对共聚物的特性具有影响的单体的评价方法和使用该评价方法的系统与流程

文档序号:11450580阅读:267来源:国知局
本申请要求于2014年12月17日提交的韩国专利申请no.10-2014-0182226的权益,该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。本发明涉及一种对共聚物的特性具有影响的单体的评价方法和使用该评价方法的系统,更特别地,涉及一种评价单体对共聚物的特性的影响的大小的新方法,所述影响的大小不能用现有方法来评价。根据本发明的对共聚物的特性具有影响的单体的评价方法和使用该评价方法的系统是创新性的,因为本方法考虑到单体的种类或连接类型,通过定量评价单体对共聚物的特性的影响而能够在单体水平上预测共聚物的特性的变化程度。
背景技术
:共聚物是通过各种聚合方法,将一种或多种单体连接而合成的物质,由于其性质或特性可以控制在各种水平,因此广泛用于材料开发和其它领域,以适合于各自的最终用途。极大地影响合成的共聚物的特性的因素之一是构成共聚物的单体,共聚物的特性根据共聚物单体(是共聚物的基本重复单元)的数量、种类或连接类型而明显变化。共聚物的特性的这种变化由众多单体对于共聚物的复杂和微妙的作用决定,但是尚未设计出清楚地评价对共聚物的特性具有影响的单体的方法。同时,传统的实验方法(例如,凝胶渗透色谱法)能够测量共聚物的性质,例如,共聚物的分子量和粘度,但是不能评价构成共聚物的单体对共聚物的特性的影响。因此,为了通过改进共聚物的特性而使共聚物的性能最大化,并且为了设计和合成具有新特性的共聚物,需要开发能够评价单体对共聚物影响的新方法。技术实现要素:技术问题于是,考虑到现有领域中遇到的问题而进行本发明,本发明旨在提供一种使用单体评价共聚物的特性的新方法,其适用于使用单体推导共聚物的特征因素,其中,形成一组用于共聚物的单体连接,计算包含该组单体连接的共聚物的特征取代值,并且基于计算的特征取代值评价单体的相对特征值。技术方案本发明提供一种对包含两种以上的单体的共聚物的特性具有影响的单体的评价方法,包括以下步骤:a)选择用于共聚物的单体mk并且选择能够与mk一起形成共聚物的n1单体mi,其中,n1单体mi表示为mi1、mi2、…,以及min1,n1为2以上的自然数;b)使用下面的公式1至公式3计算单体mk和mi的单体取代值α(mk)、β(mk)、α(mi)和β(mi),[公式1]α(mi)=a1xfunct(ec(mi))/η(mi)β(mi)=a2xfunct(as(mi))/η(mi)[公式2]α(mk)=a1xfunct(ec(mk))/η(mk)β(mk)=a2xfunct(as(mk))/η(mk)[公式3]funct(x)=a1*exp(a2*x)或funct(x)=a3*log(1+a4*x)a5在公式1至公式3中,a1和a2是控制常数并且是除了零以外的实数,funct(x)表示变量x的函数,a1、a2、a3、a4和a5为实数并且是根据funct(x)的类型而变化的控制常数,η(mi)是针对单体mi的计算值并且是拓扑极性表面积、麦高恩(mcgowan)体积、近似表面积或辛醇/水分配系数,ec(mi)表示单体mi的分子偏心率,as(mi)表示单体mi的分子非球面度;以及c)使用下面的公式4计算单体mi相对于单体mk的特征取代值λ(mk;mi),并且将具有相对高的特征取代值的单体mi确定为对共聚物的特性具有显著影响的单体,[公式4]在公式4中,a3是控制常数并且是0至1的实数。另外,本发明提供一种对包含两种以上的单体的共聚物的特性具有影响的单体的评价系统,包括:配置模块,用于选择共聚物的单体mk并且选择能够与mk一起形成共聚物的n1单体mi,其中,n1单体mi表示为mi1、mi2、...,以及min1,n1为2以上的自然数;计算模块,用于使用下面的公式1至公式3计算单体mk和mi的单体取代值α(mk)、β(mk)、α(mi)和β(mi),[公式1]α(mi)=a1xfunct(ec(mi))/η(mi)β(mi)=a2xfunct(as(mi))/η(mi)[公式2]α(mk)=a1xfunct(ec(mk))/η(mk)β(mk)=a2xfunct(as(mk))/η(mk)[公式3]funct(x)=a1*exp(a2*x)或funct(x)=a3*log(1+a4*x)a5在公式1至公式3中,a1和a2是控制常数并且是除了零以外的实数,funct(x)表示变量x的函数,a1、a2、a3、a4和a5为实数并且是根据funct(x)的类型而变化的控制常数,(mi)是针对单体mi的计算值并且是拓扑极性表面积、mcgowan体积、近似表面积或辛醇/水分配系数,ec(mi)表示单体mi的分子偏心率,as(mi)表示单体mi的分子非球面度;以及评价模块,用于使用下面的公式4计算单体mi相对于单体mk的特征取代值(mk;mi),并且将具有相对高的特征取代值的单体mi确定为对共聚物的特性具有显著影响的单体:[公式4]在公式4中,a3是控制常数并且是0至1的实数。