具有增強的光學性質(zhì)的聚碳酸酯組合物、制造方法和包含聚碳酸酯組合物的制品的制作方法
【專利摘要】在一些實施方式中，組合物包含雙酚A聚碳酸酯，其中該組合物的模制品具有如通過ASTM?D1003-00測量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通過ASTM?D1925測量的小于或等于1.5的黃色指數(shù)（YI）。
【專利說明】具有增強的光學性質(zhì)的聚碳酸酯組合物、制造方法和包含聚碳酸酯組合物的制品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及聚碳酸酯組合物，且更具體地，涉及具有增強的光學性質(zhì)的聚碳酸酯組合物、制造方法及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯是一種有良好沖擊強度(延展性)的高性能塑料。然而，聚碳酸酯可在熱、光、和時間的影響下老化，導(dǎo)致透光率降低和變色。
[0003]因此仍然需要具有增強的光學性質(zhì)的聚碳酸酯組合物、制造方法和包含聚碳酸酯組合物的制品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文所公開的是具有增強的光學性質(zhì)的聚碳酸酯組合物，制造該聚碳酸酯組合物的方法，以及包含聚碳酸酯組合物的制品。
[0005]在一個實施方式中 ，組合物包含雙酚A聚碳酸酯，其中該組合物的模制品具有如通過ASTM D1003-00測量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通過ASTMD1925測量的小于或等于1.5的黃色指數(shù)(YI )。
[0006]在另一個實施方式中，制造聚碳酸酯組合物的方法包括通過界面聚合來聚合反應(yīng)物，所述反應(yīng)物包含起始材料，該起始材料包含具有大于或等于99.65wt%的純度和小于或等于2ppm的硫含量的雙酚A。該聚碳酸酯組合物具有小于或等于150ppm的游離羥基含量，且該聚碳酸酯組合物的模制品具有如通過ASTM D1003-00測量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通過ASTM D1925測量的小于或等于1.5的黃色指數(shù)(YI )。
[0007]下面更具體地描述這些和其它非限制性特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是描繪聚碳酸酯的透射率(％)對波長(納米(nm))的曲線圖。
[0009]圖2是描繪與PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)和標準未涂覆玻璃相比，聚碳酸酯(PC)的黃色和透射率(黃色指數(shù)(Π (-))對透射率(％ ))的示圖。
[0010]圖3是潛在與顏色相關(guān)的選定BPA雜質(zhì)的示意圖。
[0011]圖4是描繪作為三種不同雜質(zhì)的尖峰水平的函數(shù)的在130°C下熱老化2000小時后YI變化的曲線圖(ΛΥΙ(-)對尖峰水平(ppm))。
[0012]圖5是描繪作為分析確定的BPX-1和opBPA的總和水平的函數(shù)的在130°C下熱老化2000小時后?變化的曲線圖(Λ YI (-)對BPX-l+opBPA (ppm))。
[0013]圖6是描繪實施所述方法改進結(jié)合改善聚碳酸酯(PC)等級的優(yōu)化配方的性能對比曲線圖(ΔΥΙ(-)對時間(小時))。
[0014]圖1是說明BPA形成的示例性化學式。[0015]圖8是示例性結(jié)合的催化劑(為減少BPA中的硫而附著在不溶性樹脂上)的實例。
[0016]圖9是與體相催化劑(bulk catalyst) (“A”)、附著的催化劑(“B”)相比，以及與附著催化劑和99.65wt%純度BPA相比的示例性聚碳酸酯(具有30熔體體積率的LEXAN*聚碳酸酯級PC175)的黃色指數(shù)(YI)的條形圖。
[0017]圖10是與體相催化劑(“A”)、附著的催化劑(“B”)，及與附著催化劑和99.65wt%純度BPA (也被稱為“新BPA”)相比的示例性聚碳酸酯(具有6熔體體積率的LEXAN*聚碳酸酯級PC105)的黃色指數(shù)(YI)的條形圖。
[0018]圖11是與附著的催化劑(“B”)，及與附著催化劑和99.65wt%純度BPA相比的示例性聚碳酸酯(具有4熔體體積率的LEXAN*聚碳酸酯級PC135)的黃色指數(shù)(YI)的條形圖。
[0019]圖12是隨著時間推移各種等級的LEXAN*聚碳酸酯?變化的示意圖，該聚碳酸酯使用小于150ppm的游離羥基濃度用新催化劑或新BPA形成。
[0020]圖13是示出測試的各種配方的表。
[0021]圖14是本文所討論的材料的各種化學結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0022]根據(jù)一些實施方式，公開了具有增強的光學性質(zhì)的聚碳酸酯組合物，以及它們的制造方法和其用途，及由此制造的制品。
