防紫外线的间同立构聚苯乙烯覆盖膜制造技术

提供了一种紫外线耐候性膜（１）的结构，它能够在极端的环境温度和湿度下保持其尺寸稳定性。该基膜聚合物是间同立构聚苯乙烯（３），它具有特征性的低吸湿性、优良的热稳定性和高透明度。当与紫外线阻挡涂层（５）一起使用时，ｓＰＳ膜所显示的抗由紫外线引起的变色和降解的能力显著地优于未经保护的ｓＰＳ膜或仅与紫外线吸收剂混合的以ｓＰＳ树脂为基的膜。本发明专利技术的ｓＰＳ覆盖膜可用作标志（１）和其它户外应用的覆盖膜，其紫外线阻挡或抗紫外线性能与填充有紫外线吸收剂的丙烯酸类膜相类似，并提供了丙烯酸类聚合物、聚酯和含氟聚合物的覆盖膜在成本上有竞争力的替代品。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术总体涉及防紫外线膜，尤其涉及对防紫外线的间同立构聚苯乙烯膜，它在户外应用中用作覆盖膜。专利技术的背景目前，选用作光电包封材料、标志覆盖膜和类似户外应用的树脂是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、抗冲击改性的PMMA、PMMA共混物，以及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。虽然这些膜具有许多所需的机械性能(包括高耐冲击性能)，但是它们也有较高的吸湿膨胀系数(CHE)(参见表1)。结果，所有这些膜在高温高湿度的环境下易于尺寸变形。此外，这些膜中有许多易发生由湿气引起的水解反应。例如，参见“聚合物和科学工程简明大全”第1307-09页(1990)。因此，虽然PMMA在正常条件下的玻璃化温度(Tg)较高(约105℃)，但是它的Tg在高湿度环境中由于水的增塑作用而实际上降低了。PET也有类似的麻烦，其吸湿性会抑制已经是较低的Tg(68℃)，并由于水解而使分子量降低。表1 表1sPS、PMMA和PET的吸湿性和CHE数据目前户外应用中使用的许多膜还会受到来自天然(如灰尘)和来自人为(如乱涂写)的沾污。为了克服这些沾污，已经由聚合物表面活性剂和噁唑啉聚合物交联剂制得数种水基、可交联的含氟化合物低表面能涂料体系。例如，这些材料描述于美国专利号5,382,639，5,294,662，5,006,624和4,764,564中。在户外使用聚合物膜所遇到的另一个问题是关于这些膜暴露于紫外线辐射之下。长期暴露于紫外线(UV)辐射下的聚合物膜由于光氧化作用往往会随时间推移而变脆和泛黄。即使聚合物本身在光谱的紫外区域是透明时情况也是如此，因为紫外线辐射会被制造过程中残留的金属催化剂和其它杂质所吸收。例如，参见R.Hirt等的SPE Trans，卷1，1(1961)。因此，大多数用于标志和其它户外用途的聚合物膜可以通过以下方法来使其对紫外线降解稳定化将基础树脂与紫外线吸收(UVA)添加剂和/或其它用作受激态淬灭剂、氢过氧化物分解剂或自由基清除剂的化合物进行混合。据发现，受阻胺光稳定剂(HALS)是特别好的自由基清除剂。UVA添加剂对光谱紫外区域内的辐射进行吸收来起作用。另一方面，HALS通过对暴露于紫外线辐射期间在聚合物基体内产生的自由基进行淬灭来起作用。对于用来提高UV稳定性的材料类型的评论可见R.Gachter，H.Muller和P.Klemchuk(编辑)的塑料添加剂手册，第194-95页(第三版，由Hanser Publishers，New York出版)。在一些情况下，也可以用紫外线吸收面涂层来保护对紫外线敏感的底材。因此，PCT/US93/05938揭示了可用作对紫外线敏感底材的面涂层的紫外线吸收聚合物的水性胶乳。同样地，H.Razavi等的“防紫外线技术的变化范例”(ParadigmShift In UV Protection Technology)(1993年10月12日SPE会议上发表的论文)中描述了一种紫外线吸收面涂层，其中紫外线吸收剂与载体聚合物的主链共价键合。虽然在UV稳定剂方面的研究取得了进展，但是在研制具有特殊立构规整度聚合物方面还有许多工作要做。因此，在催化技术中的最近进展使得能够合成具有主要是间同立构构型的聚苯乙烯的立体异构体。这一材料，本文中称为间同立构聚苯乙烯(sPS)，被用来制造多种显示良好的尺寸稳定性和/或耐热性或耐湿性的制品。