[发明专利]具有吸热性和改善的色彩特性的聚合物组合物

说明书

本发明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，还涉及本发明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，本发明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吸收剂的本发明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5μm-15μm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剂。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℃的温度。此外，在应用中，玻璃制品通常暴露于超过50℃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。