專利名稱：包含含氟聚合物多層光學(xué)膜的建筑制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開廣義地涉及包含多層光學(xué)膜的建筑制品及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
基于其柔韌性、光學(xué)性質(zhì)和重量等，聚合物材料比傳統(tǒng)建筑構(gòu)造材料有優(yōu)勢。例如，在溫室應(yīng)用中，建造框架(例如，金屬或塑料)用于結(jié)構(gòu)支撐并且將膜片 (例如，200-500微米厚)覆蓋在框架構(gòu)造上。膜片通常包含1至3層聚乙烯，可以對其中一層改性以增加功能性(例如，防霧特性)或增加耐久性(如抗撕裂性或耐刺穿性)。聚乙烯是特別好的材料，這是因為它不僅廉價并且易于處理，而且還在短波長下具有與玻璃類似的透射性而在較長波長(如紅外)下具有比玻璃更高的透射性。然而，聚乙烯在會改變膜的機械和光學(xué)性質(zhì)的苛刻天氣條件下壽命較短。例如，聚乙烯可以吸收UV(紫外線)輻射，從而導(dǎo)致膜氧化和機械性分解，如Alhamdan等人在Journal of Material Processing Technology，第209卷，第1期，第63-69頁中所說明的。可以通過(例如)加入紫外線吸收劑對聚乙烯膜進行改性以改善抗紫外線性，然而，為了不改變膜的機械完整性和/或出于成本的考慮，通常加入有限量的紫外線吸收劑。又如，2008年北京奧運會時所使用的北京國家游泳中心覆蓋了乙烯和四氟乙烯 (ETFE)共聚物的襯墊構(gòu)造。在襯墊構(gòu)造中，通過將ETFE膜片沿邊緣結(jié)合在一起并充入氣體從而將所述的片制成枕塊。然后，將這些枕塊夾在用于支撐的框架中。雖然ETFE膜對紫外線輻射穩(wěn)定并能透射紫外線、可見光和IR(紅外線)輻射，但是建筑物中的物體對紅外線區(qū)(例如，800-1300nm)的陸地太陽輻射的吸收會過度加熱采用ETFE膜的建筑物的內(nèi)部。 因此，通常對建筑構(gòu)造中所使用的ETFE膜進行改進以減少紅外線透射。這些改進包括在 ETFE膜上印刷圖案(例如，點、方塊、十字等)或用紅外線阻擋油墨或者金屬或金屬氧化物配混物涂覆整個ETFE膜或它的一部分。這些改進不僅會減少進入建筑物的紅外線輻射，而且它們還往往減少包括紫外線和可見輻射(其可賦予透明性)在內(nèi)的所有進入建筑物的輻射。另外，金屬和金屬氧化物配混物會干擾廣播信號，如手機信號。包含多層光學(xué)膜的聚合物構(gòu)造已被用于覆蓋玻璃窗。例如，已經(jīng)將紅外線鏡膜用于從背面覆蓋玻璃窗以減少進入建筑物的太陽熱力負(fù)荷。然而，這些紅外線鏡膜使用蒸鍍金屬層，它不只可以阻擋紅外線輻射。此外，傳統(tǒng)上多層光學(xué)膜是由非氟化聚合物材料的交替層構(gòu)造而成的，其交替層的折射率差值大于0. 1，例如，聚乙烯2，6_萘二甲酸酯和聚(甲基丙烯酸甲酯)，折射率差值為0. 25 ；和聚對苯二甲酸乙二酯和(衍生自丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯的共聚物)，折射率差值為0. 14。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，在一個實施例中，本發(fā)明提供建筑制品，其包含具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，其中光學(xué)疊堆包含多個第一光學(xué)層和與該多個第一光學(xué)層以重復(fù)次序設(shè)置的多個第二光學(xué)層，其中所述多個光學(xué)層中的至少一個包含含氟聚合物材料并且該光學(xué)疊堆對UV穩(wěn)定。在一個實施例中，本發(fā)明提供處于襯墊構(gòu)造或張力構(gòu)造中的本發(fā)明的多層光學(xué)膜。在另一個實施例中，本發(fā)明提供使用根據(jù)本發(fā)明的建筑制品的方法，其中所述方法包括在屋頂構(gòu)造、建筑物正面構(gòu)造、墻壁構(gòu)造、外層構(gòu)造、窗構(gòu)造、天窗構(gòu)造、中庭構(gòu)造或上述構(gòu)造的組合中使用該建筑制品。在另一個實施例中，本發(fā)明提供制備建筑制品的方法，所述方法包括將具有第一折射率的第一光學(xué)層與具有第二折射率的第二光學(xué)層交替層疊以構(gòu)造出包含多個層的光學(xué)疊堆，其中第一折射率不同于第二折射率，所述光學(xué)層中的至少一個包含含氟聚合物材料并且光學(xué)疊堆對UV穩(wěn)定。有利地，與其他使用聚合物材料的建筑制品相比，這些新型建筑制品可以提供改善的性能，其包括(例如)改善的透明性、紫外線和/或風(fēng)化穩(wěn)定性、減低的易燃性和/或紅外線反射性。以上發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述每個實施例。在以下具體實施方式

中還示出了本發(fā)明的一個或多個實施例的細(xì)節(jié)。根據(jù)以下“具體實施方式

”和“權(quán)利要求書”，本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點將顯而易見。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的多層光學(xué)膜100的示意性側(cè)視圖；圖IB是多層光學(xué)膜100中所包含的兩組件光學(xué)疊堆140的示意性側(cè)視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的襯墊構(gòu)造200的示意性側(cè)視圖。圖3是實例13的多層光學(xué)膜的波長對反射的曲線圖。圖4是實例14的多層光學(xué)膜的波長對反射的曲線圖。
具體實施例方式本文所用的術(shù)語“一個”、“所述”和“至少一個”是可替換使用的并且表示一個或多個；“和/或”用于表示所說明的情況之一或兩者均可能發(fā)生，例如，A和/或B包括(A 和B)和(A或B)；“互聚的(interpolymerized)，，是指聚合在一起形成大分子化合物的單體；“共聚物”是指包含至少兩種不同的互聚單體(即，不具有相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)的單體)的聚合物材料，并且它包括(例如)三元共聚物(三種不同的單體)或四元共聚物(四種不同的單體)；“聚合物”是指包含相同單體或不同單體的互聚單體的聚合物材料，前一情況為均聚物，后一情況為共聚物；“光”是指波長在200nm至2500nm范圍內(nèi)的電磁輻射；“可熔融加工的”是指在正常加工設(shè)備如擠出機中一旦熔化、加熱和/或施加壓力后能流動的聚合物材料；和“光學(xué)層”是指厚度為要反射的光的波長的約四分之一的材料層。
圖IA示出了本發(fā)明的一個示例性實施例。多層光學(xué)膜100包含光學(xué)疊堆140和任選的附加層，如(例如)任選的保護性界面層120和122以及任選的表層130和150。參照圖IB將更好地理解光學(xué)疊堆140。光學(xué)疊堆140包含第一光學(xué)層160a、 160b、……、160η (統(tǒng)稱為第一光學(xué)層160)和與其緊密接觸的第二光學(xué)層162a、162b、……、 162η (統(tǒng)稱為第二光學(xué)層162)。所述多個第一或第二光學(xué)層中的至少一個包含含氟聚合物材料。在一些實施例中，第一和第二光學(xué)層均包含含氟聚合物材料。本發(fā)明設(shè)想的含氟聚合物材料包括衍生自完全或部分氟化單體的互聚單元的可熔融加工的含氟聚合物，并且可以是半結(jié)晶的或無定形的。含氟聚合物材料可以包括下列單體中的至少一種四氟乙烯(TFE)、偏二氟乙烯 (VDF)、氟乙烯(VF)、六氟丙烯(HFP)、三氟氯乙烯(CTFE)、氟代烷基乙烯基醚、氟烷氧基乙烯基醚、氟化苯乙烯、氟化硅氧烷、六氟環(huán)氧丙烷(HFPO)或它們的組合。示例性含氟聚合物材料包括TFE均聚物(例如，PTFE)、乙烯和TFE共聚物的共聚物(例如，ETFE) ；TFE, HFP和VDF的共聚物(例如，THV) ；VDF的均聚物(例如，PVDF) ；VDF 的共聚物(例如，coVDF) ；VF的均聚物(例如，PVF) ；HFP和TFE的共聚物(例如，F(xiàn)EP) ；TFE 和丙烯的共聚物(例如，TFEP) ；TFE和全氟乙烯基醚的共聚物(例如，PFA) ；TFE、全氟乙烯基醚和全氟甲基乙烯基醚的共聚物(例如，MFA) ；HFP, TFE和乙烯的共聚物(例如，HTE)； 三氟氯乙烯的均聚物(例如，PCTFE)；乙烯和CTFE的共聚物(例如，ECIFE) ；HFPO的均聚物 (例如，PHFP0) ；4-氟代-(2-三氟甲基)苯乙烯的均聚物；TFE和降冰片烯的共聚物；HFP 和VDF的共聚物；或它們的組合。