有益效果根据本发明,共聚物单体对共聚物的特性的影响可以相似或显著不同。当存在能够提供清楚地定量地评价单体对共聚物的特性影响大小的方法时,它被认为在使用共聚物的材料开发中非常有用。根据本发明的使用单体评价共聚物的特性的方法是能够评价单体对共聚物的特性的影响的大小的新方法,所述影响的大小不能用现有方法来评价。根据本发明,考虑到单体的种类和连接类型,可以定量评价单体对共聚物的特性的影响,从而在单体水平上预测共聚物的特性的变化程度。此外,本发明能够仅使用单体特性来预测和评价共聚物的特性,从而极大地有助于选择最佳单体以改善共聚物的特性并且开发具有新特性的新型共聚物。具体实施方式下文中,将给出本发明的详细描述。为了参考,本发明的以下公式中定义的常数是在使本发明的方法有效的范围内确定的值。本发明涉及一种对包含两种以上的单体的共聚物具有影响的单体的评价方法,包括以下步骤:a)选择用于共聚物的单体mk并且选择能够与mk一起形成共聚物的n1单体mi,其中,n1单体mi表示为mi1、mi2、…,以及min1,n1为2以上的自然数;b)使用下面的公式1至公式3计算单体mk和mi的单体取代值(mk)、(mk)、(mi)和(mi),[公式1]α(mi)=a1xfunct(ec(mi))/η(mi)β(mi)=a2xfunct(as(mi))/η(mi)[公式2]α(mk)=a1xfunct(ec(mk))/η(mk)β(mk)=a2xfunct(as(mk))/η(mk)[公式3]funct(x)=a1*exp(a2*x)或funct(x)=a3*log(1+a4*x)a5在公式1至公式3中,a1和a2是控制常数并且是除了零以外的实数,funct(x)表示变量x的函数,a1、a2、a3、a4和a5为实数并且是根据funct(x)的类型而变化的控制常数,η(mi)是针对单体mi的计算值并且是拓扑极性表面积、mcgowan体积、近似表面积或辛醇/水分配系数,ec(mi)表示单体mi的分子偏心率,as(mi)表示单体mi的分子非球面度;以及c)使用下面的公式4计算单体mi相对于单体mk的特征取代值λ(mk;mi),并且将具有相对高的特征取代值的单体mi确定为对共聚物的特性具有显著影响的单体,[公式4]在公式4中,a3是控制常数并且是0至1的实数,优选是0.3至0.8。具体地,步骤a)包括通过选择n1单体(待评价其对共聚物的特性的影响)形成共聚物的一组单体键,并且选择可以通过与n1单体的任何一个单体连接而聚合成共聚物的n2单体,其中,单体mk的数量为n2,同时评价n1单体mi对每个n2单体mk的影响。此处,n2优选为2以上的自然数。在第一步骤a)中,共聚物的特性可以包括选自例如成键特性、电学特性和粘附特性中的至少一种,选择n1单体(待评价其对共聚物的特性的影响),并且可以选择n2对应单体(其可以与上面的单体聚合来得到共聚物)。根据本发明的一个实施方案,为了评价单体对共聚物的特性的影响,可以考虑设置为使n1=2的单体(b和c)与单体a(n2=1)连接的共聚物。用于形成共聚物的单体的连接类型的实例如下。(1)-[-b-a-]n-,具有以单体a和b作为重复单元的连接的共聚物(2)-[-c-a-]n-,具有以单体a和c作为重复单元的连接的共聚物可以通过步骤b)中的计算来评价单体对共聚物的特性的影响的大小,所述共聚物配置为使得单体b或单体c连接至单体a。在第二步骤b)中,计算配置为包括从步骤a)中形成的单体连接组中的n1*n2单体中选择的单体的连接作为重复单元的共聚物的特征值。使用单体mk和mi的公式1至公式3,可以计算单体取代值α(mk)、β(mk)、α(mi)和β(mi)。在步骤b)的公式1和公式2中,a1和a2是控制常数并且是大于零的实数。