本发明专利技术涉及一种吸收红外线辐射（IR）的聚合物组合物，其包含透明的热塑性塑料、无机红外线吸收剂和至少一种无机纳米级颜料，并涉及本发明专利技术的聚合物组合物的制备和用途，以及由其制造的产品。具体而言，本发明专利技术涉及降低由硼化物基无机IR吸收剂所导致的不合需要的反射效应，以及包含此类IR吸收剂的本发明专利技术的聚合物组合物在用于建筑、汽车和铁路车辆或飞机的玻璃制品的制造中的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有吸热性和改善的色彩特性的聚合物组合物本专利技术涉及一种吸收红外线辐射(IR)的聚合物组合物，其包含透明的热塑性塑料、无机红外线吸收剂(下文也称作IR吸收剂)和至少一种无机纳米级颜料，还涉及本专利技术的聚合物组合物的制备和用途及由其制造的产品。具体而言，本专利技术涉及减少由硼化物基无机IR吸收剂所导致的不想要的散射效应，以及包含此类IR吸收剂的本专利技术的聚合物组合物在用于建筑、汽车和铁路车辆或飞机的玻璃制品的制造中的用途。相比较于常规的由玻璃制成的玻璃制品，由包含透明的热塑性聚合物(例如聚碳酸酯)的组合物制成的玻璃制品在用于汽车行业和建筑业中具有许多优势。所述优势包括例如抗断裂性的提高和/或重量减轻的提高，在汽车玻璃制品的情况中其可使得驾乘人员在道路交通事故中具有更高的安全性以及具有较低的燃料消耗。最后，包含透明的热塑性聚合物的透明材料由于更易被塑造而在设计方面具有更大的自由。然而，其缺点是在太阳光的作用下，透明的热塑性聚合物的高热传递性(即IR辐射的传递性)导致汽车和建筑内部的不合需要的加热。内部温度的升高降低了驾乘人员或 居住者的舒适度，并可使得对空调方面的需求增加，其反过来增加了能量消耗并因而消除了正面效果。然而为了满足低能量消耗以及驾乘人员的高舒适度的需求，需要具有合适的热保护的玻璃制品。这尤其适用于汽车行业。如长期已知的，除了介于400nm和750nm之间的可见光区域外，介于750nm和2500nm之间的近红外(NIR)区域占据了太阳能量的最大部分。透射的太阳辐射例如被吸收到汽车内部，并以波长为5 μ m-15 μ m的长波热辐射而发射。由于常规的玻璃制品材料——特别是在可见光区域为透明的热塑性聚合物——在该区域是不透明的，热辐射无法向外辐射出去。因此形成了温室效应且内部变热。为了使该效应保持最小化，玻璃在NIR中的透射因而应尽可能地最小化。然而常规的透明热塑性聚合物(例如聚碳酸酯)在可见光区域和NIR中都是透明的。因此需要例如在NIR中具有尽可能低的透明度而不会不利地影响在可见光谱区域内的透明度的添加剂。在透明的热塑性塑料中，基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯的聚合物特别适合作为玻璃材料。由于其高强度，聚碳酸酯尤其对此类用途具有非常良好的特性曲线。为了赋予这些塑料以红外线吸收的特性，因此使用相应的红外线吸收剂作为添加齐U。在NIR区域(近红外，750nm-2500nm)内具有宽吸收谱而同时在可见光区域(低固有色彩)内具有低吸收的IR吸收剂体系对此目的特别有利。相应的聚合物组合物还应该具有高的热稳定性和良好的光稳定性。已知大量的可用于透明热塑性塑料中的基于有机或无机材料的IR吸收剂。对此类材料的选择描述于例如 J- Fabian, H. Nakazumi, H. Matsuoka, Chem. Rev. 92, 1197 (1992)、US-A5, 712，332 或 JP-A06240146 中。然而，基于有机材料的IR吸收添加剂常常具有的缺点是其对热应激或辐射显示出低稳定性。因此许多此类添加剂不具有足够的热稳定性以纳入到透明热塑性塑料中，因为其加工要求最高达350°C的温度。此外，在应用中，玻璃制品通常暴露于超过50°C的温度(由太阳辐射导致)很长时间，这可导致有机吸收剂的分解或降解。此外，有机IR吸收剂在NIR区域中常常不具有足够宽的吸收带，以至于其不能胜任在玻璃制品材料中作为IR吸收剂，这种体系也通常存在显著的固有色彩，这通常是不合需要的。