聚合材料的制作方法
【专利摘要】一种制备片状结构体的方法，所述片状结构体包括第一聚碳酸酯层和第二聚碳酸酯层，所述第一聚碳酸酯层含有UV吸收化合物，该方法包括：（i）选择包含载体和UV吸收添加剂的液体制剂，所述载体例如是偏苯三酸酯或低分子量的丙烯酸类树脂；以及（ii）当所述第一聚合材料处于熔融状态时，例如在挤出机内时，将所述液体制剂与聚碳酸酯混合。
【专利说明】聚合材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚合材料，特别是涉及将紫外线(UV)吸收添加剂引入聚合材料(例如聚碳酸酯)中，但本发明并非仅限于此。
【背景技术】
[0002]众所周知，可将UV吸收添加剂引入含有聚合材料(例如聚碳酸酯)的片材中以用于建筑和/或玻璃装配业。可将UV吸收添加剂引入相对较薄(例如40微米)的牺牲型聚碳酸酯盖层(sacrificial polycarbonate cap layer),所述盖层覆盖在较厚的聚合材料(例如，仍为聚碳酸酯)基础层上。设置所述添加剂以吸收UV辐射，以及限制进入和穿过所述基础层的UV辐射的量。通过限制UV辐射的传播，所述基础层可以受到保护以免因辐射导致其降解，此外，还可以减少UV辐射传播至片材附近的任何人这样的潜在危险。
[0003]包括盖层和基础层的聚碳酸酯片材可以通过共挤出制得。被布置为形成所述盖层的预配混的混合物粒料(其包含聚碳酸酯和UV吸收添加剂)与另外的用于形成基础层的聚碳酸酯共挤出。不利的是，为了通过使用预配混的混合物来提高UV添加剂的有效性，必须增加所述盖层的厚度或者购买不同的预配混的混合物(而这样的混合物有可能并非总是易于得到)。此外，在制造盖层的过程中，UV添加剂在挤出机中经历相对较长的时间，这可能会导致一定程度的降解和/或活性降低。此外，如美国专利US6960623和US7652082中所述，易挥发组分如UV吸收剂在片材挤出过程中可能会沉淀在定型装置(calibrator)或棍上，这可能会导致片材缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决至少部分上述问题。
[0005]本发明优选的实施方式的目的是提供一种改进的制备含有UV吸收添加剂的层的方法，该方法具有通用性，易于实现对添加剂的浓度水平进行调整和/或降低添加剂由于长期处于高加工温度下而发生降解的可能性。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种制备结构体的方法，该结构体包括:
[0007](a)第一层，其包含第一聚合材料和UV吸收化合物；和
[0008](b)第二层；
[0009]其中所述第一层是在包括以下操作的工艺中制备而成的:
[0010]( i )选择含有载体和添加剂的液体制剂；
[0011](ii)在所述第一聚合材料处于熔融状态时，使所述液体制剂与所述第一聚合材料接触。
[0012]在该结构体中，合适的是，使所述第一层和第二层相互重叠，并且合适的是，使其面对面的接触。该结构体优选包括含有所述第一层和所述第二层的片材。在某些实施方式中，所述结构体可以包括位于所述第二层上的第三层。所述第三层可以包含如本文所描述的用于所述第一层的聚合材料和UV吸收化合物。所述结构体包括所述第一层和第二层、以及任选的第三层，所述结构体可以通过共挤出制得。
[0013]在该方法中，优选在所述第一聚合材料处于熔融状态时，将所述液体制剂定量供入所述第一聚合材料中。所述第一聚合材料可在挤出机中熔融，所述液体制剂可以在所述挤出机中或者其下游处与所述第一聚合材料接触。优选在相对高压(例如，5-120巴)下将所述液体制剂注射到所述第一聚合材料中。提供适宜的混合装置以促进所述液体制剂和第一聚合材料的混合。可以通过使用静态或动态混合器来提供所述混合装置。在将液体制剂加入熔融状态的第一聚合材料时，即，需要将少量的粘度相对低的流体(例如液体制剂)与大量的高粘度流体(例如熔融的第一聚合材料)混合时，优选使用动态混合器。所述液体制剂的粘度可在宽范围内变化，条件是:其为流体且可被泵送以与所述第一聚合物材料混合。特别优选采用腔穴传递式混合器(cavity transfer mixer)来混合所述液体制剂和所述第一聚合材料，因为沿该混合器的长度施加的高分布的混合力使得能够以可控的方式施加所需的高剪切力作用。液体制剂与第一聚合材料的接触点的下游可以设有用于将所述第一聚合材料形成片材形式的模具。
[0014]合适的是，可以使液体制剂与所述第一聚合材料接触，以尽量减少液体制剂处于高温的时间。这样可以避免一些与如本说明书的背景介绍中所描述的现有技术方法相关的问题。液体制剂在挤出所述第一聚合材料的挤出机中的停留时间可以少于3分钟，优选少于2分钟，更优选少于2分钟，更优选为少于I分钟。所述停留时间可以大于10秒或20秒。合适的是所述停留时间为约30秒。
[0015]所述液体制剂优选包含这样的载体:当在该方法中将该液体制剂定量供入第一聚合材料中之后，所述载体不会显著地影响所述第一聚合材料的熔融粘度。
[0016]合适的是，所述载体在STP下为液体。所述的液体制剂优选为在STP下是液体。所述载体的沸点(在大气压力下)优选为大于200°C，优选大于250°C。所述沸点可以小于500°C或小于400°C。所述载体的熔点可以低于0°C或低于-10°C。
[0017]优选地，所述载体对所述第一聚合材料具有良好的相容性。可以通过检查在形成模制品时所产生的雾度水平来评价所述载体与聚合材料的相容性。可以按照ASTMD1003-95中所述的方法对雾度水平进行评价。所述载体可以是这样的载体:当按照所述方法测定(I重量％(wt % ))时，雾度水平低于50%，合适地低于30%，优选地低于20%，更优选低于10%，尤其是低于5%。
[0018]优选的载体在被冷却至室温时不容易从包含第一聚合材料的层中过度地迁移出来。
