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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf weichgemachte Polyvinylbutyralfolie (PVB),
die dispergierte wärmeabsorbierende
Additive enthält,
und auf ein, eine solche Folie enthaltendes Glaslaminat.
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Verwandter
Stand der Technik
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Laminiertes
Sicherheitsglas, das eine stoßverteilende
Folie von Weich-PVB zwischen zwei Glaslagen enthält, wird bei Fahrzeug- und
Gebäudefenstern
breitflächig
eingesetzt, wo die PVB-Folie dazu dient, den Schlag vom Kopf eines
Insassen innerhalb eines das Fahrzeug enthaltenen Fensters oder
von einem Fremdobjekt von außerhalb
des Fensters zu absorbieren, ohne das Sicherheitsglaslaminat zu
durchstoßen.
Es ist ebenfalls bekannt, geringe Mengen funktioneller Additive
in der PVB-Folienformulierung zu dispergieren, um selektiv wärmeerzeugende
infrarote (IR)-Sonnenstrahlung zu absorbieren, während der Durchgang von sichtbarem
Licht durch das eine solche PVB-Folie enthaltene Glaslaminat nicht
behindert wird. Mit einer solchen Additiv-enthaltenden Folie wird
somit übermäßiges Erhitzen
und physikalische Beschädigung
einer vom laminierten Glas umgebenen Innenfläche (wie dem Inneren eines
in der Sonne geparkten Fahrzeugs) vermieden. In dieser Hinsicht
offenbart US Patent Nr. 5,830,568 anorganische und organische IR-absorbierende
Additive in der PVB-Folie in einem geschichteten Sicherheitsglaslaminat.
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Die
US-Patente 5,405,962 und 5,986,099 offenbaren Quaterrylentetracarboxyldiimid-Verbindungen und
ihre Herstellung. Das '962-Patent
offenbart die Verwendung von nicht Kern-substituierten Quaterrylenverbindungen
als Pigmente oder fluoreszente Farbstoffe oder als Photoleiter.
Verwendungen für
die kernsubstituierten Diimidverbindungen des '099-Patents werden auch als Pigmente
oder Fluoreszenzfarbstoffe offenbart, insbesondere zum Färben organischer
Materialien oder organischer/anorganischer Komposite.
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Es
besteht weiterhin ein Bedarf an Verbesserungen bei der Technik des
selektiven Steuerns von Sonnenstrahlung bei Sicherheitsglaslaminaten
vermittels der Zusammensetzung der PVB-Folie in solchen Laminaten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Nunmehr
sind Verbesserungen in der Zusammensetzung von PVB-Folien erzielt worden,
die Additive zum selektiven Steuern von Sonneneinstrahlung enthalten.
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Dementsprechend
ist eine Hauptaufgabe dieser Erfindung, IR-wärmeabsorbierende
und Durchlässigkeitseigenschaften
für sichtbares
Licht bei Glaslaminaten bereitzustellen, bei denen eine Wärmeblockierung durch
die Formulierung der PVB-Folie per se erzielt wird, ohne zusätzliche
funktionale Schichten im Laminat zu erfordern, die dies erreichen,
d. h. auf den Oberflächen
entweder der Glasschicht(en) oder durch Einschluss von speziell
beschichteten Filmen innerhalb des Laminats.
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Eine
spezifische Aufgabe ist es, Weich-PVB-Folie bereitzustellen, die
ein oder mehr organische IR-absorbierende Additive enthält, die
mit Glas in einem Sicherheitsglaslaminat kombiniert werden kann,
um verbesserte wärmeisolierende
Eigenschaften bereitzustellen.
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Andere
Aufgaben sind teils offensichtlich und werden teilweise aus der
folgenden Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich.
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Diese
und andere Aufgaben werden durch Bereitstellen von Weichpolyvinylbutyral-Folie
erzielt, die eine Infrarot-absorbierende
effektive Menge zumindest eines Quaterrylentetracarboxyldiimids
der Formel I enthält:
wobei
R
und R' unabhängig voneinander
C
1-C
30-Alkyl, dessen
Kohlenstoffkette optional durch ein oder mehrere von -O-, -S-, -NR
1-, -CO- und/oder -SO
2-
unterbrochen ist und das optional durch Cyano, C
1-C
6-Alkoxy oder ein 5-, 6- oder 7-gliedriges heterocyclisches
Radikal, das über
ein Stickstoffatom angekoppelt ist und das optional zusätzliche
Heteroatome enthält
und optional aromatisch ist, monosubstituiert oder polysubstituiert
ist,
C
5-C
8-Cycloalkyl,
dessen Kohlenstoff kette durch eine oder mehrere Gruppen unterbrochen
sein kann, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, die besteht aus -O-, -S-, -NR
1-,
-CO- und/oder SO
2- und die durch C
1-C
6-Alkyl monosubstituiert
oder polysubstituiert sein kann; oder
Aryl oder Hetaryl, die
jedes optional durch C
1-C
18-Alkyl,
C
1-C
6-Alkoxy, Cyano, -CONHR
2, -NHCOR
2 und/oder Aryl-
oder Hetarylazo, von denen jedes optional durch C
1-C
10-Alkyl, C
1-C
6-Alkoxy oder Halogen substituiert ist, monosubstituiert
oder polysubstituiert ist, wobei
R
1 Wasserstoff
oder C
1-C
6-Alkyl
ist; und
R
2 Wasserstoff; C
1-C
18-Alkyl; Aryl oder Hetaryl ist, von denen
jedes optional durch C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Alkoxy, Halogen
oder Cyano substituiert ist;
X ist unabhängig Halogen; C
1-C
18-Alkyl, Aryloxy, Arylthio, Hetaryloxy oder
Hetarylthio, von denen jedes durch C
1-C
4-Alkyl oder C
1-C
18-Alkoxy; oder
substituiert sein kann, wobei:
R
3 C
1-C
8-Alkyl
ist, dessen Kohlenstoffkette durch ein oder mehrere Gruppen unterbrochen
sein kann, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, die besteht aus -O-, -S-, -NR
1-,
-CO- und/oder -SO
2-, und die durch C
1-C
6-Alkoxy oder
durch einen 5- bis 7-gliedriges
heterocyclisches Radikal, das über
ein Stickstoffatom angekoppelt ist und weiterhin Heteroatome enthalten
kann und aromatisch sein kann, monosubstituiert oder polysubstituiert
sein kann; oder
C
5-C
8-Cycloalkyl,
dessen Kohlenstoffkette durch ein oder mehrere Gruppen unterbrochen
sein kann, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, die besteht aus -O-, -S-, -NR
1-,
-CO- und/oder -SO
2- und das durch C
1-C
6-Alkyl monosubstituiert
oder polysubstituiert sein kann;
und p ist von 0–16.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Quaterrylentetracarboxyldiimid ein tert-Alkylphenoxy-substituiertes Quaterrylentetracarboxyldimid-Infrarot-absorbierendes Additiv
der Formel II:
wobei
Q
ein N,N'-disubstituiertes
Quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarbonsäurediimid-Radikal
ist;
R
3 das gleiche wie oben definiert
ist;
Hal Chlor und/oder Brom ist;
m von 1 bis 15 ist;
und
n von 1 bis 16 ist, unter der Bedingung, dass die Summe
von m + n ≤ 16
ist.
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Die
PVB-Folie dieser Erfindung kann auch eine oder mehrere anorganische
IR-absorbierende Additive, wie etwa nanopartikuläres Lanthanhexaborid, Antimonzinnoxid,
Indiumzinnoxid und Mischungen derselben enthalten. Färbungen,
z. B. Pigmente und Farbstoffe, UV-Stabilisatoren und Adhäsionssteueragenzien können in
der PVB-Folie dieser Erfindung ebenfalls enthalten sein.
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Diese
Erfindung ist auch auf ein Laminat gerichtet, das zwei Glasplatten
mit der oben beschriebenen, dazwischen angeordneten PVB-Folie aufweist.
Das Laminat dieser Erfindung kann auch zwei oder mehr zwischen den
Glasplatten eingefügte
PVB-Folien enthalten. Beispielsweise kann ein Laminat eine PBV-Folie
aufweisen, die eine IR-absorbierende effektive Menge von Quaterrylimid
enthält,
und eine zweite PVB-Folie, die ein oder mehrere organische IR-absorbierende
Additive enthält.
Zusätzlich
können
die Laminate dieser Erfindung einen zwischen den zwei PVB-Folien
eingefügten
PET-Film enthalten, solange das entweder in einer PVB-Folie allein
oder beiden PVB-Folien zusammen enthaltene Quaterrylimid eine IR-absorbierende
effektive Menge an Quaterrylimid ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Beim
Beschreiben der Gesamterfindung wird Referenz auf die beigefügte Zeichnung
genommen, die ein Plot der Intensität versus Wellenlänge von
durch ein Glaslaminat der Erfindung, welches PVB-Folie der Erfindung
enthält,
hindurchgehender Sonnenstrahlung ist.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Das
Quaterrylentetracarboxylimid(nachfolgend manchmal "Quaterrylimid" genannt)-IR-Absorptionsmittel
zum Einbringen als Additiv in die Formulierung der PVB-Folie gemäß dieser
Erfindung hat Formel I.
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Ein
besonders bevorzugtes IR-Absorptionsmittel ist das durch Formel
II beschriebene tert-Alkylphenoxy-substituierte Quaterrylentetracarboxyldiimid
(nachfolgend manchmal "tert-Alkylphenoxy-substituiertes Quaterrylimid" genannt).
