隔热涂层

阅读:553发布:2020-05-11

专利汇可以提供隔热涂层专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种包含1个或多个胆甾醇型红外反射层的 隔热 涂层 。另外,本发明涉及该涂层的制备方法和应用。,下面是隔热涂层专利的具体信息内容。

1.一种隔热涂层,它包含1个或多个非胶束胆甾醇型层,在750nm 以上的红外波长范围,反射至少40%的入射辐射
2.权利要求1的隔热涂层,它在390nm~750nm的波长范围, 透射至少80%的入射辐射。
3.权利要求1-2之一的隔热涂层,它包含2个或更多个胆甾醇 型红外反射层。
4.权利要求3的隔热涂层,它的各个胆甾醇型层在750nm以上 的波长范围具有彼此不同的反射最大值。
5.权利要求1-2之一的隔热涂层,它包含2个或更多个胆甾醇 型层,每种情况下2层的螺旋超结构的螺距均相同但其手型性不同。
6.权利要求5的隔热涂层,其中包含可被2整除的数目的胆甾 醇型层。
7.权利要求1-2之一的隔热涂层,在其具有相同螺距和相同手 型性的螺旋超结构的层之间,该隔热涂层具有能逆转透射圆偏振光旋 转方向的介质。
8.权利要求7的隔热涂层,在其具有相同螺距和相同手型性的 螺旋超结构的层之间,该隔热涂层具有称为λ/2膜或板的介质。
9.权利要求7的隔热涂层,它在750nm以上的波长范围反射至 少75%的入射辐射。
10.权利要求1-2之一的隔热涂层,它在固化状态时包含选自下 列的胆甾醇型化合物或化合物的混合物:
a)至少1种胆甾醇型可聚合单体
b)至少1种非手性向列型可聚合单体和一种手性化合物;
c)至少1种胆甾醇型可交联聚合物
d)至少1种在可聚合稀释剂或可聚合稀释剂混合物中的胆甾醇型 聚合物;
e)至少1种其胆甾相可通过骤冷到玻璃化转变温度以下而冻结的 胆甾醇型聚合物;或者
f)至少1种非手性液晶可交联聚合物和一种手性化合物。
11.一种制备权利要求1-10任何一项的隔热涂层的方法,它包 括在透明基材上涂布至少1个胆甾醇型红外反射层,使其固化,希望 的话涂布1个或更多个另外的胆甾醇型红外反射层,以及希望的话, 能逆转透射圆偏振光旋转方向的介质,使所述层固化,从而制成该隔 热涂层。
12.一种多组分涂料体系,它包含能成形为权利要求4~10中任 何一项限定的胆甾醇型层的组分。
13.权利要求1~10中任何一项的隔热涂层在隔热窗或隔热透明 建筑材料的制备,或者在住宅、办公室或工业建筑物的隔热方面的应 用。
14.权利要求1~10中任何一项的隔热涂层在汽车行业的应用。
15.权利要求14的应用,用于制备隔热、层合的玻璃屏蔽。
16.一种薄膜,它包含权利要求1~10中任何一项的隔热涂层。
17.权利要求16的薄膜,为胶粘膜。

说明书全文

发明涉及隔热涂层,它包含1个或多个胆甾醇型红外反射层。

防热辐射的屏蔽问题在涉及住宅、办公室或工业建筑物的绝缘领 域是尤其重要的。具有大面积窗户的建筑物会迅速变热,特别是在夏 季和南方地区,以致它们不得不依靠空调装置、耗费相当大的能量来 降温。

隔热的常用技术,特别是用于屏蔽800nm~2000nm波长范围热 辐射者,是以依靠适宜的染料或颜料来吸收辐射为基础。然而,所吸 能量的大部分又通过传导转移到被绝缘的区域或物体上。

能基本上反射热辐射的材料的应用也是已知的。

为此,特殊染料或颜料,而且还有石墨或金,作为宽谱带吸收剂 或反射剂正在得到日益广泛的应用。

在这方面所使用的染料的例子是具有位于红外(IR)的宽谱带吸收 的酞菁类(naphthalocyaninges)或聚甲炔色淀染料。然而这类红外吸 收染料的严重缺点是,它们在可见光波长范围也表现出明显的吸收, 结果看上去透明度大大降低。被吸收的辐射能被转变为热能,随后通 过传导散失。

石墨、金、或铟化物(ITO),也用作红外辐射的吸收剂或反 射剂,具有不相上下的缺点。它们依然尤其在可见光谱区,透明度很 小。只有高度精确,因此必须大规模生产的极薄的层,方能保证在可 见波长范围足够均匀和高平的透射。此种金属层通常要借助化学或 物理蒸汽沉积技术(CVD或PVD)来施涂,均属极其复杂的技术。

同样已知的是,胆甾醇型液晶物质也能反射电磁波谱红外区的光。 胆甾醇型(手性向列型)液晶早已为人所知。首例此类物质由奥地利植 物学家F.Reinitzer(Monatschefte Chemie,9(1888),421)发现。 是手性,决定了胆甾相的存在。手性部分可存在于液晶分子本身中或 可作为掺杂物被加入到向列相中,因此包括手性向列相。手性向列相 具有特殊光学性质:高旋光性及明显的圆偏振二向色性,后者是因圆偏 振光在向列层内发生选择性反射所致。这样一来的结果是,具有反射 波长的入射光被反射的部分不超过50%。其余的则透过,而不与该介 质发生相互作用。反射光的旋转方向取决于其螺旋结构的手型性:右手 螺旋反射右圆偏振光;左手螺旋反射左圆偏振光。通过改变手性掺杂 物的浓度,就可以改变螺距并因此改变手性向列层的选择性反射光的 波长范围。在观察到的螺距p的倒数与手性化合物浓度(Xch)之间存在 着正比关系:

