CN108367543A - 包含稳定化的荧光颗粒的聚合物夹层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了由热塑性树脂、至少一种发光颜料和包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐组成的夹层，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。使用热塑性树脂、至少一种发光颜料和包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐(其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa)减少或最小化由颜料变色引起的光学缺陷(例如高颜色或黄色和增加的雾度)，而不牺牲夹层的其他特性，例如粘附性。

Description

包含稳定化的荧光颗粒的聚合物夹层
技术领域
本公开内容涉及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。具体而言，本公开内容涉及用于聚合物夹层中的稳定化的荧光颗粒和包含稳定化的荧光颗粒的聚合物夹层的领域。
相关现有技术的描述
多层面板通常是由两片基材(例如但不限于玻璃、聚酯、聚丙烯酸酯或聚碳酸酯)与一个或多个夹在所述基材之间的聚合物夹层组成的面板。层合多层玻璃板普遍用于建筑窗户应用和机动车辆和飞机的窗户中。这些应用通常被称为层合安全玻璃。层合安全玻璃中的夹层的主要功能是吸收因施加在玻璃上的冲击或力而产生的能量，从而使得即使当施加力和玻璃破碎时也能保持玻璃层接合在一起，并防止玻璃破碎成尖锐的碎片。另外，夹层还可以使玻璃具有高得多的隔音等级，减少UV和/或IR光透射，或提升相关窗户的美学吸引力。夹层可以是单层、两个或更多个单层的组合、共挤出的多层、至少一个单层和至少一个多层的组合、或多层片材的组合。关于光伏应用，夹层的主要功能是封装用于在商业和住宅应用中产生和供应电力的光伏太阳能电池板。
层合安全玻璃或多层玻璃板用于运输行业中的许多不同应用中，包括汽车、铁路和航空运输工具。层合安全玻璃中使用的聚合物夹层也被用作运输工具中的重要部件，例如在汽车平视显示器(HUD)系统中，其可以例如在运输工具的驾驶员的眼睛水平处提供仪表组图像，所述运输工具例如汽车或在飞机的驾驶舱内。这样的显示器可以让驾驶员专注于他前方的道路，同时通过视觉获取重要的仪表板信息。在这样的平视显示器系统中使用的一种类型的夹层是在垂直截面中呈楔形的夹层。夹层的楔形形状用于通过平视显示器所需的挡风玻璃提供正确的光动力学。尽管楔形夹层有效地提供正确的光动力学，但由于厚度不同，导致楔形夹层在加工期间有时难以处理。当卷绕到芯上时，辊的一侧(厚度最大的一侧)比另一侧大，或者当堆叠切割坯料时，由于较厚的楔形部分，导致堆叠体的一侧比另一侧更厚或更高。
平视显示器也被广泛用于航空应用中。安装在飞行员的直视视野中的系统显示关于他们自己和其他飞机的最重要数据。这些系统在民用领域也有很多可能性，特别是在汽车领域中。因此，关于速度的数据、与前面运输工具的距离或来自导航设备的方向数据可以直接显示在驾驶员的眼睛水平处。这些可能性明显地改善了运输工具的交通安全性，因为驾驶员在观看仪表时无法观察交通状况。随着机动车辆在高速公路上的速度增加，例如，由车辆“盲”行驶的距离可能很大，并且可能导致事故率增加。需要用于具有平视显示器的挡风玻璃的改善的夹层。
用于挡风玻璃和其他多层玻璃板应用的夹层通常通过将聚合物树脂(或多种树脂)如聚(乙烯醇缩丁醛)与一种或多种增塑剂和其他添加剂混合并通过任何本领域技术人员已知的适用工艺或方法(包括但不限于挤出)将混合物熔融加工成片材来产生。对于包含两层或更多层的多层夹层而言，可以通过诸如共挤出和层合的工艺来将这些层组合。其他附加成分可以出于各种其他目的而任选地添加。在形成夹层片材之后，通常将其收集并卷起以便运输和储存，并且随后用于多层玻璃板中，如下所讨论的。
考虑的聚合物夹层包括但不限于聚(乙烯醇缩醛)树脂，例如聚(乙烯醇缩丁醛)(PVB)和PVB的异构体(同分异构的聚(乙烯醇缩异丁醛)(poly(vinyl isobutyral))(PVisoB))、聚氨酯(PU)、聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯、聚烯烃、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚(乙烯-共-丙烯酸丁酯)、硅酮弹性体、环氧树脂和衍生自任何前述可能的热塑性树脂的任何酸共聚物和离聚物。多层层合体可以包括多层玻璃板和多层聚合物膜。在某些实施方案中，多层层合体中的多个聚合物膜可以被层合在一起以提供多层膜或夹层。在某些实施方案中，这些聚合物膜可具有涂层，例如金属、硅酮或本领域普通技术人员已知的其他适用的涂层。组成多层聚合物膜的各个聚合物膜可以使用如本领域普通技术人员已知的粘合剂层合在一起。
下文提供了多层玻璃板通常与夹层组合生产的方式的简化的一般描述。首先，将至少一个聚合物夹层片材(单层或多层)置于两个基材之间，并从边缘修剪任何多余的夹层，从而形成组装体。将多个聚合物夹层片材或具有多个层的聚合物夹层片材(或两者的组合)放置在两个基材中以形成具有多个聚合物夹层的多层玻璃板并不少见。然后，通过本领域技术人员已知的适用工艺或方法从组装体中除去空气；例如通过夹辊、真空袋或其他脱气机构。另外，通过本领域普通技术人员已知的任何方法将夹层部分压力接合至基材。在最后一步中，为了形成最终的整体结构，通过例如本领域普通技术人员已知的高温和高压层合工艺，例如但不限于高压蒸煮，或通过本领域普通技术人员已知的其他工艺使该初步接合变得更持久。
制造多层层合玻璃板的问题之一是在最终的整体结构或层合体(例如挡风玻璃或面板)中存在各种光学缺陷。需要多层玻璃板没有光学缺陷，并且具有良好的透明度(或低雾度值)以实现透过玻璃板的清晰视觉。此外，需要多层玻璃板看起来是美观的，即玻璃板不能看起来发黄或具有高水平的不希望的颜色，例如黄色。当向玻璃板添加新的特征和功能时，保持高光学透明度标准是重要的。
当多层玻璃板用于需要更高水平的光学或视觉品质的应用(例如挡风玻璃)中时，良好的光学品质尤其重要。对于使用平视显示器或其他特征的挡风玻璃或其他多层玻璃板而言，这一点更为重要。为了改善挡风玻璃和其他窗玻璃应用、特别是采用了平视显示器的那些中使用的多层玻璃板，已经开发了新技术来提供改善的平视显示器。改善该技术的一个尝试是在挡风玻璃中使用荧光或发光颜料。与使用楔形夹层的平视显示器相比，使用基于荧光或发光颜料的平视显示器具有潜在优点，例如聚合物夹层的生产和辊处理是更容易和更高效以及改善的层合能力。然而，荧光颜料的使用导致其他不利的牺牲，包括但不限于颜料在夹层上和/或夹层中的不均匀分布、光学品质差(即，层合体中的颜色和雾度增加)、视觉缺陷、粘附性差(太高或太低)以及制造成本(即，与生产多层夹层相关的成本以及颜料的成本)增加。因此，本领域需要开发抵抗或防止颜色或黄色的形成和雾度的增加(或透明度的降低)以及粘附性的变化而不降低常规夹层的其他光学特性、机械特性和性能特性的夹层。
发明内容
由于本领域中的这些和其他问题，因此本文描述的是发荧光并且黄度指数(“YI”)值小于包含常规粘附控制剂(双-2-乙基己酸镁(“RSS5”))的可比较聚合物夹层的YI以及具有可接受水平的粘附性和其他物理特性的聚合物夹层。
