CN103124637B - 包含环氧化植物油的聚合物夹层 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种夹层，所述夹层由热塑性树脂、不同量的环氧化植物油和(可选地)传统增塑剂组成。使用热塑性树脂、环氧化植物油和(可选地)传统增塑剂会产生协同作用，以使得夹层流动性增大，而不牺牲通常与增大的流动性有关的其它特征(例如，增大的阻塞和蠕变、渗出、表面粗糙度的形成、降低的机械强度和降低的制造能力)。在这点上，环氧化植物油充当流动性改进剂，从而产生高流动性夹层。因此，由于所得较薄夹层具有改进的流动特性，所以较薄夹层可用于形成多层面板。

Description

包含环氧化植物油的聚合物夹层
相关申请案的交叉引用
本申请案主张2011年9月22日提交的美国实用新型专利申请案第13/240,834号的权益和优先权。上述文件的全部公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开涉及用于多层面板的聚合物夹层和具有至少一个聚合物夹层片材的多层面板的领域。具体来说，本公开涉及包含环氧化植物油的聚合物夹层的领域。
背景技术
通常，多层玻璃面板是指由夹在两个玻璃方框之间的聚合物片材或夹层组成的层压制件。层压的多层玻璃面板通常用于建筑窗户应用、汽车和飞机的窗户，以及光电太阳能面板中。前两种应用通常被称为层压的安全玻璃。层压安全玻璃中夹层的主要功能是：吸收由施加于玻璃的撞击或力产生的能量、使玻璃层即使在受力且玻璃破碎时仍保持结合，以及防止玻璃破裂成为锋利的碎片。另外，夹层通常会给予玻璃更高的隔音等级、降低紫外线(ultraviolet；UV)光和/或红外线(infrared；IR)光透射且增强相关窗户的美学吸引力。就光电应用来讲，夹层的主要功能是密封光电太阳能面板，所述光电太阳能面板用于产生且提供商业应用用电和居住应用用电。
通常，通过将聚合物树脂(诸如，聚乙烯醇缩丁醛)与一或更多增塑剂混合，且用为所属领域的技术人员已知的任何可应用的工艺或方法(包括但不限于挤压)将混合物熔化处理成为片材，来生产夹层。可以可选地添加其它额外的添加剂，以实现各种其它目的。在夹层片材形成之后，通常将夹层片材收集且卷起来以供运输和存储，且供以后用于多层玻璃面板中，如下所述。
下文提供了将多层玻璃面板通常与夹层组合生产的方式的简化描述。首先，将至少一个聚合物夹层片材放置于两个基板之间，且从边缘修剪掉任何过量夹层，从而产生组件。将多个聚合物夹层片材放置于两个基板之内，从而产生具有多个聚合物夹层的多层玻璃面板是很常见的。随后，通过所属领域的技术人员已知的可应用的工艺或方法，例如，通过轧辊、真空袋或其它排气机构，来从组件中去除空气。另外，通过本领域的普通技术人员已知的任何方法，使夹层部分地挤压结合至基板。在最后一个步骤中，为了形成最终的整体结构，通过本领域的普通技术人员已知的高温和高压层压工艺(诸如但不限于高压处理)，使此初步结合变得更持久。
通常，在制造多层玻璃面板的领域中会遇到两个(2)常见问题：来自低效率脱气的脱层和鼓泡。脱层是指使层压制件分开或分离成为个别层，例如，将基板与夹层分离开来。此举通常出现于多层玻璃的边缘周围，且此举通常是玻璃与夹层之间的结合因大气湿度攻击或面板密封剂老化或者受到施加于玻璃上的过度应力而断裂的结果。一定程度的边缘脱层是多层玻璃面板中的常见问题。某些状况倾向于加速边缘脱层的表现，尤其是在基板中的一或更多基板呈波浪形或变弯曲时。此外，如果脱层向面板中延伸得太远，那么可能会有损玻璃面板的结构完整性。
脱气是指去除多层玻璃面板中存在的气体或空气。多层玻璃面板中的截留气体可能对面板的光学清晰度和附着力具有消极或退化影响。在层压的多层玻璃面板构造的制造过程中，气体可能会截留于基板与一或更多聚合物夹层之间的间隙空间中。通常，在玻璃装配或面板制造过程中，通过将构造真空除气、挤压一对滚子之间的组件或通过熟习此项技术者已知的一些其它方法，来除去此截留空气。然而，在去除截留于基板之间的间隙空间中的所有空气中这些技术并非总是有效，尤其是在基板中的一或更多基板呈波浪形或变弯曲时。通常，气体存在于多层玻璃面板的间隙空间中的形式为：一或更多聚合物夹层片材中的气泡或一或更多聚合物夹层片材与基板之间的气窝——称为“鼓泡”。
当夹层用于与弯曲的或呈波浪形的玻璃(包括但不限于淬火玻璃、热强化/钢化玻璃、不匹配的玻璃、弯曲玻璃)结合以制造挡风玻璃和用于光电应用中时，脱层和鼓泡尤其明显且严重。例如，由于玻璃的淬火处理会产生一些变形和滚动波浪形，所以淬火玻璃通常不如普通退火玻璃平坦。在此类应用中，基板的波浪状会产生基板自身之间的间隙和基板与夹层之间的间隙，从而导致脱层和气泡形成的可能性增长。在最终产品多层玻璃面板将用于光学质量或结构完整性均很重要的应用中的情况下，脱层和气泡形成两者均是不合需要的且成问题的。因此，在多层玻璃面板制造过程中，产生实质上无任何气窝或气泡的接近完美的层压玻璃是至关重要的。不仅在制造后立即产生无气窝和气泡的多层玻璃面板是很重要的，而且持久性地无气窝和气泡也是很重要的。溶解气体随时间的推移(尤其在升高温度下和在某些天气状况和阳光暴露下)出现(例如，形成气泡)于面板中是多层玻璃面板领域中的常见缺陷。如果玻璃面板变弯曲且呈波浪形，那么更多气体或空气将截留于层压面板中。层压面板中的过量截留空气将显著降低面板对升高温度和不良天气状况的耐受性，即，气泡可能形成于较低温度下。因此，也很重要的是，除了使层压制件生产线无任何气泡或气腔之外，还要使多层玻璃面板在最终使用状况下保持无气体长达相当长的一段时间，以实现多层玻璃面板的商业作用。
作为防止变弯曲的玻璃脱层和鼓泡的措施，普遍采取增大夹层的流动性(例如，增长增塑剂加入量)、厚度或者流动性和厚度两者。此举提高在使用变弯曲的玻璃基板时夹层填充固有的间隙的能力。然而，就本领域中先前使用的这些夹层组成物来讲，存在若干个问题。例如，随着厚度增加，成本和价格两者皆增加。另外，增加流动性自身会产生其它问题，包括：阻塞、增塑剂渗出、蠕变、表面粗糙度的形成、降低的机械强度和降低的制造能力。
熟习此项技术者通常将阻塞理解为聚合物夹层彼此相粘连。在制造、存储和分布聚合物夹层片材期间，阻塞可能会是问题，在制造、存储和分布聚合物夹层片材期间聚合物夹层片材(所述聚合物夹层片材在一些过程中成卷存储)彼此接触是很常见的。当夹层流动性增大时，通常夹层较软且变得更易受阻塞的影响，因此，即使是可能分离聚合物夹层片材，分离聚合物夹层片材也是很困难的。
渗出是用于测量增塑剂与相关聚合物树脂的相容性的参数。相容性是增塑剂与聚合物树脂形成均一系的能力。在辗轮式混合器中或在挤压机中进行混合期间，增塑剂由于机械能所致分散于聚合物中。如果增塑剂含量高于增塑剂的饱和点，那么会出现渗出且增塑剂流出夹层，从而将对处理夹层造成困难且使夹层和处理设备受污染。
蠕变是固体夹层材料在应力影响下缓慢移动或持久性变形的倾向。由于多层玻璃面板趋向于因夹层蠕变而变形且被拉长，所以蠕变可能是成问题的。例如，随时间的推移，两个玻璃面板可能开始滑动而远离彼此。此举通常是随时间的推移由聚合物的粘弹性流动产生的。因此，在先前尝试增大流动性的情况下，更有可能导致夹层的蠕变和作为结果的变形。在一些情况中，此蠕变可导致夹层和合成的多层玻璃面板的结构缺陷和降低的机械强度。
