CN101896538B - 制备包含热塑性聚碳酸酯和表面改性的无机纳米粒子的透明聚合物材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备透明聚合物材料的方法，包括下列步骤：i)得到包含至少部分涂有至少一种单体和/或至少一种聚合物的无机纳米粒子的复合纳米粒子，所述单体和所述聚合物适合于促进在无机纳米粒子与热塑性聚碳酸酯基质之间的界面上的物理化学相互作用，所述无机纳米粒子用所述单体和/或所述聚合物表面改性：直接通过将单体和/或聚合物接枝到所述无机纳米粒子的表面上或直接通过将单体和/或聚合物吸附到所述无机纳米粒子的表面上；或者经由选自氯硅烷或有机硅烷的偶联剂；所述偶联剂包含能够通过自由基途径反应的官能团；和ii)将步骤i)中得到的复合纳米粒子与熔融态热塑性聚碳酸酯基质混合以得到所述透明聚合物材料。

Description

制备包含热塑性聚碳酸酯和表面改性的无机纳米粒子的透明聚合物材料的方法
本发明涉及一种制备包含热塑性聚碳酸酯和表面改性的无机纳米粒子的透明聚合物材料的方法，以及涉及通过所述方法得到的透明聚合物材料。 
本发明通常但不仅仅应用于光学领域，特别应用于汽车玻璃类光学制品，和应用于观察仪器透镜类、头盔护目镜类或眼科透镜类光学制品。 
更特别地，术语“汽车玻璃”不仅是指外部透明车身部件如尾灯、侧板、侧窗、釉面顶、前灯或侧灯玻璃窗，而且是指内部透明部件，如仪表板、刻度盘或荧光屏玻璃窗。 
术语“眼科透镜”是指特别适用于装在眼镜上的、具有保护眼睛和/或矫正视力作用的透镜，这种透镜选自远焦的、单视的、双焦点的、三焦点的和渐进的透镜。 
聚碳酸酯享有特别有利的光学优点，特别是优异的透明性、优异的耐冲击性、高折射率，并且重量非常轻。相反，它主要的缺点在于其不是非常刚性的并且易受到刮伤和磨损。 
为了改进聚合物的机械性能，特别是改进其刚性和其抗磨损性以及抗刮伤性，已知向聚合物中添加无机纳米粒子。 
通常将所述无机纳米粒子直接掺入到熔融态的聚合物中。 
然而，在混入到熔融态热塑性聚碳酸酯中时，无机纳米粒子的纳米尺寸不可避免地引起所述纳米粒子的聚集现象。 
为此，使用该方法得到的聚合物材料损失透明度并且遭受着色，特别是发黄，使其难以用在光学领域中。 
此外，掺入无机纳米粒子会引起聚合物材料的机械性能降低，例如其耐冲击性降低。 
因此，为了改进纳米粒子与热塑性聚碳酸酯基质之间的界面的质量并由此改进聚合物材料的机械和光学性能，从文献EP-1767562获知使用一 种制备包含热塑性聚碳酸酯和表面改性的无机纳米粒子的透明聚合物材料的方法。 
该方法是将热塑性聚碳酸酯基质的单体经由脂族醚键接枝到无机纳米粒子的表面上，然后原位聚合所述单体以形成热塑性聚碳酸酯基质。 
因此，所述无机纳米粒子的表面改性与热塑性聚碳酸酯基质不可分割。 
因此，现有技术的制备方法在工业上受到限制，因为只有聚碳酸酯可用于改性所述无机纳米粒子的表面。 
此外，该方法包括使用特定的反应器以聚合热塑性聚碳酸酯基质；这种使用具有相对的限制性。 
本发明的目的是克服现有技术方案的缺点，特别是提出一种可容易工业化的制备透明聚合物材料的方法，同时保持甚至改进通过所述方法得到的聚合物材料的光学性能和机械性能。 
根据本发明的方案提出一种制备透明聚合物材料的方法，该方法包括下列步骤： 
i)得到包含涂有至少一种单体和/或至少一种聚合物的无机纳米粒子的复合纳米粒子，所述单体和所述聚合物适合于促进在无机纳米粒子与热塑性聚碳酸酯基质之间的界面上的物理化学相互作用，所述无机纳米粒子用所述单体和/或所述聚合物表面改性： 
·直接通过将单体和/或聚合物接枝到所述无机纳米粒子的表面上或直接通过将单体和/或聚合物吸附到所述无机纳米粒子的表面上； 
