專利名稱：對塑料制品染色的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對塑料制品染色的方法。將塑料制品(例如，熱塑性聚碳酸酯的模塑制品)至少部分浸在包含一種或多種染料、水、至少一種載體(例如，乙二醇丁醚)和二醇(例如，二甘醇)的染料浴中。
背景技術：
可通過將顏料和/或染料直接結合(例如，通過配混的方法)到制得制品的聚合材料中來制備有色的塑料制品。這種直接結合的方法可以使著色劑能夠充分地分散到整個塑料制品中。直接結合法并不特別適用于制備僅僅略微上色或著色的(例如，比不透明的程度低)模塑制品，例如在制備遮陽鏡的情況下。通過直接摻合法通常難以將制備略微上色或著色的塑料制品所需的少量著色劑適當和充分地分散。
雖然染料和樹脂的母料可以用來在配混和/或擠出加工的過程中更好地控制摻合的染料的量，但是母料的制備需要額外的步驟。另外，母料樹脂要經受至少兩個加熱周期(一個是在制備母料的過程中，另一個是在制備染色模塑制品的過程中)，這會導致最終模塑制品的物理性能變差。
一般來說，通過將染料組合物施涂到塑料制品的表面上來制備有色塑料制品是已知的。這類染色方法更適合制備略微上色或著色的模塑制品，因為只有少量可控制量著色劑摻合到其表面中。染料組合物可以是水性的或非水性的。
從涉及使用有機溶劑的環(huán)境問題來看，近來關于開發(fā)使用水性染料組合物的染色方法日益受到重視。用水性染料組合物對塑料制品染色的方法通常具有一些缺點，包括例如制品染色不均一和/或不充分、不同批次的相同塑料制品之間在染色程度上不一致。
期望開發(fā)對塑料制品染色的新方法，該方法使用水性染料組合物，并且結果形成均一和充分染色的制品。另外，期望此類新方法還可以提供相對于時間的染色一致性。
發(fā)明概述依據(jù)本發(fā)明，提供一種對塑料制品染色的方法，其包括(a)提供一種塑料制品，其包含至少一種選自熱塑性聚合物和熱固性聚合物的聚合物；(b)將所述模塑制品的至少一部分浸在染料浴中，所述染料浴包含(i)至少一種染料；(ii)水；(iii)至少一種用以下通式I表示的載體，IR-O-(CH2)n-OH式中，R是選自直鏈或支鏈C1-C18烷基、芐基、苯甲?；捅交幕?，n是2或3，(iv)選自直鏈或支鏈C2-C20脂族二醇、聚(C2-C4亞烷基二醇)、環(huán)上具有5-8個碳原子的脂環(huán)族二醇、單環(huán)芳族二醇、雙酚和氫化雙酚中的至少一種的二醇；(c)使所述模塑制品的所述部分在所述浴中保持一段至少足以形成染色塑料制品的時間；(d)將所述染色模塑制品從所述浴中取出。
除了在操作實施例中，或者另有說明的地方，所有用在說明書和權利要求書中表示組分量、反應條件等的數(shù)字應理解為在所有情況下都被術語“約”修飾。
附圖簡要說明

圖1是表示染色塑料制品的透光百分率(％T)和霧度百分率(％H)隨染料浴中載體含量而變化的曲線圖2是表示染色塑料制品的透光百分率(％T)和霧度百分率(％H)隨染料浴中二醇含量而變化的曲線圖；發(fā)明的詳細說明用在本發(fā)明方法中的染料浴包含至少一種依據(jù)通式I的載體，如前文所述。通式I的R可從中選擇的直鏈或支鏈烷基包括，但不限于，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基和十八烷基和它們的結構異構體(例如，異丙基、異丁基、叔丁基等)。
再對于通式I，R還可以選自芐基、苯甲?；捅交?，它們中的每一個都可以獨立地和任選地被1到5個選自鹵素(例如，氯、溴和氟)、直鏈或支鏈C1-C9烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基和壬基)、芳基(例如，苯基)的基團取代。
在本發(fā)明的一個實施方式中，關于通式I，n是2，R選自正丁基、異丁基和叔丁基。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方式中，n是2，R是正丁基。
載體在染料浴中的含量通常小于或等于30重量％、優(yōu)選小于或等于25重量％、更優(yōu)選小于或等于20重量％。載體在染料浴中的含量還通常為至少10重量％、優(yōu)選至少為15重量％、更優(yōu)選至少為17重量％。載體在染料浴中的含量可以在這些上限和下限值的任意組合之間，包括這些上限和下限值。例如，載體在染料浴中的含量通常為10重量％至30重量％，更優(yōu)選為15重量％至25重量％，更通常為17重量％至20重量％。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以染料浴的總重量為基準計的。
染料浴還可包含選自直鏈或支鏈C2-C20脂族二醇、聚(C2-C4亞烷基二醇)、環(huán)上具有5-8個碳原子的脂環(huán)族二醇、單環(huán)芳族醇、雙酚和氫化雙酚中的至少一種的二醇。直鏈或支鏈C2-C20脂族二醇的例子包括，但不限于，乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-和2，3-丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、十二烷二醇、十三烷二醇、十四烷二醇、十五烷二醇、十六烷二醇、十七烷二醇、十八烷二醇、十九烷二醇和二十烷二醇。
二醇(iv)可從中選擇的聚(C2-C4)亞烷基二醇的例子包括，但不限于，二甘醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇和更高級的甘醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇和更高級的丙二醇、二丁二醇、三丁二醇、四丁二醇、五丁二醇和更高級的丁二醇。可用作二醇(iv)的具有5-8個碳原子的脂環(huán)族二醇包括，但不限于，環(huán)戊二醇、環(huán)己二醇、環(huán)己烷二甲醇、環(huán)庚二醇和環(huán)辛二醇?？捎米鞫?iv)的單環(huán)芳族二醇的例子包括，但不限于苯二醇，諸如1，2-二羥基苯和1，3-二羥基苯；C1-C4烷基取代的苯二醇，諸如4-叔丁基-苯-1，2-二醇、4-甲基-苯-1，2-二醇、3-叔丁基-5-甲基-苯-1，2-二醇和3，4，5，6-四甲基-苯-1，2-二醇；鹵代的苯二醇，諸如3，5-二氯苯-1，2-二醇、3，4，5，6-四溴-苯-1，2-二醇和3，4，5-三氯-苯-1，2-二醇；和C1-C4烷基和鹵素取代的苯二醇，諸如3-溴-5-叔丁基-苯-1，2-二醇、3，6-二氯-4-甲基-苯-1，2-二醇、3，-溴-4，5-二甲基-苯-1，2-二醇和3-氯-4，6-二叔丁基-苯-1，2-二醇。
可用作二醇(iv)的雙酚和氫化雙酚可用以下通式II表示，通式II 在通式II中R1和R2各自獨立地進行選擇，且對各個p和q獨立地選自C1-C4烷基(例如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基)、氯和溴；p和q各自獨立地為0到4的整數(shù)；-X-是選自-O-、-S-、-S(O2)-、-C(O)-、-CH2-、-CH＝CH-、-C(CH3)2-和-(CH3)(C6H5)-的二價連接基團；而
