顏色穩(wěn)定的熱塑性組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及聚碳酸酯組合物，并且更具體地，涉及具有增強(qiáng)的光學(xué)性質(zhì)的聚碳酸 酯組合物、制備方法及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯可以提供許多有益的性質(zhì)，并且用于制造寬范圍應(yīng)用的制品和組件，從 汽車零件到電子器具。然而，聚碳酸酯當(dāng)其老化時，特別是在熱和/或光暴露下，可以經(jīng)受 光吸收和/或傳輸性質(zhì)（透射性質(zhì)，transmitting properties)的改變，導(dǎo)致降低光傳輸 和/或顏色的改變。例如，當(dāng)聚碳酸酯加工為制品時以及當(dāng)其在熱和/或光的影響下老化 時，聚碳酸酯可以發(fā)展成淡黃色的色調(diào)并且變得更深。
[0003] 因此在本領(lǐng)域仍然需要在各種老化條件下可以提供所需光吸收和/或傳輸性質(zhì) 的聚碳酸酯組合物，包括當(dāng)聚碳酸酯組合物加工成制品（例如，通過注射模制）和/或當(dāng)在 提升的溫度或延長的持續(xù)時間下老化時，具有低黃度和高透光性的聚碳酸酯組合物。
[0004] 眾所周知某些添加劑可以改善原始聚碳酸酯（virgin polycarbonate)的顏色特 征。主要的抗氧化劑諸如受阻酚可以添加至聚碳酸酯中以降低老化期間所形成制品的變 色。這些添加劑防止在固體狀態(tài)的材料隨時間的變色。次要的抗氧化劑諸如亞磷酸酯可 以保護(hù)高溫加工期間在熔融狀態(tài)（諸如利用注射模制）的材料，導(dǎo)致所形成制品更佳的顏 色。這兩種類型的抗氧化劑可以組合以優(yōu)化形成之后的制品以及在它的壽命期間的顏色； 然而，這種組合不可以在各種應(yīng)用中有效達(dá)到所需的變色性能，諸如長路徑長度照明應(yīng)用， 諸如厚透鏡、光導(dǎo)等。盡管某些次要的抗氧化劑，例如基于季戊四醇的那些，在模制期間可 以是有效的，但是它們降低更長時期的顏色穩(wěn)定性以及因此不能以高水平添加。
[0005] 多官能環(huán)氧化物可以作為用于聚合物樹脂的添加劑使用，具有增加粘度、改善水 解穩(wěn)定性以及再可利用性的目的。然而，對于許多聚碳酸酯組合物，諸如具有大于150ppm 的游離羥基含量和/或由具有大于按重量計(jì)2ppm的硫含量的雙酚制備的那些，環(huán)氧添加劑 可以實(shí)際上增加模制品的黃度（yellowness)。
[0006] EP 0 320 658 Al顯示季戊四醇（pentaerythrol)類亞磷酸酯穩(wěn)定劑作為加工穩(wěn) 定劑用于聚碳酸酯組合物是有用的，但是沒有研究（熱）老化的效果。該專利顯示了環(huán)氧 添加劑不應(yīng)添加至組合物。
[0007] EP 0 885 929 Al公開了包含季戊四醇類二亞磷酸酯和環(huán)氧添加劑的組合物具有 改善可成型加工性，降低張口（splay)以及改善水解穩(wěn)定性的目的。沒有探究熱老化。沒 有描述使用有機(jī)純度高于99. 7%和/或限制BPA中的羥基含量的BPA制作聚碳酸酯。
[0008] US 4, 076, 686公開了當(dāng)以環(huán)氧添加劑部分地代替二烷基氫亞磷酸酯時，包含環(huán)氧 和亞磷酸酯的聚碳酸酯組合物的顯示出優(yōu)勢。在顏色穩(wěn)定性上示出的優(yōu)勢較小，并且似乎 是由于降低了亞磷酸酯水平。
