CN1134341C - 对紫外线稳定的聚合结构 - Google Patents

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Abstract

公开了对紫外线稳定的耐候多层结构，所述结构包含一层在紫外线辐射下降解的聚合物基体层，至少一层基于2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯和有效量的紫外线吸收化合物的紫外防护剂层。所述UV吸收化合物为苯并三唑、二聚苯并三唑、三嗪、氧氮杂萘酮或二苯酚氰基丙烯酸酯。

Description

对紫外线稳定的聚合结构
                   发明的技术领域
本发明涉及对紫外线(UV)稳定的结构，所述结构是基于那些在紫外线辐射下会发生降解的聚合物基体，如聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯及其共聚物。更具体地说，本发明涉及那些具有UV保护层的结构，所述结构具体包括脂族二元醇基的聚碳酸酯和UV吸收化合物。
                    发明背景
许多聚合物在紫外线(UV)辐射作用下并非十分稳定。曝露在紫外线辐射下过长的时间，会引起这些聚合物会发生雾化，特性损坏和变黄。缺乏曝露在紫外线辐射下的性能稳定性将影响这些材料在户外环境中的使用期限。
加入UV吸收化合物，有时也称为UV稳定剂，以用于延迟这种性能的丧失，特别是对那些曝露在紫外线辐射下变黄的对UV不稳定的聚合物。这些UV吸收化合物必须具有比那些被稳定的聚合物更高的吸光系数，这样几乎所有入射的UV辐射都被所述化合物吸收，而非被聚合物吸收。被UV吸收化合物吸收的能量能够以热的形式无害地传给聚合物，而不是以电子的形式转移到聚合物链上。由此链分裂受到抑制，聚合物的性能能够在曝露下保持更长的时间。这样，受到UV吸收化合物保护的对UV不稳定的聚合物就可用于有紫外光辐射的环境中。
这种受UV吸收化合物保护的对UV不稳定的聚合物一般以片材或挤塑型材的形式使用。由透明、彩色或着色的聚合物制成的片材或型材，如果它们具有足够的颜色稳定性，机械性能保持力和热成型性，则可有利地应用在大量的户外应用中。这些片材或型材的背面也可被涂饰或贴合一层装饰膜。代表性的应用包括标识牌、大帐篷、车辆的行李箱、遮阳板、天窗、高速路上的挡音板、温室板、水族馆壁、摩托和娱乐车辆的部件(如窗、车篷、车身板、昆虫挡板及空气偏导器)、透明或半透明的雨篷、建筑物上的铭牌、机场跑道的标识、标识用的多层片材和软饮料、果汁贩卖机上的招牌以及家庭用的板壁。
从经济上考虑，对UV稳定的聚合物一般都制成多层结构，具有一层曝露在紫外线辐射下的UV保护层和一层聚合物基体层，所述聚合物基体层仅仅是通过UV保护层屏蔽去有害的紫外线而免受紫外线辐射的作用。在当前工业实践中，UV保护层包含一种UV吸收化合物和一种根据最终的用途而选择的聚合物基材料。典型的聚合物基材料包括聚酯、聚碳酸酯和丙烯酸类。基体层一般为聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯聚合物或共聚物、氯化聚氯乙烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺或聚醚砜。所述UV保护层一般通过层压或共挤塑到基体层上。与基体层相比，UV保护层实施其保护作用的是相当薄的一层膜，由此通过减少所需的UV吸收化合物的用量来降低成本。
根据对UV稳定的结构的最终用途，所述对UV稳定的结构可以是片材、薄膜、型材或中空的型材。中空的型材一般由两片或更多的片材通过肋条连接其长度而成。所述肋条相隔一段距离以对最终的结构提供结构刚性，否则将无法存在。这些肋条在所述结构的长度范围内形成连续的管道。
在过去，曾经出现了许多涉及解决与UV保护有关问题的方案。这些方案分成两类：1)用含有UV吸收化合物的丙烯酸类聚合物的UV保护层保护底层聚合物材料；2)直接将UV吸收化合物加入到聚合物材料中，通常填充量较高，然后以一层薄层施加在底层聚合物材料的表面上。
