[發明專利]金屬中和的磺化嵌段共聚物及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201310606313.7
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN103641965A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: C·L·威利斯
• 申請（專利權）人: 科騰聚合物美國有限責任公司
• 主分類號: C08F297/00
• 分類號: C08F297/00;C08F8/36;B01D71/82;B01D61/44
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 汪宇偉

本申請是申請日為2010年9月17日、申請號為201080046102.7、發明名稱為“金屬中和的磺化嵌段共聚物及其制備方法和用途”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于用金屬化合物中和磺化嵌段共聚物的方法、金屬中和的嵌段共聚物和包括該金屬中和的嵌段共聚物的各種制品，例如包括該金屬中和的嵌段共聚物的水蒸氣滲透膜的形式。本發明還涉及用于通過將磺化嵌段共聚物的膠束中的極性組分封閉到非極性液體相中而儲存和穩定該非極性液體相中的該極性組分（例如金屬化合物）的設備和方法。

背景技術

苯乙烯嵌段共聚物的制備是現有技術中公知的。通常，苯乙烯嵌段共聚物（“SBC”）能夠包括包含化學上不同的單體類型的內聚合物嵌段和終端聚合物嵌段，由此提供特別適合的性質。作為實例，在更常見的形式中，SBC可以具有共軛二烯烴的內嵌段和具有芳香烯基芳烴的外嵌段。該聚合物嵌段不同性質的相互作用使得可以得到不同的聚合物特征。例如，內共軛二烯烴嵌段的彈性體性質以及“較硬的”芳香烯基芳烴外嵌段一起形成了可用于多種不同用途的聚合物。這種SBC能夠通過序列聚合和/或偶聯反應制備。

還已知能夠將SBC官能化以進一步改進其特征。其實例是在該聚合物主鏈上添加磺酸或磺酸酯官能團。例如在Winkler的US3,577,357中公開了第一種該磺化嵌段共聚物之一。所得到的嵌段共聚物的特征為具有一般性結構A-B-(B-A)_1-5，其中各A是非彈性體的磺化單乙烯基芳烴聚合物嵌段，各B是基本上飽和的彈性體α-烯烴聚合物嵌段，所述嵌段共聚物被磺化到足以在該總聚合物中提供至少1wt%硫且對各單乙烯基芳烴單元具有不超過一個磺化組分的程度。該磺化聚合物能夠直接使用，或者能夠以其酸、堿金屬鹽、銨鹽或胺鹽的形式使用。依照Winkler，用1,2-二氯乙烷中包括三氧化硫/磷酸三乙酯的磺化劑處理聚苯乙烯-加氫聚異戊二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物。該磺化嵌段共聚物描述為具有吸水特征，其可用于水純化膜等中，但后來發現其不能鑄成膜（US5,468,574）。

更近以來，Willis等的US2007/0021569公開了制備磺化聚合物，尤其描述了在水中為固體的磺化嵌段共聚物，其包括至少兩個聚合物端嵌段和至少一個飽和聚合物內嵌段，其中各端嵌段是抗磺化的聚合物嵌段，至少一個內嵌段是易磺化的飽和聚合物嵌段，且其中將至少一個內嵌段磺化到該嵌段中易磺化單體的10-100mol%的程度。該磺化嵌段共聚物描述為能夠傳輸大量的水蒸氣，同時在水存在下具有良好的尺寸穩定性和強度，且對于需要良好的濕強度、良好的水和質子傳輸特征、良好的抗甲醇性、容易形成薄膜或膜、隔離性質、柔性和彈性的控制、可調節的硬度和熱/氧化穩定性的組合的最終用途是有價值的材料。

此外，Dado等的WO2008/089332公開了用于制備磺化嵌段共聚物的方法，描述了例如具有至少一個端嵌段A和至少一個內嵌段B的前體嵌段聚合物的磺化，其中各A嵌段是抗磺化的聚合物嵌段，各B嵌段是易磺化的聚合物嵌段，其中所述A和B基本上不含烯不飽和現象。將該前體嵌段聚合物與酰基硫酸酯在另外包括至少一種非鹵代的脂肪族溶劑的反應混合物中反應。依照Dado等，該方法得到包括磺化聚合物膠束和/或尺寸和分布明確的其它聚合物聚集體的反應產物。

還已經報道了可以用各種化合物中和磺化聚合物。例如Pottick等的US5,239,010和Balas等的US5,516,831指出可以通過將該磺化嵌段共聚物與可電離以得到金屬鹽的金屬化合物反應而中和具有磺酸官能團的苯乙烯嵌段。

此外，Willis等的US2007/0021569指出用多種堿性物質（例如包括可電離的金屬化合物以及各種胺）對磺化嵌段聚合物的至少部分中和。進一步提出可以通過與堿性物質的氫鍵相互作用改進該磺化嵌段共聚物，其強度盡管不足以中和該磺化嵌段共聚物的酸中心，然而通過氫鍵相互作用足以實現對該嵌段共聚物的顯著吸引。

發明概述

本技術總的來講涉及用于中和具有至少一個端嵌段A和至少一個內嵌段B的未中和的磺化嵌段共聚物的方法，其中各A嵌段基本上不包含磺酸或磺酸酯官能團，各B嵌段是包含基于該B嵌段的易磺化單體單元數約10-約100mol%磺酸或磺酸酯官能團的共聚物嵌段。通常，該方法包括：

提供包含該未中和的磺化嵌段共聚物和有機溶劑的溶液，和

在該溶液中添加至少一種金屬化合物，其中該金屬具有至少11的原子數。

在特別的方面，此處描述的方法滿足以下條件中的一項或多項：