[0009] US 7, 297, 381公開了用于光擴(kuò)散（光漫射，light-diffusing)膜和制品的包含環(huán) 氧和亞磷酸酯的聚碳酸酯組合物。這些材料包含光擴(kuò)散顆粒使其不適合用于透鏡、光導(dǎo)、顯 示面板和其他透明度關(guān)鍵的應(yīng)用。
[0010] US2013/0035441A1公開了界面聚合透明的聚碳酸酯，其中聚碳酸酯具有低于 150ppm的羥基基團(tuán)以及小于2ppm的硫化合物，其具有有利的光學(xué)性質(zhì)，諸如低起始顏色以 及在熱老化中的良好顏色穩(wěn)定性。US2013/0108820A1公開了制作BPA和具有降低的硫含量 的聚碳酸酯的方法以及由這種聚碳酸酯制作的容器。根據(jù)這些發(fā)明制作的聚碳酸酯表現(xiàn)出 優(yōu)于其他聚碳酸酯的改善的顏色穩(wěn)定性，但是對于長光路徑長度的應(yīng)用或涉及緊靠光源的 應(yīng)用，需要進(jìn)一步的改善。
[0011] 除了在以上參考中描述的進(jìn)展，仍然存在實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改善用于光傳輸應(yīng)用的聚碳 酸酯的起始顏色和顏色穩(wěn)定性的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本領(lǐng)域的以上描述和其他缺陷通過包含具有根據(jù)式（1)的重復(fù)結(jié)構(gòu)碳酸酯單元 的聚碳酸酯的熱塑性組合物解決：
[0014] 其中，R1基團(tuán)總數(shù)目的至少60百分比包含芳香族部分以及其余量是脂肪族、脂環(huán) 族、或芳香族；通過界面聚合方法由有機(jī)純度高于99. 70%以及具有低于150ppm的羥基含 量的BPA單體制備；基于熱塑性組合物的總重量，0.0 lwt%至0. 30wt%的具有至少兩個環(huán) 氧基團(tuán)每分子的環(huán)氧添加劑；以及基于熱塑性組合物的總重量，〇. Olwt%至0. 30wt%的衍 生自季戊四醇的酸醛二亞磷酸酯（phenolic diphosphite)。該熱塑性組合物還具有基于 熱塑性組合物的總重量的少于2份每百萬（ppm)的硫含量。熱塑性組合物在130°C熱老化 2000小時之后顯示出根據(jù)13011664-4:2008出)/(：此3 014-4/^:2007使用（：此光源（發(fā)光 體，illuminant)D65以及2. 5mm厚的熱塑性組合物的模制飾板測量的小于2. 0的dE值。
[0015] 在另一個實(shí)施方式中，制備方法包括共混以上描述的組分以形成熱塑性組合物， 以及模制，擠出，或成型以上描述的熱塑性組合物成制品。
[0016] 通過以下附圖和具體描述來進(jìn)一步說明以上描述的和其他的特征。
【附圖說明】
[0017] 本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)勢將通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述來說明，其中：
[0018] 圖1和圖2是本文所描述的熱塑性組合物的測試飾板的dE(2000hrs)值的曲線圖 (plots) 〇
【具體實(shí)施方式】
