电磁能吸收性光学产品及其制造方法技术

公开了一种电磁能吸收性光学产品，其特别可用于汽车和建筑窗膜。该电磁能吸收性光学产品包括聚合物基底和复合涂层，并且该复合涂层包括第一和第二层，每个含有结合基团组分，其一起形成互补结合基团对。

Electromagnetic energy absorbable optical products and their manufacturing methods

Disclosed is an electromagnetic energy absorbing optical product, which is especially suitable for automotive and building window films. The electromagnetic absorbable optical product consists of a polymer substrate and a composite coating, and the composite coating consists of the first and second layers, each containing a group of binding groups, which together form a complementary binding group pair.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁能吸收性光学产品及其制造方法专利
本专利技术宽泛地涉及主要用于汽车和建筑窗膜应用中的光学产品及其制造方法。更具体地，本专利技术涉及一种具有复合涂层的电磁能吸收性窗膜，所述复合涂层包括：包括聚离子粘合剂的第一层，和包括电磁能吸收性不溶性粒子的第二层，其中所述的第一层和第二层每个包括结合基团组分，其一起形成互补结合基团对。专利技术背景通常已经通过使用有机染料来为光学产品例如汽车和建筑窗膜赋色。更具体地，用于由聚酯来生产染色膜的目前的商业实践包括在染色方法过程中，在热有机溶剂例如乙二醇浴液中溶胀基底的分子结构，因为溶胀的聚酯(特别是PET)膜能够吸收有机染料。这些膜和它们的制造方法具有许多缺点。首先，基底需要曝露于有机溶剂和高温，这存在着机械和化学挑战二者，例如与存储原料溶剂和处置所形成的废物相关的环境危害和成本。此外，溶胀的基底需要专门处理来避免下游拉伸，由此降低了产率。其次，聚酯的高加工温度和干燥后基底膜中残留的溶剂限制了基底的下游应用和加工，其依次限制了这样的染色膜潜在的终端使用应用。此外，现有的方法使用了大体积的染料浴，其使得商业制造中的快速变色变得困难。最后，仅仅有限数目的有机染料在热溶剂溶胀介质中是可溶和稳定的，并且它们的许多经常当用于窗膜应用时，通过基底所经历的高能辐射(小于400nm波长)而遭受降解，由此缩短了产品的有用的寿命。为了解决这些缺点，一些膜制造商已经转变到在基础聚合物膜的表面上使用带颜料层来调色聚合物膜。例如美国专利申请公开No.2005/0019550A1描述了颜色稳定的，带颜料光学体，其包含单层或者多层芯，具有至少一个定向热塑性聚合物材料的层，其中该定向热塑性聚合物材料在其中已经分散了微粒颜料。如这个公开申请中提及的，这些产品会遭受无数的加工和性能缺陷。例如这种类型的层典型的是作为薄膜来施用的，并且可以使用相对高的颜料浓度来实现期望的色彩水平，特别是在具有相对高的期望变暗水平的汽车窗膜中，例如在可见光区域的电磁能透射率(或者Tvis)小于50％的那些。这些高颜料浓度难以均匀分布在薄层内。更通常地，带颜料的层会遭受更大的雾度和减少的透明度，甚至在具有相对中等、低或者甚至最小水平的期望的变暗的应用(例如建筑窗膜)中也是如此。所以本领域存在着对于这样的光学产品的持续需求，其满足目前的市售窗膜的全部雾度，透明度，UV稳定性和产品寿命需求，同时还可以通过环境友好的，水基着色方法来制造，其优选在环境温度和压力进行。
技术实现思路
本专利技术通过提供包括复合涂层的光学产品而解决了这种持续需求和实现了其他良好和有用的益处。该光学产品的复合涂层包括：包含聚离子粘合剂的第一层和包括至少一种电磁能吸收性不溶性粒子的第二层。该第一层和第二层每个包括结合基团组分，其一起形成互补结合基团对。本专利技术的其他方面是如本文所公开和要求保护的。附图说明本专利技术将参考附图来进一步详细描述，其中整个附图中相同的附图标记表示相同的元件，和其中图1是本专利技术的一种实施方案的电磁能吸收性光学产品的示意性横截面；图2是本专利技术的一种实施方案的电磁能吸收性光学产品的示意性横截面，其包括多个复合涂层；图3是显示了通过分析实施例2所生产的电磁能吸收性光学产品而产生的电磁透射率数据的图；图4是显示了通过分析实施例4所生产的电磁能吸收性光学产品而产生的电磁吸收数据的图；图5是显示了通过分析实施例4和5所生产的电磁能吸收性光学产品而产生的电磁吸收数据的图；图6是显示了通过分析实施例4和6所生产的电磁能吸收性光学产品而产生的电磁吸收数据的图；图7是显示了通过分析实施例4和7所生产的电磁能吸收性光学产品而产生的电磁吸收数据的图，和图8是显示了通过分析实施例2，4和8所生产的电磁能吸收性光学产品而产生的电磁吸收数据的图。具体实施方式如图1和2所示，本专利技术通常涉及一种电磁能吸收性光学产品10，其包含聚合物基底15和复合涂层20。该复合涂层包括第一层25和第二层30。优选第一层25在它的第一面28紧邻所述的聚合物基底20，和第二层30在它的对面32紧邻第一层25。