基于无机材料的IR吸收添加剂与有机添加剂相比通常要稳定得多。这种体系的使用也常常更经济，因为在大多数情况中其具有明显更有利的性价比。因此，基于细碎的硼化物(例如六硼化镧)的材料由于其在IR区域中具有宽吸收带并且具有高热稳定性而被证实是高效的IR吸收剂。由于上述优势，来自硼化物类的IR吸收剂适用于透明的热塑性塑料例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯。 然而，已显示无论这些添加剂的固有色彩如何，其在透明的热塑性组合物中会导致意想不到的色彩效果。非透明物体的色彩效果归因于其反射光。一个例如吸收光的长波成分的物体显示出蓝色，这是因为光谱的其余的较短波组分被发射出去。然而，此应用涉及透明物体，例如窗面板(window panel)。这里的透明物体应理解为是指显示出透射率至少为6%且雾度低于3%，优选低于2. 5%，更优选低于2. 0%的物体。在透明物体的情况中，与不透明物体相比，在前景中通常不是被发射出去的色彩而是被透射的色彩。因而所述物体充当色彩过滤器。为了不削弱面板的透明度，优选使用溶解在聚合物基体中的着色剂或具有小颗粒尺寸以不导致浑浊的着色剂，不浑浊(no haze)在本专利技术的范围内是指在给定层厚度下低于3%的雾度，依据ASTM D1003测量。所用的硼化物基IR吸收剂颗粒实际上不会导致相应玻璃制品元件的浑浊(雾度〈3%)。然而，已经发现在超过某一浓度时，无论颗粒的种类和其它特性如何，所述颗粒(其尺寸优选在纳米范围内)可在其所嵌入的基体中导致散射效应。尽管此种散射对制品的透射率及相应对透明度仅具有不显著的影响，但制品的色彩效果在某些情况中被散射光显著地改变，尤其取决于视角。因此，来自硼化物类的IR吸收剂在成品部件中导致不合需要的色彩反射，也就是说，例如在透明的面板中，在一定的光照条件和视角下。因此，相应的面板根据所使用的无机IR吸收剂的浓度而显示出蓝色到紫色的色调。如已描述的，这种色彩效果不是所选添加的颜料和吸收剂的色彩的结果，而是归因于纳米颗粒的散射效应，特别在1-60°的视角下可被观察到。这种散射可不利地影响相应制品(例如车辆或建筑)的总体色彩效果。如已描述的，散射效应通常感知为蓝-紫色。中性色彩效果通常是所需的，也就是说，中性色彩效果不受散射效应干扰。其是指由散射效应产生的色彩必须一方面相对接近于消色点并且另一方面接近于组分的固有色彩。必须强调的是，所述色彩效应不是由常规被吸收或被透射的色彩所引起。此现象仅仅由散射光引起。着色剂或着色颜料通常不引起所述色彩效应。仅有某些添加剂，例如纳米级的硼化物基IR吸收剂产生此效应。此外，必须指出的是，散射效应仅在某些光照条件和确定的视角下是显著的。例如当制品一优选为面板一在良好的光照条件下(也就是说在太阳辐射下)且在1-60°的观察角度下被观察时就是这种情况。蓝色散射由IR添加剂引起，所述IR添加剂由细颗粒组成。这些颗粒一具有的平均尺寸(例如可由TEM (透射电子显微镜)测定)为优选低于200nm，特别优选低于IOOnm——引起散射效应并也可因此导致不合需要的色彩反射。为了使此效应最小化，可尝试减小颗粒的直径或限制基体中颗粒的含量。然而，这是很复杂的，因为颗粒必须是极细碎的并且存在再聚结的风险，或者如果颗粒浓度太低，则可能达不到所需效果。已知细碎的颗粒可产生所谓的瑞利散射(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。硼化物基纳米颗粒的散射行为至今还没有记载。所述的发生色彩散本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·梅耶，G·施托尔韦克，S·格斯特曼恩，K·霍恩，B·梅耶祖博思坦恩豪斯特，J·赖歇瑙尔，A·斯卡涅利，G·马尔韦斯蒂蒂，M·蒂罗尼，
申请(专利权)人：拜耳知识产权有限责任公司，
类型：
国别省市：
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