CN107000383A - 聚乙烯醇缩醛和纤维素酯多层夹层 - Google Patents

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Abstract

多层夹层结构,其具有第一和第二聚乙烯醇缩醛(聚(乙烯醇缩醛))层和纤维素酯层,所述纤维素酯层具有至少10密尔的厚度且经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间。纤维素酯层可以具有比至少一个聚(乙烯醇缩醛)层更高的储能模量和/或更高的Tg。该夹层结构可用于制造具有高硬挺度且具备用于各种应用(包括户外结构性应用)的良好光学透明度的玻璃面板。

Description

聚乙烯醇缩醛和纤维素酯多层夹层
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2014年12月8日的美国临时申请序列号62/088,841的优先权,其公开内容经此引用以其整体并入本文。
发明领域
本发明涉及多层聚(乙烯醇缩醛)夹层,并且更特别涉及含有纤维素酯夹层从而增加多层夹层的硬挺度的多层聚(乙烯醇缩醛)夹层。
发明背景
通常而言,多层玻璃面板是指包含多层夹层或者夹在两个玻璃窗格之间的夹层的层压件。层压多层玻璃面板常用于建筑窗户应用、用于机动车辆和飞机的窗户以及用于光伏太阳能面板中。前两个应用通常是指层压安全玻璃。层压安全玻璃中夹层的主要功能是吸收产生自施加于玻璃的冲击或力的能量,即使在施加力并且玻璃破碎时,也使玻璃层保持粘合,并且防止玻璃完全破碎成尖锐的碎片。此外,夹层通常赋予玻璃高得多的隔音等级,降低UV和/或IR光透射并且增强相关窗户的美学吸引力。
夹层通常通过以下方式生产:将聚合物树脂,例如聚(乙烯醇缩醛)与一种或多种增塑剂混合,并通过本领域技术人员已知的任意可适用的工艺或方法,包括但不限于挤出从而熔融共混或熔融加工混合物成夹层。出于各种其他目的,可以任选地添加其他另外的添加剂。在形成多层夹层之后,典型地将其收集并卷取以用于输运或储能,并在其后如下所述那样用于多层玻璃面板。
下面提供了简要的方式说明,其中多层玻璃面板通常与夹层结合生产。首先,将至少一个多层夹层放置在两个基材之间,并且从边缘修除任意多余的夹层,从而生成组装件。并不少见的是,将多个夹层置于两个基材之内,产生含多个夹层的多层玻璃面板。然后,通过本领域技术人员已知的可适用的工艺或方法;例如通过轧辊、真空袋、真空环或另一脱气机构从组装件中移除空气。此外,通过本领域普通技术人员已知的任意方法将夹层部分压粘到基材上。在最后一个步骤中,为了形成最终的整体结构,通过本领域普通技术人员已知的高温高压层压法,例如但不限于压热法使这种初步粘合更永久。
建筑层压玻璃方面的新兴市场要求多层夹层具有结构特性。这样的夹层为Eastman的Saflex DG,其由增塑的聚乙烯醇缩丁醛(“PVB”)制成。结构性聚(乙烯醇缩醛)夹层,Saflex™ DG41(具有约170,000的Mw的聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物)可商购以应用于建筑空间。Saflex™ DG夹层是比标准PVB夹层更硬的产品,并且更高的硬挺度允许用Saflex™DG夹层制造的层压件支撑更高的负载。可替代地,Saflex™ DG夹层可用于使得玻璃厚度降低,同时实现相同的层压件负载。
随着更多需要这样的较硬夹层的应用增长(单侧阳台层压件(single sidebalcony laminates)、顶棚、楼梯、支撑梁等),期望更高性能的夹层。但是,所存在的限制在于,能够以怎样的程度在合理的成本下在配制品和挤出此类配制品的能力方面开发单片PVB夹层。此外,在许多的这些结构性应用中玻璃的吸引力在于玻璃面板的透明度。对于一些应用而言,具有增加的硬挺度的玻璃面板应当也具有良好的光学透明度。
发明概述
我们已发现具有优异的硬挺度的多层夹层,并且当层压为玻璃面板时,该玻璃面板在期望此类应用的情况下任选表现出良好的透明度。
现提供多层夹层结构,其包含:
(A) 第一聚乙烯醇缩醛(“聚(乙烯醇缩醛)”)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;和
(B) 一个或多个纤维素酯(“CE”)层,其包含纤维素酯;和
(C) 第二聚(乙烯醇缩醛)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;
其中,至少一个CE层经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间。
可以在至少两个聚(乙烯醇缩醛)层之间提供多于一个CE层。CE层通过增加多层夹层的E'储能模量来为多层夹层提供结构强度。用含有CE夹层的多层夹层制造的玻璃面板具有在需要的情况下表现出良好的光学透明度的能力。
发明详述
术语“多层夹层”是至少两个层,那些层中至少一者为聚(乙烯醇缩醛)树脂,且那些层中至少一者为CE。多层可以为分别挤出的层、共挤出的层、或分别挤出的层与共挤出的层的任意组合。由此,多层夹层可以包括例如:组合在一起的两个或更多个单层夹层(“复数层夹层”);一起共挤出的两个或更多个层(“共挤出夹层”);组合在一起的两个或更多个共挤出夹层;至少一个单层夹层与至少一个共挤出夹层的组合;和,至少一个复数层夹层与至少一个共挤出夹层的组合。
无论何时提到取代度,无论是对于总DS/AGU、乙酰基DS/AGU、丙酰基DS/AGU、还是丁酰基DS/AGU,取代度是平均取代度。
多层夹层包含至少两个聚合物层(例如单层或多层共挤出层),其以直接或间接彼此接触的方式,合意地以直接彼此接触的方式设置,其中各层包含如下文更充分地详述的聚合物树脂。当采用3个或更多个层时,层中的至少三个可以被称为皮层和一个或多个芯层。如在本文中使用的,“皮层”通常是指夹层的外层,并且“一个或多个芯层”通常是指经设置在皮层之间的一个或多个内层。一个或多个芯层的至少一侧可以与皮层的至少一侧直接接触,或者可以与皮层间接接触(例如通过聚合物层)。因此,一个示例性的多层实施方案为:聚(乙烯醇缩醛)/CE/聚(乙烯醇缩醛)(例如皮层/芯层/皮层)、或聚(乙烯醇缩醛)/CE(例如皮/芯)、聚(乙烯醇缩醛)/CE/聚(乙烯醇缩醛)/聚合物膜(例如皮/芯/皮/聚合物)、或聚(乙烯醇缩醛)/CE/CE/聚(乙烯醇缩醛)(例如皮/芯/芯/皮)、或聚(乙烯醇缩醛)/CE/CE/聚(乙烯醇缩醛)/聚合物(例如皮/芯/芯/皮/聚合物、或聚(乙烯醇缩醛)/CE/聚(乙烯醇缩醛)/CE/聚(乙烯醇缩醛)。多层夹层也可以具有多于三个层(例如4、5、6、或高达10、或更多个单独的层,只要层中至少一者为聚(乙烯醇缩醛)层和CE层即可)。多层夹层可以含有2、3、4或更多个聚(乙烯醇缩醛)层,并且其中两个或更多个可以直接彼此接触、或者直接与CE层接触、或者直接与其他类型的层接触。多层夹层可以含有2、3、4或更多个CE层,并且其中两个或更多个可以直接彼此接触、或者直接与聚(乙烯醇缩醛)层接触、或者直接与其他类型的层接触。合意的是,在具有至少3个层的多层夹层结构中,至少一个CE层经设置在两个聚(乙烯醇缩醛)层之间,或者换言之,形成一个或多个芯层。所谓设置是指其位置和层不一定必须与参考层直接接触。合意的是,在具有至少3个层的多层夹层结构中,多层具有至少2个外部的聚(乙烯醇缩醛)层,或者换言之,形成一个或多个皮层。
聚(乙烯醇缩醛)层
现提供多层夹层结构,其包含:
(A) 第一聚乙烯醇缩醛(“聚(乙烯醇缩醛)”)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;和
(B) 一个或多个纤维素酯(“CE”)层,其包含纤维素酯;和
(C) 第二聚(乙烯醇缩醛)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;
其中,至少一个CE层经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间。第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层可以含有相同或不同类型的聚(乙烯醇缩醛)树脂。
下述聚(乙烯醇缩醛)树脂的说明适用于在多层夹层中使用的第一、第二、和任意其他另外的聚(乙烯醇缩醛)层或树脂。聚(乙烯醇缩醛)层中的聚(乙烯醇缩醛)和CE层中的CE为热塑性的。其制造方法不受限制。聚(乙烯醇缩醛)树脂可以通过已知的水性或溶剂缩醛化方法来制造,例如通过使PVOH与醛(例如丁醛)在酸催化剂的存在下反应、树脂的分离、稳定化和干燥来制造。这样的缩醛化方法公开在例如美国专利号2,282,057和2,282,026以及Vinyl Acetal Polymers,Encyclopedia of Polymer Science & Technology中,第三版,第8卷,第381-399页 (2003)中,其完整公开内容经此引用并入本文。
聚(乙烯醇缩醛)树脂典型地具有残留羟基含量、酯含量和缩醛含量。如在本文中使用的,残留羟基含量(以PVOH计算)是指具有残留在聚合物链上的羟基的部分的重量百分比。例如,聚(乙烯醇缩醛)可以通过下述方式制造:将聚(乙酸乙烯酯)水解为PVOH,然后使PVOH与醛(例如丁醛、丙醛等,并且合意地为丁醛)反应,以制造具有重复的乙烯醇缩丁醛单元的聚合物。在水解聚(乙酸乙烯酯)的工艺中,通常并非所有的乙酸酯侧基转化为羟基。此外,与丁醛的反应通常未使所有PVOH上的羟基转化为缩醛基团。因此,在任意制成的聚(乙烯醇缩丁醛)中,通常存在残留的酯基团,例如乙酸酯基团(作为乙酸乙烯酯基团)和残留的羟基(作为乙烯基羟基基团)作为聚合物链上的侧基,以及缩醛(例如缩丁醛)基团(作为乙烯醇缩醛基团)。如在本文中使用的,残留羟基含量以重量百分比基础按照ASTM 1396来测量。
将聚乙烯醇缩丁醛结构的一个实例用于进一步说明重量百分比如何基于与相关侧基键合的部分单元:
取以上聚乙烯醇缩丁醛的结构,缩丁醛或缩醛含量基于聚合物中单元A的重量百分比,并且OH含量基于聚合物中单元B(聚乙烯基OH部分或PVOH)的重量百分比,并且乙烯酯或酯含量基于聚合物中单元C的重量百分比。
要注意的是,对于给定类型的增塑剂,增塑剂在聚合物中的相容性很大程度上取决于聚合物的羟基含量。具有较大残留羟基含量的聚合物通常与降低的增塑剂相容性或容量有关,通常由于增塑剂的疏水性与聚合物链上存在的较少的亲水基团更相容。相反,具有较低残留羟基含量的聚合物通常将导致增加的增塑剂相容性或容量。通常,聚合物的残留羟基含量与增塑剂相容性/容量之间的这种相关性可以经操纵或利用以允许向聚合物树脂添加适当量的增塑剂,并且稳定地维持多层夹层之间的增塑剂含量上的差异。
聚(乙烯醇缩醛)树脂的羟基含量没有特别限制,但适合的量为至少约6、或至少约8、或至少约10、或至少约11、或至少约12、或至少约13、或至少约14、或至少约15、或至少约16、或至少约17、并且在各情况中最多约35重量% PVOH。例如,适合的以PVOH计算的重量百分比(重量%)羟基范围包括约6至35、或6至30、或6至25、或6至23、或6至20、或6至18、或6至17、或6至16、或6至15、或7至35、或7至30、或7至25、或7至23、或7至20、或7至18、或7至17、或7至16、或7至15、或8至35、或8至30、或8至25、或8至23、或8至20、或8至18、或8至17、或8至16、或8至15、或9至35、或9至30、或9至25、或9至23、或9至20、或9至18、或9至17、或9至16、或9至15、或10至35、或10至30、或10至25、或10至23、或10至20、或10至18、或10至17、或10至16、或10至15、或11至35、或11至30、或11至25、或11至23、或11至20、或11至18、或11至17、或11至16、或11至15、或12至35、或12至30、或12至25、或12至23、或12至20、或12至18、或12至17、或12至16、或12至15、或13至35、或13至30、或13至25、或13至23、或13至20、或13至18、或13至17、或13至16、或13至15、或14至35、或14至30、或14至25、或14至23、或14至20、或14至18、或14至17、或14至16、或14至15、或15至35、或15至30、或15至25、或15至23、或15至20、或15至18、或15至17、或15至16、或16至35、或16至30、或16至25、或16至23、或16至20、或16至18、或16至17、或17至35、或17至30、或17至25、或17至23、或17至20、或17至18。如果需要的话,所选作为PVOH的羟基重量%可以处于范围的下端点。通常,具有较低羟基重量%的聚(乙烯醇缩醛)聚合物具有吸收更多增塑剂并且更高效地将其吸收的能力。
但是,在期望光学透明度的情况下,羟基重量%可能会对聚(乙烯醇缩醛)树脂的折射率造成影响。因此,取决于所选择的CE的类型,聚(乙烯醇缩醛)的羟基重量%可以与增塑剂的量一起调节,从而在期望光学透明度的情况下实现所需的折射率。例如,以PVOH单元计算的羟基重量%的适合范围可以为15至25、或15至23、或15至20、或15至18、或15至17、或15至16、或16至25、或16至23、或16至20、或16至18、或16至17、或17至25、或17至23、或17至20、或17至18,可以对其进行选择从而增强层压至玻璃的单片夹层片材的光学透明度。
用于制造层的聚(乙烯醇缩醛)树脂还可以包含20重量%或更低、或17重量%或更低、或15重量%或更低的残留酯基团,包括13重量%或更低、或11重量%或更低、或9重量%或更低、或7重量%或更低、或5重量%或更低、或4重量%或更低的残留酯基团,其以聚乙烯基酯(例如乙酸酯)计算,其中余量为缩醛,优选丁醛缩醛,但任选以少量包含其他缩醛基团,例如2-乙基己醛基团(参见,例如美国专利号5,137,954,其完整公开内容经此引用并入本文)。以重量%计的残留酯基团的适合范围包括0至20、或0至17、或0至15、或0至13、或0至11、或0至9、或0至7、或0至5、或0至4、1至20、或1至17、或1至15、或1至13、或1至11、或1至9、或1至7、或1至5、或1至4、或1至20、或1至17、或1至15、或1至13、或1至11、或1至9、或1至7、或1至5、或1至4、或2至20、或2至17、或2至15、或2至13、或2至11、或2至9、或2至7、或2至5、或2至4、或3至20、或3至17、或3至15、或3至13、或3至11、或3至9、或3至7、或3至5、或3至4、或3至20、或3至17、或3至15、或3至13、或3至11、或3至9、或3至7、或3至5、或3至4、或4至20、或4至17、或4至15、或4至13、或4至11、或4至9、或4至7、或4至5、或6至20、或6至17、或6至15、或6至13、或6至11、或6至9。如同残留羟基测量,残留酯基团(例如乙酸酯)的重量百分比基于聚合物骨架中的部分,所述聚合物骨架上连接有乙酸酯基团,包括侧基乙酸酯基团。