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Die
die Verbindungen II charakterisierenden tert-Alkylphenoxyradikale und auch jegliche
zusätzlich vorhandenen
Halogenatome können
direkt oder über
Arylsubstituenten am polycyclischen Kern des Quaterrylimids angebracht
werden. Man wird erkennen, dass beide Anlagerungsformen in ein und
derselben Verbindung II auftreten können. Falls vorhanden, sind
die Arylsubstituenten gegenüber
Basenangriff resistent und enthalten beispielsweise unsubstituiertes
und/oder Alkyl- und/oder
Alkoxy-substituiertes Aryl, insbesondere Phenyl oder Hetaryl, wie
etwa 2-, 3- und 4-Pyridyl und -Pyrimidyl. Diese Arylsubstituenten
können
entweder direkt am polycyclischen Kern oder den Imidstickstoffatomen
angelagert sein. Vorzugsweise tragen die Quaterrylimide von Formel
II die tert-Alkylphenoxyradikale
direkt auf dem polycyclischen Kern oder haben tert-Alkylphenoxyradikale
zusätzlich
zu Arylenangelagerten tert-Alkylphenoxyradikalen direkt angelagert.
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Die
Verbindungen II enthalten von zumindest 1 bis 16 (n: 1–16), insbesondere
2 bis 8 tert-Alkylphenoxyradikale.
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Die
Verbindungen von II werden durch Einführen der tert-Alkylphenoxyradikale
in die Quaterrylimide durch Austausch von Halogen hergestellt. Dementsprechend
können,
falls nicht alle Halogenatome ersetzt werden, die Verbindungen II
auch bis zu 15 (m: 0–15),
insbesondere 1 bis 4 Halogenatome enthalten, in welchem Fall die
Gesamtzahl der zwei Substituentengruppen 16, vorzugsweise 8, nicht übersteigen
sollte.
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Allgemein
ist der Bereich von m + n für
Verbindung II 1–6
und vorzugsweise 2–8.
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Wenn
das Quaterrylimidradikal zusätzliche
Arylsubstituenten enthält,
die nicht zum Anbringen von tert-Alkylphenoxy verwendet werden,
sinkt natürlich
das Maximum für
die Summe m + n entsprechend.
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Geeignete
Beispiele für
in Formel II erscheinende R3-Radikale und
auch ihre Substituenten beinhalten Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl,
Butyl, Isobutyl, tert-Butyl, Pentyl, Isopentyl, Neopentyl, tert-Pentyl,
Hexyl, 2-Methylpentyl, tert-Pentyl, Hexyl, 2-Methylpentyl, Heptyl,
1-Ethylpentyl, Octyl, 2-Ethylhexyl
und Isooctyl;
2-Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Propoxyethyl,
2-Isopropoxyethyl, 2-Butoxyethyl, 2- und 3-Methoxypropyl, 2- und
3-Ethoxypropyl,
2- und 3-Propoxypropyl, 2- und 3-Butoxypropyl, 2- und 4-Methoxybutyl,
2- und 4-Ethoxybutyl, 2- und 4-Propoxybutyl,
3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 4,8-Dioxanonyl, 3,7-Dioxaoctyl,
3,7-Dioxanonyl, 4,7-Dioxaoctyl, 4,7-Dioxanonyl, 2- und 4-Butoxybutyl, 4,8-Dioxadecyl,
3,6,9-Trioxadecyl
und 3,6,9-Trioxaundecyl;
2-Methylthioethyl, 2-Ethylthioethyl,
2-Propylthioethyl, 2-Isopropylthioethyl,
2-Butylthioethyl, 2- und 3-Methylthiopropyl,
2- und 3-Ethylthiopropyl, 2- und 3-Propylthiopropyl, 2- und 3-Butylthiopropyl,
2- und 4-Methylthiobutyl, 2-
und 4-Ethylthiobutyl, 2- und 4-Propylthiobutyl,
3,6-Dithiaheptyl, 3,6-Dithiaoctyl, 4,8-Dithianonyl, 3,7-Dithiaoctyl, 3,7-Dithianonyl,
4,7-dithiaoctyl,
4,7-Dithianonyl, 2- und 4-Butylthiobutyl, 4,8-Dithiadecyl, 3,6,9-Trithiadecyl und
3,6,9-Trithiaundecyl;
2-Monomethyl- und 2-Monoethylaminoethyl,
2-Dimethylaminoethyl, 2- und 3-Dimethylaminopropyl, 3-Monoisopropylaminopropyl,
2- und 4-Monopropylaminobutyl,
2- und 4-Monomethylaminobutyl, 6-Methyl-3,6-diazaheptyl,
3,6-Dimethyl-3,6-diazaheptyl, 3,6-Diazaoctyl, 3,6-Dimethyl-3,6-diazaoctyl,
9-Methyl-3,6,9-triazadecyl,
3,6,9-Trimethyl-3,6,9-triazadecyl, 3,6,9-Triazaundecyl und 3,6,9-Trimethyl-3,6,9-triazaundecyl;
Propan-2-on-1-yl,
Butan-3-on-1-yl, Butan-3-on-2-yl und 2-Ethylpentan-3-on-1-yl;
2-Methylsulfonylethyl,
2-Ethylsulfonylethyl, 2-Propylsulfonylethyl,
2-Isopropylsulfonylethyl, 2-Butylsulfonylethyl,
2- und 3-Methylsulfonylpropyl, 2- und 3-Ethylsulfonylpropyl, 2- und 3-Propylsulfonylpropyl,
2- und 3-Butylsulfonylpropyl,
2- und 4-methylsulfonylbutyl, 2- und 4-Ethylsulfonylbutyl, 2- und 4-Propylsuflonylbutyl
und 4-Butylsulfonylbutyl;
Methoxy,
Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy,
Pentoxy, Isopentoxy, Neopentoxy, tert-Pentoxy und Hexoxy;
Cyclopentyl,
2- und 3-Methylcyclopentyl, 2- und 3-Ethylcyclopentyl, Cyclohexyl, 2-, 3-
und 4-Methylcyclohexyl, 2-, 3- und 4-Ethylcyclohexyl, 3- und 4-Propylcyclohexyl,
3- und 4-Isopropylcyclohexyl,
3- und 4-Butylcyclohexyl, 3- und 4-sek-Butylcyclohexyl, 3- und 4-tert-Butylcyclohexyl,
Cycloheptyl, 2-, 3- und 4-Methylcycloheptyl, 2-, 3- und 4-Ethylcycloheptyl,
3- und 4-Propylcycloheptyl, 3- und 4-Isopropylcycloheptyl, 3- und 4-Butylcycloheptyl,
3- und 4-sek-Butylcycloheptyl,
3- und 4-tert-Butylcycloheptyl, Cyclooctyl, 2-, 3-, 4- und 5-Methylcyclooctyl,
2-, 3-, 4- und 5-Ethylcyclooctyl,
3-, 4- und 5-Propylcyclooctyl, 2-Dioxanyl, 4-Morpholinyl, 2- und 3-Tetrahydrofuryl,
1-, 2- und 3-Pyrrolidinyl
und 1-, 2-, 3- und 4-Piperidyl.
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Beispiele
bevorzugter tert-Alkoxyphenoxyradikale sind p-(1,1-Dimethylpropyl)phenoxy,
p-(1,1-Dimethylbutyl)phenoxy, p-(1,1-Dimethylpentyl)phenoxy, p-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenoxy,
p-(2-Cyclopentyl-1,1-dimethylethyl)phenoxy, p-(2-Cyclohexyl-1,1-dimethylethyl)phenoxy,
p-(2-Cycloheptyl-1,1-dimethylethyl)phenoxy
und p-(1,1-Dimethyl-2-(4-morpholinyl)ethyl)phenoxy.
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Die
Quaterrylimidradikale der Verbindung II werden allgemein die folgenden
basenstabilen Substituenten auf den Imidstickstoffatomen tragen,
d. h. die R-Gruppen von Formel I sind vorzugsweise unabhängig voneinander:
C6-C30-Alkyl, dessen
Kohlenstoffkette durch eine oder mehrere Gruppen unterbrochen sein
kann, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, die besteht aus -O-, -S-, -NR1-,
-CO- und/oder SO2- und die durch C1-C6-Alkyl durch ein
5- bis 7-gliedriges heterocyclisches Radikal, das über ein
Stickstoffatom angekoppelt ist und weiterhin Heteroatome enthalten
kann und aromatisch sein kann, monosubstituiert oder polysubstituiert
sein kann;
C5-C8-Cycloalkyl,
dessen Kohlenstoffkette durch eine oder mehrere Gruppen unterbrochen
sein kann, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, die besteht aus -O-, -S-, -NR1-,
-CO- und/oder SO2- und die durch C1-C6-Alkyl monosubstituiert
oder polysubstituiert sein kann; und
Aryl oder Hetaryl, das
durch C1-C18-Alkyl,
C1-C6-Alkoxy, Cyano,
-CONH-R1 und/oder -NH-COR1 monosubstituiert
oder polysubstituiert sein können.
