本發明專利技術涉及一種吸收紅外線輻射（IR）的聚合物組合物，其包含透明的熱塑性塑料、無機紅外線吸收劑和至少一種無機納米級顏料，并涉及本發明專利技術的聚合物組合物的制備和用途，以及由其制造的產品。具體而言，本發明專利技術涉及降低由硼化物基無機IR吸收劑所導致的不合需要的反射效應，以及包含此類IR吸收劑的本發明專利技術的聚合物組合物在用于建筑、汽車和鐵路車輛或飛機的玻璃制品的制造中的用途。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有吸熱性和改善的色彩特性的聚合物組合物本專利技術涉及一種吸收紅外線輻射(IR)的聚合物組合物，其包含透明的熱塑性塑料、無機紅外線吸收劑(下文也稱作IR吸收劑)和至少一種無機納米級顏料，還涉及本專利技術的聚合物組合物的制備和用途及由其制造的產品。具體而言，本專利技術涉及減少由硼化物基無機IR吸收劑所導致的不想要的散射效應，以及包含此類IR吸收劑的本專利技術的聚合物組合物在用于建筑、汽車和鐵路車輛或飛機的玻璃制品的制造中的用途。相比較于常規的由玻璃制成的玻璃制品，由包含透明的熱塑性聚合物(例如聚碳酸酯)的組合物制成的玻璃制品在用于汽車行業和建筑業中具有許多優勢。所述優勢包括例如抗斷裂性的提高和/或重量減輕的提高，在汽車玻璃制品的情況中其可使得駕乘人員在道路交通事故中具有更高的安全性以及具有較低的燃料消耗。最后，包含透明的熱塑性聚合物的透明材料由于更易被塑造而在設計方面具有更大的自由。然而，其缺點是在太陽光的作用下，透明的熱塑性聚合物的高熱傳遞性(即IR輻射的傳遞性)導致汽車和建筑內部的不合需要的加熱。內部溫度的升高降低了駕乘人員或 居住者的舒適度，并可使得對空調方面的需求增加，其反過來增加了能量消耗并因而消除了正面效果。然而為了滿足低能量消耗以及駕乘人員的高舒適度的需求，需要具有合適的熱保護的玻璃制品。這尤其適用于汽車行業。如長期已知的，除了介于400nm和750nm之間的可見光區域外，介于750nm和2500nm之間的近紅外(NIR)區域占據了太陽能量的最大部分。透射的太陽輻射例如被吸收到汽車內部，并以波長為5 μ m-15 μ m的長波熱輻射而發射。由于常規的玻璃制品材料——特別是在可見光區域為透明的熱塑性聚合物——在該區域是不透明的，熱輻射無法向外輻射出去。因此形成了溫室效應且內部變熱。為了使該效應保持最小化，玻璃在NIR中的透射因而應盡可能地最小化。然而常規的透明熱塑性聚合物(例如聚碳酸酯)在可見光區域和NIR中都是透明的。因此需要例如在NIR中具有盡可能低的透明度而不會不利地影響在可見光譜區域內的透明度的添加劑。在透明的熱塑性塑料中，基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯的聚合物特別適合作為玻璃材料。由于其高強度，聚碳酸酯尤其對此類用途具有非常良好的特性曲線。為了賦予這些塑料以紅外線吸收的特性，因此使用相應的紅外線吸收劑作為添加齊U。在NIR區域(近紅外，750nm-2500nm)內具有寬吸收譜而同時在可見光區域(低固有色彩)內具有低吸收的IR吸收劑體系對此目的特別有利。相應的聚合物組合物還應該具有高的熱穩定性和良好的光穩定性。已知大量的可用于透明熱塑性塑料中的基于有機或無機材料的IR吸收劑。對此類材料的選擇描述于例如 J- Fabian, H. Nakazumi, H. Matsuoka, Chem. Rev. 92, 1197 (1992)、US-A5, 712，332 或 JP-A06240146 中。然而，基于有機材料的IR吸收添加劑常常具有的缺點是其對熱應激或輻射顯示出低穩定性。因此許多此類添加劑不具有足夠的熱穩定性以納入到透明熱塑性塑料中，因為其加工要求最高達350°C的溫度。此外，在應用中，玻璃制品通常暴露于超過50°C的溫度(由太陽輻射導致)很長時間，這可導致有機吸收劑的分解或降解。此外，有機IR吸收劑在NIR區域中常常不具有足夠寬的吸收帶，以至于其不能勝任在玻璃制品材料中作為IR吸收劑，這種體系也通常存在顯著的固有色彩，這通常是不合需要的。基于無機材料的IR吸收添加劑與有機添加劑相比通常要穩定得多。