多层制品及其制造方法 【发明背景】
本公开涉及多层制品及其制造方法。更具体地讲，本公开涉及用于吸收IR辐射的多层片材(multilayered sheets)及其制造方法。
车辆、住宅或办公楼的内表面吸收过量的太阳辐射导致其内部温度升高，降低了居住者或乘客的舒适度，加速了内部材料的降解并且需要增加更大的空调设备。特别是对发生在夏天炎热太阳底下的汽车，特别是在沙漠气候中的汽车发生的在严重地静态浸透环境中(static-soak conditions)的交通工具而言，在封闭汽车内部的表面温度高达100℃，并且整个车体的热量也能达到较高温度。
增加车辆内空调设备的冷却工作量来改善不舒服的闷热，违反了当前汽车工业中的主导潮流。目前汽车发动机地尺寸正被减小以减轻汽车的重量和提高燃料的效率，所以不再能带动耗用功率较大的空调。工业界和政府越来越关注汽车空调作为释放到大气中的含氟氯烃的来源的问题，冷却工作量增加，将会导致使用更大的空调设备，这将会恶化这一问题。因此，需要新科技和被动式设计方案(passive design solutions)来减轻汽车、住宅以及办公楼中太阳热量的承载量。
发明概述
本文所公开的是一种多层片材，其包括含有热塑聚合物和IR吸收添加剂的芯层(core layer)和含有热塑聚合物和电磁辐射吸收添加剂的第一盖层(caplayer)，其中第一盖层的表面置于芯层上并与之紧密接触。
本文还公开了一种制造多层片材的方法，该方法包括熔融共混含有热塑聚合物和IR吸收添加剂的组合物来制备芯层，熔融共混含有热塑聚合物和紫外辐射吸收剂的组合物来制备第一盖层，以使第一盖层置于芯层的表面上并与之紧密接触的方式结合芯层和第一盖层。
本文还公开了一种制造多层片材的方法，该方法包括共挤压含有热塑聚合物和IR吸收添加剂的芯层和含有热塑聚合物和紫外吸收添加剂的第一盖层。
本文所公开的还有以上详细描述过的含有多层片材的制品。
【附图说明】
图1是描述本发明中置于两个盖层之间的芯层的示意图；
图2是描述置于单个盖层之上并与之紧密接触的芯层的示意图；
图3是描述多壁片材的示意图，其中每块片材用支架隔开并在支架之间含有气阱(air pockets)；
图4是拍摄的两个多层片材物体的照片，其中一个多层片材的芯层含有LaB6，另一个多层片材的盖层含有LaB6；
图5是执行热成形实验的设备。
优选实施方案详述
本文所公开的是一个显示出高度吸收电磁光谱紫外区域的光、高度吸收和高度反射近IR区域的光同时在可见光区域提供光的高透射能力以及低反射能力的多层片材。多层片材包括一个含有热塑聚合物和IR吸收添加剂的芯层。在一个实施方案中，芯层的表面置于含有热塑聚合物和电磁辐射吸收添加剂的第一盖层的表面之上并与之紧密接触。在另一个实施方案中，芯层的表面置于第一盖层和第二盖层的表面之间并与它们紧密接触，其中每个盖层含有热塑聚合物和电磁辐射吸收添加剂。通常，该多层片材可以太阳辐射在接触芯层之前先接触盖层的方式安装在任一应用之中(例如：建筑物或汽车)。多层片材优选地用共挤压法制造，下文将详细地讨论这些。应注意本文所公开的全部范围都包括在本发明之内，并且相互之间可以结合使用。
电磁辐射吸收添加剂可以是电磁光谱中任何辐射的吸收添加剂。在一个示例性的实施方案中，电磁辐射吸收添加剂是紫外(UV)辐射吸收添加剂。在另一个示例性的实施方案中，电磁辐射吸收添加剂是能吸收IR辐射的IR吸收添加剂。在另一个示例性的实施方案中，电磁辐射吸收添加剂是一种能吸收IR辐射和UV辐射的添加剂。
图1是描述芯层的表面置于第一和第二盖层的表面之间的示意图，图2是描述芯层的表面仅置于第一盖层的表面之上并与之紧密接触的示意图。芯层和盖层都可以是一个热塑聚合物的单片或热塑聚合物的多片层。从图1和2可知，多层片材的厚度指的是芯层的厚度和盖层的厚度之和。
如上所述，芯层和盖层都包含有热塑树脂。可使用的热塑聚合物有低聚物(oligomers)，聚合物(polymers)，离聚物(ionomers)，树枝状聚合物(dendrimers)，共聚物(copolymers)如嵌段共聚物、接枝共聚物、星状嵌段共聚物、随机共聚物等以及含有至少一种上述聚合物的混合物。能用作芯层和盖层的热塑聚合物的合适的例子有聚缩醛类，聚丙烯酸类，聚碳酸酯类，聚苯乙烯类，聚酯类，聚酰胺类，聚酰胺-酰亚胺类(polyamideimides)，聚芳基酯类(polyarylates)，聚芳砜类(polyarylsulfones)，聚醚砜类(polyethersulfones)，聚苯硫醚类(polyphenylene sulfides)，聚氯乙烯类(polyvinyl chlorides)，聚砜类(polysulfones)，聚酰亚胺类(polyimides)，聚醚酰亚胺类(polyetherimides)，聚四氟乙烯类(polytetrafluoroethylenes)，聚醚酮类(polyetherketones)，聚醚醚酮类(polyether etherketones)，聚醚酮酮类(polyether ketone ketones)，聚苯并噁唑类(polybenzoxazoles)，聚噁二唑类(polyoxadiazoles)，聚苯并噻嗪并吩噻嗪类(polybenzothiazinophenothiazines)，聚苯并噻唑类(polybenzothiazoles)，聚吡嗪并喹喔啉类(polypyrazinoquinoxalines)，聚均苯四酰亚胺类(polypyromellitimides)，聚喹喔啉类(polyquinoxalines)，聚苯并咪唑类(polybenzimidazoles)，聚氧代吲哚类(polyoxindoles)，聚氧代异吲哚啉类(polyoxoisoindolines)，聚二氧代异吲哚啉类(polydixoxisoindolines)，聚三嗪类(polytriazines)，聚哒嗪类(polypyridazines)，聚哌嗪类(polypiperazines)，聚吡啶类(polypyridines)，聚哌啶类(polypiperidines)，聚三唑类(polytriazoles)，聚吡唑类(polypyrazoles)，聚吡咯烷类(polypyrrolidines)，聚碳硼烷类(polycarboranes)，聚氧杂二环壬烷类(polyoxabicyclononanes)，聚二苯并呋喃类(polydibenzofurans)，聚苯并呋喃酮类(polyphthalides)，聚缩醛类，聚酐类(polyanhydrides)，聚乙烯醚类(polyvinyl ethers)，聚乙烯硫醚类(polyvinylthioethers)，聚乙烯醇类(polyvinyl alcohols)，聚乙烯酮类(polyvinyl ketones)，聚卤乙烯类(polyvinyl halides)，聚乙烯腈类(polyvinyl nitriles)，聚乙烯酯类(polyvinyl esters)，多磺酸酯类(polysulfonates)，聚硫化物类(polysulfides)，聚硫酯类(polythioesters)，聚砜类(polysulfones)，聚磺酰胺类(polysulfonamides)，聚脲类(polyureas)，聚磷腈(polyphosphazenes)，聚硅氨烷(polysilazanes)等或含有至少一种上述热塑聚合物的混合物。芯层中优选的热塑聚合物是聚碳酸酯类或者聚碳酸酯和聚硅氧烷的共聚物。盖层中优选使用的热塑聚合物为聚碳酸酯、共聚酯碳酸酯或聚酯和聚碳酸酯的混合物。