第一类使用丙烯酸类保护层的方案通常，但非总是，通过为底层聚合物材料屏蔽去有害的紫外线辐射，克服了底层聚合物材料对气候不稳定的不足，因而可以减轻任何由于吸收紫外光而造成的最终变黄和性能下降。这类方法的主要问题在于缺少一种制备具有这种UV保护层的结构的技术，使得所制得的结构在经济上和持久性上都合适。因为在这种情况下采用的底层聚合物材料的流变性与丙烯酸材料存在相当大的差异，故共挤塑不是一个好的选择。因此，在片材的情况下，这种结构通常通过如挤塑层压的方法制成。这种方法要求在聚合物材料挤出的同时层压一层丙烯酸类材料在其上面，这就比共挤塑方法具有增加成本的倾向，共挤塑方法可以用在上面提及的第二类方案中，其中采用具有高填充量的UV吸收层作为共挤塑层。然而，所述方法的经济问题经常只是一部分问题。通常用这种层压膜方法的主要问题之一在于结构的最终脱层，在高湿热条件下更是如此。当发生这种脱层时，将使结构完全不再适合使用。
另外一个经常比上面提及的所有问题更严重的问题是丙烯酸类材料自身容易变脆，由此容易降低所得的层压层的抗冲击性。这意味着与没有丙烯酸类UV保护层的片材比较，如此生产的片材，即使是刚生产出的也会趋向于显著地降低抗冲击性。
第二种方案直接将UV吸收化合物掺入聚合物材料中，这种方案在例如美国专利号5,480,926，5,558,912和5,709,929中已有公开。在美国专利号5,709,929中所制备的多层聚酯片材，其中所有各层都具有相同的组成，其中一层外表层还含有UV吸收化合物。美国专利号5,480,926和5,558,912公开了在共挤塑或溶剂涂布的聚酯或共聚聚酯结构中使用了高含量的UV吸收化合物。但是，这些参考文献特别指出只有氧氮杂萘酮适合做UV吸收化合物，其作用不只是在耐候过程中防止聚酯或共聚聚酯发生褪色，同时也可以防止冲击强度的损失。该专利特别指出一种苯并三唑基UV吸收化合物，2-(-2’-羟基-5’-叔辛基(t-octyl)苯基)苯并三唑对保持冲击强度是无效的。美国专利号5,783,307公开了一种多层聚酯片材，其中含有UV吸收化合物的层中同时包含一种光亮剂来帮助鉴别出该层。
第二类将UV吸收化合物直接掺入被保护的聚合物基体的方法的不足在于由于UV吸收化合物不能100％吸收入射的光，故即使是在所述UV吸收化合物存在下，UV线仍然能够破坏所述聚合物基体。那部分没有被UV吸收化合物吸收的紫外光，即使是很少的比例，经过长时间的曝露还是会破坏聚合物基体材料，导致其褪色，通常是变黄，也会造成性能损失，如最终失去受冲击时的延性。
因此，需要有一种可以克服以上缺点的结构，其中UV保护层本身对气候具有稳定性，而不像那些大填充量的聚酯或聚碳酸酯做为UV保护层那样，同时它又能被制成长期保持整体性的结构。这种结构还需要有抗冲击性能，不像丙烯酸类层作为UV保护层的结构那样由于UV保护层的存在而使得抗冲击性能降低。
                     发明概述
一种对紫外线稳定的结构，所述结构包含一层紫外线(UV)保护层和一层在紫外线辐射下降解的聚合物基体层。所述UV保护层包含2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯和选自苯并三唑、二聚苯并三唑、三嗪、氧氮杂萘酮或二苯酚氰基丙烯酸酯(diphenolcyanoacrylate)的UV吸收化合物。优选所述基体层为聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯聚合物或共聚物、氯化聚氯乙烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺或聚醚砜。
                 本发明的详细描述
本发明的耐候性、对紫外线稳定的结构采用一层UV保护层覆盖在一层基体层或结构上形成。所述UV保护层为2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯，包含有效量的UV吸收化合物。所述基体层是含有在UV辐射下降解的聚合物。选择UV吸收化合物及其用量以提供对在UV保护层下的基体层足够的保护。
所述UV保护层包含2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯作为支撑UV吸收化合物的聚合物基体。使用2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇改性聚碳酸酯，可以制得高分子量的聚碳酸酯。另外，2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯本身对UV辐射是稳定的，因而克服了现有技术存在的问题。如上讨论的现有技术的结构，在UV保护层中的聚合物基体如果是由某种在UV辐射下会降解的聚合物制成，结果将导致最终UV保护层变黄。
