CN111601848A - 极性聚合物与多元醇聚酯和多羟基烷烃的掺混物 - Google Patents

极性聚合物与多元醇聚酯和多羟基烷烃的掺混物 Download PDF

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Abstract

通过分子量大于每摩尔200克的环氧化烷烃或环氧化脂肪酸酯的开环反应可生产的化合物与极性聚合物掺混，以改进极性聚合物的光泽度。这些化合物包括至少一种极性官能团，并且与极性聚合物、或含有至少一种极性聚合物的掺混物掺混，以改进这些聚合物的光泽度，使这些聚合物在生产操作时就具有合适的光泽度，而无需进一步的刷涂或层压步骤。这些化合物还可以改进极性聚合物的抗冲强度。还公开了复合结构，其中，外封盖层由与光泽度改进添加剂掺混的极性聚合物制成。

Description

极性聚合物与多元醇聚酯和多羟基烷烃的掺混物
发明领域
通过重均分子量大于每摩尔200克的环氧化烷烃或环氧化脂肪酸酯的开环反应可生产的化合物与极性聚合物掺混，以改进极性聚合物的光泽度。这些化合物每分子包括至少一种、优选至少两种极性官能团，并且与极性聚合物、或含有至少一种极性聚合物的掺混物掺混，以改进这些聚合物的光泽度，从而使这些聚合物在制造操作时就具有合适的光泽度，而无需进一步的刷涂(painting)或层压步骤。这些化合物还会改进、或者至少不会降低极性聚合物的抗冲强度。优选的化合物是通过对应环氧化化合物的开环反应可以制备的多羟基(例如，二羟基)烷烃和/或多元醇聚酯。这些极性聚合物与多元醇聚酯和/或二羟基烷烃的掺混物特别适合用作结构的表面层、封盖层或面材层(capstock layer)，例如用作意图用于户外位置(即，良好耐候性是理想特性的情况下)的挤出型材的外层。将多元醇聚酯和/或多羟基烷烃以高于用现在可获得润滑剂通常可达到的水平(例如，基于聚合物，高达40重量％)掺混到极性聚合物中。这些添加剂被发现还改进了极性聚合物的抗冲强度、或者至少不会使极性聚合物的抗冲强度下降，这也有助于其作为多层结构的面材层的适用性。
发明背景
丙烯酸类聚合物以及丙烯酸类聚合物的衍生物和共聚物具有许多理想的特性，特别是出色的耐候性(良好的抗紫外线性)，保护下面的基材免受紫外线影响，以及耐刮擦性，这使其对于可用于外部位置的挤出型材上的外封盖层或面材层等应用具有吸引力。这些材料作为外层或面材层的其它应用包括但不限于：汽车行业；游乐车；飞行器；农业机械；建筑和施工；户外娱乐设备；水上运动；水池；草坪和花园设备；需要刚性和强度的户外结构应用，例如铺板(decking)、栏杆(rail)、立柱、壁板，围栏(fencing)和结构，以及室外结构应用(窗户，壁板，甲板，栏杆，百叶窗)；通信装置，例如电话、收音机、电视、暗盒(cassette)等；电动工具；电器；商用机器；玩具；家具；和医疗装置。用于这些面材层的其它合适聚合物为：例如，聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物。
然而，这些材料往往比目前在这些结构上使用的刷涂或层压外层的光泽差。这些产品制造中消除刷涂或层压步骤对于节省材料成本和制造操作时间具有巨大的潜力。因此，期望提供一种与这些材料具有优异相容性并且会产生具有封盖层的结构的添加剂，该封盖层从制造操作时就具有足够的光泽，而无需进一步的刷涂或层压步骤。
已知润滑剂减少了加工期间面材树脂上的表面摩擦，这常常改进了最终产品的表面光泽度。然而，常用润滑剂(例如，硬脂酸和硬脂醇)在常规加工温度(200℃至240℃)下易挥发。此外，在提高光泽度(>2％)的水平下，这些添加剂往往会在加工设备(校准器、模具等)中留下蜡状残留物和析出物，从而降低面材层的质量(光滑度和均匀性)。
因此，需要一种添加剂，其能够以足够高水平添加至这些面材树脂中以改进光泽度并且会提供具有高光泽度的高质量封盖层，同时使这些树脂保持所需耐候性和抗冲性并同时还能抵抗加工设备上的析出物(plate-out)和蜡状沉积物。
发明概述
本发明涉及可作为分子量大于每摩尔200克的环氧化烷烃或环氧化脂肪酸的开环反应产物制备的化合物与极性聚合物的掺混物。当与极性聚合物掺混时，这些化合物可以改进极性聚合物的光泽度。这些化合物包括至少一种极性官能团，并且与极性聚合物、或含有至少一种极性聚合物的掺混物掺混，以改进这些聚合物的光泽度，从而使这些聚合物在生产操作时就具有合适的光泽度，而无需进一步的刷涂或层压步骤。这些化合物还可以改进极性聚合物的抗冲强度。
优选的该光泽度改进化合物可以作为分子量大于每摩尔200克的环氧化烷烃或环氧化脂肪酸甘油三酯的开环反应产物方便地进行制备。该化合物的示例为多元醇聚酯和/或二羟基烷烃，其用作光泽度改进添加剂。分子量大于每摩尔200克且含有至少一个极性基团的环氧化烷烃或环氧化脂肪酸的开环反应的其它产物也适合用作光泽度改进添加剂。值得强调的是，尽管方便地将这些材料描述为环氧化烷烃或环氧化脂肪酸甘油三酯的开环反应产物，但并不是必须以这该方式进行制备。
极性聚合物优选是丙烯酸类聚合物、丙烯腈聚合物和它们的掺混物和共聚物。其它合适的树脂是聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)和聚酯、以及含氟聚合物(例如，聚偏二氟乙烯聚合物(PVDF))。添加这些环氧化烷烃或环氧化脂肪酸甘油三酯的开环反应产物改进了这些极性聚合物的表面光泽度，而无需刷涂或层压步骤。此外，当用作复合结构外封盖层时，这些光泽度改进添加剂可以改进这些材料的抗冲强度。重要的是，这些添加剂不会降低出色的耐候性，而出色的耐候性是在将这些聚合物材料用作意图用于户外用途的复合结构的面材时的关键参数。
本文中使用的术语“多元醇聚酯”是指每分子含有两个或更多个羟基基团以及两个或更多个酯基基团的有机化合物。多元醇聚酯优选是：可以是环氧化脂肪酸甘油三酯与水性酸或碱的开环反应(其为每个环氧基产生两个邻羟基)产物的分子。优选的多元醇聚酯分子的分子量为每摩尔至少200克。
二羟基烷烃优选是：通过环氧化烷烃与水性酸或碱的开环反应(其为每个环氧基产生两个邻羟基)可制备的分子。优选的分子是分子量为每摩尔至少200克的1,2-二羟基脂族烷烃。
术语“脂肪酸酯”是指由醇与脂肪酸反应产生的化合物。其可以是多元醇的脂肪酸酯、脂肪酸单酯、脂肪酸甘油单酯、脂肪酸甘油二酯、和脂肪酸甘油三酯。
本发明还涉及多层复合结构，作为潜在用途的非限制性实例，其可以用于：建筑和施工；户外娱乐设备；水上运动；水池；航海应用；草坪和花园设备；以及户外结构应用，例如铺板(decking)、栏杆(rail)、立柱、壁板，围栏(fencing)、结构和窗型材；汽车行业；游乐车；飞行器；农业机械；通信装置，例如电话、收音机、电视、暗盒(cassette)等；电动工具；电器；商用机器；玩具；家具；医疗装置。其它应用为适用于热成形的由多层复合材料制成的片材。
