專利名稱：使光的透射和反射特性增強的聚氯乙烯組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚氯乙烯(PVC)組合物，尤其涉及一種使光的透射和反射特性增強的柔軟的聚氯乙烯組合物。
PVC已被廣泛地應(yīng)用于各種場合，包括光纜領(lǐng)域。人們希望獲得具有良好透射和反射特性的PVC。光纜一般包含多根光纖。而用于周邊發(fā)光的光纜一般由成束的扭絞光纖構(gòu)成。扭絞光纖使從光纖至少一個端面入射的光沿光纖長度傳播，并部分地沿橫向射出。由此，光纜可象霓紅燈那樣發(fā)光，用于各種裝飾場合。成束光纖外包裹著一外護套，外護套一般由軟性的、透明的聚氯乙烯材料制成。
為了使光纜發(fā)出不同顏色的光，例如紅色、黃色、綠色等，傳統(tǒng)方法之一是選擇一塊濾色片，將其放在光纜末端和光源之間，從而使光纜傳播的光帶有所需的顏色。由于光在通過濾色片和PVC護套后會發(fā)生很大程度的衰減，所以大部分光被損失掉了。紅色的衰減最大，而這種顏色正是周邊發(fā)光光纜最常用的顏色。
一種典型的PVC護套是在常規(guī)的PVC化學(xué)組合物中添加紫外穩(wěn)定劑。紫外穩(wěn)定劑會使透明的PVC帶黃色，這是不希望有的。因此，又在PVC組合物中添加另一種化學(xué)品，諸如紫油(oil of violet)，用于抑制因在透明PVC中添加紫外穩(wěn)定劑而產(chǎn)生的黃色。當(dāng)有色光透過光纜的經(jīng)紫外穩(wěn)定的PVC護套時，從護套出射的光的頻率受到明顯的限制，造成色澤變暗。具體地說，紅色變得更接近玫瑰色，而不是鮮紅色。這種出射光在視覺上的變?nèi)醣徽J為是由透明PVC護套的衰減或濾波作用所引起。
為了克服傳統(tǒng)PVC的衰減缺陷，美國專利第5,789,471號揭示了一種PVC組合物。該專利的發(fā)明名稱為“使光的透射和反射特性增強的聚氯乙烯組合物”，由Jack Caruso等人發(fā)明，其整個內(nèi)容通過引用包括在此。所推薦的PVC組合物包括一種活性的熒光或含磷熒光誘發(fā)劑，在白光照射下，這種熒光誘發(fā)劑可使PVC組合物發(fā)出比入射光更亮的光。所選的熒光或含磷熒光誘發(fā)劑具有在受白光照射時使PVC組合物產(chǎn)生頻移的特征。人們認為，熒光或含磷熒光誘發(fā)劑會影響PCV組合物中某些元素之電子結(jié)構(gòu)的外層電子狀態(tài)。因此，電子層外層的某些電子變得不穩(wěn)定，射在PVC組合物上的光使電子改變狀態(tài)，即，電子在各層之間越遷，從而在可見光譜中產(chǎn)生較高的幅值。
但是，熒光或含磷熒光誘發(fā)劑的作用會隨時間而削弱或衰退。另外，某些熒光或含磷熒光誘發(fā)劑，諸如鋇和鍶化合物，具有一定的放射性。
因此，本發(fā)明的一個目的是，提供一種新的PVC組合物，這種PVC組合物在可見光照射下會發(fā)生明顯的、在視覺上可觀察到的光譜移動。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種PVC組合物，這種PVC組合物在可見光照射下會發(fā)出具有所選顏色的光。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種聚氯乙烯(PVC)組合物，該PVC組合物包含一種反應(yīng)性很強的鹵化劑和一種活性的誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑，它們可有選擇地與PVC化合物相互作用，產(chǎn)生明顯的、在視覺上可觀察到光譜移動。鹵化劑可根據(jù)元素周期表包含從He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、F、Cl、Br、I和At等組成的組中選出的元素，而誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑采用2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并 唑(2.2-(2′5-thiophendiyl)bis 5-tert-buty benzoxazole)。在該形式下，通過PVC組合物的可見光將發(fā)生光譜移動。PVC組合物還可以包括一種染色劑，以便在可見光照射下，使光譜移動到一選定的顏色。在所有情況下，誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑均選自這樣一類元素，它們具有在可見光照射下產(chǎn)生可見光譜移動的特征，使用染色劑對光譜移動有部分確定作用。
與傳統(tǒng)的PVC組合物相比，通過本發(fā)明PVC組合物的出射的光的光強增加了18％。而與包含活性熒光或含磷熒光誘發(fā)劑的PVC組合物相比，本發(fā)明的PVC組合物不僅沒有放射性，其作用不會隨時間而削弱或衰退，而且出射光光強可以增加12％。