如上所述，芯层可以是热塑聚合物的单片层或热塑聚合物的多片层。热塑聚合物优选为对在电磁光谱的可见光波长区域(optical wavelength region)内的光是透明的。通常，芯层包含聚碳酸酯和IR吸收添加剂。此处的“聚碳酸酯”，“聚碳酸酯组合物”和“含有芳香碳酸酯链单元的组合物”包括含有式(I)的结构单元的组合物
其中，全部R1基团中有大于或等于约60％的基团是芳香族有机基团，其余的是脂肪族的、脂环族的或芳香族的基团。R1优选为芳香族的有机基团，更优选为式(II)的基团：
——A1——Y1——A2—— (II)
其中，A1和A2分别是单环二价的芳香基，Y1是含有零个、一个或两个将A1与A2隔开的原子的桥连基。在一个示例性的实施方案中，一个原子将A2与A1隔开。Y1基的示范性的实例有-O-，-S-，-S(O)-，-S(O)2-，-C(O)-，亚甲基，环己基-亚甲基，2-[2，2，1]-二亚环庚基，亚乙基，亚异丙基，亚新戊基，亚环己基，亚环十五烷基，亚环十二烷基，亚金刚烷基等。在另一个实施方案中，没有原子将A1与A2隔开，示范性的例子是联苯。桥连基Y1可以是饱和烃基团，如亚甲基、亚环己基或亚异丙基。
聚碳酸酯可以由碳酸酯前体(precursor)与二羟基化合物发生Schotten-Bauman界面反应制备得到。通常，水性碱如氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙等和与水不互溶的含有二羟基的化合物的有机溶剂如苯、甲苯、二硫化碳或二氯甲烷混合制备。通常可使用相转移剂来加速反应。分子量调节剂(molecular weight regulators)可单独地加入或作为掺加剂加入反应混合物中。下述的支化剂也可以单独加入或作为掺加剂加入。
聚碳酸酯可以由二羟基化合物发生界面反应制备，该二羟基化合物中只有一个原子隔开A1和A2。例如，此处的“二羟基化合物”包括含有下列通式(III)的双酚化合物：
其中，Ra和Rb分别独立地代表氢原子、卤原子，优选为溴原子，或单价的烃基，p和q分别独立地为0-4的整数，Xa代表下列分子式(IV)中的一个基团：
——O——，——S——，or
其中，Rc和Rd分别独立地代表氢原子或单价的线性或环形烃基，Re是二价的烃基、氧或硫。
可用通式(III)表示的双酚化合物型的实例包括：双(羟基芳基)烷烃系列如，1，1-双(4-羟苯基)甲烷，1，1-双(4-羟苯基)乙烷，2，2-双(4-羟苯基)丙烷(或双酚-A)，2，2-双(4-羟苯基)丁烷，2，2-双(4-羟苯基)辛烷，1，1-双(4-羟苯基)丙烷，1，1-双(4-羟苯基)正丁烷，双(4-羟苯基)苯基甲烷，2，2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷，1，1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷，2，2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷等；双(羟基芳基)环烷烃系列，如1，1-双(4-羟苯基)环戊烷，1，1-双(4-羟苯基)环己烷等或含有至少一种上述双酚化合物的混合物。
其它可用通式(III)表示的双酚化合物包括，其中X为-O-，-S-，-SO-或-S(O)2-的化合物。一些此类双酚化合物的实例有双(羟基芳基)醚，如4，4′-二羟基二苯醚，4，4′-二羟基-3，3′-二甲基苯基醚等；双(羟基二芳基)硫化物，如4，4′-二羟基二苯基硫化物，4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯基硫化物等；双(羟基二芳基)亚砜，如4，4′-二羟基二苯基亚砜，4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯基亚砜等；双(羟基二芳基)砜，如4，4′-二羟基二苯基砜，4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯基砜等；或者含有至少一种上述双酚化合物的混合物。
其它可在聚碳酸酯缩聚反应中使用的双酚化合物的分子式结构如(V)：
其中，Rf是卤原子或含有1-10碳原子烃基或为卤原子取代的烃基；n是0-4之间的整数。当n大于或等于2时，Rf可以是相同的基团或不同的基团。可用分子式(V)表示的双酚化合物实例包括间苯二酚、取代的间苯二酚化合物，如5-甲基间苯二酚，5-乙基间苯二酚，5-丙基间苯二酚，5-丁基间苯二酚，5-叔丁基间苯二酚，5-苯基间苯二酚，5-异丙苯基间苯二酚等；邻苯二酚，对苯二酚，取代的对苯二酚，如3-甲基对苯二酚，3-乙基对苯二酚，3-丙基对苯二酚，3-丁基对苯二酚，3-叔丁基对苯二酚，3-苯基对苯二酚，3-异丙苯基对苯二酚等或含有至少一种上述双酚化合物的混合物。
可用以下式(VI)表示的如2，2，2′，2′-四氢-3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺二-[IH-茚]-6，6′-二酚的双酚化合物。
合适的聚碳酸酯也包括含有烷基环己烷单元的双酚衍生物。此类聚碳酸酯含有相应于式(VII)的结构单元：
其中，Ra-Rd分别独立地为氢，C1-C12烃基或卤原子；Re-Ri分别独立地为氢，C1-C12烃基。此处的“烃基”指的是只含碳和氢的残基。该残基可以是脂肪族的或芳香族的、直链的、环的、双环的、支链的、饱和的或不饱和的。该烃基可包括替换取代残基上的碳和氢的杂原子。因此，当特别指明含有此类杂原子时，烃基也可含有羰基基团，氨基基团，羟基基团等或可含有位于烃基主链中的杂原子。含有烷基环己烷的双酚类，例如2摩尔的苯酚与1摩尔的氢化异佛乐酮的反应产物，对制备具有高玻璃化温度和高热变形温度的聚碳酸酯聚合物是有用的。此类含有异佛乐酮双酚的聚碳酸酯具有相应于式(VIII)的结构单元：