本发明中使用的聚(乙烯醇缩醛)树脂还可以具有至少50重量%、或至少55重量%、或至少60重量%、或至少65重量%、或至少70重量%、或至少75重量%、或至少80重量%、或至少85重量%、或至少90重量%的缩醛含量。此外或者替代地,缩醛含量可以为最多94重量%、或最多93重量%、或最多92重量%、或最多91.%、或最多90重量%、或最多89重量%、或最多88重量%、或最多86重量%、或最多85重量%、或最多84重量%、或最多83重量%、或最多82重量%、或最多80重量%、或最多78重量%、或最多77重量%、或最多75重量%、或最多70重量%、或最多65重量%。在本发明中使用的聚(乙烯醇缩醛)树脂的缩醛含量的适合范围包括50至94、或50至93、或50至92、或50至91、或50至90、或50至89、或50至88、或50至86、或50至85、或50至84、或50至84、或50至83、或50至82、或50至80、或50至78、或50至77、或50至75、或50至70、或50至65、或55至94、或55至93、或55至92、或55至91、或55至90、或55至89、或55至88、或55至86、或55至85、或55至84、或55至84、或55至83、或55至82、或55至80、或55至78、或55至77、或55至75、或55至70、或55至65、或60至94、或60至93、或60至92、或60至91、或60至90、或60至89、或60至88、或60至86、或60至85、或60至84、或60至84、或60至83、或60至82、或60至80、或60至78、或60至77、或60至75、或60至70、或60至65、或65至94、或65至93、或65至92、或65至91、或65至90、或65至89、或65至88、或65至86、或65至85、或65至84、或65至84、或65至83、或65至82、或65至80、或65至78、或65至77、或65至75、或65至70、或70至94、或70至93、或70至92、或70至91、或70至90、或70至89、或70至88、或70至86、或70至85、或70至84、或70至84、或70至83、或70至82、或70至80、或70至78、或70至77、或70至75、或75至94、或75至93、或75至92、或75至91、或75至90、或75至89、或75至88、或75至86、或75至85、或75至84、或75至84、或75至83、或75至82、或75至80、或75至78、或75至77、80至94、或80至93、或80至92、或80至91、或80至90、或89至89、或80至88、或80至86、或80至85、或80至84、或80至83、或80至82、85至94、或85至93、或85至92、或85至91、或85至90、或85至89、或85至88、或85至86、或90至94、或90至93、或90至92。
在各情况中,缩醛含量合意地为缩丁醛含量。
范围组合中的一部分可以为对应于下表1中的复选框的那些。
表1
缩醛基团没有限制,并且可以为乙烯醇缩丙醛基团、乙烯醇缩丁醛基团等,并且合意地为乙烯醇缩丁醛基团。
聚(乙烯醇缩醛)层或至少一个皮层的重均分子量没有特别限制。聚(乙烯醇缩醛)树脂可以具有至少20,000、或至少30,000、或至少40,000、或至少50,000、或至少60,000、或至少70,000的重均分子量(Mw),其没有特定上限,尽管实践上适合的为最多300,000道尔顿,并且在各情况中,其如通过Cotts和Ouano的使用小角激光散射的尺寸排阻色谱(SEC/LALLS)法在四氢呋喃中测量。术语“分子量”表示重均分子量(Mw)。如在本说明书中阐述的用于确定分子量的方法包括使用六氟异丙醇作为移动相(0.8 mL/分钟)。各样品通过称量大约20毫克的树脂到25 mL烧瓶中,并添加10 mL的移动相来制备。然后将烧瓶放置于自动振荡设备中直至聚合物完全溶解。使用三检测器系统来实施分析,其包括Viscotek GPCmax(带有自动采样器、泵、和脱气装置)、Viscotek三重检测器TDA302(RALL/LALLS、粘度计、和DRI组合)、以及柱烘箱(可商购自Malvern Instruments,Malvern,UK)。分离通过维持在45℃下的包括I-MB型的三个Viscotek混合床柱(一个低范围和两个高范围分子量)来进行。使用具有93.458的报道分子量、0.615的特性粘度、和0.1875的差示折射率(dn/dc)值的窄聚(甲基丙烯酸甲酯)标准物(可商购自Viscotek)来校准完成的检测器设置。流动相的折射率为1.2649,并且对于PVB使用0.189的dn/dc值。使用Viscotek Omnisec 4.7.0软件(可商购自Malvern Instruments)进行数据计算。
对于聚(乙烯醇缩醛)层而言适合的Mw范围的实例包括20,000至300,000、或20,000至250,000、或20,000至220,000、或20,000至200,000、或20,000至190,000、或20,000至170,000、或20,000至160,000、或20,000至140,000、或20,000至120,000、或20,000至100,000、或20,000至90,000、或20,000至70,000、或30,000至300,000、或30,000至250,000、或30,000至220,000、或30,000至200,000、或30,000至190,000、或30,000至170,000、或30,000至160,000、或30,000至140,000、或30,000至120,000、或30,000至100,000、或30,000至90,000、或30,000至70,000、或40,000至300,000、或40,000至250,000、或40,000至220,000、或40,000至200,000、或40,000至190,000、或40,000至170,000、或40,000至160,000、或40,000至140,000、或40,000至120,000、或40,000至100,000、或40,000至90,000、或40,000至70,000、或70,000至300,000、或70,000至250,000、或70,000至220,000、或70,000至200,000、或70,000至190,000、或70,000至170,000、或70,000至160,000、或70,000至140,000、或70,000至120,000、或70,000至100,000、或70,000至90,000、或90,000至300,000、或90,000至250,000、或90,000至220,000、或90,000至200,000、或90,000至190,000、或90,000至170,000、或90,000至160,000、或90,000至140,000、或90,000至120,000、或90,000至100,000、或120,000至300,000、或120,000至250,000、或120,000至220,000、或120,000至200,000、或120,000至190,000、或120,000至170,000、或120,000至160,000、或120,000至140,000、或160,000至300,000、或160,000至250,000、或160,000至220,000、或160,000至200,000、或160,000至190,000。
聚(乙烯醇缩醛)夹层中的聚(乙烯醇缩醛)的量可以为至少60重量%、或至少65重量%、或至少70重量%、或至少75重量%、或至少80重量%、或至少85重量%、或至少90重量%、或至少95重量%。另外或替代地,存在于聚(乙烯醇缩醛)夹层中的聚(乙烯醇缩醛)的量基于聚(乙烯醇缩醛)层中的所有成分的重量计可以为最多98重量%、或最多95重量%、或最多90重量%、或最多85重量%、或最多83重量%、或最多81重量%、或最多80重量%、或最多75重量%、或最多70重量%。在各情况中,聚(乙烯醇缩醛)树脂合意地为聚乙烯醇缩丁醛树脂。
聚(乙烯醇缩醛)层的Tg可以少于50℃。聚(乙烯醇缩醛)层中的低Tg值可以有助于更高的玻璃/夹层粘合性和/或更好的吸收冲击能量的能力。合意的是,至少一个聚(乙烯醇缩醛)层的Tg为50℃或更少、或不大于49℃、或不大于48℃、或不大于47℃、或不大于46℃、或不大于45℃、或不大于44℃、或不大于43℃、或不大于42℃、或不大于41℃、或不大于40℃、或不大于39℃、或不大于38℃、或不大于37℃、或不大于36℃、或不大于37℃、或不大于36℃、或不大于35℃、或不大于34℃、或不大于33℃、或不大于32℃、或不大于31℃、或不大于30℃、并且在各情况中为至少-20℃、或至少0℃、或至少25℃。
如果需要的话,聚(乙烯醇缩醛)层的Tg可以少于至少一个CE层的Tg至少10℃、或至少20℃、或至少30℃、或至少40℃、或至少45℃、或至少50℃、或至少60℃、或至少65℃、或至少70℃、或至少75℃、或至少80℃、或至少85℃、或至少90℃、或至少95℃、或至少100℃、或至少110℃、或至少120℃、或至少130℃。
聚(乙烯醇缩醛)层的玻璃化转变温度(Tg)通过使用下述程序的流变动态分析来确定。将聚(乙烯醇缩醛)片材模制为直径25毫米(mm)的样品盘。将聚(乙烯醇缩醛)样品盘放置在Rheometrics Dynamic Spectrometer II的两个25 mm直径平行板测试固定件之间。以剪切模式在1赫兹的振荡频率下,随着聚(乙烯醇缩醛)样品的温度以2℃/分钟的速率从-20℃增加至70℃来测试聚(乙烯醇缩醛)样品盘。使用依赖于温度绘制的tanδ(衰减(damping))的最大值的位置来确定Tg。经验表明,该方法在+/-1℃以内可重现。
多层夹层的各个聚(乙烯醇缩醛)层(或皮层)可以具有至少约1密尔、或至少5密尔、或至少10密尔、或至少15密尔、或至少30密尔的厚度。对于聚(乙烯醇缩醛)层可以有多厚没有特别限制,但通常各层可以为最多120密尔、或最多95密尔、或最多90密尔、或最多80密尔、或最多65密尔。
可以将抗粘连剂添加至本发明的组合物以降低夹层的粘连水平。合意的是,将其添加至皮层或聚(乙烯醇缩醛)层。抗粘连剂为本领域中已知的,并且可以使用不会对夹层的特性造成不利影响的任意抗粘连剂。可以成功地在多层夹层中使用同时不会影响夹层的光学特性或夹层与玻璃的粘合特性的特别优选的抗粘连剂为脂肪酸酰胺(参见,例如US 6,825,255,其完整公开内容并入本文)。
可以向聚(乙烯醇缩醛)层中并入其他添加剂以增强其在最终产品中的性能,并对夹层赋予某些额外特性。这样的添加剂包括但不限于染料、颜料、稳定剂(例如紫外线稳定剂)、抗氧化剂、阻燃剂、IR吸收剂或阻断剂(例如铟锡氧化物、锑锡氧化物、六硼化镧(LaB6)和铯钨氧化物)、加工助剂、流动增强添加剂、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、偶联剂、粘合剂、底漆、补强添加剂、和填料、以及本领域普通技术人员已知的其他添加剂。
通常使用呈液体、粉末、或粒料形式的添加剂,并且可以在到达挤出机设备或与挤出机设备内部的热塑性树脂组合之前将其混合到热塑性树脂或增塑剂中。这些添加剂被并入热塑性组合物中,并进而并入所得的多层夹层中,由此增强夹层的某些特性和其在多层玻璃面板产品中的性能。
纤维素酯层
下述CE的说明适用于所有CE层和在多层夹层中使用的CE。如上文所提及,本发明的多层夹层具有下述结构:
(A) 第一聚乙烯醇缩醛(“聚(乙烯醇缩醛)”)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;和
(B) 一个或多个纤维素酯(“CE”)层,其包含纤维素酯;和
(C) 第二聚(乙烯醇缩醛)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;
其中,至少一个CE层经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间。
可用于本发明的纤维素酯可以使用本领域中已知的技术制备,或者可商购自例如Eastman Chemical Company,Kingsport,TN,U.S.A。
用于本发明的纤维素酯通常包含以下重复结构单元:
式1
其中,R可以独立地选自氢或具有2至10个碳原子的直链烷酰基(也被称为酰基)(其在与O键合时形成酯基团)。对于纤维素酯,取代水平通常被表述为取代度(“DS”),其为每个脱水葡萄糖单元(“AGU”)的取代基的平均数。括号之间的上式示出2个AGU。通常,常规的纤维素含有3个羟基/AGU,其可以被取代;因此,DS可以具有0至3的值。通常,纤维素是具有110至375的聚合度和3.0的最大DS的大型多糖。
由于DS为统计平均值,值为1并不能确保每个AGU具有单个取代基。在一些情况中,可能存在未取代的AGU、具有2个取代基的一些AGU、和具有3个取代基的一些AGU。纤维素酯可以具有以重量%基准计(酰基的总重量除以纤维素酯的总重量)至少约15、或至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少37、或至少40、或至少45重量%的总酰基含量(“TAG”),其为包括乙酰基、丙酰基、丁酰基等在内的所有R酰基的组合。上限量没有特别限制,并且可以高达全部羟基的完全取代,或者最多60重量%、或最多55重量%。所选择的以重量%计的特定总酰基含量将取决于与纤维素酯骨架键合的酰基取代基的类型以及所需的特性。TAG含量上的增加通常使得纤维素酯聚合物更疏水,增加其Tg,并提高其柔性。以重量%基准计的TAG含量的适合范围为15至60、或15至55、或20至60、或20至55、或25至60、或25至55、或30至60、或30至55、或35至60、或35至55、37至60、或37至55、或40至60、或40至55、或45至60、或45至55。为了改进与PVB膜的界面相容性和/或增强CE层的Tg,以重量基准计的TAG含量通常为30-60、或35至55、或40-60、或45-55。