这个第一层25包括聚离子粘合剂，而第二层30包括电磁能吸收性不溶性粒子。每个层25和30包括结合基团组分，并且第一层的结合基团组分和第二层的结合基团组分构成了互补结合基团对。作为本文使用的，措辞“互补结合基团对”表示结合相互作用例如静电结合，氢键，范德华力，疏水相互作用和/或化学诱导的共价键存在于复合涂层的第一层的结合基团组分和第二层的结合基团组分之间。“结合基团组分”是化学官能度，其与互补结合基团组分一致，建立了上述的一种或多种的结合相互作用。所述组分互补的含义是结合相互作用是通过它们各自的电荷产生的。复合涂层的第一层25包括聚离子粘合剂，其定义为沿着聚合物主链含有多个正电荷或者负电荷部分的大分子。具有正电荷的聚离子粘合剂被称作聚阳离子粘合剂，而具有负电荷的那些被称作聚阴离子粘合剂。同样，本领域技术人员将理解一些聚离子粘合剂可以充当聚阳离子粘合剂或者聚阴离子粘合剂二者，这取决于因素例如pH，并且被称作两性的。聚离子粘合剂的带电荷部分构成了第一层的“结合基团组分”。合适的聚阳离子粘合剂的例子包括聚(烯丙基胺氯化氢)，线性或者支化的聚(乙烯亚胺)，聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，称作聚季铵盐或者聚二氯乙基醚四甲基乙二胺的大分子及其不同的共聚物。本专利技术还预期聚阳离子粘合剂的混合物。合适的聚阴离子粘合剂的例子包括含羧酸的化合物例如聚(丙烯酸)和聚(甲基丙烯酸)，以及含磺酸酯的化合物例如聚(苯乙烯磺酸酯)及其不同的共聚物。本专利技术还可以预期聚阴离子粘合剂的混合物。聚阳离子和聚阴离子两种类型的聚离子粘合剂通常是本领域技术人员公知的，并且描述在例如Krogman等人的美国专利申请No.20140079884中。合适的聚阴离子粘合剂的例子包括聚丙烯酸(PAA)，聚(苯乙烯磺酸酯)(PSS)，聚(乙烯醇)或者聚(乙酸乙烯酯)(PVA，PVAc)，聚(乙烯基磺酸)，羧甲基纤维素(CMC)，聚硅酸，聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)及其与其他聚合物的组合(例如PEDOT：PSS)，多糖和上述的共聚物。合适的聚阴离子粘合剂的其他例子包括三甲氧基硅烷官能化的PAA或者PAH或者生物分子例如DNA，RNA或者蛋白质。合适的聚阳离子粘合剂的例子包括聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDAC)，壳聚糖，聚(烯丙基胺氯化氢)(PAH)，多糖，蛋白质，线性聚(乙烯亚胺)(LPEI)，支化的聚(乙烯亚胺)(BPEI)和上述的共聚物等。可以充当聚阴离子粘合剂或者聚阳离子粘合剂的聚离子粘合剂的例子包括两性聚合物例如蛋白质和上述聚阳离子和聚阴离子粘合剂的共聚物。聚离子粘合剂在用于形成第一层的涂料组合物中的浓度可以部分地基于它的带电重复单元的分子量来选择，但是将典型的是0.1mM-100mM，更优选0.5mM-50mM和最优选1-20mM，基于第一层包含的带电重复单元的分子量。优选该聚离子粘合剂是聚阳离子粘合剂和更优选该聚阳离子粘合剂是聚烯丙基胺氯化氢。最优选该聚离子粘合剂可溶于水，并且用于形成第一层的组合物是聚离子粘合剂的水溶液。在一种实施方案中，其中该聚离子粘合剂是聚阳离子和所述第一层是有水溶液形成的，选择该水溶液的pH，以使得5-95％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁能吸收性光学产品，其包含：a)聚合物基底；和b)复合涂层，所述复合涂层包含：包含聚离子粘合剂的第一层，和包含至少一种电磁能吸收性不溶性粒子的第二层，其中每个所述第一层和所述第二层包括结合基团组分，其一起形成互补结合基团对，其中所述电磁能吸收性不溶性粒子是红外电磁能吸收性不溶性粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.01 US PCT/US2015/063082;2016.04.21 US 15/11.一种电磁能吸收性光学产品，其包含：a)聚合物基底；和b)复合涂层，所述复合涂层包含：包含聚离子粘合剂的第一层，和包含至少一种电磁能吸收性不溶性粒子的第二层，其中每个所述第一层和所述第二层包括结合基团组分，其一起形成互补结合基团对，其中所述电磁能吸收性不溶性粒子是红外电磁能吸收性不溶性粒子。2.权利要求1的光学产品，其中所述第二层的结合基团组分是处于所述红外电磁能吸收性不溶性粒子表面处的可离子化官能度。3.权利要求1的光学产品，其中所述红外电磁能吸收性不溶性粒子是微粒氧化铯钨。4.权利要求2的光学产品，其中所述红外电磁能吸收性不溶性粒子是微粒氧化铯钨。5.权利要求2的光学产品，其中所述可离子化官能度是钨酸盐阴离子。6.权利要求5的光学产品，其中所述钨酸盐阴离子是由所述微粒氧化铯钨提供的。7.权利要求3的光学产品，其中所述微粒氧化铯钨是氧化铯钨纳米粒子。8.权利要求6的光学产品，其中所述微粒氧化铯钨是氧化铯钨纳米粒子。9.权利要求1的光学产品，其中所述红外电磁能吸收性不溶性粒子的平均粒子直径是在5-300纳米之间。10.权利要求1的光学产品，其中所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李·坎贝尔·博曼，迈克尔·霍金斯，凯文·C·克罗格曼，杰尼施·米纳斯，布里亚·南德，卡余尔·阿什文·帕特尔，安东尼·布莱恩·博特，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：美国,US