表示苯環(huán)或環(huán)己烷環(huán)?？捎米鞫?iv)的雙酚的例子是4，4’-異亞丙基雙酚(即，雙酚A)?？捎米鞫?iv)的氫化雙酚的例子是4，4’-異亞丙基雙環(huán)己醇。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，二醇(iv)是選自二甘醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇和它們的混合物的聚(C2-C4亞烷基)二醇。特別優(yōu)選的二醇是乙二醇和二甘醇。
二醇在染料浴中的含量通常小于或等于20重量％、優(yōu)選小于或等于15重量％、更優(yōu)選小于或等于12重量％。二醇在染料浴中的含量還通常為至少1重量％、優(yōu)選至少5重量％、更優(yōu)選至少10重量％。二醇在染料浴中的含量在這些上限值和下限值的任意組合的范圍內，包括這些上限和下限值。例如，二醇在染料浴中的含量通常為1重量％至20重量％、更通常為5重量％至15重量％，更通常為10重量％至12重量％。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以染料浴的總重量為基準計的。
染料浴中所含有的染料可選自固定染料、光致變色染料和它們的組合。本文和權利要求書中所用的術語“固定染料”指當暴露在(或者遮蔽掉)紫外(UV)光后基本上不會改變顏色的染料。本文和權利要求書中所用的術語“光致變色染料”是指當暴露在紫外光中后可以可逆地改變顏色的染料，如本領域技術人員已知的。通常，當暴露在特定波長的紫外光中時，光致變色染料會轉變?yōu)橛猩拈_放或活性形式(在可見光譜的特定部分內)。在撤掉紫外光源后，開放/活化的光致變色染料回到不帶顏色的封閉/非活化形式，或者回到至少比活化形式顏色淺的形式。
染料浴中可包含的固定染料包括，例如，織物染料和分散染料，以及本領域已知的適用于對塑料制品如熱塑性聚碳酸酯制品著色的染料。合適的分散染料的例子包括，但不限于，Disperse Blue#3、Disperse Blue#14、Disperse Yellow#3、Disperse Red#13和Disperse Red#17。這里根據(jù)由Society of Dyes and Colors和the American Association of Textile Chemistsand Colorists(1971)聯(lián)合出版的“The Colour Index”第三版(1971)對固定染料的分類和命名進行了陳述，其通過參考結合于此。根據(jù)所需的顏色，染料一般可用作單一染料組分，或者用作染料混合物的一種組分。因此，本文所用的術語固定染料包括固定染料的混合物。
稱為Direct Dyes的一類固定染料可用在本發(fā)明的實施中。Direct Dye的例子包括，但不限于，Solvent Blue 35、Solvent Green 3和Acridine OrangeBase。但是，已經觀察到Direct Dyes通常無法象分散染料(前文中已經進行了描述)一樣強地對塑料制品進行上色(著色/染色)。
還合適的固定染料包括，例如，水不溶性偶氮、二苯胺和蒽醌化合物。特別合適的例子包括乙酸酯染料、分散的乙酸酯染料、分散染料和散膠(dispersol)染料，諸如Colour Index，第三版，第2卷，The Society of Dyers andColourists，1971，第2479頁和第2187-2743頁中所揭示的，各自通過參考全部結合于此。優(yōu)選的分散染料包括Dystar′s Palanil Blue E-R150(蒽醌/Disperse Blue)和DIANIX Orange E-3RN(偶氮染料/Cl Disperse Orange 25)。在本發(fā)明方法中，已經觀察到當塑料制品是熱塑性聚碳酸酯時，苯酚紅和4-苯基偶氮苯酚不能提供所需的染色水平。
在本發(fā)明的實施中，已經觀察到當塑料制品是熱塑性聚碳酸酯時，稱為直接染料的固定染料或那些稱為酸性染料的染料可以提供不大合乎需要的著色水平。但是，已觀察到酸性染料對尼龍是有效的可用在本發(fā)明方法中的另一類合適的固定染料包括非遷移型固定染料(即已經經過化學改性從而使它們從已經結合了該固定染料的塑料制品中遷移出來最少或消除這種遷移的固定染料)。具體的一類非遷移型固定染料可以用以下通式III表示，IIIR5-(聚合物組成部分-Y)t在通式III中R5表示有機染料基(或發(fā)色團基)；聚合物組成部分對于各(t)獨立地選自聚(C2-C4環(huán)氧烷)的均聚物、共聚物和嵌段共聚物，例如聚環(huán)氧乙烷和聚環(huán)氧丙烷的均聚物、聚(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷)共聚物、以及環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的二嵌段或更高嵌段共聚物；(t)可以是從1到6的整數(shù)；(Y)對于各(t)獨立地選自羥基、伯胺、仲胺和硫醇基。聚合物組成部分的分子量可以為例如44至1500。(Y)可以從中選擇的染料基包括，但不限于，亞硝基、硝基、偶氮(例如，單偶氮、二偶氮和三偶氮)、二芳基甲烷、三芳基甲烷、呫噸、吖啶(acridene)、次甲基、噻唑、吲達胺、吖嗪、嗪和蒽醌染料基。美國專利第4284729、4640690和4812141號中更詳細描述了用通式III表示的非遷移型固定染料。
當依據(jù)本發(fā)明的方法通過吸入或擴散(例如，通過浸漬)來對塑料制品進行染色時，已經發(fā)現(xiàn)非遷移型固定染料是有用的。當通過吸入結合到塑料制品中時，過量的非遷移型固定染料可從塑料制品上洗掉，而最少量的已吸入的非遷移型固定染料從塑料制品中流失。已經發(fā)現(xiàn)，當對由熱塑性聚氨酯制造的塑料制品進行染色(例如，通過浸漬)時，非遷移型固定染料(例如，用通式III表示的)在本發(fā)明方法中特別有用。
可用在本發(fā)明方法中的光致變色染料包括本領域技術人員已知的那些染料。合適的光致變色染料的類型包括，但不限于螺(二氫吲哚)吩嗪和螺(二氫吲哚)苯并嗪(例如，美國專利第4818096號中所描述的)；色烯，諸如苯并吡喃和萘并吡喃(例如，美國專利第5274132號中所描述的)，以及在吡喃環(huán)2位上有取代基和具有任選取代的雜環(huán)的苯并吡喃，這些任選取代的雜環(huán)例如與苯并吡喃的苯部分稠合的苯并噻吩環(huán)或苯并呋喃環(huán)(例如，美國專利第5429774號中所描述的)。其它類型的光致變色染料包括，例如，俘精酸酐和俘精酰亞胺(fulgimides)，諸如3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐(fulgies)和俘精酰亞胺(例如，美國專利第4931220號中所描述的)。所述專利關于光致變色染料的相關公開內容通過參考結合于此。
