由聚酯-聚碳酸酯制成的微流体装置和微孔的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开总体上涉及在薄壁制品中使用的具有可流动性的热塑性组合物。
【背景技术】
[0002] 薄壁制品通常用于医学领域，例如，用于微流体和/或聚合酶链式反应（PCR)应 用。微流体应用处理几何约束于微流体装置中的流体的精确控制，该微流体装置可以通常 特征在于存在一个或多个通道，通道具有至少一个小于或等于1毫米（_)的维度。获得可 以实现精确的精细模具细节复制并且可以允许生产具有这种小维度通道的微流体装置是 一个持续的挑战。
[0003] 考虑到PCR应用，PCR是用于在跨多个数量级扩增和复制DNA序列的方法，并且是 分子生物学领域的关键技术。在PCR方法中，将DNA片段与互补DNA引物与DNA聚合酶混合 在水溶液中，并且使该混合物进行多次热循环步骤。该热循环过程分离靶DNA序列的双螺 旋并通过DNA聚合酶催化剂开始新的DNA合成。以下表1中示出PCR反应的典型热曲线， 其中，°C是摄氏度。
[0004]
[0005] 通常在8至96孔阵列和0. 2-0. 5毫米（mL)体积的微孔板中进行PCR反应。由于 每个微孔板中大量的样品，生物分子筛选协会（Society of Biomolecular Screening)和 美国国家标准研宄所（American National Standards Institute，ANSI)已经发布了对于 具有96、984和1536孔的微孔板的关于微孔的特定尺寸和位置的用于微孔板的标准ANSI/ SBS 1-2004 至 4-2004。
[0006] 在PCR反应过程中，通过微孔的壁至反应溶液的有效热传递需要严格温度控制。 为了实现有效的热传递，将PCR托盘设计为具有非常薄的微孔壁厚度，如大约0. 2mm。由于 需要极高流动性的材料填充薄的微孔壁，所以这些薄壁托盘的注射模塑成为显著挑战。此 外，需要材料具有足够的耐热性以避免在PCR热循环步骤中的变形，以及希望透光性使得 可以观察到液体体积水平。通常，聚丙烯如来自LYONDELL BASELL的TO702被用于注射模 塑PCR托盘。然而，在高温如在PCR变性循环中使用的那些下聚丙烯发生软化，这可以导致 PCR或其他微流体组分在加工过程中变得过度灵活，和/或聚丙烯发生翘曲或其他物理变 形和/或泄漏。
[0007] -般不将聚碳酸酯材料用于薄壁微流体应用，如PCR微孔，因为虽然许多聚碳酸 酯具有对于PCR或其他微流体装置所需的透明度和高耐热性，但是通常认为它们缺乏足够 的流动性来填充需要的薄工具和/或在室温下不具有足够的延展性。因此，聚丙烯通常是 用于PCR和其他微流体应用的热塑性塑料选择。
[0008] 虽然已经提出由已经用于这种装置的聚丙烯或其他材料制成的多种微流体装置 和/或PCR装置，但是本领域仍然存在对于用于制造与微流体和/或PCR操作条件相容的 薄壁制品的材料的需要。
【发明内容】
[0009] 如本文进一步描述的，微流体装置可以包括由包含聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯的热 塑性组合物形成的制品，该聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯包含衍生自包括以下的单体的柔性嵌 段酯单元：a，c〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它们的衍生物、二羟基芳香族化合物和碳酸酯来源。 [0010] 在一些实施方式中，包含聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯的微流体装置是PCR微孔或 PCR微孔板，该聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯包含衍生自包括以下的单体的柔性嵌段酯单元： a，〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它们的衍生物、二羟基芳香族化合物和碳酸酯来源。
[0011] 另外，如在以下进一步详细描述的，使用微流体装置用于加工流体的方法包括：
[0012] 将装置的一部分暴露于至少90°C的加工温度；
[0013] 其中，暴露于加工温度的装置的一部分包括由热塑性组合物形成的制品，该热塑 性组合物包含：
