TWI589641B - 分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,以及使用其之熱射線遮蔽成形體暨熱射線遮蔽積層體 - Google Patents
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Description
本發明係關於分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物、以及使用其之熱射線遮蔽成形體、暨熱射線遮蔽積層體;更詳言之,係關於廣泛適用於建築物的屋頂材與壁材、汽車等的窗材等等,熱射線遮蔽機能損失獲改善的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物、及使用其之熱射線遮蔽成形體、暨熱射線遮蔽積層體。
從在各種建築物的屋頂材、壁材、汽車、鐵道車輛、飛機、船舶等處設置窗、門等,所謂的「開口部分」入射之太陽光線,除可見光線之外,尚包括有紫外線與紅外線。在該太陽光線中所含的紅外線中,波長800~2500nm的近紅外線被稱為「熱射線」,藉由從上述開口部分進入室內而成為溫度上昇的原因。為解除此種情況,近年就各種建築物與車輛的窗材、拱廊、圓頂天花板、車棚等之製造、建設領域,對具有一邊充分取入可見光線一邊遮蔽熱射線,俾維持明亮度並抑制室內溫度上昇之熱射線遮蔽機能的成形體需求正急遽增加中。另一方面,呼應具有該熱射線遮蔽機能的成形體需求,有多數相
關具有熱射線遮蔽機能之成形體的提案。
例如有提案將由在透明樹脂薄膜上蒸鍍著金屬、金屬氧化物而構成的熱射線反射薄膜,接著於玻璃、丙烯酸板、聚碳酸酯板等透明成形體上的熱射線遮蔽板(例如參照專利文獻1、2及3)。但是,該熱射線反射薄膜自身便屬非常高價位。且,在製造將該熱射線反射薄膜接著於透明成形體上的熱射線遮蔽板時,需要接著步驟等煩雜的步驟。因而,導致該熱射線遮蔽板更加高成本化。況且,該熱射線遮蔽板因為透明成形體與熱射線反射薄膜間之接著性不佳,因而有因經時變化會發生透明成形體與薄膜間之剝離的缺點。
另一方面,亦有多數提案:由在透明成形體表面上,直接蒸鍍金屬或金屬氧化物構成的熱射線遮蔽板。但是,在該熱射線遮蔽板製造時,需要高真空且高精度環境控制的裝置,因而會有量產性差、欠缺通用性的問題。
此外,尚有提案例如:由在聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂等熱可塑性透明樹脂中,捏和入諸如以酞菁系化合物、蒽醌系化合物等為代表之有機近紅外線吸收劑的熱射線遮蔽板及薄膜(例如參照專利文獻4、5)。但是,為能對該熱射線遮蔽板與薄膜賦予充分的熱射線遮蔽能力,便必需摻合大量的近紅外線吸收劑。但是,若在該熱射線遮蔽板與薄膜中摻合入大量的近紅外線吸收劑,這時便會有導致可見光線穿透機能降低的問題。又,因為近紅外線吸收劑係使用有機化合物,因而若適用於經常暴露於直射日光的建築物與車輛之窗材等之時,耐侯性較差,未必謂具適用性。
再者,亦有提案例如在丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等透
明樹脂中,捏和入具熱射線反射機能的氧化鈦、或利用氧化鈦被覆的雲母等無機粒子之熱射線遮蔽板(例如參照專利文獻6、7)。但是,該熱射線遮蔽板亦是為確保熱射線遮蔽機能,必需大量添加具熱射線反射機能的粒子。結果會有因具熱射線反射機能的粒子添加量增加,導致可見光線穿透能力降低的問題。若因此而減少具熱射線反射機能的粒子添加量,雖會提高可見光線穿透機能,但這次則會導致熱射線遮蔽機能降低。結果便出現較難同時滿足熱射線遮蔽機能與可見光線穿透機能的問題。又,若大量添加具熱射線反射機能的粒子,就從構成成形體的透明樹脂物性(特別係耐衝擊強度與韌性降低的強度面)而言亦存在有問題。
在此種技術背景下,本案申請人等有提案:使當作熱射
線遮蔽成分用的六硼化物微粒子含於各種黏合劑中的熱射線遮蔽用塗佈液,以及將該塗佈液塗佈於各種成形體之後,經硬化而獲得的熱射線遮蔽膜,暨由在熱可塑性樹脂中熔融混練分散著六硼化物微粒子而獲得的母料(例如參照專利文獻8、9及10)。
再者,本案申請人有揭示:為提升日射遮蔽特性提升,
藉由使用具有日射遮蔽機能的微粒子係一般式WyOz(其中,W係鎢、O係氧、2.0<z/y<3.0)所示鎢氧化物的微粒子、及/或一般式MxWyOz(其中,W係鎢、O係氧、0.001≦x/y≦1、2.0<z/y≦3.0)所示複合鎢氧化物的微粒子,便可製造具有高日射遮蔽特性、霧值小、生產成本廉價的日射遮蔽用結合構造體(例如參照專利文獻11)。
再者,本案申請人有提案:藉由在熱可塑性樹脂中熔融
混練分散著複合鎢氧化物之微粒子,而獲得母料(例如參照專利文獻12)。
[專利文獻1]日本專利特開昭61-277437號公報
[專利文獻2]日本專利特開平10-146919號公報
[專利文獻3]日本專利特開2001-179887號公報
[專利文獻4]日本專利特開平6-256541號公報
[專利文獻5]日本專利特開平6-264050號公報
[專利文獻6]日本專利特開平2-173060號公報
[專利文獻7]日本專利特開平5-78544號公報
[專利文獻8]日本專利特開2000-96034號公報
[專利文獻9]日本專利特開2000-169765號公報
