Полимерные смеси для оптических приборов и способ их производства

Полимерные смеси для оптических приборов и способ их производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка имеет дату приоритета на основании первичной заявки с порядковым номером 60/467630, поданной 2 мая 2003 г. в Патентное Ведомство США, и заявки с порядковым номером 60/524790, поданной 25 ноября 2003 г. в Патентное Ведомство США.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к полимерным смесям для оптических устройств и к способу их изготовления.

Для разнообразного применения, например для получения оптических элементов, для глазных линз и т.п., обычно стремятся использовать устройства с хорошими оптическими свойствами, такие как пленки и листы. В указанных оптических устройствах обычно используются дополнительные функциональные характеристики, такие как поляризация света, фотохромия, оттенок, цвет, декор, фирменный знак, твердость, антиабразивные и антивуалентные свойства, способность регистрировать рентгеновские лучи, возможности фотографической пленки, способность цифрового хранения данных, способность регулировать свет и т.п. Обычно желательно использовать полимерные сплавы для тех видов применения, где определенная конкретная функциональность может соответствовать экономической рентабельности. Однако полимерные сплавы обычно имеют ряд недостатков, таких как наличие комет и прожилок, которые делают пленку неприемлемой для применения там, где требуется оптика высокого качества. Поэтому обычно желательно разрабатывать композиции полимерных сплавов, которые могут быть эффективно использованы в оптических устройствах. Кроме того, желательно создать способы для переработки полимерных сплавов в оптические пленки и линзы, в которых указанные дефекты устранены или существенно уменьшены.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ изготовления пленки или листа включает деформирование полимерного сплава при температуре, эффективной для придания деформированному сплаву запаздывания двойного лучепреломления, которое равно примерно 350 нанометрам (нм) или больше.

В еще одном варианте осуществления изобретения способ, по существу удаляющий кометы и прожилки из оптической пленки, включает отжиг пленки или листа, содержащих полимерный сплав, при температуре, близкой к температуре стеклования полимерной смолы, содержащейся в сплаве.

В еще одном варианте осуществления изобретения композиция содержит первую полимерную смолу в количестве от около 1 до около 99 мас.% и вторую полимерную смолу в количестве от около 1 до около 99 мас.%, где на полимерные смолы действуют деформирующим усилием или энергией, эффективной для получения полимерного сплава с запаздыванием двойного лучепреломления, которое равно примерно 350 нм или больше или с запаздыванием двойного лучепреломления, которое равно примерно 150 нанометрам или меньше.

В еще одном варианте осуществления изобретения оптическое устройство изготавливают способом, включающим деформирование полимерного сплава при температуре, эффективной для придания деформированному сплаву запаздывания двойного лучепреломления, которое равно примерно 350 нм или больше, или отжиг полимерного сплава при температуре, эффективной для придания деформированному сплаву запаздывания двойного лучепреломления, равного примерно 150 нанометрам или меньше.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение полимерной пленки или листа, в котором имеются кометы и прожилки;

фиг.2 представляет собой фотографию, показывающую (а) кометы и прожилки из образца 2; (b) образец 4 без комет и прожилок и (c) образец 5 без комет и прожилок; и

фиг.3 представляет собой графическое изображение технологичности смесей поликарбоната и поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилата).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описываемые в данной заявке композиции содержат полимерные сплавы, которые имеют удельный коэффициент пропускания, больше или равный примерно 85%, и в которых по существу не имеется дефектов, таких как кометы и прожилки, при исследовании в поляризованном свете в видимой части спектра, т.е. при длине волны от около 300 нм до около 1000 нм. Описан также способ получения оптических пленок и оптических линз из полимерных сплавов, в которых уменьшено количество дефектов, таких как кометы и прожилки, или по существу не имеется таких дефектов. Описан также способ для уменьшения и устранения дефектов, таких как кометы и прожилки, содержащихся в оптическом устройстве, содержащем оптическую пленку или лист, полученные из полимерных сплавов.

