Поликарбонатная полимерная композиция и формованное изделие на ее основе

Поликарбонатная полимерная композиция и формованное изделие на ее основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к поликарбонатной полимерной композиции и формованному изделию на ее основе. Более конкретно, оно относится к полимерной композиции, которая обеспечивает получение формованного изделия, способного эффективно препятствовать прохождению тепловых лучей солнечного излучения и обладающего отличной прозрачностью, цветом, влаготеплостойкостью, и к формованному изделию на основе этой композиции.

Описание предшествующего уровня техники

Частицы гексаборида известны в качестве поглотителя излучения в ближней инфракрасной области (патентный документ 1). Поверхность каждой частицы гексаборида гидролизуется под действием паров, содержащихся в воздухе, или воды; в результате, свойства такой частицы постепенно ухудшаются. Поэтому предлагают способ улучшения стойкости частицы гексаборида к воде путем покрытия поверхности оксидом металла, такого как кремний (патентные документы от 2 до 4).

В последние годы поликарбонатные полимерные формованные изделия получили применение в качестве материалов окон для зданий, в жилищном строительстве, для автомобилей, поездов, самолетов и т.д. В этих областях применения поликарбонатные полимерные формованные изделия требуются для препятствия прохождению тепловых лучей солнечного излучения для того, чтобы избежать повышения температуры в помещении или в автомобиле.

Для удовлетворения указанного выше требования предложена полимерная композиция, полученная путем включения частиц гексаборида в поликарбонатную композицию (патентные документы от 6 до 12). Однако данная полимерная композиция обладает тем недостатком, что хлор, содержащийся в таком поликарбонатном полимере, способствует гидролизу частиц гексаборида. То есть поликарбонатный полимер, изготовленный путем межфазной полимеризации, в которой дифенол и фосген реагируют друг с другом в присутствии метиленхлорида, содержит ничтожное количество метиленхлорида или хлороформиатную группу, представляющую собой остаточную непрореагировавшую группу, и хлор, содержащийся в этих соединениях, способствует протеканию вышеуказанного гидролиза.

Чтобы уменьшить влияние хлора, содержащегося в этом поликарбонатном полимере, предлагают использовать поликарбонатный полимер с низким содержанием хлора (патентный документ 5). Данное предложение требует стадии удаления хлора, содержащегося в поликарбонатном полимере, и поэтому является экономически невыгодным.

Патентный документ 1, патентная заявка JP-A 2000-169765.

Патентный документ 2, патентная заявка JP-A 2006-8428.

Патентный документ 3, патентная заявка JP-A 2006-193376.

Патентный документ 4, патентная заявка JP-A 2006-193670.

Патентный документ 5, патентная заявка JP-A 2006-249345.

Патентный документ 6, патентная заявка JP-A 2003-327717.

Патентный документ 7, патентная заявка JP-A 2005-47179.

Патентный документ 8, патентная заявка JP-A 2005-179504.

Патентный документ 9, патентная заявка JP-A 2007-519804.

Патентный документ 10, патентная заявка JP-A 2005-344006.

Патентный документ 11, патентная заявка JP-A 2006-307172.

Патентный документ 12, патентная заявка JP-A 2006-307171.

Краткое изложение данного изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение полимерной композиции, которая позволяет получать формованное изделие, способное эффективно препятствовать прохождению тепловых лучей солнечного излучения и обладающее отличной прозрачностью, цветом и тепловлагостойкостью, и формованного изделия на ее основе.

В том случае, когда поликарбонатный полимер применяют в качестве материала, подвергающегося воздействию солнечного излучения, такого как элемент конструкции окна, предлагают использовать частицы гексаборида в качестве поглотителя ближнего инфракрасного излучения. Однако поверхность каждой частицы гексаборида легко подвергается гидролизу под действием паров, содержащихся в воздухе, или водой. Хлор, содержащийся в поликарбонатном полимере, способствует данному процессу гидролиза.

Тогда авторы настоящего изобретения исследовали способ подавления влияния хлора, содержащегося в поликарбонатном полимере. Они также изучили способ регулирования цвета поликарбонатного полимера, содержащего частицы гексаборида, который склонен становиться желтым.

В результате они обнаружили, что в том случае, когда покрытые частицы гексаборида, на которые слабо действуют вода и хлор (компонент Б), используют в качестве поглотителя ближнего инфракрасного излучения, а частицы нитрида (компонент В) используют в качестве агента, регулирующего цвет, получают полимерную композицию, которая обеспечивает формованное изделие с отличными тепловлагостойкостью и цветом. Настоящее изобретение было создано на основе этих сведений.

