CN109334171A - 轻量化、高刚度玻璃层叠结构 - Google Patents

轻量化、高刚度玻璃层叠结构 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种量化、高刚度玻璃层叠结构。一种层叠结构，其具有第一化学强化玻璃层、第二化学强化玻璃层以及位于第一玻璃层和第二玻璃层之间的聚合物中间层结构。聚合物中间层结构可以包括与第一玻璃层相邻的第一聚合物层、与第二玻璃层相邻的第二聚合物层、以及第一和第二聚合物层之间的聚合物刚性芯体。

Description

轻量化、高刚度玻璃层叠结构
本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2014/053115，国际申请日为2014年8月18日，进入中国国家阶段的申请号为201480059358.X，发明名称为“轻量化、高刚度玻璃层叠结构”的发明专利申请的分案申请。
本申请要求2013年8月30日提交的美国申请第61/871928号的优先权，其全文通过引用结合于此。
技术背景
玻璃层叠体可用作建筑和车辆或运输应用(包括汽车、机车、火车和飞机)中的窗和玻璃窗。玻璃层叠体还可用作栏杆和阶梯中的玻璃面板，作为用于墙壁、柱子、电梯桥厢、厨房应用和其它应用的装饰性面板或盖板。如本文所使用，窗格玻璃或层叠玻璃结构可以是窗户、面板、墙壁、箱体、信息板(sign)或其他结构的透明、半透明、半透明的或者不透明部件。用于建筑和/或汽车应用的常见类型的玻璃窗包括透明和有色的层叠玻璃结构。
用于侧面板的常规汽车玻璃窗结构通常包括5mm厚的整体式钠钙玻璃层或者具有中间三层吸声中间层的两块2.1mm或2.0mm的钠钙玻璃。这些构造具有一定优势，包括低成本和足以应用于汽车和其它应用的抗冲性。但是，由于它们有限的抗冲击性和较高的重量，这些层叠体展现出差的性能特性，包括当受到路边碎片撞击、故意破坏或者其他冲击事件时较高的破裂可能性以及对于相应车辆较低的燃料效率。
如上文所述，此类玻璃窗格是重的，并且倾向于由于石块撞击或者其他形式的故意破坏而发生破裂。尝试用聚合物玻璃窗格来替代玻璃窗格，因为它们在重量上来说天然地比玻璃窗格更轻并且会较不容易发生破裂。聚合物窗格也倾向于发生破裂，并且通常无法符合联邦铁路条例对于弹导和块体测试的规定。此外，聚合物玻璃窗格倾向于发生划痕并且必须定期替换。除此之外，聚合物窗格通常无法通过严格可燃性测试，例如，联邦航空条例、欧洲法规和英国法规中的一项或多项。
在强度是至关重要的应用中，可以通过数种方法来增强常规玻璃的强度，包括涂层、热回火和化学强化(离子交换)。热回火通常用于具有厚的整体式玻璃片的此类应用，并且其优势在于产生贯穿玻璃表面的厚的压缩层，通常是玻璃总厚度的20-25％。但是，压缩应力的大小较低，通常小于100MPa。此外，对于较薄的玻璃(例如小于约2mm的情况下)，热回火变得愈加无效。相反地，离子交换(IX)技术可以在经处理的玻璃中产生高水平的压缩应力，在表面处高至约1000MPa，并且适用于非常薄的玻璃。
经回火的玻璃(同时包括热回火和化学回火)具有更耐破裂的优势，这对于增强层叠汽车玻璃窗的可靠性而言会是合乎希望的。具体来说，会希望将薄的、化学回火的玻璃用于制造牢固的、轻量化汽车玻璃窗。因此，需要提供改进的汽车层叠结构。此外，需要提供包括聚合物的改善的窗***，其能够通过例如联邦航空条例、欧洲法规、英国法规以及联邦铁路条例中的一项或多项。
发明内容
本文所揭示的实施方式通常涉及具有层叠玻璃的玻璃窗或者层叠体。可以通过用示例性层叠结构来替换常规整体式玻璃，所述示例性层叠结构具有多片化学强化玻璃(例如，玻璃)以及聚合物中间层(例如，标准或吸声聚乙烯醇缩丁醛)，从而实现明显的重量减轻。用较薄的化学强化玻璃简单地替换层叠结构中的常规玻璃片可以导致重量减轻；但是，降低玻璃厚度以及软的聚合物中间层会导致层叠玻璃结构在机械负荷情况下的整体结构刚度下降，因为用于汽车侧面玻璃应用中的典型中间层材料的弹性模量约比玻璃的弹性模量低104至105倍。
本发明的实施方式可以采用示例性聚碳酸酯热塑性聚合物作为汽车侧面玻璃应用的中间层材料。聚碳酸酯的弹性模量会比玻璃的弹性模量约低30倍，聚碳酸酯的密度可以与工业上采用的标准聚合物中间层相当。取决于示例性实施方式中的玻璃片的厚度，可以对聚碳酸酯厚度进行选择，以实现最大化重量减轻而不有损示例性层叠玻璃结构的机械刚度。
因此，一些实施方式提供了包括聚合物组合物的改进的窗格，其能够通过根据联邦航空条例、欧洲法规和英国法规中的一项或多项的可燃性测试和/或可以符合联邦铁路条例中弹导和块体测试中的一项或两项。聚合物组合物难以通过这些法规，并且，迄今为止，相信包含聚合物的所有玻璃窗格都无法通过英国法规。因此，开发了改进的多层体系，其包括硬化玻璃、中间层和聚合物层。在各种构造中，多层体系能够通过所希望的法规测试中的一项或多项。多层体系相比于它们的玻璃窗格对照物是轻量化的，并且提供良好的耐划痕性。注意的是，虽然考虑作为玻璃窗格，但是所揭示的多层结构同样可用于门(例如，铁路门、站台门和电梯门)以及具有类似要求的其他应用(例如，飞机内部玻璃窗，重型卡车玻璃、农用车辆玻璃、汽车玻璃和车辆玻璃)。还考虑相同或相似的聚合物配方和层叠体堆叠会符合对于建筑和结构玻璃窗的要求。
根据本文的一个或多个实施方式，为许多运输、建筑或其他应用提供了薄的、轻量化玻璃结构。在一些实施方式中，为汽车侧面玻璃以及顶棚玻璃等提供了薄的、轻量化玻璃结构，并且可以包括薄的化学强化玻璃(例如，玻璃)以及作为中间层材料的聚碳酸酯和额外的聚合物中间层(例如，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)等)作为聚碳酸酯和玻璃片之间的中间层。在一些实施方式中，聚碳酸酯可以赋予示例性的薄侧面玻璃实施方式所需的机械刚度。在其他实施方式中，可以基于外部玻璃片厚度选择聚碳酸酯的厚度，从而不改变侧玻璃的负荷-挠曲特性。聚碳酸酯的任一侧上的示例性聚合物层可以促进玻璃片和聚碳酸酯之间的粘合，并且还可以为示例性层叠结构提供额外的吸声性能。
在一些实施方式中，提供了如下层叠结构，其具有第一玻璃层、第二玻璃层以及位于第一玻璃层和第二玻璃层之间的聚合物中间层结构。聚合物中间层结构可以包括与第一玻璃层相邻的第一聚合物层、与第二玻璃层相邻的第二聚合物层、以及第一和第二聚合物层之间的聚合物刚性芯体，其中，第一玻璃层包括强化玻璃。
在其他实施方式中，提供了如下层叠结构，其具有第一化学强化玻璃层、第二化学强化玻璃层以及位于第一玻璃层和第二玻璃层之间的聚合物中间层结构。聚合物中间层结构可以包括与第一玻璃层相邻的第一聚合物层、与第二玻璃层相邻的第二聚合物层、以及第一和第二聚合物层之间的聚合物刚性芯体。
在一些实施方式中，提供了多层制品，其包括第一玻璃层，其中，第一玻璃层包括薄的化学强化玻璃，其具有约为250-350MPa的表面压缩应力以及大于60μm的压缩应力层深度。该制品包括第一中间层和聚合物层，其中，聚合物层包括聚硅氧烷、聚酯、聚碳酸酯、包括前述一种或多种的共聚物、或者包括前述一种或多种的掺混物。第一玻璃层可以是0.5-1.5mm，第一中间层是0.2-1.4mm，以及聚合物层是2-15mm。
在一些实施方式中，提供双窗格窗，其包括：包含第一玻璃层的第一窗格，其中，第一玻璃层包括薄的、化学强化玻璃，其具有约为250-350MPa的表面压缩应力以及大于60μm的压缩应力层深度(DOL)；以及位于第一玻璃层和第一聚合物层之间的第一中间层，其中，第一聚合物层包括聚硅氧烷、聚酯、聚碳酸酯、包含前述一种或多种的共聚物或者包含前述一种或多种的掺混物。窗还包括：包含第三玻璃层的第二窗格，其中，第三玻璃层包括薄的、化学强化玻璃，其具有约为250-350MPa的表面压缩应力以及大于60μm的压缩应力层深度(DOL)；以及位于第三玻璃层和第二聚合物层之间的第三中间层，其中，第二聚合物层包括聚硅氧烷、聚酯、聚碳酸酯、包含前述一种或多种的共聚物或者包含前述一种或多种的掺混物。窗还可包括位于第一窗格和第二窗格之间的间隙，以及绕着第一窗格和第二窗格的边缘的框架。
应理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述都介绍了本发明的实施方式，用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本发明的各种实施方式，并与描述一起用来解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
出于示意性目的，在附图中示出优选形式，但是，应理解，本文所揭示和所讨论的实施方式不限于所示的精确配置和手段。
图1所示是本发明的一些实施方式的流程图。
图2是单侧多层制品的横截面图。
图3是双侧多层制品的横截面图。
图4是聚碳酸酯厚度与玻璃厚度的关系图。
图5是对于不同外部玻璃厚度，聚碳酸酯层叠体质量图。
图6是聚碳酸酯厚度与玻璃厚度的另一关系图。
图7是对于不同外部玻璃厚度，另一聚碳酸酯层叠体质量图。
图8对比了本发明的实施方式的吸声性能与整体式钠钙玻璃结构。
图9对比了本发明的实施方式的吸声性能与钠钙玻璃层叠结构。
图10是示例性多窗格多层制品的横截面图。
图11是另一个示例性多窗格多层制品的横截面图。
具体实施方式
在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外指出，术语如“”顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等是方便词语，不构成对术语的限制。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。
类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”和“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”，或者“一(个/种)或多(个/种)”。
提供以下对本发明的描述，作为按其目前已知实施方式来揭示本发明内容。本领域技术人员将会认识到，可以对本文所述的实施方式做出许多改变，同时仍能获得本发明的有益结果。还显而易见的是，本发明所需的有益结果中的一部分可以通过选择本发明的一些特征而不利用其他的特征来获得。因此，本领域技术人员会认识到，对本发明的许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至可能是理想的，并且是本发明的一部分。因此，提供以下描述作为对本发明原理的说明，不构成对本发明的限制。
图1所示是本发明的一些实施方式的流程图。参见图1，一些实施方式包括应用一种或多种工艺来生产较薄的玻璃片(约为2mm左右或者更薄)，其具有某些特性，例如较为适中的压缩应力(CS)、较高的压缩层深度(DOL)和/或中等中心张力(CT)。工艺包括制备能够进行离子交换的玻璃片(步骤100)。接着，可以使玻璃片经受进行离子交换过程(步骤101)，然后，玻璃片可以经受退火过程(步骤103)，如果需要的话。当然，如果从离子交换步骤(步骤101)得到的玻璃片的CS和DOL是所需水平的话，则不需要退火步骤(步骤103)。在其他实施方式中，可以使用酸蚀刻过程(步骤105)来增加恰当的玻璃表面上的CS。
离子交换过程101可涉及：使得玻璃片经受熔盐浴，所述熔盐浴包括KNO3，优选较纯的KNO3，具有约为400-500℃范围内的一种或多种第一温度和/或持续约为1-24小时，例如但不限于约为8小时的第一时间段。注意的是，其他盐浴组成也是可以的，并且本领域技术人员会考虑这些替代方式。因此，所揭示的KNO3不应限制本文所附的权利要求的范围。该示例性离子交换过程可以在玻璃片的表面处产生初始压缩应力(iCS)，进入玻璃片内的初始压缩层深度(iDOL)，以及在玻璃片内的初始中心张力(iCT)。