·或者经由选自氯硅烷或有机硅烷的偶联剂；所述偶联剂包含能够通过自由基途径反应的官能团；和 
ii)将步骤i)中得到的复合纳米粒子与熔融态热塑性聚碳酸酯基质混合以得到所述透明聚合物材料。 
本发明的制备方法可显著地改进如此改性的无机纳米粒子与热塑性聚碳酸酯基质的内聚并将所述纳米粒子以均匀方式分散在所述基质中。 
当所述单体和/或所述聚合物不能直接结合到所述表面时，偶联剂有利地作为将单体和/或聚合物结合到无机纳米粒子表面的媒介。 
可将接枝或吸附的特定方式视为根据本发明在首先无机纳米粒子与其 次单体和/或聚合物之间形成氢键或范德华键类型的物理或化学相互作用。 
对吸附类型或与单体和/或聚合物形成氢键或范德华键型的物理或化学相互作用的类型的无机纳米粒子的表面改性优选在所述纳米粒子表面上直接进行，或换言之不使用偶联剂。 
在第一种特定的制备方法P1中，定义为使用偶联剂，通过首先在无机纳米粒子与偶联剂之间，和其次在偶联剂与单体和/或聚合物之间形成共价键，可有利地实现无机纳米粒子的表面改性。 
在第二种特定制备方法P2中，定义为直接或不使用偶联剂，通过直接在无机纳米粒子与单体和/或聚合物之间形成共价键，或通过将单体和/或聚合物直接吸附到所述无机纳米粒子的表面上，可进行无机纳米粒子的表面改性。 
此外，根据本发明制备方法的步骤i)，当通过聚合物改性无机纳米粒子的表面时，不管是否存在偶联剂，可通过将其单体聚合(原位聚合)得到所述聚合物。 
更特别地，将步骤i)的单体接枝到无机纳米粒子的表面上，然后将其聚合。 
一般而言，所述聚合需要存在能够在光化或热辐射的作用下生成自由基的引发剂。 
根据第一种聚合变化方式，当根据本发明使用偶联剂得到表面改性时，特别是当使用有机硅烷时，将试剂最初接枝到无机纳米粒子的表面上。接下来，经由所述有机硅烷将单体接枝到无机纳米粒子表面上或，换言之，将单体典型地接枝到所述有机硅烷上。最后，聚合单体。 
根据第二种聚合变化方式，当直接进行表面改性(即不使用偶联剂)时，将单体直接接枝到无机纳米粒子的表面上，然后将其聚合。 
清楚地，当通过根据本发明的单体改性无机纳米粒子表面时，所述单体不一定聚合。因而无机纳米粒子至少部分涂有所述单体。 
根据本发明，在步骤i)得到的复合纳米粒子可有利地包含至少60重量％的有机涂层，优选有机涂层的量为5重量％-50重量％。 
术语“有机涂层”是指在无机纳米粒子周围形成的有机层，所述层从 单体和/或聚合物以及任选偶联剂获得。 
术语“透明聚合物材料”是指通过其观察图像，没有显著对比度损失的材料。 
换言之，在图像和该图像的观察者之间插入所述透明聚合物材料，并未显著降低图像的质量。 
术语“熔融态”是指其中步骤ii)的热塑性聚碳酸酯基质处于有延展性状态的一种状态。本领域技术人员熟知当将所述基质加热到超过热塑性聚碳酸酯的玻璃化转变温度或软化温度时，可按照惯例得到这种有延展性的状态。 
在本发明文本内，表述“X值-Y值”是指该值的范围包括X值和Y值。 
当在复合纳米粒子表面上的单体特别是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、双酚A、碳酰氯、碳酸二苯酯和/或丙烯酰胺时，可有利地促进在无机纳米粒子与热塑性聚碳酸酯基质之间界面上的物理化学相互作用，更特别地是在无机纳米粒子与所述基质之间的溶混性、相容性和/或化学亲合性。 
双酚A、碳酰氯和碳酸二苯酯是大家所熟知的用于聚碳酸酯的单体。 
当在复合纳米粒子表面上的聚合物特别是聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯和/或聚丙烯酰胺，和更特别是苯乙烯、聚碳酸酯单体、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、双酚A和/或丙烯酰胺的共聚物时，也可有利地促进所述物理化学相互作用。 