其中，Ra-Rd定义如上。这些异佛乐酮双酚系的聚合物是由Bayer Co.(拜尔公司)以APEC商品名提供，其中这些聚合物包括含有非烷基环己烷双酚和含有烷基环己烷基双酚的聚碳酸酯与非烷基环己烷基双酚聚碳酸酯的混合物而制备的聚碳酸酯共聚物。优选的双酚化合物是双酚-A。
在一个实施方案中，二羟基化合物可与羟基芳基封端的聚(二有机硅氧烷)发生反应，生成聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。优选的聚碳酸酯-聚二有机硅氧烷共聚物可由在界面反应的条件下，往二羟基化合物，例如BPA和羟基芳香基封端的聚(二有机基硅氧烷)的混合物中加入碳酰氯反应制备。可通过使用叔胺催化剂或相转移催化剂加速发应物的聚合反应。
羟基芳香基封端的聚(二有机基硅氧烷)可以通过由式(IX)的硅氧烷氢化物和脂肪族的不饱和的一元酚之间发生铂催化作用制备得到，
其中R4为例如C(1-8)烷基，卤代烷基如三氟丙基，以及氰基烷基；芳香基，如苯基，氯苯基和甲苯基。R4优选为甲基或甲基和三氟丙基的混合物或甲基和苯基的混合物。
一些可用于制备羟基芳香基封端的聚(二有机基硅氧烷)的脂肪族的不饱和的一元酚有，例如丁子香酚，2-烷基苯酚(phenol)，4-烯丙基-2-甲基苯酚，4-烯丙基-2-苯基苯酚，4-烯丙基-2-溴苯酚，4-烯丙基-2-叔丁氧基苯酚，4-苯基-2-苯基苯酚，2-甲基-4-丙基苯酚，2-烯丙基-4，6-二甲基苯酚，2-烯丙基-4-溴-6-甲基苯酚，2-烯丙基-6-甲氧基-4-甲基苯酚，2-烯丙基-4，6-二甲基苯酚等或含有至少一种上述化合物的混合物。
通常，碳酸酯的前体包括碳酰卤，如碳酰氯(光气)和碳酰溴；双卤代甲酸酯，例如诸如双酚A、对苯二酚等的二元酚的双-卤代甲酸酯(haloformates)化合物，诸如乙二醇和新戊二醇的二元醇的双-卤代甲酸酯化合物；二芳基碳酸酯，如二苯基碳酸酯，二甲苯基碳酸酯和二萘基碳酸酯。用于界面反应的优选的碳酸酯前体是碳酰氯。
如果使用碳酸酯共聚物要比均聚物有利，也可以使用由2个或多个不同的二元酚或二元酚与二元醇或与羟基-或羧酸基-封端的聚酯或与二元酸或与羟基酸或与二元脂肪酸的共聚物的聚合反应生成的聚碳酸酯。通常，有用的二元脂肪酸含有约2-40个碳原子。优选的二元脂肪酸是十二烷二羧酸。
支链的聚碳酸酯以及线性聚碳酸酯与支链的聚碳酸酯的混合物也可用于芯层。支链的聚碳酸酯可通过在聚合过程中加入支化剂制备得到。这些支化剂可包括含有至少三个官能团的多官能有机化合物，这些官能团可以是羟基，羧基，羧酸酐，卤代甲酰基(haloformyl)和含有至少一种上述支化剂的组合。具体的例子包括偏苯三酸，偏苯三酸酐，偏苯三酸三氯化物，三(对羟基苯乙烷)，靛红双酚(isatin-bis-phenol)，三苯酚TC(1，3，5-三((对羟基苯基)异丙基)苯)，三苯酚PA(4-(4-(1，1-双(对羟基苯基)-乙基)-α，α-二甲基苯甲基)苯酚)，4-氯代甲酰基酞酸酐，1，3，5-苯三酸，二苯甲酮四羧酸等或含有至少一种上述支化剂的组合。加入的支化剂的量为给定层中的聚碳酸酯总重量的约0.05-4.0wt.％。
在一个实施方案中，聚碳酸酯可由二羟基化合物与碳酸二酯发生熔融缩聚反应制备。可用于制备聚碳酸酯的碳酸二酯的实例有二苯基碳酸酯，双(2，4-二氯苯基)碳酸酯，双(2，4，6-三氯苯基)碳酸酯，双(2-氰基苯基)碳酸酯，双(邻硝基苯基)碳酸酯，二甲苯基碳酸酯，间甲苯基碳酸酯，二萘基碳酸酯，双联苯基碳酸酯，二乙基碳酸酯，二甲基碳酸酯，二丁基碳酸酯，二环己基碳酸酯，双(邻甲氧基羰基苯基)碳酸酯，双(邻乙氧基羰基苯基)碳酸酯，双(邻丙氧基羰基苯基)碳酸酯，双-邻甲氧基苯基碳酸酯，双(邻丁氧基羰基苯基)碳酸酯，双(异丁氧基羰基苯基)碳酸酯，邻甲氧基羰基苯基-邻乙氧基羰基苯基碳酸酯，双-邻(叔丁氧基羰基苯基)碳酸酯，邻乙基苯基-邻甲氧基羰基苯基碳酸酯，对(叔丁基苯基)-邻-(叔丁氧基羰基苯基)碳酸酯，双-甲基水杨基碳酸酯，双-乙基-水杨基碳酸酯，双-丙基水杨基碳酸酯，双-丁基水杨基碳酸酯，双-苯甲基水杨基碳酸酯，双-甲基4-氯水杨基碳酸酯等或含有至少一种上述碳酸二酯的混合物。优选的碳酸二酯是二苯基碳酸酯或双-甲基水杨基碳酸酯。
聚碳酸酯的重均分子量优选为约3,000-1,000,000克/摩尔(g/mole)。在一个实施方案中，聚碳酸酯的分子量为约10,000-100,000g/mole。在另一个实施方案中，聚碳酸酯的分子量为约20,000-50,000g/mole。还有一个实施方案中，聚碳酸酯的分子量为约25,000-35,000g/mole。
热塑聚合物的用量通常约为芯层的重量的70-99.9wt.％。在一个实施方案中，热塑聚合物的量约为芯层总重量的75-99.7wt.％。在另一个实施方案中，热塑聚合物的量约为芯层总重量的80-99.5wt.％。还有一个实施方案中，热塑聚合物的量约为芯层总重量的85-97wt.％。
IR吸收添加剂通常为金属硼化物或硼化物的细粒例如，硼化镧(LaB6)，硼化镨(PrB6)，硼化钕(NdB6)，硼化铈(CeB6)，硼化钆(GdB6)，硼化铽(TbB6)，硼化镝(DyB6)，硼化钬(HoB6)，硼化钇(YB6)，硼化钐(SmB6)，硼化铕(EuB6)，硼化铒(ErB6)，硼化铥(TmB6)，硼化镱(YbB6)，硼化镥(LuB6)，硼化锶(SrB6)，硼化钙(CaB6)，硼化钛(TiB2)，硼化锆(ZrB2)，硼化铪(HfB2)，硼化钒(VB2)，硼化钽(TaB2)，硼化铬(CrB和CrB2)，硼化钼(MoB2，Mo2B5和MoB)和硼化钨(W2B5)等或含有至少一种上述硼化物的混合物。
在分散于聚碳酸酯中之前，IR吸收添加剂最好为纳米颗粒(nanosizedparticles)。对颗粒的形状没有具体的要求，其可以例如为球形的，不规则的，片状的或须状的。纳米颗粒的平均最大尺寸通常可小于或等于约200nm。在一个实施方案中，颗粒的平均最大尺寸可以小于或等于约150nm。在另一个实施方案中，颗粒的平均最大尺寸可以小于或等于约100nm。另一个实施方案中，颗粒的平均最大尺寸可以小于或等于约75nm。另一个实施方案中，颗粒的平均最大尺寸可以小于或等于约50nm。如上所述，纳米颗粒的平均最大尺寸通常可以小于或等于200nm。在一个实施方案中，超过90％颗粒的平均最大尺寸可以小于或等于200nm。在另一个实施方案中，超过95％颗粒的平均最大尺寸可以小于或等于200nm。另一个实施方案中，超过99％颗粒的平均最大尺寸可以小于或等于200nm。可使用双峰式或更高的颗粒尺寸分布。
IR吸收添加剂的用量通常为约0.001-2.0g/m2。在一个实施方案中，IR吸收添加剂可使用的量约为0.03-1.0g/m2。在另一个实施方案中，IR吸收添加剂可使用的量约为0.05-0.75g/m2。还有一个实施方案中，IR吸收添加剂可使用的量约为0.09-0.36g/m2。