优选2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯包含100％摩尔的碳酸残基和至少大约70％摩尔的二醇组分，更优选至少大约80％摩尔的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇，基于100％摩尔的酸组分和100％摩尔的二醇组分计。所述二醇组分可包括存在量最高可达大约30％摩尔，更优选最高可达20％摩尔的改性二元醇。优选所述改性二元醇至少包含4个碳原子。更优选所述改性二元醇为脂环族二元醇。最优所述改性二元醇为1，4-环已烷二甲醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇。
2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇和1，4-环已烷二甲醇都存在顺和反式异构体。在制备2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁烷醇基聚碳酸酯时，一般可使用顺或反式异构体，以及两者的混合物。大约40％到大约80％顺式异构体的混合物特别有利于聚合物获得更低的熔融温度。
聚碳酸酯的制备方法在本领域内广为人知。优选根据美国专利号5,856,553和1997年12月23日提交的美国序列号08/996,597和1997年12月23日提交的美国序列号08/997,432制备2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯。这些参考资料描述的方法为：用大量的碳酸二甲酯与2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇反应制成双(碳酸甲酯)和甲醇副产物；随后所述反应产物在碱性催化剂的作用下进一步反应生成2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯。此外，改性的二元醇可在合成过程中加入，并成为聚碳酸酯链的一部分。
在UV保护层中与2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯相容的UV吸收化合物分为以下几类：1)苯并三唑类，其中所述苯并三唑的酚基残基包含至少一个甲基，更优选包含比甲基更高级的烷基，使得脂族二元醇基聚碳酸酯在熔点下具有更低的蒸气压；2)二聚苯并三唑类，其中在二个苯并三唑分子的酚环之间连有一个-CH2-键；3)三嗪类，三嗪环上所有三个碳原子最多可被三个酚基取代，正如对苯并三唑类的描述那样，余下的碳被芳基取代，这些芳基有或没有被烷基取代，但不含有酚羟基；和4)氧氮杂萘酮类，其中两个氧氮杂萘酮环之间具有一个芳环，所述氧氮杂萘酮环有或没有被烷基或卤素取代，这些取代基可以在连接两个氧氮杂萘酮环之间的芳环上，更优选在氧氮杂萘酮环本身上；5)二苯酚氰基丙烯酸酯类。
适合作为UV吸收化合物的苯并三唑化合物的特征为具有以下的结构：
Figure C0080941300121
式中X为烷基或芳基或卤素原子(如氯)，R1和R2为具有1到20个碳原子的烷基或芳基，或者其中一个可以是氢。这些基团可以位于所述环上任何需要的取代部位，但通常位于羟基的邻位和/或对位上。
已知苯并三唑类还可制备成基本如结构I的化合物的二聚体以降低在片材制备过程中的挥发。这些化合物由如下结构代表：式中X和R分别与结构I中定义的X和R1/R2相同，但R可以不是氢。所述R基团可位于环上的任意位置，但通常在羟基的对位取代最便于合成。
适合用作本发明的UV吸收化合物的三嗪化合物的代表性结构如下
Figure C0080941300132
式中R1，R2和R3是烷基或芳基，它们在所述环上的取代位置可以按需要取代，但通常在三嗪环的邻位和对位最便于合成。R1或R2中的一个或两者可以是氢。在那些芳环上的R2的一个或两者可以是OH基团，位于与三嗪环连接的碳原子的邻位。在这种情况下，优选R1为与OR3的描述相同的基团。
一个适用于本发明并已商品化的材料是Newark，New Jersey的Fairmont Chemical Company出售的商品名为Mixxim BB-100。根据以前专利的论述(前面已有讨论)，苯并三唑类和三嗪类可令人惊讶地用作本发明实施中的UV吸收化合物。特别指出苯并三唑类对聚酯及共聚聚酯的冲击损失的稳定无效果。