“总DS”被定义为每个AGU的酰基取代基的平均数,所述取代基为具有C1-10碳、合意地为2-4个碳的任意一种或多种R基团。在本发明的一个实施方案中,CE可以具有至少1、或至少1.2、或至少1.5、或至少1.7、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.3、或至少2.4、或至少2.5、或至少2.6、并且可以为最多6、或最多5、或最多4、或最多3.5、或最多3.3、或最多3、或最多2.95、或最多2.90、或最多2.85、或最多2.8、或最多2.75、或最多2.7、或最多2.6、或最多2.5、或最多2.45、或最多2.4、或最多2.35、或最多2.3、或最多2.25、或最多2.2、或最多2.15、或最多2.1的总DS每AGU(总DS/AGU)。适合的范围是 1-6、或1-5、或1-4、或1-3.5、或1-3、或1-2.95、或1-2.90、或1-2.85、或1-2.80、或1-2.75、或1-2.7、或1-2.6、或1-2.5、或1-2.45、或1-2.4、或1-2.35、或1-2.3、或1-2.25、或 1-2.2、或1-2.15、或1-2.1、或1.2-6、或1.2-5、或1.2-4、或1.2-3.5、或1.2-3、或1.2-2.95、或1.2-2.90、或1.2-2.85、或1.2-2.80、或1.2-2.75、或1.2-2.7、或1.2-2.6、或1.2-2.5、或1.2-2.45、或1.2-2.4、或1.2-2.35、或1.2-2.3、或1.2-2.25、或 1.2-2.2、或1.2-2.15、或1.2-2.1、或1.5-6、或1.5-5、或1.5-4、或1.5-3.5、或1.5-3、或1.5-2.95、或1.5-2.90、或1.5-2.85、或1.5-2.80、或1.5-2.75、或1.5-2.7、或1.5-2.6、或1.5-2.5、或1.5-2.45、或1.5-2.4、或1.5-2.35、或1.5-2.3、或1.5-2.25、或 1.5-2.2、或1.5-2.15、或1.5-2.1、或1.7-6、或1.7-5、或1.7-4、或1.7-3.5、或1.7-3、或1.7-2.95、或1.7-2.90、或1.7-2.85、或1.7-2.80、或1.7-2.75、或1.7-2.7、或1.7-2.6、或1.7-2.5、或1.7-2.45、或1.7-2.4、或1.7-2.35、或1.7-2.3、或1.7-2.25、或1.7-2.2、或1.7-2.15、或1.7-2.1、或2-6、或2-5、或2-4、或2-3.5、或2-3、或2-2.95、或2-2.90、或2-2.85、或2-2.80、或2-2.75、或2-2.7、或2-2.6、或2-2.5、或2-2.45、或2-2.4、或2-2.35、或2-2.3、或2-2.25、或2-2.2、或2-2.15、或2-2.1、或2.2-6、或2.2-5、或2.2-4、或2.2-3.5、或2.2-3、或2.2-2.95、或2.2-2.90、或2.2-2.85、或2.2-2.80、或2.2-2.75、或2.2-2.7、或2.2-2.6、或2.2-2.5、或2.2-2.45、或2.2-2.4、或2.2-2.35、或2.2-2.3、或2.2-2.25、或2.2-2.2、或2.2-2.15、或2.2-2.1、或2.3-6、或2.3-5、或2.3-4、或2.3-3.5、或2.3-3、或2.3-2.95、或2.3-2.90、或2.3-2.85、或2.3-2.80、或2.3-2.75、或2.3-2.7、或2.3-2.6、或2.3-2.5、或2.3-2.45、或2.3-2.4、或2.3-2.35、或2.4-6、或2.4-5、或2.4-4、或2.4-3.5、或2.4-3、或2.4-2.95、或2.4-2.90、或2.4-2.85、或2.4-2.80、或2.4-2.75、或2.4-2.7、或2.4-2.6、或2.4-2.5、或2.4-2.45、或2.5-6、或2.5-5、或2.5-4、或2.5-3.5、或2.5-3、或2.5-2.95、或2.5-2.90、或2.5-2.85、或2.5-2.80、或2.5-2.75、或2.5-2.7、或2.5-2.6、或2.6-6、或2.6-5、或2.6-4、或2.6-3.5、或2.6-3、或2.6-2.95、或2.6-2.90、或2.6-2.85、或2.6-2.80、或2.6-2.75、或2.6-2.7、或2.7-6、或2.7-5、或2.7-4、或2.7-3.5、或2.7-3、或2.7-2.95、或2.7-2.90、或2.7-2.85、或2.7-2.80。合意的是,AG DS/AGU将处于2-3.5、或2-3、或2-2.95、或2-2.90、或2-2.85、或2-2.80、或 2.2-3.5、或2.2-3、或2.2-2.95、或2.2-2.90、或2.2-2.85、或2.2-2.80、或2.3-3.5、或2.3-3、或2.3-2.95、或2.3-2.90、或2.3-2.85、或2.3-2.80、或2.4-3.5、或2.4-3、或2.4-2.95、或2.4-2.90、或2.4-2.85、或2.4-2.80、或2.5-3.5、或2.5-3、或2.5-2.95、或2.5-2.90、或2.5-2.85、或2.5-2.80、2.6-3.5、或2.6-3、或2.6-2.95、或2.6-2.90、或2.6-2.85、或2.6-2.80、或2.7-3.5、或2.7-3、或2.7-2.95、或2.7-2.90、或2.7-2.85、或2.7-2.80的范围内。通常,对于AG而言的DS/AGU将处于2.3-3、或2.3-2.95、或2.3-2.90、或2.3-2.85、或2.3-2.80、或2.4-3、或2.4-2.95、或2.4-2.90、或2.4-2.85、或2.4-2.80、或2.5-3、或2.5-2.95、或2.5-2.90、或2.5-2.85、或2.5-2.80、2.6-3、或2.6-2.95、或2.6-2.90、或2.6-2.85、或2.6-2.80、或2.7-3、或2.7-2.95、或2.7-2.90、或2.7-2.85、或2.7-2.80的范围内。
CE可以具有至少约0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1.0、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.4、或至少1.6、或至少1.8、或至少2.0、或至少2.5、或至少3、或至少3.5、或至少4的羟基含量,其在各情况中均以重量%计。另外或替代地,CE可以具有最多约10、或最多约9、或最多约8、或最多约7、或最多6、或最多5.5、或最多5、或最多4.5、或最多3、或最多2.3、或最多2的羟基含量。羟基含量的重量百分比基于将所有羟基的合并重量除以整个CE聚合物的重量。羟基含量的适合范围是0.5至10、或0.5至9、或0.5至8、或0.5至7、或0.5至6、或0.5至5.5、或0.5至5、或0.5至4.5、或0.5至3、或0.5至2.3、或0.5至2、或0.6至8、或0.6至7、或0.6至6、或0.6至5.5、或0.6至5、或0.6至4.5、或0.6至3、或0.6至2.3、或0.6至2、或0.7至8、或0.7至7、或0.7至6、或0.7至5.5、或0.7至5、或0.7至4.5、或0.7至3、或0.7至2.3、或0.7至2、或0.8至8、或0.8至7、或0.8至6、或0.8至5.5、或0.8至5、或0.8至4.5、或0.8至3、或0.8至2.3、或0.8至2、或0.9至8、或0.9至7、或0.9至6、或0.9至5.5、或0.9至5、或0.9至4.5、或0.9至3、或0.9至2.3、或0.9至2、或1至8、或1至7、或1至6、或1至5.5、或1至5、或1至4.5、或1至3、或1至2.3、或1至2、或1.1至8、或1.1至7、或1.1至6、或1.1至5.5、或1.1至5、或1.1至4.5、或1.1至3、或1.1至2.3、或1.1至2、或1.2至8、或1.2至7、或1.2至6、或1.2至5.5、或1.2至5、或1.2至4.5、或1.2至3、或1.2至2.3、或1.2至2、或1.3至8、或1.3至7、或1.3至6、或1.3至5.5、或1.3至5、或1.3至4.5、或1.3至3、或1.3至2.3、或1.3至2、或1.4至8、或1.4至7、或1.4至6、或1.4至5.5、或1.4至5、或1.4至4.5、或1.4至3、或1.4至2.3、或1.4至2、或1.5至8、或1.5至7、或1.5至6、或1.5至5.5、或1.5至5、或1.5至4.5、或1.5至3、或1.5至2.3、或1.5至2、或1.6至8、或1.6至7、或1.6至6、或1.6至5.5、或1.6至5、或1.6至4.5、或1.6至3、或1.6至2.3、或1.6至2、或1.7至8、或1.7至7、或1.7至6、或1.7至5.5、或1.7至5、或1.7至4.5、或1.7至3、或1.7至2.3、或1.7至2、或1.8至8、或1.8至7、或1.8至6、或1.8至5.5、或1.8至5、或1.8至4.5、或1.8至3、或1.8至2.3、或1.8至2、或1.9至8、或1.9至7、或1.9至6、或1.9至5.5、或1.9至5、或1.9至4.5、或1.9至3、或1.9至2.3、或1.9至2、或2至8、或2至7、或2至6、或2至5.5、或2至5、或2至4.5、或2至3、或2至2.3、或2.1至8、或2.1至7、或2.1至6、或2.1至5.5、或2.1至5、或2.1至4.5、或2.2至8、或2.2至7、或2.2至6、或2.2至5.5、或2.2至5、或2.2至4.5、或2.3至8、或2.3至7、或2.3至6、或2.3至5.5、或2.3至5、或2.3至4.5、或2.5至8、或2.5至7、或2.5至6、或2.5至5.5、或2.5至5、或2.5至4.5、或2.5至3、或3至8、或3至7、或3至6、或3至5.5、或3至5、或3至4.5、或3.5至8、或3.5至7、或3.5至6、或3.5至5.5、或3.5至5、或3.5至4.5、或4至8、或4至7、或4至6、或4至5.5、或4至5,其在各情况中均以重量%计。
羟基含量的一个可替代量度基于3-总酰基DS/AGU,该余数为羟基位点每AGU(OH#/AGU)的平均数。例如,在总酰基DS/AGU为2.6的情况下,平均OH#/AGU为0.4。OH#/AGU并非取代基每AGU的量度,而是未取代的OH位点的平均数。羟基的平均OH#/AGU可以为至少0、或至少0.005、或至少0.05、或至少0.1、或至少0.15、或至少0.2、或至少0.25、或至少0.3、或至少0.35、或至少0.4 DS。在各情况中,平均OH#/AGU可以为最多1.3、或最多1.2、或最多1、或最多0.9、或最多0.8、或0.7、或最多0.65、或最多0.6、或最多0.55、或最多0.5、或最多0.45、或最多0.4、或最多0.35、或最多0.3。平均OH#/AGU的适合范围包括0.005至0.7、或0.005至0.65、或0.005至0.60、或0.005至0.55、或0.005至0.50、或0.005至0.45、或0.005至0.40、或0.005至0.35、或0.005至0.30、或0.05至0.7、或0.05至0.65、或0.05至0.60、或0.05至0.55、或0.05至0.50、或0.05至0.45、或0.05至0.40、或0.05至0.35、或0.05至0.30、或0.1至0.7、或0.1至0.65、或0.1至0.60、或0.1至0.55、或0.1至0.50、或0.1至0.45、或0.1至0.40、或0.1至0.35、或0.1至0.30、或0.15至0.7、或0.15至0.65、或0.15至0.60、或0.15至0.55、或0.15至0.50、或0.15至0.45、或0.15至0.40、或0.15至0.35、或0.15至0.30、或0.2至0.7、或0.2至0.65、或0.2至0.60、或0.2至0.55、或0.2至0.50、或0.2至0.45、或0.2至0.40、或0.2至0.35、或0.2至0.30、或0.25至0.7、或0.25至0.65、或0.25至0.60、或0.25至0.55、或0.25至0.50、或0.25至0.45、或0.25至0.40、或0.25至0.35、或0.25至0.30、或0.3至0.7、或0.3至0.65、或0.3至0.60、或0.3至0.55、或0.3至0.50、或0.3至0.45、或0.3至0.40、或0.3至0.35、或0.3至0.30。可以调节羟基数量从而通过增加羟基数量来增加其在醇中的润湿性和溶解性。可以调节羟基数量从而增强CE膜与也含有羟基含量的PVB膜的相容性。通常,平均OH#/AGU处于0.005至0.5、或0.005至0.45、或0.005至0.40、或0.005至0.35、或0.1至0.4、或0.1至0.35的范围。
DS/AGU可以指特定的取代基,例如羟基、乙酰基、丁酰基、或丙酰基。例如,乙酸纤维素可以具有约2.0至约2.5的乙酰基DS/AGU,剩余为羟基,而乙酸丙酸纤维素(“CAP”)和乙酸丁酸纤维素(“CAB”)可以具有约1.7至约2.8的总DS/AGU,剩余为羟基。
纤维素酯可以为纤维素三酯或二级纤维素酯。纤维素三酯的实例包括但不限于纤维素三乙酸酯、纤维素三丙酸酯、或纤维素三丁酸酯。二级纤维素酯的实例包括乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、和乙酸丁酸纤维素。这些纤维素酯被描述于美国专利号1,698,049;1,683,347;1,880.808;1,880,560;1,984,147、2,129,052;和3,617,201中,其经此引用以其整体以不与本文中的陈述相冲突的程度并入本文。
纤维素酯可以为乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、纤维素三乙酸酯、纤维素二乙酸酯、纤维素三丙酸酯、纤维素三丁酸酯、及其混合物。合意的是,CE为乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、或其混合物。纤维素酯可以被乙酰基、丙酰基、丁酰基、或具有1个或多个至最多10个碳的任意脂族烷酰基取代。合意的是,纤维素酯被C2-C4烷酰基取代。例如,纤维素酯可以被乙酰基、丙酰基、或丁酰基以单独或组合(例如乙酰基丙酰基或乙酰基丁酰基)的方式取代。用这些取代基制造的纤维素酯将具有乙酰基含量、丙酰基含量、和/或丁酰基含量。
纤维素酯可以具有宽泛地变化的乙酰基含量,这取决于CE是否为乙酸纤维素聚合物或混合CE。混合CE是在纤维素酯聚合物骨架上具有2种或更多种不同R基团的混合的CE,所述基团借由将相应的反应物添加到反应混合物中而存在。通常,混合CE将具有R=2(乙酰基)与其他R基团,通常R=3或4的混合。
通常,CE的乙酰基含量以重量%基准计(基于乙酰基的合并重量除以整个纤维素酯聚合物计)可以为至少2、或至少3、或至少4、或至少4.5重量%。另外或替代地,乙酰基含量可以为最多50、或最多45、或最多40、或最多30重量%、或最多25、或最多20、或最多15、或最多10、或最多8、或最多6、或最多5重量%。适合范围包括(以重量%计)2-50、或2-45、或2-40、或2-35、或2-30、或2至25、或2-20、或2-15、或2-10、或2-8、或2-6、或2-5、或3-50、或3-45、或3-40、或3-35、或3-30、或 3至25、或3-20、或3-15、或3-10、或3-8、或3-6、或3-5、或4-50、或4-45、或4-40、或4-35、或4-30、或4-25、或4-20、或4-15、或4-10、或4-8、或4-6、或4-5、或4.5-50、或4.5-45、或4.5-40、或4.5-35、或4.5-30、或4.5-25、或4.5-20、或4.5-15、或4.5-10、或4.5-8、或4.5-6、或4.5-5重量%。
