聚合物、包含聚合物的制品以及它們的制備方法和用圖
【技術領域】
[0001]本公開涉及在循環溫度條件下具有改進性能(如耐候性)的聚合物、包含這些聚合物的制品以及這些聚合物的制備方法及用途。
【背景技術】
[0002]聚合物具有在各種各樣的應用中都有用處的物理及化學性能。例如，聚碳酸酯是一類在很多產品中(比如汽車、前照燈、安全防護罩、護目鏡和窗戶(如玻璃窗))已經替代或正在替代玻璃的聚合物，因為它具有極佳的耐破損性。但是，很多聚碳酸酯在一些應用中具有不利的性質，比如較低的耐摩擦性并且暴露在紫外(UV)輻射中容易降解。因此，在諸如各種汽車應用(如頂燈、擋風玻璃、前照燈等)中使用聚碳酸酯是很有挑戰的，因為會暴露在紫外線和/或摩擦環境中。
[0003]為了減輕汽車應用中使用聚碳酸酯玻璃引起的這些問題，可以在這種玻璃上涂覆一涂層，該種涂層含UV吸收劑和/或耐摩擦材料。然而，高溫會加速涂覆了聚碳酸酯的玻璃的老化，這減少了聚碳酸酯玻璃的有效使用期。例如，車頂燈上能夠觀察到較高的溫度，這里頂燈通常是水平朝向的，這增加了其在太陽輻射中的暴露。另外，車頂燈若具有深色邊框或遮光部件，其通常是由涂覆在車頂燈上的油漆或由雙射注塑成型工藝中的第二射形成的，車頂燈上能夠觀察到較高的溫度。與透明區域相比，所述深色邊框或遮光部件通常會達到更高的平均溫度，這會減少聚碳酸酯玻璃的有效使用期。此外，若車頂燈含有能吸收太陽紅外線輻射的添加劑，也會提高平均溫度，從而加速老化，減少有效使用期。更進一步，涂層粘貼到聚氨酯玻璃上的粘附力會因周期的溫度變化減小，在戶外應用中常常出現這種變化。
[0004]因此，需要當暴露在循環溫度條件和/或輻射條件下具有改善的耐候性、耐久性以及粘附到其他組件上的粘附力的組合物。
【發明內容】
[0005]在一種實施方式中，一聚合物部件包括:一第一層，包括第一聚合物和一相變材料，其中所述第一層允許大于或等于5%的可見光穿過；并且其中當暴露在循環溫度條件和太陽輻射條件下一段時間后，與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件具有更低的有效溫度。
[0006]在一種實施方式中，一聚合物部件包括:一第一層，包括第一聚合物，其中所述第一層允許大于或等于5%的可見光穿過；以及一第二層，其包括第二聚合物和一相變材料，其中所述第二層是不透明的；當暴露在循環溫度條件和太陽輻射條件下一段時間后，與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件具有更低的有效溫度。
[0007]在一種實施方式中，一聚合物部件包括:一不透明的第一層，包括第一聚合物和一相變材料；其中當暴露在循環溫度條件和太陽輻射條件下一段時間后，與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件具有更低的有效溫度。
[0008]在一種實施方式中，一制品包括:一聚合物部件，包括一第一層，其包括一第一材料和一相變材料；以及一第二層，其包括一第二材料，其中所述第二層粘合到第一層上或者其中所述第二層涂覆到第一層上；其中當該制品暴露在循環溫度條件和/或太陽輻射條件下一段時間后，與暴露在同樣的循環溫度條件和/或太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的制品相比，所述第一層和第二層的不均勻熱膨脹減少了。
[0009]在一種實施方式中，一玻璃部件包括:一第一層，包括第一聚合物和一相變材料；其中當該玻璃部件暴露在循環溫度條件和太陽輻射條件下一段時間后，與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的玻璃部件相比，所述玻璃部件的時間平均總太陽能穿透率(time-average total solar transmittance)減小了。
[0010]在一種實施方式中，一種制造聚合物部件的方法，包括:模制一第一層，該第一層包括一第一聚合物，其中所述第一層允許大于或等于5%的可見光穿過；模制一第二層，該第二層包括一第二聚合物，其中所述第二層是不透明的；在第一聚合物或第二聚合物中的至少一種中混入一相變材料；以及將該聚合物部件暴露在循環溫度條件和太陽輻射條件下一段時間；其中與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件具有更低的有效溫度。
[0011]在一種實施方式中，一種制造聚合物部件的方法，包括:形成一第一層，該第一層包括一第一聚合物和一相變材料，其中所述第一層允許大于或等于5%的可見光穿過；并且將該聚合物部件暴露在循環溫度條件和太陽輻射條件下一段時間；其中，與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件具有更低的有效溫度。
[0012]在一種實施方式中，一種制造聚合物部件的方法，包括:形成一不透明的第一層，其中該第一層包括一第一聚合物；在第一聚合物中混入一相變材料；以及將該聚合物部件暴露在循環溫度條件和太陽輻射條件下一段時間；其中，與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件具有更低的有效溫度。