在一些實施例中，上述代表性的可熔融加工的共聚物包括另外的單體，其可以是氟化的或非氟化的。例子包括開環(huán)化合物，如在聚合條件下發(fā)生開環(huán)的3元環(huán)或4元環(huán)，如 (例如)，環(huán)氧化物；烯屬單體，如(例如)，丙烯、乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯和降冰片烯；和由化學(xué)式CF2 = CF-(OCF2CF(Rf))aOR' f表示的全氟乙烯基醚，其中&是具有1至8個，通常 1至3個碳原子的全氟烷基，R' f是具有1至8個，通常1至3個碳原子的全氟脂族基團， 通常是全氟烷基或全氟烷氧基，并且a是0至3的整數(shù)。具有此化學(xué)式的全氟乙烯基醚的例子包括CF2 = CF0CF3>CF2 = CF0CF2CF2CF20CF3、CF2 = CFOCF2CF2CF3、CF2 = CFOCF2CF (CF3) OCF2CF2CF3 和 CF2 = CFOCF2CF (CF3) OCF2CF (CF3) OCF2CF2CF30 含有至少三個或甚至至少四個不同單體的可熔融加工的含氟聚合物可以是特別有用的。含氟聚合物材料在性質(zhì)上可以是半結(jié)晶或無定形的。例如，取決于TFE、HFP和VDF 的比率，含氟聚合物材料可以是半結(jié)晶的或無定形的。有關(guān)進一步的討論，參見Arcella， V.和 Ferro R.在 Scheirs.，J.編輯的由 John Wiley and Sons, NY 出版的 Modern Fluoroplastics (1997 年)中第 77 頁的內(nèi)容。四氟乙烯和以上所討論的其他單體的示例性可熔融加工的共聚物包括市售的那些，如由 Dyneon LLC. (Oakdale, MN)以商品名 “DYNE0N THV 220'\"DYNE0N THV 230”、 “DYNEON THV 500”、“DYNEON THV 500G”、“DYNEON THV 510D'\"DYNE0N THV 610”、“DYNEON THV 815”、“DYNE0N THVP 2030G”出售的四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物；由 Dyneon LLC.以商品名 “DYNE0N HTE 1510” 禾口 “ DYNEON HTE 1705” 出售的和由 Daikin Industries, Ltd.(日本Osaka)以商品名“NE0FL0N EFEP”出售的四氟乙烯、六氟丙烯和乙烯的共聚物；由Asahi Glass Co.，Ltd.(日本東京)以商品名“AFLAS”出售的四氟乙烯、六氟丙烯和乙烯的共聚物；由Ε. I. du Pont de Nemours and Co. (Wilmington, DE)以商品名“TEFLON AF”出售的四氟乙烯和降冰片烯的共聚物；由Dyneon LLC.以商品名“DYNE0N ET 6210A” 禾口 “DYNEON ET 6235” 出售的、由 Ε. I. du Pont de Nemours and Co.以商品名 "TEFZEL ETFE，，出售的和由Asahi Glass Co.，Ltd.以商品名‘‘FLUON ETFE，，出售的乙烯和四氟乙烯的共聚物；由 &)lvay Solexis Inc. (West D印tford，NJ)以商品名‘‘HALAR ECTFE“ 出售的乙烯和三氟氯乙烯的共聚物；由Dyneon LLC.以商品名‘‘DYNEON PVDF 1008”和 "DYNEON PVDF 1010”出售的偏二氟乙烯的均聚物；由Dyneon LLC.以商品名‘‘DYNEON PVDF 11008”、‘‘DYNEON PVDF 60512”、"DYNEON FC_2145”(HFP 和 VDF 的共聚物)出售的聚偏二氟乙烯的共聚物；由 Ε. I. du Pont de Nemours and Co.以商品名‘‘DUPONT TEDLAR PVF”出售的氟乙烯的均聚物；由Solvay Solexis Inc.以商品名‘‘HYFLON MFA”出售的MFA ；或它們的組合。在一些實施例中，光學(xué)疊堆可以包含多個各種大體上透明的非氟化的可熔融加工的聚合物材料，包括衍生自下列單體中的至少一種、下列官能團中的至少一種的互聚單元的均聚物或共聚物在內(nèi)，所述單體為丙烯酸酯、烯烴、苯乙烯、碳酸酯、乙酸乙烯酯、偏二氯乙烯、二甲基硅氧烷和硅氧烷；所述官能團為氨基甲酸酯和聚酯；或它們的組合。示例性的非氟化的可熔融加工的聚合物材料包括(例如)有機硅樹脂；環(huán)氧樹脂；丙烯酸酯共聚物；乙酸酯共聚物；聚丙烯腈；聚異丁烯；熱塑性聚酯；聚丁二烯；酰胺的共聚物；酰亞胺的共聚物；聚氯乙烯；聚醚砜；對苯二酸酯共聚物；乙基纖維素；聚甲醛；聚 (甲基丙烯酸甲酯) ’聚(甲基丙烯酸甲酯)的共聚物；聚丙烯；丙烯的共聚物；聚苯乙烯， 其包括(例如)間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯、全同立構(gòu)聚苯乙烯、無規(guī)聚苯乙烯或它們的組合；苯乙烯的共聚物，如(例如)丙烯腈、苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物(ASA)；聚偏二氯乙烯；聚碳酸酯；熱塑性聚氨酯；乙烯的共聚物；環(huán)烯烴共聚物；以及它們的組合。示例性的非氟化聚合物材料包括如下的那些由heos Acrylics, Inc. (Wilmington, DE)以商品名‘‘CP71”和‘‘CP80”出售的聚(甲基丙烯酸甲酯)；由Ineos Acrylics, Inc.以商品名‘‘PERSPEX CP63”出售的聚(甲基丙烯酸甲酯)的共聚物(由75重量％的甲基丙烯酸甲酯和25重量％的丙烯酸乙酯制成)，和由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯制成的共聚物；聚丙烯，包括無規(guī)聚丙烯和全同立構(gòu)聚丙烯；由Mitsui Chemicals America Inc. (Rye Brook, NY)以商品名‘‘ADMER” (由聚丙烯和馬來酸酐制成)出售，和由 Huntsman Chemical Corp. (Salt Lake City, UT)以商品名 ‘‘REXFLEX Will”(其為無規(guī)聚丙烯和全同立構(gòu)聚丙烯的共聚物)出售的聚丙烯共聚物；由Dow Chemical Co. (Midland, MI)以商品名‘‘STYR0N”出售的聚苯乙烯；聚苯乙烯的共聚物，由Dow Chemical Co.以商品名‘‘TYRIL”(其為苯乙烯和乙腈的共聚物)出售，由Samsung (La Mirada, CA)以商品名“STAREX”(其為丙烯腈、苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物)出售，和得自Lubrizol Corp. (ffickliffe,OH)的子公司Noveon的苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物；由Dow Chemical Co.以商品名“SARAN”出售的PVDC ；由Dow Chemical Co.以商品名“CALIBRE”出售的聚碳酸酯； 由 Lubrizol Corp.以商品名 “STATRITE X5091” 出售、由 BASF Corp. (Freeport, TX)以商品名 “ELASTOLLAN” 出售和可得自 Bayer MaterialScience (德國 AG，Leverkusen)的熱塑性聚氨酯；由Dow Chemical Co.以商品名“ENGAGE 8200”(其為乙烯和辛烯的共聚物)出售，由E. I.du Pont de Nemours and Co.以商品名“DUPONT ELVAX”(其為乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物)出售，由 E. I.du Pont de Nemours and Co.以商品名“DUPONT ELVAL0Y”(其為乙烯和包括丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯(EBA、EEA和EMA)在內(nèi)的丙烯酸酯的共聚物)出售,和由E. I.du Pont de Nemours and Co.以商品名“DUPONT BYNEL”(其為乙烯共聚物)出售的聚乙烯共聚物；由Topas Advanced Polymers (Florence, KY)以商品名 "TOPAS C0C”(其為乙烯和降冰片烯的共聚物)出售的環(huán)烯烴共聚物；或它們的組合。再參見圖1B，第二光學(xué)層162與第一光學(xué)層160以重復(fù)次序設(shè)置。