1/p=HTP Xch 其中HTP代表手性掺杂物的螺旋扭转能

US-A-4,637,896公开了以胆甾醇衍生物为基础的胆甾醇型液晶化 合物以及包含此类化合物的共聚形式的光聚合胆甾醇型涂层。所描述 的胆甾醇型薄膜具有主要位于可见波长范围的反射最大值。还给出了 2种无色薄膜的例子,然而其反射最大值分别位于950和1260nm。 可是由于反射峰的宽度窄,该薄膜不适合作为隔热涂层。

US-A-5,629,055公开了以纤维素为基础的固体胆甾醇型薄膜。该 薄膜可由纤维素晶体的胶体悬浮体获得,所述胶体悬浮体则由结晶纤 维素的酸解制备。该固体薄膜具有胆甾醇性质,且其反射波长据称可 在从红外到紫外的整个光谱范围内调节。具体建议将所描述的材料用 作光学保真材料,因为印刷和照相复制技术无法重现胆甾醇效果。

US-A-5,352,312描述一种火箭引擎隔热和防腐的方法。该方法包 括采用一种含热塑性液晶聚合物的烧蚀绝缘材料。然而,该液晶材料 不是胆甾醇型,而且其绝缘作用是依靠烧蚀效应,不是依靠对热辐射 的反射。

US-A-5,016,985公开了一种红外滤光器,包括宽谱带红外滤光元 件和胆甾醇型液晶滤光元件。胆甾醇型滤光元件的作用尤其在于它能 精确地阻挡窄带范围的红外波长。该红外滤光器例如可用于夜视设备 中。

本发明的目的是提供一种容易制备的隔热介质,它在电磁波谱的 可见范围几乎完全透明,且它在电磁波谱的近红外和可见波长范围也 很少吸收。

我们发现,这一目的可由包含至少1个胆甾醇型红外反射层的涂 层来实现。

因此,本发明提供一种隔热涂层,它包含1个或多个胆甾醇型层, 且在红外波长范围,优选750nm以上,特别是751nm~约2000nm 的波长范围,能反射至少40%,尤其是至少45%的入射辐射。

本发明的隔热涂层具有一系列惊人的优点:

a)可见波长范围的入射辐射几乎全部透过,因此涂层看上去透明。

b)电磁波谱红外区的入射光很大一部分被反射且不吸收,故而被 隔热的物体不会通过传导而变热。

c)具有对入射热辐射的宽谱带反射,从而使物品受到高效的隔热。

d)涂层的厚度及均匀性可在宽范围内改变而不显著影响其隔热性 能,结果是,其制备,与例如含金属的反射涂层相比,复杂程度小得 多。

e)避免了使用生态及毒理学不可接受的金属。

f)制备涂层的原料化合物在工业上易得;因而其使用通常要比, 例如在反射涂层中使用金或银要便宜。

本发明隔热涂层优选在可见光波长范围,即,约390nm~750nm 范围,可透过至少80%的入射辐射,尤其是至少90%。

特别优选这样的本发明隔热涂层,它包含2个或多个,优选约2~ 20,特别是约2~10个胆甾醇型红外反射层。特别优选的是,这些层 具有在>750nm波长范围的不同反射最大值。尤其特别优选的是,本 发明隔热涂层包含2个或更多个胆甾醇型层,优选胆甾醇型层的数目 可以被2整除,例如是2、4、6、8或10,而2个--优选相邻--层的螺 旋超结构的螺距,在每种情况下都相同但其手型性不同。尤其特别优 选的还有这样的本发明隔热涂层,它在其具有相同螺距和相同手型性 的螺旋超结构的层间具有一层使透射圆偏振光的旋转方向逆转的介 质,特别是被称之为λ/2膜或板的介质。

采用不同手型性的层,或者使用在相同手型性的层间能逆转透射 圆偏振光旋转方向的介质,均能大大加强本发明隔热涂层的反射。这 样,在750nm以上的波长范围,特别是751nm~约2000nm的波长 范围,优选可达到,以入射辐射为基准至少75%,特别是至少85%的反 射率。

对本发明隔热涂层的组成的唯一限制是,它必须包括能单独地或 者通过其相互作用能产生胆甾醇型红外反射性质的化合物。原则上, 实际上所有已知的胆甾醇型单体或单体混合物,或者聚合物或聚合物 混合物,都能通过改变手性组分来调节其螺旋超结构的螺距,从而使 其反射最大值位于红外区内。

优选的本发明隔热涂层在固化状态时可包含例如选自下列的胆甾 醇型化合物或化合物的混合物:

a)至少1种胆甾醇型可聚合单体;

b)至少1种非手性向列型可聚合单体和一种手性化合物;

c)至少1种胆甾醇型可交联聚合物;

d)至少1种在可聚合稀释剂或可聚合稀释剂混合物中的胆甾醇型 聚合物;

e)至少1种其胆甾相可通过快速冷却到玻璃化转变温度以下而冻 结的胆甾醇型聚合物;或者

f)至少1种非手性液晶可交联聚合物和一种手性化合物。

就本发明目的而言,交联是指聚合物化合物的共价连接;而聚合 是指形成聚合物的单体化合物的共价连接。所谓固化是指胆甾相的交 联、聚合或冻结。

固化,将胆甾醇型层中胆甾醇型分子发生的一致取向固定下来。

a)类的优选单体描述在DE-A-196 02 848以及DE-A-4 342 280 中,其全部内容并入本文作为参考。特别是,单体a)包括至少1种通 式I的手性液晶可聚合单体