[專利文獻10]日本專利特開2004-59875號公報
[專利文獻11]國際公開第WO2005/87680A1公報
[專利文獻12]日本專利特開2008-24902號公報
上述成形體係從其特質而言,基本上係被使用於室外,多數情況要求高耐候性。但是,根據本發明者等的檢討,含有上述複合鎢氧化物微粒子的其中一部分光學構件(薄膜、樹脂薄片等),若長期使用於室外,便會因接收太陽光時所產生的熱、以及空氣中的水與氧之影響,而出現熱射線遮蔽機能降低的問題。
另一方面,就從光學特性與機械特性的觀點,當作熱射線遮蔽成形體與熱射線遮蔽積層體用的透明基材,多數情況係最好使用聚碳酸
酯樹脂組成物。
本發明所欲解決的問題係為解決上述問題,在於提供:長期間使用於室外時,熱射線遮蔽機能損失獲改善的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物、以及使用其之熱射線遮蔽成形體、暨熱射線遮蔽積層體。
本發明者等係以解決上述問題為目的並深入鑽研。結果,發現藉由對分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,既定量添加含有特定金屬的金屬鹽,便可解決上述問題,遂完成本發明。
即,解決上述問題的第1發明之分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,係含有:一般式MxWyOz(其中,M係從H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I之中選擇1種以上的元素;W係鎢;O係氧;0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)所示複合鎢氧化物的微粒子、金屬鹽、及聚碳酸酯樹脂的樹脂組成物;其中,該金屬鹽係從Mg、Ni、Zn、In、Sn中選擇之1種以上金屬元素的鹽。
第2發明係如第1發明所記載的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,其中,上述金屬鹽係從羧酸鹽、羰基錯鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、過氯酸鹽、次氯酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽、鹽
酸鹽中之選擇1種以上的鹽。
第3發明係如第1或第2發明所記載的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,其中,上述金屬鹽的添加量係相對於上述複合鎢氧化物的微粒子100重量份,為0.1~50重量份。
第4發明的熱射線遮蔽成形體,係將第1~第3發明中任一項所記載的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,利用聚碳酸酯樹脂、或與聚碳酸酯樹脂具相溶性的異種熱可塑性樹脂進行稀釋、熔融混練,且成形為既定形狀而成者。
第5發明的熱射線遮蔽積層體,係於其他透明成形體上積層有第4發明所記載的熱射線遮蔽成形體。
藉由將本發明的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,利用聚碳酸酯樹脂、或與聚碳酸酯樹脂具相溶性的異種熱可塑性樹脂進行稀釋、熔融混練,並使其形成成形體,便可獲得在擔保聚碳酸酯樹脂的光學特性與機械特性之情況下,能改善在室外長期間使用時的熱射線遮蔽機能損失之分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物、及使用其之熱射線遮蔽成形體、暨熱射線遮蔽積層體。
以下,針對本發明的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物、及使用其之熱射線遮蔽成形體、暨熱射線遮蔽積層體進行詳細說明。
1.複合鎢氧化物微粒子(本發明中為求方便,有註記「(A)」符號的情況)
本發明所使用的複合鎢氧化物微粒子(A),係顯現出熱射線遮蔽效果的成分,一般式MxWyOz(其中,M元素係從H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I之中選擇1種以上的元素;W係鎢;O係氧;0.001≦x/y≦1.1、2.2≦z/y≦3.0)所示複合鎢氧化物的微粒子。
上述一般式MxWyOz所示複合鎢氧化物的微粒子(A),因為具有六方晶、正方晶、立方晶的結晶構造時,耐久性較優異,因而最好含有從該六方晶、正方晶、立方晶中選擇1以上的結晶構造。例如具有六方晶結晶構造的複合鎢氧化物之微粒子(A)時,較佳係含有M元素為從Cs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Sn各元素中選擇1種以上元素的複合鎢氧化物之微粒子。
此時,所添加M元素的添加量x,係就x/y表示較佳為0.001以上且1.1以下、更佳為0.33附近。理由係從六方晶結晶構造理論性所計算出x/y值為0.33,在此數值前後的添加量均可獲得較佳的光學特性。另一方面,氧的存在量Z,依z/y表示較佳係2.2以上且3.0以下。典型例係可例如:Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3等,若x、y、z能收束於於上述範圍內,便可獲得有用的近紅外線吸收特性。