如圖IB中所示，可以將層對(例如，其中第一光學(xué)層160為A而第二光學(xué)層162為B)布置成交替的層對(例如，ABABAB…)。在其他實施例中，可以將層對與中間層如(例如)第三光學(xué)層C 一起布置(例如，ABCABC…)，或者以非交替的方式布置(例如，ABABABCAB…、ABABACABDAB···、 ABABBAABAB…等)。通常，將層對布置成交替的層對。在一個實施例中，每個第一光學(xué)層包含可熔融加工的共聚物，其包含四氟乙烯的互聚單體；并且各個第二光學(xué)層包含非氟化聚合物材料，其選自聚(甲基丙烯酸甲酯) ’聚 (甲基丙烯酸甲酯)的共聚物；聚丙烯；丙烯的共聚物；聚苯乙烯；苯乙烯的共聚物；聚偏二氯乙烯；聚碳酸酯；熱塑性聚氨酯；乙烯的共聚物；環(huán)烯烴共聚物；以及它們的組合。另外， 可熔融加工的共聚物不是氟化乙烯-丙烯共聚物或全氟烷氧基樹脂，其中氟化乙烯-丙烯共聚物(即FEP)根據(jù)ASTM D 2116-07 “FEP-碳氟化合物模鑄和擠出材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”來定義，并且折射率=1.34，而全氟烷氧基樹脂(即PFA)根據(jù)ASTM D 3307-08 “全氟烷氧基 (PFA)-氟碳樹脂模鑄和擠出材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”來定義，并且折射率=1.35。然而，本發(fā)明還設(shè)想到處于ASTM D 2116-07和ASTM D 3307-08之外的包含四氟乙烯以及六氟乙烯和/或乙烯基醚的聚合物材料。有關(guān)更多細(xì)節(jié)，參見伴隨提交的美國臨時申請No. 61/141572(代理人案卷號No. 64819US002)，該臨時申請以引用的方式并入本文中。在另一個實施例中，每個第一光學(xué)層和各個第二光學(xué)層包含含氟聚合物材料。有關(guān)更多細(xì)節(jié)，參見隨附提交的美國臨時申請No.61/141591(代理人案卷號 No. 64817US002)，該臨時申請以引用的方式并入本文中。本發(fā)明的示例性層對包括(例如)聚(甲基丙烯酸甲酯)與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚(甲基丙烯酸甲酯)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚碳酸酯與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚碳酸酯與 (六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚碳酸酯與(乙烯和四氟乙烯的共聚物)層對；聚丙烯的共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚丙烯與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚苯乙烯與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對，其包括間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯和(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚苯乙烯的共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚苯乙烯的共聚物與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚乙烯的共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚乙烯的共聚物與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；(丙烯腈、苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；(丙烯腈、苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物)與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；環(huán)烯烴共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物) 層對；環(huán)烯烴共聚物與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；熱塑性聚氨酯與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；偏二氟乙烯的均聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；(乙烯和三氟氯乙烯的共聚物)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；(四氟乙烯、六氟丙烯和乙烯的共聚物)與(四氟乙烯、 六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；(四氟乙烯、六氟丙烯和乙烯的共聚物)與(乙烯和四氟乙烯的共聚物)層對；(四氟乙烯、六氟丙烯和乙烯的共聚物)與四氟乙烯和降冰片烯的共聚物層對；(乙烯和四氟乙烯的共聚物)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；或它們的組合。通過對第一光學(xué)層和第二光學(xué)層的適當(dāng)選擇，可將光學(xué)疊堆140設(shè)計成能反射或透射所需帶寬的光。根據(jù)以上討論，應(yīng)當(dāng)理解第二光學(xué)層的選擇不僅取決于多層光學(xué)膜的預(yù)期應(yīng)用，而且還取決于對第一光學(xué)層的選擇以及處理條件。當(dāng)光穿過光學(xué)疊堆140時，光或光的一些部分將被透射通過光學(xué)層、被光學(xué)層吸收或在光學(xué)層之間的界面處反射。透射通過光學(xué)層的光與吸光度、厚度和反射有關(guān)。透射(T)與吸光度(A)有關(guān)，其中A = -Iog T，并且％ A+% T+%反射=100%。反射是在光學(xué)層之間的每個界面處產(chǎn)生的。再參考圖1Β，第一光學(xué)層160和第二光學(xué)層162分別具有各自不同的折射率Ii1和 。 光可以在相鄰光學(xué)層的界面處反射，例如，在第一光學(xué)層160a和第二光學(xué)層16 之間的界面處；和/或在第二光學(xué)層16 和第一光學(xué)層160b之間的界面處反射。在相鄰光學(xué)層的界面處不反射的光通常穿過連續(xù)的層并且在某隨后的光學(xué)層中被吸收，在某隨后的界面處反射或者完全透射通過光學(xué)疊堆140。通常，將給定層對的光學(xué)層選擇成使得對于需要反射的那些光波長是基本透明的。在層對界面處不反射的光穿過至下一層對界面，在此處一部分的光被反射而未反射的光繼續(xù)前進，以此類推。這樣，具有多個光學(xué)層(例如，超過50 個、超過100個、超過1000個或者甚至超過2000個光學(xué)層)的光學(xué)層疊堆能夠產(chǎn)生高度的反射。通常，相鄰光學(xué)層的界面的反射性與反射波長下第一光學(xué)層和第二光學(xué)層上的折射率差值的平方成正比。層對之間的折射率的絕對差值(In1-Ii2I)通常為0.1或更大。第一光學(xué)層和第二光學(xué)層之間較高的折射率差值是所期望的，這是因為可以產(chǎn)生更多的光學(xué)本領(lǐng)(optical power)(例如，反射)，因此能夠獲得更多反射帶寬。然而，在本發(fā)明中，取決于所選擇的層對，層對之間的絕對差值可以小于0. 20、小于0. 15、小于0. 10、小于0. 05或者甚至小于0. 03。例如，PMMA和DYNEON HTE 1705X的絕對折射率差值為0. 12。通過選擇適當(dāng)?shù)膶訉?、層厚度?或?qū)訉?shù)，可以將光學(xué)疊堆設(shè)計成能透射或反射所需的波長。每個層的厚度均可以通過改變反射量或變動反射波長范圍來影響光學(xué)疊堆的性能。通常，光學(xué)層的平均單個層厚度為所關(guān)注波長的約四分之一，而層對厚度為所關(guān)注波長的約一半。光學(xué)層各自可以是四分之一波長厚，或者光學(xué)層可以具有不同的光學(xué)厚度， 只要層對的光學(xué)厚度之和為波長的一半(或其倍數(shù))。例如，為了反射400納米(nm)的光， 平均單個層厚度將為約lOOnm，而平均層對厚度將為約200nm。相似地，為了反射SOOnm的光，平均單個層厚度將為約200nm，而平均層對厚度將為約400nm。