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Spezifisch
können
als diese Substituenten die folgenden Radikale beispielhaft erwähnt werden,
d. h. als bevorzugte Rund R'-Gruppen
an den Imidstickstoffatomen des Quaterrylimids, zusätzlich zu
den bereits erwähnten
Radikalen:
Nonyl, Isononyl, Decyl, Isodecyl, Undecyl, Dodecyl,
Tridecyl, Isotridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl,
Octadecyl, Nonadecyl und Eicosyl (die Bezeichnungen Isononyl, Isodecyl
und Isotridecyl, wie auch die oben erwähnte Bezeichnung Isooctyl sind
Trivialnamen, die von den durch das Oxo-Verfahren erhaltenen Alkoholen
abgeleitet sind);
3,6,9-Trioxadodecyl, 3,6,9,12-Tetraoxatridecyl
und 3,6,9,12-Tetraoxytetradecyl;
3,6,9-Trithiadodecyl, 3,6,9,12-Tetrathiatridecyl
und 3,6,9,12-Tetrathiatetradecyl;
Carbamoyl, Methylaminocarbonyl,
Ethylaminocarbonyl, Propylaminocarbonyl, Butylaminocarbonyl, Pentylaminocarbonyl,
Hexylaminocarbonyl, Heptylaminocarbonyl, Octylaminocarbonyl, Nonylaminocarbonyl
und Decylaminocarbonyl; Formylamino, Acetylamino und Propionylamino;
2-,
3- und 4-Methylphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl,
2-, 3- und 4-Ethylphenyl,
2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Diethylphenyl, 2,4,6-Triethylphenyl, 2-, 3- und 4-Propylphenyl,
2,4-, 2,5-, 3,5- und
2,6-Dipropylphenyl, 2,4,6-Tripropylphenyl, 2-, 3- und 4-Isopropylphenyl,
2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Diisopropylphenyl, 2,4,6-Triisopropylphenyl,
2-, 3- und 4-Butylphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Dibutylphenyl,
2,4,6-Tributylphenyl, 2-, 3- und 4-Isobutylphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5-
und 2,6-Diisobutylphenyl, 2,4,6-Triisobutylphenyl, 2-, 3- und 4-sek-Butylphenyl,
2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Di-sek-Butylphenyl, 2,4,6-Tri-sec-Butylphenyl, 2-,
3- und 4-tert-Butylphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Di-tert-Butylphenyl und 2,4,6-Tri-tert-Butylphenyl;
2-, 3- und 4-Methoxyphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Dimethoxyphenyl,
2,4,6-Trimethoxyphenyl, 2-, 3- und 4-Ethoxyphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Diethoxyphenyl,
2,4,6-Triethoxyphenyl,
2-, 3- und 4-Propoxyphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Dipropoxyphenyl, 2-, 3- und
4-Isopropoxyphenyl, 2,4-, 2,5-, 3,5- und 2,6-Diisopropoxyphenyl
und 2-, 3- und 4-Butoxyphenyl; 2-, 3- und 4-Cyanophenyl; 3- und
4-Carboxamidophenyl,
3- und 4-N-(Methyl)carboxamidophenyl und 3- und 4-N-(Ethyl)carboxamidophenyl; 3-
und 4-Acetylaminophenyl, 3- und 4-Propionylaminophenyl und 3- und
4-Butyrylaminophenyl.
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Die
Herstellung verschiedener Quaterrylentetracarboxyldiimide ist im
US-Patent 5,405,962 und US-Patent 5,986,099 beschrieben. Die tert-Alkylphenoxy-substituierten
Quaterrylimide von Formel II können durch
Reagieren der entsprechenden Halide der Formel III
mit tert-Alkylphenolen der
Formel IV
in einem inerten basischen
Stickstoff-enthaltenen Lösungsmittel
in Anwesenheit einer Base und falls gewünscht nachfolgendem Entfernen
unerwünschten
Halogens hergestellt werden.
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Nützliche
inerte basische Stickstoff-enthaltende Lösungsmittel sind insbesondere
polare Lösungsmittel,
speziell Stickstoff-enthaltende
Heterozyklen, wie etwa Pyridin, Pyrimidin, Chinolin, Isochinolin,
Chinaldin und vorzugsweise N-Methylpyrrolidon
und auch Carboxamide, wie etwa N,N-Dimethylformamid und N,N-Dimethylacetamid.
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Die
Lösungsmittelmenge
hängt von
der Löslichkeit
des Halids III ab und ist üblicherweise
im Bereich von 2 bis 40 g, vorzugsweise von 4 bis 25 g an Lösungsmittel
pro g Halid III.
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Nützliche
Basen sind insbesondere nicht-nucleophile oder nur schwach nucleophile
Verbindungen. Beispiele solcher Basen sind Alkalimetallhydroxide,
wie etwa Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid, Alkalimetallcarbonate,
wie etwa Kaliumcarbonat und Natriumcarbonat, und auch Alkalimetallalkoxide
tertiärer
Alkohole, wie etwa Lithium- tert-Butoxid,
Natrium-tert-Butoxid und Kalium-tert-Butoxid, die in anhydrider
Form verwendet werden.
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Im
allgemeinen werden 0,8 bis 1,5, vorzugsweise 1,0 bis 1,2 molar Äquivalente
an Base pro mol an zu ersetzendem Halogenatom verwendet.
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Die
als Ausgangsmaterialien verwendeten Halide III sind allgemein bekannt
oder gemäß bekannten Verfahren
durch Reagieren unhalogenierten Quaterrylimids mit Halogenierungsagenzien,
insbesondere elementaren Halogenen, erhältlich. Solche Halide III,
die Halogenatome an Arylsubstituenten angelagert enthalten, sind
bekanntlich allgemein durch Einführen
der halogenierten Arylradikale in das polycyclische System des Quaterrylimids
erhältlich.
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Das
Molarverhältnis
von Halid III zu Phenol IV hängt
von der Anzahl zu ersetzender Halogenatome ab. Im allgemeinen werden
1 bis 2, vorzugsweise 1 bis 1,3 mol an Phenol IV pro mol an in Halid
III zu ersetzendem Halogenatom verwendet.
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Die
Reaktionstemperatur liegt üblicherweise
im Bereich von 50 bis 200°C,
vorzugsweise bei 60 bis 140°C.
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Es
ist ratsam, die Reaktion unter Schutzgas, beispielsweise Stickstoff
oder Argon, auszuführen.
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Die
Reaktionszeit hängt
von der Reaktivität
des Halids III ab und ist etwa 2–48 Stunden.
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Das
Verändern
der Reaktionsbedingungen – Menge
an Phenol IV und Base und der Reaktionstemperatur – stellt
vorteilhafterweise eine Kontrolle über den Halogenaustausch bereit,
so dass es kein Problem ist, nicht nur Verbindungen II herzustellen,
bei denen alle Halogenatome ersetzt worden sind (m = 0), sondern auch
Verbindungen II, die Halogen enthalten. Falls gewünscht, kann
das Halogen im Anschluss aus der Verbindung II entfernt werden.
Somit kann ein einzelnes Ausgangsmaterial III verwendet werden,
falls gewünscht, um
verschiedene Verbindungen II herzustellen.
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Das
Verfahren wird vorzugsweise durch anfängliches Vorlegen des Lösungsmittels,
Hinzufügen
von Halid III, Phenol IV und Base und Erhitzen der sich ergebenden
Lösung
oder Suspension bis auf die gewünschte
Reaktionstemperatur für
2–48 h
unter Rühren
unter Schutzgas durchgeführt.
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Nach
Abkühlen
auf Raumtemperatur kann das Reaktionsprodukt durch Abfiltern des
präzipitierten
Reaktionsprodukts direkt oder nach Verdünnung mit dem 3- bis 4-fachen
Volumen an Wasser, einer verdünnten anorganischen
Säure,
z. B. 5–10
Gew.-%iger Salzsäure, oder
einem aliphatischen Alkohol, beispielsweise Methanol, wobei zuerst
mit etwas Lösungsmittel
und dann mit Wasser vom neutralen Ablauf und Trocknen unter vermindertem
Druck gewaschen wird, isoliert werden.
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In
einigen Fällen,
speziell um hohe Substituierungsgrade zu erhalten, oder im Fall
der Bromide III, die Basen-labiler und damit anfälliger für unerwünschte Sekundärreaktionen
sind, kann es für
eine hohe Produktreinheit vorteilhaft sein, wenn die Phenoxylierungsreaktion
in zwei Stufen ausgeführt
wird. In diesem Fall wird das Halid III anfangs nur mit einem Teil,
vorzugsweise der Menge reagieren gelassen, die notwendig ist, um die
labilsten Halogensubstituenten von Phenol IV und der Base zu ersetzen,
wird das partiell phenoxylierte Produkt durch Filtration von der
Reaktionsmischung getrennt und wird nachfolgend mit dem Rest von
Phenol IV und Base reagieren gelassen, um das gewünschte Produkt
zu bilden.
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Im
allgemeinen haben die wie oben beschrieben erhaltenen Verbindungen
II eine so hinreichend hohe Ausbeute (> 95%), dass es keine Notwendigkeit für eine weitere
Reinigung gibt. Analytisch reine Produkte können durch Rekristallisierung
aus aromatischen Lösungsmitteln,
wie etwa Toluol oder Xylol, oder halogenierten Kohlenwasserstoffen,
wie etwa Methylenchlorid und Chloroform, oder durch Filtration einer
Lösung
der Produkte in diesen Lösungsmitteln
durch Silicagel und nachfolgendes Konzentrieren hergestellt werden.
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Falls
nur ein Teil der Halogensubstituenten ersetzt würde und das noch vorhandene
Halogen entfernt werden sollte, kann dies mittels bekannter Verfahren
geschehen.
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Nunmehr
werden beispielhaft zwei Dehalogenierungen beschrieben, die sehr
vorteilhaft für
diesen Zweck wären.
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Beim
ersten Verfahren ist die Dehalogenierung in Anwesenheit eines inerten
basischen Stickstoff-enthaltenden oder aromatischen Lösungsmittels
baseninduziert.
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Nützliche
Basen für
diesen Zweck beinhalten beispielsweise Alkalimetallhydroxide, wie
etwa Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid, Alkalimetallcarbonate,
wie etwa Kaliumcarbonat und Natriumcarbonat, Alkalimetallalkoxide
sekundärer
und tertiärer
Alkohole, wie etwa Lithiumisopropoxid, Natriumisopropoxid, Kaliumisopropoxid,
Lithium-tert-butoxid, Natrium-tert-butoxid und Kalium-tert-butoxid, und auch
sterisch gehinderte Stickstoffbasen, wie etwa Diazabicyclooctan
(DABCO), Diazabicyclononen (DBN) und Diazabicycloundecen (DBU).
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Die
Menge an Base ist als solche nicht kritisch. Es ist üblich, 1
bis 3, vorzugsweise 1 bis 1,5 Moläquivalente an Base pro mol
an eliminierendem Halogenatom zu verwenden.
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Nützliche
Lösungsmittel
beinhalten nicht nur aromatische Lösungsmittel, wie etwa Toluol
und Xylol, sondern auch dieselben Lösungsmittel, die bei der Phenoxylierung
verwendet werden, deren Anwendungspegel wiederum von der Löslichkeit
der Verbindung I, die dehalogeniert werden soll, abhängt, und
ist allgemein im Bereich von 2 bis 50 g, vorzugsweise im Bereich
von 5 bis 25 g pro g Verbindung I.
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Die
Reaktionstemperatur ist üblicherweise
im Bereich von 50 bis 200°C,
vorzugsweise von 60 bis 130°C.