在一个实施方案中，用于窗玻璃的聚合物夹层包含：聚(乙烯醇缩丁醛)、增塑剂、发光颜料和包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。在实施方案中，所述聚合物夹层包含至少两种镁盐，其包含二价镁离子和至少2种羧酸根，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。
在一个实施方案中，用于窗玻璃的聚合物夹层包含：聚(乙烯醇缩丁醛)、增塑剂、约0.1至约1phr的发光颜料和约5至约25滴度的包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa，其中所述聚合物夹层具有小于12的YI(ASTM方法D1925)。
在一个实施方案中，所述镁盐的羧酸根部分具有结构式：R-CO2 -，其中R是氢、烷基或芳基。在一个实施方案中，所述镁盐具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团。
在一个实施方案中，所述发光颜料是具有结构式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的颜料，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar为芳基，且x为约1-4。
在一个实施方案中，用于窗玻璃的聚合物夹层包含：聚(乙烯醇缩丁醛)、增塑剂、约0.1至约1phr的发光颜料和约5至约25滴度的包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述发光颜料是具有结构式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的颜料，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar为芳基，且x为约1-4，所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa，其中所述镁盐具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团，其中所述聚合物夹层具有小于12的YI。
在实施方案中，所述发光颜料具有结构式：
其中每个R是乙基。在实施方案中，所述发光颜料包含具有以下结构式的2,5-二羟基对苯二甲酸二乙酯(“DDTP”)：
。
在实施方案中，所述镁盐的各羧酸根所对应的羧酸具有约2.50至约4.80的pKa。在实施方案中，所述镁盐的各羧酸根所对应的羧酸选自乙酸、苯甲酸、甲酸和水杨酸。
在实施方案中，所述聚合物夹层具有小于12的YI(如通过ASTM方法D1925测得)。在一些实施方案中，所述聚合物夹层具有小于10、或小于9、或小于8的YI。在实施方案中，所述聚合物夹层具有小于1.5%的%雾度(根据ASTM D1003-61(1977年重新批准)-程序A，使用光源C，以2度的观察者角度测量)和小于10%的%Tuv(根据ISO13837：2008(E)协定A测量)。
在实施方案中，将所述聚合物夹层层合在两个刚性基材之间以形成窗户或挡风玻璃。在实施方案中，所述聚合物夹层还包含紫外线稳定剂。
在一个实施方案中，所述聚合物夹层的YI小于具有相同组成但不含有具有小于约4.5的pKa的镁盐的聚合物夹层。在一些实施方案中，R是具有至多10个碳原子的取代基，并且x是1或2。
在某些实施方案中，刚性基材(或多个基材)是玻璃。在其他实施方案中，面板还可以包括光伏电池，所述夹层包封所述光伏电池。
优选实施方案的描述
此外，本文描述的是由热塑性树脂、增塑剂、至少一种荧光或发光颜料和包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐组成的聚合物夹层，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。所述聚合物夹层包含荧光或发光颜料，并且还具有可接受的光学和物理特性。在实施方案中，可以存在两种(或更多种)镁盐或镁盐的混合物，各自包含二价镁离子和至少2种羧酸根，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。
包含羧酸根的镁盐衍生自通式：M(R'COO)n，其中M为金属，例如镁，n为整数，例如1、2、3、4。本发明的镁盐具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团，例如烷基、芳基或杂环。所述镁盐还包括对应的水合物。在实施方案中，所对应的羧酸的pKa为约2.00至小于约4.80，或约2.50至小于约4.80，或约2.50至4.50，或约3.00至4.00，或至少2.00，或至少2.05，或至少2.10，或至少2.15，或至少2.20，或至少2.25，或至少2.30，或至少2.35，或至少2.40，或至少2.45，或至少2.50，或至少2.55，或至少2.60，或至少2.65，或至少2.70，或至少2.75，或至少2.80，或至少2.85，或至少2.90，或至少2.95，或至少3.00，或至少3.05，或小于约4.80，或4.75或更小，或4.70或更小，或4.65或更小，或4.60或更小，或4.55或更小，或4.50或更小。在实施方案中，包含两种或更多种镁盐或两种或更多种镁盐的混合物。
在实施方案中，所述发光颜料是具有结构式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的颜料，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar为芳基，且x为约1-4。在一些实施方案中，R为具有至多10个碳原子的取代基，并且x为1或2。
在一个实施方案中，所述发光颜料具有结构式：
其中每个R是乙基。在实施方案中，所述发光颜料包含具有以下结构式的2,5-二羟基对苯二甲酸二乙酯(“DDTP”)：
。
当被熔融挤出时，与具有荧光颜料和常规镁盐(例如RSS5)的常规夹层相比，使用热塑性树脂、增塑剂、至少一种荧光或发光颜料和本文所述的特定的镁盐产生具有降低的颜色或黄度指数(较少的变色)和可接受的雾度以及其他特性的夹层，而不牺牲其他物理和光学特性。就此而言，荧光颜料(当选择以具有期望的吸收和发射范围时)与如本文公开的羧酸镁盐(当选择以使得所对应的羧酸各自具有约2.00至小于约4.80、或约2.50至小于约4.80、或约2.50至4.50、或约3.00至4.00、或至少2.00、或至少2.10、或至少2.15、或至少2.20、或至少2.25、或至少2.30、或至少2.35、或至少2.40、或至少2.45、或至少2.50、或至少2.55、或至少2.60、或至少2.65、或至少2.70、或至少2.75、或至少2.80、或至少2.85、或至少2.90、或至少2.95、或至少3.00、或至少3.05、或小于约4.80、或4.75或更小、或4.70或更小、或4.65或更小、或4.60或更小、或4.55或更小、或4.50或更小的pKa范围时)的组合产生具有如通过颜色或黄色、或黄度指数的变化测量的优异的光学特性以及可接受的雾度和粘附性水平(通过击打粘附性测试测量)的夹层。本发明的夹层在不牺牲其他性能或机械特性下具有良好的光学品质和粘附性，并且它们提供了其他益处，例如相比于楔形聚合物夹层，制造效率提高，并且更容易储存和运输。
