[发明专利]辐射吸收组合物、其应用方法和应用该组合物制造的制品

说明书

背景技术

红外(IR)辐射吸收组合物对许多用途都是有益的。它们可用于 光学记录介质、热写显示(thermal writing display)、激光印刷、激光滤 片、IR照相、医学用途、塑料再加热(plastic reheat)、激光焊接、激 光标记、以及用于焊接用保护目镜和用于在军事用途中针对激光进行 保护。有几类IR吸收化合物是已知的，包括碳黑、无机颜料、金属、 有机染料和有机颜料。

许多类有机IR染料是已知的，包括方酸(squaric acid)染料、克 酮酸染料、亚铵(imminium)染料、花青、蒽醌、四并五苯(quaterylene)、 二萘嵌苯、卟啉(porphryin)、三苯甲烷、聚甲炔、奎宁染料、偶氮和 其它染料。有机金属IR吸收剂也是已知的，包括金属酞菁、金属萘花 青(naphthocyanine)和金属二硫纶(metal dithiolene)。已经出版了IR 吸收化合物的详尽综述(Chem.Rev.1992，92，1197-1226)。

红外辐射通常定义为波长大于700纳米并小于1毫米的“光”。近 红外辐射(NIR)通常定义为波长为700纳米至14,000纳米的辐射。 主要的常见NIR吸收染料和颜料的最大IR吸收在700纳米至3000纳 米之间。大多数常见NIR染料吸收在大约700纳米至1500纳米之间。 化合物如碳黑，其是黑体(black-body)吸收剂，在很宽的波长范围上 吸收。

对NIR吸收化合物来说非常合意的是具有强NIR吸收、但是可见 光吸收(即400纳米至700纳米的吸收)尽可能小。这些化合物在用 于无色和浅色的透明应用时是有利的，在这些应用中需要没有强烈颜 色的强NIR吸收。一些有利的NIR化合物在液体或塑料组合物中对可 见光是几乎透明的。

为使其在许多应用中非常有用，NIR吸收剂除在所需波长下的吸 收之外还必须具备若干特性。吸收效率必须足够强(其通过摩尔吸光 率常数来表征)。化合物应当充分可溶或相容于其在当中使用的介质。 而且，化合物应当足够热稳定和氧化稳定，以便有助于在吸收剂的预 期使用期限中结合并应用于所需用途中而不会发生过度分解。

透射激光焊接是用于接合热塑性制品的公知方法。在该技术的一 个实施方式中，IR激光束穿过IR透明部件，并撞击在含有IR吸收物 种的第二部件上。这些IR吸收物种可以通过熔融混合来包含在聚合物 的本体中，或者作为涂层而涂布在两个部件之间的界面上。IR吸收物 种从激光中吸收足够的能量以使周围的塑料熔化。来自两个部件的熔 融塑料流到一起，冷却形成牢固的接合或焊接。红外吸收物种必须足 够热稳定，以便在熔融的聚合物中保持存在一小段时间。在制品的制 造过程中，需要较高的热稳定性水平以便将IR吸收化合物加入到熔融 的聚合物中。对于IR吸收化合物来说，特别有利的是在所产生的部件 之中或之上赋予最小程度的颜色(minimal color)，尽管这并非总是必 需的。因此，在这种工业中需要化合物提供恰当的吸收特性、而且显 示高的热稳定性、同时在所焊接的部件或接缝上赋予最小程度的颜色。 很少有NIR染料具有适合加入到热塑性介质中或适合用于通过涂层进 行激光焊接的特性组合。在已知的少数当中，花青、亚铵/二亚铵 (diimonium)、四并五苯、金属二硫纶和方酸内鎓(squarylium)是最 常见的。多数这些化合物的制造难以制造且成本高昂。

因此，强烈需要改进的新型IR吸收化合物。在工业中，需要容易 制造并具有足够的热稳定性以结合到热塑性塑料中的NIR吸收化合 物。这些化合物可以用于许多不用用途中，包括，例如，用于通过涂 层进行激光焊接。理想的是包括这样的化合物：其提供相对低的可见 光吸收，并使包含其的制品具有最小程度的颜色。

附图说明

图1显示了实施例55的组合物的IR反射光谱。

具体实施方式

在本发明的实践中，可以采用迄今尚未认识的方式将化合物用作 IR吸收剂和塑料添加剂。以下是通式1的化合物，其中R₁-R₄可以相 同或不同，并且包括烷基、支链烷基、环烷基、芳基、取代芳基、杂 芳基、烷氧基、卤素、二烷基氨基、聚氧化烯基、羧基、酰基或氢。 一些特别可用的R₁-R₄基团包括：甲基、乙基、异丙基、叔戊基、异丁 基和叔丁基。