在本说明书内，已经以能够写出清晰简洁的说明书的方式描述了实施方式，但是意在并且将理解的是，可以对实施方式进行各种组合或分离而不脱离本发明。例如，应当理解，本文描述的所有优选特征适用于本文描述的本发明的所有方面。
本发明的各种非限制性方面可以总结为如下：
方面1：一种组合物，其包含：
a)至少一种极性聚合物；
b)至少一种分子量大于每摩尔200克的光泽度改进添加剂，
其中，至少一种光泽度改进添加剂选自下组：官能化直链烷烃、官能化支链烷烃、官能化脂肪酸酯以及它们的混合物；其中，至少一种光泽度改进添加剂包含选自下组的至少一种官能团：邻二醇、羟基磷酸三酯、羟基酯、羟基醚、羟基氨基、羟基硫醚(hydroxysulfide)、羟基腈、羟基胺、端醇、噻喃、酮和环状碳酸酯。
方面2：如方面1所述的组合物，其中，所述组合物包含至少一种直链或支链羟基烷烃，该至少一种直链或支链羟基烷烃含有至少一个邻二醇基团。
方面3：如方面1或2所述的组合物，其中，至少一种直链或支链羟基烷烃是1,2-二羟基烷烃。
方面4：如方面1-3中任一项所述的组合物，其中，所述组合物包含至少一种脂肪酸酯，所述至少一种脂肪酸酯的分子量大于每摩尔200克，并且含有至少两个羟基，其中，所述脂肪酸酯源自植物油或动物油。
方面5：如方面1-4中任一项所述的组合物，其中，源自植物油或动物油的含有至少两个羟基的脂肪酸酯是环氧化植物油或动物油与至少一种水性酸或水性碱的反应产物。
方面6：如方面4或方面5中一项所述的组合物，其中，环氧化植物油或动物油选自下组：环氧化海藻油、环氧化芥花籽油(epoxidized canola oil)、环氧化椰子油、环氧化蓖麻油、环氧化玉米油、环氧化棉籽油、环氧化亚麻油、环氧化鱼油、环氧化葡萄籽油、环氧化大麻油、环氧化麻风树油、环氧化霍霍巴油、环氧化芥子油、环氧化菜子油(epoxidizedcanola oil)、环氧化棕榈油、环氧化棕榈硬脂、环氧化油菜籽油(epoxidized rapeseedoil)、环氧化红花油、环氧化大豆油、环氧化葵花油、环氧化妥尔油、环氧化橄榄油、环氧化牛脂、环氧化猪油、环氧化鸡油、环氧化亚麻籽油、环氧化桐油、环氧化亚麻籽油、环氧化桐油及它们的混合物。
方面7：如方面1至6中任一项所述的组合物，其中，基于极性聚合物的重量，所述组合物包含2至40重量％的光泽度改进添加剂。
方面8：如方面1至7中任一项所述的组合物，其中，所述组合物具有使用BYKGardner Micro-Gloss 75度光泽度计测量的75度光泽度和使用BYK Gardner Micro-Tri-Gloss 20/60/85度光泽度计测量的60度光泽度，其中75度光泽度为53或更大，并且60度光泽度为12或更大。
方面9：如方面1至8中任一项所述的组合物，其中，所述组合物还包含抗冲改进添加剂。
方面10：如方面9所述的组合物，其中，抗冲改进添加剂选自下组：线性嵌段共聚物、芯壳聚合物、以及它们的混合物。
方面11：如方面9或10中任一项所述的组合物，其中，基于极性聚合物的重量，所述组合物包含20至60重量％的抗冲改进添加剂。
方面12：如方面1至11中任一项所述的组合物，其中，极性聚合物包括选自如下的至少一种聚合物：丙烯酸类聚合物、丙烯腈聚合物、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、二醇改性的聚酯(PETG)、含氟聚合物、或它们的共聚物、或它们的混合物。
方面13：如方面1至12中任一项所述的组合物，其中，至少一种极性聚合物是丙烯酸类聚合物或丙烯腈聚合物，并且包括它们的均聚物、共聚物、三元共聚物或混合物。
方面14：如方面1至12中任一项所述的组合物，其中，极性聚合物包括聚合形式的选自下组的至少一种单体：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈(acrylonitrile)、氰乙烯(vinyl cyanide)化合物、苯乙烯的极性衍生物、以及它们的混合物。
方面15：如方面1至14中任一项所述的组合物，其中，极性聚合物是丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物是甲基丙烯酸甲酯与2至16重量％的一种或多种C1-C4丙烯酸酯的共聚物。
方面16：一种多层复合结构，其包括：
a)至少一个面材层，其包含如权利要求1所述的组合物；以及
b)至少一个基材层，
其中，多层复合结构包括外层和内层，其中，外层是外部表面，并且面材层是外层，基材层是内层。
方面17：如方面16所述的多层复合结构，其中，基材层包含选自下组的至少一种聚合物：丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)共聚物、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、木材/聚合物复合材料、聚酯、或它们的混合物。
方面18：如方面16或17中任一项所述的多层复合结构，其中，所述面材层具有使用BYK Gardner Micro-Gloss 75度光泽度计测量的75度光泽度和使用BYK Gardner Micro-Tri-Gloss 20/60/85度光泽度计测量的60度光泽度，其中75度光泽度为53或更大，并且60度光泽度为12或更大。
方面19：如方面16或17中任一项所述的多层复合结构，其中，面材层通过加德纳冲击测试(Gardner Impact Test)用圆锥尖端测量的平均断裂能(MFE)抗冲强度，并且其中，MFE抗冲强度为至少0.7in-lb/mil。
方面20：一种组合物，其包含：a)至少一种极性聚合物；
b)至少一种光泽度改进添加剂；
其中，至少一种光泽度改进添加剂选自下组：含有至少两个羟基且分子量大于每摩尔200克的羟基烷烃、含有至少两个羟基且分子量大于每摩尔200克的多元醇聚酯、以及它们的混合物。
附图说明
图1是显示根据本发明某些实施方式可以使用的环氧化物开环反应的可能反应产物的图示。
发明详述
本发明涉及极性聚合物与光泽度改进添加剂的掺混物。方便地这些化合物描述为分子量大于每摩尔200克的环氧化烷烃或环氧化脂肪酸酯的开环反应产物。值得强调的是，尽管方便地将这些分子描述为对应环氧化化合物开环反应的反应产物，但其可以以本领域中已知的任意其它方法进行制备。
光泽度和添加剂优选包括分子量大于每摩尔200克的线性或支链烷烃多元醇。光泽度改进添加剂还可以包括分子量大于每摩尔200克的多元醇聚酯。该多元醇聚酯可以由对应已环氧化脂肪酸甘油三酯的开环反应产生。这些分子的混合物可以用作本文所述的光泽度改进添加剂。
本发明还涉及多层复合结构，其中，极性聚合物与光泽度改进添加剂的掺混物是覆盖基材层的外层或面材层，所述基材层可以是聚合的或不是聚合的。