通常来说，在示例性离子交换过程之后，初始压缩应力(iCS)会超过预定值(或者期望值)，例如大于或等于约500MPa，并且通常会达到600MPa或更高，或者在一些玻璃中和一些加工情况下，甚至达到1000MPa或更高。或者，在示例性离子交换过程之后，初始压缩层深度(iDOL)会低于预定值(或者期望值)，例如小于或等于约75μm，或者在一些玻璃中和在一些加工情况下，甚至更低。或者，在示例性离子交换之后，初始中心张力(iCT)会超过预定值(或者期望值)，例如高于预定的玻璃片的脆度限值，这会是约为40MPa或者超过约40MPa，或者在一些玻璃中，更为具体地约为48MPa或者超过约48MPa。
如果初始压缩应力(iCS)超过期望值，初始压缩层深度(iDOL)低于期望值，和/或初始中心张力(iCT)超过期望值，则这会在使用相应玻璃片制造的最终产品中导致不合乎希望的特性。例如，如果初始压缩应力(iCS)超过期望值(达到例如1000MPa)，则玻璃可能在某些情况下不发生碎裂。虽然这可能是违反直觉的，但是，在一些情况下，玻璃片应该是能够发生破裂的，例如在汽车玻璃应用中，玻璃必须在某一冲击负荷下发生破裂以防止受伤。
此外，如果初始压缩层深度(iDOL)低于期望值，则在某些情况下，玻璃片可能出乎意料地发生破裂，并且这是在不合乎希望的情况下发生的。典型的离子交换过程会产生不超过约40-60μm的初始压缩层深度(iDOL)，这可能小于使用过程中玻璃片中建立起划痕、凹陷等的深度。例如，发现安装好的汽车玻璃窗(其采用离子交换玻璃)可能建立起深至约75μm或更深的外部划痕，这是由于暴露于玻璃片使用的环境中的研磨材料，例如石英砂、飞溅的碎片等，所导致的。该深度会超过压缩层的典型深度，这会导致玻璃在使用过程中发生意料之外的破裂。
最后，如果初始中心张力(iCT)超过期望值，例如达到或者超过选定的玻璃脆度限值，则玻璃片可能出乎意料地发生破裂，并且这是在不合乎希望的情况下发生的。例如，发现当在纯KNO3中进行长的单步骤离子交换过程(475℃，8小时)，4英寸x 4英寸x 0.7mm的Corning玻璃片展现出发生不合乎希望的破碎(破裂时高能破碎成大量小片)的性能特性。虽然实现了约为101μm的DOL，但是导致65MPa的较高CT，这高于选定的主体玻璃片的脆度限值(48MPa)。
但是，根据一个或多个实施方式，在玻璃片经过离子交换之后，通过将玻璃片提升到一个或多个第二温度，持续第二时间段，来对玻璃片进行退火过程104。例如，退火过程104的进行可以如下：可以在空气环境中，在约为400-500℃的第二温度内进行，以及可以进行约为4-24小时(例如但不限于约8小时)的第二时间段。因而，退火过程104可导致对初始压缩应力(iCS)、初始压缩层深度(iDOL)和初始中心张力(iCT)中的至少一个进行改性。
例如，在退火过程104之后，初始压缩应力(iCS)可以被降低至最终压缩应力(fCS)，其低于或等于预定值。举例来说，初始压缩应力(iCS)可以大于或等于约500MPa，但是最终压缩应力(fCS)可以小于或等于约400MPa、350MPa或者300MPa。注意的是，最终压缩应力(fCS)的目标会与玻璃厚度有关，因为在较厚的玻璃中，会希望较低的fCS，而在较薄的玻璃中，可以容忍较高的fCS。
此外，在退火过程104之后，初始压缩层深度(iDOL)可以增加至最终压缩层深度(fDOL)，其高于或等于预定值。举例来说，初始压缩层深度(iDOL)可以小于或等于约75μm，而最终压缩层深度(fDOL)可以大于或等于约80μm或者90μm，例如大于或等于100μm。
或者，在退火过程104之后，初始中心张力(iCT)可以被降低至最终中心张力(fCT)，其低于或等于预定值。举例来说，初始中心张力(iCT)可以高于或等于选定的玻璃片脆度限值(例如约为40-48MPa)，而最终中心张力(fCT)可以低于选定的玻璃片脆度限值。产生示例性可离子交换玻璃结构的其他例子见共同待审的2012年9月26日提交的美国申请第13/626,958号和2013年6月25日提交的美国申请第13/926,461号所示，其全文分别通过引用结合入本文。
如上文所述，可以对离子交换步骤和退火步骤的条件进行调节，从而在玻璃表面实现所需的压缩应力(CS)、压缩层深度(DOL)和中心张力(CT)。可以通过如下方式进行离子交换步骤：将玻璃片在熔盐浴中浸没一段预定的时间，其中，玻璃片内的表面处或者表面附近的离子与例如来自盐浴的较大金属离子发生交换。举例来说，熔盐浴可包括KNO3，熔盐浴的温度可以约为400-500℃，并且预定的时间段可以约为1-24小时，优选约为2-8小时。较大离子结合到玻璃中，通过在近表面区域产生压缩应力来强化玻璃片。会在玻璃片的中心区域内产生相应的拉伸应力，以平衡压缩应力。
又例如，玻璃片中的钠离子可以被熔盐浴中的钾离子替换，但是具有较大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中的较小的碱金属离子。根据一些实施方式，玻璃片中较小的碱金属离子可以被Ag+离子替换。类似的，其它的碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、卤化物等，可以用于所述离子交换过程。
在低于玻璃网络会发生松弛的温度下用较大离子替换较小离子，会在玻璃片的表面上产生离子分布，导致应力曲线。进入的离子的较大的体积在表面上产生压缩应力(CS)，在玻璃中心区域内产生张力(中心张力，或者CT)。压缩应力与中心张力的关系近似如下式所示：
其中t表示玻璃片的总厚度，以及DOL表示交换深度，也称为压缩层深度。
在一些实施方式中，玻璃表面的酸蚀刻(步骤105)可以降低玻璃片的相应表面中瑕疵的数量、尺寸和严重性。表面瑕疵用作玻璃片中的断裂位点。减少在这些表面中瑕疵的数目、尺寸和严重性，可以消除和最小化这些表面中潜在的引发断裂的区域的尺寸，由此强化了相应玻璃片的表面。使用酸蚀刻表面处理可以包括将玻璃片的一个表面与酸性玻璃蚀刻介质接触，并且可以是通用的，容易适用于大多数玻璃，并且同时容易应用于平面和复杂覆盖玻璃片几何形貌。此外，还发现示例性酸蚀刻有效地减小了强度变化，甚至在表面瑕疵率低的玻璃中也是如此，包括上拉或下拉(例如熔合拉制)玻璃片，一般认为它们在很大程度上没有制造过程或者制造之后的处理过程带来的表面瑕疵。示例性酸处理步骤可以提供玻璃表面的化学抛光，这可以改变表面瑕疵的尺寸、改变几何形貌，和/或减少表面瑕疵的尺寸和数量，但是对于经处理表面的整体地貌具有最小影响。通常来说，可以采用酸蚀刻处理来除去不超过约4μm的表面玻璃，或者在一些实施方式中，不超过2μm的表面玻璃，或者甚至不超过1μm的表面玻璃。可以有利地在层叠之前进行酸蚀刻处理，以保护相应表面免于产生任何新的瑕疵。
应该避免从化学回火玻璃片酸去除超过预定厚度的表面玻璃，从而确保表面压缩层的厚度以及该层提供的表面压缩应力没有发生不可接受的降低，因为这可能对相应玻璃片的冲击和弯折损坏抗性是有害的。此外，过度蚀刻玻璃表面会将玻璃的表面雾度水平提高到遭人拒斥的水平。对于窗户、汽车窗格玻璃和消费电子显示应用，通常不允许显示器的玻璃防护片中存在可通过肉眼检测到的表面雾度，或存在非常有限的可通过肉眼检测到的表面雾度。
可使用各种蚀刻剂化学品、浓度和处理时间，从而在本发明的实施方式中实现所需水平的表面处理和强化。可用于进行酸处理步骤的示例化学物质包括含氟水性处理介质，其含有至少一种活性玻璃蚀刻化合物，包括但不限于：HF，HF与HCL、HNO3和H2SO4中一种或更多种的组合，氟化氢铵、氟化氢钠和其它合适化合物。例如，具有水中5体积％的HF(48％)和5体积％的H2SO4(98％)的水性酸性溶液可以改善厚度约为0.5-1.5mm的离子交换强化的碱性铝硅酸盐玻璃片的落球性能，采用的处理时间短至1分钟的持续时间。应注意的是，对于无论在酸蚀刻之前或之后，未经离子交换强化或热回火的示例性玻璃层，可能需要蚀刻介质的不同组合来实现落球试验结果的大幅改进。
如果溶液中的HF的浓度以及溶解的玻璃组分是精密控制的话，则会有助于维持通过含HF溶液蚀刻去除玻璃层厚度的足够控制。虽然出于该目的，周期性地替换整个蚀刻浴来恢复可接受的蚀刻速率是有效的，但是浴替换会是昂贵的，并且有效处理和处理废弃蚀刻溶液的成本会是高的。对玻璃层进行蚀刻的示例性方法见共用待审的2013年5月31日提交的国际申请编号PCT/US13/43561，其全文通过引用结合入本文。
令人满意的经强化的玻璃片或玻璃片可在表面蚀刻之后保有DOL至少30μm或者甚至40μm的压缩表面层，表面层提供至少500MPa或者甚至650MPa的峰值压缩应力水平。为了提供具有此综合性质的薄的碱性铝硅酸盐玻璃片，可能需要进行持续时间有限的玻璃片表面蚀刻处理。具体地，使玻璃片表面接触蚀刻介质的步骤所进行的时间段不超过有效除去2μm表面玻璃所需的时间，或者在一些实施方式中，不超过有效除去1μm表面玻璃所需的时间。当然，在任何具体情况中，限制玻璃除去量所需的实际蚀刻时间会取决于蚀刻介质的组成和温度，以及溶液和所处理的玻璃的组成；但是，根据常规实验可以确定从选定的玻璃片表面有效除去不超过约1μm或者约2μm玻璃所需的处理条件。
为了确保玻璃片强度和表面压缩层深度是足够的一种替代方法可以涉及在蚀刻过程中跟踪表面压缩应力水平的减小情况。然后，可以控制蚀刻时间，从而限制蚀刻处理所必然引起的表面压缩应力的减小。因此，在一些实施方式中，使强化碱性铝硅酸盐玻璃片的表面接触蚀刻介质的步骤所进行的时间可以不超过将玻璃片表面中的压缩应力水平有效减小3％或其它可接受的量所需的时间。同样，适合实现预定的玻璃去除量的时间会取决于蚀刻介质的组成和温度，以及玻璃片的组成，但根据常规实验可以容易确定。关于玻璃表面酸处理或蚀刻处理的其他细节可参见共同待审的2011年1月7日提交的美国专利申请第12/986,424号，其全文通过引用结合入本文。
额外的蚀刻处理自然可以是局部化的。例如，可以将表面装饰物或者掩膜放在部分玻璃片或制品上。然后可以对玻璃片进行蚀刻，以增加暴露于蚀刻的区域中的表面压缩应力，但是在表面装饰物或掩膜下方部分中的原始表面压缩应力(例如，原始经离子交换的玻璃的表面压缩应力)可以得到维持。当然，可以基于玻璃表面处所需的压缩应力、所需的压缩层深度和所需的中心张力，来对各个加工步骤的条件进行调节。
在玻璃片的生产中可以使用任意数量的具体玻璃组合物。例如，适用于本文实施方式的可离子交换玻璃包括碱性铝硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃，但是也考虑其他玻璃组成。如本文所用，“可离子交换”表示玻璃能够通过尺寸更大或更小的同价态阳离子交换位于玻璃表面处或附近的阳离子。
例如，合适的玻璃组合物包含SiO2、B2O3和Na2O，其中，(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在一个实施方式中，玻璃片包含至少6重量％的氧化铝。在另一个实施方式中，玻璃片包含一种或多种碱土氧化物，使得碱土氧化物的含量至少为5重量％。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包含K2O、MgO和CaO中的至少一种。在一个特定实施方式中，玻璃可包含61-75摩尔％的SiO2；7-15摩尔％的Al2O3；0-12摩尔％的B2O3；9-21摩尔％的Na2O；0-4摩尔％的K2O；0-7摩尔％的MgO；以及0-3摩尔％的CaO。
适合形成混合玻璃层叠体的另一种示例性玻璃组合物包含：60-70摩尔％的SiO2；6-14摩尔％的Al2O3；0-15摩尔％的B2O3；0-15摩尔％的Li2O；0-20摩尔％的Na2O；0-10摩尔％的K2O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO2；0-1摩尔％的SnO2；0-1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％，并且0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