熟习此项技术者通常将表面粗糙度理解为夹层表面结构中的细微表面不规则物的测量，即，区别于平坦化聚合物夹层片材的虚平面的表面上的尖峰以及尖峰之间的间隔。在层压期间，合适水平的表面粗糙度为良好的脱气性能所需要。如果表面粗糙度太低，那么脱气将变为不可能的。另一方面，如果表面粗糙度太高，那么在层压期间将难以去除夹层中的较大表面不规则物，从而导致更多气体截留于多层玻璃面板中。太低或太高的表面粗糙度两者均将导致不良的脱气性能，且会导致更多以上所述的鼓泡和脱层。通常，表面粗糙度是制造夹层所采用的制造工艺的结果，且所述表面粗糙度受夹层流动性的影响。一般来讲，增大流动性将导致表面粗糙度降低，从而将使脱气更困难，以致产生更多鼓泡和脱层。此外，此类鼓泡和脱层是不合需要的，且此类鼓泡和脱层可导致夹层和合成的多层玻璃面板的结构缺陷和降低的机械强度。
总之，脱层和鼓泡是多层玻璃面板领域中的常见问题，所述问题在使用呈波浪形基板或变弯曲的基板时尤其严重。在试图改正这些与呈波浪形基板或变弯曲的基板有关的问题时，普遍使用具有增大厚度或增大流动性或者增大厚度和增大流动性两者的夹层。然而，先前使用的夹层的增大厚度和/或增大流动性产生了许多其它不利的牺牲物，包括但不限于：增大的制造成本(即，与夹层的增大厚度有关的成本)、阻塞、蠕变、渗出、表面粗糙度的形成、降低的机械强度和降低的制造能力。
发明内容
鉴于本领域中的这些问题和其它问题，此外，本发明描述了一种高流动性夹层，所述高流动性夹层包含：聚乙烯醇缩丁醛树脂；以及混合物，所述混合物包含：至少一种增塑剂；以及环氧化植物油，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯。夹层还包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约15份至约100份混合物。
在某些实施方式中，夹层中的混合物包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约10份至约75份增塑剂，所述增塑剂选自所述群组。混合物还可包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约25份至约50份增塑剂，所述增塑剂选自所述群组。在另一个实施方式中，混合物包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约5份至约90份环氧化植物油。混合物还可包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约5份至约25份环氧化植物油。
在某些实施方式中，环氧化植物油选自由以下组成的群组：环氧化大豆油和环氧化亚麻子油。在其它实施方式中，环氧化植物油是环氧化大豆油。高流动性夹层还可以是多层的夹层。
本文还公开了一种多层面板，所述多层面板包含：至少一个刚性基板；以及高流动性夹层。所述高流动性夹层包含：聚乙烯醇缩丁醛树脂；以及混合物，所述混合物包含：至少一种增塑剂；以及环氧化植物油，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯。此外，高流动性夹层包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约15份至约100份混合物。
在某些实施方式中，混合物包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约5份至约90份环氧化植物油。在其它实施方式中，环氧化植物油选自由以下组成的群组：环氧化大豆油和环氧化亚麻子油。面板还可进一步包含光电池，其中高流动性夹层密封光电池。
本文还公开了一种夹层，所述夹层包含聚乙烯醇缩丁醛层，所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每100份聚乙烯醇缩丁醛约60份至约100份环氧化植物油。此聚乙烯醇缩丁醛层具有约10℃或约10℃以下的玻璃化转变温度。在其它实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层可具有约4℃或约4℃以下的玻璃化转变温度。
聚乙烯醇缩丁醛层还可进一步包含至少一种增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯。在此实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛中组合总量小于约100份的环氧化植物油和增塑剂。
在某些实施方式中，夹层是多层的夹层。在其它实施方式中，夹层可进一步包含第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层，其中第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层具有约25℃至约40℃的玻璃化转变温度，且其中第一聚乙烯醇缩丁醛层设置于第二聚乙烯醇缩丁醛层与第三聚乙烯醇缩丁醛层之间。
本文还公开了一种夹层，所述夹层包含聚乙烯醇缩丁醛层，所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每100份聚乙烯醇缩丁醛2份至20份环氧化植物油。此聚乙烯醇缩丁醛层具有约35℃或约35℃以上的玻璃化转变温度。聚乙烯醇缩丁醛层可具有约39℃或约39℃以上的玻璃化转变温度。
在一些实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层可进一步包含：至少一种增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯。在此实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层包含每100份聚乙烯醇缩丁醛中组合总量约50份或约50份以下的环氧化植物油和增塑剂。
在某些实施方式中，夹层是多层的夹层。在其它实施方式中，夹层可进一步包含第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层，其中第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层具有约20℃至约35℃的玻璃化转变温度，且其中第一聚乙烯醇缩丁醛层设置于第二聚乙烯醇缩丁醛层与第三聚乙烯醇缩丁醛层之间。
本文还公开了一种多层面板，所述多层面板包含：至少一个刚性基板；以及聚乙烯醇缩丁醛层，所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每100份聚乙烯醇缩丁醛约60份至约100份环氧化植物油，且所述聚乙烯醇缩丁醛层具有约10℃或约10℃以下的玻璃化转变温度。所述聚乙烯醇缩丁醛层还可具有约4℃或约4℃以下的玻璃化转变温度。