Таким образом, предметом настоящего изобретения является полимерная композиция, которая содержит (А) 100 вес. ч. поликарбонатного полимера (компонент А), (Б) от 0,0001 до 0,05 вес. ч. покрытых частиц гексаборида (компонент Б), состоящих из частиц гексаборида по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, включающей Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sr и Ca, и слоя покрытия, а также (В) от 0,0001 до 0,05 вес. ч. частиц нитрида (компонент В).

В настоящем изобретении гексаборид предпочтительно представляет собой гексаборид лантана. Слой покрытия изготавливают предпочтительно из оксида металла. Слой покрытия предпочтительно содержит оксид по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из Si, Ti, Al и Zr. Слой покрытия предпочтительно содержит оксид кремния. Слой покрытия предпочтительно состоит из грунтовочной пленки модификатора поверхности, образованного на поверхности частицы гексаборида, и пленки кремнийсодержащего покрытия, сформированной на этой грунтовочной пленке.

Компонент В представляет собой предпочтительно частицы нитрида по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из Ti, Zr, Hf, V, Nb и Ta.

Полимерная композиция согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит от 0,01 до 2 вес. ч. неполного эфира высшей жирной кислоты и многоатомного спирта (компонент Г) на 100 вес. ч. компонента А. Компонент Г предпочтительно является сложным эфиром алифатической насыщенной монокарбоновой кислоты, содержащей от 10 до 30 атомов углерода, и многоатомного спирта.

Полимерная композиция по настоящему изобретению предпочтительно содержит от 0,005 до 5 вес. ч. поглотителя ультрафиолетового излучения (компонент Д) на 100 вес. ч. компонента А. Компонент Д предпочтительно является соединением на основе гидроксифенилтриазина.

Общее содержание остаточного хлора в полимерной композиции по настоящему изобретению предпочтительно составляет 100 ч. на млн или менее в пересчете на атомарный хлор.

Настоящее изобретение включает формованное изделие из указанной выше полимерной композиции. Формованное изделие предпочтительно представляет собой лист толщиной от 2 до 50 мм. Формованное изделие предпочтительно является элементом конструкции окна для транспортных средств.

Настоящее изобретение включает также способ изготовления полимерной композиции, включающей стадию перемешивания в расплаве частиц, содержащих 100 вес. ч. покрытых частиц гексаборида, каждая из которых состоит из частицы гексаборида, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из группы, включающей Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sr и Ca, и слоя покрытия (компонента Б), от 0,2 до 1000 вес. ч. частиц нитрида (компонента В) и от 10 до 200 вес. ч. полимерного диспергирующего агента (компонента Е) с поликарбонатным полимером (компонентом А).

Краткое описание чертежей

Фиг.1 (1-А) представляет собой вид спереди формованного изделия, изготовленного по примеру, а фиг.1 (1-Б) демонстрирует вид сбоку формованного изделия (пунктирные линии показывают участок, вырезанный для испытаний).

Пояснения цифровых ссылок:

1 - тело формованного изделия,

2 - участок, вырезанный для испытаний,

3 - литниковая часть формованного изделия,

4 - проекция части, заполненной полимером,

5 - ось симметрии.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже.

Компонент А: поликарбонатный полимер

Поликарбонатный полимер, используемый в настоящем изобретении в качестве компонента А, получают реакцией дифенола с карбонатным прекурсором. Примеры данной реакции включают межфазную полимеризацию, переэтерификацию в расплаве, твердофазную переэтерификацию карбонатного преполимера и полимеризацию с раскрытием цикла циклического карбонатного соединения.

Примеры используемого здесь дифенола включают гидрохинон, резорцин, 4,4'-дифенол, 1,1-бис(4-гидроксифенил)этан, 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан (обычно называемый бисфенолом А), 2,2-бис-(4-гидрокси-3-метилфенил)пропан, 2,2-бис-(4-гидроксифенил)бутан, 1,1-бис-(4-гидроксифенил)-1-фенилэтан, 1,1-бис-(4-гидроксифенил)циклогексан, 1,1-бис-(4-гидроксифенил)-3,3,5-триметилциклогексан, 2,2-бис-(4-гидроксифенил)пентан, 4,4'-(п-фенилендиизопропилиден)дифенол, 4,4'-(м-фенилендиизопропилиден)дифенол,1,1-бис-(4-гидроксифенил)-4-изопропилциклогексан, бис-(4-гидроксифенил)оксид, бис-(4-гидроксифенил)сульфид, бис-(4-гидроксифенил)сульфоксид, бис-(4-гидроксифенил)сульфон, бис-(4-гидроксифенил)кетон, сложный эфир бис-(4-гидроксифенила), бис-(4-гидрокси-3-метилфенил)сульфид, 9,9-бис-(4-гидроксифенил)флуорен и 9,9-бис-(4-гидрокси-3-метилфенил)флуорен. Среди указанных бис-(4-гидроксифенил)алканов предпочтителен дифенол, и бисфенол А (в дальнейшем может быть обозначен как «БФА»), который особенно предпочтителен с точки зрения ударопрочности и широко используется.