[0019]优选的载体提供低的或最小的混浊程度，例如当其在第一聚合材料中的水平最高达 5wt% 时，雾度小于 50% (ASTM D1003-95)。
[0020]所述方法中制得的所述第一层的雾度(根据ASTM D1003-95测定)可以低于50%，合适地低于30 %，优选地低于20 %，更优选地低于10 %，特别是低于5 %。
[0021 ] 所述载体可以选自下列各组:
[0022](A)组-低分子量的丙烯酸类树脂；
[0023](B)组-通过酯键共价连接至两条或更多条链的四元、三元或二元羧酸；
[0024](C)组-己二酸聚合物；
[0025]-己二酸聚合物的衍生物(例如羧酸衍生物)，例如己二酸酯聚合物；[0026]-柠檬酸酯，例如柠檬酸烷基酯，如柠檬酸三丁酯；
[0027]-磷酸酯，例如磷酸三(2-乙基己基)酯和磷酸2-乙基己基二苯酯；
[0028]-邻苯二甲酸酯，例如邻苯二甲酸(；至(:13酯，如邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯或邻苯二甲酸二辛酯；
[0029]-癸二酸酯；
[0030]-壬二酸酯；
[0031]-氯化石蜡，其氯化水平在20-70%之间；
[0032]-环氧化油(如天然存在的油)，如环氧化大豆油或环氧化亚麻籽油；
[0033]-乙酰化的氢化蓖麻油。
[0034]所述(A)组载体的重均分子量(Mw)可以低于5000，适当地低于4000，优选地低于3000，更优选地低于2000。Mw可以为至少500，优选地至少1000，更优选地至少1500。优选地，该Mw在1500-3000的范围内，更优选地为1500至2000。
[0035]所述(A)组载体的多分散性(重均分子量除以数均分子量-即Mw/Mn)可以在I到3的范围内，优选为1.2至2.5，更优选为1.2至2。在优选的实施方式中，其在1.55至1.75的范围内。
[0036]所述(A)组载体的粘度(在25°C下)可以在100至2000cP的范围内，优选为280至1000cP,更优选为 300 至 800cP。
[0037]所述(A)组载体的玻璃化转变温度(Tg)可以在-100°C至-30°C的范围内。
[0038]所述(A)组载体可以为多官能的苯乙烯-丙烯酸类低聚物。其可以具有低分子量(例如CMn〈3000)。其可以具有以下通式:
[0039]
【权利要求】
1.一种制备结构体的方法，所述结构体包括: (a)第一层，其包含第一聚合材料和UV吸收化合物；以及 (b)第二层； 其中所述第一层是在包括以下操作的工艺中制备而成的: (i)选择含有载体和添加剂的液体制剂； (ii)在所述第一聚合材料处于熔融状态时，使所述液体制剂与所述第一聚合材料接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构体包括片材，该片材包括所述第一层和 所述第二层。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使所述第一聚合材料在挤出机中熔融，以及使所述液体制剂在所述挤出机中或所述挤出机的下游与所述第一聚合材料接触。
4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中提供混合装置以使所述液体制剂与所述第一聚合材料混合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述混合装置为腔穴传递式混合器。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一聚合材料被挤出而形成所述第一层，并且所述液体制剂在挤出所述第一聚合材料的挤出机中的停留时间少于2分钟。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述载体为这样的载体:在按照ASTMD1003-95在lwt%的条件下测量时，雾度水平低于20%。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述载体选自下列各组: (A)组-低分子量的丙烯酸类树脂； (B)组-通过酯键共价连接至两条或更多条链的四元、三元或二元羧酸； (C)组-己二酸聚合物； -己二酸聚合物的衍生物，例如羧酸衍生物，例如己二酸酯聚合物； -柠檬酸酯，例如柠檬酸烷基酯，如柠檬酸三丁酯； -磷酸酯，例如磷酸三(2-乙基己基)酯和磷酸2-乙基己基二苯酯； -邻苯二甲酸酯，例如邻苯二甲酸(:4至(:13酯，如邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯或邻苯二甲酸二辛酯； -癸二酸酯； -壬二酸酯； -氯化水平在20-70%之间的氯化石蜡； -环氧化油(如天然存在的油)，如环氧化大豆油或环氧化亚麻籽油； -乙酰化的氢化蓖麻油。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中(A)组载体为多官能的苯乙烯-丙烯酸类低聚物。
10.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中(A)组载体具有以下通式:
11.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中(A)组载体包含任选取代的丙烯酸烷基酯重复单元。
12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中(B)组载体包含任选取代的直链或支链的、具有介于5和15个之间的碳原子的烷基。