若重視減輕因粒子所造成的光散射情形,則複合鎢氧化物微粒子的分散粒徑較佳係200nm以下、更佳係100nm以下。理由係
若分散粒子的分散粒徑越小,則越能減輕因幾何學散射或米氏散射(Mie scattering)所造成波長400nm~780nm可見光線區域中的光散射。減輕該光散射的結果,便可避免熱射線遮蔽膜變成霧玻璃般的無法獲得清晰透明性。即,若分散粒子的分散粒徑在200nm以下,便會減輕上述幾何學散射或米氏散射,成為瑞立散射區域(Rayleigh Scattering)的緣故。在該瑞立散射區域中,因為散射光係與粒徑的六次方呈反反比降低,因而隨分散粒徑的減少,散射會降低,而提升透明性。又,若分散粒徑在100nm以下,散射光便會變為非常少,故屬較佳。就從避免光散射的觀點,分散粒徑越小越佳,若分散粒徑達1nm以上,工業性製造便屬容易。
2.本發明的複合鎢氧化物微粒子(A)之製造方法
本發明的複合鎢氧化物微粒子(A),係將鎢化合物起始原料在惰性氣體環境或還原性氣體環境中施行熱處理便可獲得。
鎢化合物起始原料較佳係從:三氧化鎢粉末、二氧化鎢粉末、或氧化鎢的水合物;或六氯化鎢粉末;或鎢酸銨粉末;或使六氯化鎢溶解於醇中之後,經乾燥而獲得鎢氧化物的水合物粉末;或使六氯化鎢溶解於醇中後,經添加水而使沉澱,再經乾燥而獲得鎢氧化物的水合物粉末;或將鎢酸銨水溶液施行乾燥而獲得鎢化合物粉末;以及金屬鎢粉末之中選擇任1種以上。
再者,在該鎢化合物起始原料中,依元素單質或化合物形態添加元素M(從H、He、鹼金屬、鹼土族金屬、稀土族元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I中選擇之1種以
上的元素),而形成複合鎢化合物的起始原料。
在此為製造由各成分依分子水準進行均勻混合的起始
原料,最好將各原料依溶液形式進行混合。所以,含有元素M的鎢化合物起始原料,最好係能溶解於水、有機溶劑等溶劑中者。例如含有元素M的鎢酸鹽、氯化物鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽、氧化物、碳酸鹽、氫氧化物等。惟並不僅侷限於該等,只要呈溶液狀便可。
惰性氣體環境中的熱處理條件,較佳係溫度650℃以
上。經650℃以上施行熱處理過的起始原料,具有充分的近紅外線吸收力,當作熱射線遮蔽微粒子時的效率佳。惰性氣體係可使用Ar、N2等惰性氣體。
另一方面,還原性氣體環境中的熱處理條件,首先,最
好將起始原料在還原性氣體環境中,依溫度100℃以上且650℃以下施行熱處理,接著,再於惰性氣體環境中,依溫度650℃以上且1200℃以下施行熱處理。此時的還原性氣體並無特別的限定,最好為H2。而,當還原性氣體係使用H2時,還原性氣體環境的組成較佳係例如在Ar、N2等惰性氣體中,依體積比混合入H2達0.1%以上者、更佳係達0.2%以上。H2依體積比達0.1%以上的還原性氣體環境,可效率佳地進行還原。
在含H2的還原性氣體環境中施行熱處理而被還原之原
料粉末,係含有馬格內利相(Magneli相),呈良好的熱射線遮蔽特性,即便此狀態亦可使用為熱射線遮蔽微粒子。但是,藉由將該被還原原料粉末的氧化鎢中所含氫予以安定化,便可提升該被還原原料粉末的耐候性。此處,如上述,藉由將該被還原原料粉末在惰性環境中,依溫度650℃以上且1200℃以下施行熱處理,便可獲得安定熱射線遮蔽
微粒子的複合鎢氧化物微粒子(A)。該熱處理時的惰性環境並無特別限定,就從工業性觀點而言較佳係N2、Ar。
若所獲得複合鎢氧化物微粒子(A),利用從矽烷化合物、
鈦化合物、二氧化鋯化合物、鋁化合物之中選擇至少1種以上施行表面處理,而將微粒子的表面利用含有Si、Ti、Zr、Al中之1種以上的氧化物被覆,便可更加提升耐候性,故屬較佳構造。
再者,所製造的熱射線遮蔽成形體為能發揮所需的光學
特性,複合鎢氧化物微粒子(A)的粉體色最好係滿足國際照明委員會(CIE)所推薦L*a*b*表色系(JIS Z 8729)的粉體色,L*為25~80、a*為-10~10、b*為-15~15的條件。
3.高耐熱性分散劑(本發明中為求方便,有註記「(B)」
符號的情況)
習知,一般當作塗料用使用的分散劑,係在使各種氧化物微粒子均勻分散於有機溶劑中之目的下使用。但是,根據本發明者等的檢討,該等分散劑並非假設在達200℃以上的高溫下使用而設計。具體而言,本實施形態中,將熱射線遮蔽微粒子與熱可塑性樹脂施行熔融混練時,若使用習知的分散劑,該分散劑中的官能基便會因熱而分解,而導致分散能力降低,因而會有衍生變色為黃~茶色等不良情況。
相對於此,本發明中,高耐熱性分散劑(B)係使用依TG-DTA所測定熱分解溫度達230℃以上、較佳達250℃以上者。該高耐熱性分散劑(B)的具體構造例,係具有主鏈為丙烯酸主鏈、官能基為羥基或環氧基的分散劑。具有該構造的分散劑之耐熱性較高,故屬較佳。
若分散劑的熱分解溫度達230℃以上,於成形時,該分散劑便不會
進行熱分解而維持分散能力,隨此該分散劑自體亦不會變色為黃~茶色。結果發現,所製造的熱射線遮蔽成形體中,熱射線遮蔽微粒子呈充分分散,結果便可良好地確保可見光穿透率,便可獲得良好的光學特性,隨此該熱射線遮蔽成形體亦不會著色為黃色。
具體而言,當進行使用聚碳酸酯的一般混練設定溫度