[0014] 包含衍生自包括以下的单体的柔性嵌段酯单元的聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯： a，〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它们的衍生物、二羟基芳香族化合物和碳酸酯来源。
[0015] 还提供的是用于在至少90°C的加工温度下加工流体的微流体装置，该装置包括暴 露于加工温度、由热塑性组合物形成的制品，该热塑性组合物包含：
[0016] 包含衍生自包括以下的单体的柔性嵌段酯单元的聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯： a，〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它们的衍生物、二羟基芳香族化合物和碳酸酯来源。
【附图说明】
[0017] 为了更完全地理解本申请，现在结合附图参考以下描述，其中：
[0018] 图1是典型的微流体板的图解；以及
[0019] 图2是典型的微孔板的图解。
【具体实施方式】
[0020] 用于制造本文描述的微流体装置的热塑性组合物也称为高流动性热塑性组合物， 其包含聚碳酸酯，具体地是聚酯-聚碳酸酯共聚物，更具体地是聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯 共聚物。通常，如本文所使用的，术语"聚碳酸酯"是指式（1)的重复结构碳酸酯单元：
[0021]
[0022] 其中，R1基团总数的至少60%包含芳香族部分，并且其余部分是脂肪族的、脂环族 的或芳香族的。每个R1可以是式-A1-Y1-A2-的芳香族基团。每个R 1可以包含C6_3(l芳 香族基团，即，包含至少一个芳香族部分。R1可以衍生自式HO-R LOH、特别是式（2)的二羟 基化合物：
[0023] HO-A1-Y1-A2-OH (2)，
[0024] 其中，A1和A 2中的每个是单环二价的芳香族基团，并且Y 1是具有将A 1与A 2分离 的一个或多个原子的单键或桥接基团。在一个实施方式中，一个原子将A1与A2分离。这种 类型基团的说明性非限制性实例是-0-、-3-、-5(0)-、-5(02)-、-(：(0)-、亚甲基、环己基亚甲 基、2-[2. 2. 1]-双环庚叉基、乙叉基、异丙叉基、新戊叉基、环己叉基、环十五烷叉基、环十二 烷叉基和金刚烷叉基。桥接自由基Y1可以是烃基团或饱和烃基团，如亚甲基、环己叉基或 异丙叉基。具体地，R1基团可以衍生自式（3)的二羟基芳香族化合物：
[0025]
[0026] 其中，Ra和Rb各自独立地是卤素 、C -烷氧基或C i_12烷基；并且p和q各自独立地 是0至4的整数。应当理解的是，当p是0时，Ra是氢；并且同样地，当q是0时，Rb是氢。 同样在式（3)中，Xa是连接两个羟基取代的芳香族基团的桥接基团，其中，桥接基团和每个 C6亚芳基基团的羟基取代基在C 6亚芳基基团上彼此相邻、相间、相对（尤其是相对）分布。 桥接基团Xa的实例包括单键、-〇-、-s-、-S (0) _、-S (0) 2_、-C (0)-或CV18有机基团。C卜18有 机桥接基团可以是环状的或非环状的、芳香族的或非芳香族的，并且可以进一步包括杂原 子如卤素、氧、氮、硫、硅或磷。CV18有机基团能够这样分布使得连接至其的C6亚芳基各自连 接到相同的烷叉基碳或连接到CV18有机桥接基团的不同的碳。在一个实施方式中，p和q 各自是1，并且Ra和Rb各自是C i_3烷基基团，具体地是在各个亚芳基基团上与羟基基团间位 分布的甲基。Xa可以是取代或未取代的(：3_18环烷叉基，式-C(IT)(R d)-的(^_25烷叉基其 中尺。和R d各自独立地是氢、C i_12烷基、C i_12环烷基、C 7_12芳烷基、C i_12杂烷基或C 7_12环状杂 芳烷基，或者式_C( = Re)-的基团其中Re是二价的(^_12烃基团如亚甲基、环己基亚甲基、 乙叉基、新戊叉基和异丙叉基以及2-[2. 2. 1]-双环庚叉基、环己叉基、环戊叉基、环十二烷 叉基或金刚烷叉基。
[0027] 也可以将包含取代或未取代的环己烷单元的双酚用作二羟基化合物，例如，式（4) 的双酚：
[0028]
