[发明专利]制备包含具有严格大于1.0的形态因子的矿物纳米颗粒的透明聚合物材料的方法

说明书

本发明涉及一种制备包含热塑性聚碳酸酯和具有严格大于1.0的形态因子的纳米颗粒的透明聚合物材料的方法。

本发明通常适用于但不仅适用于光学领域，特别是用于观察仪器、头盔保护盖或眼科透镜的光学透镜类型的光学制品和汽车玻璃类型的光学制品。

更特别地，术语“眼科透镜”用于指特别适用于装配到眼镜框架并具有保护眼睛和/或矫正视力的功能的透镜，其中该类透镜选自无焦透镜、单视镜、双焦透镜、三焦透镜和渐进镜。

术语“汽车玻璃”不仅用于指透明外部车身元件如后窗、后边窗、侧窗、玻璃顶、前照灯或指示灯用玻璃，还用于指车内透明元件如仪表板、刻度盘或屏幕用玻璃。

聚碳酸酯显示使其对光学特别有利的优点，特别是优异的透明度、优异的抗冲击性、高折射率和高亮度。相反，作为它的主要弱点，它不是非常有刚性并对划痕和磨损非常敏感。此外，聚碳酸酯的热膨胀线性系数(LCTE)较高，因此在温度作用下在所述聚合物中具有高形变水平的风险。

为了改善聚合物的机械性能，特别是它的刚性和它的耐磨损和划痕能力，已知将矿物纳米颗粒加入聚合物，特别是具有严格大于1.0的形态因子的矿物纳米颗粒。

掺入该类矿物纳米颗粒的方法实例描述于文献EP 1 632 536中。将所述纳米颗粒掺入呈熔融状态的聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)类型的热塑性聚合物基体中。此外，还已知该纳米颗粒的掺入可在聚合物的混合物中进行。

然而，当在热塑性聚合物材料或聚合物的混合物中掺入矿物纳米颗粒时，纳米尺寸的矿物颗粒引起所述纳米颗粒聚集的现象。因此所得聚合物材料显示出透明度的损失，由此使其即使不是不可能也难以用于光学领域。此外，掺入矿物纳米颗粒会引起聚合物材料的化学降解，由此它的机械性能如它的耐冲击能力降低。还可能显示着色，特别是泛黄。

更特别地与在聚合物混合物中掺入矿物纳米颗粒有关，非常难以在构成所述混合物的各聚合物的折射率和/或混溶性之间找到良好的平衡，由此能够在保持满意的光学性能的同时，还具有高机械强度。

本发明的目的是减少现有技术解决方案的缺点，特别是通过提供一种制备透明聚合物材料的方法，该方法可易于工业化，并可得到具有改善机械性能和良好光学性能的聚合物材料。

本发明技术方案提供一种制备透明聚合物材料的方法，其特征在于它以任意顺序包括步骤i)和ii)，所述步骤为：

i)混合下列组分以得到混合物：

·具有严格大于1.0的形态因子的矿物纳米颗粒；和

·包含至少80重量％聚碳酸酯(PC)第一热塑性聚合物和不同于第一热塑性聚合物的第二透明热塑性聚合物的聚合物基体；以及

ii)将该聚合物基体单独或以混合物加热至熔融状态；

从而得到该透明聚合物材料，其中步骤i)的混合物包含严格小于5重量％的具有严格大于1.0的形态因子的矿物纳米颗粒，且步骤i)不包括与呈熔融状态且选自聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的热塑性聚合物一起得到的预混合物形式的矿物纳米颗粒。

换句话说，本发明制备方法的主题不包括首先制备具有大于或等于1的形态因子的矿物纳米颗粒与呈熔融状态且选自PC、PS和PMMA的热塑性聚合物的预混合物或母料，然后在聚合物基体中掺入所述预混合物的任何步骤。

在下文的说明中，所用特定术语如下：

·“透明聚合物材料”，一种通过它所观察到的图象没有明显对比度损失的材料；换句话说，在图象和图象观察者之间插入所述透明聚合物材料并不明显降低该图象质量；

·“任意顺序”，步骤i)可在步骤ii)之前，一起或之后进行的事实；

·“加热(...)至熔融状态”，升高温度以得到呈展性状态的聚合物基体；该展性状态对本领域熟练技术人员公知，且通常当将该聚合物基体加热至高于聚碳酸酯第一热塑性聚合物的玻璃化转变温度或软化温度的温度时可实现；例如可将基体加热至约260℃；和

·步骤ii)中的“以混合物”，当它为步骤i)的混合物时，即当步骤i)在步骤ii)之前或一起进行时，将聚合物基体加热至熔融状态的事实。

令人惊奇地，由于以上提及的原因(与折射率和/混溶性有关的问题)，即使基于聚合物混合物研究是推测且有疑问的，特别是在光学领域，仍发现在本发明中具有严格大于1.0的形态因子的纳米颗粒更好地分散于该混合物中。