(290℃),將上述熱分解溫度230℃以上的分散劑、與聚碳酸酯樹脂施行混練的試驗時,混練物呈現僅將聚碳酸酯進行混練時完全相同的外觀,確認到無色透明、且完全沒有著色。
如上述,本發明所使用的高耐熱性分散劑(B)係具有丙烯
酸主鏈,較佳係更進一步具有以羥基或環氧基為官能基的分散劑。理由係該等官能基會吸附於鎢氧化物微粒子的表面上,防止該等鎢氧化物微粒子凝聚,具有能使該鎢氧化物微粒子在熱射線遮蔽成形體中呈均勻分散的效果。
具體而言,較佳例係可例如:具有以環氧基為官能基且具有丙烯酸主鏈的分散劑、具有以羥基為官能基且具有丙烯酸主鏈的分散劑。
因為聚碳酸酯樹脂的熔融混練溫度較高,因而使用熱分解溫度達250℃以上之具有丙烯酸主鏈與羥基或環氧基的高耐熱性分散劑(B),可明顯發揮效果。
高耐熱性分散劑(B)、與複合鎢氧化物微粒子(A)的重量
比,較佳係10≧[高耐熱性分散劑重量/(複合鎢氧化物微粒子重量)]≧0.5範圍。理由係若該重量比達0.5以上,便可將複合鎢氧化物微粒子(A)充分分散,因而微粒子彼此間不會發生凝聚,熱射線遮蔽成形體可獲得充分的光學特性所致。又,若該重量比在10以下,便不會損及熱射線遮蔽成形體自體的機械特性(彎曲強度、表面硬度)。
4.金屬鹽(本發明中為求方便,有註記「(C)」符號的情況)
藉由在上述複合鎢氧化物的微粒子(A)、與聚碳酸酯樹脂及高耐熱性分散劑(B)中,添加金屬鹽(C)並混練,便可獲得能減輕紅外線遮蔽特性經時性降低情形的本發明分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物。
相關本發明的分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物中所含金屬鹽(C),作用於分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,而減輕其紅外線遮蔽特性的經時性降低之理由,本發明者等推測如下。
即,分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物中,金屬鹽會存在於由複合鎢氧化物微粒子(A)構成的紅外線遮蔽材料微粒子附近或/及表面上,藉由該金屬鹽的作用,可充分捕捉從空氣等之中所浸入的水分,且亦能充分捕捉因紫外線等而生成的自由基,而抑制連鎖性生成有害自由基,結果推測會減輕上述紅外線遮蔽特性的經時性降低情形。但,相關金屬鹽的作用不明確處尚多,因為亦會有產生上述以外作用的可能性,因而並不僅侷限於上述作用。
本發明所使用的金屬鹽(C),係由從Mg、Ni、Zn、In、Sn之中所選擇金屬、與無機酸或有機酸構成的鹽,該等最好使用1種以上。
具體而言,上述金屬的鹽,較佳係選自羧酸鹽、羰基錯鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、過氯酸鹽、次氯酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽、鹽酸鹽之中。
而,構成上述羧酸鹽的羧酸,係可例如:甲酸、醋酸、丙酸、丁酸、吉草酸、己酸、辛酸(octylic acid)、環烷酸、庚酸、辛酸(caprylic acid)、壬酸、癸酸、月桂
酸、肉荳蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻酸、花生油酸、廿六碳六烯酸、二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)、草酸、丙二酸、琥珀酸、苯甲酸、酞酸、異酞酸、對酞酸、水楊酸、沒食子酸、苯六甲酸(mellitic acid)、肉桂酸、丙酮酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、順丁烯二酸、烏頭酸(aconitic acid)、戊二酸、己二酸、胺基酸等。又,構成上述羰基錯鹽的β-二酮係可例示如:乙醯基丙酮、苯甲醯丙酮(benzoyl acetone)、苯甲醯基三氟丙酮、六氟乙醯基丙酮、2-噻吩甲醯基三氟丙酮等。
再者,分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成
物中,金屬鹽(C)含有量係相對於由複合鎢氧化物微粒子(A)構成的紅外線遮蔽材料微粒子100重量份,較佳為0.1重量份以上且50重量份以下。
若上述含有量達0.1重量份以上,便可充分捕捉從空氣等之中所浸入的水分,且可充分捕捉因紫外線等而生成的自由基,因而可抑制連鎖性生成有害自由基,便可充分獲得減輕紅外線遮蔽特性的經時性降低。另一方面,若上述含有量在50重量份以下,則可擔保所使用分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物所獲得熱射線遮蔽成形體中,複合鎢氧化物微粒子(A)的分散性,便不會引發霧度惡化。
所以,分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物中,上述金屬鹽(C)的含有量,相對於上述複合鎢氧化物微粒子(A)100重量份,較佳係0.1重量份以上且50重量份以下。
5.聚碳酸酯樹脂成形材料(D)(本發明中為求方便,有註
記「(D)」符號的情況)
本發明所使用的聚碳酸酯樹脂成形材料(D),係在此領域所使用聚
