聚合材料的制作方法
【專利摘要】一種制備片狀結(jié)構(gòu)體的方法，所述片狀結(jié)構(gòu)體包括第一聚碳酸酯層和第二聚碳酸酯層，所述第一聚碳酸酯層含有UV吸收化合物，該方法包括：（i）選擇包含載體和UV吸收添加劑的液體制劑，所述載體例如是偏苯三酸酯或低分子量的丙烯酸類樹脂；以及（ii）當所述第一聚合材料處于熔融狀態(tài)時，例如在擠出機內(nèi)時，將所述液體制劑與聚碳酸酯混合。
【專利說明】聚合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合材料，特別是涉及將紫外線(UV)吸收添加劑引入聚合材料(例如聚碳酸酯)中，但本發(fā)明并非僅限于此。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，可將UV吸收添加劑引入含有聚合材料(例如聚碳酸酯)的片材中以用于建筑和/或玻璃裝配業(yè)?？蓪V吸收添加劑引入相對較薄(例如40微米)的犧牲型聚碳酸酯蓋層(sacrificial polycarbonate cap layer),所述蓋層覆蓋在較厚的聚合材料(例如，仍為聚碳酸酯)基礎(chǔ)層上。設(shè)置所述添加劑以吸收UV輻射，以及限制進入和穿過所述基礎(chǔ)層的UV輻射的量。通過限制UV輻射的傳播，所述基礎(chǔ)層可以受到保護以免因輻射導(dǎo)致其降解，此外，還可以減少UV輻射傳播至片材附近的任何人這樣的潛在危險。
[0003]包括蓋層和基礎(chǔ)層的聚碳酸酯片材可以通過共擠出制得。被布置為形成所述蓋層的預(yù)配混的混合物粒料(其包含聚碳酸酯和UV吸收添加劑)與另外的用于形成基礎(chǔ)層的聚碳酸酯共擠出。不利的是，為了通過使用預(yù)配混的混合物來提高UV添加劑的有效性，必須增加所述蓋層的厚度或者購買不同的預(yù)配混的混合物(而這樣的混合物有可能并非總是易于得到)。此外，在制造蓋層的過程中，UV添加劑在擠出機中經(jīng)歷相對較長的時間，這可能會導(dǎo)致一定程度的降解和/或活性降低。此外，如美國專利US6960623和US7652082中所述，易揮發(fā)組分如UV吸收劑在片材擠出過程中可能會沉淀在定型裝置(calibrator)或棍上，這可能會導(dǎo)致片材缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決至少部分上述問題。
[0005]本發(fā)明優(yōu)選的實施方式的目的是提供一種改進的制備含有UV吸收添加劑的層的方法，該方法具有通用性，易于實現(xiàn)對添加劑的濃度水平進行調(diào)整和/或降低添加劑由于長期處于高加工溫度下而發(fā)生降解的可能性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制備結(jié)構(gòu)體的方法，該結(jié)構(gòu)體包括:
[0007](a)第一層，其包含第一聚合材料和UV吸收化合物；和
[0008](b)第二層；
[0009]其中所述第一層是在包括以下操作的工藝中制備而成的:
[0010]( i )選擇含有載體和添加劑的液體制劑；
[0011](ii)在所述第一聚合材料處于熔融狀態(tài)時，使所述液體制劑與所述第一聚合材料接觸。
[0012]在該結(jié)構(gòu)體中，合適的是，使所述第一層和第二層相互重疊，并且合適的是，使其面對面的接觸。該結(jié)構(gòu)體優(yōu)選包括含有所述第一層和所述第二層的片材。在某些實施方式中，所述結(jié)構(gòu)體可以包括位于所述第二層上的第三層。所述第三層可以包含如本文所描述的用于所述第一層的聚合材料和UV吸收化合物。所述結(jié)構(gòu)體包括所述第一層和第二層、以及任選的第三層，所述結(jié)構(gòu)體可以通過共擠出制得。
[0013]在該方法中，優(yōu)選在所述第一聚合材料處于熔融狀態(tài)時，將所述液體制劑定量供入所述第一聚合材料中。所述第一聚合材料可在擠出機中熔融，所述液體制劑可以在所述擠出機中或者其下游處與所述第一聚合材料接觸。優(yōu)選在相對高壓(例如，5-120巴)下將所述液體制劑注射到所述第一聚合材料中。提供適宜的混合裝置以促進所述液體制劑和第一聚合材料的混合。可以通過使用靜態(tài)或動態(tài)混合器來提供所述混合裝置。在將液體制劑加入熔融狀態(tài)的第一聚合材料時，即，需要將少量的粘度相對低的流體(例如液體制劑)與大量的高粘度流體(例如熔融的第一聚合材料)混合時，優(yōu)選使用動態(tài)混合器。所述液體制劑的粘度可在寬范圍內(nèi)變化，條件是:其為流體且可被泵送以與所述第一聚合物材料混合。特別優(yōu)選采用腔穴傳遞式混合器(cavity transfer mixer)來混合所述液體制劑和所述第一聚合材料，因為沿該混合器的長度施加的高分布的混合力使得能夠以可控的方式施加所需的高剪切力作用。液體制劑與第一聚合材料的接觸點的下游可以設(shè)有用于將所述第一聚合材料形成片材形式的模具。
[0014]合適的是，可以使液體制劑與所述第一聚合材料接觸，以盡量減少液體制劑處于高溫的時間。這樣可以避免一些與如本說明書的背景介紹中所描述的現(xiàn)有技術(shù)方法相關(guān)的問題。液體制劑在擠出所述第一聚合材料的擠出機中的停留時間可以少于3分鐘，優(yōu)選少于2分鐘，更優(yōu)選少于2分鐘，更優(yōu)選為少于I分鐘。所述停留時間可以大于10秒或20秒。合適的是所述停留時間為約30秒。
[0015]所述液體制劑優(yōu)選包含這樣的載體:當在該方法中將該液體制劑定量供入第一聚合材料中之后，所述載體不會顯著地影響所述第一聚合材料的熔融粘度。
[0016]合適的是，所述載體在STP下為液體。所述的液體制劑優(yōu)選為在STP下是液體。所述載體的沸點(在大氣壓力下)優(yōu)選為大于200°C，優(yōu)選大于250°C。所述沸點可以小于500°C或小于400°C。所述載體的熔點可以低于0°C或低于-10°C。
[0017]優(yōu)選地，所述載體對所述第一聚合材料具有良好的相容性?？梢酝ㄟ^檢查在形成模制品時所產(chǎn)生的霧度水平來評價所述載體與聚合材料的相容性。可以按照ASTMD1003-95中所述的方法對霧度水平進行評價。所述載體可以是這樣的載體:當按照所述方法測定(I重量％(wt % ))時，霧度水平低于50%，合適地低于30%，優(yōu)選地低于20%，更優(yōu)選低于10%，尤其是低于5%。
