具有光致变色性能的聚碳酸酯制品制造技术

光致变色制品可通过以下步骤来制造：溶解铸塑预先与光致变色染料混合的聚碳酸酯树脂，然后蒸发掉溶剂。所生成的膜可用聚碳酸酯基质进行镶嵌注模，得到光致变色制品。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚碳酸酯树脂，尤其涉及聚碳酸酯树脂模塑制品。本专利技术还涉及包含可为光致变色性的染料和/或金属颗粒的聚碳酸酯树脂模塑制品。聚碳酸酯是一种无定形的热塑性树脂，其性能可满足许多制品的要求。例如，由聚碳酸酯制成的玻璃窗、透镜和汽车前灯透镜具有较高的耐冲击性和冲击强度。聚碳酸酯树脂还是高度透明的并具有非常高的折射率。还有，聚碳酸酯树脂的热性能使得这种树脂有利于用常规技术加工，如注模成型。然而，关于聚碳酸酯件，也有各种缺陷。例如，目前还没有一种方法能够制成高质量着色的或光致变色着色的聚碳酸酯制品，如玻璃窗。还有，目前也没有一种方法能够制成具有金属或闪烁外观的高质量聚碳酸酯制品。将有机染料加入热塑性材料如聚碳酸酯的两种现有方法包括在整个模制热塑性材料中夹杂有机染料，或染料透入到热塑性材料的表面。用于在整个热塑性材料如聚碳酸酯中夹杂有机染料的已有技术，如注模成型通常不能产生令人满意的结果。出现这种不令人满意的结果有几种原因，包括进行满意的注模成型需较高的温度和较高的聚碳酸酯玻璃化转变温度。例如，在聚合物熔融过程中，与聚碳酸酯共熔的光致变色染料如萘吡喃、螺萘吡喃(spironaphthopyran)、和螺噁嗪(spirooxazine)在较高温度下一般会发生降解。作为另一例子，聚碳酸酯具有一种刚性分子结构，这可由其较高的玻璃化转变温度反映出来。因此，即使光致变色化合物不发生分解，聚碳酸酯的刚性分子结构也会抑制光致变色染料的完全活化，因为光致变色染料必须在聚碳酸酯中经过一个几何变态过程才能活化。染料向热塑性材料表面的透入也不能产生令人满意的结果，这归因于聚碳酸酯较高的玻璃化转变温度。据认为，刚性分子结构可阻碍染料渗透到聚碳酸酯中。据说，通过溶剂处理而进行的聚碳酸酯树脂表面结构的改性，能够改善染料向聚碳酸酯中的透入性。美国专利№5268231指出，环己酮是一种用于改性聚碳酸酯表面结构以接受染料的有效溶剂。然而，该方法使得聚碳酸酯表面具有粗糙的橘皮结构，这在许多应用中是不能接受的。由热塑性树脂材料生产光致变色制品并避免染料添加剂的热分解的方法，还包括用室温铸塑技术进行制品的模塑；例如，参见美国专利5219497和5531940中的描述。然而，在许多情况下，使用热加工工艺是受欢迎的。1984年6月21日递交并于1986年1月11日公开的日本专利申请№59-128192描述了具有光致变色添加剂的膜，它在模具充满之后被镶嵌到该模具中(镶嵌注塑)。然而，所用的膜(具有光致变色性能)是通过透入或包覆预制膜而制成的。光致变色着色剂不会均匀地分散在膜中，因此不具备均匀分散体的性质。生产具有金属或闪烁外观的聚碳酸酯制品的方法还远未成功，因为金属添加剂在高温下能引起聚碳酸酯的降解。还有，为了产生金属外观，通常需要较高含量的金属，这加重了降解问题。希望生产出具有金属外观但具有较低金属含量的半透明聚碳酸酯制品，它可用于例如墨镜。如果这种聚碳酸酯制品还是光致变色的话，那么也是所希望的。本专利技术的方法将可为光致变色性的染料和/或金属添加剂均匀地分散在整个的溶剂化聚碳酸酯树脂中。然后铸塑该溶剂混合物，形成染料和/或金属添加剂均匀分散其中的聚碳酸酯膜。将该铸膜靠着模壁置于模具中，然后在嵌件后将基质树脂注入模具中。这样就模制成制品，而没有在高温下长时间暴露该染料，因此避免了染料的分解。本专利技术包括一种用于生产着色的和/或金属性的聚碳酸酯树脂混合物和制品的方法，它包括将热塑性芳族聚碳酸酯树脂溶解在有机溶剂中；将有效比例的光致变色染料、和/或有效比例的使制品具有金属外观的金属添加剂、和/或有效比例的非光致变色性染料与溶解树脂均匀混合；将混合物铸塑成膜；和去除溶剂。该铸膜可靠着模壁插于模具中，然后镶嵌模塑成聚碳酸酯树脂基质。附图说明图1描绘了苯并吡喃和螺噁嗪光致变色染料的一般结构。用于本专利技术的芳族碳酸酯聚合物为聚碳酸酯。