IR吸收添加剂的用量通常约为芯层总重量的0.02-3000ppm。在一个实施方案中，IR吸收添加剂可使用的量约为芯层总重量的1-1500ppm。在另一个实施方案中，IR吸收添加剂可使用的量约为芯层总重量的1.5-1250ppm。还有一个实施方案中，IR吸收添加剂可使用的量取决于片材的厚度，约为芯层总重量的2.5-600ppm。在一个实施方案中，为补偿因IR光与IR吸收添加剂的反应所引起的温度的上升，芯层可包含热稳定剂。此外，添加热稳定剂可在诸如熔融共混的操作过程中保护材料。通常，一旦在光的照射下，含有IR吸收添加剂的聚碳酸酯层可能经历高达约20℃的温度上升。往芯层中添加热稳定剂改进了长期老化特征，提高了多层片材的寿命周期。在另一个实施方案中，UV稳定剂可任选地加入芯层中以防止UV降解。合适的热稳定剂包括亚磷酸盐酯类(phosphites)，亚膦酸盐酯类(phosphonites)，膦类(phosphines)，位阻胺(hindered amines)，羟基胺(hydroxyl amines)，酚类(phenols)，丙烯酰基改性的酚(acryloyl modified phenols)，过氧化氢分解剂(hydroperoxide decomposers)，苯并呋喃酮(benzofuranone)的衍生物等或含有至少一种上述热稳定剂的混合物。可购得的合适的热稳定剂有，IRGAPHOS168，DOVERPHOS S-9228，ULTRANOX 641，可购得的UV稳定剂有TINUVIN 329，TINUVIN 234，TINUVIN 350，TINUVIN 360或UVINOL3030。如有必要，可加入任选的共稳定剂如，环状脂肪烃环氧聚合物或IRGANOX 1076来提高芯层的热稳定性。优选的热稳定剂为亚磷酸盐酯类。
通常希望加入的热稳定剂的量为芯层总重量的约0.001-3wt％。在一个实施方案中，可加入的热稳定剂的量为芯层总重量的约0.002-0.5wt％。在另一个实施方案中，可加入的热稳定剂的量为芯层总重量的约0.005-0.2wt％。还有一个实施方案中，可加入的热稳定剂的量为芯层总重量的约0.01-0.1wt％。如果加入共稳定剂，其量通常最好为芯层总重量的约0.001-2wt％。
除热稳定剂和UV稳定剂之外，可加入芯层和盖层的其它的添加剂有，例如，脱模剂，颜料，染料，抗冲击改性剂，润滑剂，抗氧剂，杀菌剂，阻燃剂，视觉效果添加剂(visual effect additives)，诸如碳纤维，玻璃纤维，碳纳米管等的纤维，抗静电剂，增塑剂，诸如热解法二氧化硅，气凝胶，碳黑等的填充物。
通常希望芯层的厚度为约0.5-30mm。在一个实施方案中，芯层的厚度可为约0.75-25mm。在另一个实施方案中，芯层的厚度可为约0.85-20mm。还有一个实施方案中，芯层的厚度可为约1-15mm。
如上所述，多层片材可含有一个置于芯层之上并与之紧密接触的单个盖层。或者，多层片材也可含有两个盖层，每个盖层置于芯层的每个表面之上并与之紧密接触。盖层一般也含有热塑聚合物。合适的热塑聚合物有聚碳酸酯、共聚酯碳酸酯或聚酯和聚碳酸酯的混合物。聚酯可为脂环族聚酯(cycloaliphatic polyester)、聚芳基酯或脂环族聚酯和聚芳基酯的组合物。
适合用于盖层中的脂环族聚酯具有光学透明性、改进的耐候性、耐化学性和低吸水性的特征。通常希望脂环族聚酯具有与用于芯层的热塑聚合物良好的熔融相容性。在一个示例性的实施方案中，优选使用一种显示出与芯层中使用的聚碳酸酯具有良好的熔融相容性的脂环族聚酯。脂环族聚酯通常是由二醇和二元酸或其衍生物反应制备得到的。制备用作高性能光学片材的脂环族聚酯聚合物的二醇是直链、支链或脂环族的，优选为直链或支链的烷烃二醇；可含有2-12个碳原子。
二醇的合适例子包括乙二醇；如1，2-和1，3-丙二醇等丙二醇；如1，3-和1，4-丁二醇等丁二醇；二甘醇，2，2-二甲基-1，3-丙二醇，2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇，1，3-和1，5-戊二醇，二丙甘醇，2-甲基-1，5-戊二醇，1，6-己二醇，1，4-环己烷二甲醇和特别是它的顺式和反式异构体，三甘醇，1，10-癸二醇和含有至少一种上述二醇的混合物。特别优选的是二甲醇二环辛烷，二甲醇萘烷，脂环族二醇或其化学等价体(chemical equivalents)，特别是1，4-环己烷二甲醇或其化学等价体。如果1，4-环己烷二甲醇用作二醇组分，通常优选使用比率从约1∶4到约4∶1的顺式和反式的异构体的混合物。在此范围内，通常顺式和反式的异构体的比率最好为约1∶3。
用于制备脂环族聚酯聚合物的二酸是包括含有两个羧基的羧酸的脂肪二酸，其中每个羧基与饱和环上的饱和碳相连。脂环酸的合适例子包括萘烷二羧酸，降冰片烷(norbornene)二羧酸，二环辛烷二羧酸。优选的脂环二酸有1，4-环己烷二羧酸和反式-1，4-环己烷二羧酸。如果聚酯含有至少一个含有脂环的单体，那么也可以使用线性的脂肪二酸。线性的脂肪二酸的示例性例子有琥珀酸，己二酸，二甲基琥珀酸和壬二酸。二酸和二醇的混合物也可用于制备脂环族聚酯。
例如，环己烷二羧酸和它们的化学等价体可由溶于合适溶剂(例如，水或乙酸)中的环芳族二酸及其相应的衍生物，如间苯二甲酸，对苯二甲酸或萘二酸(naphthalenic acid)，在室温下和大气压力下，通过催化剂如负载在含有碳和氧化铝的载体上的铑，发生氢化反应制备。也可以在惰性液体介质中制备上述化合物，其中酸在反应条件下至少部分溶解，并使用负载在碳或硅石(silica)中的铂或钌催化剂。
通常，在氢化过程中，生成两个或多个异构体，其羧酸基团位于顺式(cis-)和反式(tran-)位置。顺式和反式的异构体可由使用或不使用溶剂(如，n-庚烷)的结晶或蒸馏来分离。顺式异构体倾向于更易于混和，然而反式的异构体具有更高的熔点和结晶温度，所以优选反式的异构体。也可使用顺式和反式的混合物，优选为当使用此类混合物时，反式异构体优选地占顺式和反式混合物总重量的75％，余量为顺式异构体。当使用异构体的混合物或不止一种二元酸时，共聚酯或两种聚酯的混合物可用作脂环族聚酯聚合物。
此类含有酯的二酸的化学等价体也可用于制备脂环族聚酯。此类二酸的化学等价体的合适例子有烷基酯，如二烷基酯，二芳基酯，酸酐，酸氯化物，酸溴化物等以及含有至少上述一种化学等价体的混合物。优选的化学等价体包含脂环族二酸的二烷基酯，最优选的化学等价体包含羧酸的二甲基酯，特别是反式-1，4-环己烷二羧酸二甲酯。
1，4-环己烷二羧酸二甲酯可通过对苯二甲酸二甲酯的环氢化反应制备，得到含有位于顺式和反式的羧酸基团的两种异构体。此种异构体可分离，特别优选反式的异构体。如上详细所述，也可使用异构体的混合物。