[0018]優(yōu)選的載體在被冷卻至室溫時不容易從包含第一聚合材料的層中過度地遷移出來。
[0019]優(yōu)選的載體提供低的或最小的混濁程度，例如當其在第一聚合材料中的水平最高達 5wt% 時，霧度小于 50% (ASTM D1003-95)。
[0020]所述方法中制得的所述第一層的霧度(根據(jù)ASTM D1003-95測定)可以低于50%，合適地低于30 %，優(yōu)選地低于20 %，更優(yōu)選地低于10 %，特別是低于5 %。
[0021 ] 所述載體可以選自下列各組:
[0022](A)組-低分子量的丙烯酸類樹脂；
[0023](B)組-通過酯鍵共價連接至兩條或更多條鏈的四元、三元或二元羧酸；
[0024](C)組-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]-檸檬酸酯，例如檸檬酸烷基酯，如檸檬酸三丁酯；
[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]-鄰苯二甲酸酯，例如鄰苯二甲酸(；至(:13酯，如鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯或鄰苯二甲酸二辛酯；
[0029]-癸二酸酯；
[0030]-壬二酸酯；
[0031]-氯化石蠟，其氯化水平在20-70%之間；
[0032]-環(huán)氧化油(如天然存在的油)，如環(huán)氧化大豆油或環(huán)氧化亞麻籽油；
[0033]-乙?；臍浠吐橛?。
[0034]所述(A)組載體的重均分子量(Mw)可以低于5000，適當?shù)氐陀?000，優(yōu)選地低于3000，更優(yōu)選地低于2000。Mw可以為至少500，優(yōu)選地至少1000，更優(yōu)選地至少1500。優(yōu)選地，該Mw在1500-3000的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地為1500至2000。
[0035]所述(A)組載體的多分散性(重均分子量除以數(shù)均分子量-即Mw/Mn)可以在I到3的范圍內(nèi)，優(yōu)選為1.2至2.5，更優(yōu)選為1.2至2。在優(yōu)選的實施方式中，其在1.55至1.75的范圍內(nèi)。
[0036]所述(A)組載體的粘度(在25°C下)可以在100至2000cP的范圍內(nèi)，優(yōu)選為280至1000cP,更優(yōu)選為 300 至 800cP。
[0037]所述(A)組載體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)可以在-100°C至-30°C的范圍內(nèi)。
[0038]所述(A)組載體可以為多官能的苯乙烯-丙烯酸類低聚物。其可以具有低分子量(例如CMn〈3000)。其可以具有以下通式:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種制備結(jié)構(gòu)體的方法，所述結(jié)構(gòu)體包括: (a)第一層，其包含第一聚合材料和UV吸收化合物；以及 (b)第二層； 其中所述第一層是在包括以下操作的工藝中制備而成的: (i)選擇含有載體和添加劑的液體制劑； (ii)在所述第一聚合材料處于熔融狀態(tài)時，使所述液體制劑與所述第一聚合材料接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)體包括片材，該片材包括所述第一層和 所述第二層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中使所述第一聚合材料在擠出機中熔融，以及使所述液體制劑在所述擠出機中或所述擠出機的下游與所述第一聚合材料接觸。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中提供混合裝置以使所述液體制劑與所述第一聚合材料混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述混合裝置為腔穴傳遞式混合器。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一聚合材料被擠出而形成所述第一層，并且所述液體制劑在擠出所述第一聚合材料的擠出機中的停留時間少于2分鐘。
7.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述載體為這樣的載體:在按照ASTMD1003-95在lwt%的條件下測量時，霧度水平低于20%。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述載體選自下列各組: (A)組-低分子量的丙烯酸類樹脂； (B)組-通過酯鍵共價連接至兩條或更多條鏈的四元、三元或二元羧酸； (C)組-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； -檸檬酸酯，例如檸檬酸烷基酯，如檸檬酸三丁酯； -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； -鄰苯二甲酸酯，例如鄰苯二甲酸(:4至(:13酯，如鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯或鄰苯二甲酸二辛酯； -癸二酸酯； -壬二酸酯； -氯化水平在20-70%之間的氯化石蠟； -環(huán)氧化油(如天然存在的油)，如環(huán)氧化大豆油或環(huán)氧化亞麻籽油； -乙?；臍浠吐橛?。
9.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中(A)組載體為多官能的苯乙烯-丙烯酸類低聚物。
10.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中(A)組載體具有以下通式:
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其中(A)組載體包含任選取代的丙烯酸烷基酯重復(fù)單元。
12.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中(B)組載體包含任選取代的直鏈或支鏈的、具有介于5和15個之間的碳原子的烷基。
13.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中(B)組所述的四元、三元或二元羧酸衍生自主結(jié)構(gòu)骨架上含有介于2和22個之間的碳原子的脂肪族二元羧酸；或者(B)組所述的四元、三元或二元羧酸衍生自含有介于6和20個之間的碳原子的芳香族羧酸。
14.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中(B)組所述的四元、三元或二元羧酸衍生自下式的羧酸:

15.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述(B)組載體為以下通式所示的三元羧酸:
16.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述載體選自(A)組和(B)組載體，以及任選地包含(A)組和(B)組載體的混合物。
17.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述(B)組載體的沸點高于285°C。
18.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述(B)組載體的分子量在500至4200g/mol的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述(B)組載體的粘度介于lOOOOOcP和1000cP之間，所述粘度是使用布魯克菲爾德粘度計在21°C下采用7號轉(zhuǎn)子以約50%的扭矩值測量得到的。
20.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述載體選自(B)組。
21.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述液體制劑中的所述添加劑為UV吸收添加劑，所述UV吸收添加劑被布置為吸收入射到所述結(jié)構(gòu)體的所述第一層上的UV輻射。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述UV吸收添加劑由于具有吸收低于400nm波長的能力而能夠有效地保護聚合物免受UV光照。
23.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述制劑包含至少20wt%的載體，并且包含80wt%或更少的載體。
24.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述液體制劑包含至少20wt%并且少于65wt%的UV吸收添加劑。
25.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述制劑包含40被％至80wt%的載體以及20wt%至60wt%的UV吸收添加劑。
26.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述液體制劑在25°C下的粘度低于50000cPo
27.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一聚合材料選自聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸類樹脂、鹵化聚合物、聚烯烴、衍生自乙烯基芳族單體的芳族均聚物和共聚物以及其接枝共聚物。
28.根據(jù)前述任一項權(quán)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.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述第一層的厚度在5ii m至100 ii m的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二層包含第二聚合材料，該聚合材料選自聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸類樹脂、鹵化聚合物、聚烯烴、衍生自乙烯基芳族單體的芳族均聚物和共聚物以及其接枝共聚物，所述鹵化聚合物例如是聚氯乙烯(PVC)。
31.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二層包含聚碳酸酯。
32.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述第一層包含0.lwt%至20wt%的所述UV吸收添加劑。
33.用于前述任一項權(quán)利要求所述方法中的液體制劑，所述液體制劑包含如前述任一項權(quán)利要求中所述的載體和添加劑。
34.一種結(jié)構(gòu)體，包括: Ca)第一層，其包含第一聚合材料和UV吸收化合物；以及 (b)第二層， 其中所述第一層包含以下物質(zhì)中的一種或多種: Ca)權(quán)利要求8及其任意從屬權(quán)利要求中所述類型的游離載體； (b)源自于權(quán)利要求8及其任意從屬權(quán)利要求中所述類型的載體的殘余物。
35.一種組合設(shè)備，包括: (a)第一擠出機,其用于擠出第一聚合材料； (b)容器，其容納如權(quán)利要求1-32中任一項所述的液體制劑； (c)注射裝置，其與所述容器可操作地連接，以將取自所述容器的液體制劑注入處于所述第一擠出機中或所述第一擠出機下游的所述聚合材料中； (d)混合裝置，其用于混合液體制劑和第一聚合材料。
【文檔編號】B32B27/36GK103747957SQ201280025707
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】菲利普·溫羅, 帕特里克·布朗, 布賴恩·斯圖爾特·瓊斯, 馬克·弗羅斯特, 克里斯蒂娜·利明 申請人:嘉洛斯控股有限公司