除非另有说明，否则本文所有百分数均为重量百分数，所有聚合物分子量均为通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的重均分子量。
本文所用的“聚合物”是指包括通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的重均分子量大于20000g/mol、优选大于50000g/mol的有机分子。
烷烃二醇或多元醇或通过本文所述环氧化植物油或动物油的开环反应可制备的其它该类分子的分子量是指基于分子结构计算的以克计的每摩尔分子重量。应理解这些材料包括一个分子量范围，并且本文所述的分子量仅是估算。
多元醇聚酯或通过本文所述环氧化植物油或动物油的开环反应可制备的其它该类分子的分子量是指基于分子结构计算的以克计的每摩尔分子重量。应理解这些材料包括一个分子量范围，并且本文所述的分子量仅是估算。
光泽度改进添加剂
通常，合适的光泽度改进添加剂包括分子量大于每摩尔200克且具有每分子至少一种、优选至少两种极性官能团的化合物。这些化合物可以以至多40重量％面材聚合物的水平纳入面材聚合物中。
这些光泽改进添加剂可以使用本领域已知的任意方法掺混到极性聚合物中。非限制性实例包括：在与其它添加剂一起或不与其它添加剂一起的情况下，直接混合到最终掺混物中；制备含有至多40重量％的光泽度改进添加剂的母料，并且随后酌情对母料进行稀释；或者在挤出部件生产期间将添加剂直接进料至挤出机。
这些化合物可以通过本领域已知的任意合适方法制备，但是通过使合适的不饱和分子环氧化并且随后使所产生的环氧基团经受试剂和条件以将环氧环打开来方便地制备。
通常，合适的光泽度添加剂包括分子量大于每摩尔200克且每分子包含至少一个羟基的多元醇。
特别优选的添加剂是多元醇，其是使用水性酸或碱与环氧化支链或支链烷烃或环氧化脂肪酸酯的环氧开环反应的产物。该分子将包含至少一对或更多对邻羟基。作为原材料的特别优选的脂肪酸酯是环氧化脂肪酸甘油三酯。还特别优选作为原材料的是在末端位置具有环氧基的直链脂族环氧化烷烃。支链环氧化烷烃也是合适的原材料。
这些化合物的非限制性示例为：
分子量大于每摩尔200克的1,2二羟基烷烃(由阿科玛公司(Arkema)销售的
Figure BDA0002583689730000081
)或分子量大于每摩尔200克的植物油多元醇(由阿科玛公司销售)。
应理解，由其是在植物油衍生多元醇的情况下，这些是天然产物并且因此包括一定范围的分子量和结构，并且不一定仅包含甘油三酸酯——其还可以包含甘油单酯、甘油二酯、或更高阶的甘油酯，以及1-400mg KOH/g(毫克氢氧化钾每克样品)的羟值范围。同样地，1,2-二羟基烷烃包含一定范围的分子量，并且还可以具有1-400mg KOH/g的羟值范围。羟值是根据AOCS(美国石油化学家协会(American Oil Chemists’Society))方法Tx1a-66进行测量。
作为用于生产光泽度改进添加剂的环氧环开环反应的原材料的合适的环氧化脂肪酸甘油三酯的非限制性示例为：环氧化海藻油、环氧化芥花籽油(epoxidized canolaoil)、环氧化椰子油、环氧化蓖麻油、环氧化玉米油、环氧化棉籽油、环氧化亚麻油、环氧化鱼油、环氧化葡萄籽油、环氧化大麻油、环氧化麻风树油、环氧化霍霍巴油、环氧化芥子油、环氧化菜子油(epoxidized canola oil)、环氧化棕榈油、环氧化棕榈硬脂、环氧化油菜籽油(epoxidized rapeseed oil)、环氧化红花油、环氧化大豆油、环氧化葵花油、环氧化妥尔油、环氧化橄榄油、环氧化牛脂、环氧化猪油、环氧化鸡油、环氧化亚麻籽油、环氧化桐油、环氧化亚麻籽油、环氧化桐油及它们的混合物。应理解这些化合物的完全环氧化在本申请实践中不是必须的，环氧化化合物的完全开环也不是必须的。范围1-400mg KOH/g的羟值是合适的。
环氧化直链或支链烷烃或环氧化脂肪酸酯(特别是环氧化脂肪酸甘油酯)的其它开环反应产物也适合作为光泽度改进添加剂，如图1所示。
图1显示了在生产可用作极性聚合物光泽度改进添加剂的化合物的这些环氧化分子上环氧化基团的开环反应。对于相应的环氧化分子上存在的各环氧环，所得分子包含至少一种极性基团。通常，其大部分具有与第二极性基团毗邻(与第二极性基团隔开两个碳原子)的羟基，例如：仲羟基(second hydroxyl group)、磷酸三酯、酯、醚、氨基、硫化物/硫醚、腈或胺，取决于反应物。这些可以被称为邻二醇、羟基磷酸三酯、羟基酯、羟基醚、羟基氨基、羟基硫化物/硫醚、羟基腈或羟基胺。不具有毗邻羟基的其它基团为：端醇、酮、噻喃或环状碳酸酯。
也适合用作光泽度改进添加剂的是可以方便地描述为由环氧化直链或支链烷烃或脂肪酸酯与酸或醇反应产生的部分打开的环氧环的产物的分子。其显示为美国专利第9686918号中公开的反应的中间体，其通过引用全文纳入本文用于所有目的。
也适合用作光泽度改进添加剂的是可以方便地描述为由环氧化直链或支链烷烃或脂肪酸酯与羧酸(特别是短链羧酸，例如醋酸)反应产生的部分打开的环氧环的产物的分子，其导致了如下显示的羟基酯：
Figure BDA0002583689730000091
应理解，这些光泽度改进添加剂的所有比例的掺混物被认为是本发明的一部分。而且，本发明的一部分是这些化合物范围的掺混物。非限制性示例为：例如，一定范围分子量的1,2-二羟基烷烃的掺混物和/或如上所述各种官能化植物油或动物油衍生物
作为外面材或封盖层的极性聚合物
如上文所述的光泽度改进添加剂与意图用作多层复合结构的外面材或封盖层的热塑性极性聚合物组合。根据本公开的示例性方面，该结构的非限制性示例为挤出型材，该挤出型材包括内(或下)基材层和外(或上)面材层。面材层优选1mil(密耳)至100mil厚，优选3mil至25mil厚，更优选4mil至20mil厚。
在本发明中可用作与光泽度改进添加剂结合的封盖层的该热塑性极性聚合物包括但不限于：极性聚合物或已经改性为包含极性基团的聚合物，例如通过诸如在聚合后接枝的方法改性的那些。包含至少一种极性单体的共聚物适合具有与之结合的光泽度改进改性剂。如上所讨论，可以占聚合物重量高达40％的光泽度改进添加剂与面材聚合物结合。
与光泽度改进成分结合时具有改进的光泽度的该热塑性聚合物包括但不限于：丙烯酸类聚合物和共聚物、丙烯腈聚合物和共聚物、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)、或聚酯、或它们的共聚物、或它们的混合物。非极性单体(例如，烷烃、苯乙烯等)适合用作共聚单体，只要至少一种共聚单体包含极性部分(例如，酯、氰基、氨基甲酸酯、卤代烷烃、或碳酸酯部分)同样地，极性聚合物或共聚物与非极性聚合物的掺混物也被认为在本发明的范围内。