第一光學(xué)層160和第二光學(xué)層162可以具有相同的厚度。作為另外一種選擇，光學(xué)疊堆可以包含具有不同厚度的光學(xué)層以增加反射波長范圍。具有不止兩個層對的光學(xué)疊堆可以包含具有不同光學(xué)厚度的光學(xué)層以提供在一定波長范圍的反射。例如，光學(xué)疊堆可以包含被單獨調(diào)節(jié)以實現(xiàn)對具有特定波長的垂直入射光的最佳反射的層對，或者可以包含層對厚度的梯度以反射更大帶寬的光。特定層對的垂直反射主要取決于各個層的光學(xué)厚度，其中光學(xué)厚度被定義為層的真實厚度與其折射率的乘積。從光學(xué)層疊堆反射的光的強度是它的層對數(shù)和每個層對中光學(xué)層的折射率差值的函數(shù)。Ii1Cl1/Oi1C^n2(I2)的比(通常被稱為“f_比”)與給定層對在指定波長處的反射率相關(guān)。在f_比中，H1和n2是層對中的第一和第二光學(xué)層在指定波長下各自的折射率，而Cl1和d2是層對中的第一和第二光學(xué)層各自的厚度。通過對折射率、光學(xué)層厚度以及f_比的適當(dāng)選擇，可以對第一級反射的強度進行一定程度的控制。例如，使用約 0. 05至0. 3nm之間的層光學(xué)厚度可以獲得紫光000納米(nm)波長)至紅光(700nm波長) 的第一級可見光反射。通常，f"比偏差0. 5會導(dǎo)致更低程度的反射?？梢允褂霉溅?/2 = H1Cl^n2Cl2來調(diào)節(jié)光學(xué)層以反射在垂直入射角處的波長為λ 的光。在其他角度處，層對的光學(xué)厚度取決于穿過各組成光學(xué)層所經(jīng)歷的距離(其大于層的厚度)以及光學(xué)層的三個光軸中至少兩個的折射率。光學(xué)層各自可以是四分之一波長厚，或者光學(xué)層可以具有不同的光學(xué)厚度，只要光學(xué)厚度之和為波長的一半(或其倍數(shù))。 具有不止兩個層對的光學(xué)疊堆可以包含具有不同光學(xué)厚度的光學(xué)層以提供在一定波長范圍的反射。例如，光學(xué)疊堆可以包含被單獨調(diào)節(jié)以實現(xiàn)對具有特定波長的垂直入射光的最佳反射的層對，或者可以包含層對厚度的梯度以反射較大帶寬的光。典型的方法是全部或大部分使用四分之一波長的膜疊堆。在這種情況下，控制光譜需要控制膜疊堆內(nèi)的層厚分布。如果這些層為聚合物層，則由于和無機膜相比聚合物膜可達到的折射率差值相對較小，因此寬帶光譜(例如，在空氣中在較大的角度范圍內(nèi)反射可見光所需要的光譜)仍需要大量的層。結(jié)合用顯微鏡技術(shù)所獲得的層分布信息，使用美國專利No. 6，783，349 (Neavin等人)中所教導(dǎo)的軸向桿設(shè)備，可以調(diào)節(jié)這些光學(xué)疊堆的層厚度分布以提供改善的光譜特征。用于為多層光學(xué)膜提供受控光譜的理想技術(shù)包括1)如美國專利No. 6，783，349 (Neavin等人)中所教導(dǎo)的，使用軸向桿加熱器控制共擠出聚合物層的層厚度值。2)通過使用層厚度測量工具，例如(如)原子力顯微鏡、透射型電鏡或掃描電鏡， 在制備期間適時地反饋層厚度分布。3)光學(xué)建模以生成所需層厚度分布。4)基于所測的層分布與所需的層分布之間的差值進行重復(fù)軸向桿調(diào)節(jié)。層厚度分布控制的基本過程涉及根據(jù)目標(biāo)層厚度分布和所測的層厚度分布的差異來調(diào)整軸向桿區(qū)功率設(shè)置。為調(diào)節(jié)給定的輸入塊(feedblock)區(qū)域中的層厚度值所需的軸向桿功率增值，可首先以該加熱器區(qū)域中產(chǎn)生的所述層的每納米所得厚度變化對應(yīng)的熱輸入瓦特數(shù)來進行校準(zhǔn)。使用針對275個層的M個軸向桿區(qū)可以實現(xiàn)光譜的精密控制。一旦經(jīng)過校準(zhǔn)，就可以在給定目標(biāo)分布和所測的分布的情況下計算所需的功率調(diào)整?？梢灾貜?fù)該程序直到兩種分布一致。例如，可以將光學(xué)疊堆的層厚度分布(層厚度值)調(diào)節(jié)為大致線性的分布，其中第一(最薄)光學(xué)層被調(diào)節(jié)為對340nm光具有約四分之一波長的光學(xué)厚度(折射率乘以物理厚度)并向最厚層推進，所述最厚層被調(diào)節(jié)為對420nm光具有約四分之一波長厚的光學(xué)厚度。增加光學(xué)疊堆中的光學(xué)層數(shù)還可以提供更多的光學(xué)本領(lǐng)。例如，如果層對之間的折射率較小，那么光學(xué)疊堆可能達不到所需的反射，然而通過增加層對數(shù)就可以實現(xiàn)足夠的反射。在本發(fā)明的一個實施例中，光學(xué)疊堆包含至少2個第一光學(xué)層和至少2個第二光學(xué)層、至少5個第一光學(xué)層和至少5個第二光學(xué)層、至少50個第一光學(xué)層和至少50個第二光學(xué)層、至少200個第一光學(xué)層和至少200個第二光學(xué)層、至少500個第一光學(xué)層和至少500 個第二光學(xué)層或者甚至至少1000個第一光學(xué)層和至少1000個第二光學(xué)層。光學(xué)層的雙折射率(例如，由拉伸造成)是提高層對中光學(xué)層的折射率差值的另一種有效的方法。根據(jù)(例如)光學(xué)層數(shù)、f"比和折射率，包含以兩個相互垂直的面內(nèi)軸取向的層對的光學(xué)疊堆能夠反射極高百分比的入射光，從而是高效的反射器。如上所提到的，可以設(shè)計本發(fā)明的光學(xué)疊堆以反射或透射至少所關(guān)注的特定帶寬(即波長范圍)。在一個實施例中，本發(fā)明的光學(xué)疊堆透射以下中的至少一種約 400-700nm之間、約380_780nm之間或者甚至約350_800nm之間的波長的至少一部分；大于約700nm、大于約780nm或者甚至大于約800nm的波長的至少一部分；約700_2500nm之間、 約800-1300nm之間或者甚至約800_1100nm之間的波長的至少一部分；約300_400nm之間或者甚至約250-400nm之間的波長的至少一部分；小于約300nm的波長的至少一部分；或它們的組合?！爸辽僖徊糠帧北硎静粌H包含整個波長范圍，而且還包含波長的一部分，如至少 2nm、10nm、25nm、50nm或IOOnm的帶寬。“透射”表示在90度的入射角處，至少30%、40%、 50%、60%、70%、80%、85%、90%、92%或95%的所關(guān)注的波長被透射。在一個實施例中，本發(fā)明的光學(xué)疊堆反射以下中的至少一種約400-700nm之間、 約380-780nm之間或者甚至約350_800nm之間的波長的至少一部分；大于約700nm、大于約780nm或者甚至大于約800nm的波長的至少一部分；約700_2500nm之間、約800_1300nm 之間或者甚至約SOO-IlOOnm之間的波長的至少一部分；約300-400nm之間或者甚至約 250-400nm之間的波長的至少一部分；小于約300nm的波長的至少一部分；或它們的組合。 “反射”表示在 90 度的入射角處，至少 30%,40%,50%,60%,70%,80%,85%,90%,92% 或95 %的所關(guān)注的波長被反射?？梢赃x擇層對、層數(shù)和層厚度從而使得光學(xué)疊堆反射第一帶寬的光而透射第二帶寬的光。例如，光學(xué)疊堆可以透射可見光波長(例如，400-700nm)而反射紅外線波長(例如，700-2500nm)，透射紫外線波長(例如，250-400nm)而反射紅外線波長，或者透射紅外線波長而反射紫外線波長。由于戶外應(yīng)用，風(fēng)化也是光學(xué)疊堆和多層光學(xué)膜的一個重要特性。加速風(fēng)化研究是證明制品性能合格的一種辦法。一般地，使用與ASTMG-155 “在使用實驗室光源的加速測試設(shè)備中暴露非金屬材料的標(biāo)準(zhǔn)操作”中所述的那些類似的技術(shù)對多層光學(xué)膜進行加速風(fēng)化研究。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)疊堆基本上對UV穩(wěn)定。在一個實施例中，基本上對UV穩(wěn)定在本文中指的是，可包含附加的非光學(xué)結(jié)構(gòu)支持層(如表層)的光學(xué)疊堆當(dāng)暴露于ASTM G155-0fe中所述的風(fēng)化循環(huán)和以反射模式操作的D65光源時，在顏色、霧度和透射比方面基本不改變?；静桓淖冎傅氖桥c初始霧度％相比，霧度％的增加不超過15、10、8、5、2、 1. 5、1或甚至0. 5 ；與初始透射％相比，透射的降低不超過15、10、8、5、2或甚至1. 5，并且與初始Sb*相比，使用CIE LW色空間所獲得的Sb*(其中b*是用于定量聚合物膜的黃色的參數(shù))的增加不超過10、8、5、2、1或甚至0. 5。在一個實施例中，在6000小時風(fēng)化后，光學(xué)疊堆基本上對UV穩(wěn)定。