另一种示例性玻璃组成包含：63.5-66.5摩尔％的SiO2；8-12摩尔％的Al2O3；0-3摩尔％的B2O3；0-5摩尔％的Li2O；8-18摩尔％的Na2O；0-5摩尔％的K2O；1-7摩尔％的MgO；0-2.5摩尔％的CaO；0-3摩尔％的ZrO2；0.05-0.25摩尔％的SnO2；0.05-0.5摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％，且2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在另一个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含以下组分、基本由以下组分组成、或者由以下组分组成：61-75摩尔％的SiO2；7-15摩尔％的Al2O3；0-12摩尔％的B2O3；9-21摩尔％的Na2O；0-4摩尔％的K2O；0-7摩尔％的MgO；以及0-3摩尔％的CaO。
在一个具体实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含氧化铝、至少一种碱金属以及在一些实施方式中大于50摩尔％的SiO2，在其他实施方式中至少为58摩尔％的SiO2，以及在其他实施方式中至少为60摩尔％的SiO2，其中该比例其中，组分的比例以摩尔％计，以及改性剂是碱金属氧化物。在一些特定实施方式中，该玻璃包含以下组分、基本由以下组分组成或者由以下组分组成：58-72摩尔％的SiO2、9-17摩尔％的Al2O3、2-12摩尔％的B2O3、8-16摩尔％的Na2O以及0-4摩尔％的K2O，其中，该比例
在另一个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃基材包含以下组分、主要由以下组分组成、或者由以下组分组成：60-70摩尔％的SiO2；6-14摩尔％的Al2O3；0-15摩尔％的B2O3；0-15摩尔％的Li2O；0-20摩尔％的Na2O；0-10摩尔％的K2O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO2；0-1摩尔％的SnO2；0-1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔％，且0摩尔％≤MgO+CaO≤10摩尔％。
在另一个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含以下组分、主要由以下组分组成、或者由以下组分组成：64-68摩尔％的SiO2；12-16摩尔％的Na2O；8-12摩尔％的Al2O3；0-3摩尔％的B2O3；2-5摩尔％的K2O；4-6摩尔％的MgO；以及0-5摩尔％CaO，其中66摩尔％≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na2O+B2O3)≤Al2O3≤2摩尔％；2摩尔％≤Na2O≤Al2O3≤6摩尔％；以及4摩尔％≤(Na2O+K2O)≤Al2O3≤10摩尔％。示例性玻璃结构的其他组成见共同待审的2012年9月26日提交的美国申请第13/626,958号和2013年6月25日提交的美国申请第13/926,461号所示，其全文分别通过引用结合入本文。
图2是单侧多层制品的横截面图。参见图2，示例性多层制品可以是单侧制品2，具有聚合物侧32和聚合物侧34的聚合物层30，具有中间层侧22和中间层侧24的中间层20，以及具有玻璃侧12和玻璃侧14的玻璃层10。图2显示，玻璃侧14与中间层侧22直接接触，以及中间层侧24与聚合物侧32直接接触。单侧多层制品的总厚度可以约为2-20mm，具体地，约为4-16mm，更具体地，约为5-14mm，以及其间的所有子范围。在一个实施方式中，将装饰层布置在聚合物侧32上。在另一个实施方式中，将装饰层布置在玻璃侧14上。在一个实施方式中，将装饰层布置在聚合物侧32和玻璃侧14上。还考虑可以将装饰层布置在玻璃侧12和/或聚合物侧34上，作为前述多层制品的层上具有装饰层的替代或补充。
多层制品可以是双侧制品，其包括：具有聚合物侧A和聚合物侧B的聚合物层；位于聚合物侧A上的第一玻璃层，第一玻璃层和聚合物层之间具有第一中间层；以及位于聚合物侧B上的第二玻璃层，第一玻璃层和聚合物层之间具有第二中间层。图3是双侧多层制品4的横截面图，所述双侧多层制品4具有：聚合物层30(其具有聚合物侧32和聚合物侧34)、中间层20(其具有中间层侧22和中间层侧24)、中间层40(其具有中间层侧42和中间层侧44)、玻璃层50(其具有玻璃侧52和玻璃侧54)以及玻璃层10(其具有玻璃侧12和玻璃侧14)。图3显示玻璃侧14与中间层侧22直接接触，中间层侧24与聚合物侧32直接接触，聚合物侧34与中间层侧42直接接触，以及中间层侧44与玻璃侧52直接接触。注意的是，玻璃层10和50中的一层或两层可以包括硬化玻璃。双侧多层制品的总厚度可以约为2-25mm，具体地，约为4-18mm，更具体地，约为5-14mm，以及其间的所有子范围。在一个实施方式中，将装饰层布置在聚合物侧32和/或34上。在另一个实施方式中，将装饰层布置在玻璃侧14和/或52上。在一个实施方式中，将装饰层布置在聚合物侧32和/或聚合物侧34和/或玻璃侧14和/或玻璃侧52上。还考虑可以将装饰层布置在玻璃侧12和/或54上，作为前述多层制品的层上具有装饰层的替代或补充。
继续参见图2和3，本发明的一些实施方式可包括一层化学强化玻璃(图2)或者两层化学强化玻璃(图3)，例如玻璃，其经过热处理、离子交换、退火和/或化学蚀刻，如上文所述。在其他实施方式中，可行的话，一层或两层化学强化玻璃仅经过热处理和离子交换。在一些实施方式中，层叠体或制品4可以包括厚度小于或等于约1.0mm的玻璃的外层10，并且残留表面CS水平约为250-350MPa、DOL大于60微米，如果在离子交换过程之后进行退火的话。在其他实施方式中，外层10的CS水平可以大于350MPa并且可以是400-900MPa，这取决于实施方式所进行的过程，如上文所述。层叠体或制品4还可包括聚合物中间层，其包括刚性聚合物芯30和两层外层聚合物层20、40。制品4还包括厚度也小于或等于约1.0mm的玻璃的内层50，并且残留表面CS水平约为250-350MPa、DOL大于60微米，如果在离子交换过程之后进行退火的话。在其他实施方式中，内层50的CS水平可以大于350MPa并且可以是400-900MPa，这取决于实施方式所进行的过程，如上文所述。在一些实施方式中，刚性芯30是由聚碳酸酯材料或者其他合适材料形成的。该刚性芯30可以为示例性制品4以及任意由此得到的窗结构赋予所需的机械刚性。可以基于外侧玻璃层厚度选择聚碳酸酯的厚度，从而不改变车窗负荷-挠曲特性。聚合物中间层的示例性厚度可以是0.1mm至0.3mm至0.5mm至0.8mm或者更大的厚度。刚性芯30的示例性厚度可以是2.0mm至3.8mm至5.0mm或更大的厚度。下面将进一步详细讨论用于两层外层聚合物层20、40以及还用于刚性聚合物芯30的示例性材料，包括但不限于：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、吸声PVB、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、离聚物、热塑性材料，及其组合。聚合物中间层的示例性厚度可以是0.1mm至0.3mm至0.5mm至0.8mm或者更大的厚度。刚性聚合物芯体30的任一侧上的示例性外部聚合物层20、40可促进玻璃层10、50与刚性聚合物芯体30之间的粘附，并且可增加相应窗的吸声性能。
在本发明的另一个实施方式中，可以使用至少一层薄但是高强度的玻璃来构建示例性层叠结构。在该实施方式中，化学强化玻璃(例如玻璃)可用于示例性制品4的玻璃的外层10和/或内层50。在另一个实施方式中，玻璃的内层50可以是常规钠钙玻璃或者退火玻璃等。外层10和/或内层50的示例性厚度可以是0.55mm至1.5mm至2.0mm的厚度，或者更厚。其他厚度可以约为0.1-2.0mm、0.1-0.3mm、0.1-0.5mm、0.1-1.5mm或者更大，以及其间的所有子范围。此外，在层叠结构或制品4中，外层10和内层50的厚度可以是不同的。可以通过熔合拉制制造示例性玻璃层(如美国专利第7,666,511号、第4,483,700号和第5,674,790号所述，其全文通过引用结合入本文)，然后对此类拉制玻璃进行化学强化。示例性玻璃层10、50从而可以具有深的DOL的CS，并且可以具有高的挠曲强度、耐划痕性和抗冲击性。示例性实施方式还可包括酸蚀刻或闪耀表面，通过减少这些表面上的瑕疵的尺寸和严重性，以增加此类表面的抗冲击性和增加强度。如果紧接层叠之前进行蚀刻，则可以在与中间层粘结的表面上维持蚀刻或闪耀的强化益处。
在一些实验中，采用非线性有限元分析计算评估平坦矩形玻璃面板。玻璃面板的尺度近似为1000mm乘以800mm，这类似于福特金牛座(Ford Taurus)侧窗。假定在所有4个边缘上以近似约2000Pa(0.3psi)的均匀压力负荷来支撑玻璃面板，该均匀压力负荷施加到玻璃面板的一个面上，以近似于典型风力负荷压力。在一个实验中，将近似5mm厚的常规整体式玻璃用作基准，来比较整体式玻璃片与本发明的实施方式的挠曲(deflection)。在另一个实验中，还将具有两块2.1mm的玻璃片的两层层叠结构用作基准，来比较该常规层叠结构与本发明的实施方式的挠曲。表A提供了常规5mm整体式玻璃和具有两块2.1mm玻璃片的两层层叠结构的挠曲。
表A
上表A中提供的数值用作基准来评估根据本发明的实施方式的层叠结构。下表B显示用于实验中的各种材料的机械性质。
表B
弹性模量(MPa) 泊松比 密度(kg/m<sup>3</sup>)
化学强化玻璃 71,700 0.21 2440
聚碳酸酯 2200 0.37 1210
EVA 10(1Hz，20℃) 0.49 1000
标准PVB 15(1Hz，20℃) 0.49 1069
吸声PVB 3(1Hz，20℃) 0.49 1069
图4是聚碳酸酯厚度与玻璃厚度的关系图。参见图4，显示层叠玻璃面板的玻璃厚度与聚碳酸酯厚度关系图，对于上文所述的压力和支撑/负荷条件，会具有与5.0mm整体式玻璃相同的等于5.4mm的挠曲。曲线大致显示当对外部化学强化玻璃层的厚度进行改性时，实现5.4mm的挠曲所需的示例性刚性或聚碳酸酯芯体的厚度。因此，随着本发明的实施方式中的外部玻璃层的厚度降低，刚性芯(例如聚碳酸酯)的厚度应该增加，以实现与5mm整体式结构相同的挠曲。
图5是对于不同外部玻璃厚度，聚碳酸酯层叠体质量图。参见图5，显示外玻璃层厚度与总层叠体重量的关系图。该图大致指出，相比于5mm整体式玻璃结构，当使用0.8mm厚的化学强化玻璃(例如，玻璃)时，可以实现近似20％的最大重量节约。在该实施方式中，层叠结构可以要求使用近似4.5mm厚的聚碳酸酯芯体(参见图4)，以实现所需的挠曲。还发现，如果使用0.7mm厚的化学强化玻璃(例如玻璃)的话，重量节约会近似19％，以及应该可以采用使用近似5mm厚的聚碳酸酯芯体。
图6是聚碳酸酯厚度与玻璃厚度的另一关系图。图7是对于不同外部玻璃厚度，另一聚碳酸酯层叠体质量图。参见图6，显示层叠玻璃面板的玻璃厚度与聚碳酸酯厚度关系图，对于上文所述的压力和支撑/负荷条件，会具有与常规两层层叠结构(两片2.1mm钠钙玻璃)相同的挠曲。参见图7，显示对于该相同常规两层层叠结构的外玻璃层厚度与总层叠体重量的关系图。这两幅图表明，当使用近似0.7mm厚的化学强化玻璃(例如玻璃)作为外部玻璃层时，以近似4mm厚的聚碳酸酯芯体可以实现21.5％的重量节约。在上文所述的压力和支撑条件下，该示例性构造会具有常规两层层叠结构相同的挠曲。因此，对于本发明的实施方式，相比于常规结构可以实现高至20％或更高的重量降低。该示例性构造还可符合消费者挠曲和吸声要求，以及通过标准认证测试。