Указанные композиции позволяют успешно использовать пленки толщиной, равной около 5 микрометров (0,2 мил) или большей, до толщины, равной около 1000 микрометров (40 мил) или меньше. В еще одном типичном варианте осуществления изобретения из указанных полимерных сплавов можно изготавливать лист, имеющий толщину от равной примерно 1001 микрометру (40,04 мил) или больше до толщины, равной примерно 40000 микрометров (1600 мил) или меньше. Здесь также описываются композиция полимерного сплава и способ применения полимерного сплава в виде оптической пленки на субстрате, где субстрат имеет минимальное термическое сопротивление и где пленка может быть нанесена на субстрат без каких-либо повреждений или разрушений. Здесь также описываются композиция полимерного сплава и способ применения полимерного сплава в виде оптической пленки на субстрате, где субстрат наносится способом обратного формования и где пленка не подвергается существенным искажениям или нарушениям во время обратного формования. Обратное формование иногда называют переформованием. В одном из вариантов осуществления изобретения лист или пленку, которые сначала деформируют, могут затем подвергать отжигу при температуре, эффективной для придания листу запаздывания двойного лучепреломления, которое равно около 150 нм или меньше. В еще одном варианте осуществления изобретения лист, который сначала подвергают отжигу, может затем быть деформирован при температуре, эффективной для придания листу запаздывания двойного лучепреломления, которое равно около 350 нм или больше. Как определено выше, «комета» представляет собой дефект, обычно образующийся вокруг неоднородности в полимерной смоле, используемой для пленки или листа, под действием поляризованного видимого света. Схематическое изображение как «комет», так и прожилок можно видеть на фиг.1. Как здесь видно, «комета» представляет собой дефект, обычно образующийся вокруг неоднородностей, таких как кристаллиты, вызванные сопротивлением полимерных смол деформации, зародышеобразователи, микропузырьки, продукты распада, примеси, такие как черные крапинки, наполнители и т.п. Кометы могут также образовываться вокруг кристаллитов, которые остаются нерасплавленными во время обработки полимерных смол. Как можно видеть на фиг.1, прожилки являются дефектами фибриллярного типа, которые обычно имеют внешний вид, похожий на ветвь или дерево, и обычно появляются в хвосте кометы. Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что образованию комет и прожилок способствуют местные вариации в морфологии расплава (во время образования листов и пленок) по причине таких факторов, как разделение фаз, неоднородности сплава и т.п. Указанные дефекты обычно делают пленку или лист непригодными для применения в оптике высокого качества.

Полимерные сплавы, применяемые для таких оптических устройств высокого качества, обычно представляют собой смеси термопластичных полимерных смол. Термопластичные полимерные смолы, которые можно использовать в оптических устройствах, могут представлять собой олигомеры, полимеры, иономеры, дендримеры, сополимеры, такие как блок-сополимеры, привитые сополимеры, звездообразные блок-сополимеры, статистические сополимеры или им подобные, или комбинации, содержащие по меньшей мере одну из вышеупомянутых термопластичных полимерных смол. Подходящими примерами термопластичных полимерных смол являются полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен, полиамиды, такие как Nylon 4,6, Nylon 6, Nylon 6,6, Nylon 6,10, Nylon 6,12; сложные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат (PET), полибутилентерефталат (PBT), поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилат) (PCCD), поли(триметилентерефталат) (PTT), сополимер(циклогександиметанол-этиленгликольтерефталат) (PETG или PCTG), поли(этиленнафталат) (PEN), поли(бутиленнафталат)(PBN); полиимиды, полиацетали, полиакрилы, поликарбонаты (PC), полистиролы, полиамидимиды, полиарилаты, полиакрилаты, полиметакрилаты, такие как полиметилметакрилат (РММА), полиуретаны, полиарилсульфоны, простые полиэфирсульфоны, полиариленсульфиды, поливинилхлориды, полисульфоны, простые полиэфиримиды, политетрафторэтилены, простые полиэфиркетоны, простые полиэфирэфиркетоны, простые полиариленэфиры, жидкокристаллические полимеры или им подобные или комбинации, содержащие по меньшей мере одну из вышеупомянутых полимерных смол.

В сплаве могут быть использованы смеси сложных полиэфиров, такие как смесь, содержащая сополимер 100 мольных процентов терефталевой кислоты, от около 1 до около 99 мольных процентов 1,4-циклогександиметанола и от около 1 до около 99 мольных процентов этиленгликоля (весь сополимер обозначают PCTG), в котором 1,4-циклогександиметанол содержит цис- и транс-изомеры в мольном соотношении 70:30. Одним из коммерчески доступных PCTG является EASTAR PCTG Copolyester 5445^ТМ, который производит Eastman Chemical Company. Сложные полиэфиркарбонаты (также известные как сополимеры сложных полиэфиров с карбонатами (PPC)) можно также использовать в полимерных сплавах. Аморфные полиамиды, такие как Trogamid, коммерчески доступные от Degussa Chemicals, могут также быть использованы в полимерных сплавах. Еще одной смесью, которую также можно с выгодой использовать, является смесь, содержащая сополимер 100 мольных процентов циклогександиметанола, от 1 до 100 мольных процентов терефталевой кислоты и от 1 до 100 мольных процентов изофталевой кислоты.