在本發(fā)明方法中，光致變色染料或它們的混合物可單獨使用或與一種或多種固定染料組合使用。通常，將光致變色染料吸入到熱塑性制品如熱塑性聚碳酸酯制品中，結果得到當暴露在紫外光中或遮蔽掉紫外光后顏色不容易改變的染色塑料制品。雖然不打算受任何理論的限制，但是基于現(xiàn)有的信息認為光致變色染料以開放或封閉的形式被捕獲到熱塑性聚合物基質中。光致變色染料吸入到由熱固性聚合物如熱固性聚碳酸酯或熱固性聚氨酯制造的塑料制品中，通常會形成具有光致變色性的染色塑料制品。
染料在染料浴中的含量可變化很大。染料在染料浴中的含量通常應足以形成例如在使用光致變色染料的情況下、當暴露于紫外光后具有肉眼可分辨的色彩效果和/或光致變色效應的染色塑料制品。
染料在染料浴中的實際含量將取決于染料在水、載體和二醇的混合物中的溶解度。染料在染料浴中的溶解度也會受該浴溫度的影響。在染料不完全溶于該浴的情況下，染料浴被認為含有飽和量的染料。通過加入超過染料在浴中達到飽和所需量的染料(例如，通過向染料浴連續(xù)通過的袋式過濾器中加入)，可以使染料在浴中的含量在染色操作過程中維持在飽和水平?？梢酝ㄟ^例如熱重分析或分光光度分析來定期或連續(xù)地測定染料在浴中的含量(例如，飽和量)。
染料在染料浴中的含量通常為小于或等于15重量％、更通常為小于或等于5重量％、更通常為小于或等于1重量％、還更通常為小于或等于0.5重量％。染料在染料浴中的含量還通常為至少0.001重量％、優(yōu)選至少0.005重量％、更優(yōu)選至少0.01重量％。染料在染料浴中的含量可以在這些上限值和下限值的任意組合之間變化，包括所述的這些值。例如，染料在染料浴中的含量通常為0.001重量％至15重量％、更通常為0.005重量％至5重量％、更通常為0.01重量％至1重量％、更加通常為0.01重量％至0.5重量％。在一個實施方式中，染料在染料浴中的含量為0.03重量％。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以染料浴的總重量為基準計的。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，染料浴含有0.001重量％至0.5重量％的所述染料；65重量％至75重量％的水；15重量％至25重量％的所述載體；1重量％至15重量％的所述二醇。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以染料浴的總重量為基準計的。
水在染料浴中的含量通常小于或等于85重量％、優(yōu)選小于或等于80重量％、更優(yōu)選小于或等于75重量％。水在染料浴中的含量通常為至少50重量％或51重量％、優(yōu)選至少60重量％、更優(yōu)選至少65重量％。水在染料浴中的含量可在這些上限值和下限值的任意組合之間變化，包括這些上限值和下限值。例如，水在染料浴中的含量通常為50或51重量％至85重量％，更通常為60重量％至87重量％、更加通常為65重量％至75重量％。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以染料浴的總重量為基準計的。優(yōu)選使用的水是去離子水或蒸餾水。
在本發(fā)明的一個實施方式中，染料浴還可包含不同于載體和二醇中任何一種的表面活性劑(或乳化劑)。本發(fā)明中合適的表面活性劑在倒入水中后易于分散，然后在對其攪拌后能形成乳白色乳液。表面活性劑可選自以下所列中的至少一種陰離子型表面活性劑；兩性表面活性劑；和非離子型表面活性劑，其選自聚(C2-C4烷氧基化)C14-C18不飽和脂肪酸、聚(C2-C4烷氧基化)苯酚和聚(C2-C4烷氧基化)C1-C9烷基取代的苯酚中的至少一種。
可用在本發(fā)明中的陰離子型表面活性劑的例子包括，例如，羧酸、氨基磺酸或磷酸的胺鹽或堿金屬鹽，諸如十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、木質素磺酸鹽、乙二胺四乙酸(EDTA)鈉鹽和胺的酸鹽，諸如鹽酸月桂胺或聚(氧-1，2-乙烷二基)、α-磺基-ω羥基醚與苯酚1-(甲基苯基)乙基衍生物的銨鹽。
可存在于染料浴中的兩性表面活性劑包括，例如，十二烷基磺基甜菜堿；二羥基乙基烷基甜菜堿；基于椰油酸的酰氨基甜菜堿；N-十二烷基氨基丙酸二鈉；或二羧酸椰子衍生物的鈉鹽。
聚(C2-C4烷氧基化)C14-C18不飽和脂肪酸的例子包括乙氧基化、丙氧基化和/或丁氧基化的十四烯羧酸。聚(C2-C4烷氧基化)苯酚的例子包括乙氧基化、丙氧基化和/或丁氧基化的苯酚。聚(C2-C4烷氧基化)C1-C9烷基取代的苯酚的例子包括辛基苯氧基聚亞乙氧基乙醇和聚(氧-1，2-乙烷二基)、苯乙烯化的α-苯基-ω-羥基。
任選的表面活性劑(乳化劑)的用量可以小于或等于5重量％。較佳地，任選的表面活性劑在染料浴中的含量為0.5重量％至5重量％，更優(yōu)選為1重量％至4重量％。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以染料浴的重量為基準計的。
染料浴還包含一種性能增強添加劑，選自例如紫外穩(wěn)定劑、熒光增白劑、脫模劑、抗靜電劑、熱穩(wěn)定劑、紅外吸收劑和抗菌劑中的至少一種(化合物或物質)。在染料浴中包含這些任選的性能增強添加劑中的一種或多種可用來提高染色塑料制品的物理性能/性質。除染料外，當塑料制品浸漬在染料浴中時，任選的添加劑也可以經擴散、浸漬或其它方式被吸入到塑料制品的主體中。例如，在染料浴中包含紫外穩(wěn)定劑可以提高染色塑料制品的耐紫外性。當塑料制品選自以后將用來制備模塑制品的熱塑性粒料和/或熱塑性線料時，在染料浴中包含脫模劑是更有利的，文中對此將作進一步討論。任選的性能增強添加劑可以選自用于制備熱塑性和熱固性模塑塑料制品中已知的添加劑。
可用在本發(fā)明的染料浴中的UV(紫外)穩(wěn)定劑(或吸收劑)類型包括，但不限于，水楊酸紫外吸收劑、二苯甲酮紫外吸收劑、苯并三唑紫外吸收劑、氰基丙烯酸酯紫外吸收劑和它們的混合物。