Наряду с поликарбонатами на основе бисфенола А, которые являются поликарбонатами общего назначения, в настоящем изобретении в качестве компонента А могут быть использованы поликарбонаты специального назначения, изготовленные с использованием других дифенолов.

Например, поликарбонаты (гомополимеры или сополимеры), полученные из 4,4'-(м-фенилендиизопропилиден)дифенола (в дальнейшем может быть обозначен как «БФМ»), 1,1-бис-(4-гидроксифенил)циклогексана, 1,1-бис-(4-гидроксифенил)-3,3,5-триметилциклогексана (в дальнейшем может быть обозначен как «Бис-ТМС»), 9,9-бис-(4-гидроксифенил)флуорена и 9,9-бис-(4-гидрокси-3-метилфенил)флуорена (в дальнейшем может быть обозначен как «БСФ») в качестве части или всего дифенольного компонента, пригодны для использования в областях, в которых требования к стабильности к изменению размеров при поглощении воды и формоустойчивости являются очень жесткими. Эти дифенолы, отличные от БФА, в количестве предпочтительно 5 мол.% или более и особенно предпочтительно 10 мол.% или более от всего дифенольного компонента, входящего в состав данного поликарбоната.

Особенно в том случае, когда требуется высокая жесткость и отличная стойкость к гидролизу, компонент А, входящий в состав полимерной композиции, наиболее предпочтительно является одним из следующих сополикарбонатов от (1) до (3).

1. Сополикарбонат, который содержит от 20 до 80 мол.%, предпочтительно от 40 до 75 мол.%, более предпочтительно от 45 до 65 мол.%, БФМ и от 20 до 80 мол.%, предпочтительно от 25 до 60 мол.%, более предпочтительно от 35 до 55 мол.%, БСФ в расчете на 100 мол.% дифенольного компонента, входящего в состав поликарбоната.

2. Сополикарбонат, который содержит от 10 до 95 мол.%, предпочтительно от 50 до 90 мол.%, более предпочтительно от 60 до 85 мол.%, БФА и от 5 до 90 мол.%, предпочтительно от 10 до 50 мол.%, более предпочтительно от 15 до 40 мол.%, БСФ в расчете на 100 мол.% дифенольного компонента, входящего в состав поликарбоната.

3. Сополикарбонат, который содержит от 20 до 80 мол.%, предпочтительно от 40 до 75 мол.%, более предпочтительно от 45 до 65 мол.%, БФМ и от 20 до 80 мол.%, предпочтительно от 25 до 60 мол.%, более предпочтительно от 35 до 55 мол.%, Бис-ТМС в расчете на 100 мол.% дифенольного компонента, входящего в состав поликарбоната.

Эти поликарбонаты специального назначения могут быть использованы отдельно или в виде подходящей комбинации двух или более поликарбонатов. Либо они могут быть смешаны перед использованием с обычно применяемым поликарбонатом типа бисфенола А.

Способы изготовления и характерные свойства этих поликарбонатов специального назначения подробно описаны, например, в JP-A 6-172508, JP-A 8-27370, JP-A 2001-55435 и JP-A 2002-117580.

Из указанных выше поликарбонатов поликарбонаты, чьи коэффициенты поглощения воды и значения T_c (температуры стеклования) были подобраны к нижеследующим диапазонам путем регулирования их составов, обладают высокой стойкостью к гидролизу и отличной стойкостью к короблению после формования и поэтому являются особенно подходящими для применения в областях, в которых требуется формоустойчивость.

(i) Поликарбонат с коэффициентом поглощения воды от 0,05 до 0,15%, предпочтительно от 0,06 до 0,13% и T_c от 120 до 180°С, или

(ii) Поликарбонат с T_c от 160 до 250°С, предпочтительно от 170 до 230°С и коэффициентом поглощения воды от 0,10 до 0,30%, предпочтительно от 0,13 до 0,30% и более предпочтительно от 0,14 до 0,27%.

Коэффициент поглощения воды поликарбоната представляет собой величину, полученную путем измерения содержания влаги в образце в форме диска диаметром 45 мм и толщиной 2,0 мм после погружения образца в воду при 23°С в течение 24 часов, в соответствии со стандартом ISO62-1980. T_c (температура стеклования) является величиной, измеренной с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДСК) в соответствии со стандартом JIS K7121.

Прекурсор карбоната представляет собой хлорокись углерода, сложный эфир угольной кислоты или галоформиат, как это показано на примере фосгена, дифенил карбоната и дифенол дигалоформиатов.