Предпочтительными полимерными сплавами являются PC-PCCD, PC-PETG, PC-PET, PC-PBT, PC-PCT, PC-PCTG, PC-PPC, PC-PCCD-PETG, PC-PCCD-PCT, PC-PPC-PCTG, PC-PCTG-PETG, полифениленовый простой эфир - полиамид, полифениленовый простой эфир - полистирол и им подобные.

Предпочтительной полимерной смесью является смесь поликарбонат - сложный циклоалифатический полиэфир. В данной заявке термины "поликарбонат", "поликарбонатная композиция" и "композиция, содержащая ароматические карбонатные звенья цепи", используют для обозначения композиций, содержащих структурные звенья формулы (I)

где около 60% или больше общего числа групп R^l представляют собой ароматические органические радикалы, а остальные являются алифатическими, алициклическими или ароматическими радикалами. R^l предпочтительно представляет собой ароматический органический радикал и, более предпочтительно, радикал формулы (II)

где каждый из A¹ и A² представляет собой моноциклический двухвалентный арильный радикал и Y¹ представляет собой мостиковый радикал, содержащий нуль, один или два атома, которые отделяют A¹ от A². В типичном варианте осуществления изобретения один атом отделяет A¹ от A². Наглядными примерами радикалов данного типа являются -O-, -S-, -S(O)-, -S(О₂)-, -C(O)-, метилен, циклогексилметилен, 2-[2,2,1]-бициклогептилиден, этилиден, изопропилиден, неопентилиден, циклогексилиден, циклопентадецилиден, циклододецилиден, адамантилиден и им подобные. В еще одном варианте осуществления изобретения нет атомов, отделяющих A¹ от A²,примером, иллюстрирующим такой вариант, является бисфенол (OH-бензол-бензол-OH). Мостиковый радикал Y¹ может быть углеводородной группой или насыщенной углеводородной группой, такой как метилен, циклогексилиден или изопропилиден.

Поликарбонаты могут быть получены реакцией Шоттена-Баумана на границе раздела фаз предшественника карбонатов с дигидроксисоединениями. Обычно водное основание (такое как, например, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция и т.п.) смешивают с органическим растворителем, не смешивающимся с водой, таким как бензол, толуол, сероуглерод или дихлорметан, который содержит дигидроксисоединение. Обычно используют агент фазового переноса для содействия реакции. Можно прибавлять регуляторы молекулярной массы или отдельно, или вместе со смесью реактантов. Агенты для разветвления, описанные ниже, также можно прибавлять отдельно или в смеси.

Поликарбонаты могут быть получены реакцией на границе раздела фаз дигидроксисоединений, в которых только один атом отделяет A¹ от A². Используемый в настоящей заявке термин "дигидроксисоединение" включает, например, следующие производные бисфенола общей формулы (III)

в которой каждый из R^a и R^b независимо представляет собой водород, атом галогена или одновалентную углеводородную группу; p и q каждый независимо представляют собой целые числа от 0 до 4, и X^a представляет собой одну из групп формулы (IV):

где R^с и R^d каждый независимо представляет собой атом водорода или одновалентную линейную или циклическую углеводородную группу, а R^e представляет собой двухвалентную углеводородную группу.

Примеры видов производных бисфенола, которые могут быть представлены формулой (III), включают производные ряда бис(гидроксиарил)алканов, такие как 1,1-бис(4-гидроксифенил)метан, 1,1-бис(4-гидроксифенил)этан, 2,2-бис(4- гидроксифенил)пропан (или бисфенол-A), 2,2-бис(4-гидроксифенил)бутан, 2,2-бис(4-гидроксифенил)октан, 1,1-бис(4-гидроксифенил)пропан, 1,1-бис(4-гидроксифенил)-н-бутан, бис(4-гидроксифенил)фенилметан, 2,2-бис(4-гидрокси-1- метилфенил)пропан, 1,1-бис(4-гидрокси-трет-бутилфенил)пропан, 2,2-бис(4-гидрокси-3-бромфенил)пропан и т.п., ряда бис(гидроксиарил)циклоалканов, такие как 1,1-бис(4-гидроксифенил)циклопентан, 1,1-бис(4-гидроксифенил)циклогексан и т.п., а также комбинации, содержащие по меньшей мере одно из вышеупомянутых производных бисфенола.

