000g/mol,或70 000至80000g/mol,或80 000至90 000g/mol,或90 000至100 000g/mol。

含有刚性嵌段和柔性嵌段的支化共聚物具有范围为200 000至500 000g/mol的z-均摩尔质量Mz。z-均摩尔质量作为PMMA当量表示并且可根据标准ISO 16014-1根据上述方法测量。在某些实施方案中,含有刚性嵌段和柔性嵌段的支化共聚物具有范围为以下的z-均摩尔质量Mz:200 000至250000g/mol,或250 000至300 000g/mol,或300 000至350000g/mol,或350000至400 000g/mol,或400 000至450 000g/mol,或450 000至500 000g/mol。

共聚物的多分散度可通过以下定义:共聚物的重均摩尔质量Mw与共聚物的数均摩尔质量Mn的比率(Mw/Mn摩尔质量比)和/或共聚物的z-均摩尔质量Mz与共聚物的重均摩尔质量Mw的比率(Mz/Mw摩尔质量比)。

根据本发明的共聚物具有大于或等于2.2、优选大于或等于2.4的Mw/Mn摩尔质量比。在某些实施方案中,共聚物具有以下的Mw/Mn摩尔质量比:大于或等于2.3,或大于或等于2.4,或大于或等于2.5,或大于或等于2.6,或大于或等于2.7,或大于或等于2.8,或大于或等于2.9,或大于或等于3。

根据本发明的共聚物可具有小于或等于7、优选小于或等于6.5、更优选小于或等于6的Mw/Mn摩尔质量比。

根据本发明的共聚物可具有大于或等于1.8、优选大于或等于2的Mz/Mw摩尔质量比。在某些实施方案中,共聚物具有以下的Mz/Mw摩尔质量比:大于或等于1.9,或大于或等于2,或大于或等于2.1,或大于或等于2.2,或大于或等于2.3,或大于或等于2.4,或大于或等于2.5。

根据本发明的共聚物可具有小于或等于5、优选小于或等于4.5、优选小于或等于4的Mz/Mw摩尔质量比。

共聚物的合成

根据本发明的共聚物通过在其合成期间添加一种或多种包含至少三个羟基的多元醇来制备。

以通常和已知的方式,含有刚性嵌段和柔性嵌段的聚合物可根据两步制备方法(包括刚性嵌段的合成的第一步骤,然后是刚性嵌段和柔性嵌段的缩合的第二步骤)或一步制备方法制备。多元醇与刚性嵌段的前体一起添加。

两步制备在PA嵌段和PE嵌段之间具有酯键的PEBA共聚物的一般方法(即聚酰胺嵌段的合成的第一步骤,然后是聚酰胺和聚醚嵌段的缩合的第二步骤)是已知的,并且描述于例如文献FR 2846332中。在PA嵌段和PE嵌段之间具有酰胺键的PEBA共聚物的制备的一般方法是已知的并且描述在例如文献EP 1482011中。聚醚嵌段还可与聚酰胺前体和二酸链限制剂混合以制备具有无规分布的单元的含有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的聚合物(一步法)。无论所使用的方法(两步或一步)如何,多元醇都与聚酰胺前体一起添加。

优选地,根据本发明的共聚物根据两步制备方法制备。优选地,根据本发明的共聚物根据包括以下步骤的方法制备:

-多元醇与刚性嵌段的前体的混合;

-刚性嵌段的合成;

-柔性嵌段的添加;

-刚性嵌段和柔性嵌段的缩合。

具有大于二的官能度的多元醇的添加产生将共聚物的刚性嵌段连接在一起的桥键,优选通过酯键。

包含至少三个羟基的多元醇特别地被理解为意指:

–单体多元醇,特别是单体脂族三醇例如甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇,和/或

–聚合多元醇,特别是含有聚醚链的三醇、聚己内酯三醇、包含至少三个羟基的混合聚醚-聚酯多元醇。

有利地,多元醇选自:季戊四醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、己三醇、二甘油、甲基葡糖苷、四乙醇、山梨糖醇、二季戊四醇、环糊精、包含至少三个羟基的聚醚多元醇、以及其混合物。

多元醇的重均摩尔质量优选为至多3000g/mol,更优选至多2000g/mol;并且通常在50至1000g/mol、优选50至500g/mol、优选50至200g/mol的范围内。

有利地,相对于多元醇、柔性嵌段和刚性嵌段的前体的总重量计,多元醇以0.01重量%至10重量%、优选0.01重量%至5重量%、更优选0.05重量%至0.5重量%的量添加。相对于多元醇、柔性嵌段和刚性嵌段的前体的总重量计,多元醇有利地以3.5至35μeq/g的量添加。

