具有增强的光学性质的聚碳酸酯组合物、制造方法和包含聚碳酸酯组合物的制品的制作方法
【专利摘要】在一些实施方式中，组合物包含双酚A聚碳酸酯，其中该组合物的模制品具有如通过ASTM?D1003-00测量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通过ASTM?D1925测量的小于或等于1.5的黄色指数（YI）。
【专利说明】具有增强的光学性质的聚碳酸酯组合物、制造方法和包含聚碳酸酯组合物的制品
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及聚碳酸酯组合物，且更具体地，涉及具有增强的光学性质的聚碳酸酯组合物、制造方法及其用途。
【背景技术】
[0002]聚碳酸酯是一种有良好冲击强度(延展性)的高性能塑料。然而，聚碳酸酯可在热、光、和时间的影响下老化，导致透光率降低和变色。
[0003]因此仍然需要具有增强的光学性质的聚碳酸酯组合物、制造方法和包含聚碳酸酯组合物的制品。
【发明内容】
[0004]本文所公开的是具有增强的光学性质的聚碳酸酯组合物，制造该聚碳酸酯组合物的方法，以及包含聚碳酸酯组合物的制品。
[0005]在一个实施方式中 ，组合物包含双酚A聚碳酸酯，其中该组合物的模制品具有如通过ASTM D1003-00测量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通过ASTMD1925测量的小于或等于1.5的黄色指数(YI )。
[0006]在另一个实施方式中，制造聚碳酸酯组合物的方法包括通过界面聚合来聚合反应物，所述反应物包含起始材料，该起始材料包含具有大于或等于99.65wt%的纯度和小于或等于2ppm的硫含量的双酚A。该聚碳酸酯组合物具有小于或等于150ppm的游离羟基含量，且该聚碳酸酯组合物的模制品具有如通过ASTM D1003-00测量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通过ASTM D1925测量的小于或等于1.5的黄色指数(YI )。
[0007]下面更具体地描述这些和其它非限制性特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是描绘聚碳酸酯的透射率(％)对波长(纳米(nm))的曲线图。
[0009]图2是描绘与PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)和标准未涂覆玻璃相比，聚碳酸酯(PC)的黄色和透射率(黄色指数(Π (-))对透射率(％ ))的示图。
[0010]图3是潜在与颜色相关的选定BPA杂质的示意图。
[0011]图4是描绘作为三种不同杂质的尖峰水平的函数的在130°C下热老化2000小时后YI变化的曲线图(ΛΥΙ(-)对尖峰水平(ppm))。
[0012]图5是描绘作为分析确定的BPX-1和opBPA的总和水平的函数的在130°C下热老化2000小时后?变化的曲线图(Λ YI (-)对BPX-l+opBPA (ppm))。
[0013]图6是描绘实施所述方法改进结合改善聚碳酸酯(PC)等级的优化配方的性能对比曲线图(ΔΥΙ(-)对时间(小时))。
[0014]图1是说明BPA形成的示例性化学式。[0015]图8是示例性结合的催化剂(为减少BPA中的硫而附着在不溶性树脂上)的实例。
[0016]图9是与体相催化剂(bulk catalyst) (“A”)、附着的催化剂(“B”)相比，以及与附着催化剂和99.65wt%纯度BPA相比的示例性聚碳酸酯(具有30熔体体积率的LEXAN*聚碳酸酯级PC175)的黄色指数(YI)的条形图。
[0017]图10是与体相催化剂(“A”)、附着的催化剂(“B”)，及与附着催化剂和99.65wt%纯度BPA (也被称为“新BPA”)相比的示例性聚碳酸酯(具有6熔体体积率的LEXAN*聚碳酸酯级PC105)的黄色指数(YI)的条形图。
[0018]图11是与附着的催化剂(“B”)，及与附着催化剂和99.65wt%纯度BPA相比的示例性聚碳酸酯(具有4熔体体积率的LEXAN*聚碳酸酯级PC135)的黄色指数(YI)的条形图。
[0019]图12是随着时间推移各种等级的LEXAN*聚碳酸酯?变化的示意图，该聚碳酸酯使用小于150ppm的游离羟基浓度用新催化剂或新BPA形成。
[0020]图13是示出测试的各种配方的表。