聚酯聚合物通常由二醇或二醇的化学等价体组分与含有二酸或二酸的化学等价体组分发生聚合或酯交换聚合反应制备的，具有式为(X)的重复单元：
其中R3代表含有2-12个碳原子的烷基或环烷基，其是含有2-12个碳原子的直链的、支链的或脂环族烷烃二醇及其化学等价体的残基；R4是烷基或脂环族基团，其是衍生于二酸的脱羧后基团，附带条件为R3或R4中至少一个为环烷基。
优选的脂环族聚酯是含有式为(XI)的重复单元的聚(1，4-环己烷-二甲醇-1，4-环己烷二羧酸酯)(PCCD)
在式(XI)中，R3是环己烷环，R4是衍生于环己烷二羧酸酯或其化学等价体的环己烷环，选自顺式或反式的异构体或其顺式和反式异构体的混合物。脂环族聚酯聚合物通常能够在适量的合适催化剂，如四(2-乙基己基)钛酸盐存在的条件下制备，催化剂的量通常最终产品总重量的50-400ppm的钛。
PCCD通常与聚碳酸酯完全互溶(miscible)。当在265℃的温度下，2.16千克装填量(load)以及4分钟停留时间(dwell time)条件下测量时，聚碳酸酯-PCCD混合物的熔融体积率(melt volume rate)通常最好大于或等于5立方厘米/10分钟(cc/10min或ml/10min)至小于或等于150立方厘米/10分钟。在此范围内，当在265℃的温度下，2.16千克装填量以及4分钟停留时间条件下测量时，熔融体积率通常最好大于或等于7cc/10min，优选地大于或等于9cc/10min，更优选地大于或等于10cc/10min。在此范围内，熔融体积率最好小于或等于125cc/10min，优选地小于或等于110cc/10min，更优选地小于或等于100cc/10min。
可与聚碳酸酯混合的优选的其它脂环族聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚(对苯二甲酸丙二醇酯)(PTT)，聚(环己烷二甲醇-共-对苯二甲酸乙二酯)(PETG)，聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)和聚(萘二甲酸丁二酯)(PBN)。
另一些可与其它聚合物混合的优选的聚酯是聚芳基酯(polyarylates)。聚芳基酯通常指的是芳香二羧酸和双酚的聚酯。包括碳酸酯键和芳香酯键的多芳香基酯共聚物被称为聚酯-碳酸酯，并且也适用于此混合物中。聚芳基酯可在溶液中制备或由芳香二羧酸或它们的形成酯类的衍生物与双酚或它们的衍生物，通过熔融聚合反应制备。
通常，聚芳基酯优选地包含至少一个联苯酚(diphenol)残基和至少一个芳香二羧酸残基。优选的联苯酚残基，如式(XII)所示，衍生于1，3-二羟基苯部分，在整个说明书中称为间苯二酚或间苯二酚部分。间苯二酚或间苯二酚部分包括未取代的1，3-二羟基苯或取代的1，3-二羟基苯。
在式(X)中，R至少为C1-12的烷基或卤素中的一种，n为0-3的整数。合适的二羧酸残基包括芳香二羧酸残基，该芳香二羧酸残基衍生于单环部分，优选为间苯二甲酸，对苯二甲酸或间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物，或衍生于多环部分，如二苯基二羧酸，二苯基醚二羧酸和萘-2，6-二羧酸等以及含有至少一种上述多环部分的混合物。优选的多环部分是萘-2，6-二羧酸。
优选，芳香二羧酸残基衍生于间苯二甲酸和/或对苯二甲酸的混合物，通常如式(XIII)所示：
因此，在一个实施方案中，聚芳基酯包括间苯二酚芳酸聚酯，如分子式(XIV)所示，其中R和n如前面式(XI)中所定义的，
其中R至少为C1-12的烷基或卤素中的一种，n为0-3的整数，m至少约为8。R优选为氢原子。优选，n为0，m优选为约10和约300。间苯二甲酸和对苯二甲酸的摩尔比率约在0.25∶1和4.0∶1之间。
在另一个实施方案中，聚芳基酯包括含有多环芳香基的热稳定的间苯二酚芳酸聚酯，如式(XV)所示
其中R至少为C1-12的烷基或卤素中的一种，n为0-3的整数，m至少约为8。
在又一个实施方案中，共聚合聚芳基酯以形成含有碳酸酯和芳基酯嵌段的嵌段共聚酯碳酸酯。该嵌段共聚物包括含有式(XVI)的结构单元
其中各R1是独立的卤素或C1-12的烷基，m至少为1，p约在0-3之间，各R2独立的是二价的有机基，n至少为约4。优选地，n至少为约10，更优选地至少为约20，最优选地为约30到约150。m优选地至少为3，更优选地至少为10，最优选地为约20到约200。在一个示例性的实施方案中，m的量为约20和50。
聚酯的重均分子量通常最好在约500和约1,000,000g/mol之间。在一个实施方案中，聚酯的重均分子量在约10,000和约200,000g/mol之间。在另一个实施方案中，聚酯的重均分子量在约30,000和约150,000g/mol之间。在又一个实施方案中，聚酯的重均分子量在约50,000和约120,000g/m之间。一个示例性的用于盖层中聚酯的分子量为60,000和约120,000g/mol之间。这些分子量是以聚苯乙烯为标准确定的。
在一个实施方案中，在多层片材形成的过程中，最好使芯层中使用的热塑聚合物的熔体粘度(melt viscosity)与盖层中使用的热塑聚合物的熔体粘度相匹配。在另一个实施方案中，希望在多层片材的形成过程中，在靠近两个熔体粘度初始接触处，芯层中使用的热塑聚合物的熔体粘度最好与盖层中使用的热塑聚合物的熔体粘度相等。在另一个实施方案中，希望在多层片材的形成过程中，在靠近两个熔体粘度初始接触处，盖层中使用的热塑聚合物的熔体粘度最好为芯层中使用的热塑聚合物的熔体粘度的1％之内。在另一个实施方案中，希望在多层片材的形成过程中，在靠近两个熔体粘度初始接触处，盖层中使用的热塑聚合物的熔体粘度最好为芯层中使用的热塑聚合物的熔体粘度的5％之内。在另一个实施方案中，希望在多层片材的形成过程中，在靠近两个熔体粘度初始接触处，盖层中使用的热塑聚合物的熔体粘度最好为芯层中使用的热塑聚合物的熔体粘度的10％之内。在另一个实施方案中，希望在多层片材的形成过程中，在靠近两个熔体粘度初始接触处，盖层中使用的热塑聚合物的熔体粘度最好为芯层中使用的热塑聚合物的熔体粘度的20％之内。
聚酯和/或共聚酯碳酸酯的用量通常为盖层重量的约70-99.9wt.％。在此范围内，可使用大于或等于约75wt.％的量，优选大于或等于约80wt.％，更优选大于或等于85wt.％，以盖层的重量计。在此范围内，使用的量最好大于或等于98wt.％，优选地大于或等于97wt.％，更优选地大于活等95wt.％，以盖层的重量计。