          [Z1--Y1--A1--Y2--M1--Y3--]nX       (I)

其中

Z1是可聚合基团或带有可聚合基团的基团,

Y1、Y2、Y3独立地是化学键、氧、硫的基团,

  -CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-,

  -CO-S-,-S-CO-

  -CO-N(R)-,-N(R)-CO-,CH2O或OCH2,

A1是间隔基,

M1是介晶(mesogenic)基团,

X是n价手性基团,

R是氢或C1~C4-烷基,

n是1~6,

基团Z1、Y1、Y2、Y3、A1和M1,当n大于1时可相同或不同。

优选的基团Z1是:

CH2=CH-,CH≡C-,

-N=C=O,-N=C=S,-O-C≡N,

-COOH,-OH或-NH2,

其中每个R可以相同或不同,是氢或C1~C4-烷基,例如甲基、乙 基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。在活性可 聚合基团当中,氰酸酯能够自动三聚为氰尿酸酯,因此是优选的。上 面举出的其他基团的聚合则要求另外的具有互补活性基团的化合物。 譬如,异氰酯能与醇聚合生成聚酯,与胺生成脲的衍生物。类似 的说明同样适用于硫杂丙环及氮丙啶。羧基可缩合生成聚酯和聚酰胺。 来酰亚胺基团特别适合与诸如苯乙烯之类的烯化合物进行自由基 共聚。所述互补活性基团可存在于与第1化合物相混合的本发明第2 化合物中,或者可借助含2个或更多个此种互补基团的辅助化合物而 被结合到聚合物网络中。

尤其优选的基团Z1-Y1是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。

Y1~Y3可按上面的规定,术语化学键是指共价单键。

合适的间隔基A1是所有适合此目的的基团。间隔基包含,一般地 2~30,优选2~12个原子,并由线型脂族基团构成。它们在链中可 以被例如不相邻的O、S、NH或NCH3隔开。其他适合该间隔链的取代 基是氟、氯、溴、氰基、甲基和乙基。

代表性的间隔基的例子是:

-(CH2)p-,-(CH2CH2O)mCH2CH2-,-CH2CH2SCH2CH2-,-CH2CH2NHCH2CH2-, 或

其中

m是1~3,和 

p是1~12。

介晶基团M1优选具有结构

(T-Y8)s-T

其中Y8是符合Y1定义之一的桥基,s是1~3,T每次出现时可相 同或不同,是2价异环脂族、杂环脂族、异芳族或杂芳族基团。若s>1, 则桥基Y8可相同或不同。

基团T也可是其上取代了C1~C4-烷基、C1~C4-烷氧基、氟、氯、 溴、氰基、羟基或硝基的环状体系。优选的基团T是:

CH=CH,

-N=N-,

-CH=N-和 特别优选下列介晶基团M1:

在通式I化合物的诸手性基团X当中,特别优选的,不只是就其可 提供性考虑,是那些由糖、由二基或二苯基衍生物,以及由光学活 性二元醇、二醇或氨基酸等衍生而来的。在糖的情况下,特别应当举 出戊糖和己糖及其衍生物。

基团X的例子是下列结构,其中位于每种例子端部的直线代表自 由价。 特别优选 或

此外也合适的另一些是具有下列结构的手性基团:

进一步的例子载于德国申请P 43 42 280.2中。

n优选是2。

优选的a)类单体还包括描述于DE-A-35 35 547和US-A-4,637,896 中的手性可聚合胆甾醇衍生物,其全部内容并入本文作为参考。

优选的b)类单体描述于H.Jonsson的论文(皇家技术学院,聚合 物技术系,S-10044斯德哥尔摩,瑞典,1991-01-25)、DE-A-4 408 171、 DE-A-4 408 170及DE-A-4 405 316中,其全部内容并入本文作为参 考。该胆甾醇型混合物优选包含至少1种通式II的非手性液晶可聚合 单体

其中

Z2、Z3是相同或不同的可聚合基团或包含可聚合基团的基团,

n是0或1,

Y4、Y5、Y6、Y7独立地是化学键、氧、硫、 -CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-, -CO-S-,-S-CO--CO-N(R)-,-N(R)-CO-,CH2O或OCH2,

A2、A3是相同或不同的间隔基,

M2是介晶基团。

这些可聚合基团、桥基Y4~Y7、间隔基及介晶基团的优选情况与 通式I对应的变化相同。

另外,b)类的混合物包括手性化合物。该手性化合物使非手性液 晶相发生扭转,从而形成一种胆甾相。就此而论,扭转的程度取决于 手性掺杂物的扭转能力及其浓度。因此,螺旋的螺距以及,进而,其 反射波长,取决于手性掺杂物的浓度。结果,不可能指出一个普遍适 用的掺杂物浓度范围。掺杂物的加入量是产生要求反射的数量。