聚合物夹层通常包含用于许多不同功能的许多不同的添加剂。例如，可以加入着色剂(例如染料或颜料)以改变全部或部分夹层的颜色。可以包含其他添加剂，例如防粘连剂、红外线(“IR”)吸收剂、紫外线(“UV”)吸收剂以及本领域技术人员已知的许多其他添加剂。可以将荧光或发光颜料添加到聚合物夹层中以在某些照明条件下提供特殊特性，例如提供平视显示器。可以将荧光或发光颜料(以及任何其他添加剂)添加到聚合物夹层的一个或多个层中。
先前已经进行了通过各种涂覆或喷涂方法将荧光颜料添加到夹层中的尝试，例如将荧光颜料在溶剂中的溶液涂覆或喷涂到夹层片材上。为了提供更均匀的荧光颜料分布，在挤出聚合物夹层之前将荧光颜料加入到原材料中，以使荧光颜料在整个聚合物夹层中更均匀地混合和分布。例如，可以将荧光颜料添加到增塑剂(根据需要连同其他添加剂一起)中，并将增塑剂和添加剂混合，然后将增塑剂和添加剂(根据需要)的该混合物与树脂混合并挤出。一旦被挤出，注意到颜料导致夹层的颜色增加或发黄，如下文进一步描述的那样。
如本文所使用的，术语“荧光”是指在吸收光辐射之后，由染料或颜料在确定波长下发射光(由于斯托克斯位移)。如本文所使用的，术语“荧光”和“发光”在整个说明书中可以互换使用。相比之下，非荧光或非发光染料或颜料不会吸收能量且不会在确定波长下重新发射它，而是将其作为热量吸收(即宽带辐射)。可以使用任何合适的荧光颜料或染料，只要它不会明显不利地影响夹层的期望特性或期望应用，例如干扰聚合物夹层中的其他组分，例如干扰UV吸收剂、增加或减少粘附性水平、引起变色等。当涉及发光或荧光材料时，术语“染料”和“颜料”可以互换使用。合适的颜料和染料的实例包括但不限于有机和/或无机发色或发光化合物。发光包括荧光和/或磷光过程(即，采用电磁辐射激发和发射电磁辐射)。所发射的辐射优选具有与激发辐射不同的波长，并且所发射的辐射优选具有比激发辐射更高的波长。如本文所使用的，短紫外光谱是指在200nm至300nm的范围内的波长，并且长紫外光谱是指大于300nm至约400nm的波长。可见光谱是指在约400nm至约700nm的范围内的波长，近红外光谱是指大于约700nm至约3000nm的波长。如果需要，发光组分还可以被选择以能够具有多种发光响应。
发光颜料优选具有在350nm至450nm、特别优选在390nm至420nm的范围内的局部激发最大值和在400nm至800nm、特别优选在430nm至600nm的范围内的局部发射最大值。
典型地，发光效应可以是仅在激发源(例如灯或其他装置)存在的时间期间或者在其后短时间(例如小于一秒)内可观察到的荧光效应。或者，在一些应用中，可能需要在激活光能终止之后可短时间观察到的磷光效应。在激活光能终止之后，可观察到的这样的效应通常被称为“余辉”。这样的余辉时间可以从大于约10分钟直至约200分钟或更长，例如约15分钟至约120分钟或约15分钟至约60分钟。
发光颜料必须与聚(乙烯醇缩丁醛)、增塑剂和夹层中使用的其他添加剂相容。在一些应用中，发光颜料必须能够与聚(乙烯醇缩丁醛)一起使用并挤出。
在一个实施方案中，发光颜料优选含有对苯二甲酸羟烷基酯，例如具有式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的对苯二甲酸羟烷基酯，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar为芳基，例如苯环，并且x为约1-4。在一些实施方案中，R为具有至多10个碳原子的取代基，且x为1或2。
合适的取代基具有至少一个碳原子。实例包括但不限于烷基、烯丙基和芳基，或具有诸如氯、氟或任意其他取代基(如果需要)的取代基的经取代的烯丙基、烷基或芳基。
在一个实施方案中，对苯二甲酸羟烷基酯的通用结构式可以是：
其中R基团如前所定义。在一个实施方案中，发光颜料包含具有以下结构式的2,5-二羟基对苯二甲酸二乙酯(“DDTP”)：
其中每个R为乙基。还可以使用具有其他R取代基的颜料。
发光颜料还可以包含第二颜料，例如以下颜料之一：苯并吡喃、萘并吡喃、2H-萘并吡喃、3H-萘并吡喃、2H-菲并吡喃、3H-菲并吡喃、光致变色树脂、香豆素、黄嘌呤、萘二甲酸衍生物、噁唑、芪类、苯乙烯类、苝类、镧系元素和/或其混合物。
发光颜料以约0.1至约1磅/百磅树脂(phr)、或0.2至约0.6phr、或至少约0.1phr、或至少约0.2phr、或小于2phr的量存在于聚合物夹层中。可以根据需要使用其他量，这取决于应用。当包含在夹层中时，在正常光照条件下发光颜料不应该是可见的。换句话说，在正常的日光条件下发光颜料不应该不利地影响夹层或多层玻璃板的透明度或可见光透射率。
当本发明的发光颜料和镁盐与目前常规使用的其他原材料混合，然后在正常挤出温度下挤出时，所得的聚合物夹层具有比不含发光颜料和常规镁盐或其他粘附控制剂的聚合物夹层更高的颜色或黄度指数和更高的雾度水平。一个想法是，不可接受的黄色或黄度可能是由荧光化合物(例如DDTP)和当前的粘附控制剂(双-2-乙基己酸镁，也称为“RSS5”)之间的反应导致。下文示出了一种可能的机制。其他机制也是可能的。
为了减少或防止变色或高黄度指数，同时保持可接受的粘附性水平，本发明人已经发现使用不同的镁盐(具有羧酸根，其中所对应的羧酸的pKa小于约4.80)代替常规的粘附控制剂RSS5(其具有羧酸根，所对应的羧酸具有约4.82的pKa)作为粘附控制剂减少了发光颜料的变色(并且导致较高的YI)并且产生具有良好光学品质的聚合物夹层，包括可接受的颜色和雾度水平。
如前所述，所述镁盐是羧酸镁盐，包括作为具有至少一种羧酸根的二价镁的镁盐，并且衍生自通式：M(R'COO)n，其中M是金属，例如镁，并且n是整数，例如1、2、3或4。本发明的镁盐特别地具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2并且R'是具有1-20个碳原子的有机基团。有机基团可以是例如烷基、芳基或杂环基。所述镁盐还包括对应的水合物。在实施方案中，所对应的羧酸的pKa为约2.00至小于约4.80，或约2.50至小于约4.80，或约2.50至4.50，或约3.00至4.00，或至少2.00，或至少2.10，或至少2.15，或至少2.20，或至少2.25，或至少2.30，或至少2.35，或至少2.40，或至少2.45，或至少2.50，或至少2.55，或至少2.60，或至少2.65，或至少2.70，或至少2.75，或至少2.80，或至少2.85，或至少2.90，或至少2.95，或至少3.00，或至少3.05，或小于约4.80，或4.75或更小，或4.70或更小，或4.65或更小，或4.60或更小，或4.55或更小，或4.50或更小。
本发明的羧酸镁盐通常通过氢氧化镁(或氧化镁)与比2-乙基己酸(“2-EHA”)更强的酸反应合成，所述2-乙基己酸用于制备标准或常用粘附控制剂盐(RSS5)中的一种。其他已知的粘附控制盐或粘附控制剂(“ACA”)包括但不限于美国专利第5,728,472号(其全部公开内容通过引用并入本文)中公开的ACA、残余的乙酸钠、乙酸钾、双(2-乙基丁酸)镁和/或双(2-乙基己酸)镁。通过使用比2-EHA更强的酸，结果获得较弱碱性 (反应性)的镁盐。一般反应可以如下：
Mg(OH)2 + 2(R'COOH)→Mg(R'OO)2 + 2H2O，其中R'为具有1-20个碳原子的有机基团，例如烷基、芳基或杂环基。