图8对比了本发明的实施方式的吸声性能与整体式钠钙玻璃结构。图9对比了本发明的实施方式的吸声性能与钠钙玻璃层叠结构。参见图8，可以发现本发明具有0.7mm厚的化学强化玻璃(例如，玻璃)和0.3mm EVA层和5mm聚碳酸酯刚性芯体的实施方式基本对应于近似5mm厚整体式钠钙玻璃结构的挠曲性质，同时提供20％的重量节约。此外，图8显示本发明的实施方式与整体式钠钙玻璃结构之间相当的透过损失；但是，如预期的那样，本发明实施方式的透过损失略小，因为这些实施方式相比于5mm厚的整体式玻璃轻20％。但是，应注意的是，在相干频率观察到非常小的透过损失差异，以及在一些情况下，对于本发明的实施方式观察到额外的衰减。参见图9，可以发现本发明具有0.7mm厚的化学强化玻璃(例如，玻璃)和0.3mm EVA层和3.8mm聚碳酸酯刚性芯体的实施方式基本对应于具有两块2.1mm钠钙玻璃和中间吸声PVB中间层的常规双层钠钙玻璃层叠结构的挠曲性质，同时提供30％的重量节约。还可以观察到，本发明的实施方式的透过损失约比常规两层钠钙玻璃层叠体低2dB，这是由于这些实施方式30％的重量节约。在2500Hz的相干频率，一些实施方式可以提供小于常规2.1mm钠钙玻璃层叠结构的透过损失，这是由于钠钙玻璃层叠结构中的吸声PVB起了减小相干凹陷(coincidence dip)的深度并使其向更高频率偏移的作用。在高于约5000Hz的频率，本发明的实施方式的透过损失约比钠钙玻璃层叠结构高3dB。
在一些实施方式中，示例性多层制品可以是双窗格制品，其包括其间具有间隙的第一和第二窗格，如图10所示。双窗格制品可以包括至少一个单侧多层或者至少一个双侧多层窗格。第二窗格可以是例如，单侧多层、双侧多层窗格、玻璃窗格或者聚合物窗格。间隙可以约为4-25mm，具体来说，约为6-20mm，更具体来说，约为10-14mm，以及其间的所有子范围。可以使得间隙含有液体或气体，例如氩气，以改善构造的隔绝性质。还考虑在该构造中对任意和/或全部的层或侧进行装饰。
图10所示的双窗格制品可以包括两个单侧多层，其中，每个单侧多层的聚合物层可以与位于两个窗格之间的间隙接触。例如，图10显示双窗格制品，其包括两个单侧多层2和102以及中间间隙90。图10显示具有中间第一中间层20的第一玻璃层10和第一聚合物层30，以及具有中间第四中间层120的第四玻璃层110和第二聚合物层130。显示位于聚合物层30和130之间的间隙90。注意的是，玻璃层10和110中的一层或多层可以包括硬化玻璃。还考虑在该构造中对任意和/或全部的层或侧进行装饰。
在其他实施方式中，双窗格制品可以包括两个双侧多层，其间具有间隙。例如，图11显示双窗格制品，其包括两个双侧多层4和104，它们分别包括第一聚合物层30和第一聚合物层130。制品包括与间隙90相邻的第二玻璃层50和第三玻璃层150，第一玻璃层10和第四玻璃层110是双窗格制品的外表面。第一中间层20和第二中间层40分别位于第一聚合物层30和第一玻璃层10之间以及位于第一聚合物层30和第二玻璃层50之间。第四中间层120和第三中间层140分别位于第二聚合物层130和第四玻璃层110之间以及位于第二聚合物层130和第三玻璃层150之间。当然，玻璃层10、50、150和110中的一层或多层可以包括硬化玻璃。
还可以通过如下方法向单窗格或双窗格制品施加一层或多层装饰层，包括但不限于：丝网印刷、激光标记、转移印刷、压印、数字喷墨印刷、水文方法、激光蚀刻、激光印刷和转印。在一些实施方式中，多层制品可用于封闭区或者密封区，例如飞机内部。对于此类应用，各种阻燃性质是非常重要的。在航空运输工业中，有用的阻燃性质，具体来说，热塑性材料的放热速率通常是根据联邦航空条例(FAR)，具体来说，FAR 25.853(d)进行测量和规定的。FAR F25.4(FAR第25节，附录F，第IV部分)中所述的放热速率标准是一种此类具体性质，符合该标准的热塑料材料要求具有小于或等于65千瓦-分钟/平方米(kW-分钟/m2)的2分钟(min)积分放热速率，以及小于65千瓦/平方米(kW/m2)的峰值放热速率，采用俄亥俄州立大学热量计确定，缩写为OSU 65/65(2分钟/峰值)。在一些更为严格应用中，会要求更高的放热速率性能，要求2分钟积分放热速率小于或等于55kW-分钟/m2，以及峰值放热速率小于55kW/m2(缩写为OSU 55/55)。此外，对于许多应用，热塑料材料需要具有如FAR F25.5(FAR第25节，附录F，第V部分)所述的小于200的烟气密度(Ds)，其是根据ASTM F814-83在火焰或者非火焰场景下4分钟之后测得的。在一些实施方式中，对于毒性测试，多层制品会符合Bombardier SMP 800C和Boeing BSS7239。
在一些实施方式中，多层制品可以符合联邦铁路条例(FRA)对于弹导威胁和块体威胁的要求。在一些实施方式中，多层制品可以通过CFR 49，第二章，联邦铁路条例，DOT，第223部分，子部分B，附录A，类型I，弹导威胁(CFR49,Chapter II,Federal RailroadAdministration,DOT,Part 223,Subpart B,Appendix A,Type I,Ballistic Threat)，其采用口径.22的LR(长步枪)，40.0-装药，***药，测试样品中心处开火的最小冲击速度为960英尺每秒(fps)。在一些实施方式中，多层制品可以通过CFR 49，第二章，联邦铁路条例，DOT，第223部分，子部分B，附录A，类型I，块体威胁(CFR 49,Chapter II,Federal RailroadAdministration,DOT,Part 223,Subpart B,Appendix A,Type I,Block Threat)，其采用的是悬挂的最小重量为25磅(lbs)，然后从30英尺(9.14米(m))1英寸(2.54厘米(cm))跌落到测试样品中心上。
在运输工业中，可以根据欧洲测试标准EN45545和ISO 5660来测试和规定有用的阻燃性质，具体来说，热塑料材料的放热速率。因此，在一些实施方式中，根据EN45545和ISO5660，多层制品可以具有小于90千瓦(kW)的热释放。在一些实施方式中，根据EN45545和ISO5658-2所示的方法，多层制品可以具有大于20kW的火焰传播。在一些实施方式中，多层制品可以具有根据EN 45545-2和ISO 5659所示对于240秒的方法的烟气密度，其中，多层制品可以具有小于300的烟气密度，和/或VOF4，制品可以具有小于600的烟气密度。在一些实施方式中，多层制品可以具有根据ISO 5659-2所示方法采用FTIR进行气体分析的如EN45545-2附录C(50kW)的毒性水平，其中，对于HL2等级，多层制品可以具有小于0.9的CITG的毒性水平，或者对于HL1等级，小于1.2。
在运输工业中，可以分别根据英国测试标准BS476第七部分和第六部分，来测试和规定有用的阻燃性质，具体来说，热塑料材料的火焰蔓延和火焰传播。因此，在一些实施方式中，根据BS476第七部分，多层制品可以具有小于或等于165mm的火焰蔓延。在一些实施方式中，根据BS476第六部分，多层制品可以具有小于或等于12的火焰传播。
在运输工业中，可以分别根据英国测试标准BS 6853:1999附录D8.4，窗格烟气测试和附录B.2毒性测试，来测量和规定有用的阻燃性质，具体来说，来自热塑性材料着火的烟气建立和气体毒性。因此，在一些实施方式中，根据BS 6853:1999附录D8.4，多层制品可以具有小于2.6的Ao(开)和小于3.9的Ao(关)。在一些实施方式中，根据BS 6853:1999附录B.2，多层制品可以具有小于1的毒性。
示例性多层制品可以是不透明的。示例性多层制品还可具有优异的透明性。例如，多层制品可以具有小于10％的雾度和大于70％的透明度，分别根据色空间CIE1931(光源C，2°观察者)或者根据ASTM D 1003(2007)，采用光源C和0.125英寸(3.2mm)厚度。
在一些实施方式中，当经受施加2500牛顿每平方米(N/m2)的负荷时，1467mm乘以1215mm的测试样品可以具有小于或等于5mm的最大挠曲。在其他实施方式中，当经受施加6000N/m2的负荷时，1512mm乘以842mm的测试样品可以具有小于或等于5mm的最大挠曲。
在其他实施方式中，至少一层玻璃层包括硬化玻璃片。如上文以及参见图1所述，可以通过如下方式制备硬化玻璃片：将玻璃片放入包含替换离子的溶液中，以及用替换离子来交换玻璃片中存在的钠离子。玻璃片可以包括氧化钠加上硅、钙、铝、镁、硼、钡、镧、铈、铅、锗的氧化物或者包括前述一种或多种组合的氧化物。玻璃片可以包括氧化钠加上硅、钙、铝、硼的氧化物或者包括前述一种或多种组合的氧化物。玻璃片可以是例如铝硅酸钠玻璃或者铝硼硅酸钠玻璃。在示例性离子交换过程中，替换离子可以是原子半径大于钠的离子，例如，钾离子、铷离子、铯离子或者包括前述一种或多种的组合。替换离子可以在溶液中作为硫酸盐以及卤化物等存在。溶液可以包含KNO3，具体地，溶液可以由熔融KNO3构成。可以在400-500摄氏度(℃)的温度进行替换。玻璃片可以在溶液中保持4-24小时，具体来说，6-10小时。在一些实施方式中，示例性离子交换过程可以产生：(i)在硬化玻璃片的表面处的iCS；(ii)进入硬化玻璃片的iDOL；以及(iii)硬化玻璃片内的iCT。当然，在离子替换之后，可以使得硬化片经受酸蚀刻步骤和退火步骤中的一个或两个步骤，如上文所述。酸蚀刻步骤可以包括将硬化玻璃引入酸溶液中。酸可以包括氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸、氟化氢铵、氟化氢钠或者包括前述一种或多种的组合。酸蚀刻步骤可以去除小于或等于4微米(具体地，小于或等于2微米，更具体地，小于或等于1微米)的表面玻璃。在退火步骤中，可以使得硬化玻璃片经受提升的温度，例如，400-500℃。可以在空气中或者在惰性环境中进行退火步骤。退火步骤可以进行4-24小时，具体来说，6-10小时，从而将iCS降低至fCS。fCS可以小于或等于400MPa，具体地，小于或等于350MPa，更具体地，小于或等于300MPa。fCS也可以是200-400MPa，具体来说，250-350MPa。退火步骤可以将iDOL增加到大于或等于60微米(具体地，大于或等于80微米，更具体地，大于或等于90微米，甚至更具体地，大于或等于100微米)的fDOL。同样，退火步骤可以将iCT降低至低于选定的玻璃片脆度限值的fCT。
示例性硬化玻璃层可以具有400-900MPa的表面压缩应力以及大于或等于30微米的压缩应力层深度。具体来说，硬化玻璃可以具有250-350MPa的表面压缩应力，压缩应力层深度大于或等于60微米。
玻璃层可以是0.5-1.5毫米(mm)，具体来说，0.55-0.7mm或者0.8-1mm。如果存在不止一层玻璃层，每层玻璃层可单独地是0.5-1.5mm，具体来说，0.55-0.7mm或者0.8-1mm。此外，玻璃层可以提供改善的耐划痕性。例如，对于硬化玻璃，采用维氏压痕计，需要3000-7000克的负荷来引起玻璃损坏。相比于标准安全玻璃，仅1000克的负荷就足以引起安全玻璃的损坏。
在一些实施方式中，中间层可以是允许聚合物层和玻璃层相互粘附的层。中间层可以包括热塑性氨基甲酸酯(TPU)、聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)(EVA)，或者包括前述一种或两种的组合。中间层可以包括EVA。