Другие производные бисфенола, которые можно представить формулой (III), включают производные, где X представляет собой -O-, -S-, -SO- или -SO₂-. Несколько примеров таких производных бисфенола представляют собой простые бис(гидроксиарил)эфиры, такие как 4,4′-дигидроксидифениловый эфир, 4,4′-дигидрокси-3,3′-диметилфениловый эфир и т.п., бис(гидроксидиарил)сульфиды, такие как 4,4′-дигидроксидифенилсульфид, 4,4′-дигидрокси-3,3′-диметилдифенилсульфид и т.п., бис(гидроксидиарил)сульфоксиды, такие как 4,4′-дигидроксидифенилсульфоксиды, 4,4′-дигидрокси-3,3′-диметилдифенилсульфоксиды и т.п., бис(гидроксидиарил)сульфоны, такие как 4,4′-дигидроксидифенилсульфон, 4,4′-дигидрокси-3,3′-диметилдифенилсульфон и т.п., а также комбинации, содержащие по меньшей мере одно из вышеуказанных производных бисфенола.

Другие производные бисфенола, которые можно использовать в поликонденсации поликарбонатов, представлены формулой (V)

где R^f представляет собой атом галогена углеводородной группы, содержащей 1-10 атомов углерода или галогензамещенную углеводородную группу; n представляет собой число от 0 до 4. Когда n равно по меньшей мере 2, заместители R^f могут быть одинаковыми или разными. Примерами производных бисфенола, которые могут быть представлены формулой (V), являются резорцин, замещенные производные резорцина, такие как 3-метилрезорцин, 3-этилрезорцин, 3-пропилрезорцин, 3-бутилрезорцин, 3-трет-бутилрезорцин, 3-фенилрезорцин, 3-кумилрезорцин, 2,3,4,6-тетрафторрезорцин, 2,3,4,6-тетрабромрезорцин и им подобные; катехол, гидрохинон, замещенные гидрохиноны, такие как 3-метилгидрохинон, 3-этилгидрохинон, 3-пропилгидрохинон, 3-бутилгидрохинон, 3-трет-бутилгидрохинон, 3-фенилгидрохинон, 3-кумилгидрохинон, 2,3,5,6-тетраметилгидрохинон, 2,3,5,6-тетра-трет-бутилгидрохинон, 2,3,5,6-тетрафторгидрохинон, 2,3,5,6-тетрабромгидрохинон и им подобные, а также комбинации, содержащие по меньшей мере одно из вышеупомянутых производных бисфенола.

Можно также использовать такие производные бисфенола, как 2,2,2′,2′-тетрагидро-3,3,3′,3′-тетраметил-1,1′-спиро-би-[1H-инден]-6,6′-диол, представленный формулой (VI)

Предпочтительным производным бисфенола является бисфенол А.

Типичные предшественники карбонатов включают карбонилгалогениды, например карбонилхлорид (фосген) и карбонилбромид; бис-галогенформиаты, например бис-галогенформиаты двухатомных фенолов, таких как бисфенол А, гидрохинон и им подобные, и бис-галогенформиаты гликолей, таких как этиленгликоль и неопентилгликоль; и диарилкарбонаты, такие как дифенилкарбонат, ди(толил)карбонат и ди(нафтил)карбонат. Предпочтительным предшественником карбоната для реакции на границе раздела фаз является карбонилхлорид.

Возможно также использование поликарбонатов, полученных полимеризацией двух или более различных двухатомных фенолов или сополимера двухатомного фенола с гликолем или со сложным полиэфиром с гидроксильными или кислотными концевыми группами, или с двухосновной кислотой, или с гидроксикислотой, или алифатической двухосновной кислотой, в случае, если требуется применять сополимер карбоната, а не гомополимер. Обычно применяемые алифатические двухосновные кислоты содержат от около 2 до около 40 атомов углерода. Предпочтительной алифатической двухосновной кислотой является додекандиовая кислота.

