具有颜色稳定的热塑性光传输制品的照明设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚碳酸酯组合物，并且更具体地，涉及具有增强的光学性质的聚碳酸 酯组合物、制备方法及其用途。
【背景技术】
[0002] 聚碳酸酯可以提供许多有益的性质，并且用于制造用于宽范围应用的制品和组 件，从汽车零件到电子器具。然而，聚碳酸酯在老化时，特别是在热和/或光暴露下，可以经 受其光吸收和/或传输性质的改变，导致降低的光传输和/或颜色改变。特别地，当加工成制 品以及当在热和/或光的影响下老化时，聚碳酸酯可以发展成淡黄色调并且变得更深。
[0003] 因此，本领域仍然需要在各种老化条件下可以提供所需光吸收和/或传输性质的 聚碳酸酯组合物，包括当加工成制品（例如，通过注射模制）以及当老化时(例如，在更高的 温度或持续较长时间）具有低黄度和高透光性(光透射性，light transmission)的聚碳酸 酯组合物。
[0004] 众所周知，某些添加剂可以改善原始(virgin)聚碳酸酯的颜色特性。主要的抗氧 化剂诸如受阻酚可以添加至聚碳酸酯以降低老化期间所形成制品的变色。这些添加剂防止 固态材料随时间变色。次要的抗氧化剂诸如亚磷酸酯可以保护诸如使用注射模制的高温加 工期间熔融态的材料，致使所形成制品更佳的颜色。这两种类型的抗氧化剂可以组合以优 化成形之后以及在其寿命期间的制品的颜色;然而，这种组合不可以在各种应用中有效达 到所需的变色性能，诸如长路径长度照明应用，诸如厚透镜、光导等。尽管某些次要的抗氧 化剂，例如基于季戊四醇的那些，在模制期间可以是有效的，但是它们降低更长时期的颜色 稳定性，因此不能以高水平添加。
[0005] 多官能环氧化物可以用作聚合物树脂的添加剂，目的为增加粘度、改善水解稳定 性和可再循环性。然而，对于许多聚碳酸酯组合物，诸如具有大于150ppm的游离羟基含量 和/或由具有大于按重量计2ppm的硫含量的双酚制备的那些，环氧添加剂可以实际上增加 模制品的黄度(黄化，变黄，ye 1 lowness) 〇
[0006] EP 0 320 658 A1显示季戊四醇(pentaerythrol)类亚磷酸酯稳定剂可用作聚碳 酸酯组合物的加工稳定剂，但是没有研究（热)老化的影响。该专利显示了环氧添加剂不应 添加至组合物。
[0007] EP 0 885 929 A1公开了包含季戊四醇类二亚磷酸酯和环氧添加剂的组合物，目 的是改善可加工性、减小张口（splay)以及改善水解稳定性。没有探究热老化。没有描述用 于制作聚碳酸酯的有机纯度高于99.7%的BPA和/或对BPA中的羟基含量的限制。
[0008] US 4,076,686公开了当以环氧添加剂部分替代二烷基氢亚磷酸酯时，包含环氧化 物和亚磷酸酯的聚碳酸酯组合物显示出优势。在颜色稳定性上示出的优势较小，并且似乎 是由于亚磷酸酯水平的降低。
[0009] US 7,297,381公开了包含环氧化物和亚磷酸酯的用于光扩散（光漫射，light-diffusing)膜和制品的聚碳酸酯组合物。这些材料包含光扩散颗粒使其不适合用于透镜、 光导、显示面板和其它透明度是关键的应用。
[0010] US2013/0035441A1公开了界面聚合透明的聚碳酸酯，其中聚碳酸酯具有低于 150ppm的羟基基团以及小于2ppm的硫化合物，具有有利的光学性质，诸如低起始颜色以及 在热老化中良好的颜色稳定性。US2013/0108820A1公开了制作BPA和具有降低的硫含量的 聚碳酸酯的方法以及由这种聚碳酸酯制作的容器。根据这些发明制作的聚碳酸酯显示出优 于其它聚碳酸酯的改善的颜色稳定性，但是对于长光路径长度应用或涉及极为靠近光源的 应用，需要进一步的改善。
[0011]尽管在以上参考文献中描述了进展，但是仍然需要实现进一步改善用于光传输应 用中的聚碳酸酯的开始颜色和颜色稳定性。
【发明内容】
[0012] 目前已经发现如本文进一步所述的聚碳酸酯组合物可以提供在包括光源和光传 输制品的照明设备中光传输制品的增强的光学特性。
[0013] 在一个实施方式中，照明设备包括:光源；以及由热塑性组合物形成的光传输制 品，设置为提供从光源通过光传输制品的光传输路径，光源与光传输制品之间的距离d小于 40mm，光传输路径延伸通过该光传输制品并且可选地通过包含该热塑性组合物的其它光传 输制品，使得光传输路径通过光传输制品的总距离P是至少3mm;其中该热塑性组合物包含 具有根据下式的重复结构碳酸酯单元的聚碳酸酯：