根据本发明，有机硅烷的官能团是可通过自由基方式反应，并可由此通过自由基加成机理在引发剂的存在下形成共价键的官能团，所述引发剂能够在光化或热辐射作用下生成自由基。 
反应性官能团可有利地选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、烯丙基或烯基，优选乙烯基。 
本发明有机硅烷也可包含可水解官能团。 
这种官能团特别能够在无机纳米粒子表面上形成共价键；更特别地，它能够与可存在于所述纳米粒子表面上的羟基形成共价键。 
可水解官能团可以是线性或支化的，并且选自羧基或烷氧基，优选C1-C6。可特别提及乙氧基或甲氧基。 
可提及的根据本发明的有机硅烷的实例是乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷。 
典型地，本发明的无机纳米粒子的至少一个尺寸为纳米(10-9米)级。 
术语“尺寸”是指给定总数的纳米粒子组的数均尺寸，所述尺寸使用本领域技术人员熟知的方法按照惯例测定。 
根据所述纳米粒子尺寸的测定方法，根据本发明的纳米粒子的“尺寸”提及Stokes直径(如果使用的方法是通过离心沉降和X射线分析)或散射直径(如果使用的方法是通过激光粒度测定法的光散射法)、或衍射直径(如果使用的方法是通过激光粒度测定法的光衍射法)、或定义为纳米粒子最小尺寸的纳米粒子宽度(l)(如果使用的方法是显微镜分析法，如扫描电子显微法(SEM)或透射电子显微法(TEM))；优选后者方法。 
这四种测定纳米粒子尺寸的方法可产生实质不同的结果。因此，得到的结果必须符合根据本发明的纳米粒子的纳米尺寸条件，满足四种上述方法中的至少一种，优选这些方法中的至少两种，优选这些方法中的至少三种，和更优选这四种方法。 
本发明的无机纳米粒子的尺寸特别是至多400纳米(nm)，优选至多300nm，和更优选至多100nm。 
特别优选，无机纳米粒子的尺寸为0.1nm-80nm，更优选10nm-70nm，例如等于40nm。 
本发明的无机纳米粒子可有利地选自碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、金属氧化物、准金属氧化物和/或硅氧烷的纳米粒子。 
举例来说，碱土金属碳酸盐纳米粒子可以是碳酸钙纳米粒子，碱土金属硫酸盐纳米粒子可以是硫酸钡纳米粒子，金属氧化物纳米粒子可以是氧化铝、氧化锌或二氧化钛纳米粒子，准金属氧化物纳米粒子可以是二氧化硅纳米粒子，和硅氧烷纳米粒子可以是硅倍半氧烷(silsesquioxane)纳米粒子，并且更特别地是三硅烷醇苯基多面硅倍半氧烷(TP-POSS)纳米粒子。 
所列之中优选的无机纳米粒子是碳酸钙和氧化铝纳米粒子。 
根据特定的实施方案，可使用挤出机实现步骤ii)的混合。 
然而，这种混合方法绝不是限制性的并且可使用技术人员熟知的任何其他方法。 
在另一方面，本发明提供一种通过上面定义的制备方法得到的透明聚合物材料。 
由此制得的透明聚合物材料具有刚性和最佳透明性、非常好的抗磨损性以及耐冲击性，并且基本上不存在发黄类显色。 
该透明聚合物材料可包含至多15重量％的无机纳米粒子。 
这种最大数量可首先限制在步骤ii)中将复合纳米粒子混入热塑性聚碳酸酯基质期间的流变学问题，并且其次可限制聚合物材料的成本，所有都保持令人满意的透明度。 
此外，为了确保极好的机械性能和光学性能，该透明聚合物材料可包含至多10重量％的无机纳米粒子，优选至多5重量％的无机纳米粒子，和更优选数量约为1重量％的无机纳米粒子。 
在另一方面，本发明提供所述透明聚合物材料用于制造光学制品如汽车玻璃、观察仪器透镜、头盔护目镜或眼科透镜的用途。 
例如，光学制品的厚度可至多为15毫米(mm)，优选0.1mm-5mm，和更优选0.5mm-4mm。 