Можно применять поликарбонаты разветвленной структуры, а также смеси линейных поликарбонатов и разветвленных поликарбонатов. Поликарбонаты разветвленной структуры могут быть получены прибавлением агентов, способствующих образованию разветвлений, во время полимеризации. Указанные агенты, способствующие образованию разветвлений, могут содержать полифункциональные органические соединения, имеющие по меньшей мере три функциональные группы, которыми могут быть гидроксил, карбоксил, группа ангидрида карбоновой кислоты, галогенформил и комбинации, содержащие по меньшей мере один из вышеупомянутых агентов, способствующих образованию разветвлений. Конкретные примеры включают тримеллитовую кислоту, ангидрид тримеллитовой кислоты, тримеллитовый трихлорид, трис-пара-гидроксифенилэтан, изатин-бис-фенол, трис-фенол TC (1,3,5-трис((пара-гидроксифенил)изопропил)бензол), трис-фенол PA (4(4(1,1-бис(пара-гидроксифенил)этил)α,α-диметилбензил)фенол), 4-хлорформилфталевый ангидрид, тримезиновую кислоту, бензофенонтетракарбоновую кислоту и им подобные, а также комбинации, содержащие по меньшей мере один из вышеуказанных агентов, способствующих образованию разветвлений. Агенты, способствующие образованию разветвлений, можно прибавлять в количестве от около 0,05 до около 2,0 мас.% в расчете на общую массу субстрата.

В одном из вариантов осуществления изобретения поликарбонат может быть получен реакцией поликонденсации в расплаве дигидроксисоединения со сложным диэфиром углекислоты. Примерами сложных диэфиров углекислоты, которые можно использовать для получения поликарбонатов, являются дифенилкарбонат, бис(2,4-дихлорфенил)карбонат, бис(2,4,6-трихлорфенил)карбонат, бис(2-цианофенил)карбонат, бис(o-нитрофенил)карбонат, дитолилкарбонат, м-крезилкарбонат, динафтилкарбонат, бис(дифенил)карбонат, диэтилкарбонат, диметилкарбонат, дибутилкарбонат, дициклогексилкарбонат и т.п., а также комбинации, содержащие по меньшей мере один из вышеупомянутых сложных диэфиров углекислоты. Предпочтительным сложным диэфиром углекислоты является дифенилкарбонат.

Среднечисловая молекулярная масса поликарбоната составляет предпочтительно от около 500 до около 1000000 г/моль. Внутри данных пределов желательно иметь среднечисловую молекулярную массу больше или равную около 1000, предпочтительно больше или равную около 5000 г/моль и более предпочтительно больше или равную 10000 г/моль. Также желательной является среднечисловая молекулярная масса, равная около 200000 или меньше, предпочтительно равная около 100000 или меньше, более предпочтительно равная около 65000 г/моль или меньше и наиболее предпочтительно равная около 35000 г/моль или меньше. Среднечисловую молекулярную массу измеряют с помощью полистирольного стандарта. Типичной среднечисловой молекулярной массой является масса около 14000 г/моль.

Циклоалифатические сложные полиэфиры, пригодные для применения в полимерных сплавах, являются такими, которые характеризуются оптической прозрачностью, повышенной стойкостью к атмосферным воздействиям, химической стойкостью и низким водопоглощением. Обычно также желательно, чтобы циклоалифатические сложные полиэфиры имели хорошую совместимость в расплаве с поликарбонатными смолами. Циклоалифатические сложные полиэфиры обычно получают реакцией диола с двухосновной кислотой или ее производным. Диолами, применимыми для получения циклоалифатических полиэфирных смол для использования в виде оптических пленок высокого качества, являются алкандиолы с линейной или разветвленной цепью или циклоалифатические, предпочтительно с линейной или разветвленной цепью, и они могут содержать 2-12 атомов углерода.

Подходящие примеры включают этиленгликоль, пропиленгликоль, т.е. 1,2- и 1,3-пропиленгликоль; бутандиол, т.е. 1,3- и 1,4-бутандиол; диэтиленгликоль, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, 2-этил, 2-метил, 1,3-пропандиол, 1,3- и 1,5-пентандиол, дипропиленгликоль, 2-метил-1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,4-циклогександиметанол и, конкретно, его цис- и транс-изомеры, триэтиленгликоль, 1,10-декандиол и смеси любых веществ из вышеупомянутых. Особенно предпочтительными являются диметанол, бициклооктан, диметанолдекалин, циклоалифатический диол или их химические эквиваленты и особенно 1,4-циклогександиметанол и его химические эквиваленты. Если 1,4-циклогександиметанол необходимо применить в качестве диольного компонента, обычно предпочтительно использовать смесь цис- и транс-изомеров в соотношении от около 1:4 до около 4:1. В указанных пределах обычно желательно использовать смесь цис- и транс-изомеров с соотношением около 1:3.