[0019] 如本文所描述，具有所需光學(xué)性質(zhì)的制品可以由上述的包含聚碳酸酯的熱塑性 組合物，也稱為聚碳酸酯組合物來形成。熱塑性組合物表現(xiàn)出小于2. 0的dE(2000小 時）值，更具體地小于1. 5,并且甚至更具體地，在130°C熱老化2000小時之后小于0. 95， 基于未老化樣品和經(jīng)受130 °C熱老化2000小時的樣品之間的比較計(jì)算dE，根據(jù)ISO 11664-4:2008 (E)/CIE S 014-4/E: 2007 使用 CIE 光源 D65 以及 2. 5mm 厚的熱塑性組合物 的模制飾板（molded plaque)測量。通過以上描述的dE(2000hrs)值顯示的顏色穩(wěn)定性 可以對具有通過各種CIELAB顏色空間值描述的如由IS011664-4:2008(E)/CIE S 014-4/ E:2007規(guī)定的初始顏色的組合物有益。初始顏色或起始顏色是指模制不久之后，任何可能 改變飾板的顏色的老化（熱、光）發(fā)生之前的模制飾板的顏色。在一些示例性的實(shí)施方式 中，根據(jù) ISO 11664-4:2008 (E)/CIE S 014-4/E:2007 使用 CIE 光源 D65 以及 2. 5mm 厚的熱 塑性組合物的模制飾板測量，該熱塑性樹脂表現(xiàn)出b*〈0. 56和L*>95. 65的CIELAB 1976顏 色空間值。在一些示例性實(shí)施方式中，該熱塑性樹脂表現(xiàn)出如以上描述所確定的b*〈0. 54 和L*>95. 75的CIELAB 1976顏色空間值。在一些示例性實(shí)施方式中，該熱塑性樹脂表現(xiàn)出 如以上描述所確定的b*〈0. 52和L*>95. 85的CIELAB 1976顏色空間值。在一些示例性實(shí) 施方式中，熱塑性組合物的飾板表現(xiàn)出如以上描述所確定的b*〈0. 56和L*>95. 85的CIELAB 1976顏色空間值。除非另有說明，dE(2000hrs)值和CIELAB 1976顏色空間值，全都基于 使用具有D65光源、10°觀測角（observer)、以傳輸模式、包括鏡面、排除紫外線組件、以及 透鏡和光圈都設(shè)置為大的Macbeth 7000A分光光度計(jì)進(jìn)行的光測定所確定，其中dE是根據(jù) ISO 11664-4:2008 (E)/CIE S 014-4/E: 2007 計(jì)算的。這個標(biāo)準(zhǔn)還是已知的 LAB 1976 標(biāo)準(zhǔn)， 并且根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)確定的dE值還可以被稱為本文的dE1976或dE76。
[0020] 如以上提及的，熱塑性組合物包含聚碳酸酯。"聚碳酸酯"是指具有式（1)的重復(fù) 結(jié)構(gòu)碳酸酯單元的組合物
[0022] 其中，至少60%的R1基團(tuán)總數(shù)目包含芳香族部分，并且其余量是脂肪族、脂環(huán)族、 或芳香族。聚碳酸酯是由各自基于BPA單體的總重量的有機(jī)純度高于99. 70wt%以及具有 低于150ppm的羥基含量的BPA單體通過界面聚合方法制備的。在一些實(shí)施方式中，每個R1 是C6 3。芳香族基團(tuán)，即，包含至少一個芳香族部分。R 1可以是衍生自式HO-R LOH，具體地是 式（2)的二羥基化合物
[0023] HO-A1-Y1-A2-OH (2)
[0024] 其中，每個A1和A 2是單環(huán)二價的芳香族基團(tuán)，并且Y 1是具有分隔A 1和A 2的一個 或多個原子的單鍵或橋連基團(tuán)。在一些實(shí)施方式中，一個原子分隔A1和A 2。具體地，每個 R1可以是衍生自式（3)的二羥基芳香族化合物
?