除了上述的光學(xué)疊堆，可以在多層光學(xué)膜中任選地應(yīng)用如圖IA中所示那些的附加層，以改進或提高多層光學(xué)膜的物理、化學(xué)和/或光學(xué)特性。在下文中詳細(xì)說明了可以在根據(jù)本發(fā)明的多層光學(xué)膜中任選地使用的涂層或?qū)拥姆窍拗菩粤斜?。在一個實施例中，多層光學(xué)膜包含一個或多個光學(xué)層。應(yīng)當(dāng)理解，多層光學(xué)膜可以由單個光學(xué)疊堆組成，或者可以由多個隨后結(jié)合以形成多層光學(xué)膜的光學(xué)疊堆制成?？梢蕴砑拥母郊庸鈱W(xué)層包括(例如)偏振器、反射鏡、透明對有色膜、有色對有色膜、冷光鏡或它們的組合。在一個實施例中，多層光學(xué)膜包含一個或多個非光學(xué)層，如(例如)一個或多個表層或一個或多個內(nèi)部非光學(xué)層，如(例如)光學(xué)層組之間的保護性界面層。非光學(xué)層可以用于提供多層光學(xué)膜結(jié)構(gòu)或保護其在加工過程中或加工后免遭破壞或損壞。對于一些應(yīng)用，可能需要包括犧牲性保護表層，其中表層和光學(xué)疊堆之間的界面粘合力被控制，以使得使用前可以將表層從光學(xué)疊堆上剝離。通常，對一個或多個非光學(xué)層進行布置，使得要被光學(xué)層透射或反射的光的至少一部分也穿過這些層(即，將這些層布置在經(jīng)過第一光學(xué)層和第二光學(xué)層或被第一光學(xué)層和第二光學(xué)層反射的光的路程中)。非光學(xué)層可以或可以不影響光學(xué)疊堆在所關(guān)注波長區(qū)內(nèi)的反射或透射性質(zhì)。一般來講，它們不應(yīng)影響光學(xué)疊堆的光學(xué)性質(zhì)。對于非光學(xué)層，可以選擇這樣的材料該材料能為多層光學(xué)膜賦予或改善諸如 (例如)抗撕扯性能、抗穿刺性、韌性、耐候性和/或耐化學(xué)性之類的特性。當(dāng)選擇在(例如)抗撕裂層中使用的材料時，應(yīng)考慮多種因素，如斷裂伸長百分比、楊氏模量、抗撕強度、 對內(nèi)層的粘合力、所關(guān)注波長的透射百分比和吸光度、光學(xué)清晰度和霧度、耐侯性和對各種氣體和溶劑的滲透性。可以用作抗撕裂層的材料的例子包括聚碳酸酯；聚碳酸酯和共聚酯的共混物；聚乙烯的共聚物；聚丙烯的共聚物；乙烯和四氟乙烯的共聚物；六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物以及聚對苯二甲酸乙二酯。非光學(xué)層可以為任何合適的材料，并且可以與光學(xué)疊堆中使用的材料中的一種相同。當(dāng)然，重要的是，所選材料的光學(xué)特性不會太損害光學(xué)疊堆的光學(xué)特性。非光學(xué)層可以由多種聚合物形成，其包括在第一和第二光學(xué)層中使用的任何聚合物材料。在一些實施例中，選擇用于非光學(xué)層的材料與選擇用于第一光學(xué)層的聚合物材料和/或選擇用于第二光學(xué)層的聚合物材料類似或相同?？梢詫⑷芜x的紫外線吸收層施加到多層光學(xué)膜以保護多層光學(xué)膜使其不受可引起劣化的紫外線輻射。太陽光，特別是^Onm至400nm的紫外線輻射可以引起塑料的劣化， 這進而又引起顏色變化以及光學(xué)和機械性能變差。抑制光致氧化劣化對于要求長期耐久性的戶外應(yīng)用而言是重要的。聚對苯二甲酸乙二醇酯對紫外線輻射的吸收(例如，從360nm 左右開始)在低于320nm時顯著增加，而在低于300nm處非常明顯。聚萘二甲酸乙二醇酯強烈吸收310-370nm范圍內(nèi)的紫外線輻射，吸收尾部延伸至約410nm，并且吸收最大值出現(xiàn)在352nm和337nm處。鏈斷裂發(fā)生在存在氧氣的情況下，并且主要光致氧化產(chǎn)物為一氧化碳、二氧化碳和羧酸。除了酯基團的直接光解外，還必須考慮氧化反應(yīng)，其經(jīng)由過氧化物自由基同樣形成二氧化碳。紫外線吸收層包含聚合物和紫外線吸收劑。通常，聚合物是熱塑性聚合物，但這不是必須的。合適的聚合物的例子包括聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二酯)、含氟聚合物、聚酰胺、丙烯酸類樹脂(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯))、有機硅聚合物(例如，熱塑性有機硅聚合物)、苯乙烯聚合物、聚烯烴、烯屬共聚物(例如，以商品名TOPAS COC可獲得的乙烯和降冰片烯的共聚物)、有機硅共聚物、氨基甲酸酯或它們的組合(例如，聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏二氟乙烯的共混物)。紫外線吸收層通過吸收紫外光來防護多層光學(xué)膜。通常，紫外線吸收層可以包含任何能夠長時間耐受紫外線輻射的聚合物組合物(即聚合物加上添加劑)。通常將多種紫外光吸收和穩(wěn)定添加劑摻入到紫外線吸收層以輔助其保護多層光學(xué)膜的功能。添加劑的非限制性例子包括一種或多種選自紫外光吸收劑、受阻胺光穩(wěn)定劑、 抗氧化劑以及它們的組合的化合物。UV穩(wěn)定劑(例如，紫外線吸收劑)是可以干預(yù)光致劣化的物理及化學(xué)過程的化學(xué)化合物。因此，可以通過使用含有至少一種紫外線吸收劑以有效吸收波長小于約400nm的光的紫外線吸收層，來防止聚合物受到紫外線輻射的光致氧化。紫外線吸收劑通常以能吸收至少70 %、通常80 %、更通常大于90 %或者甚至大于99 %的180nm至400nm波長范圍的入射光的量包含在紫外線吸收層中。典型的紫外線吸收層厚度在10微米至500微米，不過還可以使用更薄和更厚的紫外線吸收層。通常，紫外線吸收劑以2重量％至20重量％的量存在于紫外線吸收層中，但是還可以使用更低和更高的量。一種示例性UV吸收化合物為苯并三唑化合物、5-三氟甲基-2-(2-羥基-3-α -枯基-5-叔辛基苯基)-2Η-苯并三唑。其他示例性苯并三唑包括(例如)2-(2-羥基-3，
5-二 - α -枯基苯基)-2Η-苯并三唑、5-氯-2- (2_羥基_3_叔丁基_5_甲基苯基)-2Η-苯并三唑、5-氯-2- (2-羥基-3，5- 二-叔丁基苯基)-2Η-苯并三唑、2- (2-羥基-3，5- 二-叔戊基苯基)-2Η-苯并三唑、2- (2-羥基-3- α -枯基-5-叔辛基苯基)-2Η-苯并三唑、2- (3-叔丁基-2-羥基-5-甲基苯基)-5-氯-2Η-苯并三唑。其他示例性UV吸收化合物包括2-(4，
6-二苯基-1-3，5-三嗪-2-基)-5-己氧基苯酚和由Ciba Specialty Chemicals Corp. (Tarrytown, NY)以商品名“TINUVIN 1577”和“TINUVIN 900”出售的那些。另外，紫外線吸收劑可以與受阻胺光穩(wěn)定劑(HALQ和/或抗氧化劑組合使用。示例性HALS包括由Ciki Specialty Chemicals Corp.以商品名 “CHIMASSORB 944” 和 “TINUVIN 123” 出售的那些。 示例性抗氧化劑包括由Ciba Specialty Chemicals Corp.以商品名“IRGAN0X 1010”和 "ULTRAN0X 6 ”出售的那些。除了將UVA、HALS和抗氧化劑加到紫外線吸收層之外，可以將UVA、HALS和抗氧化劑加到其他層，包括本發(fā)明的第一或第二光學(xué)層在內(nèi)。在另一個實施例中，可以將任選的紅外線吸收層應(yīng)用到多層光學(xué)膜以防護多層光學(xué)膜不受紅外線輻射。紅外線吸收層包含聚合物和紅外線吸收劑。紅外線吸收層可被涂覆到多層光學(xué)膜上或者可被擠出共混到聚合物層中。示例性的頂吸收化合物包括銦錫氧化物；銻錫氧化物；紅外線吸收染料，如由Epolin，Inc. (Newark, NJ)以商品名“EP0LIGHT 4105”、“EP0LIGHT 2164”、“EP0LIGHT 3130” 禾口 “EP0LIGHT 3072” 出售的那些；雜多酸類，如美國專利No. 4，244, 741 (Kruse)中所述的那些；金屬絡(luò)合物，如美國專利No. 3，850, 502 (Bloom)中所述的那些；鎳絡(luò)合染料，如SDE8832，得自H. W. Sands Corp. (Jupiter, FL)；和鈀絡(luò)合染料，如 SDA5484，同樣得自 H. W. Sands Corp.。