适合的氧氮杂萘酮类包括公开于美国专利号4,446,262和美国专利号5,264,539中的那些。这些氧氮杂萘酮吸收化合物的特征在于具有如下结构：式中X1和X2可选自(但不限于)如下官能团：烷基、芳基、杂芳基、卤基、烷氧基、羟基、羧基、酯基和硝基。X1和X2也可以是氢。这样在氧氮杂萘酮类环上可存在多于一个官能团基。上述存在的多个官能团可以相同或不同。另外，还包括在美国专利号4,446,262和5,264,539中公开的认为适用于稳定聚酯和聚碳酸酯抵抗户外气候的有害作用的氧氮杂萘酮结构。
一个适用于本发明并已商品化的材料是Cytec Industries以商品名Cyasorb 3638出售的商品。
适合的二苯酚氰基丙烯酸酯类包括具有如下代表性结构式的那些：式中R为具有1至20个碳原子的烷基或芳基。R也可包括如下的官能团：甲酯基、羟基、酸基或酯基(其中醇在酯中的部分可以是1到20个碳原子数)。R’是具有1到20个碳原子的烷基。R和R’所指的烷基可以是直链或支链的。
UV保护层中的UV吸收化合物的用量可因不同的应用和不同的UV吸收化合物而在很宽范围内变化。但是，一般优选所述UV吸收化合物的用量应不少于大约0.25％重量(wt.％)，更优选为大约0.5％重量或更高。超过大约5％重量的UV吸收化合物将使加入UV吸收化合物的好处显著降低。由于这个原因以及从经济上考虑，应避免这样的用量。所述重量百分比是基于所述UV吸收化合物和2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯的总重量来计算的。足够的UV吸收化合物必须存在于在进入所述基体层前的全部光路中，即是至少99％的在UV损害区的光将被吸收。更优选至少99.5％，最优选99.9％或更多的损害性的UV光被所述UV保护层吸收。
本发明的基体层包括一个在紫外射线辐射下降解的聚合物。即当聚合物受紫外射线辐射时，所述聚合物将出现不可接受的颜色和物理性能的改变，如变黄或冲击强度下降。这种类型的适合聚合物包括聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯聚合物或共聚物、氯化聚氯乙烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、尼龙、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、纤维素类等。优选基体层为聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯聚合物或共聚物、氯化聚氯乙烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺或聚醚砜。由于制备和与2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯物理性能相容性的原因，更优选的基体层为聚酯或聚碳酸酯。
可用作对于UV稳定的结构的基体层的聚酯不受任何限定。它们包括聚酯和共聚聚酯，可以通过各种二元酸与二元醇反应制备。假若需要，它们也可含有羟基酸。适合的二元酸包括，如对苯二甲酸、邻苯二甲酸、己二酸、1，4-环已二烷二甲酸，萘二甲酸等。适合的二元醇包括，如乙二醇、二甘醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，4-环已烷-二甲醇、2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、双酚A、对苯二酚等。对用作基体的聚酯和共聚聚酯唯一真正的限制是它们应适用于它们的目的用途，例如具有如适合于应用的透明度或耐热性。
主要出于商业上可得的原因，具体适合用作本发明的基体层的聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其任何共聚物。适合使用的共聚物可由PET与任何上述二元酸和二元醇改性制得。本发明使用的聚酯树脂是广为人知和商业可得的。它们的制备方法在如美国专利号2,465,319和美国专利号3,047,539中描述。
可用作基体层的聚碳酸酯可由任意的二酚或二酚的混合物制备得到。优选聚碳酸酯选自双酚A聚碳酸酯或其衍生衍生物和/或共聚物。所述衍生物的例子包括3，3’，5，5’-四甲基双酚A聚碳酸酯和3，3’，5，5’-四溴双酚A聚碳酸酯。所述双酚A可被任意的芳基或烷基取代，这些取代基不干扰最终聚碳酸酯的制备，并且这些取代基一般在酚羟基的邻位上发生四取代。优选的聚碳酸酯类为母体双酚A聚碳酸酯和其与上述其它双酚A的共聚物。制备聚碳酸酯类的方法在本领域中广为人知。
可用作基体层的聚氯乙烯是由氯乙烯通过使用适合的聚合引发剂制得。所述聚氯乙烯可含有残留的共聚单体并还可混有增塑剂，如邻苯二甲酸二烷基酯和其它添加剂。
