[发明专利]基于带有增塑剂的醋酸纤维素的材料和用该材料制成的制品

说明书

技术领域

本发明涉及基于带有增塑剂的醋酸纤维素的材料，具体地涉及适用于眼镜防护（eyewear）和珠宝领域的材料及用该材料制成的相关产品。

背景技术

醋酸纤维素是从20世纪初开始在工业上应用的产品。最先的应用涉及薄膜、涂料和纱线。现在大多数醋酸纤维素产品出现的制品包括香烟过滤嘴以及编织用纤维。

在某种程度上，醋酸纤维素产品被用在其被用作透明热塑性（thermoplastic）材料的部分中，以生产出能够易于着色且具有良好机械性能的具有异常透明性的制品。虽然它比最近出现在市场上的聚合物昂贵，但该热塑性材料仍占据有利基（niche）市场，在该市场中，该材料被利用在具体的混合物中，增强其抗老化、透明、冲击强度、化学和溶剂的耐受性及舒适感的性能。除在包括汽车和家具行业的各种行业中的一系列其它小附件或部件之外，在这些利基市场中的若干应用实例是眼镜防护领域（眼镜和护目镜（goggles）的镜架，护面罩（face-guard）的面具和镜片等等）和珠宝，下面的说明集中于此。

这些应用中的大多数使用如下的醋酸纤维素：其中每单位葡萄糖中平均2.2-2.4的羟基基团被乙酰化。

对于作为热塑性材料的用途，特别是期望开发塑性（plastic）特征以形成独特的彩色/美学效果（例如，由料块（block）切割的坯片（slab）制成的物体）的应用中的用途，醋酸纤维素添加有增塑剂，以降低其软化温度并由此允许在低于熔点的温度下的塑性处理，在该熔点下，能够发生局部分解和暗色的形成。使用的增塑剂必须以显著量与醋酸纤维素明显兼容，随时间推移，它们必须在制品中保持稳定，以给其合理的寿命，它们必须是无色且维持无色的（以不影响所选颜料的给色量）并且它们必须不引起酸度累积。

其中，已知如下材料可用作增塑剂：邻苯二甲酸酯（邻苯二甲酸二甲酯，邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸丁苄酯）、偏苯三酸酯（偏苯三酸三甲酯，偏苯三酸三乙酯和偏苯三酸三丁酯）、正磷酸酯（磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、乙基己基二苯基磷酸酯、异癸基二苯基磷酸酯）、柠檬酸酯（柠檬酸三乙酯，乙酰基柠檬酸三乙酯，乙酰基柠檬酸三丁酯）、苯甲酸酯（二甘醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯）、己二酸酯（二甲基己二酸酯）、酒石酸酯、油酸酯、癸二酸酯、壬二酸酯、蓖麻油酸酯、甘油酯（甘油三乙酸酯，在商业上被称为三醋精，和甘油三丙酸酯，在商业上被称为三丙酸甘油酯）。

并非全部所列的增塑剂和增塑剂族都与醋酸纤维素足够的兼容或者具有足够的增塑能力。例如，为使有些柠檬酸酯实现足够的增塑并充分降低醋酸纤维素的软化温度，它们必须以足够高的量添加，造成它们损害所完成产品的机械性能并且使得其不能用于一些应用，诸如本专利申请感兴趣的那些应用。此外已经发现，这些材料中的一些材料，例如柠檬酸酯，不能进行工业使用，因为它们引起半成品的不希望的着色，除非选取高的纯度（但这增大了成本）。

具体地，在从料块切割的坯片制成的产品或通过挤出制成的产品（用于眼镜防护制品或珠宝制品）的领域中，最常使用的增塑剂是邻苯二甲酸二乙酯（DEP）。

但是，具体当将带有增塑剂的醋酸纤维素用于眼镜架的制造时，邻苯二甲酸二乙酯的使用并不是完全令人满意的。事实上，已经发现DEP趋于从醋酸纤维素迁移到其它布置为紧密接触的塑性材料中，具体地包括聚碳酸酯，其是用在眼镜防护的若干部件中的材料，典型地用于制造不易破损的镜片。因此，不可能在由添加有作为增塑剂的邻苯二甲酸二乙酯的醋酸纤维素制成的框架上使用聚碳酸酯镜片，因为该增塑剂将随时间而迁移到镜片中，使得镜片模糊且引起裂纹的形成。同样的问题存在于相反的示例中，其中聚碳酸酯部件与由醋酸纤维素制成的镜片或面具一起使用（例如，在用于体育运动或用于个人保护的护面罩和护目镜中或者在保护性头盔的面具中）。

在文献US5,376,708、EP1,057,858和US2,109,593中描述了能够通用地与基于醋酸纤维素的产品一起使用的其它增塑剂。但是，这些文献中提出的建议并不直接应用于本发明的上下文，本申请的上下文涉及眼镜防护领域和珠宝领域的具体应用，其具有具体的严格要求。

替代地，申请人将自身的任务设置为确定基于醋酸纤维素的塑性材料并且以适当的比例选取增塑剂，形成材料良好的机械性能、在工业加工中具有足够的经济性、不影响其自身的着色，并且更重要的是不涉及迁移的问题，尤其不涉及迁移到聚碳酸酯基（polycarbonate-based）材料的问题。

发明内容