為了進一步提高多層光學(xué)膜的反射和/或透射性能或視覺特性，可以將另外的添加劑加入到至少一個層中。例如，可以用油墨、染料或顏料處理多層光學(xué)膜以改變外觀或定制用于特定應(yīng)用的多層光學(xué)膜。因此，例如，可以用油墨或其他印刷標(biāo)記處理多層光學(xué)膜， 所述印刷標(biāo)記如用于顯示產(chǎn)品信息、廣告、裝飾或其他信息的那些?？梢允褂酶鞣N技術(shù)在多層光學(xué)膜上印刷，如(例如)網(wǎng)版印刷、凸版印刷和平版印刷。還可以使用各種類型的油墨， 包括(例如)一種或兩種組分的油墨、氧化干燥和紫外線干燥的油墨、溶解的油墨、分散的油墨和100%油墨系統(tǒng)。多層光學(xué)膜的外觀還可以是彩色的，如(例如)將染色層層合到多層光學(xué)膜上，將著色涂層施加到多層光學(xué)膜的表面上，將顏料包含在一個或多個層(例如， 第一或第二光學(xué)層、另外的光學(xué)層或非光學(xué)層)中或上述方式的組合。在本發(fā)明中同時設(shè)想到可見化合物和近紅外化合物，它們包括(例如)熒光增白劑，如吸收紫外線并在可見光范圍發(fā)熒光的化合物。其他可以包含在多層光學(xué)膜中的添加劑包括顆粒。例如，可以將炭黑顆粒分散在聚合物中或涂覆到基材上以提供遮蔽。另外或者作為另外一種選擇，還可以將小顆粒的非顏料型(non-pigmentary)氧化鋅、銦錫氧化物和氧化鈦用作阻擋、反射或散射添加劑以最大程度降低紫外線輻射劣化。納米級顆粒對可見光是透明的，同時散射或吸收有害的紫外線輻射，從而減少對熱塑性塑料的損害。美國專利NO.5，504，134(Palmer等人)描述了通過使用直徑在約0. 001微米至約0. 20微米范圍內(nèi)(更通常直徑在約0. 01微米至約0. 15 微米范圍內(nèi))的金屬氧化物顆粒來減弱因紫外線輻射引起的聚合物基材劣化。美國專利 No. 5，876，688 (Laundon)教導(dǎo)了制備微粉化氧化鋅的方法，所述微粉化氧化鋅足夠小從而在作為紫外線阻擋劑和/或散射劑摻入在油漆、涂料、面漆、塑料制品和化妝品中時是透明的，微粉化氧化鋅非常適合在本發(fā)明中使用。這些可以減弱紫外線輻射的粒度在IO-IOOnm 范圍內(nèi)的細(xì)小顆粒(例如，氧化鋅和氧化鈦)可從Kobo Products公司(South Plainfield， NJ)商購獲得。多層光學(xué)膜可以任選地包含耐磨層。該耐磨層可以包含任何對所關(guān)注的波長透明的耐磨材料?？构尾镣苛系睦影ㄓ蒐ubrizol Advanced Materials, Inc. (Cleveland, OH)以商品名“TECOFLEX”出售的熱塑性氨基甲酸酯，其包含5重量％的由Ciki Specialty Chemicals Corp.以商品名“TINUVIN 405”出售的紫外線吸收劑、2重量％的由Ciba Specialty Chemicals Corp.以商品名“TINUVIN 123”出售的受阻胺光穩(wěn)定劑和 3重量％的由Ciba Specialty Chemicals Corp.以商品名“TINUVIN 1577”出售的紫外線吸收劑；和由熱固化納米二氧化硅硅氧烷填充的聚合物組成的抗刮擦涂料，所述聚合物由 California Hardcoating Co. (Chula Vista, CA)以商品名 “PERMA-NEW 6000 透明硬涂層溶液(PERMA-NEW 6000 CLEAR HARD COATING SOLUTION) ” 出售。耐磨層可以任選地包含至少一種抗污組分?？刮劢M分的例子包括含氟聚合物、 有機硅聚合物、二氧化鈦顆粒、多面寡聚倍半硅氧烷(例如，如由Hybrid Plastics of Hattiesburg, MS以商品名“P0SS”出售的)或它們的組合。耐磨層還可以包含導(dǎo)電填料， 通常是透明的導(dǎo)電填料。本發(fā)明的多層光學(xué)膜可以任選地包含一個或多個界面膜或涂層以改變多層光學(xué)膜對于某些氣體或液體的傳輸性。這些界面膜或涂層抑制水蒸氣、有機溶劑、氧氣和/或二氧化碳傳輸透過該膜。界面膜或涂層在高濕度環(huán)境中可以是特別合乎需要的，在這種環(huán)境中多層光學(xué)膜的組件可能由于水分滲透而發(fā)生變形。還可以考慮附加的任選的層，例如，防靜電涂層或膜和防霧材料。任選的附加層可以比光學(xué)疊堆的各個光學(xué)層更厚、更薄或厚度相同。任選的附加層的厚度通常為各個光學(xué)層中的至少一個的厚度的至少四倍，典型地為至少10倍，并且可以為至少100倍或以上?？梢愿淖兏郊訉拥暮穸纫灾苽渚哂刑囟ê穸鹊亩鄬庸鈱W(xué)膜。在多層光學(xué)膜中，可以通過共擠出法或本領(lǐng)域已知的任何粘合技術(shù)來施加任選的附加層，所述粘合技術(shù)包括(例如)使用粘合劑、溫度、壓力或上述方式的組合。如果存在， 任選的粘結(jié)層有利于多層光學(xué)膜的各層之間的粘合，主要是光學(xué)疊堆和任選的附加層之間的粘合。粘結(jié)層可以是有機的(例如，聚合物層)或無機的。示例性的無機粘結(jié)層包括金屬氧化物，如(例如)二氧化鈦、氧化鋁或它們的組合?？梢酝ㄟ^任何適合的方式提供粘結(jié)層，包括溶劑澆注和粉末涂覆技術(shù)。為了不降低多層光學(xué)膜的性能，任選的粘結(jié)層通?；旧喜晃账P(guān)注波長范圍內(nèi)的光?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的方法，通過諸如(例如)共擠出、層合、涂覆、氣相沉積的技術(shù)或它們的組合來加工光學(xué)疊堆。在共擠出法中，將聚合物材料共擠出成幅材 (web) 0在共擠出法中，優(yōu)選的是兩種聚合物材料具有相似的流變性(例如，熔體粘度)以防止層不穩(wěn)定性或不均勻性。在層合法中，將聚合物材料片層疊在一起，然后使用熱、壓力和/或粘合劑進行層合。在涂覆法中，將一種聚合物材料的溶液涂覆到另一種聚合物材料。 在氣相沉積法中，將一種聚合物材料氣相沉積到另一種聚合物材料。另外，可以將功能性添加劑加到第一光學(xué)層、第二光學(xué)層和/或任選的附加層以改善加工。功能性添加劑的例子包括加工添加劑，其可以(例如)提高流動性和/或減少熔體破裂。參照美國專利No. 5，552，927 (Wheatley 等人)；No. 5，882，774 (Jonza 等人)； No. 6，827，886 (Neavin等人)和No. 6，830，713 (Hebrink等人)，可以獲得與光學(xué)疊堆和多層光學(xué)膜的材料選擇以及制備有關(guān)的另外的考慮因素。通常，將第一和第二光學(xué)層以及任選的附加層的聚合物材料選擇為具有相似流變性(例如，熔體粘度)的，從而使得它們可以在不發(fā)生流動擾動的情況下共擠出。所使用的第一和第二光學(xué)層以及任選的附加層還應(yīng)具有足夠的界面粘合力，從而使得多層光學(xué)膜不會分層。實現(xiàn)各個折射率之間的所需關(guān)系(并因此實現(xiàn)光學(xué)疊堆的光學(xué)性質(zhì))的能力受到用于制備光學(xué)疊堆的加工條件的影響。在一個實施例中，多層光學(xué)膜通常通過如下步驟進行制備共擠出各個聚合物材料以形成多層光學(xué)膜，然后通過在所選溫度下拉伸來對多層光學(xué)膜進行取向，任選地隨后在所選溫度下進行熱定形?；蛘撸瑪D出和取向步驟可同時進行。多層光學(xué)膜可在機器方向上被拉伸(如用長度取向機)或在寬度方向上被拉伸 (用拉幅機)。選擇預(yù)拉伸溫度、拉伸溫度、拉伸速度、拉伸比、熱定型溫度、熱定型時間、熱定型松弛和橫向拉伸松弛，以獲得具有所需折射率關(guān)系的多層光學(xué)膜。這些變量是彼此相關(guān)的；因此，例如，可采用相對低的拉伸速率，如果與(例如)相對低的拉伸溫度相結(jié)合的話。對于普通技術(shù)人員來說，如何選擇這些變量的適當(dāng)組合以實現(xiàn)所需的多層光學(xué)膜將是顯而易見的。通常，如果拉伸膜，則優(yōu)選的是在一個拉伸方向上的拉伸比在1 2至1 10 或1 3至1 7的范圍內(nèi)并且在與這一個拉伸方向垂直的方向上的拉伸比在1 0.2至1 10或者甚至1 0.2至1 7的范圍內(nèi)。在一些實施例中，整體拉伸比大于3 1、大于4 1或甚至大于6 1。多層光學(xué)膜通常是柔順的材料片。為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“適形的”是指多層光學(xué)膜在尺寸上是穩(wěn)定的，但又具有柔韌特性，這種特性使得隨后模鑄或成形為各種形式成為可能。在一個實施例中，可以將多層光學(xué)膜熱成形為用于特定的最終用途應(yīng)用的各種形狀或結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的多層光學(xué)膜在建筑制品中使用。在一些實施例中，可以單獨使用多層光學(xué)膜，或者可以將多層膜設(shè)置在柔性無機或有機材料、織造或非織造材料、纖維網(wǎng)片或另一種聚合物材料(如聚合物膜)上。例子包括玻璃纖維、PTFE纖維、得自Ε. I. du Pont de Nemours and Co.