[0014]
[0015] 其中，R1基团总数目的至少60%包含芳香族部分以及其余量是脂肪族、脂环族、或 芳香族；通过界面聚合法由具有有机纯度高于按重量计99.70%以及具有低于按重量计 150ppm的羟基含量的BPA单体制备;基于热塑性组合物的总重量，0.0 lwt %至0.30wt %的具 有至少两个环氧基团每分子的环氧添加剂；以及基于热塑性组合物的总重量，O.Olwt%至 0.30wt%的衍生自季戊四醇的酸醛二亚磷酸酯(phenolic diphosphite);其中热塑性组合 物具有低于2ppm的硫含量，以及其中热塑性组合物在130°C热老化2000小时之后显示出根 据150 11664-4:2008江)/(：此3 014-4/^:2007使用(：此光源065以及2.5臟厚的热塑性组合 物的模制饰板测量的小于2.0的dE(2000hrs.)值。
[0016]在一个实施方式中，一种使用该设备的方法，包括在使光传输制品经受80°C至135 °C的温度的条件下用光源照射光传输制品。
[0017] 在一个实施方式中，一种用于制作照明设备的方法，包括:从光传输塑性制品小于 40mm的距离d布置光源，使得光传输路径的总距离p是至少3mm。
[0018] 通过附图和以下具体描述来进一步说明上述和其它特征。
【附图说明】
[0019] 本发明的前述和其它特征和优势将通过以下结合附图的详细描述来说明，其中：
[0020] 图1和图2是如本文所述的示例性照明设备的示意图；以及
[0021] 图3和图4是本文所述的热塑性组合物的测试饰板的dE(2000hrs.)值的曲线图。
【具体实施方式】
[0022]现在参照附图，图1示出了具有壳12(例如，在它的内表面可以可选地包括反射表 面）围绕置于其中的光源14的照明设备10。以内部透镜（inner lens) 16的形式的光传输制 品置于离开光源的一定距离d。以外部透镜18的形式的第二光传输制品置于比内部透镜16 进一步远离光源14。在工作时，光(其路径通过带有箭头的虚线表示）由光源14发射并穿过， 以及通过内部透镜16和外部透镜18折射，在此处其由照明设备10射出。
[0023]图2示出了带有壳22(具有置于其中的光源24)的照明设备20。以光导26的形式的 第一光传输制品置于离开光源24的一定距离d。以透镜28的形式的第二光传输制品置于光 导26的一侧。在工作时，光(其路径通过带有箭头的虚线表示）由光源24发射并且通过表面 30进入光导26。光导构造和配置为带有光源24,使得光相对于光滑表面32和34的法向轴的 入射角大于在周围介质（例如，空气）中聚碳酸酯组合物的临界角，以使当光通过光导26传 播时，光沿着表面32和34向内反射回光导26内。表面39可以允许光逸出，或它可以具有反射 涂层以反射光返回至光导26的内部。在沿着光导表面32的位置36和38,替代通常的光滑表 面32而配置为如右侧放大图所示的锯齿或其它光学光栅结构。碰撞在表面32上的位置36和 38处的内部传播光能够离开光导26,由此光穿过透镜28,在此处从照明设备20射出。
[0024]如以上所提及的，本发明涉及光源和光传输制品之间的距离d小于40mm的照明设 备。然而，本文所述的组合物的优势还在于其中光传输制品甚至极为靠近光源的更苛刻环 境。因此，在一些实施方式中，光源与光传输制品之间的距离小于20mm。在一些实施方式中， 该距离小于l〇mm。在一些实施方式中，该距离小于5mm。在一些实施方式中，d实际上是0,其 中光传输制品直接接触光源或其上的保护盖。
[0025] 如以上提及的，本文所公开的是照明设备(还被称作为光发射设备），其中光传输 路径延伸通过光传输制品以及可选地通过包含该聚碳酸酯组合物的其它光传输制品，使得 通过光传输制品的光传输路径的总距离P是至少3mm。然而，本文所述的组合物的优势还在 于其中设想通过光传输制品的甚至更长光传输路径的更苛刻的环境。因此，在一些实施方 式中，通过光传输制品的光传输路径距离为至少5mm。在一些实施方式中，通过光传输制品 的光传输路径距离为至少7mm。在一些实施方式中，通过光传输制品的光传输路径距离为至 少10_。在一些实施方式中，通过光传输制品的光传输路径距离为至少20_。