[0013]在一種實施方式中，一種制造一制品的方法，包括:形成一聚合物部件，其包括一第一層，該第一層包括一第一材料和一相變材料以形成所述制品；將一包括第二材料的第二層粘合或涂覆到第一層上；以及將該制品暴露在循環溫度條件和/或太陽輻射條件下；其中該制品暴露在循環溫度條件和/或太陽輻射條件下一段時間后，與暴露在同樣的循環溫度條件和/或太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的制品相比，所述第一層和第二層之間的不均勻熱膨脹減少了。
[0014]在一種實施方式中，一種制造玻璃部件的方法，包括:形成一第一層，該第一層包括一第一聚合物和一相變材料；以及將該玻璃部件暴露在循環溫度條件和太陽福射條件下一段時間；其中，與暴露在同樣的循環溫度條件和太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的玻璃部件相比，所述玻璃部件的時間平均總太陽能穿透率減小了。
【附圖說明】
[0015]下面是附圖的簡要說明，其中相似的部件采用相同的附圖標記，附圖旨在對本申請公開的示范性實施例進行圖解說明，而不是用于對本申請進行限制。
[0016]圖1是含有相變材料的聚合物以及不含相變材料的聚合物隨儲存熱增加聚合物溫度升高的圖示說明；
[0017]圖2是玻璃部件的視圖；
[0018]圖3是玻璃部件的另一視圖；
[0019]圖4是帶不透明邊框的玻璃部件的視圖，所述不透明邊框繞該玻璃部件的透明區域的外周設置。
【具體實施方式】
[0020]本申請公開的制品和聚合物部件由包含相變材料的聚合物組合物制成，其經歷了聚合物部件(例如塑料部件)上的循環溫度的破壞性累加效應的程度和速率的減少。該累加效應由太陽照射，和/或所述聚合物部件上的涂層或接合所述聚合物部件的另一部件產生的不均勻熱膨脹造成。例如，在太陽照射帶來的溫度循環的情況下(即，晝夜循環)，本申請公開的聚合物部件及由其制造的制品具有的有效溫度(即，一地點一年中的輻照度加權平均溫度(irradiance-weighted average temperature)，針對材料的溫度敏感性，S卩老化的活化能)降低，有效溫度反映了輻射和熱量組合起來的累加效應，其中更低的有效溫度對應著更長的使用壽命。在一循環環境溫度或工作溫度的情況下，聚合物部件相對于涂層或接合聚合物部件的另一部件具有不均勻熱膨脹，本申請公開的所述聚合物組合物和由其制成的聚合物部件能減小所述部件經歷的超溫(temperature excurs1n)程度(相對于基線溫度)，基于一個溫度循環或代表性的一系列循環計算得到的平均值。減小的超溫平均值表明不均勻膨脹程度(對一個循環或一系列循環求平均值)減小，這相應地表明涂層或接合的系統的累積磨損或疲勞減小或變慢。在多層制品中，理想的情況是在任意含有熱膨脹系數(CTE)更高的材料的層中添加PCM，因為CTE更高的材料具有更佳的膨脹性能。
[0021]在本申請的各實施方式中公開了多種包含相變材料(PCM)的聚合物，當其為制品的形式時(例如，聚合物部件，比如玻璃、貼飾(如汽車貼花)等)，具有延長的使用壽命，和/或暴露在循環溫度條件下一段時間后具有改善的聚合物部件的粘合和/或涂層的牢固性。例如，聚合物部件包括一包含第一聚合物和相變材料的第一層，其中所述第一層允許大于或等于5%的可見光穿過，或者該第一層可以是不透明的(比如，允許小于或等于1%的可見光穿過)。聚合物部件也可以包括一包含第一聚合物的第一層及一包含第二聚合物和相變材料的第二層，其中所述第一層允許大于或等于5%的可見光穿過，所述第二層是不透明的。當暴露在相同的循環溫度和太陽輻射條件下相同時間后，與不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件具有更低的有效溫度。在一兩層的聚合物部件中，所述第一層可以設置一外周(perimeter)并且所述第二層可以繞該第一層的外周設置，或者所述第二層可以設置一外周并且所述第一層可以繞該第二層的外周設置。聚合物部件還可以包括一包含第一材料和相變材料的第一層及一包含第二材料的第二層，其中所述第二層粘合或涂覆到第一層上。所述第一材料可以包括一聚合物；所述第二材料可以包括一聚合物、一金屬、玻璃、陶瓷等，也可以包括含前述這些材料中的至少一種的組合。當所述聚合物部件暴露在循環溫度條件和/或太陽輻射條件下一段時間后，與暴露在同樣的循環溫度條件和/或太陽輻射條件下相同時間段后的不含相變材料的聚合物部件相比，所述聚合物部件的累積不均勻熱膨脹減小了。
[0022]在戶外應用中使用的各種聚合物通常或者是本身耐老化的或者采用至少能部分阻擋太陽UV輻射的涂層進行保護。一些本身耐UV老化的聚合物包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯和聚氟乙烯。聚碳酸酯聚合物通常含有防UV輻射保護涂層，例如用于汽車玻璃和/或其他汽車外部應用中(比如汽車前照燈配光鏡和各種貼飾)時。暴露在晝夜循環條件(即，在一具體地點，溫度和輻射條件變化的24小時循環)下一段時間，聚碳酸酯會因一些因素加速老化，例如，大致處于水平方向(如在車頂燈的示例中)(這會增加在太陽輻射中的暴露)、加深染色或顏色(其能提高聚碳酸酯的平均溫度)、以及聚碳酸酯或其涂層中存在IR吸收劑(其也會提高聚碳酸酯的平均溫度)；因此，所述制品的使用壽命會減短。
[0023]所以，需要改善涂覆了聚碳酸酯的例如汽車車頂燈的耐候性，