泡沫体

含有刚性胺嵌段和柔性嵌段的支化共聚物可用于形成泡沫体,优选在没有交联步骤的情况下。泡沫体通过将处于熔融状态的共聚物与起泡剂混合随后进行发泡步骤而形成。

根据某些实施方案,如此形成的泡沫体基本上由或甚至由上述共聚物(或多种共聚物,如果使用共聚物的混合物)和任选地起泡剂组成,如果后者仍然存在于泡沫体的孔中、尤其是如果其是具有封闭孔的泡沫体的话。

含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物可与各种添加剂组合,所述添加剂例如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物或EVA(例如由Arkema以名称销售的那些),或乙烯和丙烯酸酯的共聚物,或乙烯和(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物,例如由Arkema以名称销售的那些。这些添加剂可使得可调节发泡部件的硬度、外观和舒适度。相对于含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物计,添加剂可以0至50质量%、优选5质量%至30质量%的含量添加。

起泡剂可为化学或物理试剂,或者也可由任何类型的中空物体或任何类型的可膨胀微球组成。优选地,其是物理试剂,例如二氮(dinitrogen,氮气)或二氧化碳、或烃、氯氟烃、氢氯烃、氢氟烃或氢氯氟烃(饱和的或不饱和的)。例如,可使用丁烷或戊烷。还优选地,其也可为化学试剂,例如偶氮二甲酰胺或基于柠檬酸和碳酸氢钠(NaHCO3)的混合物(例如来自Clariant的系列的产品)。

将物理起泡剂与处于液体或超临界形式的共聚物混合,然后在发泡步骤期间转化为气相。

根据优选的实施方案,将共聚物和起泡剂的混合物注射到模具中,并且通过打开模具进行发泡。该技术使得可直接生产具有复杂几何形状的三维发泡物体。

其也是一种执行起来相对简单的技术,尤其是与如现有技术中描述的使发泡颗粒熔融的某些方法相比:具体而言,用发泡聚合物颗粒填充模具随后使颗粒熔融以确保部件的机械强度而不破坏泡沫体的结构是困难的操作。

可使用的其他发泡技术特别是:“分批”发泡,挤出发泡,例如单螺杆或双螺杆挤出发泡,高压釜发泡,微波发泡和其他注射模塑发泡技术(用透气模具、应用气体背压(反压)、计量不足(under metering)、或用配备有系统的模具)。

根据本发明的泡沫体优选具有小于或等于800kg/m3、更优选小于或等于600kg/m3、甚至更优选小于或等于400kg/m3并且特别优选小于或等于300kg/m3的密度。例如,其可具有25至800kg/m3并且更特别优选50至600kg/m3的密度。可通过调整制造过程的参数来控制密度。

优选地,根据标准ISO 8307:2007,该泡沫体具有大于或等于50%、优选大于或等于55%的回弹性(rebound resilience)。

优选地,根据标准ISO 7214:2012,该泡沫体具有小于或等于35%、并且更特别优选小于或等于30%、或小于或等于25%的30分钟后的压缩永久变形。

优选地,该泡沫体还在疲劳强度和阻尼(dampening,抑制)方面具有优异的性质。

根据本发明的泡沫体可用于制造运动设备,例如运动鞋底,滑雪鞋,中底,鞋垫或功能性鞋底组件,呈在鞋底的各个部分(例如脚后跟或足弓)中的插入物的形式,或者呈鞋帮(鞋面)的结构中的插入物或加强件的形式或呈保护形式的鞋帮组件。

其还可用于制造充气球、运动手套(例如足球手套)、高尔夫球组件、球拍、保护元件(夹克、头盔内部元件、外壳等)。

根据本发明的泡沫体具有有利的抗冲击性、抗振动性和抗噪音性质,结合有适合于资本物品的触觉性质。因此,其还可用于制造铁路轨连接垫,或机动车工业、运输、电气和电子设备、建筑或制造工业中的各种部件。

根据有利的实施方案,根据本发明的泡沫物体可容易地再循环,例如通过在配备有脱气出口的挤出机中使它们熔融(任选地在将它们切成碎片之后)。

实施例

以下实施例说明了本发明而不是限制本发明。

实施例1

测试了四种PEBA。

PEBA no.1、2和3都是包含具有600g/mol的数均摩尔质量的PA 11嵌段和具有1000g/mol的数均摩尔质量和32Shore D的硬度的PTMG嵌段的PEBA共聚物。PEBA no.4是包含具有1500g/mol的数均摩尔质量的PA 11嵌段、具有2000g/mol的数均摩尔质量的PTMG嵌段和具有2000g/mol的数均摩尔质量的PriplastTM 1838聚酯嵌段的PEBA共聚物。