这些参考资料包括美国专利5,496,919(Nakano)、美国专利5,188,930(Funaki等)、美国专利5,476,899(Funaki等)、美国专利5,389,431(Yamasaki)、美国专利5,346,950(Negi等)、美国专利5,318,839(Arai等)、美国专利5,273,830(Yaguchi等)、美国专利5,219,940(Nakano)、美国专利5,166,238(Nakano等)、美国专利5,145,950(Funaki等)、美国专利5,127,158(Nakano)和美国专利5,082,717(Yaguchi等)。sPS膜在高温/高湿度环境下的高度尺寸稳定性可以使其适用于标志或其它户外场合的覆盖膜。然而，sPS膜往往会由紫外线引起分子量下降和泛黄，这些现象通常是由于存在紫外线吸收催化剂残留物、在聚合物链中的过氧化物基团，和/或在高温加工中形成氧化产物所导致的。此外，与其它聚苯乙烯相比，sPS由于大量活性叔氢的的存在而具有固有的光化学不稳定性。这些氢具有光化学抽取倾向，因此引发了自由基降解的途径。进行了一些尝试以提高sPS的耐紫外线辐射性能。因此，美国专利5,496,919(Nakano)中揭示了以sPs为基的制品的制备方法，将sPS基础树脂与多种添加剂(如抗氧剂和紫外线吸收剂)进行混合。然而据发现，在sPS膜中使用多种UVA和HALS只能适当地提高其长期户外耐候性。迄今为止，未能成功地制备对紫外线辐射稳定的sPS膜阻碍了用于标志和其它户外场合的以sPS为基的商用覆盖膜的研制。因此，本专利技术的一个目的是提供一种sPS覆盖膜，它具有良好的尺寸稳定性，抗紫外线降解，适用于标志和其它户外场合。由本专利技术达到的这一目的和其它目的将在下文中予以描述。专利技术的概述本专利技术是一种紫外线耐候性的膜结构，它能够在极端的环境温度和湿度下保持其尺寸稳定性。该基膜聚合物是间同立构聚苯乙烯，具有特征性的低吸湿性、优良的热稳定性和高透明度。当与紫外线阻挡涂层(UV-blocking coating)一起使用时，sPS膜所显示的抗由紫外线引起的变色和降解的能力显著地优于未经保护的sPS膜或仅与紫外线吸收剂混合的以sPS树脂为基的膜。本专利技术的sPS覆盖膜可用作标志和其它户外应用的覆盖膜，其紫外线阻挡或抗紫外线性能与填充有紫外线吸收剂的丙烯酸类膜相类似，并提供了丙烯酸类聚合物、聚酯和含氟聚合物的覆盖膜在成本上有竞争力的替代品。在本专利技术的一个实施方案中，sPS覆盖膜包括一含sPS的基材，该基材的至少一面上有一层PMMA。较好的是，PMMA通过中间粘合层与sPS基材粘合，所述中间粘合层包含一种共聚物，较好的是一种苯乙烯和第二单体的嵌段共聚物，所述第二单体选自丙烯酸酯类及其烷基和芳基的衍生物。PMMA中可以填充有紫外线阻挡材料和/或着色剂。该实施方案特别有利于彩色的标志应用，因为染料可以放入PMMA层中。这就避免了染料放入sPS层中有时会发现的颜色变化，因此能够制造与已存在标志颜色相同的标志。在另一个实施方案中，sPS基材具有一层涂层，该涂层包含一种紫外线吸收单体和一种含氟单体的共聚物。该涂层赋予该膜以低表面能，使其易于清洁和抗乱涂写。附图的简要说明附图说明图1是本专利技术覆盖膜结构的示意图，它包含sPS芯层、粘合层和PMMA皮层/外层；图2是用本专利技术制得膜包封的光电底材的示意图；图3是用本专利技术制得膜包封的光电底材的湿冷冻循环试验条件图；图4是多种双轴取向膜的收缩与时间关系图；以及图5是涂有各种厚度紫外线阻挡层的sPS膜的透射率与波长关系的图。较佳实施方案的详细描述本专利技术涉及一种紫外线耐候性的膜结构，它能够在极端的环境温度和湿度下保持其尺寸稳定性。该基膜聚合物是间同立构聚苯乙烯，它具有高Tg、特征性的低吸湿性和非极性化学结构，它赋予该膜与PET和PMMA相比改进了的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜，它包含：包含间同立构聚苯乙烯的第一层；以及位于所述第一层上的第二层，所述第二层包含一种紫外线阻挡材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JR奥赫达，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]