本文所用的丙烯酸类聚合物包括但不限于含有(甲基)丙烯酸烷基酯的均聚物、共聚物和三元共聚物。
甲基丙烯酸烷基酯单体优选为甲基丙烯酸甲酯，其可以占单体混合物的60至100重量％。单体混合物中也可以存在0至40重量％的其它丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和/或其它乙烯基单体。单体混合物中可用的其它甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和其它乙烯基单体(例如，氰乙烯单体和丙烯腈)包括但不限于：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯和丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂基酯和甲基丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯和甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯和甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、苯乙烯及其衍生物、丙烯腈和乙烯基氰。还可以使用少量的多官能单体(如交联剂)。优选的丙烯酸类聚合物是甲基丙烯酸甲酯和2-16重量％的一种或多种C1-4丙烯酸酯的共聚物。
丙烯腈聚合物还可用于面材层。本文所用的丙烯腈聚合物包括但不限于均聚物、和含有丙烯腈或甲基丙烯腈和各种其它单体的共聚物和三元共聚物。约20至85重量％的共聚物是丙烯腈或甲基丙烯腈，并且约80至15％的其它单体可以是苯乙烯单体、或苯乙烯单体衍生物、丁二烯单体、或甲基丙烯酸烷基酯单体中的一种或多种。非限制性示例包括苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯(ABS)共聚物或丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)聚合物。
用于极性聚合物的合适材料还包括含有至少一种极性单体(包括SAN、ABS、MABS、ASA)的苯乙烯类共聚物和丙烯酸类聚合物、共聚物、三元共聚物、掺混物，以及改性苯乙烯类聚合物或丙烯酸类聚合物。本文所用的具有掺入其中的至少一种极性单体的苯乙烯类聚合物包括但不限于：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段(SBS)共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(S/MMA)、及它们的混合物。优选的苯乙烯类聚合物是ASA。在本发明面材层中可用的苯乙烯类共聚物的苯乙烯单体含量为至少10重量％、优选至少25重量％。在本发明中使用的聚合物可以通过本领域中已知的任意方法制备，包括乳液聚合、溶液聚合和悬浮聚合。在本发明中可用的苯乙烯类共聚物的苯乙烯单体含量为至少10重量％、优选至少25重量％。
在一个实施方式中，用凝胶渗透色谱法(GPC)测量时，面材层聚合物的重均分子量为50,000至500,000g/mol，并且优选75,000至150,000g/mol。丙烯酸类聚合物的分子量分布可以是单峰的，或多分散度指数大于1.5的多峰类型。
含氟聚合物和共聚物还适合用作掺混有光泽度改进添加剂的面材层聚合物。非限制性示例包括聚偏二氟乙烯(PVDF)以及含有至少60重量％的一种或多种含氟单体的含氟聚合物。术语“含氟单体”或表述“氟化单体”是指可聚合的烯烃，在其结构中含有至少一个氟原子、氟烷基、或氟代烷氧基，在经受聚合时这些基团连接至烯烃的双键。术语“含氟聚合物”是指通过至少一种含氟单体聚合形成的聚合物，其包括均聚物和共聚物以及热塑性和热固性聚合物。本发明多层复合结构的面材层中可用的含氟聚合物包括但不限于：聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯(ETFE)聚合物、乙烯与四氟乙烯和六氟乙烯(EFEP)的三元共聚物、四氟乙烯-六氟乙烯-氟乙烯(THV)三元共聚物、聚氟乙烯(PVD)、氟乙烯的共聚物、PVDF与官能化或未官能化聚甲基丙烯酸甲酯聚合物和共聚物的掺混物。含氟聚合物可以是官能化的或未官能化的，并且可以是均聚物或共聚物——优选是与其他含氟单体的共聚物，其他含氟单体包括：氟乙烯；偏二氟乙烯(VDF)；三氟乙烯(VF3)；三氟氯乙烯(CTFE)；1,2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；全氟(烷基乙烯基)醚，例如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)，全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1,3-间二氧杂环戊烯)；全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)(PDD)及它们的掺混物。
在本发明的一个实施方式中，含氟聚合物是偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物。
在本发明的一个实施方式中，在面材层中使用的聚合物的掺混物可以是两种聚合物的均质掺混物(intimate blend)，例如在丙烯酸类改性含氟聚合物(AMF)中，其中(甲基)丙烯酸酯单体在含氟聚合物种子的存在下进行聚合。
基于面材层中聚合物的重量，面材层可以包含超过50重量％的含氟聚合物，优选超过60重量％的含氟聚合物，更优选超过75重量％的含氟聚合物，并且至高达和包括100重量％的含氟聚合物。富含含氟聚合物的面材层可以含有0至49重量％、优选1至35重量％、更优选5至30重量％的一种或多种丙烯酸类聚合物。在优选的实施方式中，含氟聚合物是聚偏二氟乙烯均聚物，或者70-99重量％偏二氟乙烯单元和1-30重量％的六氟丙烯单元的共聚物。
与光泽度改进添加剂结合的极性聚合物可以通过本领域已知的任意方法来制备，包括但不限于本体、溶液、悬浮、乳液和反相乳液工艺以及自由基聚合。
在一个实施方式中，用凝胶渗透色谱法(GPC)测量时，本文所述的面材聚合物的重均分子量为50,000至500,000g/mol，并且优选75,000至150,000g/mol。极性面材聚合物的分子量分布可以是单峰的，或多分散度指数大于1.5的多峰类型。
还预期本发明可以使用极性热固性(交联的)和热塑性树脂面材作为外封盖层，其含有光泽度改进添加剂。
本发明还可以包括甲基丙烯酸甲酯与任意丙烯酸、甲基丙烯酸和酸酐共聚单体的共聚物作为极性聚合物。