在本发明的对UV稳定的结构中，2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯和UV吸收化合物的UV保护层可以为任何厚度。从实际应用出发，UV保护层的厚度不应少于大约0.5密耳(12微米)并不超过大约20密耳(500微米)。当UV保护层厚度少于大约0.5密耳(12微米)时，在生产设置时将难于控制，而当所述层的厚度超过大约20密耳(500微米)时，在多数结构中将变得不经济。优选所述层厚度在大约0.5密耳(12微米)到大约5密耳(125微米)范围内，最优选在大约1密耳(25微米)到大约3密耳(75微米)范围内。重要的是要沉积有足够厚度的含有有效量的UV吸收化合物的层以赋予结构耐候性。
在基体层上沉积UV保护层的对UV稳定的结构的制备方法有许多，在本领域内广为人知。例如，所述的UV稳定的结构可以通过共挤塑，挤塑层压或热压层压制备。若需要，它们还可通过在基体层上实施UV保护层的溶剂涂敷或UV保护层的溶剂粘合的方法制备。另外，如果需要，还可采用适合的粘合剂，如聚氨酯基粘合剂，这类粘合剂具有更长久的粘接性。
具体地说，当采用聚酯或聚碳酸酯作为基体层时，UV保护层与基体层的相容性好将会使得两层之间粘接紧固，有助于结构持久耐用。此外，所述UV保护层由于主要包含2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯，所以能够被溶剂粘接或热融粘接。这些粘接技术使UV保护层与聚酯和聚碳酸酯之间获得相当好的粘接效果，从而形成持久的结构。即使是在热和潮湿的条件下也一样能稳定。
在这里使用的术语“聚酯”统指聚酯类和共聚聚酯，术语“聚碳酸酯”统指聚碳酸酯及共聚聚碳酸酯。术语2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯是指2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的聚碳酸酯并且还指通过采用上述改性的二元醇制备的共聚聚碳酸酯。上面所提及的参考文献在此通过引用结合到本文中来。
通过以下优选的实施方案可对本发明做更进一步的举例说明，但应理解这些实施例只限于举例说明的目的，而并非有意限定本发明的范围，在本发明的宗旨和范围内，可作出各种变化和修改。
实施例
这里报道的UVCON测试由在Atlas Electric Devices Co.制造的UVCON测试机上进行曝晒的步骤组成，所述设备装备有313B的灯泡。曝晒的黑板温度为70℃，冷凝环节温度为40℃。根据ASTMG154-97进行操作，经过8小时的光照后接着进行4小时无光的冷凝环节。冲击强度的测试采用ASTM碎片冲击法(ASTM D4508-93)，但夹样品的设备是采用伊佐德测试法(ASTM D256)的夹具，其钳夹改进后可适合在碎片冲击方向上夹紧样品。所有冲击测试在使经过曝晒的样品表面面对锤子下完成，使得在冲击中按样品的延伸方向。颜色测试是采用根据CIE推荐的HunterLab Ultrascan仪器，使用D65光源，以10°的观察角，在仪器中以镜面模式进行。除非有另外的说明，否则所有样品都做重复测试，结果取平均值。
实施例1
本实施例举例说明了本发明对UV稳定的结构的一个实施方案。将2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的聚碳酸酯制成特性粘度(IV)为0.6dL/g(在苯酚：1，1，2，2-四氯乙烷为60∶40中浓度为0.25％重量)。将聚碳酸酯溶于二氯甲烷中，加入足够量的双[2-羟基-5-叔辛基-3-(苯并三唑-2-基)苯基]甲烷(购自Newark NJ的Fairmont Chemical Company名为Mixxim BB-100的商品)，使得所述二聚苯并三唑占聚碳酸酯和UV吸收化合物的总重量的3％重量。将该溶液挥发并将所得的物质造粒。将所述颗粒以5％重量的浓度溶于三氟甲苯中，然后采用所述溶液在用31％摩尔的1，4-环已烷二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物片材上裁下的薄板上涂成3mm厚度的薄膜。将该薄板在UVCON机上曝晒1536小时，每隔384小时曝晒增量时测量一次颜色和雾度。颜色的b*值与初始制备的薄板相比没有发生改变，雾度也是如此。曝晒结束后，测试冲击强度，结果表明材料具有与初始材料相同的性能。
实施例2