苯并三唑紫外吸收劑的更具體的例子包括，但不限于2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑(可以TinuvinP從紐約Tarrytown的Ciba購得)；2-(3’-5’-二叔丁基-2’-羥基苯基)-5-氯苯并三唑(可以Tinuvin327從Ciba購得)；2(2’-羥基-3’-5’-二叔戊基苯基)苯并三唑(可以Tinuvin328從Ciba購得)；苯丙酸，3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羥基-，C7-9支鏈烷基酯(可以Tinuvin384從Ciba購得)；2-(3’，5’-雙(1-甲基-1-苯基乙基)-2’-羥基苯基)苯并三唑(可以Tinuvin900從Ciba購得)；2-[2-羥基-3-二甲基芐基苯基-5-(1，1，3，3-四甲基丁基)]-2H-苯并三唑(可以Tinuvin928購得)；聚(氧-1，2-乙烷二基)，α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羥基苯基]-1-氧代丙基]-ω-羥基和聚(氧-1，2-乙烷二基)，α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羥基苯基]-1-氧代丙基]-ω-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羥基苯基]-1-氧代丙基]-的混合物(可以Tinuvin1130從Ciba購得)；和2-[4-[2-羥基-3-十三烷基氧丙基]氧]-2-羥基苯基]-4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪和2-[4-[2-羥基-3-十二烷基氧丙基]氧]-2-羥基苯基]-4，6-雙(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪(可以Tinuvin400從Ciba購得)。市售的二苯甲酮紫外穩(wěn)定劑的例子是2-羥基-4(N-辛氧基)-二苯甲酮(可以Lowilite22從Great Lakes ChemicalCorp.of West Lafayette，Ind.購得)。
可用在本發(fā)明中的市售的紫外穩(wěn)定劑的其它例子包括，但不限于用丁基化羥基甲苯(下文中稱為“BHT”)穩(wěn)定的對-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯(可以Uvinul MC 80從新澤西州Mount Olive的BASF購得)；未穩(wěn)定的對-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯(可以Uvinul MC 80 N從BASF購得)；2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸2′-乙基己酯(可以Uvinul 539T從BASF購得)；2-羥基-4-(N-辛氧基)二苯甲酮(可以Cyasorb UV-501從新澤西州West Paterson的Cytec購得)；2-(2′-羥基-3′-5′-二叔戊基苯基)苯并三唑(可以Cyasorb UV-2337從Cytec購得)；和2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑(可以Cyasorb UV-5411PA從Cytec購得)。
可用在本發(fā)明方法中的另一類紫外穩(wěn)定劑包括用至少一種聚(氧化烯)鏈改性的紫外穩(wěn)定劑。此類聚(氧化烯)鏈改性的紫外穩(wěn)定劑的特征在于一旦吸入(或擴散)到塑料制品中后，其具有較低的遷移性質(例如，它們不容易從它們所吸入的塑料制品中浸出)。該聚(氧化烯)鏈可以是由C2-20環(huán)氧烷(例如，環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷)反應形成的均聚物、共聚物或嵌段共聚物。聚(氧化烯)基可以被羥基、C1-C20烷基醚基或C1-C20酯基封端。聚(氧化烯)鏈改性的紫外穩(wěn)定劑更詳細描述在例如美國專利第6602447B2號中。
可包含在本發(fā)明方法的染料浴中的熒光增白劑通常吸收波長等于或小于450納米的光，而發(fā)射波長更高的光，例如發(fā)射波長等于或小于550納米、優(yōu)選等于或小于525納米的光。較佳的是，發(fā)射的光在可見光譜的藍色區(qū)域(例如，發(fā)射的光具有至少約400納米到最多約525納米的波長)。最佳的是，發(fā)射的光不超過約500納米。
可用在本發(fā)明中的熒光增白劑類型包括，但不限于，苯并唑衍生物和茋衍生物?？捎迷诒景l(fā)明中的市售的苯并唑衍生物的例子包括，但不限于2，2′-(2，5-噻吩二基)雙[5-叔丁基苯并唑](可以UvitexOB從Ciba購得)；如BlankophorKLA(來自Bayer of Pittsburgh，Pa.)之類的苯并唑衍生物；HostaluxKCB(來自瑞士Muttenz的Clariant)；和HostaluxKCU(來自Clariant)。市售的茋衍生物的一個例子是4，4′-雙(2-苯并唑基)茋(可以EastobriteOB-1從Eastman ofKingsport，Tenn.購得)。可用在本發(fā)明中的其它類型的熒光增白劑包括，但不限于4，4′-二亞氨基茋-2-2′-二磺酸的衍生物；香豆素衍生物(例如，4-甲基-7-二乙基氨基香豆素)；和雙-(苯乙烯基)聯(lián)苯。
可包含在染料浴中的脫模劑的類型包括，但不限于，基于烴的脫模劑、基于脂肪酸的脫模劑、基于脂肪酸酰胺的脫模劑、基于醇的脫模劑、基于脂肪酸酯的脫模劑、基于硅氧烷的脫模劑，以及它們的混合物或組合?；跓N的脫模劑的例子包括合成蠟、聚乙烯蠟和碳氟化合物?？墒褂玫幕谥舅岬拿撃┌ǎ纾仓岷土u基硬脂酸。可使用的基于脂肪酰胺的脫模劑包括，例如，硬脂酰胺、亞乙基雙硬脂酰胺和亞烷基雙脂肪酰胺?；诖嫉拿撃┑睦影ㄓ仓肌⑹榇己投嘣?，諸如聚乙二醇和聚丙三醇?？砂谌玖显≈械幕谥舅狨サ拿撃┑睦邮怯仓岫□ァ?br> 可包含在本發(fā)明方法的染料浴中的抗靜電劑包括，但不限于，非離子型抗靜電劑，例如那些含有碳氟基的化合物和硅油，諸如BAYSILONE 01A(可從德國Bayer AG購得)?？捎迷诒景l(fā)明中的抗靜電劑的其它例子包括二(十八烷基)羥基胺、三苯基胺、三正辛基氧化膦、三苯基氧化膦、N-氧化吡啶和乙氧基化單月桂酸脫水山梨糖醇酯。
可包含在本發(fā)明方法的染料浴中的熱(或耐熱)穩(wěn)定劑的類型包括，但不限于，苯酚穩(wěn)定劑、有機硫醚穩(wěn)定劑、有機磷化物穩(wěn)定劑、位阻胺穩(wěn)定劑、環(huán)氧穩(wěn)定劑和它們的混合物。熱穩(wěn)定劑的具體例子包括，但不限于，2，6-二叔丁基-對-甲酚、鄰-叔丁基-對-甲酚、四(亞甲基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯)甲烷、β-萘胺、對苯基二胺和硫代二亞乙基雙(3，5-二叔丁基)-4-羥基氫化肉桂酸酯，其可以商品名IRGANOX 1035熱穩(wěn)定劑從CibaSpecialty Chemical購得)。
可用在本發(fā)明方法中的紅外(IR)吸收劑包含在光譜的紅外區(qū)域有吸收的染料。市售的紅外吸收劑的例子包括CYASORB IR-99、IR-126和IR-165，它們可從Glendale Protective Technologies，Inc.，Lakeland，F(xiàn)la購得。
可包含在本發(fā)明方法的染料浴中的抗菌劑包括，例如，對于微生物如病原微生物具有抗菌活性的物質。本文和權利要求書中所用術語“抗菌劑”也包括防腐劑、消毒劑和抗真菌物質。另外，抗菌劑也可以作為預活化形式使用，例如，以直到引發(fā)事件(例如微生物作用于預活化物質上)發(fā)生時才具有抗菌活性的形式使用。