[0023]根據(jù)一個實施方式，和如下面進一步描述的，本發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)了一種界面法以制造包含聚碳酸酯如BPA聚碳酸酯的組合物，該組合物具有在2.5毫米(mm)厚度下高于90.0%的透射水平和低于1.5的YI，具有在130°C下熱老化2，000小時的過程中小于2的?的增加。如本文使用的，根據(jù)ASTM D1925測量?，而根據(jù)ASTM D-1003-00測量透射率，例如，使用來自 ΒΥΚ-Gardner 的 HAZE-GUARD DUAL,并用積分球(integrating sphere) (0° /漫射幾何)測量步驟A,其中光譜靈敏度符合國際照明委員會(International Commissionon Illumination, CIE)在標準燈D65下的標準光譜值。
[0024]增強的光學性質(zhì)可通過在界面法中采用同時具有有機純度(例如，通過HPLC測量的大于或等于99.65wt%)和小于或等于2ppm的硫水平的起始BPA單體來達到。有機純度可被定義為100wt%減去使用紫外線(UV)檢測到的已知和未知雜質(zhì)的總和(參見Nowakowska等人，Polish J.Appl.Chem.，XI (3) ,247-254(1996)中的 HPLC 法)?？稍诜磻?yīng)中采用封端劑，使得合成的含有BPA聚碳酸酯的組合物包含小于或等于150ppm的游離羥基水平。另外，得到的組合物(樹脂)中的硫水平可以小于或等于2ppm，如通過基于燃燒和庫侖檢測(coulometric detection)的市售總硫分析測定。
[0025]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在界面法(相對于熔融法)中反應(yīng)低硫(小于或等于2ppm)和高純度(純度大于或等于99.65wt%)的BPA起始材料以形成包含小于或等于150ppm的游離羥基水平的BPA聚碳酸酯,可以達到出乎意料的增效劑效應(yīng)(協(xié)同劑效應(yīng)，synergist effect),從而產(chǎn)生增強的光學性質(zhì)(例如，在2.5mm的厚度下高于90.0%的透射水平和小于或等于1.5的 YI)。
[0026]所公開的界面法增強BPA聚碳酸酯(例如，Lexan*聚碳酸酯)的光學性質(zhì)，提升透明度并通過降低藍光的吸收 改善這種透明度的耐久性。
[0027]各種類型的聚碳酸酯可以潛在地按照實施方式使用并在下面詳細描述了各種類型的聚碳酸酯，特別感興趣的是BPA聚碳酸酯，例如Lexan*聚碳酸酯(Lexan*是SABICInnovative Plastics IP B.V.的商標)。更具體地，根據(jù)一些實施方式，Lexan*聚碳酸酯可以用于廣泛的應(yīng)用范圍，以利用其有趣的機械和光學性質(zhì)的組合。它的高耐沖擊性可以使其成為眾多消費品如手機、MP3播放器、電腦、筆記本電腦等中的重要成分。由于其透明度，這種BPA聚碳酸酯可以在光學介質(zhì)、汽車鏡頭、屋頂元件、溫室、光電裝置和安全玻璃中得到應(yīng)用。在發(fā)光二極管(LED)技術(shù)中的發(fā)展已致使可應(yīng)用該技術(shù)的照明產(chǎn)品的壽命顯著延長。這已致使對聚碳酸酯的耐久性，特別對其光學性質(zhì)要求的增加。在其它應(yīng)用，例如汽車照明中，產(chǎn)品開發(fā)人員可能覺得有必要設(shè)計不能由玻璃制成的日益復(fù)雜的形狀，且由于該復(fù)雜的形狀，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)對熱量的要求十分苛刻。此外，在這些應(yīng)用中聚碳酸酯是首選的材料，但PMMA和玻璃的高透明度應(yīng)盡可能密切接近。
[0028]聚碳酸酯由于光吸收延伸至藍光譜區(qū)域(圖1，線-R)而具有發(fā)展黃色的傾向；熱老化后變得嚴重的顏色。圖1是描繪聚碳酸酯的透射光譜的曲線圖(透射率(％)對波長(nm))。這種顏色可以通過添加在黃色區(qū)域中吸收光線以給予中和顏色的著色劑來補償(圖1，線-B)。吸收藍光和黃光降低材料的總透射率，見圖2。圖2是描繪與PMMA和標準未涂覆玻璃相比的PC的黃色和透射率的曲線圖(YI (-)對透射率(％))。利用以透射率為代價的降低黃色的著色劑，可以在橢圓形區(qū)域內(nèi)移動。通過進行方法改進，材料可以從較暗的區(qū)域移動到較亮的區(qū)域，降低黃度的同時獲得透射率。因此本發(fā)明人已經(jīng)確定，這樣通過防止或去除會增加總透射率的藍光吸收而得到無色材料將是期望的(圖1，虛線-G)。