碳酸酯樹脂之前提下,其餘並無特別的限制。本發明中特佳的聚碳酸酯樹脂係聚碳酸酯。聚碳酸酯係使用諸如2,2-雙(4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3,5-二溴-4-羥苯基)丙烷所代表的二元酚系化合物中之1種以上、與諸如光氣或碳酸二苯酯等所代表的碳酸酯先質進行合成。合成方法係可為界面聚合、熔融聚合、或固相聚合等公知方法。
此處,二元酚系化合物係可例如:雙(4-羥苯基)甲烷、
1,1-雙(4-羥苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥苯基)丁烷、2,2-雙(4-羥苯基)辛烷、雙(4-羥苯基)苯基甲烷、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基-第三丁基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-溴苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二溴苯基)丙烷等雙(羥芳基)烷類;1,1-雙(4-羥苯基)環戊烷、1,1-(4-羥苯基)環己烷等雙(羥芳基)環烷類;4,4'-二羥基二苯醚、雙(4-羥基-3-甲基苯基)醚等二羥基芳醚類;4,4'-二羥基二苯基硫醚、雙(4-羥基-3-甲基苯基)硫醚等二羥基二芳基硫醚類;4,4'-二羥基二苯亞碸、雙(4-羥基-3-甲基苯基)亞碸等二羥基二芳基亞碸類;4,4'-二羥基二苯碸、雙(4-羥基-3-甲基苯基)碸等二羥基二芳基碸類;4,4-雙酚等等。其他,尚可使用例如:間苯二酚、及3-甲基間苯二酚、3-乙基間苯二酚、3-丙基間苯二酚、3-丁基間苯二酚、3-第三丁基間苯二酚、3-苯基間苯二酚、3-異丙苯基間苯二酚、2,3,4,6-四氟間苯二酚、2,3,4,6-四溴間苯二酚等取代間苯二酚;兒茶酚;氫醌、及3-甲基氫醌、3-乙基氫醌、3-丙基氫醌、3-丁基氫醌、3-第三丁基氫醌、3-苯基氫醌、3-異丙苯基氫醌、2,3,5,6-四甲基氫醌、2,3,5,6-四第三丁基氫醌、2,3,5,6-四氟氫醌、2,3,5,6-四溴氫醌等取代氫醌等;以及2,2,2',2'-四氫-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺雙(1H-茚)-7,7'-二醇等。該等二元酚系化合物係可單獨使用、且亦可組合使用2種以上。
使與該等二元酚系化合物進行反應的光氣或諸如碳酸
二苯酯等所代表的碳酸酯先質亦無特別的限制,可例如:碳酸二甲苯酯、雙(氯苯基)碳酸酯、間甲苯基碳酸酯、碳酸二萘酯、雙(二苯基)碳酸酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丁酯、碳酸二環己酯等,並不僅侷限於該等。較佳係使用碳酸二苯酯。該等碳酸酯先質亦係可單獨使用、亦可組合使用2種以上。
製造聚碳酸酯時,酸成分亦可含有二羧酸或二羧酸酯。
二羧酸及二羧酸酯之例,係可例如:對酞酸、異酞酸、對酞酸二苯酯、異酞酸二苯酯等芳香族二羧酸類;琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二酸、十二烷二酸、癸二酸二苯酯、癸烷二酸二苯酯、十二烷二酸二苯酯等脂肪族二羧酸類;環丙烷二羧酸、1,2-環丁烷二羧酸、1,3-環丁烷二羧酸、1,2'-環戊烷二羧酸、1,3-環戊烷羧酸、1,2-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸、環丙烷二羧酸二苯酯、1,2-環丁烷二羧酸二苯酯、1,3-環丁烷二羧酸二苯酯、1,2-環戊烷二羧酸二苯酯、1,3-環戊烷二羧酸二苯酯、1,2-環己烷二羧酸二苯酯、1,4-環己烷二羧酸二苯酯等脂環族二羧酸類。該等二羧酸或二羧酸酯係可單獨使用、亦可組合使用2種以上。
二羧酸或二羧酸酯係在上述碳酸酯先質中,較佳含有50莫耳%以下、更佳含有30莫耳%以下的量。
製造聚碳酸酯時,可使用1分子中具有3個以上官能基的多官能性化合物。該等多官能性化合物較佳係具有酚性羥基或羧基的化合物、更佳係含有3個酚性羥基的化合物。
6.複合鎢氧化物微粒子在聚碳酸酯樹脂中的分散方法
將複合鎢氧化物微粒子(A)、高耐熱性分散劑(B)、及金屬鹽(C),
分散於聚碳酸酯樹脂成形材料(D)中,便可獲得分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物。
該複合鎢氧化物微粒子(A)、高耐熱性分散劑(B)、及金屬鹽(C)分散於聚碳酸酯樹脂中的分散方法,係在使複合鎢氧化物微粒子(A)等微粒子能均勻地分散於聚碳酸酯樹脂成形材料(D)中之方法的前提下,其餘均可任意選擇。
具體例係首先使用珠磨機、球磨機、砂磨機、超音波分散等方法,調製將複合鎢氧化物微粒子(A)分散於任意溶劑中的分散液。接著,將該分散液、高耐熱性分散劑(B)、金屬鹽(C)、及聚碳酸酯樹脂成形材料(D)的粉粒體或顆粒,以及視需要的其他添加劑,使用例如帶狀摻合機、轉鼓、諾塔混合機(Nauta Mixer)、韓蘇攪拌機、高速混合機、行星式攪拌機等混合機、以及例如班布瑞混合機、捏和機、滾筒、揉捏舵(kneader rudder)、單軸擠出機、雙軸擠出機等混練機,一邊從該分散液中去除溶劑一邊施行均勻地熔融混合,便可調製得在聚碳酸酯樹脂成形材料(D)中均勻分散著複合鎢氧化物微粒子(A)的混合物。混練時的溫度係維持於聚碳酸酯樹脂不會分解的溫度。