可包含在染料浴中的抗菌劑的例子包括，但不限于喹諾酮，諸如萘啶酸、吡哌酸，西諾沙星、環(huán)丙沙星、諾氟沙星、氧氟沙星、培氟沙星和依諾沙星；氨基糖苷，諸如慶大霉素、卡那霉素、阿米卡星、紫蘇霉素、妥布霉素和奈替米星；大環(huán)內酯，諸如紅霉素、克拉霉素和阿奇毒素；多肽，諸如桿菌肽、莫匹羅星、甲狀腺菌素(thyrothricin)、短桿菌肽和短桿菌酪肽；林可霉素類，諸如林可霉素和克林霉素；以及抗分支桿菌劑，諸如利福平和夫西地酸?？捎迷谌玖显≈械目咕鷦┑钠渌影?0，10′-氧雙苯氧基胂；2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮；2，4，4′-三氯-2′-羥基二苯基醚(也命名為5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)-苯酚，并且常稱為三氯生(Triclosan))；N-丁基-1，2-苯并異噻唑啉-3-酮；N-(三氯甲硫基)鄰苯二甲酰胺。
如果使用性能增強添加劑的話，其通常以共計小于或等于15重量％、優(yōu)選小于或等于5重量％、更優(yōu)選小于或等于1重量％的規(guī)定量在染料浴中存在。性能增強添加劑還通常以共計為至少0.001重量％、優(yōu)選至少0.005重量％、更優(yōu)選至少0.01重量％的量在染料浴中存在。性能增強添加劑在染料浴中的總含量可以在這些上限值和下限值的任意組合之間變化，包括所述的這些值。例如，性能增強添加劑通?？梢怨灿?.001重量％至15重量％、更通常0.005重量％至5重量％、更通常0.01重量％至1重量％的量在染料浴中存在。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以染料浴的總重量為基準計的。
本發(fā)明的方法涉及對塑料制品染色。該塑料制品可包含至少一種選自熱塑性和/或熱固性聚合物的聚合物。在本發(fā)明的一個實施方式中，塑料制品包含選自(共)聚酯、(共)聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸烷基酯(例如，聚甲基丙烯酸甲酯)和苯乙烯共聚物(例如，苯乙烯丙烯腈共聚物)中的至少一種的聚合物。(共)聚酯、(共)聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯共聚物可以是脂族或芳族聚合物(例如，含有雙酚A殘基)。這些所述的聚合物按情況可以是熱塑性聚合物、熱固性聚合物或它們的組合。
本文和權利要求書中所用的術語“熱塑性聚合物”以及類似的術語是指具有軟化點或熔點的聚合物，并且基本上不含有由化學活性基團之間(例如，活性氫原子與游離異氰酸酯基)的共價鍵所形成的三維交聯(lián)網狀結構?？捎迷诒景l(fā)明中的熱塑性聚合物包括本領域技術人員已知的那些熱塑性聚合物，諸如熱塑性(共)聚酯、熱塑性(共)聚碳酸酯、熱塑性聚酯聚碳酸酯共聚物、熱塑性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、熱塑性聚酰胺、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚(甲基)丙烯酸烷基酯和熱塑性苯乙烯共聚物。
本文和權利要求書中所用的術語“熱固性聚合物“以及類似的術語是指具有由化學活性基團之間(例如，活性氫原子與游離異氰酸酯基或環(huán)氧乙烷基，或者如烯丙基之類的不飽和基團之間)的共價鍵所形成的三維交聯(lián)網狀結構的聚合物。熱固性聚合物通常不具有熔點?？捎迷诒景l(fā)明中的熱固性聚合物包括那些本領域技術人員已知的熱固性聚合物，諸如熱固性(共)聚酯、熱固性(共)聚碳酸酯、熱固性聚酯聚碳酸酯共聚物、熱固性聚酰胺、熱固性聚氨酯和熱固性聚(甲基)丙烯酸烷基酯。
優(yōu)選的熱固性聚合物包括熱固性聚碳酸酯。一種優(yōu)選的熱固性聚碳酸酯是包含多元醇(碳酸烯丙酯)單體例如可從PPG Industries，Inc購得的CR-39二甘醇雙(烯丙基碳酸酯)單體的可聚合組合物的聚合物。
塑料制品可含有本領域技術人員已知的添加劑。這類添加劑包括，但不限于脫模劑；填料；以纖維或薄片形式的增強劑(例如，金屬薄片，諸如鋁薄片)；阻燃劑；顏料；和遮蓋劑，諸如二氧化鈦；光漫射劑，諸如聚四氟乙烯、氧化鋅、可從Rohm and Haas購得的Paraloid EXL-5136，和交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯微球(諸如來自Nagase America的n-licrospheres)；紫外穩(wěn)定劑；水解穩(wěn)定劑；熱穩(wěn)定劑；以及抗菌劑。在一個實施方式中，塑料制品含有顏料、交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯微球、玻璃微球和金屬薄片中的至少一種。
塑料制品可以是模塑塑料制品，該制品通過本領域中公知的方法制備。模塑方法包括，例如，壓塑、注塑、滾塑、擠出、注坯和擠坯吹塑、鑄塑。模塑塑料制品可以選自成形制品、薄膜(例如，厚度小于30密耳(762微米))、片材(例如，厚度大于或等于30密耳(762微米))。成形模塑制品的例子包括，光學透鏡、鏡片、遮陽鏡、面罩和窗玻璃(例如，交通工具如轎車、卡車和飛行器的窗，住宅和商務樓的窗)。模塑塑料制品的其它例子包括計算機面板；鍵盤；儀表前蓋和移動電話；所有類型的彩色帶條形碼的包裝和容器；家用和商務照明裝置和其部件；片材，例如，用在建筑物和結構中的片材；餐具，包括盤子、杯子和餐飲用具；小型用具以及它們的部件；以及裝飾膜，包括用在膜嵌件模塑中的膜。
在本發(fā)明的一個實施方式中，塑料制品選自熱塑性粒料和/或熱塑性線料。熱塑性粒料和熱塑性線料可通過本領域中公知的方法來制備，諸如擠出或熔融紡絲。對熱塑性粒料和/或線料進行染色，然后進一步進行加工。在本發(fā)明的一個實施方式中，使染色的熱塑性粒料和/或線料熔融(例如，在擠出機中)，形成熔融的染色熱塑性組合物，然后將該熔融的染色熱塑性組合物加入(例如，注射)到模具中。使模具中所包含的物質冷卻，打開模具，從模具中取出經過染色的成形模塑制品。
該進一步加工染色熱塑性粒料和/或線料的方法與前文所述的直接摻合方法不同，且這些不同是有利的。對于已染色的熱塑性粒料和/或線料，染料已經存在于熱塑性聚合物中(而不是分別加入到聚合物中)，這使得生產具有所需且可重復染色水平的模塑制品得到更佳的控制和更好的可靠性。
在本發(fā)明的方法中，將待染色的塑料制品(例如，透鏡)至少部分浸入染料浴中，浸漬的時間和溫度至少應足以有助于使至少一些染料浸漬(擴散或吸入)到塑料制品的主體中，從而實施染色(或著色)。所用的時間和溫度通常取決于塑料制品的組成。熱固性塑料制品通常比熱塑性制品更耐熱(例如，前者比后者具有更高的熱變形溫度)。因此，熱固性塑料制品通常可以比熱塑性制品浸漬在溫度更高的染料浴中。