丙烯酸类聚合物和其它极性聚合物还可以与其它聚合物掺混以形成掺混物来改变其性质。丙烯酸类或其它极性聚合物还可以包括添加剂以改变其性质。示例包括但不限于：含有抗冲改性剂(抗冲改进添加剂)、嵌段共聚物(包括，例如，阿科玛公司以商品名
Figure BDA0002583689730000131
销售的嵌段共聚物)、填料和其它添加剂。上面列出的任意类型的再生聚合物也适合用于本发明的实施。实施方式还可以包括任意比例的上文所列极性聚合物的掺混物，特别是上文所列的丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物和丙烯腈聚合物。
基材或内层
基材层的厚度可以为5mil至大于10cm，10mil至大于10cm，优选50mil至大于10cm，更优选100mil至大于10cm。多层复合结构的基材层可以是热塑性材料或热固性材料的，并且可以是复合材料。
在本发明中可用作基材层的热塑性材料包括但不限于：丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、或它们的混合物。
本文所用的苯乙烯类聚合物包括但不限于：聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段(SBS)共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(S/MMA)、及它们的混合物。优选的苯乙烯类聚合物是ASA。本发明的苯乙烯类共聚物的苯乙烯单体含量为至少10重量％、优选至少25重量％。
本文所用的丙烯酸类聚合物包括但不限于含有甲基丙烯酸烷基酯的均聚物、无规共聚物和嵌段共聚物以及三元共聚物。
甲基丙烯酸烷基酯单体优选为甲基丙烯酸甲酯，其可以占单体混合物的60至100重量％。单体混合物中也可以存在0至40重量％的其它丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和/或其它乙烯基单体。在单体混合物中可用的其它甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和其它乙烯基单体包括但不限于：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯和丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂基酯和甲基丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯和甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯和甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯单体、苯乙烯及其衍生物。烷基(甲基)丙烯酸(例如(甲基)丙烯酸)和丙烯酸也可以用于该单体混合物。还可以使用少量的多官能单体(如交联剂)。优选的丙烯酸类聚合物是甲基丙烯酸甲酯和2-16重量％的一种或多种C1-4丙烯酸酯的共聚物。
聚氯乙烯(PVC)基材聚合物包括：聚氯乙烯，氯化PVC，泡沫或膨胀型PVC、填充PVC，包括以0.1至80重量％填充有填料的PVC或膨胀型PVC，所述填料包括但不限于纤维素纤维、碳酸钙、松香、石灰石，三水合铝，石英，氧化锌和二氧化硅。
在本发明方面的基材层中可用的热塑性聚合物可以通过本领域中已知的任意方法制备，包括乳液聚合、溶液聚合和悬浮聚合。在一个实施方式中，用凝胶渗透色谱法(GPC)测量时，热塑性基材聚合物的重均分子量为50,000至500,000g/mol，并且优选75,000至150,000g/mol。热塑性基质的分子量分布可以是单峰的，或多分散度指数大于1.5的多峰类型。
本文所用的苯乙烯类聚合物包括但不限于：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段(SBS)共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(S/MMA)、及它们的混合物。优选的苯乙烯类聚合物是ASA。本发明的苯乙烯类共聚物的苯乙烯单体含量为至少10重量％、优选至少25重量％。本发明的聚合物可以通过本领域中已知的任意方法制备，包括乳液聚合、溶液聚合和悬浮聚合。在本发明中可用的苯乙烯类共聚物的苯乙烯单体含量为至少10重量％、优选至少25重量％。
本文所用的HIPS是指包括含有聚丁二烯橡胶的聚苯乙烯配混物。
苯乙烯类聚合物还可以与其它聚合物掺混以形成可相容掺混物。非限制性示例包括：与PVC掺混的ASA、与PMMA掺混的SAN。
基材的特别优选的热塑性材料是苯乙烯类聚合物(包括SAN、ABS、MABS、ASA、HIPS)、丙烯酸类聚合物和PVC。
还可以预料，本发明也将适用于热固性塑料基材，尽管其在许多应用中通常不如热塑性基材有用。
其它合适的基材包括木材/聚合物复合材料、拉挤成形聚氨酯、拉挤成形聚酯、或高抗冲聚苯乙烯(HIPS)。
任选的连接层
多层复合结构还可以包括任选的连接层，以提高含上文所述光泽度改进添加剂的聚合物基外面材层与内基材层之间的粘附。可用作连接层的材料包括但不限于：官能化聚烯烃，例如乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐共聚物和乙烯/丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，苯乙烯类共聚物(包括，例如，阿科玛公司以商品名
Figure BDA0002583689730000161
销售的苯乙烯类共聚物)；聚酰胺或聚酰胺共聚物。
任选的连接层的厚度可以为例如0.25mil至10mil。
表面处理
还可以在本发明的实践中利用表面处理(如本领域通常已知的表面处理)来改进与聚合物的粘附，以制备多层复合结构。非限制性示例包括：电晕处理、或等离子体处理、或化学处理或、使用溶剂和清洁剂来制备要粘附在一起的各个层的表面以形成多层复合结构。
抗冲改进添加
基于极性聚合物基质，除了本文所述的光泽度改进添加剂(其也可以具有抗冲改性性质)之外，极性聚合物封盖层可以具有例如20重量％至60重量％水平的抗冲改进添加剂(抗冲改性剂)。如本领域已知的，可用的抗冲改性剂包括线性嵌段共聚物，并且优选芯核聚合物。聚丁二烯橡胶是合适的抗冲改性剂。硬芯、芯-壳抗冲改性剂是特别优选的。
其它添加剂
本领域中已知的任意添加剂适合用于本文所述多层复合结构的所有层或任意层。该添加剂的非限制性示例包括：填料、表面改性添加剂、抗氧化剂、光泽度改进添加剂、UV屏蔽剂(UV screen)和加工助剂。