羧酸根可以是本领域技术人员已知的与聚(乙烯醇缩丁醛)和其他添加剂相容的任何羧酸根(来自任何合适的对应羧酸)。在一些实施方案中，来自pKa大于约2.00、或大于约3.00的羧酸的羧酸根特别适用于其中镁盐可与聚(乙烯醇缩丁醛)或其他与具有非常低的pKa的酸不相容的材料一起使用或接触的应用。在一些实施方案中，由pKa为约4.80或更低的羧酸制成的羧酸镁盐是特别有用的，因为具有较高pKa值(例如大于4.80)的酸不会降低不希望的黄度，如下文进一步所述的那样。
合适的羧酸根是衍生自羧酸的那些，所述羧酸包括具有至少一个羧基官能团(或羧基)的任何酸，其具有式-C(=O)OH，通常写作-COOH或-CO2H。羧酸可以是具有结构R-COOH或R-CO2H的羧酸，其中R是氢、任何烷基、芳基或杂环基，或本领域已知的其他常见取代基。羧酸是有机酸的最常见类型之一。羧酸的实例包括但不限于甲酸(H-COOH)、乙酸(CH3-COOH)、苯六甲酸、苯甲酸、草酸、水杨酸、己二酸、马来酸、丙酸、酒石酸、琥珀酸，以及本领域技术人员已知的许多其他羧酸。取决于与其他材料的相容性，可以使用任何羧酸，具体而言，使用pKa为约2.00至小于约4.80、2.50至小于约4.80、或约3.00至4.50、或约3.00至4.00、或至少2.00、或至少2.50、或至少3.00、或至少3.50、或小于约4.80、或4.50或更小的羧酸。
选择所使用的羧酸镁盐的量以使得该量有效控制粘附性在所需水平，同时还降低或防止在夹层中发黄(或与具有常规粘附控制剂的组合物相比防止黄度增加)和雾度形成。在实施方案中，所使用的镁盐的量可以在约1至约50滴度(摩尔数/100克PVB树脂)的范围内。在一个实施方案中，镁盐的量为5至约25滴度，但是本领域技术人员可根据应用确定最有效的量。
将解释贯穿本申请所使用的一些术语以提供对本发明的更好理解。如本文使用的术语“聚合物夹层片材”、“夹层”和“聚合物熔体片材”通常可以表示单层片材或多层夹层。正如其名称所暗示的，“单层片材”是作为一层挤出的单层聚合物层。另一方面，多层夹层可以包含多个层，包括单独挤出的层、共挤出的层或单独挤出的层和共挤出的层的任何组合。因此，多层夹层可以包括例如：组合在一起的两个或更多个单层片材(“多层片材”)；共挤出在一起的两个或更多个层(“共挤出片材”)；组合在一起的两个或更多个共挤出片材；至少一个单层片材和至少一个共挤出片材的组合；以及至少一个多层片材和至少一个共挤出片材的组合。在本公开内容的各种实施方案中，多层夹层包含彼此直接接触设置的至少两个聚合物层(例如，单层或共挤出的多层)，其中每个层包含聚合物树脂，如下文更详细描述的那样。如本文所使用的，“表层”通常是指夹层的外层，“芯层”通常指一个或多个内层。因此，一个示例性实施方案将是：表层//芯层//表层。如本文所使用的，“硬层”或“更硬的层”通常是指比另一层更硬或更刚性并且具有通常比另一层高至少2摄氏度(2℃)的玻璃化转变温度的层。如本文所使用的，“软层”或“更软的层”通常是指比另一层更软并且具有通常比另一层低至少2摄氏度(2℃)的玻璃化转变温度的层。当两层含有相同的增塑剂并且每个层具有30phr的增塑剂装载量时，可以区分软层和硬层。当软层和硬层彼此接触并且增塑剂在层与层之间分配以达到平衡状态时，可以进一步区分软层和硬层。当然，也可以在其他增塑剂装载量下实现这种区分，只要该装载量在增塑剂对树脂的相容性的限值内。在具有表层//芯层//表层配置的多层夹层中，在一些实施方案中，表层可能更硬并且芯层可能更软，而在其他实施方案中，表层可能更软并且芯层可能更硬。然而，应当注意，其他实施方案包括具有两层或多于三层(例如，4、5、6或多达10个单独的层)的夹层。此外，所使用的任何多层夹层可以通过操纵层的组成、厚度或位置等而变化。例如，在一个三层聚合物夹层片材中，两个外层或表层可以包含聚(乙烯醇缩丁醛)(“PVB”)树脂以及增塑剂或增塑剂的混合物，而内层或芯层可以包含相同或不同的PVB树脂或不同的热塑性材料以及增塑剂和/或增塑剂的混合物。因此，预期多层夹层片材的表层和芯层(一个或多个)可以由相同的热塑性材料或不同的热塑性材料组成。根据需要，任一层或两个层可以包含本领域已知的附加添加剂。
虽然下文描述的实施方案涉及称为PVB的聚合物树脂，但本领域普通技术人员应该理解，该聚合物可以是适用于多层面板中的任何聚合物。典型的聚合物包括但不限于聚(乙烯醇缩醛)树脂，例如PVB及其异构体聚(乙烯醇缩异丁醛)(PVisoB)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)、前述物质的组合等。PVB、聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)和聚氨酯是通常可用于夹层的聚合物；当与包含荧光或发光颜料和用于具有平视显示器的挡风玻璃和其他窗玻璃应用中的改善的镁盐的本公开内容的夹层组合使用时，PVB(及其异构体)是特别合适的。
PVB树脂通过已知的缩醛化方法、通过使聚乙烯醇(“PVOH”)与丁醛在酸催化剂的存在下反应、分离、稳定化和干燥树脂而生产。这样的缩醛化方法例如公开于美国专利第2,282,057号和第2,282,026号以及B.E. Wade(2003)的Vinyl Acetal Polymers，inEncyclopedia of Polymer Science＆Technology，第3版，第8卷，第381-399页中，其全部公开内容通过引用并入本文。该树脂可以以各种形式商购获得，例如作为来自EastmanChemical Company的子公司Solutia Inc.的Butvar®Resin。
如本文所使用的，残余羟基含量(以PVOH计算)是指在加工完成后保留在聚合物链上的羟基的量。例如，PVB可以通过将聚(乙酸乙烯酯)水解成PVOH，然后使PVOH与丁醛反应来制备。在将聚(乙酸乙烯酯)水解的过程中，通常并不是所有的乙酸酯侧基均转化为羟基。此外，与丁醛的反应通常不会导致所有羟基都转化为缩醛基团。因此，在任何成品聚(乙烯醇缩丁醛)树脂中，将典型地存在作为聚合物链上的侧基的残余乙酸酯基团(作为乙酸乙烯酯基团)和残余羟基(作为乙烯基羟基)。如本文所使用的，根据ASTM 1396基于重量百分比测量残余羟基含量。
在各种实施方案中，聚(乙烯醇缩丁醛)树脂包含以PVOH计算的约8至约35重量%(wt.%)的羟基，以PVOH计算的约13至约30wt.%的羟基，以PVOH计算的约9至约22wt.%的羟基，或以PVOH计算的约15至约22wt.%的羟基；并且最优选地，对于某些实施方案而言，以PVOH计算的约17.75至约19.85 wt.%的羟基。所述树脂还可以包含以聚乙烯酯(例如乙酸酯)计算的小于15wt.%的残余酯基团、小于13wt.%、小于11wt.%、小于9wt.%、小于7wt.%、小于5wt.%、或小于1wt.%的残余酯基团，余量为缩醛，优选丁醛缩醛，但任选地为其他缩醛基团，例如异丁醛缩醛基团或2-乙基己醛缩醛基团或丁醛缩醛、异丁醛缩醛和2-乙基己醛缩醛基团中的任意两种的混合物(参见例如美国专利号5,137,954，其全部公开内容通过引用并入本文)。