优选的手性化合物是通式Ia的那些

其中Z1、Y1、Y2、Y3、A1、X及n按上面的规定;Ma是包含至少1 个杂环或碳环的环状体系的二价基团。

这里的Ma部分类似于所述的介晶基团,因为这样的话,将获得与 液晶化合物之间尤其好的相容性。然而Ma不一定必须是介晶的,因为, 使用化合物Ia的意图不过是要利用其手性结构使液晶相产生适当的扭 转而已。优选存在于Ma中的环状体系是上面提到的结构T,而优选的 结构Ma则是上面提到的通式(T-Y8)s-T的那些。进一步的b)类的单体 及手性化合物描述于WO 97/00600及其专利DE-A-195 324 08中,其 全部内容并入本文作为参考。

优选的c)类的聚合物是如DE-A-197 136 38中所描述的胆甾醇型 纤维素衍生物,特别是由下列组成的胆甾醇型混合酯:

(VI)纤维素羟烷基醚与

(VII)饱和、脂族或芳族羧酸以及

(VIII)不饱和单-或二羧酸。

尤其优选这样的混合酯,其中通过醚官能连接上去的组分VI的羟 烷基基团包含直链或支链的C2~C10-羟烷基基团,特别是羟丙基和/或 羟乙基基团。适宜混合酯的组分VI的分子量优选为约500~约1百万。 优选的是,纤维素的葡糖酐单元按平均摩尔取代度2~4被羟烷基基团 醚化。纤维素中的羟烷基基团可相同或不同。它们当中最高50%还可 由烷基基团(特别是C1~C10-烷基基团)代替。此种化合物的一例是羟 丙基甲基纤维素。

可当作可用混合酯的组分VII使用的化合物是直链脂族C1~C10羧 酸,尤其是C2~C6羧酸、支链脂族C4~C10羧酸,尤其是C4~C6羧酸, 或者是直链或支链的卤代羧酸。组分VII还可包括苯甲酸或者带有芳族 取代基的脂族羧酸,特别是苯基乙酸。组分VII特别优选选自乙酸、丙 酸、正丁酸、异丁酸和正戊酸,特别是丙酸、3-氯丙酸、正丁酸和异 丁酸。

组分VIII优选自不饱和C3~C12单-或二羧酸或此种二羧酸的单 酯,尤其是α,β-烯键不饱和C3~C6单-或二羧酸或该二羧酸的单酯。

尤其优选的是,可使用的混合酯的组分VIII选自丙烯酸、甲基丙 烯酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、马来酸、富马酸及十一碳烯酸,特别是 丙烯酸和甲基丙烯酸。

组分VI优选按1.5~3,特别是1.6~2.7,尤其优选2.3~2.6的 平均摩尔取代度被组分VII和VIII酯化。优选约1~30%,尤其是1~20% 或1~10%,特别优选约5~7%的组分VI的羟基基团被组分VIII酯化。

组分VII对组分VIII的比例决定了聚合物的反射波长。

而且,特别合适的c)类聚合物是DE-A-197 17 371中所描述的炔 丙基链端的胆甾醇型聚酯或聚碳酸酯。

在这些化合物当中,优选那些具有至少1个通式为R3C≡C-CH2-的 炔丙基链端基团的聚酯或聚碳酸酯,其中R3是氢、C1~C4-烷基、芳基 或“芳基-C1~C4-烷基”(例如,苄基或苯乙基),它们直接或通过连 接基连接到聚酯或聚碳酸酯上。该连接基优选自 -O-,-S-,-NR4-, 或

(炔丙基基团连接在X上),

其中R4是氢、C1~C4-烷基或苯基,X是0、S或NR2,R2是氢、C1~ C4-烷基或苯基。

在聚酯中,炔丙基链端基团优选通过 或 连接。

该聚酯优选包含

(IX)至少1种芳族或芳脂族二羧酸单元和/或至少1种芳族或芳脂 族羟基羧酸单元,以及

(X)至少1种二醇单元。

优选的二羧酸单元是下列通式的那些 特别是下列通式的那些 或

其中每个苯基基团或萘基基团可包含1、2或3个取代基,彼此独 立地选自C1~C4-烷基、C1~C4-烷氧基、卤素及苯基,且在上述通式中,

W是NR、S、O、(CH2)pO(CH2)q、(CH2)m或单键,

R是烷基或氢,

m是1~15的整数,

p和q独立地是0~10的整数。

优选的羟基羧酸单元是下列通式的那些 和

其中每个苯基基团或萘基基团可具有1、2或3个取代基,彼此独 立地选自C1~C4-烷基、C1~C4-烷氧基、卤素和苯基。

优选的二醇单元是下列通式的那些 特别是下列通式的那些 或 其中在以上通式中,

L是烷基、烷氧基、卤素、COOR、OCOR、CONHR或NHCOR,

X是S、O、N、CH2或单键,

A是单键、(CH2)n、O(CH2)n、S(CH2)n、NR(CH2)n、 或

R是烷基或氢,

R1是氢、卤素、烷基或苯基,和

n是1~15的整数。

优选那些包含至少1种下列通式的二羧酸单元 或

以及至少1种下列通式的二醇单元的聚酯

其中R3是氢、卤素、C1~C4-烷基,特别是CH3或C(CH3)3,或苯基。

另一些优选的化合物是通式P-Y-B-CO-O-A-O-CO-B-Y-P的二酯, 其中P是上面所定义的通式的炔丙基端基,Y是O、S或NR2(R2=C1~C4- 烷基),B是 或