Двухосновные кислоты, применимые для получения циклоалифатических сложных полиэфирных смол, представляют собой алифатические двухосновные кислоты, которые включают карбоновые кислоты, содержащие две карбоксильные группы, каждая из которых присоединена к насыщенному атому углерода в насыщенном цикле. Подходящие примеры циклоалифатических кислот включают декагидронафталиндикарбоновые кислоты, норборнендикарбоновые кислоты, бициклооктандикарбоновые кислоты. Предпочтительными циклоалифатическими двухосновными кислотами являются 1,4-циклогександикарбоновая кислота и транс-1,4-циклогексан дикарбоновые кислоты. Линейные алифатические двухосновные кислоты также применимы при условии, что сложный полиэфир имеет по меньшей мере один мономер, содержащий циклоалифатический цикл. Показательными примерами линейных алифатических двухосновных кислот являются янтарная кислота, адипиновая кислота, диметилянтарная кислота и азелаиновая кислота. Смеси двухосновных кислот и диолов могут также быть использованы для получения циклоалифатических сложных полиэфиров.

Циклогександикарбоновые кислоты и их химические эквиваленты могут быть получены, например, гидрированием циклоароматических двухосновных кислот и соответствующих производных, таких как изофталевая кислота, терефталевая кислота или нафталиновая кислота в подходящем растворителе, воде или уксусной кислоте, при комнатной температуре и при атмосферном давлении с помощью подходящих катализаторов, например, родиевых катализаторов, нанесенных на подходящий носитель из угля или оксида алюминия. Они также могут быть получены при использовании инертной жидкой среды, в которой кислота по меньшей мере частично растворима в условиях реакции, и палладиевого или рутениевого катализатора на угле или кремнеземе.

Обычно во время гидрирования получают два или более изомеров, в которых карбоксильные группы кислотнаходятся в цис- или транс-положениях. Цис- и транс-изомеры можно разделить кристаллизацией без растворителя или в растворителе, например в н-гептане, или перегонкой. Цис-изомер лучше смешивается, однако транс-изомер имеет более высокие температуры плавления и кристаллизации и является более предпочтительным. Можно также использовать смеси цис- и транс-изомеров, и при применении такой смеси предпочтительно, когда смесь содержит по меньшей мере около 75 мас.% транс-изомера, а цис-изомер составляет остальное в расчете на общую массу смеси цис- и транс-изомеров. Когда используют смесь изомеров или более чем одну двухосновную кислоту, сополимер сложных полиэфиров или смесь двух сложных полиэфиров могут быть использованы в качестве циклоалифатического сложного полиэфира.

Для получения циклоалифатических сложных полиэфиров можно также использовать химические эквиваленты указанных двухосновных кислот, в том числе сложные полиэфиры. Подходящими примерами химических эквивалентов двухосновных кислот являются алкиловые сложные эфиры, например диалкиловые эфиры, диариловые эфиры; ангидриды, хлорангидриды, бромангидриды или им подобные; или комбинации, содержащие по меньшей мере один из вышеуказанных химических эквивалентов. Предпочтительные химические эквиваленты включают диалкиловые эфиры циклоалифатических двухосновных кислот, и наиболее предпочтительный химический эквивалент включает диметиловый эфир кислоты, конкретно диметил-транс-1,4-циклогександикарбоксилат.

Диметил-1,4-циклогександикарбоксилат может быть получен гидрированием цикла диметилтерефталата, причем получаются два изомера, карбоксильные группы которых расположены в цис- и транс-положениях. Изомеры можно разделить, причем транс-изомер является особенно предпочтительным. Можно также использовать смеси изомеров, как описано выше.

Сложные полиэфирные смолы обычно получают конденсацией или полимеризацией с переэтерификацией диола или компонента, являющегося химическим эквивалентом диола, с двухосновной кислотой или компонентом, являющимся химическим эквивалентом двухосновной кислоты и имеющим повторяющиеся звенья формулы (VII)

в которой R³ представляет собой алкильный или циклоалкильный радикал, содержащий 2-12 атомов углерода, и который является остатком линейного, разветвленного или циклоалифатического алкандиола, содержащего 2-12 атомов углерода или его химического эквивалента; R⁴ представляет собой алкильный или циклоалифатический радикал, который является декарбоксилированным остатком, образующимся из двухосновной кислоты, при условии, что по меньшей мере один из R³ или R⁴ представляет собой циклоалкильную группу.

