[发明专利]具有吸热性质和高耐候稳定性的聚合物组合物

说明书

本发明涉及含有透明热塑性塑料、无机红外线吸收剂（在下文中也称作红外线吸收剂）、至少一种无机纳米级颜料和至少两种具有特殊结构的有机着色剂的组合的吸收红外辐射（IR）的聚合物组合物，以及本发明的聚合物组合物的制备和用途，以及由其制成的产品。

本发明特别涉及对可见光范围和IR范围内的风蚀具有高稳定性，特别是高颜色稳定性的组合物。

本发明此外涉及含有这样的红外线吸收剂和着色剂组合物的本发明的聚合物组合物在建筑物、机动车和铁路机车车辆或飞机中使用的窗玻璃的制造中的用途。

相对于传统的玻璃制的窗玻璃，由包含透明热塑性聚合物例如聚碳酸酯的组合物制成的窗玻璃赋予汽车领域和赋予建筑物的应用许多优点。这些包括例如提高的抗断裂强度和/或减轻重量，这在汽车玻璃的情况下能实现交通事故时更高的乘客安全性和更低的燃料消耗。最后，含有透明热塑性聚合物的透明材料由于更简单的可成形性而允许显著更大的设计自由度。

但是，不利的是，在阳光照射下透明热塑性聚合物的高透热性（即红外辐射透过性）造成车辆和建筑物内不希望的变暖。提高的内部温度降低乘客或住户的舒适性并会导致对空调的需求增加，这又提高能耗并由此抵消积极作用。因此，为了将低能耗要求与高的乘客舒适度结合考虑，配备有适当热防护的窗玻璃是必要的。这特别适用于汽车领域。

长期已知的是，除了400纳米至750纳米之间的可见光范围而外，大部分的太阳的能量落在750纳米至2500纳米之间的IR-范围。射入的太阳辐射例如在汽车内被吸收并作为波长5微米至15微米的长波热辐射发射。由于在此范围内常见的窗玻璃材料——特别是在可见光范围内透明的热塑性聚合物——是不透明的，该热辐射无法向外辐射出去。获得温室效应且内部升温。为了使这种效应保持尽可能低，因此在IR中应尽可能使窗玻璃的透射最小化。但是，常见的透明热塑性聚合物例如聚碳酸酯在可见光范围内和在IR内都是透明的。

因此需要例如这样的添加剂，其在IR中具有尽可能低的透射度而不会不利地影响在光谱的可见光范围的透射度。

在透明热塑性塑料中，基于聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的聚合物特别适合用作窗玻璃材料。由于高韧度，聚碳酸酯特别具有对于这样的使用目的极好的性能特征。

因此，为了赋予这些塑料红外线吸收性质，使用相应的红外线吸收剂作为添加剂。为此特别令人感兴趣的是这样的IR吸收剂体系，其在IR范围（红外，750纳米-2500纳米）具有宽的吸收光谱并同时在可见光范围具有低吸收（少的固有颜色）。此外，相应的聚合物组合物应具有高的热稳定性和出色的光稳定性。

已知大量可用在透明热塑性塑料中的基于有机或无机材料的红外线吸收剂。

但是，基于有机材料的吸收IR的添加剂通常具有如下缺点，它们对热负荷或辐射具有低的稳定性。因此，这些添加剂中的许多热稳定不足以加入透明热塑性塑料中，因为在它们的加工过程中需要最高350℃的温度。此外，由于太阳辐射，窗玻璃在使用过程中常在较长时间暴露在高于50 ℃的温度下，这会造成有机吸收剂的分解或降解。

基于无机材料的IR吸收添加剂通常明显比有机添加剂更稳定。这些体系的使用也通常更经济，因为在大多数情况下它们具有明显更有利的价格/性能比。因此，基于细碎的硼化物、细碎的钨酸盐的材料或基于锑掺杂氧化锡（ATO）或铟-锡-氧化物（ITO）的材料经证实是有效的红外线吸收剂，因为它们在IR范围内具有相对宽的吸收带。

但是，红外线吸收剂– 甚至在它们在IR范围中具有宽吸收带时-不覆盖整个IR范围 。此外，它们在可见光范围中没有或仅具有少量的吸收。此外，透过窗户引入建筑物或车辆中的能量的大约50%由在光谱的可见光范围（400纳米-750纳米）内的辐射造成。所以，除红外线吸收剂外，还必须使用在光的可见范围内吸收的其它颜料和/或着色剂，以确保低的总能量传递。

运输领域或基建领域中所用的窗玻璃此外必须具有长的使用寿命并且绝不能在此过程中变脆。此外，颜色和透明度，也如IR性质，即防热辐射性一样，在窗玻璃的寿命中应该不变或仅轻微改变。此外，窗玻璃必须具有足够的抗划伤性。

由于所需的高的使用寿命，通常使用玻璃作为窗玻璃材料。玻璃对UV-辐射不敏感，具有低划伤敏感性并且机械性质长期不变。由于使用无机氧化物，例如氧化铁作为颜料和红外线吸收剂，IR-和颜色性质也长期保持几乎不变。但是，这样的颜料不可能用在热塑性材料中，因为其造成相应基质的浑浊和/或降解。

由于塑料的上述优点，因此需要既具有热塑性塑料的良好物理性质又具有相应有色玻璃的高的颜色稳定性和IR稳定性的材料。