合适的填料或表面改性成分的非限制性示例包括碳酸钙、石膏、亚麻纤维。着色剂可以用于本文所述的任意聚合物和层。上述聚合物基面材和基材层可以含有一种或多种抗冲改性剂(抗冲改进添加剂)、填料或纤维、或者聚合物领域中所用类型的其它添加剂。抗冲改性剂的示例包括但不限于如本领域已知的芯壳颗粒和嵌段或接枝共聚物。添加剂的示例包括：例如，紫外线抑制剂或稳定剂、润滑剂、热稳定剂、阻燃剂、增效剂、颜料、调色剂(toner)和其它着色剂。根据本发明的典型配混聚合物掺混物中所用填料的示例包括：滑石、碳酸钙、云母、消光剂、硅灰石、白云石、玻璃纤维、硼纤维、碳纤维、炭黑、颜料如二氧化钛、或它们的混合物。其他聚合物添加剂可以包括:聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚酰胺、聚烯烃，包括基于这些聚合物的共聚物和三元共聚物，并包括直链、支链、嵌段和接枝聚合物结构。消光剂的示例包括但不限于：各种几何形状的交联聚合物颗粒。各层聚合物组合物中包含的填料和添加剂的量可以在聚合物、添加剂和填料总重量的约0.01％至约70％之间变化。通常，包括约5％至约45、约10％至约40％的量。
填料可以用偶联剂处理，以改善填料与树脂之间的结合。例如，填料可用如脂肪酸(例如硬脂酸)、硅烷、马来酸化聚丙烯等材料进行处理。所使用的偶联剂的量是有效改善填料与树脂之间结合的量。同样适合用于本文所述的复合材料任意层的材料包括丙烯酸类珠料或经研磨的丙烯酸类。标准的丙烯酸类聚合物适用于珠料或掩模，并且特别优选是交联版本的丙烯酸类珠料或经研磨的丙烯酸类。
本领域中已知的抗氧化剂适用于以任意合适水平添加到本文所述聚合物中。非限制性示例包括：空间位阻酚、有机亚磷酸酯和胺。
如本领域通常已知的用于改进并提高UV稳定性的添加剂适用于以任意合适水平用于多层复合结构的任意层中。非限制性示例包括：空间位阻胺光稳定剂(HALS)、苯并三唑、三嗪、二苯甲酮和氰基丙烯酸酯。
除了本文所述的光泽度改进添加剂之外，本领域中已知的光泽度改进添加剂也可以用于外部面材层中。可以提及纳米颗粒，例如二氧化硅和氧化锌，作为特别有用的另外的光泽度和耐划伤性改进添加添加剂。
加工和制备方法
本文所述的制造多层复合结构的方法可以是工业中已知的典型方法。
以下是常规聚合物加工方法的非限制性列表，其可以用于根据本发明利用极性聚合物与光泽度改进添加剂剂组合作为封盖层来制备多层复合结构。
共挤出是一种方法，其中，将两种或更多种不同的熔融聚合物组合物通过进料区块模头(feedblock die)或者通过多歧管模头同时挤出，以形成各层具有不同功能性质的层状结构。进料区块模头可以在单个过程中用于对多歧管模头进行进料，从而在多层结构制造中提供出色的灵活性。层压是通过使用粘合剂和/或通过热量和压力的组合将预制的片材层或预制并和挤出的片材层粘结在一起的过程。或者，热熔层压或热层压通常在夹辊处或在辊堆叠体的顶部辊处使两种或更多种熔融聚合物层一起离开挤出模头。聚合物加工的其它非限制性示例包括：挤出层压，其中，两个独立的层平行挤出，并在连续过程中一起热轧；嵌入成形；多次注射成形；压缩成形；拉挤成形；多层吹塑薄膜；热成形；真空成形；注射吹塑成形；吹塑成形和旋转成形。
本发明的多层复合结构可以包含两层或更多层，其中，对层数目和组成的选择进行调整以满足最终应用的需要。该结构通过本领域已知的任意方法制备。这包括各层的单独形成，然后进行层压，所有层共挤出，或共挤出和层压的组合，或本文提及的任意工艺。
本文所述的多层复合材料可被制造成大致平面的结构。本发明的大致平面的多层复合结构可以通过任意合适的方法形成为三维部件形状。例如，热成形是将片状形式的塑料材料加热至其特定加工温度，然后通过机械或气动方式使热的柔性材料紧贴模具的轮廓的工艺。
多层复合结构可以具有任意提及的几何形状，包括但不限于平坦片材、杆状或型材。该多层复合结构表现出优异的结构完整性、出色的表面外观、高抗冲强度、高耐划伤性和出色的抗紫外线性。
多层复合结构通常旨在足够厚以成为刚性的或相当刚性的，或非柔性的或低柔性的结构。多层复合材料可以厚达4cm，如果特定应用需要，甚至可以更厚。因此，多层复合结构适合于结构目的，例如外部壁板，铺板材料，屋顶材料，淋浴插入物，厨房柜台，用于户外或室内使用的家具，或本领域已知的其他该类非限制性用途。
在本发明的多层复合结构中，基材层优选10mil至大于10cm厚，优选50mil至大于10cm厚，更优选100mil至大于10cm厚。多层结构的外面材层优选1mil至100mil厚，优选3mil至25mil厚，更优选4mil至20mil厚。
多层复合结构的任选的连接层优选0.25mil至10mil厚。
在一个实施方式中，本发明的多层复合结构包括与本文所所述的光泽度改进体添加剂掺混的至少一个聚合物外面材层以及与外面材层直接接触的至少一个内基材层。在另一实施方式中，多层复合结构包括三层，其中，内基材层与两个聚合物外面材层直接接触，一个面材层在基材层的一侧上，另一面材层在基材层的另一侧上。
在另一实施方式中，多层复合结构还包括位于聚合物外面材层和内基材层之间的至少一个连接层。
在一个实施方式中，本发明的多层结构含有两个或更多个聚合物层以及一个连接层，例如，面材聚合物/连接聚合物/聚酯基聚合物/连接层/面材聚合物的五层结构。还考虑四层结构：面材聚合物/连接层/基材聚合物/面材聚合物。
其中在彼此不相邻的层中使用多层面材聚合物层和/或多层连接层的结构中，各聚合物基层和连接层可以具有相同或不同的组成，但是在优选实施方式中，各多层聚合物基层是相同的，并且各多层连接层是相同的。在另一实施方式中，连接层可以包含彼此直接接触的两层或更多层连接层。
测试
耐冲击性或抗冲强度用锥形尖端，使用ASTM D4226(2009)的德纳冲击测试(Gardner Impact Text)(GIT)进行测量。结果以in-lb/mil为单位记录为平均破坏能量(MFE)抗冲强度。
光泽度使用BYK Gardner Micro-Gloss 75度光泽度计和BYK Gardner Micro-Tri-Gloss 20/60/85度光泽度计测量。测量单位符合DIN 67530、ISO 2813、ASTM D 523和BS 3900Part D 5的标准。光泽度在75度和/或60度下测量。通常，表面光泽度在挤出后立即测量。
分解温度根据以下程序通过热重分析法测量：对样品进行称重，将其插入铝质密封锅中，然后在空气中以20℃/分钟的速度加热至600℃。记录质量损失与温度的函数关系。因此，可以记录损失初始质量5％和10％时的温度。
实施例
实施例1：面材层掺混物：
制备以下面材层聚合物掺混物，根据本发明，各掺混物含有不同的光泽度改进添加剂。还制备了不含光泽度改进添加剂的对比聚合物掺混物。
这些面材配方显示于表1中。
Figure BDA0002583689730000201
