[发明专利]含有扭曲向列型液晶的高强度多层层压材料

说明书

发明背景

玻璃层压产品已在近一个世纪以来对社会做出了贡献。除了公知在遮风屏中使用的日用汽车安全玻璃以外，层压玻璃用作火车、飞机、船舶和几乎任何其它运输工具的窗户。安全玻璃的特征在于高的抗冲击性和抗穿透性，并且在破碎时不会散射玻璃碎片和碎屑。

安全玻璃通常由两个玻璃片材或板与聚合物膜或片材的中间层粘合在一起的夹心结构构成，其中聚合物膜或片材中间层位于两个玻璃片材之间。玻璃片材的一个或两个可以被光学透明的硬质聚合物片材代替，例如聚碳酸酯材料的片材。安全玻璃进一步演变成包括与聚合物膜或片材中间层粘合在一起的多层玻璃和聚合物片材。

中间层通常是较厚的聚合物片材，其显示韧性和粘合性，从而在断裂或粉碎时提供对玻璃的粘合性。通常，希望这些聚合物中间层除了其它需要以外具有以下特性的组合：非常高的光学透明性、低雾度、高抗冲击性、高抗穿透性、优异的抗紫外光性、良好的长期热稳定性、对玻璃和其它硬质聚合物片材的优异粘合性、低的紫外光透射率、低吸湿性、高抗湿性以及优异的长期耐候性。

最近的趋势是在住宅和办公建筑结构内使用玻璃层压产品。建筑玻璃的使用在近年来快速发展，因为设计师在建筑物中采用更多的玻璃表面。防暴性已经成为建筑玻璃层压产品的不断增加的要求。这些新型产品设计成能抵抗自然灾害和人为灾害。这些需求的例子包括最近开发抗飓风玻璃(目前应用在易受飓风袭击的区域)、防盗玻璃，以及设计用于保护建筑物和其居住者的更新型的防爆玻璃层压产品。一些这些产品具有足够的强度，即使在玻璃层压材料已被破坏之后也能抵抗入侵；例如，在出现飓风或由于罪犯试图侵入车辆或建筑物而对窗户进行重复冲击时，玻璃层压材料经受强风和飞行碎片的冲击。

社会上还需要比上述安全特性具有更多功能的层压玻璃产品。一种需求领域是降低结构体内的能耗，例如使用层压玻璃的汽车或建筑物。照射在地球上的太阳能处于350-2100nm的宽光谱范围内。接近一半的太阳能处于750-2100nm的近红外区域中。从可见光区域除去能量将牺牲窗户的视觉透明性，进而损害了窗户的一个优点。但是，因为人眼不能感受近红外区域，所以已经试图通过改进玻璃和/或聚合物中间层、通过添加其它层或其组合来防止来自近红外区域的能量穿过玻璃层压材料。

已经知道液晶有许多不同的形式，包括近晶型、向列型和扭曲向列型(或胆甾醇或手性向列型)。对于液晶结构和特别是扭曲向列型液晶的总体描述公开在“The Physics of Liquids Crystals”，P.G.deGennes和J.Prost.Oxford University Press，1995。

扭曲向列型液晶材料也公开在例如US3,679,290、US4,637,896、US6,300,454、US6,417,902、US6,486,338和其中公开的参考文献中。液晶材料的手性确定了扭曲向列相的存在。在液晶材料内手性结构部分的存在导致存在扭曲向列相。

液晶材料已经考虑用于能控制太阳能辐射的釉面(glazing)。在基质材料内引入胶束状液晶材料(液晶材料的离散颗粒)的设备通常显示对于透明釉而言不能接受的雾度。液晶材料的连续涂层和膜(非胶束状液晶材料)已经公开在US3,679,290、US5,731,886、US5,506,704、US5,793,456、US6,831,720、US6,630,974、US6,661,486、US 6,710,823、US6,656,543和US6,800,337中。液晶材料已经用于窗户釉面装置中，如US5,156,452、US5,285,299、US5,940,150、US6,072,549、US6,369,868、US6,473,143和US6,633,354中所述。

希望有一种低雾度的釉面装置，其能有效降低光的透射，特别是波长比可见光区域更长的那些光的透射，并且也是有效的高强度安全玻璃装置。

发明概述

在一个方面，本发明提供一种用于反射红外辐射的多层层压制品，其包含：

(a)至少一层具有胆甾醇红外反射性能的非胶束状扭曲向列型液晶；和

(b)至少一层聚合物片材，所述聚合物片材含有按照ASTM方法D-638检测的模量为20,000psi(138MPa)至100,000psi(690MPa)的聚合物，其中至少一层非胶束状扭曲向列型液晶的至少一个表面与至少一层聚合物片材的至少一个表面接触。