本实施例举例说明了没有UV吸收化合物存在时，仅涂有2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯的共聚物无法保持其颜色和物理性能。除了没有使用UV吸收化合物外，制备与实施例1相同的结构。在第一个384小时曝晒间隔中，薄板的b*值就随着曝晒时间增加而迅速升高，超过初始值5个b*单位。此外，测试的最后结果表明雾度要比原来的薄板高出许多，平面方向的冲击强度测试结果显示材料变得很脆。
实施例3
本实施例举例说明本发明的另一个实施方案。将在实施例1中制备的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯和包含二聚苯并三唑的化合物压制成2密耳(50微米)至5密耳(125微米)厚的薄膜。随后将这些薄膜通过挤出层压到实施例1的共聚聚酯中。所述共聚聚酯的挤出是在将挤出机机筒的所有加热区(直径2.5英寸的螺杆)，模头接套和模具都设在240℃下完成的。剪出测试薄板，放入UVCON机中曝晒。经过在UVCON机中1536小时的曝晒，初始的b*值和最终的b*值分别是0.99和-0.16(四个不同样品的平均值)。由于在这个低颜色范围内，这种变化并不显著，不足以引起观察者的注意，所以这种轻微的降低是可以接受的。初始的雾度为2.08％，最终的雾度为2.38％(四个不同样品的平均值)。样品表面光泽度与最初的样品一样也是相当高的。测试薄板在冲击时保持韧性。实施例4
本实施例举例说明了本发明的又一个实施方案。在实施例3的聚碳酸酯膜上涂上一层薄的聚氨酯粘合剂(得自C.L.Hauthaway andSons Corp.的Hauthane HD-2001)。将它们在空气中干燥数小时后挤出层压在实施例1的共聚聚酯上。与其它样品一样，剪出测试薄板，放入UVCON机中曝晒。与实施例1和实施例3一样，薄板的b*值、雾度、表面光泽度和冲击强度观察发现与没有经过曝晒的样品基本一样。
实施例5
本实施例举例说明了本发明的使用在UV保护层下的聚碳酸酯基体的实际操作。在150℃下，在30秒内将实施例3的UV保护层压制到双酚A聚碳酸酯片上。冷却后的板在UVCON机中进行测试，同时作为对比的有：1)双酚A聚碳酸酯本身和2)具有厚度为125微米的包含多于5％重量的苯并三唑型UV吸收剂的层的共挤塑双酚A聚碳酸酯(这是购自Sheffield Plastics，Inc.的商品名为Hyzod的商品片材)。经过1536小时的曝晒后，以下是它们颜色的b*值和表面外观的变化：
材料             b*值变化     表面外观
对比1            16.45         阴暗
对比2            3.00          有光泽
实施例5的结构    0.65          有光泽
由上述数据可见，本发明实施例5的结构具有表面光泽保持力的较好的结合，甚至还具有比对比2的共挤塑聚碳酸酯片材更好控制的褪色。
由此，本发明是一种较优异的多层结构，具有对抗UV降解的长时间的耐候性和提高了的抗冲击性能。2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯提供了：(i)不仅是在基体层，还在UV保护层中的UV稳定性；(ii)与丙烯酸类材料对比，提高了UV保护层的抗冲击性能。此外，当与聚碳酸酯或聚酯基体层结合使用时，UV保护层中的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯促进了优异的粘合，结果减少了脱层。

Claims (27)

1.一种对紫外线稳定的结构，所述结构包含：
(a)紫外线保护层，所述保护层包括2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯和紫外线吸收化合物，所述紫外线吸收化合物选自苯并三唑、二聚苯并三唑、三嗪、氧氮杂萘酮和二苯酚氰基丙烯酸酯；和
(b)基体层，所述基体层包含在紫外线辐射下会降解的聚合物。
2.权利要求1的结构，其中所述2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯包含具有100％摩尔的碳酸残基的酸组分和至少大约70％摩尔的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的二醇组分。
3.权利要求1的结构，其中所述2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯包含具有100％摩尔的碳酸残基的酸组分和至少大约80％摩尔的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的二醇组分。