在各种实施方案中，在夹层为多层夹层如三层的情况下，如果需要，用于一个或多个表层和一个或多个芯层的聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的残余羟基含量可以不同，从而提供某些性能特征。用于一个或多个芯层的树脂例如可以包含以PVOH计算的约8至约18重量%(wt.%)的残余羟基，以PVOH计算的约9至约16wt.%的残余羟基，或以PVOH计算的约9至约14wt.%的残余羟基。用于一个或多个表层的树脂例如可以包含以PVOH计算的约13至约35重量%(wt.%)的残余羟基，以PVOH计算的约13至约30wt.%的残余羟基，或以PVOH计算的约15至约22wt.%的残余羟基；并且对于某些实施方案而言，以PVOH计算的约17.25至约22.25wt.%的残余羟基，但是本领域技术人员将认识到也可根据需要使用其他水平。在一些实施方案中，表层和芯层中使用的树脂可以颠倒(即，芯层可以包含更高水平的残余羟基)。用于一个或多个芯层或用于一个或多个表层或用于一个或多个表层和一个或多个芯层的树脂还可以包含以聚乙烯酯(例如乙酸酯)计算的小于20wt.%的残余酯基团，小于15wt.%、小于13wt.%、小于11wt.%、小于9wt.%、小于7wt.%、小于5wt.%、或小于1wt.%的残余酯基团，余量为缩醛，优选丁醛缩醛，但任选地为其他缩醛基团，例如异丁醛缩醛基团或2-乙基己醛缩醛基团或丁醛缩醛、异丁醛缩醛和2-乙基己醛缩醛基团中的任意两种的混合物，如前文所讨论的那样。
在各种实施方案中，在夹层为多层夹层如三层的情况下，一个或多个表层可以具有高于一个或多个芯层的以%PVOH计算的残余羟基，或者一个或多个表层可以比一个或多个芯层更硬；在其他实施方案中，一个或多个表层可以具有低于一个或多个芯层的以%PVOH计算的残余羟基，或者一个或多个表层可以更软。如果存在多于两层或三层，则可以使用硬/软/硬/软的任何组合(例如软/硬/软/硬、软/硬/硬/软、硬/软/软/硬)以及任何数量的层，这取决于期望的特性和应用。
对于给定类型的增塑剂而言，增塑剂在聚合物中的相容性很大程度上由聚合物的羟基含量确定。具有较高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。相反，具有较低残余羟基含量的聚合物通常会导致增塑剂相容性或容量增加。通常，聚合物的残余羟基含量与增塑剂相容性/容量之间的这种相关性可以被操纵和利用，从而实现向聚合物树脂添加适量的增塑剂并且稳定地保持多个夹层之间的增塑剂含量的差异。
本发明的PVB树脂(或多种树脂)通常具有大于50,000、优选约50,000至约500,000道尔顿、或约70,000至约500,000道尔顿、或约100,000至约425,000道尔顿、或约80,000至约250,000道尔顿的如通过使用小角度激光散射的尺寸排阻色谱法测量的分子量。如本文所使用的，术语“分子量”是指重均分子量。
可以将其他添加剂掺入夹层中，以增强该夹层在最终产品中的性能并赋予该夹层某些附加特性。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、防粘连剂、阻燃剂、IR吸收剂或阻断剂(例如氧化铟锡、氧化锑锡、六硼化镧(LaB6)和氧化铯钨)、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、增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。
在本公开内容的夹层的各种实施方案中，所述夹层包含约5至约120phr、约5至100phr、约10至约80phr、约20至约70phr、约30至约60phr、或大于约5phr、或大于约10phr、或大于约15phr、或大于约20phr、或大于约25phr、或大于约30phr、或大于约35phr、或大于约40phr、或大于约45phr、或大于约50phr、或小于120phr、或小于110phr、或小于100phr、或小于90phr、或小于80phr、或小于70phr、或小于60phr(份数/100份树脂)的总增塑剂，但是取决于期望的特性和应用，其他量也是可用的。尽管上文指出了总增塑剂含量，但如果夹层为多层夹层，则一个或多个表层或一个或多个芯层中的增塑剂含量可以与总增塑剂含量不同。另外，所述一个或多个表层和一个或多个芯层可以具有不同的增塑剂类型和增塑剂含量，因为在平衡状态下各个层的增塑剂含量由其各自的残余羟基含量确定，如美国专利第7,510,771号(其全部公开内容通过引用并入本文)中所公开的那样。例如，在平衡时所述夹层可以包括两个各自具有38phr增塑剂的表层和具有75phr增塑剂的芯层，所述夹层的总增塑剂量为约54.3phr(当组合的表层厚度等于芯层的厚度时)。如本文所使用的，增塑剂或夹层中的任何其他组分的量可以基于重量/重量以份数/100份树脂(phr)来测量。例如，如果将30克的增塑剂添加到100克的聚合物树脂中，则所得增塑聚合物的增塑剂含量将为30phr。如本文所使用的，当给出夹层的增塑剂含量时，参考用于生产夹层的熔体中的增塑剂的phr来确定增塑剂含量。
在一些实施方案中，所述增塑剂具有少于20个、少于15个、少于12个、或少于10个碳原子的烃链段。用于这些夹层中的合适的增塑剂包括多元酸或多元醇的酯等等。合适的增塑剂包括，例如三乙二醇二(2-乙基己酸酯)(“3GEH”)、四乙二醇二(2-乙基己酸酯)、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、环己基己二酸己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬酯、癸二酸二丁酯及其混合物。在一些实施方案中，特别可用的增塑剂是3GEH。
另外，其他增塑剂，例如高折射率增塑剂也可以单独地或与另一种增塑剂组合地用于多层层合玻璃板的夹层中。高折射率增塑剂的实例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、苯六甲酸酯和其他特殊增塑剂等等。合适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。
增塑剂通过将它们自己嵌入聚合物链之间、将其隔开(增加“自由体积”)并由此显著降低聚合物树脂的玻璃化转变温度(Tg)(通常降低0.5至4℃/phr)而起作用，这使材料变得更软。就此而言，可调节夹层中的增塑剂的量以影响玻璃化转变温度(Tg)。玻璃化转变温度(Tg)是标识从夹层的玻璃状态到弹性状态的转变的温度。通常，较高的增塑剂装载量会产生较低的Tg。常规夹层通常具有在约-5℃至对于声学(降噪)夹层而言为0℃、对于飓风和航空器夹层应用而言为约45℃的范围内的Tg。对于某些实施方案而言，特别合适的Tg在约25℃至约45℃的范围内，或者对于其他实施方案而言，在多层夹层的某些实施方案中，一个或多个表层的特别合适的Tg在约25℃至约45℃的范围内，并且一个或多个芯层的特别合适的Tg在约-2℃至约10℃的范围内。
夹层的玻璃化转变温度还与夹层的硬度相关，并且总体而言，玻璃化转变温度越高，夹层越硬。通常，玻璃化转变温度为30℃或更高的夹层增加挡风玻璃的强度和扭转刚度。另一方面，软夹层(通常以玻璃化转变温度低于30℃的夹层为表征)有助于消声效应(即声学特性)。在实施方案中，本公开内容的夹层的一个或多个表层可具有约25℃至约45℃、或约25℃至约45℃的玻璃化转变温度，一个或多个芯层可具有约-2℃至约10℃的玻璃化转变温度，但是其他玻璃化转变温度也可能合适，这取决于期望的特性和应用。