在一些实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层进一步包含至少一种增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯。在此实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛中组合总量小于约100份的环氧化植物油和增塑剂。
在一些实施方式中，夹层是多层的夹层。在其它实施方式中，夹层可包含第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层，其中第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层具有约25℃至约40℃的玻璃化转变温度，且其中第一聚乙烯醇缩丁醛层设置于第二聚乙烯醇缩丁醛层与第三聚乙烯醇缩丁醛层之间。
在某些实施方式中，刚性基板是玻璃。在其它实施方式中，面板可进一步包含光电池，其中夹层密封光电池。
本文还公开了一种多层面板，所述多层面板包含：至少一个刚性基板；以及聚乙烯醇缩丁醛层，所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每100份聚乙烯醇缩丁醛2份至20份环氧化植物油，且所述聚乙烯醇缩丁醛层具有约35℃或约35℃以上的玻璃化转变温度。聚乙烯醇缩丁醛层还可具有约39℃或约39℃以上的玻璃化转变温度。
在一些实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层进一步包含至少一种增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯。在此实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛层包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛中组合总量小于约50份的环氧化植物油和增塑剂。
在一些实施方式中，夹层是多层的夹层。在其它实施方式中，夹层可包含第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层，其中第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层具有约20℃至约35℃的玻璃化转变温度，且其中第一聚乙烯醇缩丁醛层设置于第二聚乙烯醇缩丁醛层与第三聚乙烯醇缩丁醛层之间。
在某些实施方式中，刚性基板是玻璃。在其它实施方式中，面板可进一步包含光电池，其中夹层密封光电池。
附图说明
图1图示放置于两个弯曲的基板之间以形成多层玻璃面板的包含环氧化植物油的夹层的一个实施方式。
具体实施方式
此外，本发明描述了夹层，所述夹层由热塑性树脂、环氧化植物油和(可选地)传统增塑剂组成。使用热塑性树脂、环氧化植物油和(可选地)传统增塑剂会产生协同作用，以使得夹层流动性增大，而不牺牲通常与增大的流动性有关的其它特征(例如，增大的阻塞和蠕变、渗出、表面粗糙度的形成、降低的机械强度和降低的制造能力)。在这点上，环氧化植物油充当流动性改进剂，从而产生高流动性夹层。因此，由于所得较薄夹层具有改进的流动特性，所以较薄夹层可用于形成多层面板。
如本文所用，术语“聚合物夹层片材”、“夹层”和“聚合物熔化片材”通常可指单层片材或多层的夹层。“单层片材”正如名称一样意指挤压成为一个层的单个聚合物层。另一方面，多层的夹层可包含多个层，包括独立挤压层、共同挤压层或独立挤压层和共同挤压层的任何组合。因此，多层的夹层可包含(例如)：两个或两个以上组合在一起的单层片材(“多层片材”)；两个或两个以上共同挤压在一起的层(“共同挤压”片材)；两个或两个以上组合在一起的共同挤压片材；至少一个单层片材和至少一个共同挤压片材的组合；以及至少一个多层片材和至少一个共同挤压片材的组合。在本发明的各种实施方式中，多层的夹层包含至少两个聚合物层(例如，单个层或多个共同挤压的层)，所述两个聚合物层经设置为直接接触彼此，其中每一层包含聚合物树脂，如下文更全面详细叙述的。如本文所用的，“表层”通常是指夹层的外层，而“核心层”通常是指一或更多内层。因此，一个示范性实施方式将为：表层//核心层//表层。然而，应注意，其它实施方式包括具有大于三个层(例如，4个、5个、6个、或高达10个个别层)的夹层。另外，所使用的任何多层的夹层可通过控制层的组合物、厚度或位置等而改变。例如，在一个三层聚合物夹层片材中，两个表面层可包含具有传统增塑剂和环氧化植物油的聚乙烯醇缩丁醛(“PVB”)树脂，而中间层可包含具有或不具有添加的传统增塑剂和/或环氧化植物油的不同PVB树脂或不同热塑性材料等。因此，设想在于，多层的夹层片材的一或更多表层和核心层可由相同的热塑性材料或不同的热塑性材料组成。
虽然以下所述的实施方式涉及为PVB的聚合物树脂，但是本领域的普通技术人员将了解聚合物可为适用于多层面板的任何聚合物。典型的聚合物包括但不限于PVB、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯-乙酸乙烯酯、上述物的组合等。对夹层来说，PVB、聚氯乙烯和聚氨基甲酸酯通常为优选的聚合物；当结合包含环氧化植物油的本公开的夹层使用时，PVB尤其为优选的。
为了有助于更全面地了解本文中所公开的包含环氧化植物油的夹层，本申请案开始于，在论述将环氧化植物油作为流动性改进剂添加至夹层中之前，概述发现于夹层中(于普通夹层和本发明的夹层两者中)的常见部件和所述部件的形成。
通过使聚乙烯醇(“PVOH”)与丁醛在酸催化剂存在情况下反应的已知水性或溶剂缩醛化作用工艺、分离、稳定和干燥树脂，以生产PVB树脂。例如，此种缩醛化作用工艺公开于美国专利第2,282,057号和第2,282,026号以及《聚合物科学与工艺大全》(第3版，第8卷，第381-399页，由B.E.Wade撰写(2003年))中的乙烯缩醛聚合物(VinylAcetalPolymers)中，所述文献的全部公开内容以引用方式并入本文。树脂可以各种形式购得，例如，来自SolutiaInc.的Butvar
如本文所用的，残余的羟基含量(以PVOH计算)是指在工艺完成后聚合物链上剩余的羟基量。例如，可通过使聚乙酸乙烯酯水解成PVOH，随后使PVOH与丁醛反应，来制造PVB。在聚乙酸乙烯酯的水解工艺中，通常并不是所有的乙酸侧基均转化为羟基。此外，与丁醛的反应通常将不会导致所有羟基均转化为乙缩醛基。因而，在任何成品聚乙烯醇缩丁醛中，通常将存在作为聚合物链上侧基的残余乙酸基(如，乙酸乙烯基)和残余羟基(如，乙烯羟基)。如本文所用的，以每ASTM1396的重量百分比测量残余羟基含量。
在各种实施方式中，聚乙烯醇缩丁醛树脂包含：约9重量百分比(wt.％)至约35wt.％的羟基(以PVOH计算)、约13wt.％至约30wt.％的羟基(以PVOH计算)、约9wt.％至约22wt.％的羟基(以PVOH计算)、或约15wt.％至约22wt.％的羟基(以PVOH计算)，且最优选地，对某些实施方式来说，为约17.75wt.％至约19.85wt.％的羟基(以PVOH计算)。树脂还可以包含小于15wt.％的残余酯基、小于13wt.％的残余酯基、小于11wt.％的残余酯基、小于9wt.％的残余酯基、小于7wt.％的残余酯基、小于5wt.％的残余酯基，或小于1wt.％的残余酯基(以聚乙烯酯计算)，例如，乙酸酯，而剩下的是乙缩醛(优选地，为乙烯醇缩丁醛，但是可选地包括其它极少量的乙缩醛基，例如，2-乙基己醛基(参见(例如)美国专利第5,137,954号，所述美国专利的全部公开内容以引用方式并入本文))。
