[發(fā)明專利]通過使用電離輻射在模具中聚合烯鍵式不飽和材料來制備精密模塑制品的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380065061.X
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN104870155A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卡爾·B·里赫特;薩沙·B·邁爾斯;丹尼爾·J·歐尼爾;圖-凡·T·特朗;克雷格·E·哈默
• 申請（專利權(quán)）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: B29C35/08
• 分類號: B29C35/08;C08J7/18
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張爽;郭國清

相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請要求于2012年12月14日提交的美國臨時專利申請61/737,231的優(yōu)先權(quán)，該專利的公開內(nèi)容以引用方式全文并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輻射聚合烯鍵式不飽和材料，更具體地使用電離輻射(包括伽馬射線、x射線、和/或高能電子束輻射)來在模具中聚合乙烯基官能單體和低聚物的方法。

背景技術(shù)

模塑制品是為人們所熟知的并且得到廣泛的應用。模塑并隨后加工和處理具有在其中或其上形成的精密結(jié)構(gòu)的模塑制品可為挑戰(zhàn)性的。模塑小的精密制品(諸如精密光學元件)通常通過如下方式完成：將熔化的熱塑性(共)聚合物注入模具腔中，將另外的熱量施加至熔化的熱塑性(共)聚合物同時在模具腔中持續(xù)足夠的時間，以允許熔化的(共)聚合物流入模具腔內(nèi)的小裂縫中，隨后冷卻模具以允許熔化的(共)聚合物在模具腔內(nèi)硬化，由此形成注塑制品。

通過使(甲基)丙烯酸類單體(共)聚合而形成并且在室溫下為固體的熱塑性(共)聚合物用于精密模塑應用是尤其可取的因為它們通常為低成本的，并且可經(jīng)配置以表現(xiàn)出遠高于室溫的軟化或加工溫度，但不足以在加工期間需要過度加熱。此類(共)聚合物可在基本絕熱的反應條件下在間歇式反應器中通過本體自由基聚合制備(例如，參見美國專利5,986,011)。美國專利4,810,523描述了一種用于制備熱熔融(共)聚合物的方法，其中將可聚合的單體組合物引入可密封的反應容器中并通過電離輻射來聚合。然后將(共)聚合物在熱熔融施加前從反應容器中移除。反應容器可為帶襯里的柱形壓力容器或多層袋。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述內(nèi)容，我們認識到，存在對于制備精密模塑制品的需求，該精密模塑制品包含烯鍵式不飽和材料的(共)聚合物，適用作光學元件，其中(共)聚合在模具中發(fā)生。在(共)聚合過程中使用電離輻射源，在不存在熱引發(fā)劑或光引發(fā)劑的情況下(共)聚合過程發(fā)生。(共)聚合可在反應混合物的脫氣或未脫氣的情況下絕熱地或非絕熱地發(fā)生。

因此，在一個方面，本公開提供了使烯鍵式不飽和材料自由基(共)聚合以形成模塑制品的方法，該方法包括以下步驟：(a)將可自由基(共)聚合的烯鍵式不飽和材料提供于模具中，(b)使模具中的混合物暴露于電離輻射源持續(xù)足以引發(fā)可自由基(共)聚合的烯鍵式不飽和材料的至少一部分的(共)聚合的時間，以及(c)使可自由基(共)聚合的烯鍵式不飽和材料(共)聚合，同時繼續(xù)使混合物暴露于電離輻射源持續(xù)足以產(chǎn)生至少部分地(共)聚合的(共)聚合物的時間。在上述方法的一些示例性實施例中，混合物可為非異質(zhì)的。

在上述方法中任一項的某些示例性實施例中，混合物基本上不含熱誘導或紫外線誘導的自由基(共)聚合引發(fā)劑。在上述方法中任一項的另外的示例性實施例中，電離輻射源選自伽馬射線源、x射線源、射線能量大于300keV的電子束源、以及它們的組合。

在一些特定的示例性實施例中，所述(共)聚合物包括(甲基)丙烯酸類(共)聚合物。優(yōu)選地，烯鍵式不飽和材料選自乙烯基官能單體、乙烯基官能低聚物、乙烯基官能大分子單體、以及它們的組合。

在另一方面，本公開描述了一種使用模具根據(jù)上述(共)聚合方法中的任一項制備的精密模塑制品。在一些示例性實施例中，精確模塑制品為選自下列的模塑光學元件：反射鏡、透鏡、棱鏡、光管、光導、衍射光柵、照明元件、或它們的組合。在某些示例性實施例中，精密模塑制品顯示出選自下列的至少一個有益特性：基本上不存在雙折射、基本上不存在殘余應力、基本上不存在縮痕、基本上不存在接合痕跡、基本上不存在焊接線、基本上不存在空隙、或它們的組合。

示例性實施例列表

在上述方法中任一項的一些示例性實施例中，反應混合物通過在進入模具之前鼓入惰性氣體以降低氧氣水平來脫氣。在上述方法中任一項的另外的示例性實施例中，使混合物暴露于電離輻射持續(xù)足以接收至多100千戈瑞的電離輻射劑量的時間。