并且,在公式1和公式2中,η(mi)和η(mk)可以通过由molecularnetworkgmbhcomputerchemie开发的adriana.code程序来计算。并且,在公式1和公式2中,ec(mi)、as(mi)、ec(mk)和as(mk)可以使用molecularnetworkgmbhcomputerchemie开发的adriana.code程序来计算。在第三步骤c)中,比较在步骤b)中计算出的mi相对于mk的特征取代值的大小λ(mk;mi),以此来评价单体的相对特征值。使用公式4计算单体mi相对于每个单体mk的特征取代值λ(mk;mi),由此可以确定具有相对高的特征取代值的单体mi为对共聚物的特性具有显著影响的单体。在步骤c)中计算的值λ(mk;mi)为大于零的实数。当λ(mk;mi)大于零时的情形表明,当通过将单体mi连接至单体mk形成共聚物时,单体mi对共聚物的特性的影响大。另一方面,当λ(mk;mi)小至接近于零时的情形表明,当通过将单体mi连接至单体mk形成共聚物时,单体mi对共聚物的特性的影响相对小。另外,本发明涉及一种使用上述对共聚物的特性具有影响的单体的评价方法来评价对共聚物的特性具有影响的单体的系统。对包含两种以上的单体的共聚物的特性具有影响的单体的评价系统包括:配置模块,用于选择用于共聚物的单体mk并且选择能够与mk一起形成共聚物的n1单体mi,其中,n1单体mi表示为mi1、mi2、...,以及min1,n1为2以上的自然数;计算模块,用于使用下面的公式1至公式3计算单体mk和mi的单体取代值α(mk)、β(mk)、α(mi)和β(mi),[公式1]α(mi)=a1xfunct(ec(mi))/η(mi)β(mi)=a2xfunct(as(mi))/η(mi)[公式2]α(mk)=a1xfunct(ec(mk))/η(mk)β(mk)=a2xfunct(as(mk))/η(mk)[公式3]funct(x)=a1*exp(a2*x)或funct(x)=a3*log(1+a4*x)a5在公式1至公式3中,a1和a2是控制常数并且是除了零以外的实数,funct(x)表示变量x的函数,a1、a2、a3、a4和a5为实数并且是根据funct(x)的类型而变化的控制常数,η(mi)是针对单体mi的计算值并且是拓扑极性表面积、mcgowan体积、近似表面积或辛醇/水分配系数,ec(mi)表示单体mi的分子偏心率,as(mi)表示单体mi的分子非球面度;以及评价模块,用于使用下面的公式4计算单体mi相对于单体mk的特征取代值λ(mk;mi),并且将具有相对高的特征取代值的单体mi确定为对共聚物的特性具有显著影响的单体,[公式4]在公式4中,a3是控制常数并且是0至1的实数,优选是0.3至0.8。具体地,在作为第一模块的配置模块中,选择用于共聚物的单体mk并且选择能够与mk一起形成共聚物的n1单体mi。此处,n1单体mi表示为mi1、mi2、…,以及min1,单体mk的数量为n2,并且评价n1单体mi对每个n2单体mk的影响。在这种情况下,共聚物的特性可以包括选自例如成键特性、电学特性和粘附特性中的至少一种,选择n1单体(待评价其对共聚物的特性的影响),并且可以指定n2对应单体(其可以与上面的单体聚合来得到共聚物)。根据本发明的一个实施方案,为了评价单体对共聚物的特性的影响,可以考虑设置为使得n1=2的单体(b和c)与单体a(n2=1)连接的共聚物。用于形成共聚物的单体的连接类型的实例如下。(1)-[-b-a-]n-,具有以单体a和b作为重复单元的连接的共聚物(2)-[-c-a-]n-,具有以单体a和c作为重复单元的连接的共聚物可以通过使用计算模块的计算来评价单体对共聚物的特性的影响的大小,所述共聚物配置为使得单体b或单体c连接至单体a。在作为第二模块的计算模块中,计算配置为包括在配置模块中形成的单体连接组中的n1*n2单体中选择的单体的连接作为重复单元的共聚物的特征值。使用公式1至公式3,可以计算出单体mk和mi的单体取代值α(mk)、β(mk)、α(mi)和β(mi)。在计算模块的公式1和公式2中,a1和a2是控制常数并且是大于零的实数。并且,在公式1和公式2中,η(mi)和η(mk)可以通过由molecularnetworkgmbhcomputerchemie开发的adriana.code程序来计算。