CE中的乙酰基DS/AGU可以为至少大于0、或至少0.05、或至少0.1、或至少0.15、或至少0.2。另外或替代地,CE中的乙酰基的DS/AGU可以为最多6、或最多5、或最多4、或最多3.7、或最多3.5、或最多3.2、或最多3.1、或最多3.04、或最多3、或最多2.995、或最多2.95、或最多2.9、或最多2.88、或最多2.85。CE中的乙酰基的DS/AGU的适合范围包括大于0-6、或大于0至5、或大于0至4、或大于0至3.7、或大于0至3.5、或大于0至3.2、或大于0至3.04、或大于0至3、或大于0至2.995、或大于0至2.95、或大于0至2.9、或大于0至2.88、或大于0至2.85、或0.05至6、或0.05至5、或0.05至4、或0.05至3.7、或0.05至3.5、或0.05至3.2、或0.05至3.1、或0.05至3、或0.05至2.995、或0.05至2.95、或0.05至2.9、或0.05至2.88、或0.05至2.85、或0.1至6、或0.1至5、或0.1至4、或0.1至3.7、或0.1至3.5、或0.1至3.2、或0.1至3.1、或0.1至3、或0.1至2.995、或0.1至2.95、或0.1至2.9、或0.1至2.88、或0.1至2.85、或0.15至6、或0.15至5、或0.15至4、或0.15至3.7、或0.15至3.5、或0.15至3.2、或0.15至3.1、或0.15至3、或0.15至2.995、或0.15至2.95、或0.15至2.9、或0.15至2.88、或0.15至2.85、或0.2至6、或0.2至5、或0.2至4、或0.2至3.7、或0.2至3.5、或0.2至3.2、或0.2至3.1、或0.2至3、或0.2至2.995、或0.2至2.95、或0.2至2.9、或0.2至2.88、或0.2至2.85。
在作为乙酸纤维素(其未混合有并非乙酰基的任何R基团)的CE中,以重量百分比计的乙酰基的量可以为至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40重量%。另外或替代地,以重量百分比计的乙酰基的量可以为最多50、或最多45、或最多40。乙酸纤维素中的适合范围包括(以重量%计)20-50、或20-45、或20-40、或25-50、或25-45、或25-40、或30-50、或30-45、或30-40、或35-50、或35-45、或35-40重量%。通常,重量百分比将为至少30或至少35,且最多45或最多40。
乙酸纤维素中的乙酰基的DS/AGU可以为至少1.8、或至少2、或至少2.5、或至少2.7、或至少2.9、或至少3、或至少3.1、或至少3.2。乙酸纤维素可以具有对于乙酰基而言最多5、或最多4、或最多3.7、或最多3.5、或最多3.2、或最多3.1、或最多3.04的DS/AGU。乙酸纤维素中的乙酰基的DS/AGU的适合范围包括1.8至5、或1.8至4、或1.8至3.7、或1.8至3.5、或1.8至3.2、或1.8至3.1、或1.8至5、或1.8至4、或1.8至3.7、或1.8至3.5、或1.8至3.2、或1.8至3.1、或2至5、或2至4、或2至3.7、或2至3.5、或2至3.2、或2至3.1、或2.5至5、或2.5至4、或2.5至3.7、或2.5至3.5、或2.5至3.2、或2.5至3.1、或2.7至5、或2.7至4、或2.7至3.7、或2.7至3.5、或2.7至3.2、或2.7至3.1、或2.9至5、或2.9至4、或2.9至3.7、或2.9至3.5、或2.9至3.2、或2.9至3.1、或3至5、或3至4、或3至3.7、或3至3.5、或3至3.2、或3至3.1、或3.1至5、或3.1至4、或3.1至3.7、或3.1至3.5、或3.1至3.2、或3.2至5、或3.2至4、或3.2至3.7、或3.2至3.5。
混合CE可以具有丙酰基,其中R=3。混合CE中的丙酰基的重量百分比(R=3除以整个CE聚合物的重量)可以为至少15、或至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、且最多60、或最多57、或最多55、或最多52。丙酰基的重量%的适合范围为15至60、或15-57、或15-55、或15-52、或 20至60、或20-57、或20-55、或20-52、或20-50、或20-48、或20-46、或25-60、或25-57、或25-55、或25-52、或25-50、或25-48、或25-46、或30至60、或30-57、或30-55、或30-52、或30-50、或30-48、或30-46、或35至60、或35-57、或35-55、或35-52、或37-50、或37-48、或37-46、或37至60、或37-57、或37-55、或37-52、或37-50、或37-48、或37-46、或39至60、或39-57、或39-55、或39-52、或39-50、或39-48、或39-46、或40至60、或40-57、或40-55、或40-52、或40-50、或40-48、或40-46、或45至60、或45-57、或45-55、或45-52重量%。通常而言,混合CE中的丙酰基的重量%将靠近这些范围(例如30至60、或30-57、或30-55、或30-52、或35至60、或35-57、或35-55、或35-52、或40至60、或40-57、或40-55、或40-52、或45至60、或45-57、或45-55、或45-52重量%)的上端点。
混合CE中的R=3丙酰基的DS/AGU可以为最多3.5、或最多3.3、或最多3.2、或最多3、或最多2.95、或最多2.9、或最多1.1、或最多1.05、或最多1、或最多0.95、或最多0.9、或最多0.85、或最多0.8、或最多0.7、或最多0.6、或最多0.5、或最多0.4、或最多0.35、或最多0.3、或最多0.25、或最多2.85、或最多2.8、或最多2.75、或最多2.6、或最多2.5、或最多2.45、或最多2.4、或最多2.35、或最多2.3。丙酰基的DS/AGU可以为零、或至少0.6、或至少0.7、或至少1、或至少1.5、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.3、或至少2.4、或至少2.5、或至少2.6、或至少2.65、或至少2.7。混合CE中的丙酰基的DS/AGU的范围可以为0至3.5、或0至3.3、或0至3.2、或0至3、或0至2.95、或0至2.9、或0至2.85、或0至2.8、或0至2.75、或0至2.6、或0至2.5、或最多2.45、或最多2.4、或最多2.35、或最多2.3、或0.6至3.5、或0.6至3.3、或0.6至3.2、或0.6至3、或0.6至2.95、或0.6至2.9、或0.6至2.85、或0.6至2.8、或0.6至2.75、或0.6至2.6、或0.6至2.5、或0.6至2.45、或0.6至2.4、或0.6至2.35、或0.6至2.3、或0.7至3.5、或0.7至3.3、或0.7至3.2、或0.7至3、或0.7至2.95、或0.7至2.9、或0.7至2.85、或0.7至2.8、或0.7至2.6、或0.7至2.5、或0.7至2.45、或0.7至2.4、或0.7至2.35、或0.7至2.3、或0.8至3.5、或0.8至3.3、或0.8至2.7、或1至3.5、或1至3.3、或1至3.2、或1至3、或1至2.95、或1至2.9、或1至2.85、或1至2.8、或1至2.75、或1.5至3.5、或1.5至3.3、或1.5至3.2、或1.5至3、或1.5至2.95、或1.5至2.9、或1.5至2.85、或1.5至2.8、或1.5至2.75、或1.7至2.6、或1.7至2.5、或1.7至2.45、或1.7至2.4、或1.7至2.35、或1.7至2.3、或1.8至3、或1.8至2.95、或1.8至2.9、或1.8至2.85、或1.8至2.8、或1.8至2.75、或1.8至2.6、或1.8至2.5、或1.8至2.45、或1.8至2.4、或1.8至2.35、或1.8至2.3、或1.9至3、或1.9至2.95、或1.9至2.9、或1.9至2.85、或1.9至2.8、或1.9至2.75、或1.9至2.6、或1.9至2.5、或1.9至2.45、或1.9至2.4、或1.9至2.35、或1.9至2.3、或2至3.5、或2至3.3、或2至3.2、或2至3、或2至2.95、或2至2.9、或2至2.85、或2至2.8、或2至2.75、或2至2.6、或2至2.5、或2至2.45、或2至2.4、或2至2.35、或2至2.3、或 2.3至3.5、或2.3至3.3、或2.3至3.2、或2.3至3、或2.3至2.95、或2.3至2.9、或2.3至2.85、或2.3至2.8、或2.3至2.75、或2.3至2.6、或2.3至2.5、或2.3至2.45、或2.5至3.5、或2.5至3.3、或2.5至3.2、或2.5至3、或2.5至2.95、或2.5至2.9、或2.5至2.85、或2.5至2.8、或2.5至2.75、或 2.6至3.5、或2.6至3.3、或2.6至3.2、或2.6至3、或2.6至2.95、或2.6至2.9、或2.6至2.85、或2.6至2.8、或2.6至2.75。通常而言,CE的柔性和CE与聚(乙烯醇缩醛)树脂的相容性将随着丙酰基DS/AGU增加而提高。合意的是,混合CE中的丙酰基的DS将靠近所提及的范围(例如2.3至3.2、或2.3至3、或2.3至2.95、或2.3至2.9、或2.3至2.85、或2.3至2.8、或2.3至2.75、或2.5至3.2、或2.5至3、或2.5至2.95、或2.5至2.9、或2.5至2.85、或2.5至2.8、或2.5至2.75、或2.6至3.2、或2.6至3、或2.6至2.95、或2.6至2.9、或2.6至2.85、或2.6至2.8、或2.6至2.75)的上端点。
混合纤维素酯可以具有丙酰基,其中R=3。混合纤维素酯中的丙酰基的重量百分比(R=3除以整个纤维素酯聚合物的重量)可以为至少15、或至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、且最多60、或最多57、或最多55、或最多52。丙酰基的重量%的适合范围为15至60、或15-57、或15-55、或15-52、或 20至60、或20-57、或20-55、或20-52、或25-60、或25-57、或25-55、或25-52、或30至60、或30-57、或30-55、或30-52、或35至60、或35-57、或35-55、或35-52、或40至60、或40-57、或40-55、或40-52、或45至60、或45-57、或45-55、或45-52重量%。通常而言,混合纤维素酯中的丙酰基的重量%将靠近这些范围(例如30至60、或30-57、或30-55、或30-52、或35至60、或35-57、或35-55、或35-52、或40至60、或40-57、或40-55、或40-52、或45至60、或45-57、或45-55、或45-52重量%)的上端点。
混合纤维素酯中的R=3丙酰基的DS/AGU可以为最多3.5、或最多3.3、或最多3.2、或最多3、或最多2.95、或最多2.9、或最多1.1、或最多1.05、或最多1、或最多0.95、或最多0.9、或最多0.85、或最多0.8、或最多0.7、或最多0.6、或最多0.5、或最多0.4、或最多0.35、或最多0.3、或最多0.25、或最多2.85、或最多2.8、或最多2.75。丙酰基的DS/AGU可以为0、或至少0.6、或至少0.7、或至少1、或至少1.5、或至少2、或至少2.3、或至少2.4、或至少2.5、或至少2.6、或至少2.65、或至少2.7。混合纤维素酯中的丙酰基的DS/AGU的范围可以为0至3.5、或0至3.3、或0至3.2、或0至3、或0至2.95、或0至2.9、或0至2.85、或0至2.8、或0至2.75、或0.6至3.5、或0.6至3.3、或0.6至3.2、或0.6至3、或0.6至2.95、或0.6至2.9、或0.6至2.85、或0.6至2.8、或0.6至2.75、或 0.7至3.5、或0.7至3.3、或0.7至3.2、或0.7至3、或0.7至2.95、或0.7至2.9、或0.7至2.85、或0.7至2.8、或 0.8至3.5、或0.8至3.3、或0.7至2.7、或1至3.5、或1至3.3、或1至3.2、或1至3、或1至2.95、或1至2.9、或1至2.85、或1至2.8、或1至2.75、或1.5至3.5、或1.5至3.3、或1.5至3.2、或1.5至3、或1.5至2.95、或1.5至2.9、或1.5至2.85、或1.5至2.8、或1.5至2.75、或2至3.5、或2至3.3、或2至3.2、或2至3、或2至2.95、或2至2.9、或2至2.85、或2至2.8、或2至2.75、或 2.3至3.5、或2.3至3.3、或2.3至3.2、或2.3至3、或2.3至2.95、或2.3至2.9、或2.3至2.85、或2.3至2.8、或2.3至2.75、或 2.5至3.5、或2.5至3.3、或2.5至3.2、或2.5至3、或2.5至2.95、或2.5至2.9、或2.5至2.85、或2.5至2.8、或2.5至2.75、或 2.6至3.5、或2.6至3.3、或2.6至3.2、或2.6至3、或2.6至2.95、或2.6至2.9、或2.6至2.85、或2.6至2.8、或2.6至2.75。通常而言,CE的柔性和CE与聚(乙烯醇缩醛)层的相容性将随着丙酰基DS/AGU增加而提高。合意的是,混合纤维素酯中的丙酰基的DS将靠近所提及的范围(例如2.3至3.2、或2.3至3、或2.3至2.95、或2.3至2.9、或2.3至2.85、或2.3至2.8、或2.3至2.75、或2.5至3.2、或2.5至3、或2.5至2.95、或2.5至2.9、或2.5至2.85、或2.5至2.8、或2.5至2.75、或2.6至3.2、或2.6至3、或2.6至2.95、或2.6至2.9、或2.6至2.85、或2.6至2.8、或2.6至2.75)的上端点。
混合纤维素酯可以具有丁酰基,其中R=4。混合纤维素酯中的丙酰基的重量百分比(R=4除以整个纤维素酯聚合物的重量)可以为至少15、或至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、且最多60、或最多57、或最多55、或最多52。丁酰基的重量%的适合范围为15至60、或15-57、或15-55、或15-52、或 20至60、或20-57、或20-55、或20-52、或25-60、或25-57、或25-55、或25-52、或30至60、或30-57、或30-55、或30-52、或35至60、或35-57、或35-55、或35-52、或40至60、或40-57、或40-55、或40-52、或45至60、或45-57、或45-55、或45-52重量%。通常而言,混合纤维素酯中的丁酰基的重量%将靠近这些范围(例如30至60、或30-57、或30-55、或30-52、或35至60、或35-57、或35-55、或35-52、或40至60、或40-57、或40-55、或40-52、或45至60、或45-57、或45-55、或45-52重量%)的上端点。