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Es
ist ratsam, die Dehalogenierung unter Schutzgas, beispielsweise
Stickstoff oder Argon, auszuführen.
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Die
Reaktionszeit hängt
von der Reaktivität
der zu dehalogenierenden Verbindung I ab und beträgt etwa
1–6 Stunden.
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Das
Verfahren wird vorteilhafterweise ausgeführt, indem anfangs eine Lösung oder
Suspension des Lösungsmittels
der zu dehalogenierenden Verbindung I vorgelegt wird, die Base zugegeben
wird und die sich ergebende Mischung auf die gewünschte Reaktionstemperatur
für 1–6 Stunden
erhitzt wird, während
unter Schutzgas gerührt
wird.
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Wenn
eine Gefahr unerwünschter
sekundärer
Reaktionen besteht, beispielsweise Verseifungen, ist es vorteilhaft,
dass die Base bis nach dem Erhitzen auf Reaktionstemperatur nicht
zugegeben wird.
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Nach
Abkühlen
auf Raumtemperatur kann das Reaktionsprodukt durch Verdünnen der
Reaktionsmischung mit der 3- bis 4-fachen Volumenmenge einer verdünnten anorganischen
Säure,
beispielsweise 5–10 Gew.-%iger
Salzsäure,
Abfiltern des derart präzipitierten
Produkts, anfängliches
Waschen mit der verdünnten Säure und
dann mit Methanol oder Wasser bis zum neutralen Ablauf und Trocknen
unter vermindertem Druck isoliert werden.
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Das
zweite Verfahren umfasst eine Übergangsmetall-katalysierte
reduktive Dehalogenierung in Anwesenheit eines Lösungsmittels, das unter den
Reaktionsbedingungen inert ist.
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Die
hier verwendeten Reduktionsmittel sind vorzugsweise komplexe Hydride,
insbesondere Aluminohydride, wie etwa Lithiumaluminohydrid, und
insbesondere Borhydride, vorzugsweise Natriumborhydrid, oder elementarer
Wasserstoff.
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Die
Menge an Reduktionsmittel als solche ist nicht kritisch. Allgemein
werden von 1 bis 5, vorzugsweise von 2 bis 3 Moläquivalente Reduktionsmittel
pro mol an zu eliminierendem Halogenatom verwendet.
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Nützliche Übergangsmetallkatalysatoren
beinhalten insbesondere Palladiumverbindungen, wie etwa Pd(II)-
und Pd(0)-Verbindungen.
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Die
Reduktion mit komplexen Hydriden wird vorzugsweise unter Verwendung
von Palladium(II)-acetat, Dichlor(1,5-cyclooctadien)palladium(II), Dichlor[1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocen]palladium(II),
Tris(dibenzylidenaceton)dipalladium(0), Tetrakis(triphenylphosphin)palladium(0)
und Tetrakis(tris-o-tolylphosphin)palladium(0) katalysiert, und
die Reduktion mit elementarem Wasserstoff wird vorzugsweise unter
Verwendung von Palladium-dotiertem aktiviertem Kohlenstoff katalysiert.
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Allgemein
werden 0,5 bis 2 mol-% Katalysator pro mol an zu eliminierendem
Halogenatom verwendet.
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Die
Wahl des Lösungsmittels
hängt von
der Wahl des Reduktionsmittels ab. Wenn komplexe Hydride verwendet
werden, sind es insbesondere polare aprotische Lösungsmittel, wie etwa aliphatische
und cycloaliphatische Ether, aromatische Lösungsmittel und aliphatische
Nitrile, die geeignet sind, während
es speziell aliphatische Alkohole sind, die geeignet sind, falls
elementarer Wasserstoff verwendet wird.
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Spezifische
Beispiele dieser Lösungsmittel
sind Diethylether, Tetrahydrofuran und Dioxan, Toluol und Xylol,
Acetonitril, das insbesondere bei Borhydriden verwendet wird, und
auch Methanol und Ethanol.
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Die
Menge an Lösungsmittel
wird durch die Löslichkeit
der zu dehalogenierenden Verbindung I bestimmt und ist allgemein
im Bereich von 2 bis 50 g, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 25
g pro g an Verbindung I.
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Die
Reaktionstemperatur ist üblicherweise
im Bereich von 0 bis 150°C,
vorzugsweise im Bereich von 20 bis 100°C, obwohl die Reduzierung mit
komplexen Hydriden allgemein bei höheren Temperaturen (etwa 50–100°C) als die
Reduzierung mit elementarem Wasserstoff durchgeführt wird.
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Wenn
komplexe Hydride als Reduktionsmittel verwendet werden, ist es ratsam,
unter Schutzgas zu arbeiten. Eine Hydrogenisierung mit elementarem
Wasserstoff wird vorteilhafterweise unter einem kleinen Wasserstoffüberdruck
durchgeführt.
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Abhängig von
der Reaktivität
von Verbindung I dauert die Dehalogenisierung 4–72 Stunden.
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Der
Prozess für
das Dehalogenisieren mit komplexen Hydriden wird vorteilhafterweise
durch anfängliches
Vorlegen des Lösungsmittels,
Hinzufügen
der zu dehalogenisierenden Verbindung I und nachfolgend des Hydrids
und des Katalysators und Erhitzen der sich ergebenden Lösung oder
Suspension auf die gewünschte
Reaktionstemperatur für
4–72 Stunden
unter Rühren
unter Schutzgas ausgeführt.
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Nach
Abkühlen
auf Raumtemperatur und Zerstören
von überschüssigem Hydrid
durch Hinzufügen
von Wasser kann das Reaktionsprodukt wie für die Basen-induzierte Dehalogenierung
beschrieben isoliert werden.
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Der
Prozess für
die Dehalogenierung mit elementarem Wasserstoff wird durch anfängliches
Vorlegen einer Suspension in einem Lösungsmittel der zu dehalogenierenden
Verbindung I und des Katalysators in einen Hydrogenierungsreaktor
und Erhitzen für
4–72 Stunden
auf die Reaktionstemperatur unter Rühren unter einem kleinen Wasserstoffüberdruck
(etwa 0,1–0,5
bar) ausgeführt.
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Nach
Abkühlen
auf Raumtemperatur, Druckablassen und Verdrängen überschüssigen Wasserstoffs mit Stickstoff
kann das Reaktionsprodukt wie bereits beschrieben isoliert werden.
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Um
Verbindungen I mit einer > 95%
Ausbeute herzustellen, können
die Verbindungen wie sie dehalogeniert sind, einem Aufreinigungsschritt
unterworfen werden. Nützliche
Aufreinigungsoptionen beinhalten beispielsweise fraktionelle Kristallisierung
aus Lösungsmittelmischungen
mit einem aromatischen Lösungsmittel, wie
etwa Toluol und Xylol oder einem halogenierten Kohlenwasserstoff,
wie etwa Methylenchlorid, Chloroform und 1,12,2-Tetrachlorethan,
als eine Komponente und einem extrem unpolaren Lösungsmittel, wie etwa Pentan
oder Hexan, als die andere Komponente, oder Säulenchromatographie über Silicagel
unter Verwendung dieser Lösungsmittelmischungen
als mobile Phase.
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Das
Quaterrylimid-IR-Absorbtionsmittel von Formel I und bevorzugtererweise
der tert-Alkylphenoxy-substituierte Quaterrylimid-IR-Absorber von
Formel II ist in fester Form in die Formulierung der PVB-Folie eingebracht,
indem er zuerst als Pulver einem Flüssigweichmacher für die PVB-Folie
unter Rühren
bei etwa 50°C
zugegeben wird, wonach die gerührte
Mischung zusammen mit jeglichen anderen Folieneigenschaften beeinflussenden
Additiven mit PVB-Harz kombiniert wird, um eine Vormischung zu bilden,
die in einem Intensivmixer geschmolzen und homogenisiert und dann
in Folienform geformt wird.
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Die
Konzentration des Quaterrylimids verändert sich abhängig von
der Anwendung des Laminats, z. B. einer Windschutzscheibe oder Gebäudeglas,
dem Zieldurchlässigkeitsbereich,
der PVB- Dicke und
der Glasdicke. Die Glasdicke bei einer architektonischen Anwendung
wird typischerweise von etwa 4,8 mm (3/16 inch) bis etwa 12,7 mm
(1/2 inch) und von etwa 1,6 mm bis etwa 2,5 mm für eine Windschutzscheibenanwendung
reichen. Genauer gesagt, wird beispielsweise für ein Laminat mit einer PVB-Dicke
von etwa 0,76 mm und einer Glasdicke von etwa 6 mm, das als Architekturglas
verwendet wird, das Quaterrylimid allgemein im PVB in einer Menge
von etwa 0,003 bis etwa 0,1 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,005 bis
etwa 0,08 Gew.-% und am bevorzugtesten 0,01 bis etwa 0,06 Gew.-%
des PVB vorhanden sein. Im allgemeinen wird ein beim Laminat für eine Windschutzscheibenanwendung
verwendete PVB-Schicht niedrigere Konzentrationen an Quaterrylimid
aufweisen als eine in einer Architekturglasanwendung verwendeten
PVB-Schicht, aufgrund von Regelungen über die sichtbare Durchlässigkeit
für laminierte
Automobil-Windschutzscheiben. Beispielsweise wird bei einem Laminat
mit einer PVB-Dicke von etwa 0,76 mm und einer Glasdicke von etwa
2,1 mm, die als Windschutzscheibe verwendet werden, das Quaterrylimid
allgemein im PVB in einer Menge von etwa 0,003 bis etwa 0,07 Gew.-%,
vorzugsweise etwa 0,005 bis etwa 0,06 Gew.-% und am bevorzugtesten
etwa 0,01 bis etwa 0,05 Gew.-% des PVB vorhanden sein.
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Das
spezielle, in der PVB-Folie dieser Erfindung verwendete Quaterrylimid
sollte mit dem PVB kompatibel und stabil sein und geeignete IR-absorbierende
Eigenschaften aufweisen. Unter Bezugnahme auf Formel I wird allgemein
angenommen, dass R wenig Einfluss auf die Absorptionswellenlänge hat,
aber einen starken Einfluss auf die Löslichkeit, das Aggregationsverhalten
und die Stabilität.