典型地，该光学制品可使用本领域技术人员熟知的任意成型方法从所述透明聚合物材料制造，所述成型方法如热成型、挤出、压延、拉伸、注射、注压或吹塑；该光学制品保留所述聚合物材料的所有机械性能和光学性能。 
更特别地，可使用挤出机实现步骤ii)的混合；然后将离开挤出机的棒粒化并通过挤出、注射或注压以得到光学制品。 
在另一方面，本发明提出至少部分涂有至少一种单体和/或至少一种聚合物的无机纳米粒子用于制备透明聚合物材料的用途，所述单体和所述聚合物可促进在无机纳米粒子与热塑性聚碳酸酯基质之间界面上的物理化学相互作用，所述无机纳米粒子通过所述单体和/或所述聚合物直接或经由偶联剂表面改性，所述偶联剂选自包含能够通过自由基方式反应的官能团的 氯硅烷或有机硅烷。 
于是可如上所述对所述无机纳米粒子进行改性。 
本发明的其他特征和优点从下列实施例将明显看出；所述实施例以非限制性说明的方式给出。 
为了证明通过本发明制备方法得到的透明聚合物材料的优点，研究所述材料的机械性能和光学性能。 
在制备聚合物材料之前，将以下实施例中使用的无机纳米粒子和聚碳酸酯在120℃真空烘干至少12小时(h)。 
在磁性或机械搅拌的情况下进行在以下实施例中描述的改性无机纳米粒子表面的各种步骤。 
制备方法P1：通过在偶联剂的存在下用单体或聚合物改性无机纳米粒子的表面 
根据本发明的第一种制备方法P1，在偶联剂(CgA)的存在下进行步骤i)。 
方法P1的第一种变化形式V1：在氯硅烷的存在下将双酚A或聚碳酸酯接枝到无机纳米粒子表面上 
在P1的步骤i)的第一种变化形式V1中，在惰性气氛中将20克(g)无机纳米粒子在60℃混入600g氯仿中。 
将过量的氯硅烷添加到所述混合物中并使其反应2小时直到过量的氯硅烷蒸发掉。由此得到硅烷接枝的无机纳米粒子。 
同时，制备含有溶于500g氯仿中的50g双酚A或聚碳酸酯的溶液。 
将所述溶液添加到混合物中并使其反应12小时以将双酚A或聚碳酸酯接枝到硅烷接枝的无机纳米粒子表面上。 
然后将温度升至130℃以蒸发掉溶剂。将由此改性的无机纳米粒子通过Soxhlet萃取用氯仿洗涤16小时，然后在80℃烘干24小时。 
因此，得到根据方法P1的步骤i)的第一种变化形式V1的复合纳米粒子，即： 
·Al-CgA-PC复合纳米粒子，相当于涂有聚碳酸酯的氧化铝纳米粒子； 
·Al-CgA-BPA复合纳米粒子，相当于涂有双酚A单体(换句话说双酚A)的氧化铝纳米粒子；和 
·CC-CgA-PC复合纳米粒子，相当于涂有聚碳酸酯的碳酸钙纳米粒子。 
方法P1的第二种变化形式V2：在有机硅烷存在下将苯乙烯单体接枝到无机纳米粒子的表面上，然后聚合所述单体 
根据P1的步骤i)的第二种变化形式V2，将苯乙烯单体接枝到无机纳米粒子的表面上，然后在可在加热作用下生成自由基的引发剂的存在下聚合所述单体。 
将在300g乙醇中的20g无机纳米粒子在50℃下混合，然后添加含有稀释在100g乙醇中的20g乙烯基三甲氧基硅烷的溶液。将混合物在50℃下搅拌16小时。 
将硅烷接枝的无机纳米粒子洗涤并通过在乙醇中离心回收。 
将单体在非水介质中聚合，其在装有冷凝器的锥形瓶中在空气中进行。 
将硅烷接枝的无机纳米粒子最初分散在四氢呋喃(THF)中，然后将混合物加热至70℃的温度并保持搅拌。 
当混合物达到70℃时，将作为引发剂的过氧化苯甲酰连同苯乙烯单体一起添加到所述混合物中。 
使混合物反应9小时以聚合单体(原位聚合)。 
然后将由此改性的无机纳米粒子在Soxhlet中洗涤并在80℃干燥24小时。 
因此，得到根据方法P1的步骤i)的第二种变化形式V2的复合纳米粒子，即： 
·Al-CgA-mPS复合纳米粒子，相当于涂有从苯乙烯单体的原位聚合得到的聚苯乙烯的氧化铝纳米粒子；和 