混合纤维素酯中的R=4丁酰基的DS/AGU可以为最多3.2、或最多3、或最多2.95、或最多2.9、或最多1.1、或最多1.05、或最多1、或最多0.95、或最多0.9、或最多0.85、或最多0.8、或最多0.7、或最多0.6、或最多0.5、或最多0.4、或最多0.35、或最多0.3、或最多0.25、或最多2.85、或最多2.8、或最多2.75。丁酰基的DS可以为至少0.6、或至少0.7、或至少1、或至少1.5、或至少2、或至少2.3、或至少2.4、或至少2.5、或至少2.6、或至少2.65、或至少2.7。混合纤维素酯中的乙酰基的DS/AGU的范围可以为0-3.2、或0-3、或0-2.95、或0-2.9、或0-2.85、或0-2.8、或0-2.7、或0.6至3.2、或0.6至3、或0.6至2.95、或0.6至2.9、或0.6至2.85、或0.6至2.8、或0.6至2.75、或0.7至3.2、或0.7至3、或0.7至2.95、或0.7至2.9、或0.7至2.85、或0.7至2.8、或0.7至2.7、1至3.2、或1至3、或1至2.95、或1至2.9、或1至2.85、或1至2.8、或1至2.75、或1.5至3.2、或1.5至3、或1.5至2.95、或1.5至2.9、或1.5至2.85、或1.5至2.8、或1.5至2.75、或2至3.2、或2至3、或2至2.95、或2至2.9、或2至2.85、或2至2.8、或2至2.75、或2.3至3.2、或2.3至3、或2.3至2.95、或2.3至2.9、或2.3至2.85、或2.3至2.8、或2.3至2.75、或2.5至3.2、或2.5至3、或2.5至2.95、或2.5至2.9、或2.5至2.85、或2.5至2.8、或2.5至2.75、或2.6至3.2、或2.6至3、或2.6至2.95、或2.6至2.9、或2.6至2.85、或2.6至2.8、或2.6至2.75。通常而言,CE的柔性和CE与聚(乙烯醇缩醛)层的相容性将随着丁酰基DS/AGU增加而提高。合意的是,丁酰基的DS/AGU将靠近所提及的范围(例如2.3至3.2、或2.3至3、或2.3至2.95、或2.3至2.9、或2.3至2.85、或2.3至2.8、或2.3至2.75、或2.5至3.2、或2.5至3、或2.5至2.95、或2.5至2.9、或2.5至2.85、或2.5至2.8、或2.5至2.75、或2.6至3.2、或2.6至3、或2.6至2.95、或2.6至2.9、或2.6至2.85、或2.6至2.8、或2.6至2.75)的上端点。
可用于本发明的纤维素酯可以具有至少约12,000、或至少15,000、或至少20,000、或至少25,000、或至少30,000、或至少35,000、或至少40,000、或至少45,000、或至少50,000、或至少约55,000、或至少约60,000、或至少约65,000、或至少约70,000、并且在各情况中为最多约120,000、或最多约100,000、或最多约85,000的数均分子量(Mn)。Mn值为聚苯乙烯等价的分子量,其使用尺寸排阻色谱法来确定。适合的Mn范围包括12,000-120,000、或12,000-100,000、或12,000-85,000、或15,000-120,000、或15,000-100,000、或15,000-85,000、或20,000-120,000、或20,000-100,000、或20,000-85,000、或25,000-120,000、或25,000-100,000、或25,000-85,000、或30,000-120,000、或30,000-100,000、或30,000-85,000、或35,000-120,000、或35,000-100,000、或35,000-85,000、或40,000-120,000、或40,000-100,000、或40,000-85,000、或45,000-120,000、或45,000-100,000、或45,000-85,000、或50,000-120,000、或50,000-100,000、或50,000-85,000、或55,000-120,000、或55,000-100,000、或55,000-85,000、或60,000-120,000、或60,000-100,000、或60,000-85,000。
合意的是,所采用的CE处于较高分子量,由此提高CE层的韧性、柔性、和冲击强度。相应地,具有至少40,000、或甚至至少50,000、和至少60,000、且在各情况中为最多120,000、或最多100,000、或最多85,000的分子量的CE是合意的以获得这些特性中的一种或多种。
纤维素酯可以具有至少约55℃、或至少约60℃、或至少约70℃、或至少约75℃、或至少约80℃、或至少约85℃、或至少约90℃、或至少约95℃、或至少约100℃、或至少约110℃、或至少约120℃、或至少约130℃、或至少140℃、且最多220℃、或最多210℃、或最多200℃、或最多190℃、或最多180℃的玻璃化转变温度(“Tg”)。CE层的Tg通过不同于聚(乙烯醇缩醛)层的Tg的方法来确定。CE层的Tg通过差示扫描量热法,在10℃/分钟的扫描速率下以第二加热扫描在玻璃化转变的中点处确定。适合的范围包括55-220、或55-210、或55-200、或55-190、或55-180、或55-180、或 65-220、或65-210、或65-200、或65-190、或65-180、或85-220、或85-210、或85-200、或85-190、或85-180、100-220、或100-210、或100-200、或100-190、或100-180、或110-220、或110-210、或110-200、或110-190、或110-180、或120-220、或120-210、或120-200、或120-190、或120-180、或130-220、或130-210、或130-200、或130-190、或130-180、或140-220、或140-210、或140-200、或140-190、或140-180。
用以赋予CE层硬挺度和刚度的Tg的合意范围为具有至少100℃、或至少110℃、或至少120℃、或至少130℃的Tg的那些。
如在本文中使用的聚合度(“DP”)是指每分子纤维素酯的AGU的数量。DP没有特别限制,尽管期望采用具有羟基含量和对于成膜而言足够高的分子量的组合的纤维素酯。在本发明的一个实施方案中,纤维素酯可以具有至少约110、或至少约120、或至少约130、或至少约140、或至少约150、或至少约160、或至少约170、或至少约180、或至少约190、或至少约200、或至少约210、或至少约220、或至少约230、或至少约240、且最多约350、或最多约325、或最多约300的DP。
CE可以具有至少约0.005、或至少0.01、或至少0.05、或至少0.1、或至少0.5、或至少1、或至少1.5、或至少2、或至少4、或至少5、或至少7、或至少10、或至少12、或至少15、且最多50、或最多45、或最多40、或最多35、或最多30、或最多25帕斯卡-秒(“Pa.s”)的落球粘度,其如通过ASTM D817,式A测量。粘度的适合范围包括0.005至50、或0.005至35、或0.01至50、或0.01至35、或0.01至30、或0.01至25、或0.01至20、或0.01至15、或0.01至10、或0.01至7、或0.01至6、或0.01至5、或0.01至4、或0.01至3、或0.01至2、或0.01至1、或0.2至50、或0.2至35、或0.2至30、或0.2至25、或0.2至25、或0.2至20、或0.2至15、或0.2至10、或0.2至7、或0.2至6、或0.2至5、或0.2至4、或0.2至3、或0.2至2、或0.2至1、或1.5至50、或1.5至40、或1.5至35、或1.5至30、或1.5至25、或1.5至20、或1.5至15、或1.5至10、或1.5至7、或1.5至6、或1.5至5、或1.5至4、或1.5至3、或1.5至2、或2至50、或2至35、或2至30、或2至25、或2至25、或2至20、或2至15、或2至10、或2至7、或2至6、或2至5、或2至4、或2至3、或4至50、或4至35、或4至30、或4至25、或4至25、或4至20、或4至15、或4至10、或4至7、或4至6、或4至5、或5至50、或5至35、或5至30、或5至25、或5至25、或5至20、或5至15、或5至10、或5至7、或5至6、或10至50、或10至45、或10至40、或10至35、或10至30、或10至25、或10至25、或10至20、或10至15、或12至50、或12至45、或12至40、或12至35、或12至30、或12至30、或12至25、或12至25、或12至20、或12至15、或15至50、或15至45、或15至40、或15至35、或15至30、或15至25、或15至25、或15至20。
纤维素酯合意地未在先前经受原纤化或任意其他产生纤维的工艺。纤维素酯并非呈原纤形式,并且可以被称为“非原纤”。
至少一个CE层经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间,并且具有至少 1密尔、或至少5密尔、或至少10密尔的厚度。合意的是,CE层具有至少5密尔、或至少10密尔、或至少11密尔、或至少12密尔、或至少13密尔、或至少14密尔、或至少15密尔、或至少16密尔、或至少17密尔、或至少17密尔、或至少18密尔、或至少19密尔、或至少20密尔、或至少21密尔、或至少22密尔、或至少23密尔、或至少24密尔、或至少25密尔的厚度。另外或替代地,CE层可以具有最多2000密尔、或最多1000密尔、或最多500密尔、或最多100密尔、或最多80密尔、或最多50密尔、或最多45密尔、或最多40密尔、或最多35密尔、或最多30密尔的厚度。适合的范围包括10-2000、或10-1000、或10-500、或10-100、或10-80、或10-50、或10-45、或10-40、或10-35、或10-30、或11-2000、或11-1000、或11-500、或11-100、或11-80、或11-50、或11-45、或11-40、或11-35、或11-30、或12-2000、或12-1000、或12-500、或12-100、或12-80、或12-50、或12-45、或12-40、或12-35、或12-30、或13-2000、或13-1000、或13-500、或13-100、或13-80、或13-50、或13-45、或13-40、或13-35、或13-30、或14-2000、或14-1000、或14-500、或14-100、或14-80、或14-50、或14-45、或14-40、或14-35、或14-30、或15-2000、或15-1000、或15-500、或15-100、或15-80、或15-50、或15-45、或15-40、或15-35、或15-30、或16-2000、或16-1000、或16-500、或16-100、或16-80、或16-50、或16-45、或16-40、或16-35、或16-30、或17-2000、或17-1000、或17-500、或17-100、或17-80、或17-50、或17-45、或17-40、或17-35、或17-30、或18-2000、或18-1000、或18-500、或18-100、或18-80、或18-50、或18-45、或18-40、或18-35、或18-30、或19-2000、或19-1000、或19-500、或19-100、或19-80、或19-50、或19-45、或19-40、或19-35、或19-30、或 20-2000、或20-1000、或20-500、或20-100、或20-80、或20-50、或20-45、或20-40、或20-35、或20-30、或21-2000、或21-1000、或21-500、或21-100、或21-80、或21-50、或21-45、或21-40、或21-35、或21-30、或22-2000、或22-1000、或22-500、或22-100、或22-80、或22-50、或22-45、或22-40、或22-35、或22-30、或23-2000、或23-1000、或23-500、或23-100、或23-80、或23-50、或23-45、或23-40、或23-35、或23-30、或24-2000、或24-1000、或24-500、或24-100、或24-80、或24-50、或24-45、或24-40、或24-35、或24-30、或25-2000、或25-1000、或25-500、或25-100、或25-80、或25-50、或25-45、或25-40、或25-35、或25-30,在各情况中以密尔计。对于大多数应用而言,CE层的厚度可以为10-100、或10-80、或10-50、或10-45、或10-40、或10-35、或12-100、或12-80、或12-50、或12-45、或12-40、或12-35、或15-100、或15-80、或15-50、或15-45、或15-40、或15-35、或18-100、或18-80、或18-50、或18-45、或18-40、或18-35、或20-100、或20-80、或20-50、或20-45、或20-40、或20-35、或23-100、或23-80、或23-50、或23-45、或23-40、或23-35、或25-100、或25-80、或25-50、或25-45、或25-40、或25-35,在各情况中以密尔计。
至少一个CE层合意地具有至少200,000,000帕斯卡、或至少300,000,000帕斯卡、或至少400,000,000帕斯卡、或至少500,000,000帕斯卡、或至少600,000,000帕斯卡、或至少700,000,000帕斯卡、或至少800,000,000帕斯卡、或至少900,000,000帕斯卡、或至少1,000,000,000帕斯卡的E'储能模量。没有特定的上限,尽管实践上CE层或者多层夹层的一个或多个芯层可以获得高达3,000,000,000帕斯卡、或高达2,000,000,000的E'储能模量。
纤维素酯可以通过现有技术中已知的任意方法来生产。用于生产纤维素酯的方法的实例教导在Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第五版,第5卷,Wiley-Interscience,New York (2004),第394-444页中。用于生产纤维素酯的起始材料的纤维素可以以不同级别且从例如棉短绒、针叶木浆、阔叶木浆、玉米纤维和其他农业来源以及细菌纤维素等来源获得。
