不含有机乳化剂的可聚合组合物以及其聚合物和制造方法技术

本文描述一种基本上不含有机乳化剂的可聚合组合物，其制造方法和其制品。所述可聚合组合物包含：连续相；可聚合单体；引发剂；和无机纳米粒子，其中无机纳米粒子基本上不含会与可聚合单体共聚合的基团。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
描述一种在存在无机纳米粒子的情况下使聚合物聚合的方法和其组合物和制品。
技术介绍
悬浮聚合和乳液聚合是使聚合物聚合的两种常见技术。这两种技术均包括连续相和不连续相。在聚合期间，乳化剂可用来防止不连续相的聚结。形成聚合物粒子后，乳化剂可用于使分散体稳定，防止粒子团聚和沉降。传统乳化剂是有机基乳化剂，其可以是氟化（例如部分或完全氟化）了的。举例来说，可把含有在水中产生离子的基团的单体掺入聚合物中。这些离子产生电荷，所述电荷排斥其他单体和聚合粒子上的电荷，从而防止不连续相的聚结以及聚合粒子的团聚。又如，可用同时具有亲水链段和疏水链段的非离子型表面活性剂做为乳化剂。其疏水链段和亲水链段在水中定向，形成防止相聚结和粒子团聚的空间屏障。另外，包含亲水链段和疏水链段以及离子电荷的离子型表面活性剂可通过亲水链段和疏水链段的定向以及通过电荷排斥而防止聚结和团聚。在一些情况下，这些乳化剂对最终产品可能具有负面影响。在这些情况下，优选移除有机基乳化剂。举例来说，美国专利第3,068,184号（Noorduyn等人）教导从聚氯乙烯中移除残余乳化剂，而美国专利第4,128,517号（Kydonieus）、第6,833,403号（Bladel等人）和第7,671,112号（Hintzer等人）公开了从含氟聚合物分散体中移除乳化剂的方法。
技术实现思路
对于在聚合期间可稳定不连续相、且不对最终聚合物造成有害影响（这种有害影响可能出现在一些应用中）的乳化剂存在着需求。对于可提供优于传统乳化剂的益处（例如成本）、在聚合期间可使不连续相稳定的乳化剂也存在需求。对于与传统乳化剂相比以相同或较低浓度使用的替代性乳化剂也存在需求。在一个方面，提供一种可聚合组合物，其包含：连续相；一定量的无机纳米粒子；可聚合单体；以及引发剂，其中无机纳米粒子基本上不含会与可聚合单体共聚合的基团，且其中可聚合组合物基本上不含有机乳化剂。在一个实施例中，无机纳米粒子的量小于80,000ppm。在另一方面，提供一种分散体，其包含衍生自可聚合组合物的聚合物。所述可聚合组合物包含：连续相；一定量的无机纳米粒子；可聚合单体；以及引发剂，其中无机纳米粒子基本上不含会与可聚合单体共聚合的基团，且其中可聚合组合物基本上不含有机乳化剂。在分散体的一个实施例中，无机纳米粒子并非不可逆地与聚合物缔合。在另一方面，提供一种制品，其包含衍生自可聚合组合物的聚合物，所述可聚合组合物包含：连续相；一定量的无机纳米粒子；可聚合单体；以及引发剂，其中无机纳米粒子基本上不含会与可聚合单体共聚合的基团，且其中可聚合组合物基本上不含有机乳化剂。在又另一方面，提供一种方法，其包括：提供包含可聚合单体、连续相、引发剂和无机纳米粒子的组合物；以及使组合物聚合以形成聚合物，其中无机纳米粒子基本上不含会与可聚合单体共聚合的基团，且其中水溶液基本上不含有机乳化剂。在所述方法的一个实施例中，无机纳米粒子不会不可逆地与聚合物缔合。在另一实施例中，所述方法还包括从聚合物中分离无机纳米粒子。上述
技术实现思路
并非意图描述每个实施例。本专利技术的一个或多个实施例的细节还在以下描述中给出。根据以下“具体实施方式”和“权利要求书”，本专利技术的其他特征、目标和优点将显而易见。具体实施方式在此所用，术语：“一个”和“所述”可交换使用并意指一个或多个；和“和/或”用于表示一个或两个描述的情况都可能发生，例如A和/或B包括（A和B）和（A或B）；“分散体”是指分散于不同组合物的连续相中的聚合物粒子，其中“连续相”是指在聚合条件下的单一液体或液体的共混物，这些液体可为例如水或二氧化碳；“乳化剂”是指通过将自身分配到连续相与不连续相之间的界面并赋予静电排斥力、空间排斥力或这些排斥力的组合来维持界面总表面积，从而使乳状液或悬浮液稳定的物质。“官能团”意指能够进行化学反应（不包括聚合）的化学实体；“单体”意指能够聚合的化学物种，其包括单体和寡聚物；和“有机”具有本领域的常见含义，举例来说，有机化合物是含碳化合物，其中存在一些例外/排他情况，包括：二元化合物，例如碳化物、碳氧化物、二硫化碳；三元化合物，例如金属氰化物、光气、羰基硫；以及金属碳酸盐，例如碳酸钙。