其中每个苯基或萘基基团可具有1、2或3个取代基,彼此独立地 选自C1~C4-烷基、C1~C4-烷氧基、卤素和苯基,A(连同相邻的氧原子 一起)是上述二醇单元之一。

尤其优选的二酯是这样的上述通式的那些,其中B是 或

尤其是下列通式的二酯

        HC≡CCH2O-B-CO-O-A-O-CO-B-OCH2-C≡CH,其中 (XI)B为 和 A为 或 (XII)B为

A按照XI的规定。

另一些优选的化合物是包含至少1种上述通式,尤其是下列通式 的结合二醇单元的聚碳酸酯 或

这里优选那些包含下列单元的聚碳酸酯,其中作为二醇单元,包 含至少1种下列通式的介晶单元 或

以及

至少1种下列通式的手性单元 或

以及任选地,下列通式的非手性单元

R1按照上面的规定,尤其是氢或CH3。

尤其优选的聚碳酸酯是具有通式HC≡CCH2O-R5-CO炔丙基端基的那 些,其中R5是 或

另一些合适的c)类聚合物是那些包含甚至处于非链端位置的光活 性基团的胆甾醇型聚碳酸酯。此种聚碳酸酯描述在DE-A-196 31 658 中,并优选具有通式XIII

其中摩尔比w/x/y/z为约1~20/约1~5/约0~10/约0~10,尤 其优选约1~5/约1~2/约0~5/约0~5。

在通式XIII中,

A是下列通式的介晶基团 或

B是下列通式的手性基团

(异山梨糖醇酐),(异甘露糖醇酐),(异杜糖醇杆) 或

D是下列通式的光活性基团 或

E是另一种、下列通式的非手性基团

其中,在上式中,

L是烷基、烷氧基、卤素、COOR、OCOR、CONHR或NHCOR,

X是S、O、N、CH2或单键,

R是烷基或氢,

A是单键、(CH2)n、O(CH2)n、S(Cu2)n、NR(CH3)n、 或

R1是氢、卤素、烷基或苯基,

n是1~15的整数。

如果R1是烷基或卤素且A是单键,或者如果R1是氢或烷基且A是 -O(CH2)n-,-S(CH2)n或-NR(CH2)n

则该基团是改进溶解度的基团。其例子是 或

异山梨糖醇酐、异甘露糖醇酐和/或异艾杜糖醇酐是优选的手性组分。

该手性二醇结构单元的比例优选为二醇结构单元总量的1~80 mol%,尤其优选2~20mol%,具体视要求的反射性能而定。

优选的d)类聚合物的例子是如US-A-08 834 745中所描述的可交 联胆甾醇型共聚异氰酸酯,其全部内容并入本文作为参考。此种共聚 异氰酸酯具有下列通式的重复单元

以及合适的话,下列通式的重复单元

其中

R1是手性脂族或芳族基团,

R2是可交联基团,和

R3是非手性基团。

除非另行规定,这里的烷基(其定义包括诸如烷氧基、二烷基、烷 硫基等)是指支链或非支链的C1~C12-烷基、优选C3~C12-烷基,尤其 优选C4~C10-烷基,特别是C6~C10-烷基。

R1优选选自(手性)支链或非支链烷基、烷氧基烷基、烷硫基烷基、 环烷基、烷基苯基或C3~C9-环氧烷基基团,或者C1~C6脂肪酸与C1~ C6-链烷醇的酯或C3~C9二烷基的基团。该酯基团可通过脂肪酸成分 或通过链烷醇基团与氮原子相连。基团R1可具有1、2或3个取代基, 它们可相同或不同,选自烷氧基、二C1~C4-烷氨基、CN、卤素或C1~ C4-烷基硫基团。

R1优选选自烷基、烷氧基烷基、C1~C6脂肪酸与C1~C6-链烷醇的 酯基团、C3~C9二烷基酮及环氧化C3~C9-环氧烷基基团,其中R1可取 代上1或2个相同或不同的基团,选自烷氧基、卤素、CN及CF3。支 链或非支链烷基或烷氧基基团的优选取代基选自:烷氧基基团、卤素 原子或CN;对于C1~C6脂肪酸与C1~C6链烷醇的酯来说,选自烷氧基 基团、卤素原子、CN及CF3;对于C3~C9-二烷基酮的情况,选自烷氧 基基团、卤素原子及CN。

基团R1的主链的长度具体说为3~12,尤其是6~10,优选6~8 个成员(碳、氧和/或硫原子)。特别优选的基团R1选自 2,6-二甲基庚基

尤其特别优选的是,可使用的共聚异氰酸酯的组分III由2,6-二 甲基庚基异氰酸酯衍生而来。

可使用的共聚异氰酸酯的基团R2优选选自C3~C11-链烯基基团、 C4~C11-乙烯基醚基团(=乙烯基C2~C9-烷基醚)、烯键不饱和的C3~C11 羧酸基团,以及烯键不饱和C3~C6单羧酸与C2~C6-链烷醇的酯,其中 与氮原子的键合是通过该酯的链烷醇基团实现的。特别优选的是,该 基团选自丙烯酸的甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基及2-乙基己基 酯,以及甲基丙烯酸的甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基及2-乙基 己基酯,特别是丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯。

基团R3优选具有与基团R1相同的含义。但它是非手性的,换句话 说,它不具有手性中心,或者以外消旋混合物的形式存在。

特别优选的是,基团R3的主链长度在4~12,尤其是6~10,优 选6~8个成员(碳、氧和/或硫原子)。尤其特别优选的是,本发明共 聚异氰酸酯的组分V由正己基、正庚基或正辛基的异氰酸酯衍生而来。