另外，设想本文所述的聚合物夹层片材可以通过生产能够用于多层面板(例如玻璃层合体或光伏模块或太阳能电池板)中的聚合物夹层片材的领域中的普通技术人员已知的任何合适的方法来生产。例如，设想聚合物夹层片材可以通过溶液浇铸、压塑、注塑、熔融挤出、熔喷或本领域普通技术人员已知的生产和制造聚合物夹层片材的任何其他程序来形成。此外，在使用多个聚合物夹层的实施方案中，设想这些多个聚合物夹层可以通过共挤出、吹塑薄膜、浸涂、溶液涂覆、刮刀、桨叶、气刀、印刷、粉末涂覆、喷涂或本领域普通技术人员已知的其他方法来形成。尽管本领域普通技术人员已知的生产聚合物夹层片材的所有方法都被认为是用于生产本文所述的聚合物夹层片材的可能方法，但本申请将聚焦于通过挤出和共挤出工艺生产的聚合物夹层片材。使用本领域已知的方法形成本发明的最终多层玻璃板层合体和光伏模块。
通常，从其最基本的意义上讲，挤出是用于形成具有固定截面轮廓的物体的过程。这是通过推动或拉动材料穿过具有最终产品所需的截面的模头来完成的。通常，在挤出工艺中，将热塑性树脂和增塑剂(包括上述那些树脂、增塑剂和其他添加剂中的任一种)预先混合并进料到挤出机装置中。通常使用诸如着色剂和UV抑制剂的添加剂(液体、粉末或颗粒形式)，并可在到达挤出机装置之前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，并且通过延伸所得到的聚合物夹层片材来增强聚合物夹层片材的某些特性及其在最终多层玻璃板产品(或光伏模块)中的性能。
在挤出机装置中，将热塑性原材料的颗粒、增塑剂、荧光或发光颜料、羧酸镁盐和上述任何其他添加剂进一步混合并熔融，产生通常在温度和组成上均匀的熔体。一旦该熔体到达挤出机装置的末端，该熔体被推入挤出机模头中。挤出机模头是热塑性挤出工艺的组成部分，其赋予最终的聚合物夹层片材产品轮廓。通常，模头设计成使熔体以圆柱形轮廓均匀地从该模头流出并形成产品的最终轮廓形状。只要存在连续的轮廓，就可以通过模头将多种形状赋予最终的聚合物夹层片材。
值得注意地，出于本申请的目的，处于在挤出模头使熔体形成连续轮廓之后的状态下的聚合物夹层将被称为“聚合物熔体片材”。在该工艺中的这一阶段，挤出模头已经赋予热塑性树脂特定的轮廓形状，从而形成聚合物熔体片材。聚合物熔体片材始终是高度粘性的并且处于通常熔融的状态下。在聚合物熔体片材中，熔体尚未冷却到片材通常完全“凝固”的温度。因此，在聚合物熔体片材离开挤出模头之后，目前采用的热塑性挤出工艺中的下一步通常是用冷却装置冷却聚合物熔体片材。先前采用的工艺中使用的冷却装置包括但不限于喷射喷嘴、风扇、冷却浴和冷却辊。冷却步骤起到将聚合物熔体片材凝固成具有通常均匀的非熔融冷却温度的聚合物夹层片材的作用。与聚合物熔体片材相反，该聚合物夹层片材不处于熔融状态并且不是高度粘性的。相反，它是凝固的最终形式的经冷却的聚合物夹层片材产品。出于本申请的目的，这种凝固和经冷却的聚合物夹层将被称为“聚合物夹层片材”。
在挤出工艺的一些实施方案中，可以使用共挤出工艺。共挤出是将多层聚合物材料同时挤出的过程。通常，这种类型的挤出使用两个或更多个挤出机来熔融并通过共挤出模头将稳定体积通量的具有不同粘度或其他特性的不同热塑性熔体输送成期望的最终形式。在共挤出工艺中离开挤出模头的多个聚合物层的厚度通常可以通过调节熔体穿过挤出模头的相对速度、并通过加工每种熔融的热塑性树脂材料的各个挤出机的尺寸来控制。
通常，聚合物夹层片材的厚度或量规(gauge)将在约15密耳至100密耳(约0.38mm至约2.54mm)、约15密耳至60密耳(约0.38mm至约1.52mm)、约20密耳至约50密耳(约0.51至1.27mm)、约15密耳至约35密耳(约0.38至约0.89mm)以及约15密耳至约30密耳(约0.38mm至约0.76mm)的范围内。在各种实施方案中，所述多层夹层的各个层(例如表层和芯层)可具有约1密耳至99密耳(约0.025至2.51mm)、约1密耳至59密耳(约0.025至1.50mm)、1密耳至约29密耳(约0.025至0.74mm)、或约2密耳至约28密耳(约0.05至0.71mm)的厚度。
如上所述，本公开内容的夹层可以用作单层片材或多层片材。在各种实施方案中，可以将本公开内容的夹层(作为单层片材或作为多层片材)并入多层面板中，例如挡风玻璃。
如本文所使用的，多层面板可以包括单个基材，例如玻璃、丙烯酸类或聚碳酸酯，其上设置有聚合物夹层片材，并且最常见地，在该聚合物夹层上进一步设置有聚合物膜。聚合物夹层片材和聚合物膜的组合通常在本领域中被称为双层。如上所述，具有双层构造体的典型多层面板是：(玻璃)//(聚合物夹层片材)//(聚合物膜)，其中聚合物夹层片材可以包含多个夹层，并且其中至少一个夹层包含荧光或发光颜料。聚合物膜提供光滑、薄的刚性基材，其提供比通常仅使用聚合物夹层片材获得的光学特性更好的光学特性，并起到性能增强层的作用。如本文所使用的，聚合物膜与聚合物夹层片材的不同之处在于，聚合物膜本身不提供必需的耐穿透性和玻璃保持性，而是提供性能改善，例如红外吸收特性。聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(“PET”)是最常用的聚合物膜。
此外，多层面板可以是本领域中公知的太阳能面板，其中面板进一步包括光伏电池，该术语正如本领域普通技术人员所理解的那样，所述光伏电池通过一个或多个聚合物夹层封装。在这种情况下，夹层通常被层合在光伏电池上，构造体例如为：(玻璃)//(聚合物夹层)//(光伏电池)//(聚合物夹层)//(玻璃或聚合物膜)。
本公开内容的夹层将最常用于包括两个基材，优选一对玻璃片(或本领域已知的其他刚性材料，例如聚碳酸酯或丙烯酸类)以及设置在两个基材之间的夹层的多层面板中。如上所述，这样的构造体可以是：(玻璃)//(聚合物夹层片材)//(玻璃)，其中聚合物夹层片材可以包括多层夹层。多层面板的这些实例决不意味着是限制性的，因为本领域的普通技术人员将容易认识到，可以用本公开内容的夹层来制造除上文描述的那些之外的许多构造体。
典型的玻璃层合工艺包括以下步骤：(1)将两个基材(例如玻璃)和夹层组装；(2)经由IR辐射或对流手段短时间地加热组装件；(3)将组装件送入压力夹辊进行第一次脱气；(4)将组装件第二次加热至约70℃至约120℃，以为组装件提供足够的临时粘附性以密封夹层的边缘；(5)将组装件送入第二压力夹辊以进一步密封夹层的边缘并允许进一步处理；和(6)在135℃至150℃的温度和150psig至200psig的压力下将组装件高压蒸煮约30至90分钟。
本领域中已知的并且商业上实施的用于对夹层-玻璃界面进行脱气(步骤2-5)的其他手段包括真空袋和真空环过程，其中使用真空来除去空气。
用于描述本文公开的聚合物夹层的一个参数是透明度，其通过测量雾度值或雾度百分比(%雾度)来确定。当通过材料观察物体时，在穿过材料膜或材料片材时散射的光会产生朦胧或似烟雾的视野。因此，雾度值是与入射光相反的样品的散射光的量化。雾度百分比测试使用雾度计(如可得自Hunter Associates(Reston，VA)的型号D25)、并根据ASTMD1003-61(1977年重新批准)-程序A使用光源C以2度的观察者角度进行。本公开内容的夹层具有小于约5%、或小于约4.5%、或小于约4%、或小于约3.5%、或小于约3%、或小于约2.5、或小于约2%、或小于约1.5%、或小于约1%、或小于约0.5%的%雾度百分比。本公开内容的夹层还具有至少70%的最小透射率水平(%T)(如在HunterLab UltraScan XE上测得)。