Falls R beispielsweise ein kurzkettiges Alkyl ist, wird das Quaterrylimid
niedrige Löslichkeit,
eine Tendenz zur Aggregation und hohe chemische und thermische Stabilität aufweisen.
Falls R ein längerkettiges
Alkyl, Cycloalkyl oder nicht-substituiertes Phenyl ist, wird die
Löslichkeit
viel höher
und die Aggregationstendenz niedrig sein, aber die Stabilität ist niedriger.
Vorzugsweise ist R substituiertes Phenyl oder höheres Aryl oder Hetaryl. In
diesem Fall weist das Quaterrylimid allgemein hohe Löslichkeit,
niedrige Aggregationstendenz, starke klare Adsorptionsbanden und hohe
chemische und thermische Stabilität auf.
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Es
wird angenommen, dass die X-Gruppe von Formel i sowohl Absorption
als auch Kompatibilität
beeinflusst, mit allgemein wenig Einfluss auf die thermische oder
chemische Stabilität,
wenn nicht X Halo oder (Het)arylthio ist. Falls beispielsweise X
Wasserstoff ist, gibt es allgemein wenig Einfluss auf die Löslichkeit
oder Absorption, während,
falls X Alkyl oder Alke(i)nyl ist, dies zu einer kleinen Verbesserung
der Löslichkeit
und einer kleinen bathochromen Verschiebung in der Absorptionswellenlänge führt. Falls
X Halogen ist, wird dies zu einer hypsochromischen Verschiebung
der Absorptionswellenlänge
führen
(auf etwa 740–750
Nanometer), während,
falls X (Het)aryloxy ist, dies eine starke bathochrome Verschiebung
von bis zu 35 nm, hohe chemische Stabilität und eine moderate Verstärkung der
Löslichkeit
ohne Substitution oder eine starke Verbesserung der Löslichkeit
mit Substitution an der (Het)aryl-Einheit verursachen wird. Falls
X (Het)arylthio ist, wird eine noch stärkere bathochrome Verschiebung
der Absorptionswellenlänge
als bei (Het)aryloxy erwartet, es ist jedoch wahrscheinlich, dass
das sich ergebende Quaterrylimid verminderte chemische und thermische
Stabilität hat.
Die durch die Auswahl von X verursachten, oben beschriebenen Effekte
werden betonter sein, wenn p der Formel I größer gemacht wird.
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Wie
zuvor bemerkt, kann die PVB-Folie dieser Erfindung auch einen anorganischen
IR-Absorber enthalten. Beispielhafte anorganische IR-Absorber sind
im US-Patent 5,830,568 beschrieben, dessen Offenbarung hier durch
Bezugnahme inkorporiert wird. Solche Absorber beinhalten Antimonzinnoxid
und Indiumzinnoxid. Andere nützliche
anorganische IR-Absorber sind Metallhexaboride, wie etwa Lanthanhexaborid,
die in EP-A-1 008
564 beschrieben sind. Die Menge an dem dem PVB zugegebenen anorganischen
IR-Absorber variiert mit dem verwendeten anorganischen IR-Absorber.
Falls beispielsweise Indiumzinnoxid verwendet wird, wird es typischerweise
in einem Bereich von etwa 0,01 bis 1,0 Gew.-% an PVB vorliegen,
während
Antimonzinnoxid allgemein im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5
Gew.-% an PVB vorhanden sein wird.
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Die
Herstellung und die physikalischen Eigenschaften dieser anorganischen
IR-Absorber in fester Pulverform, ihre Verteilung in der PVB-Folie
und die Herstellung von solche Folie enthaltendem Glasmaterial sind in
der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 8-217500 offenbart.
In Kürze
haben, um in wünschenswerter Weise
die Transparenz für
sichtbares Licht (Wellenlänge
400 bis 700 nm) im fertiggestellten Glaslaminat zu fördern, Partikel
des anorganischen IR-Absorbers 0,1 Mikrometer (μm) oder kleiner im Durchmesser,
vorzugsweise nicht größer als
0,02 μm.
Um unerwünschte
Agglomerierung der anorganischen IR-Additivpartikel zu minimieren oder zu
vermeiden, was unerwünschte
Nebel in den fertiggestellten Glaslaminaten verursacht, werden die
Partikel anfangs mit einem makromolekularen Oberflächenagens
gemischt, bevor sie im Weichmacher der PVB-Folienformulierung dispergiert
werden.
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Die
PVB-Folie dieser Erfindung kann auch färbende Mittel, wie Farbstoffe
und Pigmente enthalten. Die färbenden
Mittel können
mit dem PVB gemischt oder auf die Oberfläche der PVB-Folie aufgedruckt
werden, wie in US-Patent Nr. 3,922,456 und US-Patent Nr. 3,982,984 offenbart. Ein
beispielhaftes Pigment ist Kupferphthalocyanin-Pigmentblau, das
von Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO. erhältlich ist. Ein beispielhafter Farbstoff,
der verwendet werden kann, ist C. I. Lösungsmittel Blau 102, erhältlich als "KEYSTONE BLUE RC" von Keystone Aniline
Corp., Chicago, IL.
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Unter
Verwendung des CIELAB-Systems, einem wohlbekannten internationalen
Standard zur Farbmessung, kann die Farbe eines Objekts unter feststehenden
Sichtbedingungen definiert werden. Ein Satz dimensionsloser Koordinaten
L*, a*, b* wird verwendet, um die Tönung und Intensität einer
Farbe zu definieren. Diese Koordinaten werden gemäß in der
Publikation "Standard
Practice for Computing the colors of Objects by Using the CIE System", ASTM E 308-01,
bereitgestellten Anweisungen gemessen. Der Wellenlängenbereich
ist zwischen 400 nm und 700 nm, bei einem Wellenlängenintervall
von 20 nm. Die Koordinate L* wird verwendet, um die Helligkeit oder
Dunkelheit einer Farbe zu messen. Weiß wird durch L* = 100 bezeichnet
und schwarz wird durch L* = 0 bezeichnet. Die Koordinate a* misst
den Pegel an grüner
oder roter Farbe im Objekt und die Koordinate b* misst den Pegel
von blau oder gelb im Objekt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erzeugen die Färbungsmittel,
die enthalten sind, in der PVB-Folie eine grüne Farbe. Die PVB-Folie wird
typischerweise zwischen ein Laminat bildende Glasplatten platziert.
Die Farbe der grün
gefärbten
PVB-Folie oder des grün
gefärbten
Laminats wird durch das CIELAB-System definiert, wo L* von etwa
76,0 bis etwa 94,0 ist, a* von etwa –38,0 bis etwa –8,0 ist
und b* von etwa –5,0
bis etwa 7,0 ist. Vorzugsweise weist die grün gefärbte PVB-Folie oder das grün gefärbte Laminat einen
L*-Wert von etwa
86,0 bis etwa 89,5 auf, einen a*-Wert von etwa –28,0 bis etwa –15,0 und
einen b*-Wert von etwa –1,0
bis etwa 4,5.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
wird eine graue Farbe durch Einschließen der Färbungsmittel in die PVB-Folie
erzeugt. Die grau gefärbte
PVB-Folie oder das durch Platzieren der grau gefärbten PVB-Folie zwischen Glasplatten
gebildete graufarbige Laminat weist einen L*-Wert von etwa 59,0
bis etwa 87,0, einen a*-Wert von etwa –7,0 bis etwa 3,0 und einen
b*-Wert von etwa –8,0 bis
etwa 2,0 auf. Bevorzugtererweise weist die grau gefärbte PVB-Folie
oder das grau gefärbte
Laminat einen L*-Wert von etwa 69,5 bis etwa 77,0, einen a*-Wert
von etwa –4,0
bis etwa 1,0 und einen b*-Wert von etwa –5,0 bis etwa 0,5 auf.
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Das
PVB-Harz der erfindungsgemäßen Folie
weist ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von mehr als
70.000, vorzugsweise etwa 100.000 bis 250.000 auf, wie durch Größenausschlusschromatographie
unter Verwendung von Spitzwinkellaserlichtzerstreuung gemessen.
Auf Gewichtsbasis umfasst PVB typischerweise weniger als 19,5%,
vorzugsweise etwa 17 bis 19% Hydroxylgruppen, kalkuliert als Polyvinylalkohol (PVOH);
0 bis 10%, vorzugsweise 0 bis 3% Restestergruppen, kalkuliert als
Polyvinylester, z. B. Acetat, wobei der Ausgleich Acetal, vorzugsweise
Butyraldehydacetal ist, aber optional eine kleine Menge von anderen
Acetalgruppen als Butyral beinhaltend, z. B. 2-Ethylhexanal, wie
in
US 5,137,954 offenbart.
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Das
PVB-Harz ist kommerziell als Butvar®-Harz
von der Solutia, Inc. aus St. Louis., Mo. erhältlich.
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Das
PVB-Harz der erfindungsgemäßen Folie
wird typischerweise mit etwa 20 bis 80, normalerweise 25 bis 45
Teilen Weichmacher auf 100 Teile Harz weichgemacht. Üblicherweise
verwendete Weichmacher sind Ester einer polybasischen Säure oder
eines polyhydrischen Alkohols. Geeignete Weichmacher sind Triethylenglykol-di(2-ethylbutyrat),
Triethylenglykol-di-(2-ethylhexanoat),
Triethylenglykoldiheptanoat, Tetraethylenglykoldiheptanoat, Dihexyladipat,
Dioctyladipat, Hexylcyclohexyladipat, Mischungen von Heptyl- und
Nonyladipaten, Diisononyladipat, Heptylnonyladipat, Dibutylsebacat,
polymere Weichmacher, wie etwa ölmodifizierte Sebacinalkyde
und Mischungen von Phosphaten und Adipaten, wie in US Nr. 3,841,890
offenbart und Adipaten, wie etwa in US Nr. 4,144,217 offenbart.