值得注意地，对给定类型的增塑剂来说，聚合物的羟基含量极大地决定了增塑剂在聚合物中的相容性。具有较大残余羟基含量的聚合物通常与降低的增塑剂相容性或容量相关联。相反地，具有较低残余羟基含量的聚合物通常将产生增大的增塑剂相容性或容量。通常，聚合物的残余羟基含量与增塑剂相容性/容量之间的此相互关系为可控的且可用以允许向聚合物树脂添加适当量的增塑剂，且可用以稳定地维持多个夹层之间的增塑剂含量差。
本发明的PVB树脂通常具有大于50000道尔顿(优选地为约70000道尔顿至约250000道尔顿的分子量，如通过使用低角度激光散射的尺寸排阻色谱法所测量的。如本文所用的，术语“分子量”意味重量平均分子量。
各种附着力控制剂(“ACAs”)可用于本发明的夹层中。夹层配方中的ACA控制片材对玻璃的附着力，以供吸收撞击于玻璃层压制件上的能量。在本发明的夹层的各种实施方式中，夹层可包含每100份树脂约0.003份至约0.15份ACA；每100份树脂约0.01份至约0.10份ACA；以及每100份树脂约0.01份至约0.04份ACA。此类ACA包括但不限于美国专利第5,728,472号(所述美国专利的全部公开内容以引用方式并入本文)中所公开的ACA、残余乙酸钠、乙酸钾、镁双(2-丁酸乙酯)和/或镁双(2-己酸乙酯)。
可将其它添加剂掺入夹层中，以增强最终产品中夹层的性能且赋予夹层某些额外特性。此类添加剂包括但不限于染色剂、色素、稳定剂(例如，紫外线稳定剂)、抗氧化剂、防阻塞剂、阻燃剂、IR吸收剂或阻断剂(例如，铟锡氧化物、氧化锡锑、六硼化镧(LaB6)和氧化铯钨)、处理助剂、流动性增强添加剂、润滑剂、抗冲改性剂、成核剂、热稳定剂、UV吸收剂、UV稳定剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、耦合剂、粘合剂、引发剂、补强添加剂和填充剂，以及为本领域的普通技术人员已知的其它添加剂。
在本发明的夹层的各种实施方式中，夹层可包含0phr(每一百份树脂中的份数)至约80phr、约10phr至约75phr、约15phr至约60phr、约25phr至约50phr、约15phr至约50phr、约10phr至约40phr、约15phr至约40phr、约25phr至约38phr、约29phr至约32phr，和约30phr传统增塑剂。当然，其它适合于特定应用的数量也可使用。
在一些实施方式中，传统增塑剂具有少于20个碳原子、少于15个碳原子、少于12个碳原子，或少于10个碳原子的碳氢化合物片段。用于这些夹层的合适的传统增塑剂包括多元酸或多元醇的酯及其它。合适的增塑剂包括(例如)三甘醇二异辛酸酯(“3GEH”)、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯、癸二酸二丁酯和上述物的混合物。更优选的增塑剂为3GEH。
如本文所用的，夹层中增塑剂或任何其它成分的量可按每一百份树脂中的份数(phr)测量(基于单位重量)。例如，如果将30克的增塑剂添加至100克的聚合物树脂，那么所得增塑聚合物的增塑剂含量将为30phr。如本文所用的，当给定夹层的增塑剂含量时，结合用于生产夹层的熔化状态的增塑剂的phr决定增塑剂含量。
增塑剂通过将自身嵌入于各聚合物链之间、将各聚合物链隔开(增大“自由体积”)、因此显著地降低聚合物树脂的玻璃化转变温度(Tg)(通常，降低0.5℃/phr-4℃/phr)、使材料变得更软，来进行工作。在这点上，可调节夹层中增塑剂的量，以影响玻璃化转变温度(Tg)。玻璃化转变温度(Tg)为使夹层从玻璃状态转变到弹性状态的温度。通常，较高的增塑剂添加量将产生降低的Tg。传统地，先前使用的夹层通常具有约0℃(针对声学(降低噪声)夹层)至约45℃(针对飓风夹层应用和飞机夹层应用)的Tg范围。令人惊讶地，在单独添加环氧化植物油或如下文所述添加环氧化植物油以与传统增塑剂组合的情况下，本发明的夹层即使在传统增塑剂与环氧化植物油的高得多的组合总量下，也能够维持与先前使用的传统夹层大致相同的玻璃化转变温度，即，0℃至45℃。针对某些实施方式(例如，包含与传统增塑剂组合的环氧化植物油的某些单层夹层)的特别优选的Tg范围为约30℃至约35℃。
夹层的玻璃化转变温度还与夹层的坚硬度相关联——玻璃化转变温度越高，夹层越坚硬。通常，具有30℃或30℃以上玻璃化转变温度的夹层可增加挡风强度和扭转刚性。另一方面，软夹层(通常，特征在于具有低于30℃玻璃化转变温度的夹层)有助于实现减弱声音作用(即，声学特征)。本发明的夹层具有约30℃或30℃以上、约35℃或35℃以上、约10℃或10℃以下、和约4℃或4℃以下的玻璃化转变温度。本发明的多层的夹层通过使用层压有较软核心层的较硬或较坚硬的表层(例如，坚硬//软//坚硬)和层压有较坚硬核心层的较软表层(例如，软//坚硬//软)，来组合这两个有利的特性(即，强度特性和声学特性)。在各种实施方式中，多层的夹层通常包含具有约25℃至约40℃、约20℃至约35℃、约25℃或约25℃以上、约30℃或约30℃以上，和约35℃或约35℃以上玻璃化转变温度的表层和约39℃或约39℃以上、约35℃或约35℃以上、约35℃或约35℃以下、约10℃或约10℃以下，和约4℃或约4℃以下的一或更多核心层。例如，以下为一些优选的多层的配置：
(Tg＞25℃)//(Tg＜10℃)//(Tg＞25℃)；
(25℃＜Tg＜40℃)//(Tg＜10℃)//(25℃＜Tg＜40℃)；
(Tg＜35℃)//(Tg＞35℃)//(Tg＜35℃)；以及
(20℃＜Tg＜35℃)//(Tg＞35℃)//(20℃＜Tg＜35℃)。
这些配置仅仅为示范性的而绝不是意味着限于本公开所涵盖的多层的配置类型。
另外，设想在于，可通过为本领域的普通技术人员已知的生产聚合物夹层片材的任何合适的工艺，生产本文所述的聚合物夹层片材，所述聚合物夹层片材能够用于多层面板(诸如，玻璃层压制件或光电模块或太阳能面板)。例如，设想在于，可通过溶液浇铸、压缩模塑、注射成型、熔化挤压、熔化吹制或任何其它为本领域的普通技术人员已知的用于生产和制造聚合物夹层片材的程序，形成聚合物夹层片材。此外，在使用多个聚合物夹层的实施方式中，设想在于，可通过共同挤压、吹制薄膜、浸涂、浸液涂漆、叶片、搅拌器、气刀、印刷、粉末涂敷、喷涂或为本领域的普通技术人员已知的其它工艺，形成这些多个聚合物夹层。虽然可涵盖为本领域的普通技术人员已知的用于生产聚合物夹层片材的所有方法以作为用于生产本文所述的聚合物夹层片材的可能方法，但是本申请案将集中于通过挤压和共同挤压工艺生产聚合物夹层片材。使用本领域已知的工艺形成本发明的最终多层玻璃面板层压制件和光电模块。
通常，从某种最基本的意义上来说，挤压为用于制造固定横截面轮廓的物件的工艺。通过推或抽材料以穿过最终产品所要横截面的模具，来完成此举。