Предпочтительным циклоалифатическим сложным полиэфиром является поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилат), содержащий повторяющиеся звенья формулы (VIII)

где в формуле (VII) R³ представляет собой циклогексановое кольцо, и где R⁴ представляет собой циклогексановое кольцо, образованное из циклогександикарбоксилата или его химического эквивалента, и выбран из его цис- или транс-изомера или смеси цис- и транс-изомеров. Циклоалифатические сложные полиэфирные смолы обычно можно получать в присутствии подходящего катализатора, такого как тетра(2-этилгексил)титанат, в нужном количестве, которое обычно составляет от 50 до 400 м.д. титана в расчете на общую массу конечного продукта. Как правило, желательно использовать поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилат) с характеристической вязкостью от около 0,82 до около 1,12, предпочтительно от около 0,82 до около 0,92.

Поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилат) обычно дает подходящие смеси с поликарбонатом. Кроме того, пленка, которую изготавливают из поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилата), обычно обладает отличной адгезией к субстратам из поликарбонатных смол, включая смеси поликарбонатов с другими термопластиками без применения грунтовки.

BPA поликарбонаты являются предпочтительными смолами-субстратами для применения по данному изобретению. Пленки, содержащие смеси поли(1,4-циклогександиметанол-1,4- циклогександикарбоксилата) и поликарбонатов, также используют в качестве верхнего слоя по настоящему изобретению. Они обладают отличной адгезией к поликарбонатному субстрату без применения грунтовки, когда пленку соединяют с поликарбонатом ламинированием, горячим прессованием, декоративным формованием, экструзией из расплава поликарбоната на пленку поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилата), совместной экструзией обеих смол или любым способом аналогичного соединения или присоединения, известным специалистам в данной области техники.

Обычно желательно, чтобы сплав поликарбоната и поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилата) имел объемную скорость плавления, равную 5 см³/10 мин, или больше или равную 150 см³/10 минут, или меньше, когда ее измеряют при 265°C, при нагрузке 2,16 кг, используя отверстие размером 2,09 мм (0,0825 дюймов) и времени пребывания в системе 240 с после сушки образца в течение 60 мин при 100°С. В указанных пределах обычно желательно, чтобы объемная скорость плавления была равна примерно 7 или больше, предпочтительно равна примерно 9 или больше, и более предпочтительно равна примерно 10 см³/10 мин или больше, когда ее измеряют при 265°C, нагрузке 2,16 кг и времени пребывания 4 мин. Также желательной в указанных пределах является объемная скорость плавления, равная примерно 125 или меньше, предпочтительно равная примерно 110 или меньше и более предпочтительно равная примерно 100 см³/10 мин или меньше.

Вообще для сплава поликарбоната и поли(1,4-циклогександиметанол-1,4-циклогександикарбоксилата) желательно, чтобы его температура стеклования была равна примерно 205°С или ниже, предпочтительно около 175°С или ниже и более предпочтительно примерно 150°С или ниже и еще более предпочтительно, если температура стеклования равна примерно 125°С или ниже.

Кроме того, в композиции по настоящему изобретению можно вводить добавки, такие как антиоксиданты, термостабилизаторы, смазки для форм, антистатики, отбеливатели, красящие вещества, пластификаторы, минералы, такие как тальк, глина, слюда, барит, волластонит и другие стабилизаторы, включающие (но не огранивающиеся ими) УФ-стабилизаторы, такие как бензотриазол, дополнительные укрепляющие наполнители, например плющеное или молотое стекло и т.п., добавки для придания огнестойкости, пигменты, дополнительные смолы или их комбинации. Различные добавки, которые могут быть введены в композиции, широко распространены и известны специалистам в данной области техники. Такие добавки наглядно описаны в книге R. Gachter and H. Muller, Plastics Additives Handbook, 4th edition, 1993.

Примеры термических стабилизаторов включают трифенилфосфит, трис-(2,6-диметилфенил)фосфит, трис-(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит, трис-(смешанный моно- и динонилфенил)фосфит, диметилбензолфосфонат и триметилфосфат. Примеры антиоксидантов включают октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат и тетракис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат]пентаэритрит. Примеры стабилизаторов света включают 2-(2-гидрокси-5-метилфенил)бензотриазол, 2-(2-гидрокси-5-трет-октилфенил)бензотриазол и 2-гидрокси-4-н-октоксибензофенон. Примеры пластфикаторов включают диоктил-4,5-эпоксигексагидрофталат, трис-(октоксикарбонилэтил)изоцианурат, тристеарин и эпоксидированное соевое масло. Примеры антистатиков включают моностеарат глицерина, стеарилсульфонат натрия и додецилбензолсульфонат натрия.