Для производства поликарбонатного полимера из дифенола и прекурсора карбоната путем межфазной полимеризации могут опционально использовать катализатор, регулятор молекулярной массы и антиоксидант для предотвращения окисления дифенола.

Поликарбонатный полимер может быть разветвленным поликарбонатным полимером, получаемым сополимеризацией полифункционального соединения, содержащего 3 или более функциональных групп, полиэфиркарбонатным полимером, получаемым сополимеризацией ароматической или алифатической (в том числе алициклической) дикарбоновой кислоты, сополикарбонатным полимером, получаемым сополимеризацией двухатомного спирта (в том числе алициклического спирта), или полиэфиркарбонатным полимером, получаемым сополимеризацией дикарбоновой кислоты и двухатомного спирта. Это может также представлять собой смесь двух или более полученных поликарбонатных полимеров.

Разветвленный поликарбонатный полимер может, кроме того, синергически улучшить способность к предотвращению капания поликарбонатной полимерной композиции по настоящему изобретению; поэтому ее использование является предпочтительным. Примеры полифункционального ароматического соединения, содержащего 3 или более функциональные группы, используемого в разветвленном поликарбонатном полимере, включают флороглюцин, флороглюцид, трисфенолы, такие как 4,6-диметил-2,4,6-трис-(4-гидрокси)гептан-2, 2,4,6-триметил-2,4,6-трис(4-гидроксифенил)гептан, 1,3,5-трис(4-гидроксифенил)бензол, 1,1,1-трис(4-гидроксифенил)этан, 1,1,1-трис(3,5-диметил-4-гидроксифенил)этан, 2,6-бис(2-гидрокси-5-метилбензил)-4-метилфенол и 4-{4-[1,1-бис(4-гидроксифенил)этил]бензол}-α,α-диметилбензилфенол, тетра(4-гидроксифенил)метан, бис-(2,4-гидроксифенил)кетон, 1,4-бис-(4,4-дигидрокситрифенилметил)бензол, тримеллитовая кислота, пиромеллитовая кислота, бензофенон тетракарбоновая кислота и их хлорангидриды. Из этих соединений предпочтительными являются 1,1,1-трис(4-гидроксифенил)этан и 1,1,1-трис(3,5-диметил-4-гидроксифенил)этан, и особенно предпочтительным является 1,1,1-трис(4-гидроксифенил)этан.

Полифункциональное соединение в разветвленном поликарбонатном полимере составляет от 0,001 до 1 мол.%, предпочтительно от 0,005 до 0,9 мол.%, более предпочтительно 0,01 до 0,8 мол.% и особенно предпочтительно от 0,05 до 0,4 мол.% от общего количества поликарбонатного полимера. Разветвленная структура может образовываться в качестве побочного продукта особенно в случае переэтерификации в расплаве. Количество этой разветвленной структуры предпочтительно находится в вышеуказанном диапазоне в расчете на общее количество поликарбонатного полимера. Количество разветвленной структуры может быть рассчитано на основе ЯМР ¹H спектров.

Алифатическая дикарбоновая кислота предпочтительно является α,ω-дикарбоновой кислотой. Предпочтительные примеры алифатической дикарбоновой кислоты включают линейные насыщенные алифатические дикарбоновые кислоты, такие как себациновая кислота (октандикарбоновая кислота), додекандикарбоновая кислота, тетрадекандикарбоновая кислота, октадекандикарбоновая кислота и изосандикарбоновая кислота, а также алициклические дикарбоновые кислоты, такие как циклогександикарбоновая кислота. Двухатомным спиртом преимущественно является алициклический диол, такой как циклогександиметанол, циклогександиол или трициклодекандиметанол. Кроме того, может также быть использован сополимер поликарбоната и полиорганосилоксана, полученный сополимеризацией полиорганосилоксанового мономера.

Такие реакции как межфазная полимеризация, переэтерификация в расплав и твердофазная переэтерификация карбонатного преполимера и полимеризация с раскрытием цикла циклического карбонатного соединения для получения поликарбонатного полимера хорошо известны по различным документам и патентным публикациям. Реакции, отличные от тех, которые были описаны выше, также хорошо известны по письменным документам и патентным публикациям.

Средневязкостная молекулярная масса поликарбонатного полимера (М) составляет предпочтительно от 1·10⁴ до 5·10⁴, более предпочтительно 1,4·10⁴ до 3·10⁴ и значительно более предпочтительно 1,4·10⁴ до 2,4·10⁴. Так как поликарбонатный полимер, имеющий средневязкостную молекулярную массу меньше чем 1,4·10⁴, может обладать прочностью на удар, недостаточной для практического использования, и неудовлетворительной способностью к предотвращению капания, он может уступать по способности к замедлению горения. Между тем, полимерная композиция, полученная из поликарбонатного полимера, обладающего средневязкостной молекулярной массой выше чем 5·10⁴, уступает по текучести во время формования литьем под давлением. Поэтому она имеет небольшую обычную применимость.