组分III、IV和V优选以约1~20∶1~20∶50~98的III∶IV∶V摩尔 比存在,特别是约5~15∶5~15∶65~90,尤其优选约15∶10∶75。

单元III、IV和V可无规地分布在可使用的共聚异氰酸酯中。

合适的e)类的聚合物是具有柔性链的手性向列型聚酯,它包含异 山梨糖醇酐、异甘露糖醇酐和/或异艾杜糖醇酐单元,优选异山梨糖醇 酐单元,而为实现链的柔性,包含至少1种选自(及衍生自)下列成分 的单元:

(a)脂族二羧酸,

(b)带有柔性间隔基的芳族二羧酸,

(c)α,ω-链烷二醇,

(d)带有柔性间隔基的二酚,以及

(e)聚对苯二甲酸链烷二醇酯或聚萘二甲酸链烷二醇酯与酰化的二 酚及酰化的异山梨糖醇酐的缩合产物,

正如DE-A-197 04 506中所描述的。

该聚酯为非结晶的,并能形成在冷却到聚酯玻璃化转变温度以下 时发生冻结的稳定胆甾相。聚酯的玻璃化转变温度,尽管属柔性,但 仍高于80℃,优选高于90℃,尤其高于100℃。

可使用的聚酯包括,作为单元(a),优选下列通式的那些

--OC--(CH2)n--CO--

其中n是3~15,尤其是4~12,特别优选是己二酸

作为单元(b),优选下列通式的那些

其中

A是(CH2)n、O(CH2)nO或(CH2)o-O-(CH2)p,

n是3~15,尤其是4~12,特别优选4~1O,和

o和p独立地为1~7;

作为单元(c),优选下列通式的那些

--O--(CH2)n--O--或--O--(CH2-CH2-O)m--,

其中

n是3~15,尤其是4~12,特别优选4~1O,和

m是1~10;和

作为单元(d),优选下列通式的那些

其中

A是(CH2)n、O(CH2)nO或(CH2)o-O-(CH2)p,

n是3~15,尤其是4~12,特别优选4~10,和

o和p独立地为1~7。

可使用的聚酯另外包含,作为非柔性酸组分,优选下列通式的二 羧酸单元 或

以及作为非柔性醇组分,下列通式的二醇单元 或

其中在上式中,

L是烷基、烷氧基、卤素、COOR、OCOR、CONHR或NHCOR,

X是S、O、N、CH2或单键,

A是单键、 或

其中

R1是氢、卤素、烷基或苯基,和

R是烷基或氢。

可使用的聚酯可包含下列通式的另外的柔性二醇单元

其中

R1是氢、卤素、烷基或苯基,

A是(CH2)n、O(CH2)n、S(CH2)n或NR(CH2)n,和

n是1~15。

f)类的优选聚合物的例子是如EP-A-066 137及EP-A-358 208中 所描述的可交联液晶聚有机氧烷。f)类的混合物另外还包含手性化 合物。合适的手性化合物尤其是针对b)类的混合物描述的通式Ia的手 性掺杂物。

尤其特别优选的是,本发明隔热涂层处于固化状态时包含b)类的 手性化合物和向列型单体,特别是下述通式2的手性化合物:

和/或通式5的手性化合物:

以及通式1的向列型单体:

通式3的:

或者通式4的:

其中通式1和3中的n1和n2独立地是2,4或6,且通式1或3的 单体优选以化合物的混合物形式使用,其中n1/n2=2/4、2/6、4/2、6/2、 4/4、4/6、6/4或6/6,而通式4中的R是氢、Cl或CH3。

本发明另外还提供一种制备隔热涂层的方法,它包括在透明基材 上施涂至少1个胆甾醇型红外反射层,使其固化,要求的话再施涂1 个或多个另外的胆甾醇型红外反射层,以及要求的话,一种能逆转透 射圆偏振光旋转方向的介质,使所述1个或多个层固化,于是便制成 该隔热涂层。

施涂红外反射层的透明基材可以是,例如玻璃构件、窗格玻璃, 或者是准备利用粘合剂粘合到窗格玻璃上以达到隔热目的的薄膜。

胆甾醇型红外反射层可采用传统技术施涂到基材上:例如利用选自 下列的技术:气刀刮涂、刮涂棒涂布、橡皮刮板涂布、浸涂、逆向辊涂、 传料辊涂布、凹印涂布、吻涂、流延、喷涂旋涂、或印刷涂布技术, 例如凸版印刷、胶版印刷、凹版印刷、胶印或丝网印刷。

该1个或多个红外反射层可以低缝隙或高粘度混合物形式施涂到 基材上,但是,优选以低粘度混合物形式施涂。为此,胆甾醇型混合 物可以以不稀释或极少稀释的形式在高温下,或者以高度稀释的形式 在低温下施涂到基材上。

含有吸收性颜料的胆甾醇型混合物及配制物,可在其施涂到基材 上去之前用任何合适的稀释剂加以稀释。

可用于在本发明方法中作为a)或b)类化合物的稀释剂的例子是线 型或支链酯,特别是乙酸酯、环状醚及酯、醇、内酯、脂族及芳族烃 如甲苯、二甲苯及环己烷,还有酮、酰胺、N-烷基吡咯烷酮,尤其是 N-甲基吡咯烷酮,以及特别是四氢呋喃(THF)、二氧杂环己烷及丁酮 (MEK)。