[0026] 在图1和图2中使用虚线示出了几种表示性的光路径。光路径，定义为光通过材料 在离开物体之前经过的总直线距离，在图1中以pl和P2示出，以及在图2中以p3和p4示出。总 光路径P是通过独立组件的光路径的总和。需要注意的是，在图2中所示的光导的情况，路径 P4可以比该导的长度短（由于光提早离开物体），也可以比光导的长度长(通过多次内部反 射）。因此，光路径P将是一个分布，而不是固定数。如本文所用的，通过聚碳酸酯组合物的光 传输路径的长度P是指这样的分布的平均值。通过绘制所有光离开照明设备的入射角相对 于光路径长度的图使用已知的数学技术然后计算光路径长度的分布的平均值可以容易地 计算平均光路径长度P。
[0027] 当然，图1和图2本质上是示例性的，并且以相对简单的配置示出以说明涉及的原 理。用于光传输制品的实际设计可以具有用于诸如以下应用的更高复杂度:光源透镜（例 如，准直透镜）、光源盖、光导(还已知为光波导）（例如，光纤）、光学片材(例如，透明片、显不 膜等）。包括光传输制品的照明设备可以是发光的任何设备，诸如玩具(例如，手电筒（light sword)、激光器(1 i ght saber)等）、家具的照明制品（例如，看片台（1 ighted tab 1 e)，发光 椅（1 i g h t e d c h a i r)、棒等，其中具有光照明特性），艺术品，照明物品（1 i g h t)(例如，灯(例 如，机动车前照灯、房屋灯、安全灯等））等等。例如，光发射设备是如图1和图2所示的机动车 前照灯。可以将光传输制品置于内部反射壳内，其引导光通过透明前盖。在机动车前照灯和 其它机动车照明应用中常见的受限空间需求可以需要其中结合的光源和/或长光传播路径 效益可以是尤其有效的配置。
[0028] 使用本文所述的聚碳酸酯聚合物的照明设备可以与其它各种材料的照明特征结 合使用，诸如多重光源、透镜、光导、反射镜、盖和其它光装饰（light-modifying)组件。透镜 可以是球面的或非球面的。由于球面透镜从焦点到透镜边缘的距离不是常数，因此非球面 透镜可以比球面透镜具有显著的更大的厚度变化，致使非球面透镜尤其易受透镜材料的颜 色变化或不稳定的影响。因此，在一些实施方式中，光传输制品是非球面透镜。
[0029] 诸如图1和图2中的光源14、24的光源可以是任何类型的光源。在一些实施方式中， 光源是LED。许多LED需要盖、透镜、或其它光传输制品极为靠近LED。因此，在一些实施方式 中，光源是相对于光传输制品置于以上规定的任何d距离值（即，20mm、10mm、5mm或0mm)内的 LED。在一些实施方式中，光源是氙弧光或其它相似白度的光源，其中有效利用所描述的聚 碳酸酯的光学性质和稳定性。
[0030] 用于本文所述的光传输制品的聚碳酸酯已限定了在130°c热老化2000小时之后小 于2.0,更具体地小于1.5,并且甚至更具体地，小于0.95的dE(2000hrs.)值的光学性质，dE 计算基于未老化样品和经受130°C的热老化2000小时的样品之间的比较，根据130 11664_ 4:2008(E)/CIE S 014-4/E:2007使用CIE光源D65以及2.5mm厚的热塑性组合物的模制饰板 测量。通过上述dE(2000hrs.)值显示的颜色稳定性可以对具有通过各种由ISO 11664-4: 2008(E)/CIE S 014-4/E:2007规定的CIELAB颜色空间值描述的初始颜色的组合物有益。起 始颜色或初始颜色是指模制之后不久，任何可能改变饰板颜色的老化(热、光)发生之前的 模制饰板的颜色。在一些示例性的实施方式中，该热塑性显示出根据ISO 11664-4:2008 (E)/CIE S 014-4/E:2007使用CIE光源D65以及2.5mm厚的热塑性组合物的模制饰板测量的 b*〈0.56和L*>95.65的CIELAB 1976颜色空间值。在一些示例性实施方式中，该热塑性塑料 显示出如上述确定的b*〈0.54和L*>95.75的CIELAB 1976颜色空间值。在一些示例性实施方 式中，该热塑性塑料显示出如上述确定的b*〈0.52和L*>95.85的CIELAB 1976颜色空间值。 除非另有规定，dE(2000hrs.)值和CIELAB 1976颜色空间值全都基