具有高耐候性的由聚碳酸酯制成的多层体的制作方法
【专利说明】具有高耐候性的由聚碳酸酯制成的多层体
[0001] 本发明涉及具有高耐候稳定性的由聚碳酸酯构成的深色多层结构。这些多层结构 还具有玻璃状深光泽效果。本发明还涉及用于制造这些多层结构的方法和组合物。
[0002] 该多层结构优选由聚碳酸酯或聚碳酸酯共混物形成。该聚碳酸酯共混物可包含其 它聚合物，例如弹性体或接枝聚合物或其它热塑性塑料，例如聚酯。
[0003] 特别优选的共混配合物是例如，如例如DE-A 2 035 390 (=US-A 3 644 574)或 DE-A 2 248 242(=GB_A 1 409 275)和Ullmanns, Enzyklopjidie der Technischen Chemie [Encyclopedia of Industrial Chemistry],第 19 卷（1980)，第 280 页及其后中所述的 橡胶改性的乙烯基（共）聚合物，例如ABS聚合物(乳液、本体和悬浮ABS)。作为共混配合 物，尤其合适的是聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
[0004] 本发明还涉及本发明的多层结构作为机动车部件的板或作为多媒体外壳的框架 部件的用途。
[0005] 迄今缺乏具有玻璃状光学性质的由聚碳酸酯构成的多层系统，尤其是多层聚合物 模制品。这些多层结构尤其适用于机动车外部部件。它们必须具有优异的表面质量和深光 泽效果，以及优异的耐候稳定性。该用途包括窗玻璃，例如滑动天窗的框架部件。由于机动 车的高寿命，尤其是在高价值汽车领域中，重要的是在使用寿命的持续期间内没有明显损 害地保持该材料的所需高级颜色印象-在此特别是黑色的深光泽效果。
[0006] 这些多层结构在用于汽车行业时与通常材料，例如玻璃相比提供许多优点。这些 的实例包括提高的防裂性和/或重量节省，这在汽车的情况下能实现交通事故时更高的乘 客安全性和更低的燃料消耗。最后，含有热塑性聚合物的材料由于更容易成型而具有大得 多的设计自由度。
[0007] 机动车、轨道车辆和航空行业中以及基础设施行业中所用的车辆外部部件必须另 外具有更长寿命并且绝不能在此期间变脆。此外，颜色和光泽效果在此寿命期间只应微不 足道地改变(即使改变的话)。此外，该热塑性部件必须具有优异的抗划伤性。
[0008] 由于所需的长寿命和由于高表面质量和深光泽效果，所用材料通常是玻璃。玻璃 对UV辐射不敏感，具有低划伤敏感性并且其机械性质长期不变。由于所用颜料是无机氧化 物，例如氧化铁，颜色性质也几乎长期不变。但是，不可能在热塑性材料中使用这些颜料，因 为这造成相应基质降解。
[0009] 但是，由于塑料的上述优点，需要既具有热塑性塑料的良好物理性质又具有相应 黑色玻璃的高表面质量以及所需深光泽效果的材料。
[0010] 在透明热塑性塑料中，例如，基于聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)的聚合物 特别适合用作机动车用途中的外部部件。由于其高韧度，聚碳酸酯特别具有用于此类最终 用途的极好性质状况。
[0011] 为了改进热塑性材料的寿命，已知可以为它们提供UV防护和/或抗划伤涂层。此 外，大量已知的着色剂具有高耐光性。
[0012] 为了实现热塑性部件的深黑色，根据现有技术特别使用炭黑。特别使用纳米级炭 黑，以便不会不利地影响表面质量。也已知可以另外使用着色剂以改变或改进黑色印象。但 是，炭黑通常仍是该配方的主要成分，因为其在可见光谱的所有区域中都具有高和均匀的 吸收性。此外，炭黑在UV范围中也吸光并因此是有效的UV防护手段。