这些丙烯酸类掺混物封盖层配方通过在以300-425转/分钟(RPM)运行的双螺杆挤出机中和表2所示挤出机温度曲线使上述表1中所示组分熔融共混来制备。
Figure BDA0002583689730000202
实施例2：复合结构：
根据实施例1制备的丙烯酸类封盖原料掺混物用定制的1”x4”模头和两个挤出机共挤出在PVC基材上：基材层挤出机和面材层挤出机。
PVC基材挤出机是以每分钟9转(RPM)运行的单螺杆挤出机，并且料筒温度曲线为168℃(进料端)至182℃(模头端)。
丙烯酸类掺混物面材层挤出机是单螺杆挤出机，并且料筒温度曲线为170℃(进料)至210℃(模头端)。型材的共挤出模头温度设定为165℃至200℃。
对于根据实施例1制备的各面材组合物，在165℃和200℃模头温度下制备的最终型材上进行光泽度和冲击测量。
结果显示于下表3，面材层厚度为0.006”至0.007”，并且部件总厚度为0.062”至0.072”。
Figure BDA0002583689730000211
从这些结果可以清楚地看出，添加1,2-二羟基烷烃产混合物和大豆多元醇-多元醇聚酯显著改进了挤出型材的封盖层的光泽度和抗冲强度。此外，添加1,2-二羟基烷烃掺混物和大豆多元醇-多元醇聚酯扩大了面材层的温度处理窗口(在下面的实施例3中进行详述)，使封盖层可以在更高的温度下挤出，这也改进了面材层的光泽度和表面外观。
实施例3：含有光泽度改进添加剂的掺混物的分解温度
热分解温度是确定塑料挤出热操作窗口的便捷方法，因为其提供了对于其开始降解之前可进行挤出的温度的指导。
测量并比较根据实施例1制得的面材层掺混物组合物1和组合物A的热分解温度。结果显示于下表4。
Figure BDA0002583689730000221
从这些结果清楚地看出，多元醇聚酯的添加使丙烯酸类面材的分解温度提高了约10℃。如上所述，该效果还用于使这些材料的加工温度范围变宽，从而可以通过在较高温度下进行挤出而获得改进的光泽度，而不会使聚合物降解。同样重要的是，如所预期的，多元醇的添加不会使面材层和基材层之间的粘附降低。
实施例4：面材层添加剂含量
制备以下面材层聚合物掺混物，根据本发明，各掺混物含有不同水平的光泽度改进添加剂。还制备了不含光泽度改进添加剂的对比聚合物掺混物。这些面材配方显示于表5中：
Figure BDA0002583689730000222
使用与实施例1相同的条件，通过使表5中所示的组分熔融掺混来制备这些丙烯酸类掺混物封盖层制剂。
所制备的丙烯酸类面材掺混物用定制的1”x4”模头和两个挤出机共挤出在PVC基材上：基材层挤出机和面材层挤出机。
PVC基材挤出机是以每分钟8转(RPM)运行的单螺杆挤出机，并且料筒温度曲线为168℃(进料端)至182℃(模头端)。
丙烯酸类掺混物封盖原料层挤出机是单螺杆挤出机，并且料筒温度曲线为187℃(进料)至210℃(模头端)。型材的共挤出模头温度设定为168℃至185℃。
对于所制备的各面材组合物，在185℃的模头温度下制备的最终型材上获取光泽度。表5中所示结果为面材层厚度为0.007”至0.009”。从这些结果可以清楚地看出，添加大豆多元醇-多元醇聚酯显著改进了挤出型材的封盖层的光泽度。
本发明的多个示例性方面可以总结为如下：
公开了一种组合物，其含有分子量大于每摩尔200克的至少一种光泽度改进添加剂和至少一种极性聚合物。光泽度改进添加剂是如下中的至少一种：官能化直链烷烃、官能化支链烷烃、官能化脂肪酸酯、或这些化合物的混合物。光泽度改进添加剂可以具有如下官能团中的至少一种：邻二醇、羟基磷酸三酯、羟基酯、羟基醚、羟基氨基、羟基硫化物/硫醚、羟基腈、羟基胺、端醇、酮、噻喃或环状碳酸酯。
直链或支链羟基烷烃具有至少一个邻二醇基团。该直链或支链羟基烷烃可以是1,2-二羟基烷烃。
所述组合物可以包含至少一种分子量大于每摩尔200克的脂肪酸酯作为光泽度改进添加剂。该脂肪酸酯可以包含至少两个羟基基团，并且可以源自植物油或动物油。源自植物油或动物油的含有至少两个羟基的脂肪酸酯可以作为环氧化植物油或动物油与至少一种水性酸或水性碱的反应产物进行合成。
环氧化植物油或动物油可以是以下物质的任意混合物：环氧化海藻油、环氧化芥花籽油、环氧化椰子油、环氧化蓖麻油、环氧化玉米油、环氧化棉籽油、环氧化亚麻油、环氧化鱼油、环氧化葡萄籽油、环氧化大麻油、环氧化麻风树油、环氧化霍霍巴油、环氧化芥子油、环氧化菜子油、环氧化棕榈油、环氧化棕榈硬脂、环氧化油菜籽油、环氧化红花油、环氧化大豆油、环氧化葵花油、环氧化妥尔油、环氧化橄榄油、环氧化牛脂、环氧化猪油、环氧化鸡油、环氧化亚麻籽油、环氧化桐油、环氧化亚麻籽油。
基于极性聚合物的重量，所述组合物可以包含2至40重量％的光泽度改进添加剂。
所述组合物的使用BYK Gardner Micro-Gloss 75度光泽度计测量的75度光泽度为大于53。所述组合物的使用BYK Gardner Micro-Tri-Gloss 20/60/85度光泽度计测量的60度光泽度为大于12。
此外，组合物可以包含抗冲改进添加剂。合适的该添加剂是：线性嵌段共聚物、芯壳聚合物、以及它们的混合物。基于极性聚合物的重量，该抗冲改进添加剂的可用水平为20至60重量％。
极性聚合物可以为如下物质中的至少一种：丙烯酸类聚合物、丙烯腈聚合物、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、二醇改性的聚酯(PETG)、含氟聚合物、或它们的共聚物、或它们的混合物。有利的是，极性聚合物是丙烯酸类聚合物或丙烯腈聚合物。这些聚合物可以是均聚物、共聚物、三元共聚物或混合物。合适的单体为：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈(acrylonitrile)、氰乙烯(vinyl cyanide)化合物、苯乙烯的极性衍生物、以及这些单体的混合物。极性聚合物有利的是丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物是甲基丙烯酸甲酯与2至16重量％的一种或多种C1-C4丙烯酸酯的共聚物。
还公开了一种多层复合结构，其具有至少一个面材层和至少一个基材层。多层复合结构具有外层和内层，并且所述外层是外部表面。面材层是外层，并且基材层是内层。面材层由至少一种极性聚合物制成，该聚合物产生了分子量大于每摩尔200克的至少一种光泽度改进添加剂。该光泽度改进添加剂是以下物质中的至少一种：官能化直链烷烃、官能化支链烷烃、官能化脂肪酸酯以及它们的混合物。光泽度改进添加剂上的官能团可以是以下中的至少一种：邻二醇、羟基磷酸三酯、羟基酯、羟基醚、羟基氨基、羟基硫化物/硫醚、羟基腈、羟基胺、端醇、酮、噻喃和/或环状碳酸酯。复合结构中的合适基材层为：丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)共聚物、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、木材/聚合物复合材料、聚酯、或这些材料的混合物。