Средневязкостную молекулярную массу рассчитывают, исходя из нижеследующего уравнения из удельной вязкости (η_уд.), которую измеряют с помощью вискозиметра Оствальда, используя раствор, получаемый путем растворения 0,7 г поликарбоната в 100 мл метиленхлорида при 20°C, по следующему уравнению.

Удельная вязкость (η_уд.)=(t-t₀)/t₀,

t₀ - время (в секундах), требуемое для вытекания капли метиленхлорида, а t - время (в секундах), требуемое для вытекания капли раствора пробы.

Средневязкостную молекулярную массу M рассчитывают по следующему уравнению, используя полученное значение удельной вязкости (η_уд.).

η_уд./с=[η]+0,45·[η]²c ([η] представляет собой характеристическую вязкость),

[η]=1,23·10^-4M^0,83,

c=0,7.

Данную методику расчета средневязкостной молекулярной массы применяют для измерения средневязкостной молекулярной массы полимерной композиции и формованного изделия по настоящему изобретению. То есть средневязкостную молекулярную массу в рамках настоящего изобретения получают, подставляя в приведенное выше уравнение значение удельной вязкости (η_уд.), полученное для раствора, который приготавливают растворением 0,7 г формованного изделия в 100 мл метиленхлорида при 20°С.

Хотя форму поликарбонатного полимера особым образом не ограничивают, предпочитают порошок поликарбонатного полимера, потому что он улучшает дисперсность частиц гексаборида и частиц нитрида в поликарбонатном полимере. Далее, распределение частиц по размеру порошков поликарбонатного полимера специально не ограничивают, но содержание порошков с размером частиц 710 мкм или более составляет 50 вес.% или менее, предпочтительно 40 вес.% или менее от общего количества порошков, а содержание порошков с размером частиц менее 180 мкм составляет от 0 до 40 вес.% и предпочтительно от 10 до 30 вес.% от общего количества порошков.

В случае порошков поликарбонатного полимера, в котором содержание частиц размером 710 мкм или более свыше 50 вес.% от общего количества порошков, в процессе изготовления поликарбонатной композиции по настоящему изобретению может происходить расслоение порошков поликарбонатного полимера и частиц гексаборида и частиц нитрида, в результате чего легко происходит вторичная агломерация частиц гексаборида и нитрида, содержащихся в полимерной композиции. Как следствие, формованное изделие, полученное из полимерной композиции по настоящему изобретению, может обладать невысокой прозрачностью и способностью к поглощению тепловых лучей в соответствии с содержанием количества частиц гексаборида и количества частиц нитрида.

В случае порошков поликарбонатного полимера, в котором содержание частиц с диаметром 180 мкм или менее свыше 40 вес.% от общего количества порошков, в процессе изготовления полимерной композиции по настоящему изобретению может происходить закусывание в шнеках месилки, что приводит к уменьшению производительности процесса.

Что касается определения распределения по размеру порошков поликарбонатного полимера по настоящему изобретению, то 200 г порошков поликарбонатного полимера помещают в стандартное (JIS) сито из нержавеющей стали (22 меш, размер отверстия 710 мкм), закрытое крышкой и совершающее 100 раз возвратно-поступательное движение (путь, проходимый туда и обратно, равен 40 см, время одного перемещения туда и обратно составляет 1 сек), и измеряют массу порошков, оставшихся на стандартном сите, для вычисления отношения массы оставшихся порошков к общей массе порошков как содержания порошков с размером частиц диаметром 710 мкм или более. Затем порошки, прошедшие сквозь 22-меш стандартное (JIS) сито, помещают в другое стандартное (JIS) сито из нержавеющей стали (83 меш, размер отверстия 180 мкм), закрытое крышкой и совершающее 100 раз возвратно-поступательное движение, и измеряют массу порошков, оставшихся на стандартном сите, для вычисления отношения массы остающихся порошков к общей массе порошков как содержание порошков с размером частиц диаметром 180 мкм или более и меньше чем 710 мкм. Наконец, измеряют массу порошков, прошедших через 83-меш стандартное сито, для вычисления отношения массы прошедших порошков к общей массе порошков как содержания порошков с размером частиц меньше 180 мкм.