用于衡量夹层的光学品质的另一个参数是%Tuv。根据ISO13837：2008(E)协定A，使用Lambda 1050分光光度计测量层合体的%Tuv。从300纳米至400纳米(nm)以5nm增量测量层合体的%T。将每个波长处的%T乘以特定因子并将结果相加以得到%Tuv。在其中透明度和光学品质非常重要的应用中，希望具有尽可能低的%Tuv。在一些实施方案中，一些汽车应用的期望范围为小于4%，并且对于一些非汽车应用(例如建筑应用)而言期望范围为小于12%。
聚合物片材的黄度指数(“YI”)通过将30量规片材样品层合(并高压蒸煮)在两片2.3mm的透明玻璃之间、使用HunterLab UltraScan XE根据ASTM方法D1925(光源C，2°观察者)由可见光谱中的分光光度透射率来测量。在本发明的各种实施方案中，聚合物片材可以具有比含有常规粘附控制添加剂的聚合物片材小的黄度指数，例如12或更小，或者11或更小，或者10或更小，或者9或更小，或者8或更小。
击打粘附性是用于描述本文公开的聚合物夹层的另一个参数。击打粘附性测试在全世界广泛使用，并且已经是超过30年的标准Solutia程序。它测量层合体构造中玻璃对夹层的粘附性水平。夹层对玻璃的粘附性对玻璃-夹层结构体的抗冲击性和长期稳定性有很大的影响。在该测试中，层合体被冷却到0℉(-17.8℃)，并用一个1磅(0.45kg)的锤子以45度角在钢板上手动击打。然后使样品达到室温，然后除去未粘附到夹层上的所有碎玻璃。通过肉眼观察将保持粘附至夹层的玻璃的量与一组标准进行对比。这些标准对应于其中不同程度的玻璃保持粘附至夹层的尺度。例如，在0的击打标准下，基本上没有玻璃保持粘附至夹层。另一方面，在10的击打标准下，基本上100%的玻璃保持粘附至夹层。对于类似的试样，将击打值分组并取平均。所报告的值表示该组的平均击打值和对于各个表面而言的击打粘附性等级的最大范围。本公开内容的夹层具有可接受的击打粘附性等级。
本发明还包括如下所述的实施方案1至实施方案15。
实施方案1是用于窗玻璃的聚合物夹层，其包含：聚(乙烯醇缩丁醛)、增塑剂、发光颜料和包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。
实施方案2是用于窗玻璃的聚合物夹层，其包含：聚(乙烯醇缩丁醛)、增塑剂、约0.1至约1phr的发光颜料和约5至约25滴度的包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa，其中所述聚合物夹层具有小于12的YI(ASTM方法D1925)。
实施方案3是包括实施方案1至实施方案2的任何特征的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根部分具有结构式：R-CO2 -，其中R为氢、烷基或芳基。
实施方案4是包括实施方案1至实施方案3的任何特征的聚合物夹层，其中所述镁盐具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团。
实施方案5是包括实施方案1至实施方案4的任何特征的聚合物夹层，其中所述发光颜料是具有结构式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的颜料，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar是芳基，并且x是约1-4。
实施方案6是用于窗玻璃的聚合物夹层，其包含：聚(乙烯醇缩丁醛)、增塑剂、约0.1至约1phr的发光颜料和约5至约25滴度的包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述发光颜料为具有结构式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的颜料，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar为芳基，并且x为约1-4，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa，其中所述镁盐具有式：M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团，其中所述聚合物夹层具有小于12的YI。
实施方案7是包括实施方案1至实施方案6的任何特征的聚合物夹层，其中所述发光颜料具有结构式：
其中每个R是乙基。
实施方案8是包括实施方案1至实施方案7的任何特征的聚合物夹层，其中所述发光颜料包含具有以下结构式的2,5-二羟基对苯二甲酸二乙酯(“DDTP”)：
。
实施方案9是包括实施方案1至实施方案8的任何特征的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根所对应的羧酸具有约2.50至约4.80的pKa。
实施方案10是包括实施方案1至实施方案9的任何特征的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根所对应的羧酸选自乙酸、苯甲酸、甲酸和水杨酸。
实施方案11是包括实施方案1至实施方案10的任何特征的聚合物夹层，其中所述聚合物夹层具有小于12的YI(如通过ASTM方法D1925测得)。
实施方案12是包括实施方案1至实施方案11的任何特征的聚合物夹层，其中将所述聚合物夹层层合在两个刚性基材之间以形成窗户或挡风玻璃。
实施方案13是包括实施方案1至实施方案12的任何特征的聚合物夹层，其进一步包含紫外线稳定剂。
实施方案14是包括实施方案1至实施方案13的任何特征的聚合物夹层，其中所述聚合物夹层具有小于1.5%的%雾度(根据ASTM D1003-61(1977年重新批准)-程序A，使用光源C，以2度的观察者角度测量)和小于10%的%Tuv(根据ISO13837：2008(E)协定A测量)。
实施方案15是包括实施方案1至实施方案14的任何特征的聚合物夹层，其中所述聚合物夹层包含两种各自包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。
实施例
通过将具有发光颜料并包含本文所述的羧酸镁盐的夹层与包含诸如双-2-乙基己酸镁(RSS5)的标准的常规使用的粘附控制剂的夹层进行对比，可以最容易地认识到夹层中的黄度指数(YI)或颜色的改善(或降低)，同时保持其他可接受的性能特性，例如雾度和/或粘附性。
表2中所示的组合物通过将PVB树脂和具有约38phr增塑剂的增塑剂混合物混合并熔融挤出来生产。通过使用顶置式混合器在50℃下用高剪切搅拌叶片将以下组分混合30分钟以形成溶液来制备增塑剂混合物：0.6phr的2,5-二羟基对苯二甲酸二乙酯(DDTP)，20滴度的镁盐(如表中所示)和三乙二醇二-(2-乙基己酸酯)(“3GEH”增塑剂)以及UV稳定剂(0.25phr 的TinuvinTM 312)。使用立式混合器将形成的溶液与聚(乙烯醇缩丁醛)树脂混合。然后将得到的树脂、增塑剂、颜料(如表中所示)和镁盐(如表中所示)的混合物在1.25英寸挤出机上挤出以形成厚度约0.76mm(30量规或30密耳)的夹层片材。表2中的样品C1和样品C2分别是不含ACA和含有标准RSS5的对比样品，样品3至样品6具有所示的不同的羧酸镁盐。所有样品具有固定量的发光颜料(DDTP)和UV吸收剂，如下表2所示。用于配制每种羧酸镁盐的每种羧酸的pKa示于表1中。测试每种样品的YI、%雾度、%Tuv和击打粘附性水平。结果显示在下表2中。