Auch aus C4-C9-Aldylalkoholen
und Cyclo-C4- bis -C10-Alkoholen hergestellte
gemischte Adipate, wie in US Nr. 5,013,779 offenbart. C6-C8-Adipatester, wie etwa Hexyladipat und Triethylenglykoldi-(2-ethylhexanoat),
sind bevorzugte Weichmacher.
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Weich-PVB-Folie
bei einer nicht-kritischen Dicke von etwa 0,13 bis 1,3 mm wird durch
vorzugsweise (bei kommerziellen Systemen) Extrudieren der gemischten
Formulierung durch eine Foliendüse,
d. h. Herauspressen von geschmolzenem, weichem PVB durch eine horizontal
lange, vertikal enge Düsenöffnung,
die im wesentlichen der Form der ausgebildet werdenden Folie entspricht,
oder durch Gießen
von geschmolzenem Polymer, das von einer Spritzgussdüse ausgeht,
auf eine Düsenwalze
in dichter Nähe
zum Düsenausgang, um
einer Seite des Polymers gewünschte
Oberflächeneigenschaften
zu vermitteln. Wenn die Walzenoberfläche kleinste Spitzen und Täler aufweist,
wird die Seite der Folie, welche die Walze berührt, eine raue Oberflächen aufweisen,
die allgemein mit den Tälern
und Spitzen konform ist. Eine Rauheit auf der anderen Seite kann
durch den Entwurf der Extrudatdüsenöffnung,
wie beispielsweise in 4 der US Nr.
4,281,980 gezeigt, vorgesehen werden. Andere bekannte Techniken
zum Herstellen einer rauen Oberfläche auf einer oder beiden Seiten
einer Extrusionsfolie involvieren das Spezifizieren und Steuern
von einer oder mehreren der folgenden: Polymermolekulargewichtsverteilung,
Wassergehalt und Temperatur der Schmelze. Diese Techniken sind in den
US Nrn. 2,904,844; 2,909,810; 3,994,654; 4,575,540 und im europäischen Patent
Nr. 0 185 863 offenbart. Ein Prägen
stromabwärts
der Extrusionsdüse
raut die Folienoberfläche
ebenfalls auf. Wie bekannt, ist diese Rauheit vorübergehend,
um ein Entlüften
während
des Laminierens zu ermöglichen,
wonach eine erhöhte Temperatur
und Druck während
des Bindens der Folie am Glas diese glatt schmilzt. Die Laminierung
am Glas erfolgt gemäß allgemein
bekannter Vorgehensweisen.
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Die
PVB-Folie dieser Erfindung enthält
vorzugsweise ebenfalls Ultraviolettlichtstabilisatoren. Falls eingesetzt,
ist der Ultraviolett(UV)-Stabilisator allgemein im Bereich von etwa
0,01 bis 1 Gew.-% des PVBs vorhanden. Die bevorzugte Menge an UV-Stabilisator
variiert abhängig
vom eingesetzten Stabilisator. Beispielsweise ist gefunden worden,
dass "TINUVIN 328", das von der Ciba
Speciality Chemicals, Basel, Schweiz, erhältlich ist, bei einer Konzentration
von etwa 0,5 Gew.-% des PVB besonders gut arbeitet.
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Die
Folie der Erfindung enthält
optional andere Additive zusätzlich
zu den oben definierten, um verschiedene Leistungseigenschaften
zu verbessern; diese beinhalten Antioxidanzien, Adhäsionssteuerungssalze.
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Wie
zuvor angemerkt, ist diese Erfindung auch auf ein Laminat zweier
Glasplatten mit einer zwischen ihnen angeordneten PVB-Folie dieser Erfindung
gerichtet. Die Glasplatten können
aus jeglicher Art von Glas sein, solange es eine Transmission sichtbaren
Lichtes gestattet. Solches Glas beinhaltet typisches klares Natronkalkglas,
IR-reflektives beschichtetes Glas oder IR-absorbierendes Glas, die
gut bekannt sind. Siehe beispielsweise US-Patente 3,944,352 und
3,652,303. IR-absorbierendes
Glas ist kommerziell von der PPG Industries, Inc., Pittsburgh, PA
als "SOLARGREEN"-Glas und der Pilkington
PLC, St. Helens, UK, als "OPTIKOOL"-Glas erhältlich.
Es ist ebenfalls möglich,
IR-reflektive Filme auf der äußeren Oberfläche einer
oder beider im Laminat verwendeten Glasplatten zu platzieren.
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Das
Laminat dieser Erfindung kann mehr als eine zwischen den beiden
Glasplatten angeordnete Folie aus PVB enthalten, solange der Gesamtbetrag
an Quaterrylimid in jeder der PVB-Folien allein oder in einer Mehrzahl
von PVB-Folien eine IR-absorbierende
effektive Menge an Quaterrylimid ist. Es sollte ersichtlich sein,
dass, falls eine Mehrzahl von PVB-Folien verwendet wird, nur eine
das Quaterrylimid enthalten muss. Ein Laminat kann eine PVB-Folie
enthalten, die Quaterrylimid enthält, und eine zweite Folie,
die zumindest einen anorganischen IR-Absorber enthält, wie
vorstehend beschrieben. Bei noch einer anderen Ausführungsform dieser
Erfindung kann das Laminat eine IR-reflektive Schicht, wie etwa
eine IR-reflektive
Polyethylenterephthalat(PET)-Schicht enthalten. IR-reflektive PET-Filme
in PVB-Laminaten sind in den US-Patenten 5,932,329 und 5,091,258
beschrieben. Vorzugsweise wird der IR- reflektive PET-Film zwischen zwei PVB-Folien
angeordnet. Ein beispielhafter IR-reflektiver beschichteter PET-Film
ist "XIR"-75 von der Southwall
Technologies, Inc., Palo Alto, CA.
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Die
Herstellung von Laminaten von zwei Glassubstraten mit einer oder
mehreren PVB-Folieninnenschichten ist Fachleuten auf dem Gebiet
wohlbekannt.
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Eine
andere Ausführungsform
dieser Erfindung auf Nachanbringungsfilmprodukte für sichtbare
transparente Substrate, wobei das Filmprodukt eine Infrarot-absorbierende
effektive Menge zumindest eines Quaterrylentetracarboxyldiimids
nach Formel I enthält.
Das Nachanbringungsfilmprodukt dieser Erfindung kann an Architektur-
oder Automobilglas zur solaren Infrarot-Steuerung angebracht werden
oder kann an Anzeigevorrichtungen angebracht werden als Mittel zum
Begrenzen der Infrarotausgabe solcher Anzeigevorrichtungen.
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Zusätzlich zum
Quaterrylentetracarboxyldiimid von Formel I besteht das Filmprodukt
dieser Erfindung mindestens aus einem Filmsubstrat und einer auf
der Oberfläche
des Filmsubstrats angeordneten Nachaufbringungsadhäsivschicht,
um Adhäsion
des Filmprodukts an einem sichtbar transparenten Glassubstrat vorzusehen.
Das Filmprodukt kann auch eine Mehrzahl von Filmsubstraten beinhalten,
die zwischen sich ein laminierendes Adhäsiv angeordnet aufweisen. Das
Filmprodukt dieser Erfindung kann auch eine oder mehr Schutzbeschichtungen
beinhalten, die auf der äußeren Oberfläche des
Filmsubstrats angeordnet sind. Wie hier verwendet, ist die äußere Oberfläche des
Filmprodukts diejenige, die zu einer Richtung entgegengesetzt zur
Oberfläche
des Filmprodukts weist, das die Nachaufbringungsadhäsivschicht
auf sich aufweist.
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Das
Quaterrylentetracarboxyldiimid von Formel I kann in einem oder mehr
der Filmsubstrate, der Nachaufbringungsadhäsivschicht oder, wenn vorhanden,
der laminierenden Adhäsiv
und/oder protektiven Beschichtung des Filmprodukts eingearbeitet
sein. Typischerweise kann das im Filmprodukt dieser Erfindung verwendete
Filmsubstrat ein erster Film sein, wie etwa Polyethylenterephthalat
(PET) oder Polyethylennaphthalat (PEN), ein Acrylfilm oder ein Polycarbonatfilm.
Die Nachaufbringungsadhäsivschicht
kann ein acrylisches drucksensitives Adhäsiv oder ein Polyester-basiertes Adhäsiv sein.
In ähnlicher
Weise kann das laminierende Adhäsiv
bei Verwendung ein Polyester oder Acryl-basiertes Adhäsiv sein. Natürlich kann
ein laminiertes Filmprodukt Filmsubstrate aufweisen, die sich in
der Zusammensetzung unterscheiden, und das laminierende Adhäsiv und
das Nachaufbringungsadhäsiv
müssen
nicht dasselbe sein. Falls eine protektive Beschichtung vorhanden
ist, wird diese generell eine Polyacrylatbeschichtung sein, am bevorzugtesten
eine UV-härtbare
Polyacrylatbeschichtung, die eine harte kratzresistente Beschichtung
bildet. Die Herstellung von Filmprodukten mit Schutzbeschichten
ist im US-Patent Nr. 4,557,980 beschrieben. Die Menge des im Filmprodukt
dieser Erfindung eingesetzten Quaterrylentetracarboxyldiimids nach
Formel I zum Erzielen einer Infrarotabsorption ist diejenige Menge,
die zum Hemmen der Transmission von Infrarotstrahlung durch das
Filmprodukt wirksam ist.
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Die
folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung und beschränken oder
begrenzen sie nicht. Mengen und Prozente sind jeweils in Gewicht.
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Herstellung von tert-Alkylphenoxy-substituierten
Quaterrylimiden
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Beispiel 1
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Eine
Mischung von 28,6 g (20 mmol) einer 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,18-hexabromquaterrylen-3,4:13,14-tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,19-hexabromquaterrylen-3,4:13,14-tetracarboxyldiimid,
32,2 g Para-tert-Octylphenol, 9,95 g Kaliumcarbonat und 150 ml N-Methylpyrrolidon
wurde für
10 min auf 95°C
unter Rühren
in einer Stickstoffatmosphäre
erhitzt.