并且,在计算模块的公式1和公式2中,ec(mi)、as(mi)、ec(mk)和as(mk)可以使用由molecularnetworkgmbhcomputerchemie开发的adriana.code程序来计算。在作为第三模块的评价模块中,比较计算模块中计算出的mi相对于mk的特征取代值λ(mk;mi)的大小,以此来评价单体的相对特征值。使用公式4计算单体mi相对于每个单体mk的特征取代值λ(mk;mi),可以确定具有相对高的特征取代值的单体mi为对共聚物的特性具有显著影响的单体。评价模块中计算的值λ(mk;mi)为大于零的实数。当λ(mk;mi)大于零的情形表明,通过将单体mi连接至单体mk形成共聚物时,单体mi对共聚物的特性的影响大。另一方面,当λ(mk;mi)小至接近于零的情形表明,通过将单体mi连接至单体mk形成共聚物时,单体mi对共聚物的特性的影响相对小。如本文中所使用的,术语“模块”指负责一个特定功能或操作的单元,并且可以由硬件和软件单独或组合来体现。通过下面的实施例可以得以更好地理解本发明,下面的实施例只用于描述本发明,而不能解释为限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书给出,并且包含等同于权利要求书的含义和范围内的所有修改。实施例步骤1.用于形成共聚物的单体连接组的结构评价单体mi1和mi2,即4,4'-二氨基二苯甲烷(cas号:101-77-9)和3,3'-二氨基二苯甲酮(cas号:611-79-0)对共聚物特性的影响,用于与上述两个(n1)单体中的每一个形成共聚物的单体mk是1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐(cas号:2754-41-8)(n2=1)。由这些单体的连接所产生的共聚物是聚酰亚胺。[化学式1]在物质名称的括号中表示的cas号是分配给各个物质的唯一编号,即cas登记号。步骤2.计算单体的特征值通过下面的[公式1]、[公式2]和[公式4]使用两个funct(x)形式计算单体的相对特征取代值λ(mk;mi)。使用的常数在下面的表1和表2中示出。表1中的funct(x)为funct(x)=a1*exp(a2*x),a1=1.0,a2=2.5。表2中的funct(x)为funct(x)=a3*log(1+a4*x)a5,a3=1.0,a4=0.5,a5=2.0。[公式1]α(mi)=a1xfunct(ec(mi))/η(mi)β(mi)=a2xfunct(as(mi))/η(mi)[公式2]α(mk)=a1xfunct(ec(mk))/η(mk)β(mk)=a2xfunct(as(mk))/η(mk)[公式4][表1]情形01a1funct(x)a2η(mi)a31.010*exp(2.5*x)1.0单体mi的拓扑极性表面积0.34[表2]情形02a1funct(x)a2η(mi)a31.010*log(1+0.5*x)21.0单体mi的拓扑极性表面积0.34η(mi)、ec(mi)和as(mi)使用molecularnetworkgmbhcomputerchemie制作的adriana.code程序来计算。在此情况下,ec(mi1)、ec(mi2)、as(mi1)、as(mi2)、ec(mk)、as(mk)、η(mi1)、η(mi2)和η(mk)的各自的值分别为0.981、0.953、0.318、0.227、0.956、0.233、69.11、52.05和86.74。步骤3.单体的相对特征值的评价在步骤2中最终计算的单体相对特征值在下面的表3中示出。[表3]由表3中的结果明显看出,当形成与1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐(mk)结合的单体以制备共聚物时,对共聚物的特性有更大影响的单体mi为具有相对高的λ(mk;mi)值的4,4'-二氨基二苯甲烷(情形01:0.4885/情形02:0.5832)。以这种方式,当使用单体通过评价共聚物的特性来比较λ(mk;mi)值的大小时,可以确定对共聚物的特性影响较大的单体。因此,本发明的方法能够评价单体对共聚物的特性的影响的大小,所述影响的大小使用现有方法不能评价,并且考虑到单体的种类和连接类型,能够定量评价单体对共聚物的特性的影响,从而可以在单体水平上准确地预测共聚物的特性的变化程度。当前第1页12
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