此外，面材层使用BYK Gardner Micro-Gloss 75度光泽度计测量的75度光泽度为至少53，并且使用BYK Gardner Micro-Tri-Gloss 20/60/85度光泽度计测量的60度光泽度为12或更大。
面材层具有通过加德纳冲击测试用圆锥尖端测量的平均断裂能(MFE)冲击强度为至少0.7in-lb/mil。
本文公开了一种组合物，其含有至少一种极性聚合物和至少一种光泽度改进添加剂。该光泽度改进添加剂是以下化合物中的至少一种：含有至少两个羟基且分子量大于每摩尔200克的羟基烷烃、含有至少两个羟基且分子量大于每摩尔200克的多元醇聚酯、和/或这些化合物的混合物。
在一些实施方式中，本文中的发明可以解释为排除了任何对组合物或方法的基本特性和新颖特性没有实质性影响的元素。另外，在一些实施方式中，本发明可以被解释为排除了本文中未指定的任意元件。
尽管本文参考具体实施方式对本发明进行了说明和描述，但是本发明并非旨在对所示细节进行限制。然而，在不背离本发明的情况下，可以在权利要求的范围和等同范围内对细节进行各种修改。

Claims (20)

1.一种组合物，其包含：
a)至少一种极性聚合物；
b)至少一种分子量大于200克/摩尔的光泽度改进添加剂，
其中，至少一种光泽度改进添加剂选自下组：官能化直链烷烃、官能化支链烷烃、官能化脂肪酸酯以及它们的混合物；其中，至少一种光泽度改进添加剂包含选自下组的至少一种官能团：邻二醇、羟基磷酸三酯、羟基酯、羟基醚、羟基氨基、羟基硫醚、羟基腈、羟基胺、端醇、噻喃、酮和环状碳酸酯。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物包含至少一种直链或支链羟基烷烃，该至少一种直链或支链羟基烷烃含有至少一个邻二醇基团。
3.如权利要求2所述的组合物，其中，至少一种直链或支链羟基烷烃是1,2-二羟基烷烃。
4.如权利要求2所述的组合物，其中，所述组合物包含至少一种脂肪酸酯，所述至少一种脂肪酸酯的分子量大于200克/摩尔，并且含有至少两个羟基，其中，所述脂肪酸酯源自植物油或动物油。
5.如权利要求4所述的组合物，其中，源自植物油或动物油的含有至少两个羟基的脂肪酸酯是环氧化的植物油或动物油与至少一种水性酸或水性碱的反应产物。
6.如权利要求5所述的组合物，其中，环氧化的植物油或动物油选自下组：环氧化海藻油、环氧化芥花籽油、环氧化椰子油、环氧化蓖麻油、环氧化玉米油、环氧化棉籽油、环氧化亚麻油、环氧化鱼油、环氧化葡萄籽油、环氧化大麻油、环氧化麻风树油、环氧化霍霍巴油、环氧化芥子油、环氧化菜子油、环氧化棕榈油、环氧化棕榈硬脂、环氧化油菜籽油、环氧化红花油、环氧化大豆油、环氧化葵花油、环氧化妥尔油、环氧化橄榄油、环氧化牛脂、环氧化猪油、环氧化鸡油、环氧化亚麻籽油、环氧化桐油、环氧化亚麻籽油、及它们的混合物。
7.如权利要求1所述的组合物，其中，基于极性聚合物的重量，所述组合物包含2至40重量％的光泽度改进添加剂。
8.如权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物具有使用BYK Gardner Micro-Gloss75度光泽度计测量的75度光泽度和使用BYK Gardner Micro-Tri-Gloss 20/60/85度光泽度计测量的60度光泽度，其中75度光泽度为53或更大，并且60度光泽度为12或更大。
9.如权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物还包含抗冲改进添加剂。
10.如权利要求9所述的组合物，其中，抗冲改进添加剂选自下组：线性嵌段共聚物、芯壳聚合物、以及它们的混合物。
11.如权利要求10所述的组合物，其中，基于极性聚合物的重量，所述组合物包含20至60重量％的抗冲改进添加剂。
12.如权利要求1所述的组合物，其中，极性聚合物包括选自如下的至少一种聚合物：丙烯酸类聚合物、丙烯腈聚合物、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、二醇改性的聚酯(PETG)、含氟聚合物、或它们的共聚物、或它们的混合物。
13.如权利要求12所述的组合物，其中，至少一种极性聚合物是丙烯酸类聚合物或丙烯腈聚合物，并且包括它们的均聚物、共聚物、三元共聚物或混合物。
14.如权利要求13所述的组合物，其中，极性聚合物包括聚合形式的选自下组的至少一种单体：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、氰乙烯化合物、苯乙烯的极性衍生物、以及它们的混合物。
15.如权利要求14所述的组合物，其中，极性聚合物是丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物是甲基丙烯酸甲酯与2至16重量％的一种或多种C1-C4丙烯酸酯的共聚物。
16.一种多层复合结构，其包括：
a)至少一个面材层，其包含如权利要求1所述的组合物；以及
b)至少一个基材层，
其中，该多层复合结构包括外层和内层，其中，外层是外部表面，并且面材层是外层，基材层是内层。
17.如权利要求16所述的多层复合结构，其中，基材层包含选自下组的至少一种聚合物：丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)共聚物、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、木材/聚合物复合材料、聚酯、或它们的混合物。
18.如权利要求16所述的多层复合结构，其中，面材层具有使用BYK Gardner Micro-Gloss 75度光泽度计测量的75度光泽度和使用BYK Gardner Micro-Tri-Gloss 20/60/85度光泽度计测量的60度光泽度，其中75度光泽度为53或更大，并且60度光泽度为12或更大。
19.如权利要求16所述的多层复合结构，其中，面材层具有通过加德纳冲击测试用圆锥尖端测量的平均断裂能(MFE)抗冲强度，并且其中，MFE抗冲强度为至少0.7in-lb/mil。
20.一种组合物，其包含：
c)至少一种极性聚合物；
d)至少一种光泽度改进添加剂；
其中，至少一种光泽度改进添加剂选自下组：含有至少两个羟基且分子量大于200克/摩尔的羟基烷烃、含有至少两个羟基且分子量大于200克/摩尔的多元醇聚酯、以及它们的混合物。
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