TPU可以包括多元醇长链，其通过二异氰酸酯和增链剂(如果存在的话)形成的较短硬区段，结合在一起。多元醇链通常被称为软区段，其提供了低温挠性和室温弹性体特性。通常来说，软区段浓度越高，模量、拉伸强度和硬度会越低，同时拉伸会增加。用作本发明的多层制品中的粘结层的多元醇通常来说可以分成三类：1)聚醚多元醇，2)聚酯多元醇，以及3)基于聚丁二烯的多元醇。在本发明的一个实施方式中，发现包含具有聚醚主链的多元醇的粘结层具有优异的水解稳定性，这对于汽车应用是特别希望的。
EVA可以具有20-80重量％(具体地，20-50重量％，更具体地，25-35重量％)的乙酸乙烯酯含量，以EVA的总重计。EVA可以包括马来酸酐官能化的EVA共聚物。EVA可以不含位阻胺光稳定剂(HALS)，从而其不会攻击聚碳酸酯。如本文所用，EVA不含位阻胺光稳定剂指的是，EVA具有小于或等于0.1重量％(具体地，0-0.01重量％)的位阻胺光稳定剂，以中间层的总重计。
对于中间层可以不含的位阻胺光稳定剂的例子包括具有如下通式(2)的4-哌啶醇(piperidinol)衍生物：
其中，X是氧，以及Y是氢、羟基烷基、氨基烷基或者同时被羟基和氨基基团取代的C1-20烷基。R6和R7分别独立地选自：氢原子、烷基基团、烯基基团或者芳基烷基基团。例如，R6和R7可以分别是氢。R8、R9、R10和R11可以分别独立地选自：C1-6烷基基团、苯基、芳基烷基基团、C5-6芳族杂环基团，以及含有氧、硫或氮原子，或者R8、R9、R10和R11可以分别一起表示C5-12环烷基基团或者与它们连接的碳原子表示C5-12环烷基基团。R8、R9、R10和R11可以是甲基。Z是氧代基团、烷基基团、烯基基团、烷氧基烷基基团、芳基烷基基团，其未被取代或者在其芳基部分具有一个或多个取代基，包括例如，2,3-环氧丙基。Z可以用化学式-CH2COOR12表示，其中，R12是烷基基团、烯基基团、苯基基团、芳基烷基基团或者环己基基团。Z可以具有化学式-CH2CH(R14)OR13，R14是氢原子、甲基基团或者苯基基团，以及R13是氢原子、烷基基团、酯、羰基、酰基基团、脂族酰基基团或者化学式-COOR15或-OOCR15表示的基团，其中，R15是烷基基团、苄基基团以及苯基基团等。
市售可得的HALS的例子是TINUVINTM 622(瑞士巴塞尔汽巴精细化学品公司(CibaSpecialty Chemicals,Inc.,Basel Switzerland))、TINUVINTM 770(瑞士巴塞尔汽巴精细化学品公司)CYASORBTM UV-3529(赛泰克公司(Cytec))、CYASORBTM UV-3631(赛泰克公司)、CYASORBTM UV-3346(赛泰克公司)、CYASORBTM UV-4593(赛泰克公司)、UVINULTM 5050H(巴斯夫公司(BASF))以及SANDUVORTM 3058(科莱恩公司(Clariant))。
中间层可以是0.2-1.4mm，具体来说，0.2-0.7mm，具体来说，0.3-0.6mm，更具体来说，0.35-0.5mm。聚合物层可以包括聚合物组合物，其可以包括：聚硅氧烷、聚酯、聚碳酸酯、包含前述一种或多种的共聚物或者包含前述一种或多种的掺混物。聚合物层可以包括聚碳酸酯。可以在例如界面过程中，使得聚碳酸酯聚合化。虽然界面聚合物的反应条件可以发生变化，但是示例性过程通常涉及：将二羟基酚反应物溶于或者分散在水性碱性物质中，将得到的混合物添加到水不混溶溶剂介质中，以及在受控pH条件(例如，8-11)下，使得反应物与碳酸酯前体在存在催化剂(例如，三乙基胺或者相转变催化剂)的情况下发生接触。水不混溶溶剂可以包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯以及甲苯等中的一种或多种。通常来说，还可使用螯合剂(例如，铁清除剂)来去除杂质和污染物。
示例性碳酸酯前体包括例如，碳酰卤，如碳酰溴或碳酰氯，或者卤代甲酸盐/酯，如二羟基酚的二卤代甲酸酯(例如，双酚A或氢醌等的二氯代甲酸酯)或者二醇的二卤代甲酸酯(例如，乙二醇、新戊二醇或聚乙二醇等的二卤代甲酸酯)。也可使用包括前述碳酸酯前体类型中的至少一种的组合。形成碳酸酯连接的界面聚合物反应使用光气作为碳酸酯前体，并且可以称作光气化反应。
虽然界面聚合的反应条件可以发生变化，但是示例性过程通常涉及：将二羟基酚反应物溶于或者分散在水性苛性钠或苛性钾中，将得到的混合物添加到水不混溶溶剂介质中，以及在受控pH条件(例如，8-11)下，使得反应物与碳酸酯前体在存在催化剂(例如，三乙基胺或者相转变催化剂)的情况下发生接触。最常用的与水不混溶溶剂包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯以及甲苯等。
可以使用的相转变催化剂是具有如下化学式(R3)4Q+X的催化剂，其中，每个R3是相同或者不同的，并且是C1-10烷基基团；Q是氮原子或者磷原子；以及X是卤素原子或者C1-8烷氧基基团或者C6-18芳氧基基团。示例性相转变催化剂包括例如[CH3(CH2)3]4NX、[CH3(CH2)3]4PX、[CH3(CH2)5]4NX、[CH3(CH2)6]4NX、[CH3(CH2)4]4NX、CH3[CH3(CH2)3]3NX以及CH3[CH3(CH2)2]3NX，其中，X是Cl-、Br-、C1-8烷氧基基团或者C6-18芳氧基基团。基于光气化混合物中双酚的重量，有效量的相转变催化剂可以是0.1-10重量％。基于光气化混合物中双酚的重量，有效量的相转变催化剂可以是0.5-2重量％。二羟基酚反应物可以是非常高纯度和非常低的颜色，例如其可以至少是99.80％纯。
常用聚合物过程使用双酚A(BPA)作为二羟基酚反应物，水性氢氧化钠(NaOH)和光气作为碳酸酯前体。BPA可以以两种等级生产，聚碳酸酯等级和环氧化物等级。聚碳酸酯等级BPA纯度较高，并且具有较低的颜色，如在325nm所测得的APHA。通常来说，高纯度BPA测得的APHA小于10，而较低纯度(环氧等级BPA)的APHA大于40。用于形成本发明的聚碳酸酯树脂的BPA可以具有大于或等于99.65％(具体来说，大于或等于99.80％)的纯度。有机纯度可以定义为100重量％减去采用紫外(UV)检测到的已知和未知杂质的总和(参见Nowakowska等人，Polish J.Appl.Chem.，XI(3)，247-254(1996)中的HPLC方法)。此类高质量双酚A是市售可得的。用于聚碳酸酯的BPA可以是BPA的对,对异构体(para,para isomer)。BPA可以具有小于或等于4的每百万重量份(ppm)，具体地，小于或等于2ppm，甚至更具体地，小于或等于1.5ppm的硫水平，通过基于燃烧和库仑检测的商业可行总硫分析测得。
二氯甲烷可用作溶剂来形成聚碳酸酯。二氯甲烷可以通过蒸汽沉淀留下污染物，来进行纯化。例如，二氯甲烷可以含有小于10ppm的钙、小于1ppm的铁、小于0.5％的盐和/或小于0.1％的降解聚合物。水性碱性物质可以是水性氢氧化钠(NaOH)。NaOH可用于将反应pH维持在9.5-10.0的典型范围内，并且中和由BPA与光气反应形成的HCl(将水转变成盐水)。可以通过氯化钠的电解来制造NaOH。在电解中形成并且存在于NaOH中的一种杂质是氯酸钠(NaClO3)。可以通过使得NaOH流与氢气反应，采用支撑在碳上的钌催化剂，来减少NaClO3的量。但是，不能保证所有存在的NaClO3都发生反应，所以总是有部分会留在经处理的NaOH溶液中。NaClO3是氧化剂，已经证实其与BPA发生反应。虽然NaClO3与BPA的反应产物尚未完全表征，但是相信BPA的酚基团的氧化导致形成苯醌结构，其通常是高度有颜色的。证实采用具有高水平的NaClO3的NaOH来生产聚碳酸酯树脂导致当模塑后具有颜色且颜色稳定性差的树脂。用于本发明的NaOH可含有小于10ppm的NaClO3。此外，可以通过采用10微米绝对介质(absolute media)进行过滤，从NaOH溶液去除固体颗粒。
高质量的光气可用于聚碳酸酯的聚合化。可以通过一氧化碳与氯的反应来产生光气。该反应通常以一氧化碳过量进行，其对于界面聚合化是惰性的。但是，在光气中会存在少量未反应的氯。在界面聚合化反应中，氯会与NaOH反应产生次氯酸钠(NaClO)，其会与BPA以类似于NaClO3的方式进行反应。氯还会与BPA直接发生反应。氯与BPA的反应会导致聚合物主链的氯化。当光气中的游离氯水平大于500ppm时产生的聚碳酸酯会导致聚碳酸酯树脂会具有大于200ppm的结合的氯原子。该树脂会具有增加的黄色和降低的颜色稳定性。当使用含有小于100ppm游离氯的光气时，在聚碳酸酯树脂中结合的氯原子水平可以小于20ppm。因此，重要的是控制通过光气引入的氯量。
光气与BPA反应产生聚碳酸酯粉末可以用光气来确保完全的分子量构建并使得残留的、未反应的BPA单体的量最小化。通常来说，8-10摩尔％过量的光气是足够的。当使用小于8摩尔％过量的光气时，不完全批料事件的风险较大，这导致聚合物的重均分子量(MW)低于所需情况，具有高于所需的OH端基水平，以及升高的残留单体的风险。通常来说，在聚碳酸酯中会存在小于50ppm的羟基端基，以及在聚碳酸酯中小于50ppm的残留BPA单体。
可以通过添加链终止剂或者封端剂来控制聚碳酸酯粉末的重均分子量(MW)。示例性封端剂包括酚、对-叔丁基酚以及对-异丙苯基酚(PCP)。封端剂的量可以是2.25-5.5摩尔％，并且可产生36000-17000克每摩尔(g/摩尔)的MW，采用聚碳酸酯标准的凝胶渗透色谱法(GPC)确定。更通常地，封端剂的量可以是2.9-4.3摩尔百分比(摩尔％)，并且可产生30000-21000g/摩尔的MW。可以在反应中采用封端剂，从而使得所得到的包括聚碳酸酯的组合物包含小于或等于150ppm，更具体来说，25-150ppm，甚至更具体来说，30-100ppm的游离羟基水平。
对于生产低颜色和颜色稳定的聚碳酸酯树脂而言，聚碳酸酯的反应后加工会是重要的。可以将含有聚碳酸酯、盐水、水不混溶溶剂和杂质的反应混合物视为批料。可以使得批料通过一系列纯化阶段排放并进行纯化。每个阶段可以由例如一个或多个液-液离心机构成。
在第一个纯化阶段中，可以从含有溶解的聚碳酸酯的二氯甲烷相分离盐水相。在第二个纯化阶段，可以从二氯甲烷相提取催化剂。这可以使用稀的水性盐酸完成。在第三个纯化阶段，可以通过采用高质量水来清洗二氯甲烷相，来去除残留的离子物质。通常从蒸汽冷凝得到高质量的水，或者采用去离子纯化来得到高质量的水，从而使得水中几乎不存在污染物。例如，高质量的水的导电率可以小于10微西门子/厘米(微西门子/cm)。作为结果，聚碳酸酯可以具有低的残留氯离子。显示当使用含有矿物质和金属杂质(例如，钙、硅、铁或者硫等)的水时，由后续的聚碳酸酯树脂制造的模制部件会具有增加的雾度和黄色。
在纯化之后，可任选地采用1-10微米的绝对过滤器对含有溶解的聚碳酸酯的非水性相进行过滤。然后可以通过蒸汽沉淀的方式对聚碳酸酯进行浓缩和隔离，这在与蒸汽的直接接触过程中即刻地闪蒸(flash)掉二氯甲烷溶剂。用于沉淀的蒸汽可以具有非常低的矿物质和离子含量，优选导电率值小于1微西门子/cm。可任选地采用1-50微米的绝对过滤器对用于隔离的蒸汽进行过滤。采用具有高矿物质或离子含量(大于10微西门子/cm)的蒸汽对树脂进行沉淀会导致聚碳酸酯树脂具有高的黄色和差的熔融稳定性。
可以从湿的聚碳酸酯分离二氯甲烷和蒸汽。二氯甲烷和蒸汽自身可以发生冷凝和分离。可以通过进行闪蒸作用使得回收的二氯甲烷是高纯度的，并且可以在将来的BPA的聚合化中再次使用。回收的水也可以是高纯度的，并且可用于纯化阶段来清洗或提取催化剂。回收的催化剂/水混合物可在将来的BPA的聚合化中再次使用。
可以在采用逆流蒸汽流动的塞流柱中，从湿的聚碳酸酯去除残留的二氯甲烷。可以在流化床干燥器中，采用加热空气，来从湿的聚碳酸酯去除残留水。然后可以收集得到的聚碳酸酯粉末。
总结来说，可以采用许多步骤来生产高质量的聚碳酸酯。可以使用低颜色并且特别是具有颜色稳定性的高纯度BPA。NaOH碱的氯酸钠含量可以是低的，并且可以进行过滤。光气的未反应氯含量可以是低的。可以使用确保完全聚合的保守反应条件。在纯化阶段期间，应该使用高纯度水来获得聚碳酸酯。
