[发明专利]具有光致变色性能的聚碳酸酯制品

说明书

本发明涉及聚碳酸酯树脂，尤其涉及聚碳酸酯树脂模塑制品。本发明还涉及包含可为光致变色性的染料和/或金属颗粒的聚碳酸酯树脂模塑制品。

聚碳酸酯是一种无定形的热塑性树脂，其性能可满足许多制品的要求。例如，由聚碳酸酯制成的玻璃窗、透镜和汽车前灯透镜具有较高的耐冲击性和冲击强度。聚碳酸酯树脂还是高度透明的并具有非常高的折射率。还有，聚碳酸酯树脂的热性能使得这种树脂有利于用常规技术加工，如注模成型。然而，关于聚碳酸酯件，也有各种缺陷。例如，目前还没有一种方法能够制成高质量着色的或光致变色着色的聚碳酸酯制品，如玻璃窗。还有，目前也没有一种方法能够制成具有金属或闪烁外观的高质量聚碳酸酯制品。

将有机染料加入热塑性材料如聚碳酸酯的两种现有方法包括：在整个模制热塑性材料中夹杂有机染料，或染料透入到热塑性材料的表面。用于在整个热塑性材料如聚碳酸酯中夹杂有机染料的已有技术，如注模成型通常不能产生令人满意的结果。出现这种不令人满意的结果有几种原因，包括进行满意的注模成型需较高的温度和较高的聚碳酸酯玻璃化转变温度。例如，在聚合物熔融过程中，与聚碳酸酯共熔的光致变色染料如萘吡喃、螺萘吡喃(spironaphthopyran)、和螺噁嗪(spirooxazine)在较高温度下一般会发生降解。作为另一例子，聚碳酸酯具有一种刚性分子结构，这可由其较高的玻璃化转变温度反映出来。因此，即使光致变色化合物不发生分解，聚碳酸酯的刚性分子结构也会抑制光致变色染料的完全活化，因为光致变色染料必须在聚碳酸酯中经过一个几何变态过程才能活化。

染料向热塑性材料表面的透入也不能产生令人满意的结果，这归因于聚碳酸酯较高的玻璃化转变温度。据认为，刚性分子结构可阻碍染料渗透到聚碳酸酯中。据说，通过溶剂处理而进行的聚碳酸酯树脂表面结构的改性，能够改善染料向聚碳酸酯中的透入性。美国专利№5268231指出，环己酮是一种用于改性聚碳酸酯表面结构以接受染料的有效溶剂。然而，该方法使得聚碳酸酯表面具有粗糙的橘皮结构，这在许多应用中是不能接受的。

由热塑性树脂材料生产光致变色制品并避免染料添加剂的热分解的方法，还包括用室温铸塑技术进行制品的模塑；例如，参见美国专利5219497和5531940中的描述。然而，在许多情况下，使用热加工工艺是受欢迎的。

1984年6月21日递交并于1986年1月11日公开的日本专利申请№59-128192描述了具有光致变色添加剂的膜，它在模具充满之后被镶嵌到该模具中(镶嵌注塑)。然而，所用的膜(具有光致变色性能)是通过透入或包覆预制膜而制成的。光致变色着色剂不会均匀地分散在膜中，因此不具备均匀分散体的性质。

生产具有金属或闪烁外观的聚碳酸酯制品的方法还远未成功，因为金属添加剂在高温下能引起聚碳酸酯的降解。还有，为了产生金属外观，通常需要较高含量的金属，这加重了降解问题。希望生产出具有金属外观但具有较低金属含量的半透明聚碳酸酯制品，它可用于例如墨镜。如果这种聚碳酸酯制品还是光致变色的话，那么也是所希望的。

本发明的方法将可为光致变色性的染料和/或金属添加剂均匀地分散在整个的溶剂化聚碳酸酯树脂中。然后铸塑该溶剂混合物，形成染料和/或金属添加剂均匀分散其中的聚碳酸酯膜。将该铸膜靠着模壁置于模具中，然后在嵌件后将基质树脂注入模具中。这样就模制成制品，而没有在高温下长时间暴露该染料，因此避免了染料的分解。

本发明包括一种用于生产着色的和/或金属性的聚碳酸酯树脂混合物和制品的方法，它包括：

将热塑性芳族聚碳酸酯树脂溶解在有机溶剂中；

将有效比例的光致变色染料、和/或有效比例的使制品具有金属外观的金属添加剂、和/或有效比例的非光致变色性染料与溶解树脂均匀混合；

将混合物铸塑成膜；和

去除溶剂。

该铸膜可靠着模壁插于模具中，然后镶嵌模塑成聚碳酸酯树脂基质。

图1描绘了苯并吡喃和螺噁嗪光致变色染料的一般结构。

用于本发明的芳族碳酸酯聚合物为聚碳酸酯。通过界面聚合反应制备聚碳酸酯的方法是已知的；参见例如，美国专利3028365、3334154、3275601、3915926、3030331、3169121、3027814、和4188314中所提供的详细内容，它们都在此引入作为参考。

一般来说，界面聚合反应方法包括二元酚与碳酰卤(碳酸酯的前体)的反应。