為了更好地理解本發(fā)明，請結(jié)合附圖，閱讀以下詳細描述，附圖有

圖1是一截面示意圖，示出了可應(yīng)用本發(fā)明的光纜。
本發(fā)明可應(yīng)用于周邊發(fā)光光纜，這種光纜包含多根按傳統(tǒng)方法扭絞的PMMA光纖。圖1示出了這樣一根光纜10。光纜10包括多根扭絞光纖14，它們布置在一中空或?qū)嵭墓饫|芯16的周圍。PVC外護套12包裹在多根扭絞光纖14的周圍。光纜芯16用于增加硬度，或在其中傳輸流體媒質(zhì)。
護套12可以用中國專利申請第99106741.X號中描述的方法形成于PMMA光纖的周圍。該專利申請于1999年5月13日提交，要求美國在先專利申請第09/079,576號的優(yōu)先權(quán)，并已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的申請人上海僑龍光藝工業(yè)有限公司。該專利的整個內(nèi)容通過引用包括在此。在傳統(tǒng)實踐中，可在市場上買到的、用于制作護套12的PVC組合物包含一種紫外穩(wěn)定劑。為了抑制因紫外穩(wěn)定劑產(chǎn)生的黃色，一般還在經(jīng)紫外穩(wěn)定作用的PVC中添加另一種化學(xué)物質(zhì)，諸如紫油。用作光纜護套的柔軟PVC化合物的分子式是本領(lǐng)域眾所知的，許多出版物對此都有描述，例如美國專利第3,868,341號。
然而，在本發(fā)明中，將一種反應(yīng)性很強的鹵化劑加入經(jīng)紫外穩(wěn)定作用的透明PVC組合物中，從而改變傳統(tǒng)的PVC分子式。這種鹵化劑可以根據(jù)元素周期表包含從He、Ne、Ar、Ke，、Xe、Rn、F、Cl、Br、I和At等組成的組中選出的元素，例如氟化氙、氟氣、氪85等等。
添加活性的誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑可以使PVC組合物發(fā)生確定的光譜移動，將光譜移動到希望獲得的400納米到1600納米的發(fā)射波長范圍內(nèi)。最好，選擇2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑(2.2-(2′5-thiophendiyl)bis 5-tert-butybenzoxazole)作為誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑。這種化學(xué)品可以從柯達股份有限公司購得，商品名為0-B TECH。該化學(xué)品與上述鹵化劑一起對100納米到400納米的紫外線作用很大，并且可以有選擇地與PVC化合物相互作用，產(chǎn)生明顯的、在視覺上觀察得到的光譜移動。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在傳統(tǒng)的透明PVC組合物中加入鹵化劑氟化氙，和誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑，并且將2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑與PVC的重量比增加到約0.5∶100。這時，受可見光照射的透明PVC變模糊，造成一定程度的不透明，并且顯現(xiàn)藍綠色。這意味著，當(dāng)受可見光照射時，PVC發(fā)射光譜中具有較高光強的波長將移至藍綠色光譜。當(dāng)2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑?qū)VC的濃度降低到0.5∶100以下時，PVC逐漸返回到透明。例如，在濃度達0.0001∶100時，所加可見光中有90％可以通過PVC。為了使可見光向藍色光譜發(fā)生所希望的光譜移動，最好使用0.18∶100到0.28∶100的濃度范圍。具體實驗表明，當(dāng)濃度取0.18∶100時，PVC發(fā)射光譜移到波長468納米附近；當(dāng)濃度取0.23∶100時，光譜移到波長408納米附近；而當(dāng)濃度取0.28∶100時，光譜移到波長502納米附近。
因此，向PVC化合物中添加2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑的作用是使可見光產(chǎn)生明顯的，在視覺上可觀察得到的光譜移動。尤其當(dāng)該誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑相對PVC的濃度取0.18∶100時。