的“KEVLAR”或金屬網(wǎng)片?？梢允褂脽?、壓力和/或粘合劑將多層光學(xué)膜粘合到柔性無機或有機材料、織造或非織造材料、纖維網(wǎng)片或聚合物材料。在一些實施例中，多層光學(xué)膜是張力構(gòu)造或襯墊構(gòu)造的一部分。在張力構(gòu)造中，多層光學(xué)膜被固定到剛性框架(例如，木質(zhì)、金屬和/或塑料框架)。通常，使用機械緊固件(例如，夾具)將多層光學(xué)膜固定在框架中。通常，張力構(gòu)造限于較小的構(gòu)造，如窗、溫室或較小尺寸的屋頂。圖2中示出了襯墊構(gòu)造的一個示例性實施例。襯墊構(gòu)造200包含外片202、內(nèi)片 206和任選的中間片204。將各個片熔接、粘合或或以其他方式放置在一起，然后固定到夾架210a和210b中。外片202、內(nèi)片206和任選的中間片204限定了可充氣的空間220和 240。襯墊構(gòu)造可以包含一個、兩個或更多個片，例如，如圖2中所述的3個片，或者甚至 5個或更多個片。再參考圖2中的襯墊構(gòu)造的示例性實施例，外片202、內(nèi)片206和任選的中間片204是由平的適形的聚合物材料片(即聚合物膜)組成的。在襯墊構(gòu)造中使用的傳統(tǒng)膜為ETFE，但是可以將其他聚合物材料如PVC(聚氯乙烯)和HTE用于適形的片。將兩片或更多片聚合物材料在邊緣處接合并用低壓空氣充氣。可以對兩個或更多個層充氣以形成襯墊。內(nèi)部壓力對聚合物材料片進行預(yù)加強，從而使得襯墊構(gòu)造能夠經(jīng)受外部負(fù)荷如風(fēng)和雪。壓力通常在200-600帕斯卡之間。在多層襯墊中，外片通常是最厚的(約200微米至 300微米)，這是因為它必須經(jīng)受外部條件。內(nèi)片可以是較薄的。可以將適形的聚合物材料片在邊緣處夾到框架，而框架可以固定到其他的結(jié)構(gòu)。適形的聚合物材料片可以緩沖少許的移動。應(yīng)當(dāng)理解多層光學(xué)膜同樣適用于單個外片，外片由于內(nèi)外壓差而保持拉緊。在本發(fā)明的一個實施例中，本發(fā)明的多層光學(xué)膜為外片、內(nèi)片和/或中間片中的至少一個。在本發(fā)明的另一個實施例中，將多層光學(xué)膜設(shè)置到聚合物膜片的外表面、聚合物膜片的內(nèi)表面中的至少一者上或者夾在聚合物材料片之一的內(nèi)外表面之間。例如，可以將多層光學(xué)膜設(shè)置到外片202的外表面上、外片202的內(nèi)表面上，或者如果外片202由兩層 ETFE組成的話，則可以將多層光學(xué)膜夾在構(gòu)成外片202的兩層ETFE之間。襯墊構(gòu)造可以包含附加組件，如WO專利公開2007/096781 (Temme等人)中所公開的用于減少噪聲的流體。當(dāng)多層光學(xué)膜附接到支持結(jié)構(gòu)(例如，襯墊構(gòu)造、張力構(gòu)造或柔性無機或有機材料、織造或非織造纖維網(wǎng)片)上時，在一個實施例中，支持結(jié)構(gòu)中的多層光學(xué)膜具有小于 2. 5GPa(千兆帕斯卡)、小于2GPa、小于1. 5GPa或者甚至小于IGPa的彎曲模量。在一個實施例中，可以在建筑應(yīng)用中使用多層光學(xué)膜，如(例如)屋頂覆蓋物、部分屋頂覆蓋物、建筑物立面覆蓋物、圓屋頂覆蓋物(例如，加壓構(gòu)造)、用于分隔目的的墻、 外層(例如，在建筑物側(cè)面和屋頂上所使用的)、窗、門、天窗、中庭或上述應(yīng)用的組合?？梢栽O(shè)計在建筑應(yīng)用中使用的多層光學(xué)膜以透射可見光但反射紅外線波長，從而獲得會降低建筑物中的熱負(fù)荷的透明覆蓋物。在另一個實施例中，可以設(shè)計在溫室應(yīng)用中使用的多層光學(xué)膜以透射紫外線波長，從而獲得植物的最大生長。本發(fā)明的多層光學(xué)膜可以提供優(yōu)點，其包括與由不包含含氟聚合物光學(xué)層的光學(xué)疊堆制成的多層光學(xué)膜相比，具有不燃性或低易燃性、改善的透明性、改善的耐腐蝕性、 改善的廣播信號的接收和/或改善的風(fēng)化能力。以下實例進一步說明了本發(fā)明的優(yōu)點和實施例，但是這些實例中所提及的具體材料及其量以及其他條件和細(xì)節(jié)均不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的不當(dāng)限制。除非另有規(guī)定或者顯而易見，否則所有的材料均可商購獲得或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。^M以下具體但非限制性的實例將用來闡明本發(fā)明。除非另外指明，否則實例中所有的份數(shù)、百分比、比率等均按重量計。實例1-12 如下所述制備了多種氟化聚合物材料的澆鑄膜。以速率X將氟化聚合物材料遞送到以螺桿速度Y運行的單螺桿擠出機中。在合適的溫度下將擠出物擠出并且將其以輥速Z澆注到三輥疊堆上并旋繞。用測微規(guī)測得每個膜的厚度為500微米(μπι)厚。在下表1中示出了每個受試樣品的實例、遞送速率(千克/小時(kg/hr))、螺桿速度(轉(zhuǎn)/分鐘(rpm))和輥速(米/分鐘(m/min))。所有氟化聚合物材料均得自Dyneon LLC. (Oakdale, MN.)。用分光光度計(LAMBDA 950 UV/VIS/NIR，得自 PerkinElmer, Inc. (ffaltham,MA))測量每個澆鑄膜。表權(quán)利要求
1.一種建筑制品，其包含具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，其中所述光學(xué)疊堆包含多個第一光學(xué)層和與所述多個第一光學(xué)層以重復(fù)次序布置的多個第二光學(xué)層，其中所述多個光學(xué)層中的至少一個包含含氟聚合物材料并且所述光學(xué)疊堆對UV穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑制品，其中所述含氟聚合物材料包括衍生自下列單體中的至少一種的互聚單元的均聚物或共聚物TFE、VDF、HFP、CTFE、(氟代烷基乙烯基)醚、(氟代乙烯基烷氧基)醚、氟化苯乙烯、HFP0、氟化硅氧烷或它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的建筑制品，其中所述含氟聚合物材料包括下列物質(zhì)中的至少一種TFE的均聚物、乙烯和TFE共聚物的共聚物；TFE、HFP和VDF的共聚物；VDF的均聚物； VDF的共聚物；VF的均聚物；HFP和TFE的共聚物；TFE和丙烯的共聚物；TFE和(全氟乙烯基)醚的共聚物；TFE和全氟烷基乙烯基醚的共聚物；TFE、(全氟乙烯基)醚和(全氟甲基乙烯基)醚的共聚物；HFP、TFE和乙烯的共聚物；三氟氯乙烯的均聚物；乙烯和CTFE的共聚物；HFPO的均聚物；4-氟-(2-三氟甲基)苯乙烯的均聚物；TFE和降冰片烯的共聚物；HFP 和VDF的共聚物；或它們的組合。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其中所述多個光學(xué)層中的至少一個包含衍生自下列單體中的至少一種和/或下列官能團中的至少一種的互聚單元的均聚物或共聚物，所述單體為丙烯酸酯、烯烴、苯乙烯、碳酸酯、乙酸乙烯酯、偏二氯乙烯、二甲基硅氧烷、硅氧烷或它們的組合；所述官能團為氨基甲酸酯和聚酯或它們的組合。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其中每個第一光學(xué)層包含可熔融加工的共聚物，所述共聚物包含四氟乙烯的互聚單體，前提條件是所述可熔融加工的共聚物不是根據(jù)ASTM D 2116-07的氟化乙烯-丙烯共聚物或根據(jù)ASTM D 