·CC-CgA-mPS复合纳米粒子，相当于涂有从苯乙烯单体的原位聚合得到的聚苯乙烯的碳酸钙纳米粒子。 
在方法P1的步骤i)的第一种或第二种变化形式之后，所述步骤i)后面是将复合纳米粒子与聚碳酸酯基质在约为270-290℃温度混合的步骤(步骤ii))。 
使用由Clextral出售的螺杆速度为300转/分钟的BC21C900共旋转双螺杆类挤出机进行步骤ii)的混合。 
使用第一种制备方法P1得到的各种透明聚合物MP包含1重量％的无机纳米粒子。 
制备方法P2：通过在偶联剂的不存在下用单体或聚合物改性无机纳米粒子的表面 
根据本发明的第二种制备方法P2，在偶联剂的不存在下进行步骤i)。 
方法P2的第一种变化形式V1：将聚甲基丙烯酸甲酯直接吸附到无机纳米粒子表面上 
根据P2的步骤i)的第一种变化形式V1，将无机纳米粒子分散在氯仿中并添加含有溶于氯仿的聚甲基丙烯酸甲酯的溶液。 
使用的聚合物的质量等于待处理的无机纳米粒子的质量。 
将混合物在环境温度搅拌48小时以将所述聚合物直接吸附到无机纳米粒子的表面上。 
将由此改性的无机纳米粒子通过离心回收，然后在80℃烘干12小时之前用氯仿洗涤多次。 
因此，根据方法P2的步骤i)的第一变化形式V1得到的复合Al-PMMA纳米粒子，相当于涂有聚甲基丙烯酸甲酯的氧化铝纳米粒子。 
方法P2的第二种变化形式V2：将甲基丙烯酸甲酯单体直接接枝到无机纳米粒子表面上，然后聚合所述单体。 
根据P2的步骤i)的第二种变化方式V2，将甲基丙烯酸甲酯单体接枝到无机纳米粒子表面上，然后将所述单体在可在紫外线辐射作用下生成自由基的引发剂存在下聚合。 
将10g无机纳米粒子在结晶器中分散在200g乙醇中，然后使用超声搅拌3分钟。 
接下来，将0.2g二苯甲酮作为引发剂添加到这种混合物中并将所述混合物在紫外灯下照射2小时。 
使用的灯是波长为365nm和功率为30瓦特(W)的UV Fisher Bioblock灯。将结晶器与灯相隔大约5厘米(cm)放置。在照射期间将混合物在惰性气氛中搅拌。 
在两个小时后，添加10g所述单体并保持照射1小时30分钟(原位聚合)。 
通过离心多次用乙醇洗涤由此改性的无机纳米粒子。 
为了溶解未接枝聚合物，将改性无机纳米粒子分散在THF中，离心多次并在80℃烘干12小时。 
因此，根据方法P2的步骤i)的第二种变化形式V2得到Al-mPMMA复合纳米粒子，相当于涂有通过甲基丙烯酸甲酯单体原位聚合得到的聚甲基丙烯酸甲酯的氧化铝纳米粒子。 
在方法P2的步骤i)的第一种或第二种变化形式之后，所述步骤i)后面是将复合纳米粒子与聚碳酸酯基质在与方法P1相同条件下混合的步骤(步骤ii))。 
使用第二种制备方法P2得到的各种透明聚合物材料PM包含1重量％的无机纳米粒子。 
此外，还制备“参比”聚合物材料RM，如下： 
·仅仅从按现状的聚碳酸酯制备第一种参比材料RM1； 
·通过在步骤ii)的条件下将氧化铝类无机纳米粒子直接掺入聚碳酸酯基质中制备第二种参比材料RM2；和 
·通过在步骤ii)的条件下将碳酸钙类无机纳米粒子直接掺入聚碳酸酯基质中制备第三种参比材料RM3。 
聚合物材料RM2和RM3包含1重量％的无机纳米粒子。 
在制备方法P1和P2中或在得到聚合物材料RM1-RM3的方法中提及的各种成分来源如下： 
·步骤i)的聚碳酸酯是由Acros-Organics在参考号聚碳酸酯树脂(CAS no 24936-68-3)下销售的热塑性聚碳酸酯； 
·步骤ii)的聚碳酸酯基质和用于制备参比聚合物材料的聚碳酸酯是由Bayer在参考号Makrolon Al2647下销售的热塑性聚碳酸酯； 
·双酚A由Acros-Organics在参考号4，4′-异亚丙基二酚(CAS no80-05-7)下销售； 
·苯乙烯单体由Acros-Organics在参考号苯乙烯(CAS no 100-42-5)下销售； 