本發(fā)明的另一實施例是在含有鹵化劑和誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑的PVC組合物中添加一種染色劑。鹵化劑選用氟化氙，誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑仍為2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑。誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑相對PVC的濃度取0.01∶100。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加氟代鍺酸鎂和錳活化劑可在660納米波長處產(chǎn)生強度峰值，光譜移至可見的深紅色。而添加磷酸鍶鎂和錫活化劑可使發(fā)射譜線移到620納米波長處，產(chǎn)生可見的橙紅色。添加一種或多種不同的染色劑可以獲得各種顏色，其中染色劑很容易根據(jù)元素周期進行選擇，可以是粉狀或液體的。特別地，當(dāng)使用一種顏色反射性在625-645納米帶寬范圍內(nèi)的染色劑時，可以獲得鮮紅色。由此可見，添加染色劑的作用是將光譜移動固定到所需的發(fā)射譜線上。
權(quán)利要求
1.一種聚氯乙烯(PVC)組合物，其特征在于，包含一種鹵化劑和一種誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑，所述鹵化劑根據(jù)元素周期表包含從He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、F、Cl、Br、I和At等組成的組中選出的元素，而所述誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑為2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑。
2.如權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述PVC組合物還包含一種用于形成透明PVC的混合物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述鹵化劑是氟化氙。
4.如權(quán)利要求1或2所述的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑相對PVC的濃度范圍為0.0001∶100至0.28∶100。
5.如權(quán)利要求1或2所述的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑相對PVC的濃度范圍為0.18∶100至0.28∶100。
6.如權(quán)利要求1或2所述的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述2.2-(2′5-硫代苯二基)雙-5-叔丁基苯并唑相對PVC的濃度為0.18∶100。
7.如權(quán)利要求所述1或2的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述PVC組合物還包含一種對組合物染色的染色劑。
8.如權(quán)利要求所述7的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述染色劑是一種顏色反射性在625-645納米帶寬范圍內(nèi)的紅色染料。
9.如權(quán)利要求所述7的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述染色劑是氟代鍺酸鎂，并且所述PVC組合物還包含錳活化劑。
10.如權(quán)利要求所述7的聚氯乙烯組合物，其特征在于，所述染色劑是磷酸鍶鎂，并且所述PVC組合物還包含錫活化劑。
全文摘要
一種聚氯乙烯(PVC)組合物包含鹵化劑和誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑,它們可有選擇地與PVC化合物相互作用,產(chǎn)生明顯的、在視覺上可觀察到光譜移動。鹵化劑可根據(jù)元素周期表包含從He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、F、Cl、Br、I和At等組成的組中選出的元素,而誘發(fā)鹵化反應(yīng)劑采用2.2－(2′5－硫代苯二基)雙－5－叔丁基苯并唑。在該形式下,通過PVC組合物的可見光將發(fā)生光譜移動。PVC組合物還可以包括一種染色劑,以便在可見光照射下,使光譜移動到一選定的顏色。
文檔編號C08L27/00GK1266868SQ00115339
公開日2000年9月20日 申請日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月3日
發(fā)明者杰克, 卡魯索 申請人:上海僑龍光藝工業(yè)有限公司