通常，在挤压工艺中，将热塑性树脂和增塑剂(包括以上所述的那些树脂和增塑剂中的任何树脂和增塑剂)预混合且进料至挤压机装置。通常使用诸如着色剂和UV抑制剂(呈液体、粉末或丸粒形式)的添加剂，且可在进入挤压机装置之前将所述添加剂混入热塑性树脂或增塑剂中。将这些添加剂掺入热塑性聚合物树脂中，且通过延伸合成的聚合物夹层片材，以增强聚合物夹层片材的某些特性和聚合物夹层片材在最终多层玻璃面板产品(或光电模块)中的性能。
在挤压机装置中，进一步混合且熔化热塑性原材料和增塑剂(包括那些树脂、传统增塑剂、环氧化植物油和以上所述的其它添加剂中的任何物)的微粒，从而产生温度和成分通常为均匀的熔化物。一旦熔化物到达挤压机装置的末端，那么将熔化物推入挤压机模具中。挤压机模具为热塑性挤压工艺的部件，所述热塑性挤压工艺给予最终聚合物夹层片材产品的轮廓。通常，设计模具，以便熔化物从来自模具的圆柱形轮廓均匀地流动且成为产品的最终轮廓形状。只要呈现连续的轮廓，则可通过模具赋予目标聚合物夹层片材数种形状。
值得注意地，为了达成此应用的目的，处于挤压模具使熔体形成连续的轮廓后的状态下的聚合物夹层将称为“聚合物熔化片材”。在工艺中的此阶段，挤压模具已赋予热塑性树脂特定的轮廓形状，因此制造聚合物熔化片材。聚合物熔化片材始终为高度粘稠的且处于普通熔化状态。在聚合物熔化片材中，熔化物还没有冷却至片材通常被完全“凝固”的温度。因此，在聚合物熔化片材离开挤压模具之后，目前采用的热塑性挤压工艺中的下一个步骤通常为用冷却装置冷却聚合物熔化片材。用于先前所采用的工艺中的冷却装置包括但不限于喷射嘴、风扇、冷却槽和冷却辊。冷却步骤起作用，以使聚合物熔化片材凝固成为不熔化的冷却温度下通常为均匀的聚合物夹层片材。与聚合物熔化片材相反，此聚合物夹层片材并不处于熔化状态且并不是高度粘稠的。相反，此聚合物夹层片材为凝固最终形成的冷却聚合物夹层片材产品。为了达成此应用的目的，此凝固且冷却的聚合物夹层将称为“聚合物夹层片材”。
在挤压工艺的一些实施方式中，可使用共同挤压工艺。共同挤压为藉此同时挤压多个层的聚合物材料的工艺。通常，此类型的挤压使用两个或两个以上挤压机熔化且传送稳定体积通过量的具有不同黏度或其它特性的不同热塑性熔化物穿过共同挤压模具成为所要的最终形式。通常可通过调节熔化物穿过挤压模具的相对速度且可由处理每一个熔化热塑性树脂材料的个别挤压机的大小，控制在共同挤压工艺中离开挤压模具的多个聚合物层的厚度。
通常，聚合物夹层片材的厚度或规格将处于约15mils至60mils、约20mils至约50mils和约15mils至约30mils的范围内(其中多层的夹层的表层和核心层具有约2mils至约28mils的厚度)。然而，当夹层与呈波浪形或变弯曲的基板结合使用时，通常采用此范围中较厚端(例如，30mil、45mil和60mil)的夹层，视基板的翘曲而定。如下文更全面论述的，描述于本发明中使用传统增塑剂与环氧化植物油的组合的配方有利地改进了流动性，诸如当层压制件经热压处理时，并没有牺牲其它特性，进而允许使用较薄夹层；例如，在淬火层压玻璃或任何其它具有不匹配玻璃对的层压制件中，22mil夹层可替换30mil传统夹层且33mil夹层可替换45mil传统夹层。因此，可降低制造和生产的成本。
环氧化植物油被称为用于聚(氯乙烯)(“PVC”)的常见类别的添加剂，以特别地用作增塑剂和稳定剂。在处理PVC期间，氯化物与氢反应形成盐酸(“HCl”)。HCl可为最终PVC的不希望的颜色特征和不稳定性的来源。此外，环氧化植物油起除酸剂的作用以中和HCl。为此，所述环氧化植物油还被称为热稳定剂。然而，实际上并不存在(且事实上并不提倡)将环氧化植物油与PVB一起使用。一个原因在于，由于PVB中不存在氯化物，所以在处理PVB时不需要除酸剂。另外，鉴于环氧化植物油的大分子尺寸和分子结构，将环氧化植物油自身与标准的PVB树脂一起使用并不会产生在诸如坚硬度、Tg、与玻璃的附着力等方面完全等效于传统夹层的聚合物夹层。
然而，出乎意料地，现已发现环氧化植物油可成功地单独用于或与传统增塑剂组合，以用于增大PVB夹层的流动性，但不会消极地影响夹层的其它特性。如本文所用的，环氧化植物油代表实际油经环氧化的自然形式(或甘油三酸酯形式)。将此举与油的单烷基(例如，甲基、丙基或乙基)酯的环氧化作用对比，油的单烷基酯在本领域中通常还代表生物柴油。本发明的环氧化植物油包括但不限于大豆油、棕榈油、橄榄油、玉米油、菜籽油、亚麻子油、菜子油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、棕榈仁油、米糠油、红花油、芝麻油、葵花油、妥尔油和上述物的混合物。环氧化大豆油和环氧化亚麻子油为优选的且易于从供应商购得，诸如KingofPrussia，Pennsylvania的ArkemaInc.(Arkema)；Chicago，IL的HallstarCo.(Hallster)；Cleveland，OH的FerroCo.(Ferro)和Middlebury，CT的Chemtura，Corp.(Chemtura)。
另外，现已发现含盐的原环氧化植物油(如那个术语通常用于化学中且如本领域的普通技术人员所理解的)影响夹层的附着力，但是无盐的环氧化植物油不会影响夹层的附着力。在这点上，可改变环氧化油中盐的量，以控制附着力的所要量。因此，在一些实施方式中优选环氧化植物油(尤其环氧化大豆油)实质上无盐。这些实质上无盐的环氧化植物油具有(例如)小于约8.9×10-6；小于约6.7×10-6；小于约8.5×10-8；小于约4.8×10-8；约4.8×10-8至约8.9×10-6；以及约4.8×10-8至8.5×10-8的盐值(按每克环氧化植物油摩尔碱测量)。此类实质上无盐的环氧化大豆油的实例包括PlasthallESO(可购自Hallstar)、Vikoflex7170(可购自Arkema)、Plas-ChekESO(可购自Ferro)和Drapex6.8(可购自Chemtura)，其中Plas-ChekESO和Drapex6.8为尤其优选的。
虽然优选，但如本领域的普通技术人员将容易了解的，无盐环氧化植物油绝不是必需的。事实上，本文中所公开的夹层的一些实施方式包括含环氧化植物油的夹层，所述环氧化植物油具有实质上较高水平的盐。
将环氧化植物油掺入至PVB夹层中以赋予夹层所要特性的方法并不是很重要。优选地，将环氧化植物油(单独或与传统增塑剂组合)添加至熔化物中且进行挤压。当夹层包含环氧化植物油和传统增塑剂两者时，所述组合在本文中称为混合物。以足以提供夹层的流动性、玻璃化转变温度、清晰度和附着力的所要性能的浓度，将环氧化植物油和传统增塑剂混合物提供于熔化物中。对具有组合传统增塑剂和环氧化植物油混合物的夹层来说，以约1phr至约100phr、约5phr至约90phr；约1phr至约25phr；约5phr至约25phr；约5phr至约20phr；以及约8phr至约15phr的环氧化植物油浓度，将环氧化植物油掺入以上所述具有传统增塑剂的熔化物中。在各种实施方式中，混合物可包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约15份至约40份传统增塑剂和每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂至少约1份环氧化植物油。在其它实施方式中，混合物包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约25份至约38份传统增塑剂和每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约8份至约15份环氧化植物油。