·甲基丙烯酸甲酯单体由Aldrich在参考号甲基丙烯酸甲酯(CAS no80-62-6)下销售； 
·聚甲基丙烯酸甲酯由Arkema在参考号Altuglas下销售； 
·氧化铝纳米粒子具有13nm的尺寸并由Degussa在参考号Aeroxide AluC下销售； 
·碳酸钙纳米粒子是尺寸为70nm的沉淀碳酸钙粒子，由Solvay在参考号 
Figure DEST_PATH_GSB00000832364600021
31下销售； 
·氯硅烷由Acros-Organics在参考号氯化硅(IV)(CAS no 10026-04-7)下销售； 
·乙烯基三甲氧基硅烷由Dow Corning在参考号Z-6300下销售； 
·二苯甲酮由Acros-Organics在参考号二苯甲酮(CAS no 119-61-9)下销售；和 
·过氧化苯甲酰由Acros-Organics在参考号过氧化苯甲酰(CAS no94-36-0)下销售。 
为了更大的精确度， 
Figure DEST_PATH_GSB00000832364600022
31纳米粒子的尺寸和Aeroxide AluC纳米粒子的尺寸测定如下：在大约二十个图像上使用放大倍数为40000的TEM，将这些纳米粒子最初分散在乙醇中，然后将它们放置在铜网上，最后将它们用无定形透明聚合物膜覆盖。这得出宽度l或对于 31纳米粒子70nm的数均尺寸和对于Aeroxide AluC纳米粒子13nm的数均尺寸。 
因此，为了研究聚合物材料PM和RM的机械性能和光学性能，通过 注射从以棒形式挤出的聚合物材料获得的微粒制造样品。 
针对所得材料研究的机械性能和光学性能分别是弯曲模量和透光性。弯曲模量 
根据ISO标准527-2型1A对厚度为4mm的哑铃形试样形式的样品进行弯曲模量测量。 
从使用SANDRETTO SERIE OTTO A.T.注射压机成形的聚合物材料RM和PM颗粒获得哑铃体。 
弯曲模量表征聚合物材料的刚性。弯曲模量越高，所述材料的刚性越好。 
其使用由Test Works软件控制的ADAMEL LHOMARGY DY 26通用电磁压机根据ISO标准178测定。 
透光性 
在与测量机械性能相同的条件下，根据ISO标准527-2型1A对厚度为4mm的哑铃形试样形式的样品进行透光性测量。 
透光性表征聚合物材料的透明度。透光性越大，所述材料的透明度越好。 
其使用由Varian销售的Cary 50型分光光度计根据与镜片透镜有关的ISO标准8980-3测定。 
根据该标准，为了得到透光性值，通过采用的发光体的光谱分布结果测定样品的透光性光谱，并且作为所选的观察类型的函数。 
使用的发光体是D65，再现日光，并且所选的观察为2°。 
机械性能和光学性能的测量结果概括在下表中。 
Figure GPA00001159294100131
根据这些结果，与各个聚合物材料RM2和RM3相比，可以看出首先是透明聚合物材料PM1、PM2和PM4，和其次是PM5明显地具有优化的弯曲模量以及透光性。 
此外，还应该观察到，与聚合物材料RM2和RM3相比，透明聚合物材料PM3和PM7的弯曲模量显著地增加，具有令人满意的透光性。 
最后，透明聚合物材料PM6兼备令人满意的透光性和令人满意的弯曲模量。 

Claims (22)

1.一种制备透明聚合物材料的方法，该方法包括下列步骤：
i)得到包含至少部分涂有至少一种单体和/或至少一种聚合物的无机纳米粒子的复合纳米粒子，所述单体和所述聚合物适合于促进在无机纳米粒子与热塑性聚碳酸酯基质之间的界面上的物理化学相互作用，所述无机纳米粒子用所述单体和/或所述聚合物表面改性：
·直接通过将单体和/或聚合物接枝到所述无机纳米粒子的表面上或直接通过将单体和/或聚合物吸附到所述无机纳米粒子的表面上；