表1
酸编号(对应于表2中的镁盐) 酸类型 pKa
C2 2-EHA 4.82
3 乙酸 4.76
4 苯甲酸 4.20
5 甲酸 3.77
6 水杨酸 2.97
表2
样品 粘附控制剂(Mg盐) YI %雾度 %Tuv 击打粘附性(平均值)
C1 无 5.5 0.7 7.8 9.0
C2 RSS5 12.2 0.9 7.5 4.0
3 乙酸镁 5.8 0.9 7.8 9.0
4 苯甲酸镁 7.3 0.9 7.7 6.5
5 甲酸镁 5.6 1.0 7.7 9.0
6 水杨酸镁 8.2 1.1 7.8 5.0
表2示出了与具有RSS5的样品的YI相比，使用其中羧酸根所对应的羧酸各自具有小于4.80的pKa的羧酸镁盐(例如乙酸镁、苯甲酸镁、甲酸镁或水杨酸镁)代替RSS5(双-2-乙基己酸镁)显著地降低了样品的YI水平。不含镁盐的样品C1的YI水平为5.5。当将标准ACA——RSS5添加到C1的组合物中时，YI增加了不止一倍(达到12.2的水平)，达到所有样本的最高YI水平。当将本发明的羧酸镁盐添加到C1的组合物中(以制备样品3、样品4、样品5和样品6)时，YI的增加显著地小于具有RSS5的样品的增加。在乙酸镁和甲酸镁(YI分别为5.8和5.6)的情况下，与不含镁盐的样品C1(YI为5.5)相比，YI仅略微增加。具有本文所述的羧酸镁盐(其中所对应的羧酸具有小于约4.80的pKa)的样品3至样品6的雾度水平和%Tuv水平与具有标准粘附控制盐RSS5(双-2-乙基己酸镁)的样品相当。取决于最终产品所期望的粘附性和颜色(YI)水平，可以选择特定的羧酸镁盐。
总之，与含有荧光颜料、不含改善的镁盐的夹层相比，具有荧光颜料和如本文所述的改善的包含羧酸根(其对应的羧酸具有大于2.00且小于约4.80的pKa)的镁盐的夹层具有优势。总之，使用改善的包含羧酸根(其对应的羧酸具有小于约4.80的pKa)的镁盐导致YI和雾度的水平降低，同时保持其他特性，例如可接受的粘附性水平，并因此改善含有荧光颜料的夹层的光学品质。其他优点对于本领域技术人员而言将是容易明确的。
虽然已经结合包括那些当前被认为是优选实施方案在内的某些实施方案的描述公开了本发明，但是详细描述旨在是说明性的，并且不应被理解为限制本公开内容的范围。如本领域普通技术人员将理解的，本发明涵盖除了本文中详细描述的实施方案之外的实施方案。可以在不脱离本发明的精神和范围下对所描述的实施方案进行修改和变动。
将进一步理解的是，针对本公开内容的任何单一组分给出的任何范围、值或特性可以与针对本公开内容的任何其他组分给出的任何范围、值或特性互换使用(当兼容时)，形成具有针对每个部分定义的值的实施方案，如本文全文所给出的那样。例如，可以形成包含具有在给出的任何范围内的残余羟基含量的聚(乙烯醇缩丁醛)的夹层，此外还包含在给出的任何范围内的增塑剂，以形成在本公开内容的范围内的许多置换，但这列举起来会是繁琐的。此外，除非另有说明，否则针对属或类别(例如邻苯二甲酸酯或苯甲酸酯)提供的范围也可以应用于在该属或该类别的成员中的物类，例如对苯二甲酸二辛酯。

Claims (20)

1.用于窗玻璃的聚合物夹层，其包含：
聚(乙烯醇缩丁醛)，
增塑剂，
发光颜料，和
包含二价镁离子和至少2种羧酸根的镁盐，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa。
2.权利要求1的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根部分具有结构式：R-CO2 -，其中R是氢、烷基或芳基。
3.权利要求1的聚合物夹层，其中所述镁盐具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团。
4.权利要求1的聚合物夹层，其中所述发光颜料是具有结构式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的颜料，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar为芳基，且x为约1-4。
5.权利要求1的聚合物夹层，其中所述发光颜料具有结构式：
其中每个R是乙基。
6.权利要求1的聚合物夹层，其中所述发光颜料包含具有以下结构式的2,5-二羟基对苯二甲酸二乙酯(“DDTP”)：
。
7.权利要求1的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根所对应的羧酸具有约2.50至约4.80的pKa。
8.权利要求1的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根所对应的羧酸选自乙酸、苯甲酸、甲酸和水杨酸。
9.权利要求1的聚合物夹层，其中所述聚合物夹层具有小于12的YI(如通过ASTM方法D1925测得)。
10.用于窗玻璃的聚合物夹层，其包含：
聚(乙烯醇缩丁醛)，
增塑剂，
约0.1至约1phr的发光颜料，和
约5至约25滴度的镁盐，所述镁盐包含二价镁离子和至少2种羧酸根，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa，
其中所述聚合物夹层具有小于12的YI(ASTM方法D1925)。
11.权利要求10的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根所对应的羧酸具有约2.50至约4.80的pKa。
12.权利要求10的聚合物夹层，其中所述镁盐的羧酸根部分具有结构式：R-CO2 -，其中R是氢、烷基或芳基。
13.权利要求10的聚合物夹层，其中所述镁盐具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团。
14.权利要求10的聚合物夹层，其中所述镁盐中的羧酸根所对应的羧酸选自乙酸、苯甲酸、甲酸和水杨酸。
15.用于窗玻璃的聚合物夹层，其包含：
聚(乙烯醇缩丁醛)，
增塑剂，
约0.1至约1phr的发光颜料，其中所述发光颜料是具有结构式：R-OOC-Ar(OH)x-COO-R的颜料，其中每个R独立地为具有至少1个碳原子的取代基并且可以相同或不同，Ar为芳基，且x为约1-4，和
约5至约25滴度的镁盐，所述镁盐包含二价镁离子和至少2种羧酸根，其中所述羧酸根所对应的羧酸各自具有小于约4.80的pKa，其中所述镁盐具有式M(R'COO)n，其中M是镁，n是2且R'是具有1-20个碳原子的有机基团，
其中所述聚合物夹层具有小于12的YI。
16.权利要求15的聚合物夹层，其中将所述聚合物夹层层合在两个刚性基材之间以形成窗户或挡风玻璃。
17.权利要求15的聚合物夹层，其中所述镁盐中的羧酸根所对应的羧酸选自乙酸、苯甲酸、甲酸和水杨酸。
18.权利要求15的聚合物夹层，其中所述羧酸具有约2.50至约4.80的pKa。
19.权利要求15的聚合物夹层，其还包含紫外线稳定剂。
20.权利要求15的聚合物夹层，其中所述聚合物夹层具有小于1.5%的%雾度(根据ASTMD1003-61(1977年重新批准)-程序A，使用光源C，以2度的观察者角度测量)和小于10%的%Tuv(根据ISO13837：2008(E)协定A测量)。
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