接着，还可以对形成聚碳酸酯树脂的混配过程进行优化。首先，在混配操作中，可以将制得的高纯度聚碳酸酯隔离和分离至指定仓。可以去除每个仓的任意残留粉末，以确保没有交叉污染。在运输之前，还可对用于将聚碳酸酯粉末从仓运输到挤出线的运输线进行清洁。可以使用经过滤的空气来进行运输。可以采用专用进料器，将任意添加剂(着色剂、稳定剂等)直接称量到挤出机中。
可以在挤出机中进行聚碳酸酯粉末的混配。挤出机可用于混配、模制、制粒或者形成膜、片或轮廓。此类挤出机通常具有加热的挤出筒以及在桶内旋转的一根或两根螺杆，从而将聚碳酸酯压制、熔融和挤出通过挤出喷头中的孔。可以将桶分成数个不同区，例如，进料区、过渡区、混合区、分散区和计量区。
可以在受控的温度下对聚碳酸酯以及添加剂进行熔融挤出。对于高等级聚碳酸酯树脂，通常可以使用58mm或70mm的挤出机。可以将聚碳酸酯熔融过滤通过30微米过滤器堆叠，以减少颗粒污染。可以使用较小目的过滤器(10微米)，来进一步改进产品质量。可以使用0.5微米过滤水的不锈钢水浴最小化污染。离开挤出机的聚碳酸酯树脂可以进行制粒并收集在包装中，例如，散装盒或者超级***袋。在挤出和封装过程期间小心排除会在空气和水传输***中存在的颗粒。
为此，混配过程中的两方面会与获得本发明的高质量聚碳酸酯树脂相关。首先，随着熔融过滤器尺寸变小，当聚碳酸酯通过过滤器通道时的剪切力和热量会增加。这会导致得到的聚碳酸酯的黄色增加。其次，可以向聚碳酸酯添加一定量的蓝色着色剂，以弥补任意黄色。一旦挤出机到达稳定运行状态并且开始生产球粒，可以将小的球粒样品模制成具有一定厚度的有色板片。可以记录颜色测量并与所需的产品规格进行对比。然后可以对着色剂的量或者它们的强度进行调节，从而使得聚碳酸酯产品符合规格。同样，通过控制聚碳酸酯的黄色，可以减少符合着色剂规格(b*)所需的着色剂的量(其增加亮度(L*))。
为了获得具有增加的透光性和清洁度的高质量聚碳酸酯，可以对进料到挤出机的速率、挤出机的扭矩、着色剂的设定点以及挤出机的温度进行优化。这可以使用反馈回路来完成，以获得所需的产品。通常作为线速率的百分比来测量着色剂。扭矩可以是70-90％。
在某些情况下，在聚酯碳酸酯与其添加剂的混配中，使用设计成使得剪切加热和黑斑产生最小化的挤出机会是有利的。例如，具有温和螺杆设计以及具有温和挤出条件的共转动相互缠结双螺杆挤出机是优选的。共转动相互缠结挤出机具有自擦拭螺杆元件的优点，从而使得黑斑产生最小化。温和螺杆设计是本领域已知的，并且通常使得高剪切混合元件(例如，宽至中等宽度捏合块和/或采用两个或三个圆形突出物元件的左手捏合块)的数量最小化，以实现熔融，并且采用低剪切混合元件(例如，ZME(察恩混合元件(Zahn MixingElements))、TME(涡轮混合元件)和/或SME(螺杆混合元件))使得任意添加剂/着色剂良好地分布混合。单螺杆挤出机可以提供低剪切熔融和混合，但是具有较高黑斑产生的劣势，因为其缺乏自擦拭能力。
除了使用低剪切挤出机之外，对于最低颜色、最高透光性树脂，使用温和挤出条件也会是有利的。这些条件是本领域已知的，并且通常使得比能最小化和/或使得扭矩最大化。可以对到达挤出机的进料速率、螺杆速度、着色剂浓度以及挤出机温度进行优化，从而使得比能最小化、扭矩最大化以及优化颜色和透光性。
为了获得高光学质量聚酯碳酸酯树脂和制品，通常有利的是排除非混溶树脂的污染物。引起非混溶雾度的树脂可以包括例如BPA聚碳酸酯。“聚碳酸酯”指的是具有如下化学式(1)的重复碳酸酯结构单元的组合物：
其中，R1基团总数的至少60％含有芳族部分，其余量是脂族、脂环族或芳族。
聚碳酸酯可以源自双酚A。每个R1基团可以是二价芳族基团，例如，源自化学式(3)的芳族二羟基化合物：
HO-A1-Y1-A2-OH (3)
其中，A1和A2分别是单环二价亚芳基，以及Y1是单键或者具有一个或两个原子的桥接基团，其将A1和A2分开。当A1和A2分别是亚苯基时，Y1可以是亚苯基上的每个羟基的对位。该类型基团的示意性非限制性例子是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2.2.1]-双环亚庚基(bicycloheptylidene)、亚乙基、异亚丙基、亚新戊基(neopentylidene)、环亚己基、环亚十五烷基(cyclopentadecylidene)、环亚十二烷基(cyclododecylidene)以及亚金刚烷基(adamantylidene)。桥接基团Y1可以是烃基或者饱和烃基，例如亚甲基、环亚己基或者异亚丙基。在一个实施方式中，一个原子将A1与A2分开。
包括在化学式(3)的范围内的是通式(4)的双酚化合物：
其中，Ra和Rb分别表示卤素原子或者单价烃基，并且可以是相同或者不同的；p和q分别独立地是0-4的整数；以及Xa表示单价或者化学式(5)或(6)的基团中的一种：
其中，Rc和Rd分别独立地是氢、C1-12烷基、C1-12环烷基、C7-12芳烷基、C1-12杂烷基或者环状C7-12杂芳基烷基，以及Re是二价C1-12烃基。Rc和Rd可以分别是相同的氢或者C1-4烷基，具体来说，相同的C1-3烷基基团，甚至更具体来说，甲基。
Rc和Rd可以一起来表示C3-20环亚烷基基团或者含杂原子的C3-20环状亚烷基基团，其包括碳原子和具有两价或更高价态的杂原子。这些基团可以是饱和或不饱和单环的形式，或者稠合多环体系，其中，稠环是饱和的、不饱和的或者芳族的。具体的含杂原子环状亚烷基基团包括至少一个具有2或更高价态的杂原子，以及至少2个碳原子。含杂原子环状亚烷基基团中的示例性杂原子包括-O-、-S-和-N(Z)-，其中，Z是选自氢、羟基、C1-12烷基、C1-12烷氧基或者C1-12酰基的取代基。
Xa可以是化学式(7)的取代的C3-18环亚烷基：
其中，Rr、Rp、Rq和Rt分别独立地是氢、卤素、氧或者C1-12有机基团；I是直接键、碳或者二价氧、硫或-N(Z)-，其中，Z是氢、卤素、羟基、C1-12烷基、C1-12烷氧基或者C1-12酰基；h是0-2，j是1或2，i是0或1的整数，以及k是0-3的整数，前提是，Rr、Rp、Rq和Rt中的至少两个在一起是环状脂族、芳族或杂芳族环。会理解的是，当稠环是芳族时，在化学式(7)中所示的环在环稠合处会具有不饱和碳碳连接。当k是1并且i是0时，化学式(7)中所示的环含有4个碳原子，当k是2时，所示的环含有5个碳原子，以及当k是3时，环含有6个碳原子。两个相邻基团一起(例如，Rq和Rt一起)可以形成芳族基团。此外，多个环可以一起形成不止一个芳族基团(例如，Rq和Rt一起形成一个芳族基团，以及Rr和Rp一起形成第二个芳族基团)。
当k是3以及i是0是，使用含取代或未取代环己烷的双酚，例如化学式(8)的双酚：
其中，每个Rf独立地是氢、C1-12烷基或者卤素；以及每个Rg独立地是氢或者C1-12烷基。取代基可以是脂族或芳族的，直链、环状、双环、支化、饱和或不饱和的。此类含环己烷双酚，例如2摩尔的酚与1摩尔的氢化异佛尔酮的反应产物可用于制造具有高玻璃转化温度和高的热变形温度的聚碳酸酯聚合物。拜耳公司(Bayer Co.)以商标名APEC*供给含环己基双酚的聚碳酸酯或者包含前述至少一种与其他双酚聚碳酸酯的组合。
具有化学式HO-R1-OH的其他可能的二羟基化合物包括化学式(9)的二羟基化合物：
其中，每个Rh独立地是卤素原子、C1-10烃基，例如，C1-10烷基、卤素取代的C1-10烃基，例如，C1-10取代的C1-10烷基基团，以及n是0-4。卤素可以是溴。
二羟基化合物的一些示意性例子包括如下：4,4’-二羟基联苯基、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、二(4-羟基苯基)甲烷、二(4-羟基苯基)联苯甲烷、二(4-羟基苯基)-1-萘基甲烷、1,2-二(4-羟基苯基)乙烷、1,1-二(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、2-(4-羟基苯基)-2-(3-羟基苯基)丙烷、二(4-羟基苯基)苯基甲烷、2,2-二(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、1,1-二(羟基苯基)环戊烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、1,1-二(4-羟基苯基)异丁烯、1,1-二(4-羟基苯基)环十二烷、反式-2,3-二(4-羟基苯基)-2-丁烯、2,2-二(4-羟基苯基)金刚烷基(adamantine)、α,α’-二(4-羟基苯基)甲苯、二(4-羟基苯基)乙腈、2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-乙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-正丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-仲丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-烯丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基苯基)六氟代丙烷、1,1-二氯-2,2-二(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-二(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二氯-2,2-二(5-苯氧基-4-羟基苯基)乙烯、4,4’-二羟基二苯甲酮、3,3-二(4-羟基苯基)-2-丁酮、1,6-二(4-羟基苯基)-1,6-己二酮、乙二醇二(4-羟基苯基)醚、二(4-羟基苯基)醚、硫化二(4-羟基苯基)、二(4-羟基苯基)亚砜、二(4-羟基苯基)砜、9,9-二(4-羟基苯基)氟、2,7-二羟基芘、6,6’-二羟基-3,3,3’,3’-四甲基螺环(二)茚满(“螺二茚满二酚”)、3,3-二(4-羟基苯基)苯酞、2,6-二羟基二苯并-对-二氧(杂)芑、2,6-二羟基噻蒽、2,7-二羟基酚黄素(phenoxathin)、2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪、3,6-二羟基二苯并呋喃、3,6-二羟基二苯并噻吩，以及2,7-二羟基咔唑、间苯二酚、取代的间苯二酚化合物，例如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、2,4,5,6-四氟间苯二酚或者2,4,5,6-四溴间苯二酚等；邻苯二酚；氢醌；取代的氢醌，例如2-甲基氢醌、2-乙基氢醌、2-丙基氢醌、2-丁基氢醌、2-叔丁基氢醌、2-苯基氢醌、2-异丙苯基氢醌、2,3,5,6-四甲基氢醌、2,3,5,6-四叔丁基氢醌、2,3,5,6-四氟氢醌以及2,3,5,6-四溴氢醌等，以及包含前述二羟基化合物中的至少一种的组合。
可以用化学式(3)表示的双酚化合物A的具体例子包括：1,1-二(4-羟苯基)甲烷、1,1-二(4-羟苯基)乙烷、2,2-二(4-羟苯基)丙烷(下文称作“双酚A”或者“BPA”、2,2-二(4-羟苯基)丁烷、2,2-二(4-羟苯基)辛烷、1,1-二(4-羟苯基)丙烷、1,1-二(4-羟苯基)正丁烷、2,2-二(4-羟基-1-甲苯基)丙烷、1,1-二(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷、3,3-二(4-羟苯基)苯并吡咯酮、2-苯基-3,3-二(4-羟苯基)苯并吡咯酮(PPPBP)以及1,1-二(4-羟基-3-甲苯基)环己烷(DMBPC)。也可以使用包括前述二羟基化合物中的至少一种的组合。