盖层通常含有合适的UV吸收添加剂。合适的UV吸收添加剂是二苯甲酮，如2，4-二羟基二苯甲酮(benzophenone)，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，4-十二烷氧基-2-羟基二苯甲酮，2-羟基-4-十八烷氧基二苯甲酮，2，2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2，2′-二羟基-4，4′-二甲氧基二苯甲酮，2，2′-二羟基-4-甲氧基，2，2′，4，4′-四羟基二苯甲酮，2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮，2-羟基-4-甲氧基-2′-羧基二苯甲酮，2，2′-二羟基-4，4′-二甲氧基-5-磺基二苯甲酮，2-羟基-4-(2-羟基-3-甲基芳氧基)丙氧基二苯甲酮，2-羟基-4-氯代二苯甲酮等；苯并三唑，如2，2′-(羟基-5-甲基苯基)苯并三唑，2，2′-(羟基-3′，5′-二叔丁基苯基)苯并三唑和2，2′-(羟基-X-叔丁基-5′-甲基苯基)苯并三唑等；水杨酸酯，如苯基水杨酸酯，羧基苯基水杨酸酯，对辛基苯基水杨酸酯，水杨酸锶，对叔丁基苯基水杨酸酯，甲基水杨酸酯，十二烷基水杨酸酯等以及其它的紫外吸收添加剂，如间苯二酚单苯甲酸酯，2′-乙基己基-2-氰基-3-苯基肉桂酸酯，2-乙基己基2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸酯，乙基2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸酯，[2-2′-硫代双(4-叔辛基苯酚酯)-1-正丁胺等或含有至少一种上述UV吸收添加剂的混合物。用于盖层中优选的UV吸收添加剂是UVINUL 3030，可从BASF购得。
UV吸收剂的用量通常为约5-15wt.％之间，以盖层的重量计。在一个实施方案中，UV吸收剂的用量可为约7-14wt.％，以盖层的总重量计。在另一个实施方案中，UV吸收添加剂的用量可为约8-12wt.％，以盖层的总重量计。在又一个实施方案中，UV吸收添加剂的用量可为约9-11wt.％，以盖层的总重量计。
通常希望盖层的平均厚度为约10-120μm。在一个实施方案中，盖层的厚度为约15-100μm。在另一个实施方案中，盖层的厚度为约20-90μm。在另一个实施方案中，盖层的厚度为约25-80μm。
多层片材通常可通过挤压(extrusion)然后在轧制机(roll mill)或辊叠(rollstack)中层压(laminate)片材层制备得到。多层片材中单层的挤压可由在单螺旋挤压器(single screw extruder)或双螺旋挤压器中完成。最好在单螺旋挤压器中挤压片材层然后在轧制机中层压片材层。在单螺旋挤压器或双螺旋挤压器中共挤压片材层，然后任选地在轧制机中层压片材层则更好。如所希望的，轧制机可以是双辊轧制机或三辊轧制机。用单螺旋挤压器共挤压片材层通常最好用于制备多层片材。
在一个实施方案的挤压芯层和盖层过程中，添加剂(例如IR吸收添加剂和UV吸收剂)可随同热塑聚合物一起在进料口(feed throat)处加入挤压器中。在另一个实施方案的挤压芯层和盖层过程中，添加剂以母体混合物(masterbatch)的形式加入挤压器中。当热塑聚合物供往挤压器的入口时，母体混合物可以在挤压器的入口或下游或进料口进料。在一个示例性的实施方案中，在制备芯层过程中，当IR吸收添加剂以母体混合物的形式加入进料口的下端时，热塑聚合物供往单螺旋挤压器的入口。在另一个示例性实施方案中，在制备盖层过程中，当UV吸收添加剂以母体混合物的形式加入进料口的下端时，热塑聚合物供往单螺旋挤压器的入口。
在一个实施方案中，芯层和盖层所需要的组合物可在共挤压之前单独预混合(precompounded)。此种情况下，在形成合适的形状如颗粒，片材等以供进一步的共挤压之前，预混合的材料可首先在双螺旋挤压器，单螺旋挤压器，接触捏合器(buss kneader)，轧制机等中熔融共混。然后，预混合的芯层和盖层的组合物可供给各自的挤压器以供共挤压。
如上所述，最好共挤压盖层和芯层。在一个实施方案中，在一个共挤压多层片材的方式中，来自不同挤压器中的熔融流(melt streams)(挤出物)供给进料套管模(feed block die)，在进料套管模中，在进入模之前，不同的熔融流组合在一起。在另一个实施方案中，来自不同挤压器中的熔融流供给多歧管内部结合模(multi-manifold internal combining die)。不同的熔融流分别进入模中，刚好在最终的模口(the final die orifice)处结合。在另一个实施方案中，来自不同挤压器的熔融流供给多歧管外部结合模。外部结合模对不同的熔融流以及不同的口有完全不同的歧管，熔融流通过这些口分别离开模，在模出口外结合。当仍然处于熔融状态和正好位于模的下端时，片材层结合在一起用于制备多层片材的示例性的模是进料套管模。在一个示例性的实施方案中，用于共挤压盖层和芯层的挤压器分别是单螺旋挤压器。如有必要，共挤压生成的片材可任选地在轧制机中压延(calendar)。通常，多层片材地厚度为约0.5-35mm。
多层片材最好吸收大于或等于入射在片材表面上的全部IR辐射的约90％。在一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于照射在多层片材表面上的全部IR辐射的约60％。在另一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约50％的照射在多层片材表面上的全部IR辐射。在又一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约40％的照射在多层片材表面上的全部IR辐射。在又一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约20％的照射在多层片材表面上的全部IR辐射。在又一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约5％的照射在多层片材表面上的全部IR辐射。
多层片材最好吸收大于或等于入射在片材表面上的全部UV辐射的约90％。在一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约60％的照射在多层片材表面上的全部UV辐射。在另一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约50％的照射在多层片材表面上的全部UV辐射。在又一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约40％的照射在多层片材表面上的全部UV辐射。在又一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约20％的照射在多层片材表面上的全部UV辐射。在又一个实施方案中，多层片材可吸收大于或等于约5％的照射在多层片材表面上的全部UV辐射。