再者,其他的方法亦可例如:在複合鎢氧化物微粒子(A)的分散液中添加高耐熱性分散劑(B),再利用公知方法除去溶劑,將獲得粉末、與聚碳酸酯樹脂的粉粒體或顆粒、及金屬鹽(C)、以及視需要的其他添加劑予以均勻地熔融混合,而獲得在聚碳酸酯樹脂成形材料(D)中均勻分散著複合鎢氧化物微粒子(A)之混合物的方法。
除此之外,尚可使用將未施行分散處理的複合鎢氧化物微粒子(A)粉末、與高耐熱性分散劑(B)、及金屬鹽(C),直接添加於聚碳酸酯樹脂成形材料(D)中,並均勻熔融混合的方法。又,尚可例如:
在聚碳酸酯樹脂成形材料(D)的聚合反應途中或聚合反應結束時,將複合鎢氧化物微粒子(A)、與屬於其他添加劑的高耐熱性分散劑(B)、金屬鹽(C)進行混合之方法;或者在混練途中等,將聚碳酸酯樹脂成形材料(D)依熔融狀態,與複合鎢氧化物微粒子(A)、及屬於其他添加劑的高耐熱性分散劑(B)、金屬鹽(C)進行混合之方法;或者在諸如顆粒等聚碳酸酯樹脂成形材料(D)呈固體狀態下,將複合鎢氧化物微粒子(A)、與屬於其他添加劑的高耐熱性分散劑(B)、金屬鹽(C)進行混合後,再利用擠出機等施行熔融、混練的方法等。
分散方法係只要在聚碳酸酯樹脂成形材料(D)中,能使複合鎢氧化物微粒子(A)等呈均勻分散便可,不僅侷限於該等方法。
7.熱射線遮蔽成形體
本發明的熱射線遮蔽成形體,係由含有上述分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物的樹脂組成物,利用聚碳酸酯樹脂成形材料(D)、或異種熱可塑性樹脂進行稀釋、熔融混練,然後再成形為既定形狀而形成的成形體。
成形方法係可使用射出成形、擠出成形、壓縮成形、或
旋轉成形等方法。特別係若採用射出成形、擠出成形,便可效率佳地成形為所需形狀,故屬較佳。利用擠出成形獲得板狀(薄片狀)、薄膜狀熱射線遮蔽成形體的方法,係可採取將使用T型模頭等擠出機施行擠出的熔融丙烯酸樹脂,利用冷卻輥一邊冷卻一邊牽引的方法。
成形溫度係依照所使用聚碳酸酯樹脂成形材料的組成
等而有所不同,為能獲得充分的流動性,加溫至較所獲得樹脂的熔點或玻璃轉移溫度高出50~150℃的溫度。例如200℃以上、較佳係240℃~330℃。若成形溫度達200℃以上便可降低高分子特有的黏度,俾可
使表面被覆複合鎢氧化物微粒子均勻地分散於聚碳酸酯樹脂中,故屬較佳。若成形溫度在350℃以下便可避免因聚碳酸酯樹脂分解所造成的劣化。
8.熱射線遮蔽積層體
本發明的熱射線遮蔽積層體係由上述熱射線遮蔽成形體積層於透明成形體而構成的積層體。該熱射線遮蔽積層體本身便可使用於建築物的屋頂材、壁材、汽車、火車、飛機等的開口部所使用之窗材、拱廊、圓頂天花板、車棚(arcade)等處。
再者,將本發明的熱射線遮蔽成形體,利用任意方法積層於無機玻璃、樹脂玻璃、樹脂薄膜等其他透明成形體上,經一體化形成對可見光線呈透明的熱射線遮蔽積層體,亦可使用於構造材。例如藉由將預先成形為薄膜狀的熱射線遮蔽成形體,利用熱層壓法積層於無機玻璃上並一體化,便可獲得具有熱射線遮蔽機能、濺散防止機能,且對可見光線呈透明的熱射線遮蔽積層體。
再者,利用熱層壓法、共擠出法、沖壓成形法、射出成形法等,在與熱射線遮蔽成形體之成形的同時,便積層於其他透明成形體上並一體化,藉此亦可獲得對可見光線呈透明的熱射線遮蔽積層體。上述對可見光線呈透明的熱射線遮蔽積層體,係在有效發揮相互成形體所擁有優點的情況下,藉由相互彌補缺點,便可使用為更有用的構造材。
以下,針對本發明參照實施例進行詳細說明,惟本發明並不因以下的實施例而受任何限制。
(1)複合鎢氧化物微粒子:Cs0.33WO3微粒子分散物
(2)聚碳酸酯樹脂成形材料:聚碳酸酯樹脂顆粒(Sabic公司製、商品名Lexan ML9103R-112)
再者,相關本實施例所獲得熱射線遮蔽成形體的光學特性評價,就可見光穿透率VLT(單位:%)、日射穿透率ST(單位:%)係使用分光光度計U-4100(日立製作所製)進行測定。又,霧度(H)(單位:%)係使用測霾計(村上色彩研究所製),根據JIS K 7136進行測定。
[調製、評價]
秤量H2WO4(50g)與CsOH(17.0g)(相當於Cs/W=0.3),利用瑪瑙研缽施行充分混合。所獲得混合粉末在供應以N2氣體為載氣的5%H2氣體環境下施行加熱,利用600℃溫度施行1小時還原處理。然後,在供應N2氣體的環境下,依800℃溫度加熱30分鐘而煅燒,便獲得微粒子(組成式係Cs0.33WO3,粉體色係L*為35.2745、a*為1.4918、b*為-5.3118)。
秤量所獲得微粒子5重量%、與高耐熱性分散劑(其係具有主鏈為丙烯酸主鏈、且官能基為環氧基、熱分解溫度255℃、分子量約20000)5重量%、及甲苯90重量%,裝填於已放入0.3mm ZrO2球珠的塗料振盪機中,施行6小時間粉碎、分散處理,便調製得實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散液。此處,經測定實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散液內之鎢氧化物微粒子分散粒徑,結果為75nm。