PEBA no.1是线性PEBA。PEBA no.2、3和4是支化PEBA,其通过在其合成期间分别添加0.1重量%(相对于多元醇和共聚物的其他反应物的总重量计)的三羟甲基丙烷(TMP)、0.15重量%的三羟甲基丙烷和0.1重量%的季戊四醇(PET)来制备。

如下所示制备PEBA。

PEBA no.1:

在高压釜中,引入(装载)13kg的11-氨基十一烷酸、3.8kg的己二酸和4kg的水。将反应器封闭,用氮气惰性化,然后在自生压力下搅拌和加热至245℃材料。该温度保持1h,压力为31bar相对。历经1h将反应器减压至大气压。材料温度为240℃。添加26.1kg的PTMG1000,然后将反应器置于真空下至压力低于15mbar。引入86g的Irganox 1010,然后是64g的四丁醇锆。然后通过测量搅拌扭矩监测反应介质的增粘(viscosification,粘化)。当扭矩已经达到预定值时,反应停止。然后将反应器排空到水箱中并且造粒。

PEBA no.2:

PEBA no.2通过与PEBA no.1相同的方法制备,不同之处在于还向装料添加43g的三羟甲基丙烷。

PEBA 3:

PEBA no.3通过与PEBA no.1相同的方法制备,不同之处在于使用3.9kg的己二酸代替3.8kg和还向装料添加64g的三羟甲基丙烷。

PEBA no.4:

PEBA no.4通过与PEBA no.1相同的方法制备,不同之处在于:

-装料如下:2kg的己二酸,15.6kg的11-氨基十一烷酸,43g的季戊四醇,和4kg的水;

-在第2步骤中,装载4kg的PTMG 2000和21.4kg的PriplastTM 1838;

-最后,添加86g的Irganox 1010和64g的四丁醇锆。

PEBA no.1和4对应于反实施例,PEBA no.2和3是根据本发明的PEBA。

PEBA具有以下特性:

PEBA的重均摩尔质量Mw、数均摩尔质量Mn和z-均摩尔质量Mz作为PMMA当量表示,并且根据标准ISO 16014-1根据如上所述的方法通过尺寸排阻色谱法(或凝胶渗透色谱法)测量。

使用Ubbelohde管测量固有粘度。测量是在20℃下对75mg样品在间甲酚中在0.5%(m/m)的浓度下进行的。固有粘度以(g/100g)-1表示,并且根据下式计算:

固有粘度=ln(ts/t0)x 1/C,其中C=m/p x 100,

其中ts是溶液的流动时间,t0是溶剂的流动时间,m是测定粘度的样品的质量,以及p是溶剂的质量。除了测量温度为20℃而不是25℃外,该测量对应于标准ISO 307。

泡沫体由PEBA no.1、2、3和4制备。

这些泡沫体使用具有用于注射Trexel系列II型的物理起泡剂的系统的ENGEL160T Victory注射模塑机制造。运行参数如下:

–桶温度:190至210℃。

–打开模具之前的保持时间:17至28s。

–冷却时间:120至180s。

–模具温度:35-60摄氏度。

–模具打开长度:最高达12mm。

–模具:具有2x 100x 100mm的尺寸的板模具。

所使用的发泡剂是二氮,其以0.7重量%的比例引入。

评价所获得的泡沫体的各种性质:

–密度:根据标准ISO 845;

–Δ密度:表征泡沫体的均匀性并且对应于距离注射点最近的点和距离注射点最远的点之间的发泡部分的密度差;该量越低,泡沫体越均匀;

–回弹性:根据标准ISO 8307(将16.8g直径16mm的钢珠从500mm的高度落到泡沫体样品上;然后回弹性对应于返回到球的能量的百分比,或球在回弹时达到的初始高度的百分比);

–压缩永久变形(comp.set):进行的测量包括将样品压缩至给定的变形程度和给定的时间,然后释放被释放的应力,以及在恢复时间后记录残余变形;测量改编自标准ISO7214,其中变形为50%,保持时间为22h,温度为23℃,和在30min后进行测量。

泡沫体的性质示于以下表中:

通过修改泡沫体制造过程的参数,获得相同PEBA的各种密度。泡沫体C和D的密度分别对应于用PEBA no.1和2所实现的最小密度。

观察到,PEBA no.2的泡沫体(泡沫体D)具有比由PEBA no.1形成的泡沫体(泡沫体C)低的最小密度。此外,泡沫体D更均匀,并且具有比泡沫体C低的30min后的压缩永久变形,同时具有相似的回弹性。

此外,通过比较泡沫体B(PEBA no.1的)和泡沫体F(PEBA no.3的),观察到,在相似的密度下,泡沫体F具有比泡沫体B低的30min后的压缩永久变形。

不可由PEBA no.4获得泡沫体。

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