Компонент Б: покрытые частицы гексаборида

Каждая из покрытых частиц гексаборида состоит из частицы гексаборида, по крайней мере, одного элемента, выбранного из группы, включающей Y (иттрий), La (лантан), Ce (церий), Pr (празеодим), Nd (неодим), Sm (самарий), Eu (европий), Gd (гадолиний), Tb (тербий), Dy (диспрозий), Ho (гольмий), Er (эрбий), Tm (туллий), Yb (иттербий), Lu (лютеций), Sr (стронций) и Ca (кальций), и слоя покрытия.

Из элементов, составляющих частицы гексаборида, La, Ce, Nd и Gd предпочтительны, а La и Ce являются более предпочтительными. Особенно предпочтительным гексаборидом является гексаборид лантана. Диаметр частиц гексаборида составляет предпочтительно от 2 до 100 нм и особенно предпочтительно от 5 до 90 нм. В качестве борида металла, который является исходным материалом для получения данных частиц гексаборида, можно легко приобрести материал KHDS-06, выпускаемый компанией Sumitomo Metal Mining Co.

Слой покрытия изготавливают предпочтительно из оксида металла. Слой покрытия предпочтительно содержит оксид, по меньшей мере, одного металла, выбранного из группы, включающей Si (кремний), Ti (титан), Al (алюминий) и Zr (цирконий). Что касается соотношения слоя покрытия к гексабориду, то количество металла, содержащееся в слое покрытия, предпочтительно составляет от 0,01 до 100 вес.ч., более предпочтительно от 0,1 до 10 вес.ч. от 1 вес.ч. мелких частиц гексаборида.

Более предпочтительно, слой покрытия содержит оксид Si (кремния). Что касается соотношения оксида кремния к гексабориду, то количество силикатного соединения обычно составляет от 0,01 до 100 вес.ч. и предпочтительно от 0,1 до 10 вес.ч. в расчете на кремний на 1 вес.ч. мелких частиц гексаборида. Когда количество этого силикатного соединения меньше 0,01 вес.ч., формирование вторичной пленки покрытия является затруднительным, а когда указанное количество больше 100 вес.ч., происходит агломерация частиц.

Толщина слоя покрытия составляет предпочтительно от 1 до 100 нм, более предпочтительно от 5 до 90 нм и значительно более предпочтительно от 10 до 80 нм.

Слой покрытия можно формировать путем диспергирования частиц гексаборида в растворителе и добавления и смешивания с агентом для обработки поверхности, содержащим оксид металла с растворителем, для того чтобы химически или физически покрыть частицы гексаборида агентом для обработки поверхности.

Примеры агентов для обработки поверхности включают агенты для обработки поверхности на основе силазана, агенты для обработки поверхности на основе хлорсилана, неорганические агенты для обработки поверхности, содержащие в своей молекулярной структуре алкокси группу, органические агенты для обработки поверхности, содержащие алкоксисилан с аминогруппой, которые, как ожидают, улучшат гидрофобность концевой или боковой цепи молекулы, а также органические обрабатывающие агенты для обработки поверхности, содержащие алкоксигруппу у концевой или боковой цепи молекулы. В качестве растворителей используют воду, органический растворитель, такой как спирт, или смесь воды с органическим растворителем.

Предпочтительно покрытый гексаборид готовят покрытием поверхности частицы гексаборида лантана или гексаборида церия слоем покрытия из оксида кремния.

Слой покрытия предпочтительно состоит из заранее нанесенной пленки модификатора поверхности, образованной на поверхности частицы гексаборида и пленки покрытия, состоящей преимущественно из оксида Si, сформированной на заранее нанесенной пленке. То есть предпочтительно, чтобы заранее наносимая пленка была сформирована из модификатора поверхности, такого как силановый модификатор на поверхности частицы гексаборида, а затем пленка покрытия, состоящая преимущественно из оксида Si, должна быть сформирована на заранее нанесенной пленке.

По настоящему изобретению средний диаметр частицы покрытых частиц гексаборида составляет предпочтительно от 3 до 100 нм, более предпочтительно от 5 до 90 нм и значительно более предпочтительно от 10 до 80 нм. В том случае, когда средний диаметр частицы больше 100 нм, поглощающие свойства относительно излучения от ближней инфракрасной области до видимой области ухудшаются. То есть частицы покрытого гексаборида не могут иметь кривую, на которой их пропускание было бы максимальным в области длин волн от 400 до 700 нм и имело бы минимальные значения в области длин волн от 700 до 1800 нм и разность между максимальным и минимальным значениями составляла бы 15 единиц или более, выраженных в процентах. В результате слой покрытия становится тусклой сероватой пленкой с пониженным пропусканием. Средний диаметр частицы рассчитывают путем анализа изображения, полученного при наблюдении на электронном микроскопе, и подсчета площади поверхности каждой первичной частицы, определяя диаметр круга с площадью, соответствующей вышеуказанной площади, и определяя среднеарифметическое значение диаметра. Расчет проводят путем определения приведенных диаметров для 500 или более частиц.