浸漬時間通常小于或等于8小時，更通常小于或等于4小時，更加通常小于或等于1小時。浸漬時間還通常為至少5秒，更通常為至少30秒，更加通常至少為1分鐘。浸漬時間可在這些上限值和下限值的任意組合之間的范圍內，包括這些上限值和下限值。在本發(fā)明的實施方式中，浸漬時間通常為5秒至8小時，更通常為15或30秒至4小時，更加通常為1分鐘至1小時(例如，1分鐘至15分鐘)。
在塑料制品的浸漬過程中，染料浴的溫度通常至少為室溫(例如，25℃)，并且低于染料浴的沸點和/或分解溫度。染料浴的溫度維持在25℃至99℃，例如60℃至97℃，或者70℃至95℃。如前文中所述，浸漬的時間和溫度至少部分取決于待染色的塑料制品的類型。例如，對于熱塑性芳族聚碳酸酯的塑料制品，染色可以在90℃至99℃的溫度有效進行，浸漬時間通常小于1小時，更通常在1分鐘到15分鐘的范圍內。在某些情況下，可以使染料更迅速和更有效地吸入到軟塑料制品中，諸如軟熱塑性制品，在此情況下較低的染料浴溫度通常就已經足夠了。例如，由熱塑性聚氨酯或熱塑性苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)制造的塑料制品可以容易地用與對熱塑性芳族聚碳酸酯著色一樣的染料浴組成進行染色，但是溫度分別為60℃和80℃。
然后將經過著色(或染色)的塑料制品從染料浴中取出?？裳杆倩蛞暂^慢的速度(例如，以足以進行梯度著色的速率)將染色塑料制品從染料浴中取出。當形成具有著色梯度的染色塑料制品時，用更多的染料對留在染料浴中更長時間的部分制品進行浸漬，這樣表現(xiàn)出更大程度的著色(相對于那些先從染料浴中取出的部分)。
可通過以任意順序將染料、水、載體、二醇、任選的表面活性劑和任選的性能增強添加劑混合在一起來制備染料浴。例如，可以將載體和二醇與染料混合在一起，然后或者將該混合物加入到水中，或者將水加入到該混合物中。在一個實施方式中，染料浴通過以下步驟形成(i)制備水、載體和二醇的混合物；(ii)將染料加入到過濾器中；(iii)使該混合物在染料上通過，并通過過濾器，從而形成染料浴。然后通常使該染料浴或至少部分的該染料浴連續(xù)通過過濾器。任選地，可以對水、載體和二醇的混合物進行加熱，例如，加熱到25℃至99℃，或者60℃至97℃，或者70℃至95℃，然后在過濾器中使加熱的混合物與染料接觸。
其中加入染料的過濾器可以是本領域技術人員已知的任何合適的過濾器。優(yōu)選的過濾器類型是袋式過濾器。按此方式制備和維持染料浴，可以確保染料在該浴中的含量能夠基本上保持在飽和水平上(如前文所討論的)。另外，使染料浴連續(xù)通過袋式過濾器可用來除去其中的微粒雜質(例如，未溶解的染料顆粒)，這些微粒雜質會弄臟通過浸漬在染料浴中所制備的染色塑料制品。
在另一個實施方式中，將染料浴連續(xù)地加入到浸漬槽(或容器)中并連續(xù)地將其從浸漬槽(或容器)中排出。通常，浸漬槽是回路的一部分，包括一個與泵流體連通(通過進口管)的進口，該泵通過一個出口管與槽的出口流體連通?；芈房扇芜x包括至少一個位于帶有進口管和/或出口管的管線中的過濾器，例如，前文所述的袋式過濾器。較佳地，浸漬槽的進口和出口位于槽內染料浴的液面以下。
浸漬槽進口可包含一個具有多個孔洞的板(例如，擴散器或擴散板)。通過具有多個孔洞的板將染料浴連續(xù)加入到浸漬槽中，來提高浸漬槽內湍流混合的水平，并且改進對浸漬在其中的塑料制品染色的效率和均一性。擴散板中的孔洞可以為任何合適的形狀，例如，圓形、橢圓形、多邊形或它們的組合。擴散板的孔洞的直徑通常為0.79毫米至12.70毫米，例如，3.17毫米至6.35毫米。擴散板可具有任何合適的構形，例如，它可以是平板形、凹形或凸形。
本發(fā)明方法的范圍包括一些其它步驟，通過這些步驟來調整染料浴的組成，例如，用后續(xù)的一種或多種染料來替代初始的一種或多種染料。在本發(fā)明的一個實施方式中，將染料和任選的性能增強添加劑與染料浴的其它組分(例如，水、載體、二醇和任選的表面活性劑)分離。這種分離對于環(huán)境來說是有利的，因為這樣可以再利用染料浴的非染色組分，例如，與另一種或多種染料或者與一種或多種新鮮的染料一起使用，或者作為對從染料浴中取出的染色塑料制品進行清洗的清洗組合物。另外，如果染料浴的染料已經受到破壞，例如被氧化或者發(fā)生變性(例如，由于溫度峰值引起的過熱所造成的)，則可以實施染料分離方法。
可通過使染料浴與活性碳微粒接觸、再從其中分離出含有相對比例與分離步驟前大致相同的水、載體、二醇和任選的表面活性劑的基本上不含染料的液體，這樣來實施染料分離方法。然后將不含染料的液體與另一種或多種染料混合，形成一種不同的染料浴?？梢酝ㄟ^將染料浴連續(xù)通過含有活性碳的床或柱來使染料浴與活性碳接觸。
活性碳通常能夠基本上保留染料浴的全部染料，優(yōu)選少于最小量的染料浴的有機液體組分(例如，載體、二醇和任選的表面活性劑)。但是，有機液體組分可能會有些蒸發(fā)，需要通過后續(xù)加入蒸發(fā)組分來調節(jié)不含染料的液體。已經發(fā)現(xiàn)，當用含有染料、水、載體和二醇的染料浴(不含有任選的表面活性劑和任選的性能增強添加劑)進行染料分離步驟時，基本上沒有有機液體組分留在活性碳上。該結果是非常令人驚奇的，因為使用活性碳來從水性組合物中分離有機化合物是已知的。因此，預期染料浴中的染料和大量的有機液體組分都會被保留，但是令人驚奇的是在該情況下卻沒有觀察到這種現(xiàn)象。
在本發(fā)明的一個實施方式中，該方法還涉及一種染料分離方法，其包括(i)使染料浴與活性碳微粒接觸，形成染料浴與活性碳微粒的混合物；(ii)從混合物中分離包含水、載體和二醇的不含染料的液體；(iii)向不含染料的液體中任選加入至少一種染料，從而形成另一種染料浴。
如前文中所討論的，可通過使染料浴通過含有活性碳微粒的床或柱而使染料浴與活性碳微粒接觸。用染料分離法分離的不含染料的液體基本上不含有染料，例如，含有用分光光度分析不可檢測量的染料。活性碳微粒的粒度通常為200目(例如，粒度為0.075毫米)?？捎迷诒景l(fā)明中的可商購的活性碳微粒的例子是來自Calgon Carbon Corporation的Filtrasorb 200活性碳。
實現(xiàn)染料分離所需的活性碳的量部分取決于染料浴的溫度。一般來說，實現(xiàn)染料分離所需的活性碳的量是隨著染料浴溫度的降低而減少；隨著染料浴溫度的升高而增加。在本發(fā)明的實施方式中，使染料浴在25℃與活性碳接觸。
任選向不含染料的液體中加入的一種或多種染料選自固定染料、光致變色染料和它們的組合?？杉尤氲墓潭ㄈ玖虾凸庵伦兩玖习ㄇ拔乃龅哪切┓N類和例子。向不含染料的液體中加入的染料可以是與從染料浴中除去的染料同類的染料，在這種情況下，另一種染料浴是新鮮的或更新的染料浴?；蛘?，向不含染料的液體中加入的染料可與從染料浴中除去的染料不同，在此情況下，另一種染料浴是新的或不同的染料浴。
染料分離方法還可包括向不含染料的液體和/或其它染料浴中加入其它物質。此類其它物質包括，例如，表面活性劑和/或性能增強添加劑，它們可各自選自前文所述的那些種類和例子。