Предпочтительным видом стабилизаторов, включающих гасители, являются стабилизаторы, которые дают прозрачный/просвечивающий продукт. Обычно такие стабилизаторы используют в количестве от около 0,001 до около 10 мас.% и предпочтительно в количестве от около 0,005 до около 2 мас.% общей массы пленки. Стабилизаторы, которым отдается предпочтение, включают эффективное количество кислого фосфата; кислый алкил, арил или смешанный фосфит, содержащий по меньшей мере один атом водорода кислоты; фосфаты металлов группы IB или группы IIB; оксокислоты фосфора, кислые пирофосфаты металлов или их смеси. Пригодно ли конкретное соединение для применения в качестве стабилизатора и сколько вещества надо использовать в качестве стабилизатора, можно легко определить путем приготовления смеси компонента полиэфирной смолы и поликарбоната и определения ее воздействия на вязкость расплава, генерирование газа или стабильность цвета или образование сополимера. Кислые фосфаты включают дигидрофосфат натрия, монофосфат цинка, гидрофосфат калия, дигидрофосфат кальция и т.п. Фосфиты могут иметь формулу (IX)

где R_l, R₂ и R₃ независимо выбраны из группы, состоящей из водорода, алкила и арила при условии, что по меньшей мере один из R₁, R₂ и R₃ представляет собой водород.

Фосфаты металлов группы IB или группы IIB включают фосфат цинка и подобные соли. Оксокислоты фосфора включают фосфористую кислоту, фосфорную кислоту, полифосфорную кислоту или фосфорноватистую кислоту.

Пирофосфаты поликислот могут иметь формулу (X)

M_zxH_yP_n0_3n+l, (X)

в которой M обозначает металл, x обозначает число от 1 до 12 и y обозначает число от 1 до 12, n обозначает число от 2 до 10, z обозначает число от 1 до 5 и сумма (xz)+y равна n+2. Предпочтительным М является щелочной или щелочно-земельный металл.

Наиболее предпочтительными гасителями являются оксокислоты фосфора или соединения фосфорорганических кислот. В качестве гасителей можно также использовать неорганические производные кислот фосфора, однако они могут привести к помутнению или потере прозрачности. Наиболее предпочтительными гасителями являются фосфорная кислота, фосфористая кислота и их частичные сложные эфиры.

Примеры смазок для форм включают тетрастеарат пентаэритрита, стеарилстеарат, пчелиный воск, горный воск и твердый парафин. Примеры других смол включают, но без ограничения, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат и полифениленоксид. Можно использовать комбинации любых вышеупомянутых добавок. Такие добавки можно прибавлять в нужный момент во время смешивания компонентов или формирования композиции.

Термопластичные полимерные смолы можно смешивать в любых нужных соотношениях, подходящих для образования сплава. В полимерных сплавах можно также использовать бинарные смеси, тройные смеси и смеси, состоящие более чем из трех смол. Когда в полимерном сплаве используют бинарную смесь или тройную смесь, одна из полимерных смол в сплаве может составлять от около 1 до около 99 мас.% в расчете на общую массу композиции. В указанных пределах желательно, чтобы содержание одной из полимерных смол составляло около 20 или больше, предпочтительно около 30 или больше и более предпочтительно около 40 мас.% или больше, в расчете на общую массу композиции. В указанных пределах также желательным является количество, равное примерно 90 или меньше, предпочтительно равное примерно 80 или меньше и более предпочтительно равное примерно 60 мас.% или меньше, в расчете на общую массу композиции. Когда используют тройные смеси смесей, содержащих более трех полимерных смол, различные полимерные смолы могут в них присутствовать в любом требуемом весовом соотношении.

При получении композиций можно применять любые процессы смешивания, известные для смешивания термопластичных материалов, например смешивание в месильной машине, такой как смеситель Бенбери или экструдер. Последовательность прибавления не является решающим фактором, но все компоненты необходимо тщательно перемешивать. Для получения композиции смол компоненты можно смешивать любыми известными способами. Смешивание можно проводить таким образом: сначала предварительно приготовить подходящие компоненты и затем перемешать компоненты в расплаве. При предварительном смешивании сухие ингредиенты смешивают вместе. Предварительное смешивание обычно осуществляют, используя