本文所用的“聚碳酸酯”包括：均聚聚碳酸酯、在碳酸酯中包括不同R1部分的共聚物(本文称作“共聚聚碳酸酯”)以及包括碳酸酯单元和其他类型聚合物单元(例如酯单元)的共聚物。聚碳酸酯可以是包含源自双酚A的单元的线性均聚物或共聚物，其中，每个A1和A2分别是对-亚苯基，以及Y1是化学式(3)中的异亚丙基。更具体地，聚碳酸酯中至少60％(更具体来说，至少80％)的R1基团可以源自双酚A。
可以通过在聚合过程中加入支化剂，制得支化的聚碳酸酯嵌段。这些支化剂包括多官能有机化合物，其含有选自下组的至少三种官能团：羟基、羧基、羧酸酐、卤甲酰以及前述官能团的混合物。具体例子包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏苯三酸三氯化物(trimellitictrichloride)(TMTC)、三对羟基苯基乙烷(THPE)、3,3-二-(4-羟基苯基)-羟吲哚(也称作靛红双酚)、三酚TC(1,3,5-三((对羟基苯基)-异丙基)苯)、三酚PA(4(4(1,1-双(对羟基苯基)-乙基)α,α-二甲基苄基)酚)、4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、苯均三酸和二苯酮四羧酸。支化剂的添加水平可以是0.05-2.0重量％。可以使用包含线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的混合物。
可以使用特定类型的支化剂来产生支化的聚碳酸酯材料。这些支化的聚碳酸酯材料从统计学上来说具有超过2个端基。支化剂的添加量(相对于双酚单体)足以实现所需的支化含量，即，超过2个端基。在添加了支化剂之后，聚合物的分子量会变得非常高，并且会导致光气化过程中的粘度问题。因此，在聚合化中可以使用增加量的链终止剂。当使用特定支化剂时，链终止剂的用量通常高于如果单独使用链终止剂的情况。链终止剂的用量通常高于5摩尔％且小于20摩尔％，相比于双酚单体。
支化剂可以是源自化学式(21)的三酸三氯结构：
其中，Z是氢、卤素、C1-3烷基、C1-3烷氧基、C7-12芳烷基、烷基芳基或者硝基，以及z是0-3；或者，支化剂源自与化学式(22)的三取代的酚的反应：
其中，T是C1-20烷基基团、C1-20亚烷氧基基团、C7-12芳基烷基或者烷基芳基基团，S是氢、卤素、C1-3烷基基团、C1-3烷氧基基团、C7-12芳基烷基、烷基芳基或者硝基基团，s是0-4。
在另一个实施方式中，支化剂是具有化学式(23)的结构：
在实施方式中特别有效的具体支化剂的例子包括：偏苯三酸三氯化物(TMTC)、三-对羟基苯基乙烷(THPE)和靛红双酚。在化学式(21)中，Z可以是氢，并且z可以是3。在化学式(22)中，S可以是氢，T可以是甲基，以及s可以是4。
根据实施方式用于制造聚合物的支化剂的相对量会取决于考虑事项的数量，例如，R1基团的类型、氰基酚的量以及所需的聚碳酸酯的分子量。通常来说，支化剂的量有效地提供0.1-10个支化单元每100个R1单元，具体来说，0.5-8个支化单元每100个R1单元，以及更具体来说，0.75-5个支化单元每100个R1单元。对于化学式(21)的支化剂，支化剂三酯基团的存在量为0.1-10个支化单元每100个R1单元，具体来说，0.5-8个支化单元每100个R1单元，以及更具体来说，0.75-5个三酯单元每100个R1单元。对于化学式(22)的支化剂，支化剂三碳酸酯基团的存在量为0.1-10个支化单元每100个R1单元，具体来说，0.5-8个支化单元每100个R1单元，以及更具体来说，0.75-5个三苯基碳酸酯单元每100个R1单元。在一些实施方式中，可以使用两种或更多种支化剂的组合。在一个实施方式中，组合物的聚碳酸酯具有大于或等于1％或者大于或等于2％或者大于或等于3％或者1-3％的支化水平。
本发明包括的实施方式可以使用各种类型的封端剂。可以基于所述聚碳酸酯的分子量以及所述支化剂所赋予的所述支化水平，来选择封端剂。封端剂可以选自以下至少一种：酚或者含一个或多个取代的酚，所述取代是以下至少一种：脂族基团、烯烃基团、芳族基团、卤素、酯基团和醚基团。封端剂可以选自以下至少一种：酚、对叔丁基酚或者对异丙苯基酚。
本发明包括的聚碳酸酯可以不使用熔融聚合过程来制造所述碳酸酯中的至少一种。可以对方案进行调整，从而获得本发明范围内所需的产品，并且这不需要过多的实验即可完成。在一些实施方式中，聚合物组合物可以包括聚酯。聚酯含有化学式(10)的重复单元：
其中，D是源自二羟基化合物的二价基团，并且可以是例如，C2-10亚烷基基团、C6-20脂环族基团、C6-20芳族基团或者聚氧化烯基团，其中，亚烷基基团含有2-6个碳原子，具体来说，2个、3个或者4个碳原子；以及T是源自二羧酸的二价基团，并且可以是例如，C2-10亚烷基基团、C6-20脂环族基团、C6-20烷基芳族基团或者C6-20芳族基团。D可以是具有直链、支化或者环状(包括多环)结构的C2-30亚烷基基团。D可以源自上文化学式(4)的芳族二羟基化合物和/或D可以源自上文化学式(9)的芳族二羟基化合物。
可用于制备聚酯单元的芳族二羧酸的例子包括：间苯二酸或对苯二酸、1,2-二(对羧基苯基)乙烷、4,4’-二羧酸联苯醚、4,4’-二苯酸，以及包括前述酸中的至少一种的组合。还可存在含有稠环的酸，例如1,4-、1,5-或2,6-萘二羧酸。具体的二羧酸是对苯二酸、间苯二酸、萘二羧酸、环己烷二羧酸，或其组合。具体二羧酸包括间苯二酸和对苯二酸的组合，其中，间苯二酸与对苯二酸的重量比是91:9至2:98。D可以是C2-6亚烷基基团，以及T可以是对亚苯基、间亚苯基、萘、二价环脂族基团，或其组合。这类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷基二醇酯)。
聚酯还可包括含芳基化物单元的芳化酯单元，并且源自1当量间苯二酸衍生物和/或对苯二酸衍生物的反应产物。芳基化单元如化学式(9)所示：
其中，Rf和u如上文对于化学式(7)所定义，并且m大于或等于4。在一个实施方式中，m是4-50，具体来说，5-30，更具体来说，5-25，仍然更具体来说，10-20。同样在一个实施方式中，m小于或等于100，具体来说，小于或等于90，更具体来说，小于或等于70，仍然更具体来说，小于或等于50。会理解的是，m的上端点值和下端点值是可独立组合的。在另一个实施方式中，间苯二酸酯与对苯二酸酯的摩尔比可以是约0.25:1至约4.0:1。在具体实施方式中，芳基化酯单元由间苯二酸酯-对苯二酸酯单元构成。在另一个实施方式中，芳基化酯单元源自1当量间苯二酸衍生物和/或对苯二酸衍生物与化学式(7)的间苯二酚的反应产物。此类芳基化酯单元对应于源自间苯二酚的R1。
示例性芳基化酯单元是芳族聚酯单元，例如，间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚酯单元、间苯二酸酯-对苯二酸酯-双酚酯单元，或者包括它们中的每一种的组合。具体的芳基化酯单元包括：聚(间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚)酯、聚(间苯二酸酯-对苯二酸酯-双酚A)酯、聚[(间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚)酯-共-(间苯二酸酯-对苯二酸酯-双酚A)]酯，或者包括它们中的至少一个的组合。在一个实施方式中，芳基化酯单元是聚(间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚)酯。在一个实施方式中，芳基化酯单元包括间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚酯单元，其含量大于或等于95摩尔％，具体地，大于或等于99％，更具体地，大于或等于99.5摩尔％，以聚芳基化单元中的酯单元的总摩尔数计。在另一个实施方式中，芳基化酯单元没有被含非芳族烃取代基(例如，烷基、烷氧基或者亚烷基取代基)取代。
聚酯可以包括包含对苯二甲酸亚烷基二醇酯重复酯单元与另一酯基团的共聚物。具体来说，酯单元可以包括不同对苯二甲酸亚烷基二醇酯单元，其可以在聚合物链中作为单独的单元存在，或者作为聚(对苯二甲酸亚烷基二醇酯)的单元存在。例如，聚酯共聚物可以包括聚(1,4-环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯)-共-聚(对苯二甲酸乙二酯)，当聚合物包含大于或等于50摩尔％的聚(对苯二甲酸乙二酯)时，缩写为PETG，以及当聚合物包含大于50摩尔％的聚(1,4-环己烷二亚甲基对苯二甲酸)时，缩写为PCTG。
聚酯可以包括聚(亚烷基环烷基二羧酸酯)。对于它们来说，具体例子是具有化学式(34)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)：
其中，如化学式(8)所采用的描述，D是源自环己烷二甲醇的二亚甲基环己烷基团，以及T是源自环己烷二羧酸酯的环己烷环或其化学等价形式，并且选自顺式异构体、反式异构体或者顺式和反式异构体的组合。
聚合物组合物可以包括聚硅氧烷。聚硅氧烷(本文也称作“聚二有机硅氧烷”)具有化学式(11)的重复单元
其中，每个存在的R是相同或不同的，并且是C1-13单价有机基团。例如，每个R可以独立地是C1-13烷基基团、C1-13烷氧基基团、C2-13烯基基团、C2-13烯氧基基团、C3-6环烷基基团、C3-6环烷氧基基团、C6-14芳基基团、C6-10芳氧基基团、C7-13芳基烷基基团、C7-13芳基烷氧基基团、C7-13烷基芳基基团或者C7-13烷基芳氧基基团。前述基团可以被氟、氯、溴或碘或其组合完全或者部分卤化。可以将上述R基团的组合用于同一共聚物中。在一个实施方式中，聚硅氧烷包括的R基团可以具有最小烃含量。具有最小烃含量的R基团可以是甲基基团。
取决于聚合物组合物中各组分的类型和相对量、所需的组合物性质以及类似考虑，化学式(11)中的E值可以发生宽泛地变化。本文中，E的平均值可以是2-1000，具体来说，10-100，更具体来说，25-75，更具体来说，40-50。E的平均值可以是4-60，具体来说，16-50，具体来说，20-45，以及更具体来说，25-45。E的平均值可以是4-15，具体来说，5-15，更具体来说，6-15，以及仍然更具体来说，7-12。
聚二有机硅氧烷单元可以源自化学式(12)的二羟基芳族化合物：
其中，E如上文所定义；每个R可以独立地是相同或者不同的，并且如上文所定义；以及每个Ar可以独立地是相同或不同的，并且是取代或未取代的C6-30亚芳基基团，其中，键与芳族部分直接相连。化学式(12)中的示例性Ar基团可源自C6-30二羟基芳族化合物，例如，上式(3)、(4)、(8)或(9)的二羟基芳族化合物。也可以使用包括前述二羟基芳族化合物中的至少一种的组合。示例性二羟基芳族化合物是间苯二酚(即，1,3-二羟基苯)、4-甲基-1,3-二羟基苯、5-甲基-1,3-二羟基苯、4,6-二甲基-1,3-二羟基苯、1,4-二羟基苯、1,1-二(4-羟基苯基)甲烷、1,1-二(4-羟基苯基)乙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丁烷、2,2-二(4-羟基苯基)辛烷、1,1-二(4-羟基苯基)丙烷、1,1-二(4-羟基苯基)正丁烷、2,2-二(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、二(4-羟基苯基硫化物)以及1,1-二(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷。也可以使用包括前述二羟基化合物中的至少一种的组合。二羟基芳族化合物可以是未取代的，或者没有被含非芳族烃取代基(例如，烷基、烷氧基或者亚烷基取代基)取代。
当Ar源自间苯二酚时，聚二有机硅氧烷重复单元可以源自化学式(13)的二羟基芳族化合物：