13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中(B)组所述的四元、三元或二元羧酸衍生自主结构骨架上含有介于2和22个之间的碳原子的脂肪族二元羧酸；或者(B)组所述的四元、三元或二元羧酸衍生自含有介于6和20个之间的碳原子的芳香族羧酸。
14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中(B)组所述的四元、三元或二元羧酸衍生自下式的羧酸:
15.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述(B)组载体为以下通式所示的三元羧酸:
16.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述载体选自(A)组和(B)组载体，以及任选地包含(A)组和(B)组载体的混合物。
17.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述(B)组载体的沸点高于285°C。
18.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述(B)组载体的分子量在500至4200g/mol的范围内。
19.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述(B)组载体的粘度介于lOOOOOcP和1000cP之间，所述粘度是使用布鲁克菲尔德粘度计在21°C下采用7号转子以约50%的扭矩值测量得到的。
20.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述载体选自(B)组。
21.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述液体制剂中的所述添加剂为UV吸收添加剂，所述UV吸收添加剂被布置为吸收入射到所述结构体的所述第一层上的UV辐射。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述UV吸收添加剂由于具有吸收低于400nm波长的能力而能够有效地保护聚合物免受UV光照。
23.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述制剂包含至少20wt%的载体，并且包含80wt%或更少的载体。
24.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述液体制剂包含至少20wt%并且少于65wt%的UV吸收添加剂。
25.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述制剂包含40被％至80wt%的载体以及20wt%至60wt%的UV吸收添加剂。
26.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述液体制剂在25°C下的粘度低于50000cPo
27.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一聚合材料选自聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸类树脂、卤化聚合物、聚烯烃、衍生自乙烯基芳族单体的芳族均聚物和共聚物以及其接枝共聚物。
28.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一聚合材料包含聚碳酸酯。
29.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中所述第一层的厚度在5ii m至100 ii m的范围内。
30.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第二层包含第二聚合材料，该聚合材料选自聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸类树脂、卤化聚合物、聚烯烃、衍生自乙烯基芳族单体的芳族均聚物和共聚物以及其接枝共聚物，所述卤化聚合物例如是聚氯乙烯(PVC)。
31.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第二层包含聚碳酸酯。
32.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中所述第一层包含0.lwt%至20wt%的所述UV吸收添加剂。
33.用于前述任一项权利要求所述方法中的液体制剂，所述液体制剂包含如前述任一项权利要求中所述的载体和添加剂。
34.一种结构体，包括: Ca)第一层，其包含第一聚合材料和UV吸收化合物；以及 (b)第二层， 其中所述第一层包含以下物质中的一种或多种: Ca)权利要求8及其任意从属权利要求中所述类型的游离载体； (b)源自于权利要求8及其任意从属权利要求中所述类型的载体的残余物。
35.一种组合设备，包括: (a)第一挤出机,其用于挤出第一聚合材料； (b)容器，其容纳如权利要求1-32中任一项所述的液体制剂； (c)注射装置，其与所述容器可操作地连接，以将取自所述容器的液体制剂注入处于所述第一挤出机中或所述第一挤出机下游的所述聚合材料中； (d)混合装置，其用于混合液体制剂和第一聚合材料。
【文档编号】B32B27/36GK103747957SQ201280025707
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年6月18日 优先权日:2011年6月17日
【发明者】菲利普·温罗, 帕特里克·布朗, 布赖恩·斯图尔特·琼斯, 马克·弗罗斯特, 克里斯蒂娜·利明 申请人:嘉洛斯控股有限公司