[0021]图14是本文所讨论的材料的各种化学结构。
【具体实施方式】
[0022]根据一些实施方式，公开了具有增强的光学性质的聚碳酸酯组合物，以及它们的制造方法和其用途，及由此制造的制品。
[0023]根据一个实施方式，和如下面进一步描述的，本发明人已经开发了一种界面法以制造包含聚碳酸酯如BPA聚碳酸酯的组合物，该组合物具有在2.5毫米(mm)厚度下高于90.0%的透射水平和低于1.5的YI，具有在130°C下热老化2，000小时的过程中小于2的?的增加。如本文使用的，根据ASTM D1925测量?，而根据ASTM D-1003-00测量透射率，例如，使用来自 ΒΥΚ-Gardner 的 HAZE-GUARD DUAL,并用积分球(integrating sphere) (0° /漫射几何)测量步骤A,其中光谱灵敏度符合国际照明委员会(International Commissionon Illumination, CIE)在标准灯D65下的标准光谱值。
[0024]增强的光学性质可通过在界面法中采用同时具有有机纯度(例如，通过HPLC测量的大于或等于99.65wt%)和小于或等于2ppm的硫水平的起始BPA单体来达到。有机纯度可被定义为100wt%减去使用紫外线(UV)检测到的已知和未知杂质的总和(参见Nowakowska等人，Polish J.Appl.Chem.，XI (3) ,247-254(1996)中的 HPLC 法)。可在反应中采用封端剂，使得合成的含有BPA聚碳酸酯的组合物包含小于或等于150ppm的游离羟基水平。另外，得到的组合物(树脂)中的硫水平可以小于或等于2ppm，如通过基于燃烧和库仑检测(coulometric detection)的市售总硫分析测定。
[0025]已经发现，通过在界面法(相对于熔融法)中反应低硫(小于或等于2ppm)和高纯度(纯度大于或等于99.65wt%)的BPA起始材料以形成包含小于或等于150ppm的游离羟基水平的BPA聚碳酸酯,可以达到出乎意料的增效剂效应(协同剂效应，synergist effect),从而产生增强的光学性质(例如，在2.5mm的厚度下高于90.0%的透射水平和小于或等于1.5的 YI)。
[0026]所公开的界面法增强BPA聚碳酸酯(例如，Lexan*聚碳酸酯)的光学性质，提升透明度并通过降低蓝光的吸收 改善这种透明度的耐久性。
[0027]各种类型的聚碳酸酯可以潜在地按照实施方式使用并在下面详细描述了各种类型的聚碳酸酯，特别感兴趣的是BPA聚碳酸酯，例如Lexan*聚碳酸酯(Lexan*是SABICInnovative Plastics IP B.V.的商标)。更具体地，根据一些实施方式，Lexan*聚碳酸酯可以用于广泛的应用范围，以利用其有趣的机械和光学性质的组合。它的高耐冲击性可以使其成为众多消费品如手机、MP3播放器、电脑、笔记本电脑等中的重要成分。由于其透明度，这种BPA聚碳酸酯可以在光学介质、汽车镜头、屋顶元件、温室、光电装置和安全玻璃中得到应用。在发光二极管(LED)技术中的发展已致使可应用该技术的照明产品的寿命显著延长。这已致使对聚碳酸酯的耐久性，特别对其光学性质要求的增加。在其它应用，例如汽车照明中，产品开发人员可能觉得有必要设计不能由玻璃制成的日益复杂的形状，且由于该复杂的形状，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)对热量的要求十分苛刻。此外，在这些应用中聚碳酸酯是首选的材料，但PMMA和玻璃的高透明度应尽可能密切接近。
[0028]聚碳酸酯由于光吸收延伸至蓝光谱区域(图1，线-R)而具有发展黄色的倾向；热老化后变得严重的颜色。图1是描绘聚碳酸酯的透射光谱的曲线图(透射率(％)对波长(nm))。这种颜色可以通过添加在黄色区域中吸收光线以给予中和颜色的着色剂来补偿(图1，线-B)。吸收蓝光和黄光降低材料的总透射率，见图2。图2是描绘与PMMA和标准未涂覆玻璃相比的PC的黄色和透射率的曲线图(YI (-)对透射率(％))。利用以透射率为代价的降低黄色的着色剂，可以在椭圆形区域内移动。通过进行方法改进，材料可以从较暗的区域移动到较亮的区域，降低黄度的同时获得透射率。因此本发明人已经确定，这样通过防止或去除会增加总透射率的蓝光吸收而得到无色材料将是期望的(图1，虚线-G)。
[0029]如上所述，虽然BPA聚碳酸酯，例如Lexan*聚碳酸酯是特别感兴趣的，但是各种聚碳酸酯可潜在地用于本文所公开的实施方式中。例如，一般来说，不同类型的具有下式的重复结构背景的聚碳酸酯可用于本发明涵盖的实施方式:
