[发明专利]热致性颗粒、其制备方法和用途以及含有其的掺杂聚合物

说明书

本发明涉及一种制备用于掺杂聚合物基质的热致性颗粒(thermotropic particle)的方法，以及此类的掺杂聚合物。本发明的掺杂聚合物基质被用来防晒，例如，以油漆，涂料，树脂，热固性塑料或热塑性塑料的形式。

防止建筑物过热的保护仍然主要由传统的机械遮光实现。在全球，用于冷却建筑物的年平均能源消耗已经几乎超过了足够为他们加热的能源。建筑中越来越多玻璃幕墙的使用，包括有机玻璃的使用，不断加速着这一过程。当今玻璃幕墙的优良热绝缘能力使得建筑物在冬季不会降温过多，但在温暖的季节会在能量上有相反的作用。用于冷却的电力是必要的。为避免增加城市的热应力需要优化能量平衡。因此，建筑物必须进行规划以实行被动冷却，而不是为他们提供电力空调系统。

新的技术，如气致变色(gasochromism)，特别是电致变色，迄今未能在市场中有一席之地。甚至是在他们引入市场十年以后，他们仍然只是一个小角色。除了经济方面，主要的原因仍然是一些尚未解决的技术问题及后续维护成本高。

热致凝胶(亲和株式会社-Affinity Co.Ltd.)或聚合物共混物(英特佩恩公司-INTERPANE)用于防晒已经讨论了几十年。采用相分离作为物理效应的这两类材料不能在市场上有所突破。以胶囊形式使用的相变材料(PCM)用于热反射/防晒和将它们掺入塑料也属于熟悉的现有技术。因此，公开号WO93/15625A1的专利描述服装和鞋类的热隔绝，EP1321182B1描述用于温度控制的潜在热储存运用，US 2003/0109910A1描述用于服装和手套或连指手套的绝缘层，WO 94/02257A2描述了PCM为服装和医疗治疗目的的应用。然而，这些文件并没有对适合自适应防晒的热可控光学效应的应用相关实施提供明确指示。

EP 1 258 504B1中提出的将通式为C_nH_n+2(其中n＝5至30)的脂肪族化合物的热致性单体以0.5-10wt％的浓度应用于的光固化聚合物以影响温度依赖性折射率无法达到市场化。出版物“以热致性和热变色聚合物为基础的太阳能控制自适应材料(太阳能控制材料2010；3(12):5143-5168)("Thermotropic and Thermochromic Polymer Based Materials for Adaptive Solar Control(Solar Control.Materials 2010；3(12):5143-5168))是目前防晒材料的概述。对基于链烷核心和乙烯基单体外壳的热致性聚烯烃薄膜进行了探讨。挤出过程中的稳定性是通过使用外壳改进的(多层)。

除了尚未解决的技术问题，热致性系统中采用的反应机制即便在今天仍然知之甚少，包括竞争性化学反应，在凝胶和共混体系中的相分离，PCM中的相变，这是不能引入广阔市场的主要原因。

所有现有的系统涉及聚合物基质中光学活性物质的迁移效应，在挤出过程中的化学和机械稳定性不足，粘附性较差从而导致粘附失败，光不稳定，或经历化学降解过程，特别是在生物聚合物的应用，如淀粉混合衍生物。具有光学转换的性能并用于可重复制备热致性防晒膜的挤出稳定的胶囊尚不存在。

因此，本发明的目的是开发热致性颗粒，他们特定的表面结构，温度依赖的半透明度，在聚合物基质中的掺杂性和挤出稳定性使它们能够用于防晒。依赖于温度，掺杂了热致性颗粒的塑料的半透明度可以可逆地转换。

此目的是通过具有权利要求1的特征的本发明的方法，具有权利要求6的特征的热致性颗粒，和具有权利要求9的特征的掺杂聚合物来实现的。权利要求13提供了本发明掺杂聚合物的应用。更多的从属权利要求揭示了更多有利的实施方案。

根据本发明，提供了一种用于制备掺杂聚合物基质的热致性颗粒的方法，它包括以下步骤:

a.提供包含至少一种适合于聚合物形成的单体的有机相，和至少一种有机溶剂；

b.提供包含至少一种表面活性剂和/或至少一种表面活性化合物的水相；

c.通过混合所述两相来制备所述水相和有机相的分散体；

d.任选地加入至少一种引发剂来启动聚合物形成；

e.聚合物形成的第一阶段，形成了基本上为球型的颗粒芯；

f.聚合物形成的第二阶段，掺入从颗粒芯表面的球形结构偏离的锚固基团(anchor group)；和

g.分离热致性颗粒。