尽管多层片材通常最好在电磁光谱的UV和IR区域吸收尽可能多量的电磁辐射，然而，多层片材最好对电磁光谱的可见区域的光是透明的。通常，电磁光谱的可见光区域的波长在约400和约700nm之间。片材的可见光透射比(transmissivity)最好大于或等于约20％。在一个实施方案中，片材的可见光透射比最好大于或等于约30％。在另一个实施方案中，片材的可见光透射比最好大于或等于约40％。在又一个实施方案中，片材的可见光透射比最好大于或等于约50％。
多层片材的浊度(haze)最好小于或等于约5％。在一个实施方案中，浊度可小于或等于约2％。在另一个实施方案中，浊度可小于或等于约1.8％。在又一个实施方案中，浊度可小于或等于约1.6％。
如果生成的多层片材是以多壁薄片的形式，通常希望其浊度小于25％。在一个实施方案中，浊度可小于或等于约20％。在另一实施方案中，浊度可小于或等于约15％。在又一个实施方案中，浊度可小于或等于约10％。
这样制备的多层片材有利于使用在汽车、住宅和办公楼或其它因暴露在IR辐射终而产生的热量是不必要的地方。在一个实施方案中，当被共挤压成在如图3所示的片材壁之间带有空气通道的多壁片材之后，片材可用作屋顶(roofing)或施釉(glazing)材料。图3是多壁片材的示意图，其中各个片用支架隔开，并在支架之间含有气阱。图3也描述了片材的厚度，厚度包括支架以及单个多层片材的厚度。支架可由例如上述的热塑聚合物制备。在一个实施方案中，支架可由聚碳酸酯、聚酯或聚酯碳酸酯-聚酯制备。
因此，为制备含有不同形状和几何结构的材料，形成的多层片材也可经过，如热成形、真空模塑、吹塑和成形等附加的处理方法。
下面的实施例旨在示例性，而非限定性，阐述用不同的材料和仪器制造多层片材的一些不同的实施方案的组合物和方法。
实施例
比较例
此实施例连同下面的实施例1用于阐述包括IR吸收添加剂的芯层相对于盖层的好处。这些实施例也用于阐述将盖层(含有UV吸收添加剂)置于芯层(含有IR吸收添加剂)表面上，用此种方式，当多层片材经受太阳辐射时，在接触芯层之前，辐射先接触盖层时所提供的益处。在这些实施例中，含有盖层(包含聚碳酸酯和LaB6(IR吸收添加剂)和UV吸收剂的)且盖层置于聚碳酸酯层上的3mm多层片材，与含有包含UV吸收剂的盖层置于含有IR吸收添加剂的芯层上的多层片材进行比较。比较例讨论了将IR吸收添加剂(LaB6)置于盖层的结果，下面的实施例1讨论将IR吸收添加剂置于芯层的有益结果。
尽管厚度变化致使盖层厚度在50-80μm之间变化，但盖层的厚度约为60mm。盖层以及芯层的组成和结构如下详述。
盖层中的LaB6
盖层和芯层都含有作为热塑聚合物的聚碳酸酯。聚碳酸酯是重均分子量为30,000g/mol的线性双酚A聚碳酸酯。
盖层含有0.18g/m2的LaB6，10％ Tinuvin 234和0.1％ Irgafos 168，余量为双酚A聚碳酸酯。在重均分子量为30,000g/mol的线性双酚A聚碳酸酯中含有0.25wt％ LaB6的母体混合物中获得LaB6。上述组分在双螺旋挤压器中预混合以形成盖层的预混合物。
芯层首先在双螺旋挤压器中预混合。芯层含有99.75wt％的重均分子量为30,000g/mol的线性双酚A聚碳酸酯，0.1wt％季戊四醇四硬脂酸酯，0.1wt％Tinuvin 234和0.05wt％ Irgafos 168。然后，以下列的方式将盖层和芯层的预混合物共挤压以产生多层片材。
用于挤压芯层的挤压器是Werner and Pileiderer ZSK挤压器133mm(双螺旋挤压器)。滚筒温度(barrel temperatures)分别设为约200℃到280℃。模温度(die temperature)为250℃，螺旋速度为85rpm。5个温度分别为250，260，260，270，280℃的滚筒分别从进料口到模。用于制备盖层的挤压器(Macgi，含有45mm滚筒直径的单螺旋挤压器)的区域温度(zone temperatures)设在200-280℃之间，螺旋速度是58rpm。在每个单螺旋挤压器中，使用六个滚筒，温度分别为245，255，230，230，270和280℃。上述滚筒依次从进料口到单螺旋挤压器的进料套管排列。芯层的一些特征如表1所示。
在挤压芯层和盖层的过程中，含有如上所述的所需的组合物的预混合的颗粒(pellet)，通过进料口供给挤压器。来自各个挤压器的压出物供给进料套管模以形成共挤压的多层片材。通过ASTM D 1003测量光透射率和浊度，通过CIE lab DIN 5033测量实验颜色(lab color)。结果如下表1所示。
表1 试样点盖层厚度 跨越宽度 顶盖层 LT(光透射 率)(％)b-值颜色(value color)浊度(％)阳光透射率(％) (mm) (μm) 25 61.2 59.8 12.7 7.6 49.6 75 74.1 55.6 14.9 8.4 44.9 125 67.6 57.7 13.8 8 47.1 175 64.4 58.7 13.3 7.8 48 225 80.5 53.4 15.9 8.7 42.6 275 67.6 57.7 13.8 8 46 325 51.5 63 11.1 7.1 52.4 375 64.4 58.7 13.3 7.8 48.4 425 64.4 58.7 13.3 7.8 47.3 475 67.6 57.7 13.8 8 46.1 525 64.4 58.7 13.3 7.8 47.3 575 54.7 61.9 11.6 7.3 50.8 625 54.7 61.9 11.6 7.3 50.6 675 58 60.9 12.2 7.5 49.3 725 67.6 57.7 13.8 8 46.2
775 61.2 59.8 12.7 7.6 48.2 825 54.7 61.9 11.6 7.3 50.3 850 58 60.9 12.2 7.5 49.6 变化范围 51.5-80.5 53.4-63 11.1-15.9 7.1-8.7 42.6-52.4 标准偏差 7.3 2.4 1.2 0.4 2.4
从上表可知，光透射率具有较宽的变化范围：从53.4到63％。类似地，将IR吸收添加剂置于盖层中表明：多层片材具有大于7％的高浊度和宽的阳光透射变化范围。
实施例1
如上所述，本实施例阐述了在芯层中包含LaB6的功效。含有芯层包含LaB6的3层多层片材与UV盖层共挤压，LaB6的量如表1中试样#1所示。该片材包含两个盖层和一个芯层。芯层置于两个盖层之间。
3层片材的盖层是以预混合物的形式制备的，该预混合物含有10wt％ UV吸收添加剂(Tinuvin 234)，0.1wt％热稳定剂(Irgafos 168)和89.9％线性双酚A聚碳酸酯。