再者,在實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散液中,添加具有主鏈為丙烯酸主鏈、官能基為環氧基、熱分解溫度255℃、分子量約20000的高耐熱性分散劑,調製成該高耐熱性分散劑與複合鎢氧
化物微粒子的重量比[高耐熱性分散劑/複合鎢氧化物微粒子]值成為4。然後,使用真空乾燥機去除甲苯,便獲得實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散粉。
如表1所示,將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、實施例1的複合鎢氧化物微粒子分散粉0.15重量份、以及金屬鹽的辛酸(octylic acid)Mg(0.03重量份)施行均勻混合後,使用雙軸擠出機(東洋精機製作所製)依290℃進行熔融混練,將所擠出的直徑3mm股條予以切斷而顆粒化。
其次,將該顆粒與聚碳酸酯樹脂顆粒,依複合鎢氧化物微粒子含有量成為0.05重量%的方式施行均勻混合。該混合物使用射出成形機形成10cm×5cm、厚2.0mm薄片狀,便獲得實施例1的熱射線遮蔽成形體。
評價所獲得實施例1的熱射線遮蔽成形體之光學特性(可見光穿透率T(%)、日射穿透率ST(%)、霧度H(%))。評價結果如表1所示。
接著,將實施例1的熱射線遮蔽成形體在85℃×90%RH浴中保持7日後,評價光學特性(可見光穿透率T(%)、日射穿透率ST(%)、霧度H(%))。評價結果如表1所示。
(實施例2~7)
除如表1所示,將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、及金屬鹽的辛酸(octylic acid)Mg(0.0015重量份)施行均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得實施例2的熱射線遮蔽成形體。
同樣的,除將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、
及金屬鹽的硬脂酸Mg(0.075重量份)施行均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得實施例3的熱射線遮蔽成形體。
同樣的,除將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、及金屬鹽的辛酸(octylic acid)Ni(0.03重量份)施行均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得實施例4的熱射線遮蔽成形體。
同樣的,除將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、及金屬鹽的辛酸(octylic acid)Zn(0.03重量份)施行均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得實施例5的熱射線遮蔽成形體。
同樣的,除將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、及金屬鹽的辛酸(octylic acid)In(0.03重量份)施行均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得實施例6的熱射線遮蔽成形體。
同樣的,除將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、及金屬鹽的辛酸(octylic acid)Sn(0.03重量份)施行均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得實施例7的熱射線遮蔽成形體。
評價所獲得實施例2~7的熱射線遮蔽成形體之光學特性(可見光穿透率T(%)、日射穿透率ST(%)、霧度H(%))。評價結果如表1所示。
接著,將實施例2~7的熱射線遮蔽成形體在85℃×90%RH浴中保持7日後,評價光學特性(可見光穿透率T(%)、日射穿透率ST(%)、霧度H(%))。評價結果如表1所示。
(比較例1~3)
除如表1所示,將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份均勻混合,並在未添加金屬鹽的情況下施行均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得比較例1的熱射線遮蔽成形體。
再者,除將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、及金屬鹽的辛酸(octylic acid)Al(0.03重量份)均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得比較例2的熱射線遮蔽成形體。
同樣的,除將聚碳酸酯樹脂顆粒100重量份、與A粉0.15重量份、及金屬鹽的辛酸(octylic acid)Mn(0.03重量份)均勻混合之外,其餘均施行與實施例1同樣的操作,獲得比較例3的熱射線遮蔽成形體。
評價所獲得比較例1~3的熱射線遮蔽成形體之光學特性(可見光穿透率T(%)、日射穿透率ST(%)、霧度H(%))。評價結果如表1所示。
接著,將比較例1~3的熱射線遮蔽成形體在85℃×90%RH浴中保持7日後,評價光學特性(可見光穿透率T(%)、日射穿透率ST(%)、霧度H(%))。評價結果如表1所示。