4.权利要求2的结构，其中所述二醇组分还包含最高可达大约30％摩尔的具有至少4个碳原子的改性二元醇。
5.权利要求4的结构，其中所述改性的二元醇是脂环族二元醇。
6.权利要求4的结构，其中所述改性的二元醇选自1，4-环已烷二甲醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇。
7.权利要求4的结构，其中所述改性的二元醇为1，4-环已烷二甲醇，所述2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇和1，4-环丁二醇以它们大约40至大约80％的量的顺式异构体的形式用于制备2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯。
8.权利要求1的结构，其中所述苯并三唑包含一个具有至少一个甲基的酚基残基。
9.权利要求1的结构，其中所述苯并三唑包含一个具有比甲基更高级的烷基的酚基残基。
10.权利要求1的结构，其中所述苯并三唑化合物具有以下的通用化学结构式：
Figure C0080941300031
式中X为烷基、芳基或卤素，并且其中R1和R2为氢或具有1到20个碳原子的烷基或芳基。
11.权利要求1的结构，其中所述苯并三唑化合物具有以下的通用化学结构式：式中X为烷基、芳基或卤素，并且其中R1和R2为具有1到20个碳原子的烷基或芳基。
12.权利要求1的结构，其中所述二聚苯并三唑在两个苯并三唑分子的酚环之间具有-CH2-键。
13.权利要求1的结构，其中所述三嗪在三嗪环上的所有三个碳原子最高可被三个酚基取代，余下的碳原子被不含酚羟基的芳基取代。
14.权利要求1的结构，其中所述三嗪化合物具有以下的通用化学结构式：
Figure C0080941300041
式中R1和R2为氢、烷基或芳基，R3为烷基或芳基。
15.权利要求1的结构，其中所述氧氮杂萘酮在二个氧氮杂萘酮环之间具有一个芳环。
16.权利要求15的结构，其中所述氧氮杂萘酮环被烷基或卤素取代基取代。
17.权利要求1的结构，其中所述氧氮杂萘酮化合物具有以下通用化学结构式：式中X1和X2选自氢、烷基、芳基、杂芳基、卤基、烷氧基、芳氧基、羟基、羧基、酯基和硝基。
18.权利要求1的结构，其中所述二苯酚氰基丙烯酸酯化合物具有以下的通用化学结构式：式中R为具有1到20个碳原子的烷基或芳基，R’为具有1到20个碳原子的烷基。
19.权利要求18的结构，其中R包含一个选自甲酯基、羟基、酸基或酯基的官能基团。
20.权利要求1的结构，其中所述基体层的聚合物选自聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯聚合物或共聚物、氯化聚氯乙烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、尼龙、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶和纤维素类。
21.权利要求1的结构，其中所述基体层的聚合物选自聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯聚合物或共聚物、氯化聚氯乙烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺和聚醚砜。
22.权利要求1的结构，其中所述基体层的聚合物选自聚酯或聚碳酸酯。
23.权利要求1的结构，其中所述紫外线吸收化合物以大约0.25到大约5％重量的量存在于所述紫外线保护层中，所述存在量基于所述紫外线吸收化合物和2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇基聚碳酸酯的总重量计。
24.权利要求1的结构，其中所述紫外线吸收化合物以足以吸收至少99％的紫外损害区的光线的量存在于所述UV保护层中。
25.权利要求1的结构，其中所述紫外线保护层具有大约0.5密耳(12微米)至大约20密耳(500微米)的厚度。
26.权利要求1的结构，其中所述紫外线保护层具有大约0.5密耳(12微米)至大约5密耳(125微米)的厚度。
27.权利要求1的结构，其中所述紫外线保护层具有大约1.0密耳(25微米)至大约3密耳(75微米)的厚度。
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