[0026] 其中，RlP R b各自獨(dú)立地是1?素 、C i 12烷氧基、或C i 12烷基；并且ρ和q各自獨(dú)立 地是〇至4的整數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)P是0時，Ra是氫；并且同樣地，當(dāng)q是0時，Rb是氫。 同樣在式（3)中，Γ是連接兩個羥基取代的芳香族基團(tuán)的橋接基團(tuán)，其中，每個(： 6亞芳基基 團(tuán)的橋接基團(tuán)和羥基取代基在(：6亞芳基基團(tuán)上彼此相鄰、相間、或相對（尤其是相對）布 置。在一些實(shí)施方式中，橋連基)^是單鍵、_〇_、_S_、-S(O)-、-S(O) 2_、-C(O)-、或C1 18有機(jī) 基團(tuán)。C118有機(jī)橋連基團(tuán)可以是環(huán)狀的或非環(huán)狀的、芳香族的或非芳香族的，并且可以進(jìn)一 步包括雜原子如鹵素、氧、氮、硫、硅、或磷。可以排列C 1 18有機(jī)基團(tuán)使得連接至其上的(：6亞 芳基基團(tuán)各自連接至共同的烷叉基碳或連接至C1 18有機(jī)橋連基的不同碳。在一種實(shí)施方式 中，P和q各自是1，并且1^和R b各自是C i 3烷基基團(tuán)，特別地，甲基，布置在每個亞芳基基 團(tuán)上羥基基團(tuán)的間位。
[0027] 在一些實(shí)施方式中，Xa是取代或未取代的C 3 18環(huán)烷叉基（環(huán)亞烷基， cycloalkylidene)、式-C(Re) (Rd)-的C1 25烷叉基，其中R，Rd各自獨(dú)立地是氫、C 1 12烷 基、C112環(huán)烷基、C712芳烷基、C112雜烷基、或環(huán)狀C 712雜芳烷基、或式-c( = m -的基團(tuán)， 其中Re是二價的C i 12烴基。這類基團(tuán)包括亞甲基、環(huán)己基亞甲基、乙叉基、新戊叉基、和異 丙叉基，以及2-[2. 2. 1]-二環(huán)庚叉基、環(huán)己叉基、環(huán)戊叉基、環(huán)十二烷叉基、和金剛烷叉基。
[0028] 在一些實(shí)施方式中，Xa可以是C1 18亞烷基基團(tuán)、C318環(huán)亞烷基基團(tuán)、稠合的C618環(huán) 亞烷基基團(tuán)，或式-B 1-G-B2-的基團(tuán)，其中B1和B2是相同或不同的C 16亞烷基基團(tuán)以及 G是C312環(huán)烷叉基團(tuán)或C616亞芳基基團(tuán)。例如，Xa可以是式⑷的取代的C 318環(huán)烷叉基
[0030] 其中1^、和1^各自獨(dú)立地是氫、鹵素、氧或(：112烴基；〇是直鍵、碳、或二價的 氧、硫、或-N(Z)-，其中Z是氫、鹵素、羥基、C 1 12烷基、C1 12烷氧基、或C1 12?；?；r是0至 2，t是1或2，q是0或1，以及k是0至3,前提條件是!T、Rp、R qJP Rt中的至少兩個合起來 是稠合的脂環(huán)族的、芳香族的、或雜芳香族的環(huán)。應(yīng)該理解的是，其中，稠合環(huán)是芳香族的， 式（4)中示出的環(huán)具有不飽和碳-碳鍵，其中，環(huán)是稠合的。當(dāng)k是1以及i是0時，如式 (4)所示的環(huán)包含4個碳原子，當(dāng)k是2時，如式（4)所示的環(huán)包含5個碳原子，以及當(dāng)k是 3時，環(huán)包含6個碳原子。在一個實(shí)施方式中，兩個相鄰的基團(tuán)（例如，RiP Rt-起）形成 芳族基團(tuán)，以及在另一個實(shí)施方式中，RiP R t-起形成一個芳族基團(tuán)且R IP RP-起形成第 二芳族基團(tuán)。當(dāng)RiP R t在一起形成芳香族基團(tuán)時，Rp可以是雙鍵氧原子，即酮。
[0031] 雙酚⑷可以用于制備包含式（4a)的苯并吡咯酮碳酸酯單元的聚碳酸酯
[0033] 其中，Ra、Rb、p、和q是如在式⑷中的，R3各自獨(dú)立地是C i 6烷基基團(tuán)，j是0至 4,以及&是C i 6烷基、苯基、或被至多達(dá)5個C i 6烷基基團(tuán)取代的苯基。特別地，苯并吡咯 酮碳酸酯單元為式（4b)
[0035] 其中R5是氫或C1 6烷基。在一種實(shí)施方式中，R5是氫。其中R5是氫的碳酸酯單元 (4a)可以衍生自2-苯基-3, 3'-雙（4-羥苯基）苯并吡咯酮（也稱為N-苯基酚酞雙酚，或 "PPPBP"）（也稱為3, 3-雙（4-羥苯基）-2-苯基異二氫吲哚-1-酮）。
[0036] 這種類型的其他雙酚碳酸酯重復(fù)單