Приведенный диаметр каждой покрытой частицы гексаборида предпочтительно составляет 380 нм или менее и более предпочтительно 150 нм или менее. Приведенный средний диаметр каждой покрытой частицы фактически находится в диапазоне значений от предпочтительно ±50% и более предпочтительно в диапазоне ±30% от среднего диаметра частицы до среднего диаметра.

Содержание покрытых частиц гексаборида составляет от 0,0001 до 0,05 вес. ч., предпочтительно от 0,001 до 0,03 вес. ч. и более предпочтительно от 0,001 до 0,01 вес. ч. на 100 вес. ч. поликарбонатного полимера (компонент А).

Компонент В: частицы нитрида

Полимерная композиция по настоящему изобретению содержит частицы нитрида (компонент В) для регулирования цвета композиции.

Частицы нитрида (компонент В) представляют собой предпочтительно частицы нитрида, по меньшей мере, одного металла, выбранного из группы, состоящей из Ti, Zr, Hf, V, Nb и Ta.

Примеры частиц нитрида (компонент В) включают частицы нитрида титана (TiN), нитрида циркония (ZrN), нитрида гафния (HfN), нитрида ванадия (VN), нитрида ниобия (NbN) и нитрида тантала (TaN), все они раскрыты в патентах JP-A-2001-49190 JP-A-2001-17921.

Средний диаметр частицы для частиц нитрида составляет преимущественно от 2 до 100 нм, более предпочтительно от 5 до 90 нм и значительно более предпочтительно от 10 до 80 нм. Когда средний диаметр частицы меньше 100 нм, рассеяние света в видимом диапазоне от 400 до 780 нм частицами уменьшается, благодаря чему прозрачность, необходимая для материалов окон, может быть сохранена. В том случае, когда средний диаметр частицы составляет 2 нм или более, производство частиц нитрида в промышленном масштабе может быть легко реализовано.

Содержание частиц нитрида (компонент В) составляет от 0,0001 до 0,05 вес. ч., предпочтительно от 0,0002 до 0,02 вес. ч. и более предпочтительно от 0,0002 до 0,005 вес. ч. на 100 вес. ч. поликарбонатной смолы (компонент А). Когда это содержание ниже 0,0001 вес. ч., эффект регулирования цвета слаб, а когда данное содержание выше 0,05 вес. ч., заметно уменьшение пропускания в видимой области, вследствие чего ухудшается требуемая для материалов окон прозрачность.

Настоящее изобретение характеризуется применением частиц нитрида (компонент В) в качестве агента регулирования цвета. При наличии компонента В цвет поликарбонатного полимера, который легко желтеет, может быть сохранен.

Компонент В является неорганическим агентом регулирования цвета и превосходит по влаготеплостойкости органический агент регулирования цвета, на который сильно влияет температура.

Компонент Г: неполный сложный эфир высшей жирной кислоты и многоатомного спирта

Полимерная композиция по настоящему изобретению содержит предпочтительно сложный эфир высшей жирной кислоты и многоатомного спирта (компонент Г) для подавления разложения частиц гексаборида. Компонент Г является сложным эфиром алифатической насыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта. Алифатическая насыщенная монокарбоновая кислота представляет собой карбоновую кислоту, содержащую предпочтительно от 10 до 30 углеродных атомов и более, предпочтительно от 10 до 22 углеродных атомов. Примеры алифатической насыщенной монокарбоновой кислоты включают капроновую кислоту, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту, арахиновую кислоту и бегеновую кислоту. Примеры многоатомного спирта включают этиленгликоль, глицерин и пентаэритритол.

Компонент Г является предпочтительно неполным сложным эфиром алифатической насыщенной монокарбоновой кислоты и многоатомного спирта. Неполный сложный эфир - это сложный эфир, в котором этерифицированы некоторые из гидроксильных групп многоатомного спирта, используемого для синтеза сложного эфира. Предпочтительным является неполный сложный эфир стеариновой кислоты и глицерина, который серийно выпускается под торговой маркой Рикемал C-100А (Rikemal S-100A) от компании Рикен Витамин Ко. Лтд. (Riken Vitamin Co. Ltd.) и легко доступен на рынке.

Содержание данного сложного эфира (компонент Г) предпочтительно составляет от 0,01 до 2 вес. ч., более предпочтительно от 0,02 до 1 вес. ч. и значительно более предпочтительно от 0,02 до 0,5 вес. ч. на 100 вес. ч. поликарбонатного полимера (компонент А). Когда указанное содержание составляет меньше 0,01 вес. ч., эффект подавления разложения частиц гексаборида слаб, а когда указанное содержание больше 2 вес. ч., молекулярная масса поликарбонатного полимера уменьшается, и механические свойства, присущие данной полимерной композиции, не могут проявляться.