[結論]
(1)實施例1~3係有添加金屬鹽的Mg鹽。因而,由表1中確認到相較於沒有添加金屬鹽的比較例1之下,在利用85℃×90%RH保持7天的加熱、加濕所進行加速試驗中,能抑制近紅外線遮蔽特性劣化。即得知實施例1~3的熱射線遮蔽成形體,相較於習知技術的比較例1之熱射線遮蔽成形體,能發揮優異的紅外線遮蔽特性之經時安定性。
(2)實施例4係將所添加的金屬鹽設為辛酸(octylic acid)Ni,實施例5係將所添加的金屬鹽設為辛酸(octylic acid)Zn,實施例6係將所添加的金屬鹽設為辛酸(octylic acid)In,實施例7係將所添加的金屬鹽設為辛酸(octylic acid)Sn之實施例。使用該金屬鹽的實施例4~7,亦如由表1所確認,相較於習知技術的比較例1之熱射線遮蔽成形體,能發揮優異的紅外線遮蔽特性之經時安定性。
(3)比較例2係將所添加的金屬鹽設為辛酸(octylic acid)Al,比較例3係將所添加的金屬鹽設為辛酸(octylic acid)Mn之比較例。金屬元素變更為Al的比較例2、與變更為Mn的比較例3,在在利用85℃×90%RH保持7天的加熱、加濕所進行加速試驗中,出現近紅外線遮蔽特性劣化,相較於比較例1之下,並無確認到有受抑制的效果。
使用經添加金屬鹽的本發明分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,而獲得的熱射線遮蔽成形體及熱射線遮蔽積層體,因為具有習知所沒有的經時安定性,因而可適用於各種建築物、車輛的窗材等,具有產業上的利用可能性。
Claims (7)
- 一種分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,係含有:一般式MxWyOz(其中,M係從Cs、Rb、K、Ba、Li、Ca及Sr所組成之群中選擇之1種以上的元素;W係鎢;O係氧;0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)所示且具有六方晶之結晶構造之複合鎢氧化物的微粒子、與金屬鹽、及聚碳酸酯樹脂的樹脂組成物;其特徵在於,該金屬鹽係從Mg、Ni、Zn、In、Sn中選擇之1種以上金屬元素的羧酸鹽(但不包含硬脂酸鋅),上述金屬鹽之羧酸係甲酸、醋酸、丙酸、丁酸、吉草酸、己酸、2-乙基己酸(octylic acid)、環烷酸、庚酸、正辛酸(caprylic acid)、壬酸、癸酸、月桂酸、肉荳蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻酸、花生油酸、廿六碳六烯酸、二十碳五烯酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、苯甲酸、酞酸、異酞酸、對酞酸、水楊酸、沒食子酸、苯六甲酸、肉桂酸、丙酮酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、順丁烯二酸、烏頭酸、戊二酸、己二酸或胺基酸。
- 如申請專利範圍第1項之分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,其中,上述金屬鹽的添加量係相對於上述複合鎢氧化物的微粒子100重量份,為0.1~50重量份。
- 一種熱射線遮蔽成形體,係將申請專利範圍第1或2項之分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,利用聚碳酸酯樹脂、或與聚碳酸酯樹脂具相溶性的異種熱可塑性樹脂進行稀釋、熔融混練,且成形為既定形狀而成者。
- 一種熱射線遮蔽積層體,係於其他透明成形體上積層有申請專利範圍第3項之熱射線遮蔽成形體。
- 如申請專利範圍第1項之分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,其中,上述金屬鹽之羧酸係醋酸、丙酸、丁酸、吉草酸、己酸、2-乙基己酸(octylic acid)、環烷酸、庚酸、正辛酸(caprylic acid)、壬酸、癸酸、月桂酸、肉荳蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、十七烷酸或硬脂酸。
- 如申請專利範圍第1項之分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,其中,上述金屬鹽係從Mg、Ni、Zn、In及Sn所組成之群中所選出之金屬元素的2-乙基己酸(octylic acid)鹽;Mg或Ni之硬脂酸鹽;肉荳蔻酸Mg;Mg或Ni之環烷酸鹽;或是Mg、Ni或In之醋酸鹽。
- 如申請專利範圍第1項之分散有複合鎢氧化物微粒子之聚碳酸酯樹脂組成物,其中,上述複合鎢氧化物係表示為Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3或Ba0.33WO3,上述金屬鹽係從Mg、Ni、Zn、In及Sn所組成之群中所選出之金屬元素的2-乙基己酸(octylic acid)鹽;Mg或Ni之硬脂酸鹽;肉荳蔻酸Mg;Mg或Ni之環烷酸鹽;或是Mg、Ni或In之醋酸鹽。
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