[0030]
【权利要求】
1.一种组合物，包含:双酚A聚碳酸酯，其中所述组合物的模制品具有如通过ASTMD1003-00测量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通过ASTM D1925测量的小于或等于1.5的黄色指数(YI )。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述双酚A聚碳酸酯包含小于或等于150ppm的游离羟基。
3.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述双酚A聚碳酸酯包含小于或等于2ppm硫的量的硫。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述模制品包括在130°C热老化2，000小时的过程中小于2的黄色指数(YI)增加。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述双酚A聚碳酸酯是界面聚合的聚碳酸酯。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含阻燃剂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含衍生自双酚A的第二聚碳酸酯，其中所述第二聚碳酸酯不同于所述双酚A聚碳酸酯。
8.根据权利要求7所述的组合物，进一步包含第二聚碳酸酯，其中所述第二聚碳酸酯选自下列各项中的至少一种:衍生自双酚的均聚碳酸酯；衍生自多于一种双酚的共聚碳酸酯；以及衍生自一种或 多种双酚并且包含一种或多种脂肪族酯单元或芳香族酯单元或硅氧烷单元的共聚物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自下列各项中的至少一种:UV稳定添加剂、热稳定添加剂、脱模剂、着色剂、有机填料、无机填料、和Y -稳定剂。
10.一种制品，包含前述权利要求中任一项所述的组合物。
11.根据权利要求10所述的制品，其中所述制品选自以下各项中的至少一种:光导、导光板、透镜、罩、片材、灯泡、和膜。
12.根据权利要求11所述的制品，其中所述制品为LED透镜。
13.根据权利要求10所述的制品，其中所述制品包括以下各项中的至少一种:屋顶的一部分、温室的一部分、和阳台的一部分。
14.一种制备聚碳酸酯组合物的方法，包括: 通过界面聚合来聚合反应物，所述反应物包括起始材料，所述起始材料包括具有大于或等于99.65wt%的纯度和小于或等于2ppm的硫含量的双酚A，其中所述聚碳酸酯组合物具有小于或等于150ppm的游离羟基含量，且其中所述聚碳酸酯组合物的模制品具有如通过ASTM D1003-00测量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通过ASTM D1925测量的小于或等于1.5的黄色指数(YI)。
15.根据权利要求14所述的方法，包括将反应物溶解于苛性材料的水性溶液中、将所得混合物添加至溶剂介质中、以及在催化剂存在下使所述反应物与碳酸酯前体接触。
16.根据权利要求14-15中任一项所述的方法，进一步包含封端剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述封端剂选自下列各项中的至少一种:苯酚或含有一个或多个取代基的苯酚，所述取代基为下列各项中的至少一种:脂肪族基团、烯基、芳香族基团、卤素、酷基、和酿基。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述封端剂选自下列各项中的至少一种:苯酚、对叔丁基苯酚、和对枯基苯酚。
19.根据 权利要求14-18中任一项所述的方法，其中所述方法排除使用熔融聚合法来制备所述聚碳酸酯。
20.一种制品，通过权利要求14-19中任一项所述的方法形成。
【文档编号】C08J5/18GK103748062SQ201280038719
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年8月3日 优先权日:2011年8月5日
【发明者】约翰内斯·德布劳沃尔, 保卢斯·约翰内斯·马里亚·埃斯鲍茨, 哈特姆·阿布达拉赫·贝勒法德尔, 约瑟·阿里·范德博格德 申请人:沙特基础创新塑料Ip私人有限责任公司