Компонент Д: поглотитель ультрафиолета

Полимерная композиция по настоящему изобретению предпочтительно содержит поглотитель ультрафиолета, компонент Д. Содержание поглотителя ультрафиолета составляет предпочтительно от 0,005 до 5 вес. ч., более предпочтительно от 0,01 до 3 вес. ч. и значительно более предпочтительно от 0,05 до 0,5 вес. ч. на 100 вес. ч. поликарбонатного полимера, компонент А.

Указанным поглотителем ультрафиолета может, например, быть соединение на основе бензофенона, которое хорошо известно как поглотитель ультрафиолета, соединение на основе бензотриазола, соединение на основе гидроксифенилтриазина, соединение на основе циклического иминоэфира или соединение на основе цианоакрилата.

Предпочтительные примеры соединения на основе бензотриазола включают 2-(2H-бензотриазол-2-ил)-п-крезол, 2-(2H-бензотриазол-2-ил)-4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенол, 2-(2H-бензотриазол-2-ил)-4,6-бис-(1-метил-1-фенилэтил)фенол, 2-[5-хлоро(2Н)-бензотриазол-2-ил]-4-метил-6-трет-бутилфенол и 2,2'-метилен-бис-[6-(2H-бензотриазол-2-ил)-4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенол.

Предпочтительные примеры соединения на основе гидроксифенилтриазина включают 2-(4,6-дифенил-1,3,5-триазин-2-ил)-5-[(гексил)окси]фенол.

Предпочтительные примеры циклического соединения на основе иминоэфира включают 2,2'-п-фенилен-бис-(3,1-бензоксазин-4-он). Предпочтительные примеры соединения на основе цианоакрилата включают 1,3-бис[(2-циано-3,3-дифенилакрилоил)окси]-2,2-бис-[[(2-циано-3,3-дифенилакрилоил)окси]метил]пропан.

Кроме того, поглотитель ультрафиолета может быть поглотителем ультрафиолета полимерного типа, получаемого путем сополимеризации мономера, поглощающего ультрафиолетовое излучение, обладающего структурой мономера, способного к радикальной сополимеризации с мономером, таким как алкил(мет)акрилат. Вышеуказанный мономер, поглощающий ультрафиолетовое излучение, представляет собой преимущественно соединение, имеющее структуру бензотриазола, структуру бензофенона, структуру триазина, структуру циклического иминоэфира или структуру цианоакрилата в эфирном заместителе (мет)акрилата.

Из указанных выше соединений в качестве поглотителя ультрафиолета предпочтительными являются соединения на основе циклического иминоэфира, потому что они обладают отличной тепловой устойчивостью. Другие соединения, имеющие относительно высокий молекулярный вес, также являются предпочтительными, поскольку они обладают отличной теплостойкостью, как это показано на примере 2,2'-метилен-бис-[6-(2H-бензотриазол-2-ил)-4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенол], 2-(4,6-дифенил-1,3,5-триазин-2-ил)-5-[(гексил)окси}фенол и 1,3-бис-[(2-циано-3,3-дифенилакрилоил)окси]-2,2-бис-[[(2-циано-3,3-дифенилакрилоил)окси]метил]пропан.

Соединения на основе гидроксифенилтриазина являются особенно предпочтительными.

Компонент Е: полимерный диспергирующий агент

Полимерная композиция по настоящему изобретению предпочтительно содержит полимерный диспергирующий агент компонент Е для однородного диспергирования покрытых частиц гексаборида (компонент Б) в поликарбонатном полимере (компонент А). Содержание компонента Е составляет предпочтительно от 10 до 200 вес. ч., более предпочтительно от 15 до 150 вес. ч. и значительно более предпочтительно от 20 до 100 вес. ч. на 100 вес. ч. покрытых частиц гексаборида (компонент Б).

В качестве полимерного диспергирующего агента (компонент Е) можно использовать полимерный материал, содержащий функциональную группу, которая адсорбируется на покрытых частицах гексаборида (компонент Б) и служит в качестве якоря, и основную полимерную цепь с высоким сродством к органическому растворителю или к поликарбонатному полимеру (компонент А). Примерами указанной выше функциональной группы являются, например, аминогруппа, карбоксильная группа, сульфонильная группа или их соли. Указанная группа особо не лимитируется, если она является функциональной группой, обладающей сродством к покрытым частицам гексаборида. Примеры данных полимерных диспергирующих агентов включают диспергирующие агенты на основе полиакрилата, диспергирующие агенты на основе полиурета