首先，芯层是通过供给和混合下列产物流(product stream)预混合的，这些产物流包括：16wt％的含有0.032wt％ LaB6的LaB6母体混合物，0.05％Irgafos 168和99.918％的重均分子量在30,000到31,000g/mole之间的线性聚碳酸酯。其次，5wt％UV浓缩物(concentrate)包括97.5wt％重均分子量为30,000g/mole的线性聚碳酸酯，2wt％ Tinuvin 234和0.1wt％ Irgafos168。余下的由79wt％的重均分子量为30,000g/mole的线性聚碳酸酯构成。
然后，各预混合物分别供给在比较例中详述过的各个挤压器中以产生多层片材。结果如表2和3所示。表2描述在芯层中含有LaB6的多层片材的一些特征。表3显示盖层中含有UV吸收添加剂和芯层中IR吸收添加剂的多层片材的结果。在两例中，盖层首先被冲击的辐射接触。
表2试样#LaB6浓缩物LT％ST％阳光因子阴影系数浊度L a b 1 0.18 g/m262.0 50.8 1.21 0.58 1.4 82.3-6.4 12.5
LT％＝光透射率
ST％＝全部阳光透射率
阳光因子＝光/阳光(solar)增益比率＝全部可见光透射率/全部阳光透射率
阴影系数＝全部阳光透射率/87
表3 试样点跨越宽度LT％b-值颜色浊度(％)阳光透射率(％) (mm) 25 62.2 12.5 1.6 50.8 75 62.1 12.6 1.5 51 125 62.2 12.5 1.4 51.1 175 62.1 12.5 1.4 50.2 225 62.2 12.6 1.4 51.2 275 62.2 12.6 1.4 51 325 62.1 12.6 1.4 51.1 375 62.1 12.6 1.4 50.9 425 62.1 12.6 1.4 50.8 475 62.1 12.6 1.5 51 525 62 12.6 1.4 50.8 575 62 12.6 1.4 50.9 625 62 12.6 1.4 50.8 675 62 12.6 1.4 51.2 725 62 12.6 1.4 51.1 775 61.9 12.6 1.4 50.9 825 61.9 12.6 1.4 50.9 850 61.9 12.6 1.5 51 变化范围 61.9-62.2 12.5-12.6 1.4-1.6 50.8-51.2 标准偏差 0.1 0.06 0.018 0.2
从表1(比较例)和表3(本例)可知：与芯层含有IR吸收添加剂的多层片材相比，盖层中含有IR吸收添加剂LaB6，导致光透射百分比(LT％)和浊度百分比变化范围大。从表3也可知：光投射百分比、浊度百分比和颜色的变化范围小于表1中试样的变化范围。浊度通常越低越好，将IR吸收添加剂分散于芯层中制备的产品比将IR吸收添加剂添加到盖层中制备的产品优越。图4是通过两个多层片材所拍摄的物体的图片，其中一个多层片材芯层中含有LaB6，另一个盖层中含有LaB6。从图中可清楚地获知，尽管通过芯层含有LaB6的多层片材可清楚地看到物体，但是通过盖层含有LaB6的多层片材，物体几乎不可见。当盖层中使用LaB6时，颜色的变化范围很明显。
在本测试中，也做了几个其它的观察。如上面所提到的，在盖层厚度中，观察到+/-20μm的厚度变化。为了具有可接受的IR吸收，在测试中，使用了目标量为0.18g LaB6/m2的聚碳酸酯。当此量的IR吸收添加剂添加到一个60μm的盖层中，而不是3-6mm的芯层时，因为IR吸收添加剂在盖层中的含量高的多，导致在多层片材中存在不可接受的浊度水平。此外，为防止聚碳酸酯UV老化，UV保护层或含UV吸收添加剂的盖层用在多层片材上。需要一定浓度的UV吸收添加剂，其浓度达到一个UV保护PC的可接受的水平。可想象，将可减少下列问题：盖层中厚度变化，以及由此通过使用厚盖层，例如厚度为500μm(0.5mm)的盖层，所观察到的透射变化范围。然而，除制造此类盖层的实际问题外，在整个盖层中需要高UV浓度将会提高整个多层片材的成本。
本实施例用于研究热成形多层片材对光投射百分比、阳光因子、阴影系数和浊度的影响。两个含有LaB6浓度分别为0.09 and 0.18g/m2的3mm多层片材在如图5所示的装置上热成形。通过CIE lab DIN 5033测量实验颜色；通过ISO9050测量阳光透射率；通过ASTM D1003测量浊度和光透射率。在在图5中所示的装置上热成形多层片材之后，片材显示除厚度的变化为1.15到2.4mm。盖层的厚度在约23到48μm之间变化。
本实施例描述当芯层的厚度为1mm时，LaB6在聚碳酸酯芯层中的优选范围。在Werner和Pfleiderer 25mm双螺旋挤压器上制备含有不同LaB6含量的和500 ppmIrgaphos168的聚碳酸酯试样。1mm的片材注模到Engel 75T机器上(machine)。
U3410 UV-VIS-NIR′测量透射的IR辐射的百分比。计算在780nm-1400nm之间IR透射的平均值(IR-T％)。在此波长范围内的照射是加热的主要原因。结果如表4所示。
表4 ％LaB6 LaB6 g/m2 平均值 (IR-T％) LT％ 浊度1mm片材 780-1400nm 0.0000 0.0000 79 91.1 0.9 0.0016 0.0192 67 87.9 0.78 0.0024 0.0288 63 86.8 1.07 0.0032 0.0384 56 84.8 1.12 0.0064 0.0768 40 79.1 1.37
0.0160 0.1920 15 63.2 2.16 0.0320 0.3840 3 40.9 3.37 0.0640 0.7680 0 21.3 5.29
数据显示当芯层厚度是1μm时，往聚碳酸酯芯层中加入超过0.77％ LaB6时，没有得到其它的IR吸收影响。
从上述的实施例中，可知使用其芯层含有IR吸收添加剂的多层片材有益。这保护IR吸收添加剂免遭其围湿气的影响从而延长多层片材的寿命。进一步的结果证明，存在一个协同作用，将含有UV吸收添加剂的盖层和含有IR吸收添加剂的芯层结合起来。结果清楚地显示在上述的构造中，透明性得以改进，浊度得以降低以及颜色更好。因此，多层片材可有效地使用在汽车，住宅和办公楼中。
尽管根据一个示例性的实施方案详细地描述了本发明，本领域的技术人员应明白，可对本发明做不同的改动，可用等价物(equivalents)替换其元素，但不应偏离本发明的范围。此外，可做出多种修改以使具体情形或材料适应本发明的教义，而不应偏离本发明的本质范围。因此，本发明并不刻意局限于期待用于执行本发明的最好模式的具体的实施方案，但限于本发明包括所附权利要求范围内全部的实施方案。