在從染料浴中取出后，通常對染色塑料制品進行清洗，以除去其中過量的染料浴物質。通常通過使染色制品的至少一部分表面與包含水和任選的通式I表示的載體和/或二醇的漂洗組合物接觸，來實現(xiàn)漂洗步驟。清洗組合物的水可以是去離子水或蒸餾水。可存在于漂洗組合物中的載體和二醇如前文關于染料浴中所述的，可以各自選自前文所述的那些種類和例子。例如，在一個實施方式中，載體是乙二醇單丁醚，二醇是二甘醇。較佳地，漂洗組合物由水、通式I表示的載體和二醇(如前文關于染料浴的二醇(iv)中所述的)組成。
可通過例如浸漬(浸入)、噴涂和/或簾式淋涂來使漂洗組合物與染色塑料制品的表面接觸。在與染色塑料制品的表面接觸后，漂洗組合物可以再循環(huán)用于漂洗其它的染色制品。在許多次清洗循環(huán)后，染料通常會在再循環(huán)的清洗組合物中累積?？赏ㄟ^使再循環(huán)的漂洗組合物與活性碳微粒接觸而將累積的染料從再循環(huán)的漂洗組合物中除去，如同前文關于染料分離方法中所述的那樣。在將累積的染料從再循環(huán)清洗組合物中分離后，不含染料的再循環(huán)清洗組合物接著可用于清洗其它的染色制品。
漂洗組合物的含水量通常為50(或51)重量％至100重量％，更通常為60重量％至87重量％，還通常為65重量％至75重量％。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以清洗組合物的總重量為基準計的。
如果存在的話，清洗組合物中的載體和/或二醇的含量可選自前文關于染料浴中所述的那些范圍和數(shù)量。例如，清洗組合物中載體的含量通常為10重量％至30重量％，更通常為15重量％至25重量％，更加通常為17重量％至20重量％。這些重量百分數(shù)在各情況下都是以清洗組合物的總重量為基準計的。例如，清洗組合物中二醇的含量通常為1重量％至20重量％，更通常為5重量％至15重量％，更加通常為10重量％至12重量％。這些百分數(shù)在各情況下都是以清洗組合物的總重量為基準計的。
在清洗后，通常對染色塑料制品進行干燥?？赏ㄟ^用干布擦拭經過清洗的染色塑料制品和/或通過在室溫(25℃)下靜置來完成干燥?；蛘?，可通過暴露在升高的溫度(超過25℃)，例如50℃至100℃的溫度下來干燥經過清洗的染色塑料制品。另外，可以使熱空氣(例如，溫度為50℃至100℃)通過經過清洗的染色塑料制品的表面。
在以下實施例中對本發(fā)明進行更詳細地描述，這些實施例只是說明性的，因為許多修改和變化對本領域技術人員來說是顯而易見的。除非另有說明，所有的份數(shù)和百分數(shù)都是以重量計的。
實施例在以下實施例中，通過將去離子水、載體和二醇一起在混合槽中混合形成總重量為26986克的液體混合物，這樣來制備各染料浴。使該液體混合物在95℃的溫度連續(xù)通入內部已經裝有50克染料的袋式過濾器。使含有染料的該加熱混合物由混合槽循環(huán)通過袋式過濾器，再回到混合槽中，這樣進行一段足夠的時間，使水、載體和二醇與染料的混合物達到飽和，從而形成染料浴。使染料浴通過小開孔(直徑為4.8毫米)再循環(huán)到混合槽中，以提高染料浴在染色操作中的湍流混合。
為了形成飽和染料浴，初始循環(huán)進行約60分鐘。然后將染料浴通過上述系統(tǒng)在95℃的溫度、以72升/分鐘的速率連續(xù)循環(huán)。
在以下實施例中，以染料浴的總重量為基準計(由所用的水、載體、二醇和染料的已知重量計算)，染料浴中染料的量估計為大于零、小于或等于0.1重量％的規(guī)定量。通常，在各實驗完成后，觀察到袋式過濾器內有少量染料存在。如上所述制備一染料浴，其含有70重量％的去離子水、18重量％的乙二醇單丁醚(作為載體)和12重量％的二甘醇(作為二醇)，這些重量百分數(shù)以去離子水、載體和二醇的總重量為基準計。使該液體混合物通過內已裝有50克MACROLEX Blue 3R染料的袋式過濾器。在95℃循環(huán)60分鐘后，用分光光度計分析該染料浴(在95℃)，發(fā)現(xiàn)含有以染料浴的總重量為基準計0.03重量％的染料。
實施例1-5在以下實施例中，改變水和載體的含量，同時將二醇的含量維持在10重量％至11重量份之間。用于實施例1-5中的染料都是MACROLEX Blue3R染料，可從Bayer Chemicals Corporation購得。以100重量份為基準計，實施例1-5的染料浴組成中水、載體和二醇的重量份數(shù)總結在下表1中。
表1
(a)載體是乙二醇單丁醚。
(b)所用的二醇是二甘醇。
將尺寸為5厘米×7.5厘米×0.25厘米的模塑熱塑性聚碳酸酯的透明測試樣在染料浴中浸漬3分鐘。所用的熱塑性聚碳酸酯是基于雙酚A的MAKROLON 2600均聚碳酸酯，其MFR值為10至12克/10分鐘(根據(jù)ASTMD 1238測定)，可從Bayer Polymers LLC購得。在染色之前，該測試樣的透光百分率為90.6％，霧度百分率為0.8(都是依據(jù)ASTM D 1003測定的)。在從染料浴中取出后，用甲醇和去離子水清洗該染色塑料制品，用軟布手工將其擦干。在各實施例中都觀察到染色塑料制品是均一染色的。對染色制品的物理性能進行測量，總結在下表2中。
表2
(c)透光百分率和霧度百分率都根據(jù)ASTM D 1003測定。
對表2的透光百分率和霧度百分率數(shù)據(jù)隨載體的重量份數(shù)而變化作圖，示于圖1中。數(shù)據(jù)表明，隨著載體的含量增加，透光百分率降低，而霧度百分率升高。含有15重量份至25重量份載體的染料浴提供所希望的低透光百分率和低霧度百分率的組合。
實施例6-11在實施例6-11中，水與載體的比例保持在3.3到3.5的范圍內，同時改變二醇的含量。用于實施例6-11中的染料都是MACROLEX Blue 3R染料，可從Bayer Chemicals Corporation購得。按照與實施例1-5基本相同的方法、使用相同的設備制備實施例6-11的染料浴。以100重量份為基準計，實施例6-11的染料浴組成中水、載體和二醇的重量份數(shù)總結在下表3中。
表3
使用與實施例1-5所述測試樣具有相同尺寸、組成和物理性能的透明熱塑性聚碳酸酯測試樣。該透明熱塑性聚碳酸酯測試樣按照與實施例1-5中所述相同的條件進行染色。在各實施例中觀察到染色塑料制品都是均一染色的。對染色制品的物理性能進行測量，總結在下表4中。
表4
對表4的透光百分率和霧度百分率數(shù)據(jù)隨二醇的重量份數(shù)而變化作圖，示于圖2中。數(shù)據(jù)表明，隨著二醇的含量增加，透光百分率升高，而霧度百分率降低。含有約7重量份至10重量份載體的染料浴提供最佳的低透光百分率和低霧度百分率的組合。
觀察到含有水、二醇和染料(不含有載體)的染料浴導致形成未得到染色的熱塑性聚碳酸酯制品。觀察到含有水、載體和染料(不含有二醇)的染料浴導致形成染色不均一的熱塑性聚碳酸酯制品。
參考
具體實施例方式
的具體內容對本發(fā)明進行了描述。這些詳細描述不應被認為是對本發(fā)明范圍的限制，除所附權利要求書中所包括的范圍和程度以外。
權利要求