适合作为c)类聚合物的稀释剂的例子是醚和环状醚,例如四氢呋 喃或二氧杂环己烷、氯化烃如二氯甲烷、1,1,2,2-四氯乙烷、1-氯萘、 氯苯或1,2-二氯苯。这些稀释剂尤其适合聚酯和聚碳酸酯。而适合纤 维素衍生物的稀释剂的例子是醚,如二氧杂环己烷,或酮,如丙酮。 当用共聚异氰酸酯作为d)类聚合物时,建议使用可聚合稀释剂,如 US-A-08 834 745中所描述的那些。此种可聚合稀释剂的例子是

-α,β-不饱和单-或二羧酸,特别是C3~C6单-或二羧酸与C1~C12- 链烷醇,C2~C12-链烷二醇或其C1~C6-烷基醚及苯基醚的酯,例子是 丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯,如丙烯酸或甲基丙烯酸的羟乙基酯或羟丙 基酯,以及丙烯酸或甲基丙烯酸的2-乙氧基乙基酯;

-乙烯基·C1~C12-烷基醚,如乙烯基·乙基、乙烯基·己基或乙 烯基·辛基醚;

-C1~C12羧酸的乙烯基酯,如醋酸乙烯、丙酸乙烯或月桂酸乙烯;

-C3~C9环氧化物,例如1,2-环氧丁烷、苯基环氧乙烷;

-N-乙烯基吡咯烷酮,N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基甲酰胺;

-乙烯基芳族化合物,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氨苯乙烯, 以及

-具有2个或更多个可交联基团的化合物,如二醇(包括聚乙二醇) 与丙烯酸或甲基丙烯酸的二酯或二乙烯基苯。

优选的可聚合稀释剂的例子是丙烯酸2-乙氧基乙基酯、二甘醇的 二丙烯酸酯、乙二醇的二甲基丙烯酸酯、二甘醇的二甲基丙烯酸酯、 三甘醇的二甲基丙烯酸酯、二甘醇单甲醚的丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基 乙基酯和四甘醇的二甲基丙烯酸酯。尤其优选的可聚合稀释剂是苯乙 烯。

a)、b)或c)类的混合物也可包括少量可聚合稀释剂。可加入到a)、 b)或c)中的优选可聚合溶剂是丙烯酸酯,尤其是较高官能度的丙烯酸 酯,如二-、三-或四丙烯酸酯,特别优选高沸点低聚丙烯酸酯。优选 的加入量为混合物总重量的约5wt%。

为实施光化学聚合,胆甾醇型混合物可包括惯用的商品光引发剂。 在采用电子束固化的情况下,此种引发剂就不再需要了。合适的光引 发剂的例子是异丁基苯偶姻醚、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦、 1-羟基环己基苯基甲酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-呋 喃-1-酮、二苯酮与1-羟基环己基苯基甲酮的混合物、2,2-二甲氧基- 2-苯基乙酰苯、全氟化二苯基二茂、2-甲基-1-(4-[甲硫基]苯基)- 2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、4-(2-羟基 乙氧基)苯基·2-羟基-2-丙基甲酮、2,2-二乙氧基乙酰苯、4-苯甲酰 -4’-甲基二苯基硫醚、4-(二甲氨基)苯甲酸乙基酯、2-异丙基噻吨酮 与4-异丙基噻吨酮的混合物、苯甲酸2-(二甲氨基)乙基酯、d,l-樟 脑醌、乙基-d,l-樟脑醌、二苯酮与4-甲基二苯酮的混合物、二苯酮、 4,4’-双二甲氨基二苯酮(4,4’-bisdimethylaminebenzophenone)、氟 磷酸(η5-环戊二烯基)(η6-异丙基苯基)合(II)、氟磷酸三苯基锍或 三苯基锍盐的混合物,以及丁二醇的二丙烯酸酯、二丙二醇的二丙烯 酸酯、己二醇的二丙烯酸酯、丙烯酸4-(1,1-二甲基乙基)环己基酯、 三羟甲基丙烷的三丙烯酸酯以及三丙二醇的二丙烯酸酯。

为调节粘度和流平性,胆甾醇型混合物可与附加组分混合。

例如,可采用聚合物粘合剂和/或通过聚合能转化为聚合物粘合剂 的单体化合物。合适的此类化合物的例子是有机溶剂可溶性聚酯、纤 维素酯、聚氨酯及硅氧烷,包括聚醚-或聚酯-改性的硅氧烷。特别优 选使用诸如纤维素的乙酰丁酸酯之类的纤维素酯。

少量适宜流平剂的加入也是有利的。其用量可为胆甾醇型用量的 约0.005~1wt%,尤其是0.01~0.5wt%。合适的流平剂的例子是二 元醇、硅油以及,特别是丙烯酸酯聚合物,如可按商品名Byk 361或 Byk 358由Byk化学公司获得的丙烯酸酯共聚物,以及可按照商品名 Tego flow ZFS 460由Tego公司获得的改性、无硅氧烷丙烯酸酯聚合 物。

胆甾醇型混合物还可包括防紫外线及天候老化效应的稳定剂。合 适的此类添加剂的例子是2,4-二羟基二苯酮的衍生物、丙烯酸2-氰基 -3,3-二苯基酯的衍生物、2,2’,4,4’-四羟基二苯酮的衍生物、邻羟基 苯基苯并三唑的衍生物、水杨酸酯、邻羟基苯基-s-三嗪或空间位阻胺。 这些物质可单独使用或优选地作为混合物使用。