[0029]如上所述，雖然BPA聚碳酸酯，例如Lexan*聚碳酸酯是特別感興趣的，但是各種聚碳酸酯可潛在地用于本文所公開的實施方式中。例如，一般來說，不同類型的具有下式的重復(fù)結(jié)構(gòu)背景的聚碳酸酯可用于本發(fā)明涵蓋的實施方式:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種組合物，包含:雙酚A聚碳酸酯，其中所述組合物的模制品具有如通過ASTMD1003-00測量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通過ASTM D1925測量的小于或等于1.5的黃色指數(shù)(YI )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述雙酚A聚碳酸酯包含小于或等于150ppm的游離羥基。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組合物，其中所述雙酚A聚碳酸酯包含小于或等于2ppm硫的量的硫。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組合物，其中所述模制品包括在130°C熱老化2，000小時的過程中小于2的黃色指數(shù)(YI)增加。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組合物，其中所述雙酚A聚碳酸酯是界面聚合的聚碳酸酯。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組合物，其中所述組合物包含阻燃劑。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組合物，進一步包含衍生自雙酚A的第二聚碳酸酯，其中所述第二聚碳酸酯不同于所述雙酚A聚碳酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，進一步包含第二聚碳酸酯，其中所述第二聚碳酸酯選自下列各項中的至少一種:衍生自雙酚的均聚碳酸酯；衍生自多于一種雙酚的共聚碳酸酯；以及衍生自一種或 多種雙酚并且包含一種或多種脂肪族酯單元或芳香族酯單元或硅氧烷單元的共聚物。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的組合物，進一步包含一種或多種添加劑，所述添加劑選自下列各項中的至少一種:UV穩(wěn)定添加劑、熱穩(wěn)定添加劑、脫模劑、著色劑、有機填料、無機填料、和Y -穩(wěn)定劑。
10.一種制品，包含前述權(quán)利要求中任一項所述的組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制品，其中所述制品選自以下各項中的至少一種:光導(dǎo)、導(dǎo)光板、透鏡、罩、片材、燈泡、和膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制品，其中所述制品為LED透鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制品，其中所述制品包括以下各項中的至少一種:屋頂?shù)囊徊糠?、溫室的一部分、和陽臺的一部分。
14.一種制備聚碳酸酯組合物的方法，包括: 通過界面聚合來聚合反應(yīng)物，所述反應(yīng)物包括起始材料，所述起始材料包括具有大于或等于99.65wt%的純度和小于或等于2ppm的硫含量的雙酚A，其中所述聚碳酸酯組合物具有小于或等于150ppm的游離羥基含量，且其中所述聚碳酸酯組合物的模制品具有如通過ASTM D1003-00測量的在2.5mm厚度下大于或等于90.0%的透射水平和如通過ASTM D1925測量的小于或等于1.5的黃色指數(shù)(YI)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括將反應(yīng)物溶解于苛性材料的水性溶液中、將所得混合物添加至溶劑介質(zhì)中、以及在催化劑存在下使所述反應(yīng)物與碳酸酯前體接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求14-15中任一項所述的方法，進一步包含封端劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述封端劑選自下列各項中的至少一種:苯酚或含有一個或多個取代基的苯酚，所述取代基為下列各項中的至少一種:脂肪族基團、烯基、芳香族基團、鹵素、酷基、和釀基。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述封端劑選自下列各項中的至少一種:苯酚、對叔丁基苯酚、和對枯基苯酚。
19.根據(jù) 權(quán)利要求14-18中任一項所述的方法，其中所述方法排除使用熔融聚合法來制備所述聚碳酸酯。
20.一種制品，通過權(quán)利要求14-19中任一項所述的方法形成。
【文檔編號】C08J5/18GK103748062SQ201280038719
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月5日
【發(fā)明者】約翰內(nèi)斯·德布勞沃爾, 保盧斯·約翰內(nèi)斯·馬里亞·埃斯鮑茨, 哈特姆·阿布達拉赫·貝勒法德爾, 約瑟·阿里·范德博格德 申請人:沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料Ip私人有限責任公司