3307-08的全氟烷氧基樹脂；并且每個第二光學(xué)層包含選自以下的非氟化聚合物材料聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚 (甲基丙烯酸甲酯)的共聚物；聚丙烯；丙烯的共聚物；聚苯乙烯；苯乙烯的共聚物；聚偏二氯乙烯；聚碳酸酯；熱塑性聚氨酯；乙烯的共聚物；環(huán)烯烴共聚物；以及它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的建筑制品，其中所述可熔融加工的共聚物選自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物；六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物；四氟乙烯和丙烯的共聚物；四氟乙烯和降冰片烯的共聚物；以及乙烯和四氟乙烯的共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的建筑制品，其中每個第一光學(xué)層和每個第二光學(xué)層包含含氟聚合物材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑制品，其中所述光學(xué)疊堆包含選自以下的層對聚(甲基丙烯酸甲酯)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚(甲基丙烯酸甲酯)與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚碳酸酯與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚碳酸酯與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚碳酸酯與(乙烯和四氟乙烯的共聚物)層對；聚丙烯的共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚丙烯與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚苯乙烯與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚苯乙烯的共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚苯乙烯的共聚物與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；聚乙烯的共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；聚乙烯的共聚物與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；環(huán)烯烴共聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；環(huán)烯烴共聚物與(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)層對；以及熱塑性聚氨酯與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物) 層對；偏二氟乙烯的均聚物與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；(乙烯和三氟氯乙烯的共聚物)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對；(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)與(乙烯和四氟乙烯的共聚物)層對；(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物)與四氟乙烯和降冰片烯的共聚物層對；以及(乙烯和四氟乙烯的共聚物)與(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物)層對。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-8中任一項所述的建筑制品，其中所述含氟聚合物材料包含至少三種不同的單體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-8中任一項所述的建筑制品，其中所述含氟聚合物材料包含至少四種不同的單體。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其中所述光學(xué)疊堆透射下列波長范圍中的至少一種a)約400-700nm之間的波長的至少一部分；b)大于約700nm的波長的至少一部分；c)小于約300nm的波長的至少一部分；或d)約300-400nm之間的波長的至少一部分。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其中所述光學(xué)疊堆反射下列波長范圍中的至少一種a)約400-700nm之間的波長的至少一部分；b)大于約700nm的波長的至少一部分；c)小于約300nm的波長的至少一部分；或d)約300-400nm之間的波長的至少一部分。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其中所述多層光學(xué)膜還包含以下物質(zhì)中的至少一種a)印花；b)粘合劑；c)抗撕裂層；d)表層；或e)保護性界面層。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其還包含UV吸收化合物、頂吸收化合物或它們的組合，其中所述可熔融加工的共聚物、非氟化聚合物材料或任選的附加層包含所述UV吸收化合物、所述頂吸收化合物或它們的組合。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其中將所述多層光學(xué)膜布置在柔性無機或有機材料、織造或非織造材料、纖維網(wǎng)片或聚合物材料上。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品，其中所述多層光學(xué)膜處于襯墊構(gòu)造或張力構(gòu)造中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的建筑制品，其中所述多層光學(xué)膜為所述襯墊構(gòu)造的外片、 中間片或內(nèi)片中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的建筑制品，其中所述襯墊構(gòu)造還包括包含乙烯和四氟乙烯的互聚單元的聚合物膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的建筑制品，其中所述多層光學(xué)膜被層合到所述聚合物膜的外表面、所述聚合物膜的內(nèi)表面中的至少一個，或者夾在所述聚合物膜的所述外表面和所述內(nèi)表面之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-19中任一項所述的建筑制品，其中所述多層光學(xué)膜被布置在支持結(jié)構(gòu)中并且所述支持結(jié)構(gòu)中的多層光學(xué)膜具有小于2. 5GPa的撓曲模量。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項所述的建筑制品，其中所述支持結(jié)構(gòu)中的多層光學(xué)膜具有小于IGPa的撓曲模量。
22.一種使用根據(jù)權(quán)利要求15-21中任一項所述的建筑制品的方法，所述方法包括在屋頂構(gòu)造、建筑物立面構(gòu)造、墻壁構(gòu)造、外層構(gòu)造、窗構(gòu)造、天窗構(gòu)造、中庭構(gòu)造或上述構(gòu)造的組合中使用所述建筑制品。
23.一種制備根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的建筑制品的方法，其包括將具有第一折射率的第一光學(xué)層與具有第二折射率的第二光學(xué)層交替以構(gòu)造出包含多個層的光學(xué)疊堆，其中所述第一折射率不同于所述第二折射率，所述光學(xué)層中的至少一個包含含氟聚合物材料并且所述光學(xué)疊堆對UV穩(wěn)定。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的制備建筑制品的方法，其包括下列過程中的至少一個a)將所述第一光學(xué)層和所述第二光學(xué)層共擠出成幅材；b)將所述第一光學(xué)層的片層疊到所述第二光學(xué)層上，或者將所述第二光學(xué)層的片層疊到所述第一光學(xué)層上，然后進行層合；c)將所述第一光學(xué)層的溶液涂覆到所述第二光學(xué)層上，或者將所述第二光學(xué)層的溶液涂覆到所述第一光學(xué)層上；d)將所述第一光學(xué)層氣相沉積到所述第二光學(xué)層上，或者將所述第二光學(xué)層氣相沉積到所述第一光學(xué)層上；或e)上述過程的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑制品，其包含具有光學(xué)上薄的聚合物層的多層光學(xué)膜，其中所述光學(xué)上薄的聚合物層中的至少一個包含含氟聚合物，并且其中所述多層光學(xué)膜對UV穩(wěn)定。
文檔編號B32B27/28GK102325650SQ200980157341
公開日2012年1月18日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·F·澤亨特邁爾, 托馬斯·J·布隆, 蒂莫西·J·赫布林克, 路德維?！っ窢?申請人:3M創(chuàng)新有限公司