在包含(例如)表层和核心层的多层的夹层中，表层和核心层可包含与传统增塑剂组合的环氧化植物油，或包含单独的环氧化植物油。对具有组合传统增塑剂和环氧化植物油的多层的夹层来说，以以上所述的浓度，将环氧化植物油掺入具有传统增塑剂的表层或核心层的熔化物中。对单独具有环氧化植物油的多层的夹层来说，一或更多核心层可包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂约60份至约100份或2份至20份环氧化植物油，其中一或更多表层的环氧化植物油含量可改变。
在这些实施方式中的任何实施方式中，传统增塑剂和环氧化植物油可为以上所述那些中的任何。在优选实施方式中，环氧化植物油为环氧化大豆油或环氧化亚麻子油，而增塑剂为三甘醇二异辛酸酯(“3GEH”)。
如上所示，本发明的夹层可用作单层片材或多层片材。在各种实施方式中，可将本发明的夹层(为单层片材或为多层片材)掺入多层面板中。
如本文所用的，多层面板可包含单个基板，诸如玻璃、丙烯酸树脂或聚碳酸酯，其中聚合物夹层片材设置于所述单个基板上，且最普遍地，聚合物薄膜进一步设置于聚合物夹层上。聚合物夹层片材和聚合物薄膜的组合在本领域中通常是指双层。具有双层构造的典型多层面板为：(玻璃)//(聚合物夹层片材)//(聚合物薄膜)，其中如上所示聚合物夹层片材可包含多个夹层，且其中所述夹层中的至少一个夹层包含单独的环氧化植物油或具有传统增塑剂的环氧化植物油。聚合物薄膜提供平滑的、薄的、刚性的基板，所述基板提供比通常用单独的聚合物夹层片材获得的基板更好的光学特性，且所述基板起性能增强层的作用。如本文所用，聚合物薄膜不同于聚合物夹层片材，原因在于聚合物薄膜自身并不提供必需的耐穿透性和玻璃维持特性，而提供性能改进，诸如红外线吸收特征。聚(对苯二甲酸亚乙酯)(“PET”)为最常使用的聚合物薄膜。
此外，多层面板可为本领域通常认为是太阳能面板的物体，其中面板进一步包含光电池，如本领域的普通技术人员对那个术语所理解的，多层面板由一或更多聚合物夹层密封。在此类情况中，夹层通常层压于光电池之上，其中构造诸如：(玻璃)//(聚合物夹层)//(光电池)//(聚合物夹层)//(玻璃或聚合物薄膜)。
本发明的夹层将最普遍地用于多层面板中，所述多层面板包含两个基板(优选地为一对玻璃片材)，其中夹层设置于两个基板之间。此类构造的实例将为：(玻璃)//(聚合物夹层片材)//(玻璃)，其中如上所示聚合物夹层片材可包含多层的夹层，且其中所述夹层中的至少一个夹层包含环氧化植物油。多层面板的这些实例绝不是限制性的，如本领域的普通技术人员将容易认识到的，除以上所述那些构造之外的许多构造可用于本发明的夹层中。
典型的玻璃层压工艺包含以下步骤：(1)装配两个基板(例如，玻璃)和夹层；(2)通过IR辐射或传送性构件将组件加热较短时段；(3)使组件穿入压力轧辊中，以进行第一次排气；(4)第二次将组件加热至约70℃至约120℃，以给予组件足以密封夹层边缘的临时附着力；；(5)使组件穿入第二压力轧辊，以进一步密封夹层边缘且允许进行进一步处理；以及(6)在135℃至150℃的温度和150psig至200psig的压力下，将组件高压处理约30分钟至90分钟。
为本领域已知且在商业上实施的用于为夹层玻璃界面除气(步骤2-5)的其它构件包括真空袋和真空环工艺，其中真空用于去除空气。
由于流动性增大，本发明的夹层可对变弯曲的玻璃基板和其它具有缺陷的玻璃(包括但不限于钢化玻璃或淬火玻璃、热强化玻璃和化学強化玻璃)尤其有用。此类变弯曲的玻璃基板可与退火(或平坦)玻璃对比。翘曲为许多材料(包括玻璃)中可出现的变形形式，且翘曲通常是由不均匀的内部应力或外部应力产生的。例如，如图1中基底(10)所示的，进行强化或钢化玻璃的工艺在淬火玻璃中产生了一些变形和滚动波形，从而使淬火玻璃不如退火玻璃平坦。当装配淬火玻璃的两个片材时，在基板自身之间和在基板与夹层之间会产生间隙。因此，在过去较厚夹层通常用于将变弯曲的玻璃充分地连接至夹层。随着本夹层(11)的流动性增大，如图1中所示，夹层(11)能够适应变弯曲的基底(10)的变形和波形。因此，较薄夹层可与变弯曲的基板一起使用，同时仍然维持优良的结合，而不牺牲夹层的其它重要的特性和特征。
虽然以上所述的实施方式代表对变弯曲的玻璃基板尤其有用的夹层，但本领域的普通技术人员将理解：在流动性可能很重要的任何时候夹层将尤其有用，包括(例如)在不匹配的玻璃和光电应用中(其中需要电部件上的流动)。
为了帮助理解本发明的夹层，对有关聚合物夹层片材和配方的特性和特征的理解也很有用，藉此可测量聚合物夹层片材的这些特性和特征。“流动性”(如在本文中所使用的那个术语)在将某点负载压力(即，4.5psi)沿厚度方向施加到样品表面上且以10℃/min加热速度将样品从40℃加热至135℃时，测量为变形(根据标准夹层较厚0.76mm使样品厚度减小标准化)。流动性通常通过热机械分析设备测量为DF135。例如，0.242mm的流动性意味着具有0.76mm厚度的夹层将在上述测试下沿厚度方向变形0.242mm。本公开的夹层具有大于约0.20mm、大于约0.22mm、大于约0.23mm、大于约0.24mm和约0.22mm至约0.24mm的流动性。
渗出是用于测量增塑剂与相关聚合物树脂的相容性的参数。相容性是增塑剂与聚合物树脂形成均一系的能力。当在辗轮式混合器中或在挤压机中混合增塑剂与聚合物时，增塑剂由于机械能所致分散于聚合物中。为了测量渗出，在给定相对湿度和恒定温度下存储和调节片材样品，且针对渗油信号定期检查片材样品。在测试结束时，去除片材上的表面油，随后，将片材称量。如果样品重量在测试之前和在测试之后相同，那么没有出现渗出。
用于描述本文中所公开的聚合物夹层的另一个参数是清晰度，通过测量雾度值或百分比决定所述清晰度。通过材料的薄膜或片材后的分散光可在穿过材料观察物件时产生朦胧的或烟雾弥漫的区域。因此，雾度值为经样品分散的光与入射光对比的定量。用混浊度测量仪(诸如，可购自HunterAssociates(Reston，VA)的型号D25)且根据使用光源C的ATSMD1003-61(1977年再颁布)程序A，在2度的观察角度下，执行百分比雾度的测试。本发明的夹层具有小于约5％、约3％、约2％、约1％和小于约1％的百分比雾度。
玻璃化转变温度还用于描述本发明的聚合物夹层。由动态机械热分析(dynamicalmechanicalthermalanalysis；DMTA)决定玻璃化转变温度(Tg)。DMTA测量存储(弹性)模数(G’)(帕斯卡)、损耗(粘稠)模数(G”)(帕斯卡)、在给定频率下作为温度函数的样本的损耗(阻尼)因素(LF)[tan(Δ)]，和温度扫描速度。在本文中使用了1Hz的频率和3℃/min的温度扫描速度。随后，由温度比例(℃)上损耗因素尖峰的位置决定Tg。