·或者经由选自氯硅烷或有机硅烷的偶联剂；所述偶联剂包含能够通过自由基途径反应的官能团；和
ii)将步骤i)中得到的复合纳米粒子与熔融态热塑性聚碳酸酯基质混合以得到所述透明聚合物材料。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、双酚A、碳酰氯、碳酸二苯酯和/或丙烯酰胺。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于聚合物是聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯和/或聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于聚合物是苯乙烯、聚碳酸酯单体、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、双酚A和/或丙烯酰胺的共聚物。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于有机硅烷的官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、烯丙基或烯基。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于有机硅烷还包含可水解官能团。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于有机硅烷是乙烯基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于无机纳米粒子的尺寸为至多300nm。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于无机纳米粒子选自碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、金属氧化物、准金属氧化物和/或硅氧烷的纳米粒子。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于无机纳米粒子选自碳酸钙、硫酸钡、氧化铝、三硅烷醇苯基多面硅倍半氧烷(TP-POSS)、氧化锌、二氧化硅和/或二氧化钛的纳米粒子。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于将步骤i)的单体接枝到所述纳米粒子表面上，然后将其聚合。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于使用挤出机生产步骤ii)的混合物。
13.根据权利要求5的方法，其特征在于有机硅烷的官能团是乙烯基。
14.根据权利要求6的方法，其特征在于有机硅烷还包含烷氧基或羧基。
15.根据权利要求8的方法，其特征在于无机纳米粒子的尺寸为至多100nm。
16.一种透明聚合物材料，其通过权利要求1-15定义的方法获得。
17.根据权利要求16的聚合物材料，其特征在于它包含至多10重量％的无机纳米粒子。
18.根据权利要求17的聚合物材料，其特征在于它包含至多5重量％的无机纳米粒子。
19.根据权利要求16或17的透明聚合物材料制造用于汽车玻璃的光学制品的用途。
20.根据权利要求16或17的透明聚合物材料用于制造观察仪器透镜类、头盔护目镜类或眼科透镜类光学制品的用途。
21.根据权利要求16或17的透明聚合物材料用于制造厚度为至多15mm的光学制品的用途。
22.根据权利要求21的透明聚合物材料用于制造厚度为0.1mm-5mm的光学制品的用途。
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