[0013] 但是，已经发现，在多层结构的情况下，尤其在带有硅氧烷漆层的多层结构的 情况下，含炭黑的体系对耐候性质具有不利影响。但是，由于其UV吸收性质，本领域技 术人员原本预计炭黑会改进耐候性质。这也是已知的和现有技术中描述的-例如在 "Weatherability of Thermoplastic Piping"（www. plasicpipe. org)或"Plastic Piping Systems"，David, A. Chasis, Industrial Press Inc. New York 1988 中。炭黑的添加 显著改进热塑性材料在外部风化和人工风化中的寿命。
[0014] 因此，最令人惊讶的是，含炭黑的着色混合物对由聚碳酸酯构成的多层结构中的 耐候性质具有不良影响。
[0015] 通过不含炭黑的本发明的特定配方可以显著提高多层结构的寿命。
[0016] 如果需要格外高的耐候稳定性以及高表面质量和高的深光泽效果以及钢琴漆外 观，现有技术中描述的炭黑基热塑性组合物不够合适。尤其是对另外必须满足对耐候性能 的高要求的用于外部用途的具有钢琴漆表面的深黑色部件而言，现有技术没有提供任何可 能的解决方案。
[0017] W02012007501描述了炭黑的最佳掺入方法，以实现低表面缺陷度。但是，通过这种 方法制成的部件没有所需的耐候稳定性。
[0018] 也可以借助纳米级或细碎碳多晶型物，例如如W0 2009030357中所述的碳纳米管 或如JP 2003073557中所示的石墨实现高光泽表面。但是，该粒子的杆状或薄片状形状赋 予注射成型体一定的不合意表面粗糙度。
[0019] 已知可借助含有特定着色剂的聚合物组合物制造黑色部件或深色部件。
[0020] 例如，US 6355723描述了具有光泽效果的深色聚合物组合物。这些特别适用于金 属化。
[0021] JP 60188450描述了具有在可见范围内的低透射和在IR范围内的高透射的深色 模制组合物。
[0022] 这些文献无一描述具有根据本发明所需的高耐候稳定性的多层结构或对本目的 的实现给出任何暗示。
[0023] 在JP2011111589中描述了由特定的聚碳酸酯/聚酯混合物构成的具有钢琴漆外 观的黑色部件。但是，描述了与本发明不同的组合物。JP2011111589完全没有给出关于这 些组合物的耐候稳定性的任何信息，也没有描述多层结构。
[0024] 在JP 2005314461或JP 11106518中描述了具有高耐候稳定性和良好表面性质的 黑色模制组合物，这些具有特定的炭黑含量。但是，在本发明中已经发现，此类组合物没有 与多层结构有关的所需高耐候稳定性。此外，该组合物涉及特定的共混物，它们不构成本发 明的主题。
[0025] 含橡胶的体系通常具有与聚碳酸酯不同的耐候稳定性。
[0026] 为了避免由在聚合物组合物中添加炭黑或其它碳多晶型物造成的上述缺点，可以 使用可溶染料以实现高表面光泽-类似于钢琴漆外观。但是，这一解决方案的缺点在于该 染料必须以相对较高的浓度使用，这在部件上漆过程中造成问题，因为以高浓度存在的染 料容易被漆溶剂从模制品表面浸出。这造成上漆溶液逐渐着色。因此重要的是保持可溶染 料的低浓度。
[0027] 采用有机染料时的另一缺点是由紫外线照射造成的脱色，以致颜色印象随时间改 变。
[0028] 要解决的问题因此是开发出由热塑性材料构成，优选由聚碳酸酯构成的具有小 于1. 〇%，优选小于0. 5%，更优选小于0. 2%，再更优选小于0. 1%，尤其优选0. 0%的光透射率 (Ty)的黑色多层结构-其兼具优异的表面质量与高的深光泽和类似钢琴漆的黑色印象 以及高耐候性，并适用于受到紫外线应力的汽车行业中的框架部件或多媒体外壳，例如电 视机外壳等。
[0029] 令人惊讶地，通过含有包含特定着色剂的基底材料并具有抗紫外线性质和抗划伤 性的涂层的特定多层聚合物模制品解决该问题。已经发现，只有非常特定的着色剂混合物 适合与特定的透明漆层结合用于实现所需深光泽效果和所需耐候稳定性。这完全令人惊 讶，因为使用在透明配方中具有不足的耐候性能的着色剂。
[0030] 这