施涂上去的1个或多个红外反射层可采用热的、光化学的或利用 电子束的方法实现固化。

固化当然必须在胆甾相中进行,并需保持胆甾相。

当施涂2个或更多个层时,它们可每一层单独地进行施涂,希望 的话则进行干燥,以及固化。然而,也可以将全部层中的2个或更多 个或者全部湿对湿地在一个施涂步骤中施涂到待涂布制品上,要求的 话一起进行干燥,然后再一起进行固化。然而,各胆甾醇型层同时施 涂的前提条件是,具有不同反射性能的不同层之间不存在相互扩散。

流延技术特别适合胆甾醇型层的同时施涂,尤其是刮刀或刮涂棒 流延刮涂技术、流延膜挤出或卷涂流延(stripper casting)技术,以 及级联流延法。这些流延技术描述在,例如DE-A-19 504 930、EP-A- 431 630、DE-A-3 733 031以及EP-A-452 959中,在此明确地并入 本文作为参考。

本发明另外还提供一种多组分涂料体系,它包含的各组分能形成 多个在750nm以上的波长范围具有彼此不同反射最大值的胆甾醇型 层。借助本发明的此种涂料体系,例如可将其组分用作涂料配制物, 就可以为任何要求的基材提供本发明的隔热涂层。

本发明的隔热涂层尤其适合制备绝缘窗或隔热透明建筑材料,或 者用于住宅、办公室或工业建筑物的防热辐射绝缘。另外,本发明的 隔热涂层还特别适用于汽车行业,尤其是生产隔热、层合的玻璃屏蔽。 因此在这些用途方面的应用也可由本发明提供。

下面的实施例用于说明本发明但不应将本发明局限于这些实施 例。

实例1~3采用了一种通式1的向列型液晶混合物,它在最高至5 ℃的范围以近晶相存在,最高至68℃为向列相,高于68℃时为各向同 性相(S 5 N 68 I)。

实例1和2中使用的手性掺杂物是通式2的化合物;实例3中, 用通式5的化合物。

浓度为胆甾醇型混合物的0.8wt%的纤维素的乙酰丁酸酯被加入 到实例1~3使用的混合物中,旨在改善成膜性,然后,将整个混合物 溶解在乙酸丁酯中。

2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦,作为光引发剂,按以胆甾醇 型混合物为基准计1.5wt%的浓度加入其中。该混合物由刮板涂布到 玻璃板上,形成的湿膜厚度为30μm。在所有3个实例中,每一例均 形成均匀的透明层,随后使溶剂蒸发。该层借助紫外光源进行光化学 交联。

实例1:

按如上所述,单独地涂布5个胆甾醇型层,并进行固化。各个胆 甾醇型层的组成在组分的浓度上彼此不同,如下表1所示:     层     Xch     Xn    λR     1    0.032    0.968    220     2    0.027    0.973    943     3    0.024    0.976    1085     4    0.021    0.979    1250     5    0.018    0.982    1440

另外,所有层均包含纤维素的乙酰丁酸酯和2,4,6-三甲基苯甲酰 二苯基氧化膦,用量如上面所述。

手性组分的浓度略作Xch,以摩尔分数表示;向列型组分浓度略作 Xn,同样也以摩尔分数表示。λR代表反射最大值的波长,以纳米表示。

这些施涂的彼此重叠的层,在752~1500nm之间的波长范围产生 47%入射光的反射。可见波长范围(400~700nm)的透明度超过95%。

实例2:

实例2采用实例1的层1中存在的混合物实施。按如上所述,该 混合物借助刮板涂布到2玻璃板上,湿膜厚度30μm,赶出溶剂, 所获得的透明漆膜借助紫外光源(Nitraphot灯,OSRAM公司提供)进 行光化学固化。然后,在涂布的玻璃板之间放置λ/2膜(Nitto提供), 使2个液晶层与λ/2膜相接触。对这种结构的光学行为做了光谱研究。 发现,包含λ/2膜的涂层在752~880nm的波长范围具有89%的反射 率,且在可见波长范围的透射率大于93%。

实例3:

采用刮板,单独、顺序、彼此重叠地涂布了2层,每层的湿膜厚 度为30μm,赶出溶剂,获得约16μm厚的漆膜,在可见光范围内呈 透明状,借助如上所述光源进行光化学固化。这2个重叠层在其组成 上相同;它们都含有13摩尔份胆甾醇型对87摩尔份向列型化合物, 以及纤维素的乙酰丁酸酯和2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦,各自 含量如上面所述。2个层的反射最大值的波长均为820nm。然而,这 2个层在各自的手型性上不同;一层的螺旋结构为右手,而另一层为 左手。光谱研究表明,在820nm波长处的选择性反射率为94%。反射 峰的半高宽为121nm。可见波长范围的透射率超过93%。

相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
用于隔热涂层的组合物 2020-05-12 949
一种高温隔热保温涂层 2020-05-12 734
多彩反射隔热涂层 2020-05-12 494
隔热涂层材料 2020-05-11 971
纳米隔热陶瓷涂层 2020-05-12 976
防腐隔热复合涂层 2020-05-13 86
防腐隔热复合涂层 2020-05-13 714
一种玻璃隔热生物涂层 2020-05-11 860
耐用的反应性隔热涂层 2020-05-12 89
一种隔热涂层织物 2020-05-12 138
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