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Nach
Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde das präzipitierte
Reaktionsprodukt direkt abgefiltert, mit etwas N-Methylpyrrolidon gewaschen und nachfolgend
mit Wasser bis zum neutralen Ablauf gewaschen. Zum Reinigen wurde
eine Säulenfiltration
mit Silicagel als stationärer
und Methylenchlorid als mobiler Phase ausgeführt. Nach Entfernen des Lösungsmittels
wurde das Endprodukt bei 100°C
unter vermindertem Druck getrocknet.
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Diese
Reaktion führte
zum kompletten Austausch der Halogenatome durch die tert-Alkylphenoxyradikale.
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Die
gesamte Ausbeute war 31 g (71%) einer 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,18-hexa)p-tert-octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,19-hexa(p-tert-octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-tetracrboxyldiimids.
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Beispiel 2
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Ein
tert-Alkylphenoxy-substituiertes Quaterrylimid wurde in einer im
wesentlichen zu Beispiel 1 ähnlichen
Weise präpariert,
außer
dass das Kaliumcarbonat durch 13,5 g Kalium-t-butoxid ersetzt wurde, die Mischung
200 ml N-Methylpyrrolidon
enthielt und für
4 h auf 80°C
erhitzt wurde. Die Gesamtausbeute betrug 28 g (64%) einer 1 : 1-Mischung
von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,18-hexa(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,19-hexa(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid.
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Beispiel 3
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Beispiel
1 wurde durch Reagieren von 28,6 g einer 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,18-hexabromquaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,19-Hexabromquaterrylen-3,4:13,14-tetracarboxyldiimid
mit 20,6 g p-tert-Octylphenol und 6,9 g Kaliumcarbonat wiederholt.
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Dies
ergab 27,6 g einer 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-8,18-Dibrom-1,6,11,16-Tetra(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-8,19-Dibrom-1,6,11,16-Tetra(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
in der Form eines dunkelgrünen
kristallinen Pulvers, was einer Ausbeute von 71% entspricht.
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Zusätzlich wurde
der N-Methylpyrrolidonstammliquor mit der 4-fachen Menge an der 1 : 1-Mischung von
Methanol und Wasser verdünnt,
um 11 g (Ausbeute 25%) der 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,18-Hexa(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,19-Hexa(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
des Beispiels 1 zu ergeben.
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Beispiel 4
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38,7
g einer 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-8,18-Dibrom-1,6,11,16-Tetra(p-tert-octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-8,19-Dibrom-1,6,11,16(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
wurden mit 10,7 g p-tert-Octylphenol und 3,32 g Kaliumcarbonat in
170 ml N-Methylpyrrolidon ähnlich
Beispiel 1 reagiert, außer dass
die Reaktionszeit auf 18 h ausgedehnt wurde.
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Dies
erbrachte 39,5 g einer 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,18-Hexa(p-tert-octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,19-Hexa(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
in der Form eines hellgrünen
amorphen Pulvers mit einem Restbromingehalt < 0,05 Gew.-%, was einer Ausbeute von
90% entspricht.
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Beispiel 5
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Die
1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-8,18-Dibrom-1,6,11,16-Tetra(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-8,19-Dibrom-1,6,11,16-Tetra(p-tert-octylphenoxy)quaterrylen-3,4-13,14-Tetracarboxyldiimid
von Beispiel 3 (nachfolgend "Ia" genannt) wurde durch
Dehalogenierung in N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,11,16- Tetra(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
umgewandelt. Die Dehalogenierung wurde gemäß den folgenden Verfahren durchgeführt:
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a)
Eine Mischung von 38,7 g von Ia und 600 ml N-Methylpyrrolidon wurde
unter Stickstoff gerührt
und auf 130°C
erhitzt, mit 6,75 g Kalium-tert-butoxid gemischt und bei 130°C für 1,5 h
gehalten.
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Nach
Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde das Reaktionsprodukt durch Hinzufügen der
Reaktionsmischung zu 2 l einer 5 Gew.-%igen Salzsäure präzipitiert, abgefiltert, zuerst
mit 5 Gew.-%iger
Salzsäure
bis zum farblosen Ablauf gewaschen und dann mit Wasser bis zum neutralen
Ablaufen und bei 100°C
unter vermindertem Druck getrocknet. Das isolierte Reaktionsprodukt
wurde dann einer Säulenchromatographie über Silicagel unter
Verwendung von 1 : 1 Toluol/Hexan als mobiler Phase unterworfen.
Dies erbrachte 20,0 g N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,11,16-Tetra(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
in der Form eines hellgrünen
amorphen Pulvers mit einer UV/VIS-spektroskopischen Reinheit > 99% und einem Restbromgehalt < 0,01%, was einer
Ausbeute von 56% entspricht.
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b)
Beispiel 5a) wurde wiederholt, außer dass 4,1 g Kaliumcarbonat
als Base anstelle von Kalium-tert-Butoxid verwendet wurde. Die Bearbeitung
und Reinigung wurden ähnlich
zu Beispiel 5a) gleichermaßen
ausgeführt.
Dies erbrachte 18,6 g N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,11,16-Tetra(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
in Form eines hellgrünen
amorphen Pulvers mit einer Reinheit > 99,5% und einem Restbromgehalt von 0,00%,
was einer Ausbeute von 52% entspricht.
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c)
Eine Mischung von 38,7 g von Ia, 3,8 g Natriumborhydrid, 0,46 g
Tetrakis-(triphenylphosphin)palladium(0) und 600 ml Dioxan wurde
für 48
h auf 60°C
unter Rühren
in einer Stickstoffatmosphäre
erhitzt.
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Nach
Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde überschüssiges Hydrid
durch graduelles Hinzufügen
von 10 ml Wasser zersetzt. Der Rest der Bearbeitung und Reinigung
wurde ähnlich
wie in Beispiel 5a ausgeführt.
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Dies
erbrachte 21,7 g N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,11,16-Tetra(p-tert-octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
in Form eines hellgrünen
amorphen Pulvers mit einer Reinheit von > 99% und einem Restbromgehalt von 0,00%,
was einer Ausbeute von 61% entspricht.
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d)
Eine Mischung von 38,7 g Ia, 3,8 g Natriumborhydrid, 0,46 g Tetrakis-(triphenylphosphin)palladium(0)
und 1000 ml Acetonitril wurde für
27 h bei 69°C
unter Rühren
in einer Stickstoffatmosphäre
erhitzt.
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Der
Rest der Bearbeitung und Reinigung wurde ähnlich wie in Beispiel 5c)
ausgeführt.
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Die
Ausbeute betrug 29,1 g (82%) N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,11,16-Tetra(p-tert-octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
mit einer Reinheit > 99%
und einem Restbromgehalt von 0,00%.
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Herstellung von PVB-Folie,
die Quaterrylimide enthält
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Beispiel 6
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Das
Folgende wurde in ein Gefäß vorgelegt,
das dann auf 50°C
erhitzt und für
1 h gerührt
wurde.
Komponente | Menge
(g) |
N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid-IR-Absorber | 0,63 |
Triethylenglykol-di-2-Ethylhexanoat | 855 |
Tinuvin-Benzotriazol-Derivat
(UV-Absorber) von der Ciba Geigy Co. | 15,8 |
Magnesium-2-Ethylbutyrat | 2,8
g |
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Dann
wurden 2250 g PVB-Harz von der Solutia Inc. als Butvar B-79 hinzugefügt, und
das Rühren
wurde für
etwa 1 Minute fortgesetzt, um einen vorgemischten Brei zu bilden.
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Der
Vormischbrei wurde unter Verwendung eines Extruders Modell KL-125
(Killion Extruders, Inc.) mit einer Einzelschraubenkonfiguration
und einem 1,25 Zoll (3,18 cm) Schraubendurchmesser extrudiert. Die Fass-Temperatur
wurde zwischen 180 und 200°C
gehalten. Es wurde eine 7 inch (17,78 cm) breite Schlitzdüse mit einem
0,029 inch (0,074 cm) Spalt und einer Düsentemperatur von 190°C verwendet.
Wenn der Polymerfilm die Düse
verließ,
wurde er in einem Wasserbad bei 14°C abgekühlt und durch eine Walze gezogen,
die geschwindigkeitsgesteuert war, um zu einer Weich-PVB-Zwischenschichtfolie
von etwa 30 mil (0,76 mm) Dicke zu führen, die das oben definierte
Quaterrylimid gleichmäßig in der
Formulierung der Folie verteilt enthielt.
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Die
Weich-PVB-Zwischenlagenfolie wurde zwischen zwei Lagen klarem Float-Glas
(PPG Industries, Inc.) zwischengefügt, die beide eine Dicke von
2,1 mm hatten und die Kombination wurde in einem Autoklaven platziert,
wo sie 135°C
und 12 kg/cm2 Druck für etwa 60 Minuten ausgesetzt
war, um ein Glaslaminat mit Sichtlicht-durchlässigen und Infrarotlicht-absorbierenden
Eigenschaften zu bilden.
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Beispiel 7
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Eine
PVB-Folie und deren Laminat wurden in einer Weise ähnlich wie
in Beispiel 6 hergestellt, außer dass
das Quaterrylimid durch 0,945 g einer 1 : 1-Mischung von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,18-Hexa(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
und N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,8,11,16,19-Hexa(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
ersetzt wurde.
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Beispiel 8
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Eine
PVB-Folie und deren Laminat werden in einer ähnlichen Weise wie in Beispiel
6 hergestellt, außer dass
das Quaterrylimid durch 1,575 g von N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)-1,6,11,16-Tetra(p-tert-Octylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
ersetzt wurde.
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Beispiel 9
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Ein
Glaslaminat wurde in einer ähnlichen
Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, außer dass die Zwischenschicht
sowohl aus einer PVB-Folie, die Quaterrylimid, wie in Beispiel 7
beschrieben, enthielt, in einer Kombination mit einer PVB-Folie
bestand, die 100 Nanometer oder kleinere dotierte Metalloxidpartikel
enthielt.