用于描述本文中所公开的聚合物夹层的另一个参数为堆叠粘附剥离力，或在两个聚合物夹层已堆叠于彼此之上之后，将一个聚合物夹层从另一个聚合物夹层剥离所需力的量。堆叠粘附剥离力为用于预测在模拟的一般客户操作状况下当聚合物夹层堆叠时聚合物夹层的阻塞出现或堆叠粘附程度的量度。
通常，按以下所述决定公开夹层的堆叠粘附剥离力。首先，在某一温度下调节片材长达某一段时间，以达到目标湿气水平。例如，在约37.2℃下调节(通常在受控环境中，诸如恒定温度和湿度(RH)腔室)聚合物夹层长达约四个(4)小时，以达到约0.40％的目标湿气水平。在调节之后，将聚合物夹层切割成为尺寸相同的样品，随后将所述样品装配成对，其中每一对样品由聚乙烯片材分离开来。随后，将对放置于彼此之上以模拟堆叠。通常，最少八(8)对和最多十四(14)对用于测试中。当完成堆叠时，基板盖(设想任何可能的基板)将放置于堆叠的顶部上，且重量将放置于基板盖的顶部上以赋予堆叠额外的向下压力。将堆叠保持于这些状态下长达一段固定时间。在一个实施方式中，将堆叠保持于这些状态下长达约二十四(24)小时。随后，将每一个片材对与堆叠分离开来，且使每一个片材对进入室温状态。在下一个步骤中，用剥离测试器(每分钟12.7cm的十字头速度)使经分离的成对片材中的每一对片材彼此“剥离”，所述剥离测试器经配置为以90度角度将夹层剥离掉。随后，通过将测量力除以夹层测试带的宽度来测量分离片材所需要的力(为样品的平均堆叠粘附剥离力)，且以单位每英寸磅(“PLI”)表达所述力。
打击附着力为用于描述本文中所公开的聚合物夹层的另一个参数。打击附着力测试(PummelAdhesionTest)广泛地用于全世界，且30多年以来打击附着力测试已成为标准的Solutia程序。所述测试测量层压结构中玻璃与夹层的附着力水平。夹层与玻璃的附着力对玻璃夹层结构的抗撞击性和长期稳定性具有很大作用。在此测试中，将层压制件冷却至0℉，且用1lb.锤子以45度角度手动打击于钢板上。随后，允许样品回到室温，随后，去除所有未附着于夹层的破碎玻璃。可将附着于夹层的剩余玻璃量与一组标准进行视觉上比较。标准对应于比例，其中不同程度的玻璃依旧附着于夹层。例如，在零打击标准下，实质上没有玻璃还附着于夹层。另一方面，在十打击标准下，实质上100％的玻璃依旧附着于夹层。对相似样本来说，将打击值分组且平均化。报道值表述了所述组的平均打击值和个别表面的打击附着力等级的最大范围。本发明的夹层具有大于4、大于6和大于8的打击附着力等级。
将要测量的最后参数为包含本文中所公开的夹层的光电模块的电功率输出。电功率输出在Spi-Sun模拟器4600SLP上测量为最大功率输出(Pmax)(瓦特)。在零时测量光电模块的Pmax，且还在模块暴露于湿热环境时随时间测量光电模块的Pmax。对后者来说，将模块放置于设置为85℃和85％相对湿度的环境腔室中，且约一周去除模块一次，冷却至25℃，随后测试Pmax。
实例
通过与包含38phr三甘醇二-(2-己酸乙酯)(“3GEH”)的标准现有技术传统夹层(指定为“传统夹层”且如下文表1中图示为CI1和CI2)比较，可最容易地了解当前公开的夹层(指定为“公开夹层”且如下文表1中图示为DI1-4)的流动性改进。另外，针对渗出、清晰度、粘附和打击附着力、流动性，以及具有公开夹层的PV模块的电功率输出，测试示范性公开夹层，以证实那些其它特征并没有受不利影响。这些实例证实夹层的增大流动性，以及其它有利的质量。公开夹层还维持其它重要的特性，包括不渗出、最佳清晰度、低堆叠粘附、高打击附着力和高电输出。
通过混合和熔化挤压100份聚乙烯醇缩丁醛树脂和其它常见添加剂(抗阻塞剂之外的添加剂)的混合物，生产示范性夹层，所述聚乙烯醇缩丁醛树脂具有18.7重量百分比残余羟基和2％的乙酸乙烯酯残余物和各种量的3GEH、环氧化大豆油(“ESO”)和抗阻塞剂(如以下表1中所示)。将所有夹层片材调节为约0.4wt％的湿气含量。
表1
实例1
表2
表2证实：与传统夹层相比，传统增塑剂与环氧化大豆油的组合始终增大夹层的流动性而不降低Tg。如以上所证实的，较高流动性夹层可以对(例如)淬火玻璃或不匹配玻璃尤其有用，因为流动性的增大允许夹层填充间隙，所述间隙为在装配两个基板时所固有的。同样重要的是，较高流动性夹层的Tg与传统夹层的Tg维持在相同水平，以便可维持夹层的机械强度以供等效夹层处理。另外，在一定量的传统增塑剂与一定量的环氧化大豆油适当组合的情况下，夹层不会出现渗出。
另外，表2证实环氧化大豆油与相关PVB树脂令人惊讶的相容性。如上所示，由于PVB和PVC的不同特征和特性，本领域的普通技术人员可预先推测：环氧化大豆油与PVB不相容。然而，现已发现，当环氧化植物油(处于公开范围中)与传统增塑剂组合时，环氧化植物油可与一定组合范围中的PVB树脂相容。当然，如本领域的普通技术人员很了解的，如果将过量环氧化植物油添加至PVB树脂中，那么将会出现渗出。
实例2
表3
表3示出雾度或光学清晰度测试结果。此表证实：具有环氧化大豆油的层压制件维持着非常低的雾度水平。事实上，含有已添加环氧化大豆油的聚合物夹层的层压制件的清晰度(雾度水平)可与传统夹层的清晰度或雾度水平相比较。
实例3
表4
表4示出堆叠粘附剥离力测试的结果。在此测试中，堆叠在69000Pa的压力下在40℃下保持为24hrs。示于表4中的结果证实：在与传统夹层相比，随着环氧化大豆油的添加堆叠粘附剥离力有利地下降了。
实例4
表5
表5示出打击附着力测试的结果。此表证实：含有已添加环氧化大豆油的聚合物夹层的层压制件的打击附着力可与传统夹层的打击附着力相比较。
实例5
使用样品DI3层压光电模块，其中样品CI1(如表1中所描述的)作为对照。模块包含3mm玻璃和具有标准标记线的5英寸×5英寸晶体PV电池。在165℃下在Nisshinbo1522N真空层压机上执行层压，其中4分钟为真空时间且7分钟为挤压时间。随后，将层压PV模块(同时仍然处于压力下)冷却至120℃。两个模块的标准测试表明：含有公开夹层的PV模块以及含有传统夹层的PV模块没有收缩或鼓泡问题，但是公开夹层(22mils)比传统夹层(30mils)在厚度上薄约27％。
随后，根据上述测试，针对最大电功率输出，测试层压PV模块。此测试的结果图示于以下表6中。
表6
表6证实：具有已添加环氧化大豆油的聚合物夹层的层压模块的最大功率输出Pmax可与具有传统夹层的层压模块的最大功率输出Pmax相比较。
实例6
通过首先制造个别层(表层和核心层)，然后将所述个别层层压在一起以形成夹层，来制备示范性多层的夹层(指定为“多层的夹层”且如下文表7中图示为MLI5-7)。通过混合和熔化挤压100份聚乙烯醇缩丁醛树脂和其它常见添加剂的混合物，生产表层，所述聚乙烯醇缩丁醛树脂具有17.7重量百分比至18.7重量百分比残余羟基和以约45phr和约40phr的量添加的环氧化大豆油(“ESO”)(如以下表7中所示)。以约7mils和约20mils的厚度生产表层。通过混合和熔化挤压100份聚乙烯醇缩丁醛树脂和其它常见添加剂的混合物，生产核心层，所述聚乙烯醇缩丁醛树脂具有9.2重量百分比残余羟基和以约90phr的量添加的环氧化大豆油(“ESO”)(如以下表7中所示)。以约10mils和约20mils的厚度生产核心层。将所有表层和核心层调节为约0.4wt％的湿气含量。随后，将表层与相应的核心层层压在一起(虽然层可替代地经共同挤压)。在以下表7中的实例中，对每一个相应的多层的夹层来说，表层的组合物和厚度均相同。然而，具有相同组合物的表层绝不是必需的。