[0029] 其中，每个Rf独立地是氢、C i_12烷基或卤素；并且每个Rg独立地是氢或C i_12烷基。 取代基可以是脂族或芳族的、直链的、环状的、双环的、支链的、饱和或不饱和的。这样的含 环己烷的双酚，例如两摩尔苯酚与一摩尔氢化异佛尔酮的反应产物，可用于制备具有高玻 璃化转变温度和高热变形温度的聚碳酸酯聚合物。由BAYER CO.在APEC*商品名下提供包 含环己基双酚的聚碳酸酯，或者包含上述中的至少一种与其他双酚聚碳酸酯的组合。
[0030] 式HO-R1-OH的其他芳香族二羟基化合物包括式（5)的化合物：
[0031]
[0032] 其中，每个Rh独立地是卤素原子、C Htl烃基如C Htl烷基基团、卤素取代的C Htl烷基 基团、C6_1(l芳基基团或|??素取代的C 6_1(|芳基基团，并且η是0至4。|??素可以是漠。
[0033] 具体的芳香族二羟基化合物的一些示例性实例包括以下：4, 4'-二羟基联苯、 1，6_二羟基萘、2, 6-二羟基萘、双（4-羟基苯基）甲烷、双（4-羟基苯基）二苯基甲烷、双 (4-羟基苯基）-1-萘基甲烷、1，2-双（4-羟基苯基）乙烷、1，1-双（4-羟基苯基）-1-苯 基乙烷、2-(4-羟基苯基）-2-(3-羟基苯基）丙烷、双（4-羟基苯基）苯基甲烷、2, 2-双 (4-羟基-3-溴苯基）丙烷、1，1-双（羟基苯基）环戊烷、1，1-双（4-羟基苯基）环己烷、 1，1_双（4-羟基苯基）异丁烯、1，1_双（4-羟基苯基）环十二烷、反式-2, 3-双（4-羟基 苯基）-2_ 丁烯、2, 2-双（4-羟基苯基）金刚烷，α，α 双（4-羟基苯基）甲苯、双（4-羟 基苯基）乙腈、2, 2-双（3-甲基-4-羟基苯基）丙烷、2, 2-双（3-乙基-4-羟基苯基） 丙烷、2, 2-双（3-正丙基-4-羟基苯基）丙烷、2, 2-双（3-异丙基-4-羟基苯基）丙烷、 2, 2-双（3-仲丁基-4-羟基苯基）丙烷、2, 2-双（3-叔丁基-4-羟基苯基）丙烷、2, 2-双 (3-环己基-4-羟基苯基）丙烷、2, 2-双（3-烯丙基-4-羟基苯基）丙烷、2, 2-双（3-甲氧 基_4_羟基苯基）丙烷、2, 2_双（4_羟基苯基）六氣丙烷、1，1-二氣_2, 2_双（4_羟基苯 基）乙條、1，1_二漠_2, 2_双（4_羟基苯基）乙條、1，1-二氣_2, 2_双（5_苯氧基_4_轻 基苯基）乙烯、4, 4'-二羟基二苯甲酮、3, 3-双（4-羟基苯基）-2-丁酮、1，6_双（4-羟基苯 基）-1，6-己二酮、乙二醇双（4-羟基苯基）醚、双（4-羟基苯基）醚、双（4-羟基苯基）硫 醚、双（4-羟基苯基）亚砜、双（4-羟基苯基）砜、9, 9-双（4-羟基苯基）氟、2, 7-二羟基 芘、6, 6' -二羟基-3, 3, 3'，3' -二四甲基螺（二）茚满（"螺二茚满双酚"）、3, 3-双（4-羟 基苯基）邻苯二甲酰亚胺、2, 6-二羟基二苯并-对-二噁英、2, 6-二羟基噻蒽、2, 7-二羟基 酚黄素、2, 7-二羟基-9, 10-二甲基吩嗪、3, 6-二羟基二苯并呋喃、3, 6-二羟基二苯并噻吩 和2, 7-二羟基咔挫、间苯二酚、取代的间苯二酚化合物如5-甲基间苯二酚、5-乙基间苯二 酚、5-丙基间苯二酚、5- 丁基间苯二酚、5-叔丁基间苯二酚、5-苯基间苯二酚、5-枯基间苯 二酚、2, 4, 5, 6-四氟间苯二酚、2, 4, 5, 6-四溴间苯二酚等；邻苯二酚；对苯二酚；取代的对 苯二酚如2-甲基对苯二酚、2-乙基对苯二酚、2-丙基对苯二酚、2- 丁基对苯二酚、2-叔丁 基对苯二酚、2-苯基对苯二酚、2-枯基对苯二酚、2, 3, 5, 6-四甲基对苯二酚、2, 3, 5, 6-四叔 丁基对苯二酚、2, 3, 5, 6-四氟对苯二酚、2, 3, 5, 6-四溴对苯二酚等，或包含上述二羟基化 合物中的至少一种的组合。
[0034] 式（3)的双酚化合物的具体实例可以包括1，1-双（4-羟基苯基）甲烷、1，1-双 (4-羟基苯基）乙烷、2, 2-双（4-羟基苯基）丙烷（下文的"双酚A"或"BPA"）、2, 2-二双 (4-羟基苯基）丁烷、2, 2-双（4-羟基苯基）辛烷、1，1-双（4-羟基苯基）丙烷、1，1-双 (4-羟基苯基）正丁烷、2, 2-双（4-羟基-2-甲基苯基）丙烷、1，1-双（4-羟基-叔丁基苯 基）丙烷、3, 3-双（4-羟基苯基）苯并吡咯酮、2-苯基-3, 3-双（4-羟基苯基）苯并[c] 吡咯酮（PPPBP)和1，1-双