生产纤维素酯的一个方法为通过酯化。在这样的方法中,将纤维素与适当的有机酸、酸酐和催化剂混合,然后转化为纤维素三酯。然后通过向纤维素三酯中添加水-酸混合物来进行酯水解,其可以经过过滤以除去任何凝胶颗粒或纤维。向混合物中添加水以沉淀出纤维素酯。纤维素酯可以用水洗涤从而除去反应副产物,接着脱水并干燥。
经水解的纤维素三酯可以具有独立地选自具有2至10个碳原子的烷酰基的三个取代基。纤维素三酯的实例包括纤维素三乙酸酯、纤维素三丙酸酯、和纤维素三丁酸酯、或纤维素的混合三酯,例如乙酸丙酸纤维素和乙酸丁酸纤维素。这些纤维素三酯可以通过本领域技术人员已知的多种方法制备。例如,纤维素三酯可以通过在催化剂例如H2SO4的存在下,在羧酸和酸酐的混合物中对纤维素进行非均相酰化来制备。纤维素三酯还可以通过对溶解于适当的溶剂(例如LiCl/DMAc、或LiCl/NMP)中的纤维素进行均相酰化来制备。
本领域技术人员将理解的是,纤维素三酯的商业术语也涵盖未完全被酰基取代的纤维素酯。例如,可商购自Eastman Chemical Company,Inc.,Kingsport,TN,U.S.A.的纤维素三乙酸酯通常具有约2.85至约2.95的DS。
在将纤维素酯化为三酯之后,可以通过水解或通过醇解来除去部分酰基取代基从而得到二级纤维素酯。二级纤维素酯也可以直接通过使用有限量的酰化反应试剂以不水解的方式制备。当反应在将溶解纤维素的溶剂中进行时,该方法特别有用。
CE的多分散性没有特别限制。多分散性可以为1至4、或1至3.7、或1.1至3.7、或1.2至3.5、或1.2至3.3。
可以用于CE层的适合的CE的额外实例如表2中所列。
表2
适合的纤维素酯的还进一步的实例包括:
A. 具有2.5-3的总DS/AGU、不大于4重量%的OH重量%、2.3-3的丙酰基或丁酰基DS/AGU、和约0.05至0.4的乙酰基DS/AGU;约30,000至约100,000的数均分子量;以及至少80的Tg的纤维素酯;或
B. 具有2.5-3的总DS/AGU、2.5-2.95的丙酰基DS/AGU、0.05至0.4的乙酰基DS/AGU、和40,000至85,000的Mn的纤维素酯;或
C. 具有至少2.5的总DS/AGU;1.8-2.5或1.8至2.35的丙酰基或丁酰基DS/AGU;最多0.35、或最多0.25、或最多0.2的乙酰基DS/AGU;以及3-6的OH重量%的CE;或
D. 具有少于4重量%的量的乙酰基、39-46重量%的量的丙酰基或丁酰基、以及3-6重量%的量的OH基团的CE。
如本说明书和权利要求书通篇使用的CE层是指以任意量含有纤维素酯的夹层。(一个或多个)CE层合意地主要为(基于所有聚合物且排除增塑剂计为50重量%或更多)纤维素酯。CE层的组合物可以以基于层中的所有聚合物(排除增塑剂)的重量计至少10重量%、60重量%、或至少65重量%、或至少70重量%、或至少75重量%、或至少80重量%、或至少85重量%、或至少90重量%、或至少95重量%、或至少98重量%的量含有CE。进一步,CE层中CE的量可以为基于CE层中所有成分的重量计至少51重量%、或至少60重量%、或至少65重量%、或至少70重量%、或至少75重量%、或至少80重量%、或至少85重量%、或至少90重量%、或至少95重量%、且最多99重量%。
合意的是,在其中CE层不包含基于CE层中的所有聚合物计100% CE的情况下,至少一种其他类型的聚合物为如上所述的聚(乙烯醇缩醛)。在CE层中与CE共混的聚(乙烯醇缩醛)的量可以为CE中聚合物的余量。例如,基于CE层中所有聚合物(排除增塑剂)计的CE/聚(乙烯醇缩醛)重量比可以为1:9、或1.5:8.5、或2:8、或3:7、或4:6、或5:5、或6:4、或7:3、或8:2、或9:1。
增塑剂
聚(乙烯醇缩醛)层和/或CE层可以使用一种或多种增塑剂进行改性。如在本文中使用的,多层夹层中增塑剂或者任意其他组分的量可以测量为以重量每重量基准计的份每百份树脂(phr)。例如,如果向100克的聚(乙烯醇缩醛)树脂中添加30克的增塑剂,则所得增塑的聚(乙烯醇缩醛)的增塑剂含量为30 phr。如在本文中使用的,当给定夹层的增塑剂含量时,增塑剂含量参照对应的聚(乙烯醇缩醛)或CE中的增塑剂的phr来确定。
(一个或多个)聚(乙烯醇缩醛)层或皮层可以含有至少15、或至少17、或至少20、或至少23、或至少25、或至少27、或至少30、或至少32、或至少35 phr的增塑剂、且最多80、或最多70、或最多60、或最多50、或最多45、或最多40、或最多35、或最多30 phr的增塑剂。聚(乙烯醇缩醛)层或者任意一个或多个皮层内的增塑剂以phr计的适合范围包括15至80、或15至70、或15至60、或15至50、或15至45、或15至40、或15至35、或15至30、20至80、或20至70、或20至60、或20至50、或20至45、或20至40、或20至35、或20至30、25至80、或25至70、或25至60、或25至50、或25至45、或25至40、或25至35、或25至30、30至80、或30至70、或30至60、或30至50、或30至45、或30至40、或30至35、或35至30、35至80、或35至70、或35至60、或35至50、或35至45、或35至40 phr的增塑剂。
(一个或多个)CE层可以含有基于CE层的重量计至少2、或至少5、或至少8、或至少10、或至少13、或至少15、或至少18、或至少20重量%的增塑剂、且最多100、或最多80、或最多70、或最多60、或最多50、或最多40、或最多30、或最多25、或最多20重量%的增塑剂。CE层或者皮层中任意一个或多个内的以重量%计的增塑剂的适合范围包括2至100、或2至80、或2至70、或2至60、或2至50、或2至40、或2至30、或2至25、或2至20、或5至100、或5至80、或5至70、或5至60、或5至50、或5至40、或5至30、或5至25、或5至20、或8至100、或8至80、或8至70、或8至60、或8至50、或8至40、或8至30、或8至25、或8至20、10至100、或10至80、或10至70、或10至60、或10至50、或10至40、或10至30、或10至25、或10至20、或15至100、或15至80、或15至70、或15至60、或15至50、或15至40、或15至30、或15至25、或15至20重量%的增塑剂。
CE层的优点之一在于,其可以耐受高负载的增塑剂,同时维持可接受的硬挺度/模量,即维持即使不显著高于也至少高于聚(乙烯醇缩醛)层的E'储能模量(例如高至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少30%、或至少40%)的E'储能模量。因此,上述CE层中的高增塑剂量是可容忍的,这是由于CE层的硬挺度/模量不会下降至低于聚(乙烯醇缩醛)层的硬挺度/模量。进一步,CE层可以耐受增塑剂从聚(乙烯醇缩醛)层迁移至CE层中,同时继续维持高于至少一个聚(乙烯醇缩醛)层的模量的模量。
相应地,多层夹层可以由聚(乙烯醇缩醛)(HP)/CE(LP)/聚(乙烯醇缩醛)(HP)结构构成,其中LP为低增塑剂,HP为高增塑剂,其各自彼此相关。
在任意层中使用的增塑剂的类型没有特别限制,并且可以相同或不同。用于改性的增塑剂可以为本领域中已知的能够降低纤维素酯的熔体温度和/或熔体粘度的任意增塑剂。增塑剂可以在结构上为单体或聚合的。
增塑剂可以为具有30或更少、或25或更少、或20或更少、或15或更少、或12或更少、或10或更少个碳原子,并且在各情况中具有至少6个碳原子的烃链段的的化合物。适用于这些夹层中的常规增塑剂尤其包括多元酸或多元醇的酯。适合的增塑剂包括例如三乙二醇二(2-乙基己酸酯)(“3GEH”)、三乙二醇二(2-乙基丁酸酯)、三乙二醇二庚酸酯、四乙二醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、己二酸己基环己基酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯、辛二酸二丁酯、蓖麻酸丁酯、蓖麻油、邻苯二甲酸二丁氧基乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三辛酯、椰油脂肪酸的三乙二醇酯(triethyl glycol ester)、聚氧乙烯松香衍生物的苯基醚、油改性的癸二酸醇酸树脂(sebacic alkyd resins)、磷酸三甲苯酯、及其混合物。合意的增塑剂为3GEH。
此外,其他增塑剂(例如高折射率增塑剂)也可以以单独或与另一增塑剂组合的方式用于多层夹层中。高折射率增塑剂的实例尤其包括但不限于多元酸或多元醇的酯、聚己二酸酯、环氧化物、邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、苯甲酸酯、甲苯甲酸酯、偏苯三酸酯和其他特种增塑剂。适合的增塑剂的实例包括但不限于二丙二醇二苯甲酸酯、三丙二醇二苯甲酸酯、聚丙二醇二苯甲酸酯、苯甲酸异癸酯、苯甲酸-2-乙基己酯、二乙二醇苯甲酸酯、丙二醇二苯甲酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇苯甲酸酯异丁酸酯、1,3-丁二醇二苯甲酸酯、二乙二醇二邻甲苯甲酸酯、三乙二醇二邻甲苯甲酸酯、二丙二醇二邻甲苯甲酸酯、二苯甲酸-1,2-辛基酯、偏苯三酸三-2-乙基己酯、对苯二甲酸二-2-乙基己酯、双酚A双(2-乙基己酸酯)、乙氧基化壬基酚、及其混合物。更优选的高折射率增塑剂的实例为二丙二醇二苯甲酸酯和三丙二醇二苯甲酸酯。
其他可用的增塑剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸辛基二苯基酯、磷酸二苯基联苯基酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二苄酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯(butyl phthalyl butyl glycolate)、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯(ethyl phthalylethyl glycolate)、甲基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯(methyl phthalyl ethyl glycolate)、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三正丁酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三正丁酯、和乙酰基柠檬酸三正(2-乙基己基)酯。
增塑剂可以为包含以下的一种或多种酯:(i)至少一种酸残基,其包括邻苯二甲酸、己二酸、偏苯三酸、丁二酸、苯甲酸、壬二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、丁酸、戊二酸、柠檬酸、和/或磷酸的残基;和(ii)醇残基,其包含含有最多约20个碳原子的一种或多种脂族醇、脂环族醇、或芳族醇的残基。
增塑剂可以包含含有选自以下的残基的醇残基:硬脂醇、月桂醇、苯酚、苯甲醇、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、乙二醇、新戊二醇(neopentyl glycol)、1,4-环己烷二甲醇、和二乙二醇。
增塑剂可以选自以下中的至少一种:苯甲酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、亚芳基-双(二芳基磷酸酯)、和间苯二甲酸酯。在另一个实施方案中,增塑剂包含二乙二醇二苯甲酸酯,在本文中缩写为“DEGDB”。
增塑剂可以包含含有C2-10二酸残基,例如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、和癸二酸;以及C2-10二醇残基的脂族聚酯。
增塑剂可以包含二醇残基,其可以为以下C2-C10二醇中至少一种的残基:乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,5-戊二醇、三乙二醇、和四乙二醇。
增塑剂可以包括聚二醇,例如聚乙二醇、聚丙二醇、和聚丁二醇。这些可以为低分子量二聚体和三聚体至高分子量低聚物和聚合物。在一个实施方案中,聚二醇的分子量可以为约200至约2,000。
增塑剂可以包含以下中至少一种:Resoflex® R296 增塑剂、Resoflex® 804 增塑剂、SHP(山梨糖醇六丙酸酯)、XPP(木糖醇五丙酸酯)、XPA(木糖醇五乙酸酯)、GPP(葡萄糖五乙酸酯)、GPA(葡萄糖五丙酸酯)、和APP(阿拉伯糖醇五丙酸酯)。
增塑剂可以包含:一种或多种约5至约95重量%的C2-C12碳水化合物有机酯,其中碳水化合物包含约1至约3个单糖单元;和,约5至约95重量%的C2-C12多元醇酯,其中多元醇衍生自C5或C6碳水化合物。在一个实施方案中,多元醇酯不包含或不含一种或多种多元醇乙酸酯。
增塑剂可以包含至少一种碳水化合物酯,并且碳水化合物酯的碳水化合物部分衍生自一种或多种选自葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、乳糖、果糖、山梨糖、蔗糖、纤维二糖、纤维三糖、和棉子糖的化合物。
增塑剂可以包含至少一种碳水化合物酯,并且碳水化合物酯的碳水化合物部分包含α-葡萄糖五乙酸酯、β-葡萄糖五乙酸酯、α-葡萄糖五丙酸酯、β-葡萄糖五丙酸酯、α-葡萄糖五丁酸酯、和β-葡萄糖五丁酸酯中的一种或多种。
增塑剂可以包含至少一种碳水化合物酯,并且碳水化合物酯的碳水化合物部分包含α-端基差向异构体、β-端基差向异构体、或其混合物。
纤维素酯可以用一种或多种增容剂改性。增容剂可以占纤维素酯组合物的至少约1、2、3、或5重量%。另外或替代地,增容剂可以占纤维素酯组合物的不多于约40、30、25、或20重量%。
当利用非反应性增容剂时,增容剂可以含有与纤维素酯相容的第一链段和与聚(乙烯醇缩醛)相容的第二链段。在这种情况中,第一链段含有提供与纤维素酯的相容性的极性官能团,其包括但不限于诸如醚、酯、酰胺、醇、胺、酮、和缩醛之类的极性官能团。第一链段可以包括以下的低聚物或聚合物:纤维素酯;纤维素醚;聚氧化烯,例如聚氧乙烯、聚氧丙烯、和聚氧丁烯;聚二醇,例如聚乙二醇、聚丙二醇、和聚丁二醇;聚酯,例如聚己内酯、聚乳酸、脂族聚酯、和脂族-芳族共聚酯;聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯;聚缩醛;聚乙烯基吡咯烷酮;聚乙酸乙烯酯;和聚乙烯醇。在一个实施方案中,第一链段为聚氧乙烯或聚乙烯醇。