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Ultrafeine
Partikel von Antimonzinnoxid wurden von der Sumitomo Osaka Cement
Co. Ltd., 1 Mitoshirocho, Kanda, Chiyoda-Ku, Tokyo, Japan erhalten.
Diese Partikel waren im Durchmesser < 0,1 μm, vorzugsweise 0,05 μm, oder von
kleinerer Größe, und
es wird angenommen, dass sie gemäß dem Arbeitsbeispiel
1 der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 8-217500
vom 27. August 1996 der Sumitomo Osaka Cement hergestellt wurden,
wobei die Offenbarung diese Kokai hier als Referenz inkorporiert
wird. Antimonzinnoxidpulver einer Partikelgröße < 0,05 μm ist auch von der Nanophase
Technologies Corp., 453 Commerce St., Burr Ridge, IL erhältlich.
-
Genauer
gesagt, werden, wie in der genannten Kokai-Schrift offenbart, Antimonchlorid
(SbCl3) und hydriertes Zinnchlorid (SnCl4·5H2O) in Salzsäurelösung aufgelöst, der dann 25%ige Ammoniaklösung zugefügt wird
und der Mischung wird gestattet, zu reagieren. Die sich ergebende
Sol-artige Dispersion wird gefiltert und gewaschen, um Ammoniumchlorid
zu entfernen, und in einem abgedichteten Gefäß auf 350°C erhitzt und für 5 h gehalten,
wonach Dampf abgelassen wird, was zum Abkühlen und einer Konzentration
des Gehalts auf 25% Feststoffdispersion von Antimonzinnoxid mit
einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 0,05 μm (500 Å) führt. Octadecylamin-Flockungsmittel
wird der Dispersion zugefügt,
um ein ausgeflocktes Präzipitat
zu bilden, das gefiltert und bei 100°C für 2 Stunden getrocknet wird,
um ein Pulver zu ergeben, das mit etwa 9 bis 10 Gew.-% Antimonoxid
(Sb2O3) dotiertes Zinnoxid
(SnO2) ist, das nachfolgend manchmal ATO
abgekürzt
wird.
-
Das
ATO-Pulver wurde mit Toluol unter Verwendung eines Ultraschallmischers
gemischt und darin dispergiert. Eine kleine Menge (man nimmt an,
3 Gew.-Teile) einer 10% Toluollösung
eines anionischen Netzmittels wurde zugegeben und gründlich mit
der Dispersion der ATO-Partikel gemischt. Das Netzmittel dient dazu, eine übermäßige Agglomeration
der ATO-Partikel
zu verhindern, welches nach dem Einbau in die Formulierung der PVB-Folie
in Abwesenheit des Netzmittels zu übermäßigen unerwünschten Schlieren in den fertiggestellten
Glaslaminaten führen
könnte.
Es wurden dann 115 Gew.-Teile Triethylenglykol-di-2-Ethylhexanoat(3GEH)-Weichmacher
hinzugefügt
und die Mischung wurde unter vermindertem Druck für 15 Minuten
bei 95°C
destilliert, um Toluol zu entfernen. Die verbleibende Flüssigkeit
ist ein 20%-Konzentrat von gleichförmig in 3GEH-Weichmacher verteiltem
ATO.
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Das
Konzentrat wurde weiter mit 3GEH verdünnt, um eine 0,8 Gew.-% verdünnte Dispersion
zu bilden, die mit PVB-Harz von der Solutia Inc. als Butvar B-79
und den anderen Additiven in den folgenden Mengen gemischt wurde:
19,152
g | – verdünnte ATO-Dispersion |
0,062
g | – Magnesium-di-2-Ethylbutyrat |
50
g | – PVB-Harz |
0,173
g | – Tinuvin-UV-Absorber |
-
Eine
PVB-Folie wurde aus der obigen Formulierung kompressionsgeformt
und ein vierlagiges (Glas-PVB-PVB-Glas) Glaslaminat, das eine solche
Folie enthielt, wurde gebildet.
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Die
Glaslaminate der Beispiele 6–9
wurden gemäß den folgenden
Vorgehensweisen getestet.
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Die
Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt.
- 1) Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht (Tv) – %
Lichtdurchlass über den
sichtbaren Wellenlängenbereich
von 380 bis 780 Nanometer (nm), gemessen gemäß der Internationalen Standard-Organisations-(ISO)-Bezeichnung
9050: 1990(E) unter Lichtquelle D65, 10 Grad Beobachter.
- 2) Solare Direktdurchlässigkeit
(Ts) – %
Sonnenenergiedurchlässigkeit über den
Spektralbereich von 350 bis 2100 Nanometer, gemessen gemäß der ISO-Bezeichnung
9050: 1990(E) unter Verwendung von Luftmasse 2 Sonnenspektralverteilung.
- 3) Die Schlag("Pummel")-Haftung (ohne Einheiten)
misst die PVB-Folien-Zwischenschichtadhäsion an Glas. Man stelle zwei
Lagen Glaslaminate wie oben zitiert her, bringe sie auf minus 17°C und schlage
auf jedes mit einem 1 Pfund(454 g)-Hammer ein, um das Glas zu brechen.
Entferne das gesamte nicht an der PVB-Folie anhaftende zerbrochene
Glas. Vergleiche visuell an der Folie anhaften gebliebenes Glas
mit einem Satz von Standards bekannten Schlaggrads, wobei, je höher die
Zahl des Standards, desto mehr Glas an der Folie anhaftend bleibt – d. h.,
bei Schlag Null ist kein Glas anhaftend und bei Schlag 10 ist 100
der Scheibenoberfläche
anhaftend. Die wünschenswerte
Aufschlagverteilung tritt bei einem Schlagadhäsionswert von 3 bis 7 auf.
Bei weniger als 3 geht zu viel Glas verloren, während bei mehr als 7 die Adhäsion allgemein
zu hoch ist und die Stoßabsorption
schlecht.
- 4) Schleier (%) – gemäß ASTM-Bezeichnung
D1003-97 – Vorgehensweise
unter Verwendung eines Trübungsmessers.
Werte < 3% werden
als akzeptabel angesehen.
-
-
Beispiel 10
-
Eine
PVB-Folie und deren Laminat werden in einer Weise ähnlich Beispiel
6 hergestellt, außer
dass das Quaterrylimid durch 1,575 g N,N'-Bis(2,6-Diisopropylphenyl)tetra(4-tert-Butylphenoxy)quaterrylen-3,4:13,14-tetracarboxyldiimid
ersetzt wird.
-
Beispiel 11
-
Eine
PVB-Folie und deren Laminat werden in einer Weise ähnlich zu
Beispiel 6 hergestellt, außer
dass das Quaterrylimid durch 0,63 g N,N'-Bis(dodecyl)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
ersetzt wird.
-
Beispiel 12
-
Eine
PVB-Folie und deren Laminat werden in einer Weise ähnlich Beispiel
6 hergestellt, außer
dass das Quaterrylimid durch 0,63 g N,N'-Bis(cyclohexyl)quaterrylen-3,4:13,14-Tetracarboxyldiimid
ersetzt wird.
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Zu einer Quaterrylimide
enthaltenden PVB-Folie zugegebene Färbemittel
-
Beispiel 13
-
Ein
IR-absorbierender Farbstoff wurde einer PVB-Folie zugegeben, die
in einer Weise ähnlich
Beispiel 8 hergestellt wurde, außer dass die IR-Absorberkonzentration
0,032 Gew.-% des Gesamtgewichts der Folie betrug. Auch Pigmente
wurden zugefügt.
C. I.-Pigment Blau 15 wurde in einer Konzentration von 0,00128 Gew.-%
zugegeben und C. I. Pigment Rot wurde in einer Konzentration von
0,00038 Gew.-% zugegeben. Die Konzentrationen basieren auf dem Gesamtgewicht
der Folie. Durch Einschließen
der Färbungsstoffe
wurde eine grüne
Farbe hergestellt. Die grün
gefärbte
PVB-Folie wurde zwischen zwei Klarglasscheiben platziert und bildete
ein grün
gefärbtes
Laminat. Jede Klarglasscheibe wies eine Dicke im Bereich von 2,1
bis 2,3 mm auf. Unter Verwendung des CIELAB-Systems hatte das grün gefärbte Laminat
L*-, a*- und b*-Koordinaten, die festgestellt wurden als:
L*
= 87,6, a* = –20,0
und b* = 2,0.
-
Beispiel 14
-
Ein
IR-absorbierender Farbstoff wurde einer PVB-Folie zugegeben, die
in einer Weise ähnlich
Beispiel 8 hergestellt wurde, außer dass die IR-Absorberkonzentration
0,0435 Gew.-% des Gesamtgewichts der Folie betrug. Auch Pigmente
wurde zugegeben. C. I. Pigment Blau 15 wurde bei einer Konzentration
von 0,0035 Gew.-% zugegeben, gemeinsam mit C. I. Pigment Rot 209
bei einer Konzentration von 0,01867 Gew.-% und Ruß bei einer
Konzentration von 0,0050 Gew.-%. Alle Konzentrationen basieren auf
dem Gesamtgewicht der Folie. Eine graue Farbe wurde durch Einschließen der
Farbstoffe erzeugt. Die PVB-Folie wurde zwischen zwei Klarglasscheiben
platziert und bildete ein grau gefärbtes Laminat. Jede Klarglasscheibe
hatte eine Dicke im Bereich von 2,1 bis 2,3 mm. Unter Verwendung
des CIELAB-Systems
wurden die L*-, a*- und b*-Koordinaten festgestellt als:
L*
= 73,1, a* = –2,8,
und b* = –3,8,
für das graufarbige
Laminat.
-
Die
vorstehende Beschreibung dient der Illustrierung und sollte nicht
als beschränkend
aufgefasst werden. Verschiedene Modifikationen und Änderungen
werden Fachleuten leicht nahegelegt. Es ist daher beabsichtigt,
dass das Vorstehende nur als beispielhaft angesehen wird und dass
der Schutzumfang der Erfindung aus den nachfolgenden Ansprüchen sichergestellt
wird.