這種體系的使用也常常更經濟，因為在大多數情況中其具有明顯更有利的性價比。因此，基于細碎的硼化物(例如六硼化鑭)的材料由于其在IR區域中具有寬吸收帶并且具有高熱穩定性而被證實是高效的IR吸收劑。由于上述優勢，來自硼化物類的IR吸收劑適用于透明的熱塑性塑料例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯。 然而，已顯示無論這些添加劑的固有色彩如何，其在透明的熱塑性組合物中會導致意想不到的色彩效果。非透明物體的色彩效果歸因于其反射光。一個例如吸收光的長波成分的物體顯示出藍色，這是因為光譜的其余的較短波組分被發射出去。然而，此應用涉及透明物體，例如窗面板(window panel)。這里的透明物體應理解為是指顯示出透射率至少為6%且霧度低于3%，優選低于2. 5%，更優選低于2. 0%的物體。在透明物體的情況中，與不透明物體相比，在前景中通常不是被發射出去的色彩而是被透射的色彩。因而所述物體充當色彩過濾器。為了不削弱面板的透明度，優選使用溶解在聚合物基體中的著色劑或具有小顆粒尺寸以不導致渾濁的著色劑，不渾濁(no haze)在本專利技術的范圍內是指在給定層厚度下低于3%的霧度，依據ASTM D1003測量。所用的硼化物基IR吸收劑顆粒實際上不會導致相應玻璃制品元件的渾濁(霧度〈3%)。然而，已經發現在超過某一濃度時，無論顆粒的種類和其它特性如何，所述顆粒(其尺寸優選在納米范圍內)可在其所嵌入的基體中導致散射效應。盡管此種散射對制品的透射率及相應對透明度僅具有不顯著的影響，但制品的色彩效果在某些情況中被散射光顯著地改變，尤其取決于視角。因此，來自硼化物類的IR吸收劑在成品部件中導致不合需要的色彩反射，也就是說，例如在透明的面板中，在一定的光照條件和視角下。因此，相應的面板根據所使用的無機IR吸收劑的濃度而顯示出藍色到紫色的色調。如已描述的，這種色彩效果不是所選添加的顏料和吸收劑的色彩的結果，而是歸因于納米顆粒的散射效應，特別在1-60°的視角下可被觀察到。這種散射可不利地影響相應制品(例如車輛或建筑)的總體色彩效果。如已描述的，散射效應通常感知為藍-紫色。中性色彩效果通常是所需的，也就是說，中性色彩效果不受散射效應干擾。其是指由散射效應產生的色彩必須一方面相對接近于消色點并且另一方面接近于組分的固有色彩。必須強調的是，所述色彩效應不是由常規被吸收或被透射的色彩所引起。此現象僅僅由散射光引起。著色劑或著色顏料通常不引起所述色彩效應。僅有某些添加劑，例如納米級的硼化物基IR吸收劑產生此效應。此外，必須指出的是，散射效應僅在某些光照條件和確定的視角下是顯著的。例如當制品一優選為面板一在良好的光照條件下(也就是說在太陽輻射下)且在1-60°的觀察角度下被觀察時就是這種情況。藍色散射由IR添加劑引起，所述IR添加劑由細顆粒組成。這些顆粒一具有的平均尺寸(例如可由TEM (透射電子顯微鏡)測定)為優選低于200nm，特別優選低于IOOnm——引起散射效應并也可因此導致不合需要的色彩反射。為了使此效應最小化，可嘗試減小顆粒的直徑或限制基體中顆粒的含量。然而，這是很復雜的，因為顆粒必須是極細碎的并且存在再聚結的風險，或者如果顆粒濃度太低，則可能達不到所需效果。已知細碎的顆粒可產生所謂的瑞利散射(Rayleigh scattering)。此瑞利散射描述于例如 C. F. Bohren, D. Huffmann, Absorption and scattering of light by smallparticles, John Wiley, New Yorkl983中。硼化物基納米顆粒的散射行為至今還沒有記載。所述的發生色彩散本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·梅耶，G·施托爾韋克，S·格斯特曼恩，K·霍恩，B·梅耶祖博思坦恩豪斯特，J·賴歇瑙爾，A·斯卡涅利，G·馬爾韋斯蒂蒂，M·蒂羅尼，
申請(專利權)人：拜耳知識產權有限責任公司，
類型：
國別省市：
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