第二链段可以与聚(乙烯醇缩醛)相容并含有非极性基团。第二链段可以含有饱和的和/或不饱和的烃基。在一个实施方案中,第二链段可以为低聚物或聚合物。在另一个实施方案中,非反应性增容剂的第二链段选自聚烯烃、聚二烯、聚芳族化合物(polyaromatics)、和共聚物。
在一个实施方案中,非反应性增容剂的第一和第二链段可以呈二嵌段、三嵌段、分支、或梳形结构。在这一实施方案中,非反应性增容剂的分子量可以为约300至约20,000、500至约10,000、或1,000至约5,000。非反应性增容剂的链段比率可以为约15至约85百分比的极性第一链段比约15至约85百分比的非极性第二链段。
非反应性增容剂的实例包括但不限于乙氧基化醇、乙氧基化烷基酚、乙氧基化脂肪酸、环氧丙烷和环氧乙烷的嵌段聚合物、聚甘油酯、多糖酯、和脱水山梨糖醇酯。乙氧基化醇的实例为C11-C15仲醇乙氧基化物、聚氧乙烯鲸蜡基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、和用环氧乙烷乙氧基化的C12-C14天然直链醇。C11-C15仲乙氧基化物可以作为Dow Tergitol® 15S获自Dow Chemical Company。聚氧乙烯鲸蜡基醚和聚氧乙烯硬脂基醚可以以Brij®系列的产品获自ICI Surfactants。用环氧乙烷乙氧基化的C12-C14天然直链醇可以以Genapol®系列的产品获自Hoechst Celanese。乙氧基化的烷基酚的实例包括辛基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇(octylphenoxy poly(ethyleneoxy)ethanol)和壬基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇(nonylphenoxy poly(ethyleneoxy)ethanol)。辛基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇可以作为Igepal® CA系列的产品获自Rhodia,壬基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇可以作为Igepal CO系列的产品获自Rhodia,或者作为Tergitol® NP获自Dow Chemical Company。乙氧基化脂肪酸包括聚乙二醇单硬脂酸酯或单月桂酸酯,其可以以Nopalcol®系列的产品获自Henkel。环氧丙烷和环氧乙烷的嵌段聚合物可以以Pluronic®系列的产品获自BASF。聚甘油酯可以以Drewpol®系列的产品获自Stepan。多糖酯可以以作为烷基聚葡糖苷的Glucopon®系列的产品获自Henkel。脱水山梨糖醇酯可以以Tween®系列的产品获自ICI。
在本发明的另一个实施方案中,增容剂可以是反应性的。反应性的增容剂包含与组合物的一种组分相容且具有能够与组合物的另一种组分反应的官能的聚合物或低聚物。存在两种类型的反应性增容剂。第一反应性增容剂具有与聚(乙烯醇缩醛)的非极性链段相容的烃链,还具有能够与纤维素酯反应的官能。这样的官能团包括但不限于羧酸、酸酐、酰氯、环氧化物、和异氰酸酯。这种类型的反应性增容剂的具体实例包括但不限于:长链脂肪酸,例如硬脂酸(十八烷酸);长链脂肪酸酰氯,例如硬脂酰氯(十八烷酰氯);长链脂肪酸酐,例如硬脂酸酐(十八烷酸酐);环氧化油和脂肪酯;苯乙烯-马来酸酐共聚物;马来酸酐接枝的聚丙烯;马来酸酐与烯烃和/或丙烯酸酯的共聚物,例如乙烯、丙烯酸酯和马来酸酐的三元共聚物;和,甲基丙烯酸缩水甘油酯与烯烃和/或丙烯酸酯的共聚物,例如乙烯、丙烯酸酯、和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物。
反应性增容剂可以作为以下产品获得:SMA® 3000苯乙烯-马来酸酐共聚物(来自Sartomer/Cray Valley)、Eastman G-3015®马来酸酐接枝的聚丙烯(来自EastmanChemical Company)、Epolene® E-43马来酸酐接枝的聚丙烯(获自Westlake Chemical)、Lotader® MAH 8200乙烯、丙烯酸酯和马来酸酐的无规三元共聚物(获自Arkema)、Lotader® GMA AX 8900乙烯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的无规三元共聚物、和Lotarder® GMA AX 8840乙烯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的无规三元共聚物。
用层压在两个玻璃基材之间的多层夹层中的CE夹层制成的玻璃面板具有良好的光学透明度。层压在玻璃基材之间的多层夹层的透明度可以通过测量雾度值来确定,所述雾度值是未透过含有多层夹层的片状玻璃面板的光的定量。百分比雾度可以根据以下技术来测量。可以根据ASTM D1003-61(1977年重新核准)-程序A,使用发光体C,在2°的观察角度下使用用于测量雾度量的装置(可获自Hunter Associates (Reston,VA.)的雾度计,ModelD25)。
根据本发明所述的多层夹层、和含有本发明的多层夹层的玻璃面板的百分比雾度可以为10%或更少、或8%或更少、或5%或更少、或4%或更少、或3%或更少、或2%或更少、或1%或更少。
粘合控制剂
除了使用如上所述的增塑剂之外,还可以在聚(乙烯醇缩醛)层和/或CE层以及任选地任意一个或多个另外的层中使用粘合控制剂(“ACA”)。多层夹层配制品中的ACA控制夹层与玻璃的粘合性,由此提供玻璃层压件对冲击的能量吸收。在本公开的夹层的各种实施方案中,夹层可以包含约0.003至约0.15份ACA每100份树脂;约0.01至约0.10份ACA每100份树脂;和约0.01至约0.04份ACA每100份树脂,所述树脂为聚(乙烯醇缩醛)和/或CE。这样的ACA包括但不限于在美国专利号5,728,472(其完整公开内容经此引用并入本文)中公开的ACA、残留乙酸钠、乙酸钾、双(2-乙基丁酸)镁、和/或双(2-乙基己酸)镁。
结构
本发明的多层夹层具有以下结构:
(A) 第一聚乙烯醇缩醛(“聚(乙烯醇缩醛)”)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;和
(B) 一个或多个纤维素酯(“CE”)层,其包含纤维素酯;和
(C) 第二聚(乙烯醇缩醛)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;
其中,至少一个CE层经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间。
整个多层夹层的厚度或规格(gauge)可以为至少10密尔、或至少11密尔、或至少12密尔、或至少15密尔、或至少20密尔、或至少25密尔、或至少30密尔、或至少40密尔、或至少50密尔、或至少60密尔、或至少70密尔、或至少80密尔。另外或替代地,整个多层夹层的厚度可以为最多2000密尔、或最多1000密尔、或最多500密尔、或最多300密尔、或最多200密尔、或最多150密尔、或最多100密尔、或最多80密尔、或最多50密尔。适合的范围包括10-2000、或10-1000、或10-500、或10-300、或10-200、或10-150、或10-100、或10-80、或10-50、或11-2000、或11-1000、或11-500、或11-300、或11-200、或11-150、或11-100、或11-80、或11-50、或15-2000、或15-1000、或15-500、或15-300、或15-200、或15-150、或15-100、或15-80、或15-50、或20-2000、或20-1000、或20-500、或20-300、或20-200、或20-250、或20-100、或20-80、或20-50、或25-2000、或25-1000、或25-500、或25-300、或25-200、或25-150、或25-100、或25-80、或25-50、或30-2000、或30-1000、或30-500、或30-100、或30-300、或30-200、或30-150、30-80、或30-50、或40-2000、或40-1000、或40-500、或40-100、或40-80、或40-50、或50-2000、或50-1000、或50-500、或50-100、或50-80、或60-2000、或60-1000、或60-500、或60-100、或60-80、或70-2000、或70-1000、或70-500、或70-100、或70-80、或80-2000、或80-1000、或80-500、或80-300、或80-200、或80-150、或80-100。
用聚(乙烯醇缩醛)树脂夹层之间的CE层制成的多层夹层的E'模量高于仅用聚(乙烯醇缩醛)夹层(不具有CE层)制成的相同层结构。通过使用CE得到的储能E'模量方面的提高可能相当显著。通过使用CE,在60℃下和/或80℃下的储能E'模量可以提高至少50%、或至少100%、或至少200%、或至少300%、或至少400%、或至少500%、或甚至高达700%或更多、或800%或更多、或900%或更多、或1000%或更多。可以通过下式计算增加:
增加% = 具有CE的夹层E' - 不具有CE的E' × 100
不具有CE的E'
在60℃下的多层夹层结构(聚(乙烯醇缩醛)和CE层)的E'模量可以为至少1 ×107、或至少3 × 107、或至少5 × 107、或至少6 × 107、或至少8 × 107、或至少1 × 108,在各情况中以帕斯卡计。
在80℃下的多层夹层结构(聚(乙烯醇缩醛)和CE层)的E'模量可以为至少1 ×107、或至少1.2 × 107、或至少2 × 107、或至少3 × 107、或至少5 × 107、或1 × 107,在各情况中以帕斯卡计。单片夹层的储能E'模量可以根据ASTM D5026-06(2014年重新核准)来测量。E'模量通过使用RSA-II仪器的动态机械分析来获得。在顶部和底部夹住9 mm宽且0.765 mm厚的样品,并将其置于拉伸下。夹具之间的样品长度为22 mm。跨温度范围以1 Hz的频率向试样施加量级0.01%的正弦拉伸应变,并测量所得应力响应。模量为材料对变形的抵抗的量度,其由应力与应变的比率获得。对于振荡拉伸变形,E'为复模量的实部,并且是指储能模量。通过烘箱室来提供温度控制,并且加热速率为3℃/分钟。
本发明的多层夹层现在还可以用于要求在较高的温度下维持良好模量的应用,例如经受由诸如行走或跑步之类的因素引起的规律性间歇应力的户外应用、或者在超过35℃的温度条件下承受负载的户外应用。其中本发明的单片夹层适合的应用的实例包括楼梯、户外平台、路面或人行道平台(sidewalk platforms)、单侧阳台层压件、顶棚、支撑梁、楼梯、扶手、建筑围护结构、防弹玻璃、抗炸弹爆破玻璃等。
多层夹层可以通过本领域中的普通技术人员已知的任意适合于生产夹层的方法来制造,并且不限于其制造方法。例如,预期多层夹层可以通过熔体挤出来形成。在挤出方法中,可以利用共挤出方法。共挤出是通过其同时挤出多层聚合物材料的方法。通常,该类型的挤出利用两个或更多个挤出机从而将稳定体积吞吐量的具有不同粘度或其他特性的不同热塑性熔体熔融并递送通过共挤出模具,成为所需的最终形式。在共挤出方法中,离开挤出模具的多个聚合物层的厚度通常可以通过调节熔体通过挤出模具的相对速度、以及加工各熔融热塑性树脂材料的单个挤出机的尺寸来进行控制。
或者,可以分别将夹层的各层挤出为片材,并可以将片材叠放以形成具有所需顺序的层压件结构,然后在热和压力下进行压制从而形成多层夹层。
聚(乙烯醇缩醛)层和CE层可以彼此直接接触,或者可以间接地通过另一层来彼此相邻地设置。合意的是,至少一个聚(乙烯醇缩醛)层和至少一个CE层彼此直接接触。聚(乙烯醇缩醛)层和CE层还合意地彼此直接粘结。所述粘结合意地为热粘结,其会在将层相对彼此叠放并将多层夹层加热至高于所有层的Tg时发生。这可以通过将层相对彼此叠放并进行热压,或者通过将层共挤出来发生。
多层夹层可以并入到多层面板中。如本文中使用的,多层面板可以包含在其上设置有多层夹层的单一基材,例如玻璃、丙烯酸系、或聚碳酸酯,并且最常见地,具有进一步设置在多层夹层之上的聚合物膜。多层夹层和聚合物膜的组合在本领域中通常被称作双层。具有双层构造的典型多层面板为:(玻璃)//(多层夹层)//(聚合物膜),其中多层夹层可以包含至少3个如上所述的夹层。聚合物膜提供平滑、薄、刚性的基材,其提供与通常仅用多层夹层所得的那些相比更好的光学特征,并且充当性能增强层。聚合物膜与如本文中使用的多层夹层中的任意层的不同之处在于,聚合物膜并非聚(乙烯醇缩醛)树脂且并非纤维素酯。通常,聚合物膜自身不提供必需的耐穿透性、硬挺度和玻璃固位(glass retention)特性,而是提供性能改进,例如红外吸收特征。聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(“PET”)是最常用的聚合物膜。聚合物膜合意地比CE层更薄。适合的聚合物膜厚度可以为约0.04密尔至7.9密尔厚,尽管可以根据需要使用其他厚度。
此外,多层面板可以为本领域中公知的太阳能面板,其中,该面板还包含被(一个或多个)多层夹层包封的光伏电池(该术语如本领域普通技术人员所理解的那样)。在这样的情况中,夹层通常以例如以下构造层压在光伏电池之上:(玻璃)//(多层夹层)//(光伏电池)//(多层夹层)//(玻璃或聚合物膜)。
本公开的夹层将最常用于包括两个基材、优选一对玻璃夹层的多层面板中,其中夹层经设置在两个基材之间。这样的构造的一个实例为:(玻璃)//(多层夹层)//(玻璃),其中多层夹层可以包含如上所述的多层夹层。此外,多层面板可以含有聚合物膜,例如(玻璃)//(多层夹层)//聚合物膜//(夹层)//(玻璃),其中“夹层”可以为任意夹层,包括多层夹层。多层面板的这些实例不以任何方式表示限制,如本领域普通技术人员将容易认识到的是,可以用本公开的夹层制造不同于上述那些的许多构造。
这样的玻璃窗格结构包括一对玻璃基材以及多层夹层,所述多层夹层含有第一聚(乙烯醇缩醛)层、CE层、和第二聚(乙烯醇缩醛)层。替代地,玻璃面板也可以为由单一玻璃基材、多层夹层和聚合物膜构成的双层结构,其中多层夹层经设置在玻璃基材与聚合物膜之间。在这种情况下,多层夹层含有经设置在两个聚(乙烯醇缩醛)层之间的CE层。CE层的第一侧与第一聚(乙烯醇缩醛)层的一侧直接接触,并且CE层的第二侧也与第二聚(乙烯醇缩醛)层的一侧直接接触。在另一个实施方案中,可以在结构中包括如前所述的聚合物膜,其中聚合物膜经设置以与包含聚(乙烯醇缩醛)层和CE层的多层夹层的一侧接触,并且另一夹层(例如聚(乙烯醇缩醛)层)经设置以与聚合物膜的另一侧接触。