另外，本文中由端点描述的范围包括该范围内所包含的所有数值（如，1到10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等）。另外，本文中“至少一个”的表述包括一个及以上的所有数目（如至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少25个、至少50个、至少100个等等）。本专利技术涉及在单体聚合中使用无机纳米粒子来形成聚合物。本专利技术的可聚合组合物可用于悬浮聚合或乳液聚合。在聚合期间以及在聚合之后，存在连续相和分散相。在本专利技术中，通过掺入有效量的加入组合物中的无机纳米粒子来维持这些相。无机纳米粒子使不连续相稳定，物理上防止相邻不连续相彼此接触并聚结，充当无机乳化剂。本专利技术的可聚合组合物可基本上不含通过降低表面张力来使分散体稳定的传统有机乳化剂，例如表面活性剂、清洁剂、蛋白质和其他有机化合物。基本上不含意指相对于可聚合单体，存在低于0.1重量%、0.05重量%、0.01重量%或甚至0.001重量%。用在此处，乳化剂包括含有使分散体稳定的官能团的有机化合物。所述官能团包括（例如）-COO-、-SO3-、-N(CH3)3+和-CH2OH。示例性有机乳化剂包括：包含疏水链段和亲水链段的传统乳化剂，例如辛酸铵、月桂基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、乙氧基化烷基醚（例如可以商品名称“TERGITOL 15-S-5”或“TERGITOL15-S-7”获得，可得自密歇根州米德兰的陶氏化学公司（Dow ChemicalCo.,Midland,MI））；或烷基酚醚（例如可以商品名称“TRITON X-100”获得，可得自陶氏化学公司）。其他示例性有机乳化剂包括：氟化表面活性剂，例如全氟烷酸和其盐；以及极性水溶性单体，例如乙烯醇或苯乙烯磺酸钠。在一个实施例中，极性水溶性可聚合单体可用于聚合，然而其在可聚合组合物中的含量必须低到让这些极性水溶性单体仅凭自身无法使分散体稳定。所述低含量的极性水溶性单体可低于5%、2%、1%、0.5%或甚至0.1%，而此低含量可依可聚合组合物中的单体和组分而改变。为了测定极性水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.24 US 61/358,0851.一种可聚合组合物，其包含：
连续相；
一定量的无机纳米粒子；
可聚合单体；和
引发剂，
其中所述可聚合组合物基本上不含有机乳化剂，且其中所述无机
纳米粒子基本上不含会与所述可聚合单体共聚合的基团。
2.根据权利要求1所述的可聚合组合物，其中所述无机纳米粒子
的量在与总可聚合组合物的重量相比时低于80,000ppm。
3.根据前述权利要求中任一项所述的可聚合组合物，其中所述无
机纳米粒子具有低于100nm的平均直径。
4.根据前述权利要求中任一项所述的可聚合组合物，其中所述无
机纳米粒子是二氧化硅。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可聚合组合物，其中所述无
机纳米粒子的表面未经改性。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可聚合组合物，其中所述
无机纳米粒子的表面用以下各者中的至少一者改性：烷基链、亲水性
聚醚、季铵盐、胺、酸和其组合。
7.根据前述权利要求中任一项所述的可聚合组合物，其中所述连
续相包含水或二氧化碳。
8.根据权利要求7所述的可聚合组合物，其中所述连续相还包含

\t溶剂。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可聚合组合物，其中所述引
发剂选自以下各者中的至少一者：AIBN、APS及其组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可聚合组合物，其中所述
可聚合单体选自以下各者中的至少一者：苯乙烯、氯乙烯、乙烯酯、(甲
基)丙烯酸酯、烯烃和其组合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的可聚合组合物，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：小吉米·R·巴兰，杜安·D·范斯勒，克劳斯·辛策，威廉·J·亨特，哈拉尔德·卡斯帕，蒂尔曼·C·兹普利斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：