表7
表7图示由PVB树脂组成的多层的夹层实例的配置，所述PVB树脂分别在表层1和3以及核心层2中具有不同重量百分比的残余羟基和不同含量的ESO。如表7中所示，此类多层的夹层具有两个Tg，一个针对表层而另一个针对核心层。通常，具有非常低的Tg的夹层(诸如，MLI5-7中的核心层)可提供所要的噪声减少，但是所述夹层将为非常粘且软的并且难以处理，并且所述夹层将不会具有较好的抗撞击性。另一方面，具有标准Tg的夹层(诸如，MLI5-7中的表层)提供较好的抗撞击性且处理起来没有问题(即，不会阻塞)，但所述夹层没有提供所要的噪声降低性能。然而，表7中的多层的夹层将噪声降低和抗撞击性这两个所要属性(即，噪声降低(由具有非常低Tg的核心层所致)以及较好的处理和抗撞击性性能(由具有较高Tg的表层所致)的组合性能)提供于一个多层的夹层中，所述多层的夹层易于处理且不受阻塞。
总之，包含本文所述的环氧化植物油的夹层具有许多优于先前技术中所使用的传统夹层的优点。通常，单独使用环氧化植物油或与传统增塑剂组合使用将导致用于制造多层玻璃面板的处理和原材料成本降低以及效率和总输出增大。除了这些益处之外，与先前技术中所使用的聚合物夹层相比较，如本文所述包含环氧化植物油的聚合物夹层具有增大的流动性，而不牺牲在流动性增大的情况下本领域的普通技术人员将期待的其它特性。对熟习此项技术者而言，其它优点将容易地显而易见。
虽然已结合某些实施方式(包括那些当前认为为优选的实施方式)的描述公开了本发明，但是详细说明旨在为说明性的而不应该理解为限制本发明的范围。如本领域的普通技术人员将理解的，本发明涵盖除本文中已详细描述的那些实施方式之外的实施方式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对所述实施方式进行修改和改变。
将进一步了解：在兼容的情况下，针对本发明的任何单个部件所给定的任何范围、值或特征可以与针对本公开的任何其它部件所给定的任何范围、值或特征互换地使用，以形成每一个部件具有定义值的实施方式，如本文各处所给定的。例如，在合适的情况下，夹层可形成为除了包含所给定的任何范围的增塑剂之外且除了包含所给定的任何范围的环氧化植物油之外，还包含具有所给定的任何范围的残余羟基含量的聚乙烯醇缩丁醛，以形成属于本发明范围内的许多排列，但列出所述排列将较为麻烦。此外，针对某一种类或某一范畴(诸如，环氧化植物油)提供的范围还可以应用于种类之内的物种或所述范畴的成员(诸如，环氧化大豆油)，除非另作说明。

Claims (15)

1.一种高流动性夹层，所述高流动性夹层包含：
聚乙烯醇缩丁醛树脂；以及
混合物，所述混合物包含：
至少一种增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯；以及
环氧化植物油；
其中所述夹层包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂15份至100份混合物。
2.如权利要求1所述的高流动性夹层，其中所述混合物包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂10份至75份增塑剂，所述增塑剂选自所述群组。
3.如权利要求1所述的高流动性夹层，其中所述混合物包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂25份至50份增塑剂，所述增塑剂选自所述群组。
4.如权利要求1所述的高流动性夹层，其中所述混合物包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛树脂5份至90份环氧化植物油。
5.如权利要求1所述的高流动性夹层，其中所述环氧化植物油选自由以下组成的群组：环氧化大豆油和环氧化亚麻子油。
6.如权利要求1所述的高流动性夹层，其中所述夹层是多层的夹层。
7.如权利要求1所述的高流动性夹层，其中所述高流动性夹层具有通过热机械分析设备作为DF135测量的至少0.20mm的流动性。
8.如权利要求1所述的高流动性夹层，其中所述高流动性夹层具有通过热机械分析设备作为DF135测量的至少0.22mm的流动性。
9.一种夹层，所述夹层包含：
聚乙烯醇缩丁醛层，所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每100份聚乙烯醇缩丁醛60份至100份环氧化植物油，且所述聚乙烯醇缩丁醛层具有10℃或10℃以下的玻璃化转变温度。
10.如权利要求9所述的夹层，其中所述聚乙烯醇缩丁醛层具有4℃或4℃以下的玻璃化转变温度。
11.如权利要求9项所述的夹层，所述聚乙烯醇缩丁醛层进一步包含：
至少一种增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯，
其中所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛中组合总量小于100份的环氧化植物油和增塑剂。
12.如权利要求9所述的夹层，所述夹层进一步包含第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层，所述第二聚乙烯醇缩丁醛层和所述第三聚乙烯醇缩丁醛层具有25℃至40℃的玻璃化转变温度，其中所述第一聚乙烯醇缩丁醛层设置于所述第二聚乙烯醇缩丁醛层与所述第三聚乙烯醇缩丁醛层之间。
13.一种夹层，所述夹层包含：
聚乙烯醇缩丁醛层，所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每100份聚乙烯醇缩丁醛2份至20份环氧化植物油，且所述聚乙烯醇缩丁醛层具有35℃或35℃以上的玻璃化转变温度，其中所述高流动性夹层具有通过热机械分析设备作为DF135测量的至少0.20mm的流动性。
14.如权利要求13所述的夹层，所述聚乙烯醇缩丁醛层进一步包含：
至少一种增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的群组：三甘醇二异辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯，
其中所述聚乙烯醇缩丁醛层包含每一百份聚乙烯醇缩丁醛中组合总量50份或50份以下的环氧化植物油和增塑剂。
15.如权利要求13所述的夹层，所述夹层进一步包含第二聚乙烯醇缩丁醛层和第三聚乙烯醇缩丁醛层，所述第二聚乙烯醇缩丁醛层和所述第三聚乙烯醇缩丁醛层具有20℃至35℃的玻璃化转变温度，其中所述第一聚乙烯醇缩丁醛层设置于所述第二聚乙烯醇缩丁醛层与所述第三聚乙烯醇缩丁醛层之间。
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