典型的玻璃层压方法包括以下步骤:(1) 组装两个基材(例如玻璃)和夹层;(2)经由IR辐射点或对流装置以短时间加热组装件;(3) 将组装件送入压力轧辊以进行第一脱气;(4) 将组装件二次加热到约50℃至约120℃,由此赋予该组装件足够的暂时粘合性以密封夹层边缘;(5) 将组装件送入第二压力轧辊,从而进一步密封夹层边缘并允许进一步处理;和(6) 在135℃至150℃的温度以及150 psig至200 psig的压力下压热处理该组装件约30至90分钟。
本领域中已知且商业实践的用于使夹层-玻璃界面脱气(步骤2至5)的其他手段包括真空袋和真空环法,其中利用真空来除去空气。
一种替代的层压方法涉及使用真空层压机,其在足够高的温度和真空下首先使组装件脱气,并随后完成层压件。
实施例
实施例1
将含有15% TEG-EH增塑剂和高温稳定剂的挤出级Tenite CAP-482-20的粒料用于使用蒸汽压制机压制具有大约0.030英寸(30密尔)厚度的片材。
将CAP片材用于制造具有三层A/B/C夹层结构的玻璃层压件,其在A和C位置具有PVB片材,并且在B位置具有经压制的CAP片材。
所采用的PVB层的类型可以以表3(其列出所制造的多层夹层的类型)中所示的商标名商购自Solutia,Inc.。
实施例 “A”片材 “B”片材 “C”片材
1 DG41 CAP DG41
2 RB11 CAP RB11
3 RB41 CAP RB41
4 DG41 DG41
5 DG41
使用各多层夹层实施例1-3制造玻璃面板。在使玻璃面板熟化(aging)后,它们表现出优异的光学透明度。

Claims (67)

1.多层夹层,其包含:
(A) 第一聚乙烯醇缩醛(“聚(乙烯醇缩醛)”)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;和
(B) 一个或多个纤维素酯(“CE”)层,其包含纤维素酯;和
(C) 第二聚(乙烯醇缩醛)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;
其中至少一个CE层经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间。
2.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个CE层与第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层直接接触。
3.如权利要求1所述的多层夹层,其中聚(乙烯醇缩醛)层包含聚乙烯醇缩丁醛树脂。
4.如权利要求1所述的多层夹层,其还包含聚合物膜。
5.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层包含具有基于聚乙烯醇缩丁醛树脂的重量计6-35重量% PVOH的残留OH含量的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
6.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层包含具有少于35重量%的以PVOH计算的OH含量、0至20重量%的酯含量、和余量为缩醛基团的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
7.如权利要求1所述的多层夹层,其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层的Tg少于65℃。
8.如权利要求1所述的多层夹层,其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层的Tg少于至少一个CE层的Tg至少30℃。
9.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有1.5至3.0的平均总DS/AGU。
10.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE层具有55-200℃的Tg。
11.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个CE层包含来自表2中的实施例1-24的CE中的至少一种:
12.如权利要求11所述的多层夹层,其中CE包含来自表2的实施例7、实施例9、或实施例22。
13.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层以5至80 phr的量含有增塑剂。
14.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE层以基于CE层的重量计2至80重量%的量含有增塑剂。
15.玻璃面板,其包含经设置在两个玻璃基材之间的多层夹层,所述多层夹层包含:
(A) 第一聚乙烯醇缩醛(“聚(乙烯醇缩醛)”)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;和
(B) 一个或多个纤维素酯(“CE”)层,其包含纤维素酯;和
(C) 第二聚(乙烯醇缩醛)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;
其中至少一个CE层经设置在第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层之间,并且玻璃面板具有5%或更少的雾度值。
16.如权利要求15所述的玻璃面板,其中雾度值为3%或更少。
17.如权利要求15所述的玻璃面板,其中玻璃面板包含于或包括楼梯、户外平台、路面或人行道、天窗、结构性支撑梁、路面机动车辆上的窗户、飞机上的窗户、船舶上的窗户、单侧阳台层压件、顶棚、扶手、建筑围护结构、防弹玻璃、或抗炸弹爆破玻璃。
18.多层夹层,其包含:
(A) 第一聚乙烯醇缩醛(“聚(乙烯醇缩醛)”)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;和
(B) 一个或多个纤维素酯(“CE”)层,其包含纤维素酯;和
(C) 第二聚(乙烯醇缩醛)层,其包含聚(乙烯醇缩醛)树脂;
其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层的Tg少于至少一个CE层的Tg至少30℃。
19.如权利要求18所述的多层夹层,其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层的Tg少于65℃。
20.如权利要求18所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层以5至80 phr的量含有增塑剂,并且CE层以基于CE层的重量计2至80重量%的量含有增塑剂。
21.多层夹层,其包含至少一个纤维素酯层,所述纤维素酯层包含马来酸酐和至少一种纤维素酯。
22.如权利要求21所述的多层夹层,其中所述多层夹层包含至少一个含有聚(乙烯醇缩醛)树脂的层。
23.如权利要求21所述的多层夹层,其中所述纤维素酯为包含至少两种不同酰基的混合纤维素酯。
24.如权利要求21所述的多层夹层,其中所述马来酸酐选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝的聚丙烯、马来酸酐与烯烃和/或丙烯酸酯的共聚物、及其组合。
25.如权利要求21所述的多层夹层,其中所述纤维素酯表现出至少55℃的玻璃化转变温度(“Tg”),其中所述纤维素酯具有基于纤维素酯的重量计0.5至10重量%的羟基含量。
26.如权利要求21所述的多层夹层,其中所述纤维素酯层包含增塑剂。
27.多层夹层,其包含至少一个含有纤维素酯的纤维素酯层,其中所述纤维素酯具有基于纤维素酯的重量计至少2重量%的羟基含量。
28.如权利要求27所述的多层夹层,其中所述多层夹层包含至少一个含有聚(乙烯醇缩醛)树脂的层。
29.如权利要求27所述的多层夹层,其中所述纤维素酯为包含至少两种不同酰基的混合纤维素酯。
30.如权利要求27所述的多层夹层,其中所述纤维素酯表现出至少55℃的玻璃化转变温度(“Tg”)。
31.如权利要求27所述的多层夹层,其中所述纤维素酯层包含增塑剂。
32.如权利要求27所述的多层夹层,其中所述纤维素酯包含混合纤维素酯,其具有基于纤维素酯的总重量计0至25重量%的乙酰基含量。
33.多层夹层,其包含:
(a) 聚(乙烯醇缩醛)层,其包含至少一种聚(乙烯醇缩醛)树脂,其中所述聚(乙烯醇缩醛)树脂具有如根据ASTM D1396测量的6至35重量%的残留羟基含量、增塑剂、和-20至65℃的玻璃化转变温度(“Tg”);和
(b) 纤维素酯层,其包含至少一种纤维素酯。
34.如权利要求33所述的多层夹层,其中所述纤维素酯为包含至少两种不同酰基的混合纤维素酯。
35.如权利要求33所述的多层夹层,其中所述聚(乙烯醇缩醛)树脂具有至少0℃的Tg。
36.如权利要求33所述的多层夹层,其中所述纤维素酯表现出至少55℃的Tg。
37.如权利要求33所述的多层夹层,其中所述纤维素酯具有基于纤维素酯的重量计0.5至10重量%的羟基含量。
38.如权利要求33所述的多层夹层,其中所述纤维素酯具有1.5至3.0的总DS。
39.玻璃面板,其包含权利要求1所述的多层夹层,其中多层夹层经设置在两个玻璃基材之间,多层夹层包含至少一个纤维素酯层,所述纤维素酯层包含马来酸酐和至少一种纤维素酯。
40.如权利要求39所述的玻璃面板,其中多层夹层包含含有聚(乙烯醇缩醛)树脂的至少一个层。
41.如权利要求1所述的多层夹层,其中聚(乙烯醇缩醛)层包含聚乙烯醇缩丁醛树脂。
42.如权利要求1所述的多层夹层,其还包含具有不大于7.9密尔的厚度的聚合物膜。
43.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层包含具有以下通式的聚乙烯醇缩丁醛(“PVB”)树脂:
其中A表示PVB树脂中的缩丁醛基团的重量百分比,B表示PVB树脂中的OH基团的重量百分比,且C表示PVB树脂中的乙酸酯基团的重量百分比,其各自基于PVB的重量,并且其中A为至少50重量%,B为6-35重量%,且C为不大于20重量%。
44.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层包含具有基于聚乙烯醇缩丁醛树脂的重量计6-20重量% PVOH的OH含量的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
45.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层包含具有基于聚乙烯醇缩丁醛树脂的重量计0-10重量%的酯含量的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
46.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层包含具有基于聚乙烯醇缩丁醛树脂的重量计至少70重量%的缩醛含量的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
47.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层包含具有少于22重量%的以PVOH计算的OH含量、0至3重量%的酯含量、和余量为缩醛基团的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
48.如权利要求1所述的多层夹层,其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层包含基于聚(乙烯醇缩醛)层中的所有聚合物(排除增塑剂)的重量计至少95重量%的PVB树脂。
49.如权利要求10所述的多层夹层,其中聚(乙烯醇缩醛)层中的PVB树脂的量基于聚(乙烯醇缩醛)层的重量计为至少65重量%。
50.如权利要求1所述的多层夹层,其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层的Tg少于50℃。
51.如权利要求1所述的多层夹层,其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层的Tg少于至少一个CE层的Tg至少60℃。
52.如权利要求1所述的多层夹层,其中第一和第二聚(乙烯醇缩醛)层的Tg少于至少一个CE层的Tg至少80℃。
53.如权利要求1所述的多层夹层,其中至少一个聚(乙烯醇缩醛)层具有5密尔至65密尔的厚度。
54.如权利要求1所述的多层夹层,其中纤维素酯具有至少1.7的总酰基含量(“TAG”)。
55.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有2.3-3的平均总DS/AGU。
56.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有基于CE的重量计0.6至10重量%的OH含量。
57.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有0.005至0.8的未取代OH位点的平均数。
58.如权利要求19所述的多层夹层,其中CE具有2-10重量%的乙酰基含量。
59.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有35-50重量%的乙酰基含量。
60.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有2.5至5的乙酰基DS/AGU。
61.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有大于0至0.2的乙酰基DS/AGU。
62.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有基于CE的重量计30至60重量%的丙酰基含量。
63.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有1.7至3的平均丙酰基DS/AGU。
64.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有30-57的丁酰基含量。
65.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有2.5至3的丁酰基DS/AGU。
66.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE具有25,000-100,000的Mn。
67.如权利要求1所述的多层夹层,其中CE层具有85-200的Tg。
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