1.一種對塑料制品染色的方法，其包括(a)提供一種塑料制品，其包含至少一種選自熱塑性聚合物和熱固性聚合物的聚合物；(b)將所述塑料制品的至少一部分浸漬在一染料浴中，所述染料浴包含(i)至少一種染料；(ii)水；(iii)至少一種用以下通式I表示的載體， 式中，R是選自直鏈或支鏈C1-C18烷基、芐基、苯甲?；捅交幕?，n是2或3，以及(iv)選自直鏈或支鏈C2-C20脂族二醇、聚(C2-C4亞烷基二醇)、環(huán)上具有5-8個碳原子的脂環(huán)族二醇、單環(huán)芳族二醇、雙酚和氫化雙酚中的至少一種的二醇；(c)使所述塑料制品的所述部分在所述染料浴中保持一段至少足以形成染色塑料制品的時間；(d)將所述染色塑料制品從所述浴中取出。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品包含一種聚合物，其選自(共)聚酯、(共)聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸烷基酯和苯乙烯共聚物中的至少一種。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料浴包含0.001至0.5重量％的所述染料；65至75重量％的水；15至25重量％的所述載體；和1至15重量％的所述二醇，這些重量百分數(shù)在各情況下都是以所述染料的總重量為基準計的。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料浴的溫度維持在25℃至99℃。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，R選自直鏈或支鏈C1-C18烷基，n為2。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，R選自正丁基、異丁基和叔丁基。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料浴還包含一種表面活性劑，其選自以下表面活性劑中的至少一種陰離子型表面活性劑；兩性表面活性劑；和非離子型表面活性劑，其選自聚(C2-C4烷氧基化)C14-C18不飽和脂肪酸、聚(C2-C4烷氧基化)苯酚和聚(C2-C4烷氧基化)C1-C9烷基取代的苯酚中的至少一種。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，以染料浴的總重量為基準計，所述表面活性劑的含量為1至15重量％。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述二醇是選自二甘醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇和它們的混合物的聚(C2-C4亞烷基二醇)。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述二醇是二甘醇。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料選自固定染料、光致變色染料、和它們的組合。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述染料是選自偶氮染料、二苯胺染料和蒽醌染料的水不溶性固定染料。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述染料是固定染料，所述固定染料選自分散染料、非遷移型固定染料和它們的組合。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述光致變色染料選自螺(二氫吲哚)吩嗪、螺(二氫吲哚)苯并嗪、苯并吡喃、萘并吡喃、有機金屬雙硫腙鹽、俘精酸酐和俘精酰亞胺。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料浴還包含紫外穩(wěn)定劑、熒光增白劑、脫模劑、抗靜電劑、熱穩(wěn)定劑、紅外吸收劑和抗菌劑中的至少一種。
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品包含顏料、交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯微球、玻璃微球和金屬薄片中的至少一種。
17.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品包含一種熱塑性聚碳酸酯，其選自熱塑性芳族聚碳酸酯和熱塑性脂族聚碳酸酯中的至少一種。
18.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品是包含熱固性聚碳酸酯的模塑制品。
19.如權利要求18所述的方法，所述熱固性聚碳酸酯是包含多元醇(碳酸烯丙酯)單體的可聚合組合物的聚合物。
20.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品是選自成形制品、薄膜和片材的模塑制品。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述模塑制品是選自光學透鏡、鏡片、遮陽鏡、面罩和窗玻璃的成形制品。
22.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品選自熱塑性粒料和熱塑性線料。
23.如權利要求22的方法，還包括使所述染色熱塑性粒料和所述染色熱塑性線料中的至少一種熔融，形成熔融的染色熱塑性組合物；以及將所述熔融的染色熱塑性組合物加入到模具中，從而形成染色的成形模塑制品。
24.如權利要求1所述的方法，還包括(i)使所述染料浴與活性碳微粒接觸，形成所述染料浴與活性碳微粒的混合物；(ii)從所述混合物中分離出包含水、所述載體和所述二醇的不含染料的液體；(iii)向所述不含染料的液體中任選加入至少一種染料，從而形成另一種染料浴。
25.如權利要求1所述的方法，還包括通過以下步驟形成所述染料浴(i)制備水、所述載體和所述二醇的混合物，(ii)將所述染料加入到過濾器中，(iii)使所述混合物在所述染料上通過，并通過所述過濾器，從而形成所述染料浴；并且使所述染料浴連續(xù)通過所述過濾器。
26.如權利要求1所述的方法，還包括將所述染料浴通過具有多個孔洞的板連續(xù)加入到浸漬槽中。
27.如權利要求1所述的方法，還包括使從所述染料浴中取出的染色塑料制品的至少部分表面與清洗組合物接觸，所述清洗組合物包含水、和所述載體(iii)和所述二醇(iv)中任選的至少一種。
全文摘要
在本發(fā)明方法中，將塑料制品(例如，熱塑性聚碳酸酯的模塑制品)至少部分浸在包含一種或多種染料、水、至少一種載體和至少一種二醇的染料浴中。該染料浴含有(i)至少一種染料(例如，固定染料和/或光致變色染料)；(ii)水；(iii)至少一種用以上通式I表示的載體，式中，R是選自直鏈或支鏈C
文檔編號D06P5/00GK1894464SQ200480037115
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權日2003年12月11日
發(fā)明者R·A·派爾斯, R·L·阿奇, D·M·迪里卡特 申請人:拜爾材料科學有限公司