通过界面聚合反应制备聚碳酸酯的方法是已知的；参见例如，美国专利3028365、3334154、3275601、3915926、3030331、3169121、3027814、和4188314中所提供的详细内容，它们都在此引入作为参考。一般来说，界面聚合反应方法包括二元酚与碳酰卤(碳酸酯的前体)的反应。尽管制备方法中的反应条件可以变化，但几种优选方法通常包括将二酚反应物溶解或分散在苛性碱液中，将所得混合物加入适量的水不混溶溶剂介质中，然后，在合适的催化剂存在和在控制pH值条件下，使反应物与碳酸酯前体，如碳酰氯接触。最常用的与水不混溶的溶剂包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯、和类似物。所用的催化剂可加快二元酚反应物与碳酸酯前体之间的聚合反应速率。代表性的催化剂包括但不限于叔胺如三乙胺，季磷鎓化合物，季胺化合物、和类似物。用于制备本专利技术聚碳酸酯树脂的优选方法包括一种光气化反应。光气化反应的温度可从0℃变化到100℃以上。光气化反应优选地在室温(25℃)至50℃之间的温度下进行。由于反应是放热的，所以光气的加入速率可用于控制反应温度。所需光气的量一般取决于二元酚的量和同时存在的任何二元羧酸的量。所用的二元酚是已知的，其活性基团是两个酚羟基基团。一些二元酚可由通式 来表示，其中A为包含1-约15个碳原子的二价烃基团；包含1-约15个碳原子的取代二价烃基团，取代基团如卤素；-S-；-S-S-； -O-或 其中每个X独立地选自氢、卤素、和一价烃基团如具有1-约8个碳原子的烷基基团、具有6-18个碳原子的芳族基团、具有7-约14个碳原子的芳烷基基团、具有7-约14个碳原子的烷芳基基团、具有1-约8个碳原子的烷氧基基团、或具有6-18个碳原子的芳氧基基团；且其中m为0或1,n为0-5的整数。可用于本专利技术实践中的一些典型二元酚为双酚类，如(4-羟苯基)甲烷、2,2-双(4-羟苯基)丙烷(也称作双酚A)、2,2-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷；二元酚醚类，如双(4-羟苯基)醚、双(3,5-二氯-4-羟苯基)醚；二羟基联苯类，如对，对’-二羟基联苯、3,3’-二氯-4,4’-羟基联苯；二羟芳基砜类，如双(4-羟苯基)砜、双(3,5-二甲基-4-羟苯基)砜；二羟基苯类，如间苯二酚、对苯二酚；卤-和烷基-取代的二羟基苯，如1,4-二羟基-2,5-二氯苯、1,4-二羟基-3-甲基苯；以及二羟基二苯硫和亚砜，如双(4-羟苯基)硫、双(4-羟苯基)亚砜和双(3,5-二溴-4-羟苯基)亚砜。其它的各种二元酚类是可得到的，并公开于美国专利№2999835、3028365和3153008中，它们都在此引入作为参考。当然，也可采用两种或多种不同的二元酚或二元酚与二醇的混合物。碳酸酯前体可以是碳酰卤、碳酸二芳基酯或二卤甲酸酯。碳酰卤包括碳酰溴、碳酰氯、及其混合物。二卤甲酸酯包括二元酚的二卤甲酸酯，如2,2-双(4-羟苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷、对苯二酚、和类似物的二卤甲酸酯；或二醇的二卤甲酸酯，如乙二醇或类似物的二卤甲酸酯。尽管以上的碳酸酯前体是有用的，但也称作光气的碳酰氯是优选的。本专利技术的范围内还包括有高分子量热塑性无规接枝聚碳酸酯。这些无规接枝聚碳酸酯是通过将多官能有机化合物与前述二元酚和碳酸酯前体进行共反应而制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产光致变色聚碳酸酯树脂混合物和制品的方法，它包括： 将热塑性芳族聚碳酸酯树脂溶解在有机溶剂中，形成溶解树脂； 将光致变色的有效比例的光致变色染料与溶解树脂均匀混合； 将混合物铸塑成膜；和 去除溶剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MW布朗，DG哈米尔顿，JG斯卡巴多尼斯，RL米歇尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]