或者，当Ar源自双酚A时，聚二有机硅氧烷重复单元可以源自化学式(14)的二羟基芳族化合物：
式中E如上文所定义。
聚二有机硅氧烷单元可以源自化学式(15)的二羟基芳族化合物：
其中，R和E如上文所述，以及每个存在的R2独立地是二价C1-30亚烷基或C7-30亚芳基-亚烷基，以及其中，聚合化聚硅氧烷单元是其对应的二羟基芳族化合物的反应残留物。当R2是C7-30亚芳基-亚烷基时，聚二有机硅硅氧烷单元可以源自化学式(16)的二羟基芳族化合物：
其中，R(例如，芳基(如苯基、氯苯基或甲苯基)或者C1-8烷基(如甲基、卤烷基(如三氟丙基)或者氰基烷基)以及E如上文所定义。每个R3独立地是二价C2-8脂族基团(例如，二亚甲基、三亚甲基或者四亚甲基)。每个M可以是相同或者不同的，并且可以是卤素(例如，溴或氯)、氰基、硝基、C1-8烷基硫、C1-8烷基(例如，甲基、乙基或丙基)、C1-8烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基或丙氧基)、C2-8烯基、C2-8烯氧基基团、C3-8环烷基、C3-8环烷氧基、C6-10芳基(例如，苯基、氯苯基或者甲苯基)、C6-10芳氧基、C7-12芳基烷基、C7-12芳基烷氧基、C7-12烷基芳基或者C7-12烷基芳氧基，其中，每个n独立地是0、1、2、3或4。例如，M可以是甲氧基，n可以是1，R2可以是二价C1-C3脂族基团，以及R可以是甲基。
M可以是溴或氯、烷基基团(例如，甲基、乙基或丙基)、烷氧基基团(例如，甲氧基、乙氧基或丙氧基)或者芳基基团(苯基、氯苯基或甲苯基)；R3可以是二亚甲基、三亚甲基或四亚甲基基团；以及R可以是C1-8烷基、卤代烷基(例如，三氟丙基、氰基烷基)或者芳基(例如，苯基、氯苯基或甲苯基)。R可以是甲基，或者甲基与三氟丙基的组合，或者甲基和苯基的组合。M可以是甲氧基，n可以是0或1，R3可以是二价C1-3脂族基团，以及R可以是甲基。
聚二有机硅氧烷单元可以源自化学式(17)的二羟基芳族化合物：
式中E如上文所述。
聚二有机硅氧烷单元可以源自化学式(18)的二羟基芳族化合物：
式中E如上文所定义。
二羟基聚硅氧烷通常可以由化学式(19)的取代的硅氧烷的官能化来制造：
式中，R和E如先前所定义，以及Z是H、卤素(例如，Cl、Br、I)或者羧酸酯。示例性羧酸酯包括乙酸酯、甲酸酯以及苯甲酸酯等。在Z是H的示例性实施方式中，化学式(19)的化合物可以通过与脂族不饱和一羟基酚的铂催化加合来制备。示例性脂族不饱和一羟基酚包括例如：丁子香酚、2-烯丙基酚、4-烯丙基酚、4-烯丙基-2-甲基酚、4-烯丙基-2-苯基苯酚、4-烯丙基-2-溴酚、4-烯丙基-2-叔丁氧基酚、4-苯基-2-烯丙基酚、2-甲基-4-丙烯基酚、2-烯丙基-4,6-二甲基酚、2-烯丙基-4-溴-6-甲基酚、2-烯丙基-6-甲氧基-4-甲基酚以及2-烯丙基-4,6-二甲基酚。也可以使用包括前述物质中的至少一种的组合。其中，Z是卤素或者羧酸酯，可以通过与化学式(3)、(4)、(8)、(9)的二羟基芳族化合物或者包含前述二羟基芳族化合物中的至少一种的组合的反应，来完成官能化。化学式(12)的化合物可以由α,Ω-二乙酰氧基聚二有机硅氧烷和二羟基芳族化合物在相转变条件下形成。
聚合物组合物可以包括一种或多种共聚物。共聚物的例子包括聚碳酸酯-聚酯、聚碳酸酯-聚硅氧烷、聚酯-聚硅氧烷以及聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷。
聚酯-聚碳酸酯共聚物的酯单元与碳酸酯单元的摩尔比可以是1:99至99:1，具体来说，10:90至90:10，更具体来说，25:75至75:25。聚酯-聚碳酸酯可以具有化学式(114)所示的结构：
其中，Rf、u、m、n和R1如上文所定义。聚酯-聚碳酸酯中的间苯二酸酯-对苯二酸酯酯单元与碳酸酯单元的摩尔比可以是1:99至99:1，具体来说，5:95至90:10，更具体来说，10:90至80:20。R1可以包括间苯二酚重复单元。R1可以包括二芳基碳酸酯重复单元。如果R1同时包括间苯二酚重复单元和二芳基碳酸酯重复单元，则存在的间苯二酚碳酸酯单元与双酚碳酸酯单元的摩尔比可以是1:99至100:0。可以通过调节二酰氯(diacid chloride)加合过程中的间苯二酚对于二酰氯(diacid chloride)的摩尔过量、碱性物质与二酰氯(diacidchloride)的摩尔比，以及低聚步骤期间的盐浓度，来控制芳基化物嵌段的MW，这是本领域已知的(例如，美国专利申请2006 0160961A1)。聚酯-聚碳酸酯单元中的含芳基化物单元的Mw可以是2000-100000克/摩尔，具体来说，3000-75000克/摩尔，更具体来说，4000-50000克/摩尔，更具体来说，5000-18000克/摩尔，以及仍然更具体来说，9000-14000克/摩尔。采用GPC，使用交联苯乙烯-二乙烯基苯柱，来进行分子量确定，样品浓度为1毫克每毫升，采用聚碳酸酯标准校准。以1.0mL/分钟的流量，以二氯甲烷作为洗脱剂，来对样品进行洗提。
聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可以是端基被聚硅氧烷重复单元官能化的聚碳酸酯。聚硅氧烷端基可以具有小于或等于15个硅氧烷单元。聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可以包括1-60摩尔％(具体来说，3-50摩尔％)的聚二有机硅氧烷嵌段，相对于聚碳酸酯嵌段的摩尔计。聚硅氧烷共聚物可以包括酯重复单元(例如，间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚酯重复单元)、碳酸酯单元(例如，双酚A重复单元)，或者包括前述一种或两种的组合。聚硅氧烷共聚物可以包括含芳基化物单元，例如，在聚酯中和/或在聚碳酸酯重复单元中。含芳基化物聚硅氧烷共聚物可以包括50-99摩尔％的芳基化物酯单元，具体来说，58-90摩尔％的芳基化物酯单元；0-50摩尔％的芳族碳酸酯单元(例如，间苯二酚碳酸酯单元、双酚碳酸酯单元以及诸如脂族碳酸酯单元之类的其他碳酸酯单元)，以聚硅氧烷共聚物中的重复单元的总摩尔计。具体来说，含芳基化物聚硅氧烷共聚物可以包括0-30摩尔％的间苯二酚碳酸酯单元，具体来说，5-20摩尔％的间苯二酚碳酸酯单元；以及0-35摩尔％的双酚碳酸酯单体，具体来说，5-35摩尔％的双酚碳酸酯单元，以聚硅氧烷共聚物中的重复单元的总摩尔计。
聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷包括如下那些，其具有化学式(1)的聚碳酸酯单元(其中，R1是C6-30亚芳基基团)，源自化学式(14)、(17)或(18)的硅氧烷二醇的聚硅氧烷单元，以及T是C6-30亚芳基基团的聚酯单元。T可以源自间苯二酸和/或对苯二酸，或其反应性化学等价物。R1可以源自化学式(9)的间苯二酚或者化学式(9)的间苯二酚与化学式(4)的双酚的组合的碳酸酯反应产物。
聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷共聚物可以包括量为0.1-25重量百分比(重量％)、具体来说0.2-10重量％、更具体0.2-6重量％、甚至更具体0.2-5重量％以及仍然更具体0.25-2重量％的硅氧烷单元，以聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷共聚物的总重计，前提是，通过聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷共聚物三元共聚物的聚合物主链中的聚硅氧烷单元的共价键合来提供硅氧烷单元。聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷共聚物可以包括0.1-49.85重量％的碳酸酯单元，50-99.7重量％的酯单元，以及0.2-6重量％的聚硅氧烷单元，以聚硅氧烷单元、酯单元和碳酸酯单元的总重计。或者，聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷共聚物可以包括0.25-2重量％的聚硅氧烷单元，60-96.75重量％的酯单元，以及3.25-39.75重量％的碳酸酯单元，以聚硅氧烷单元、酯单元和碳酸酯单元的总重计。
聚碳酸酯-聚酯-聚硅氧烷共聚物可以包括在整个共聚物中随机分布的重复单元。或者，可能希望在聚碳酸酯单元中分布聚硅氧烷单元，从而排除形成聚硅氧烷-酯连接。或者，可能希望使得聚硅氧烷单元主要分布在聚酯单元中。在一个实施方式中，在存在端基官能化聚硅氧烷的情况下，完成低聚化来形成聚酯单元，此时，大量的硅氧烷被结合到聚芳基化物嵌段中。在添加了第二二羟基芳族化合物之后，通过添加羰基源，将余下的未反应的端基官能化聚硅氧烷结合到碳酸酯嵌段中。在第二个实施方式中，在不存在端基官能化聚硅氧烷的情况下完成低聚化以形成聚酯单元，将端基官能化聚硅氧烷与二羟基芳族化合物一起加入反应，之后加入羰基源。在一个实施方式中，端基官能化的聚硅氧烷是羟基封端的聚硅氧烷。在另一个实施方式中，在二羟基芳族化合物之前加入羟基封端的聚硅氧烷，并且与加入的一部分羰基源反应。如本文所述，部分羟基封端的聚硅氧烷(例如，源自丁子香酚的那些)的反应性可以低于二羟基芳族化合物(例如，间苯二酚和/或双酚)，因而可以提供在稍后反应中形成的聚合物区段中更为富集的聚硅氧烷分布。在另一个实施方式中，二羟基芳族化合物和羰基源部分是在加入了羟基封端的聚硅氧烷之后加入到聚合化中的。在端基官能化聚硅氧烷小于或等于15个硅氧烷单元的实施方式中，根据该方法制备的聚硅氧烷共聚物组合物具有低雾度。
在希望使得聚硅氧烷单元与碳酸酯单元在聚碳酸酯单元中随机分布的另一个实施方式中，二羟基芳族化合物和/或羟基封端聚硅氧烷转变至其对应的双氯甲酸酯，之后缩合形成聚碳酸酯的碳酸酯连接基团。在该过程中，首先采用相转变催化剂，在二相介质中制备聚芳基化物低聚物，不存在胺或者缩合催化剂。在一个实施方式中，采用间苯二酚来制备聚芳基化物低聚物，其中，间苯二酚包括低聚物端基。聚芳基化物低聚物和过量的间苯二酚可以在2-11的pH下发生光气化。在一个实施方式中，聚芳基化物低聚物在4-10(具体来说，5-8)的pH下发生光气化，以提供氯甲酸酯端基，之后与羟基封端聚硅氧烷在约为8.5-11的pH下反应足够的时间(例如，小于或等于20分钟)。可以进一步加入二羟基芳族化合物(例如，间苯二酚和/或双酚)以及额外加入羰基源(例如，光气)。在反应中，可以通过添加缩合催化剂(例如，叔胺)，来增加聚合物的分子量。任选地，可以加入额外的光气以确保结合了基本上所有的酚端基。在另一个实施方式中，采用相转变催化剂，并且添加羟基封端聚硅氧烷，进行低聚化来制备羟基封端聚芳基化物。在一个示例性实施方式中，相转变催化剂的化学式为(R)4Q-X，其中，R、Q和X如上文所定义。组合发生光气化，在2-11的pH(具体来说，4-10的pH，以及更具体来说，4-7的pH)将酚羟基端基转变成氯甲酸酯基团。向氯甲酸酯的组合添加第二二羟基芳族化合物(例如，间苯二酚和/或双酚)，并在7.7-11.5的pH(具体来说，8-9的pH)下缩合，以及氯甲酸酯和二羟基芳族化合物与额外的光气和叔胺发生反应。如果需要的话，可以添加额外的光气来完成聚合化。
任选地，在光气化之后，可以在2-11的pH下，向含羟基封端硅氧烷、过量的间苯二酚和叔胺催化剂的聚芳族化物低聚物加入第二二羟基芳族化合物。在一个实施方式中，对于前半部分所需的光气，混合物在6-8的pH发生光气化，之后对于后半部分的光气化，pH为8.5-10.5。
硅氧烷-聚酯-聚碳酸酯共聚物的Mw可以是15000-100000克/摩尔，具体来说，16000-75000克/摩尔，更具体来说，17000-50000克/摩尔，更具体来说，17000-45000克/摩尔，以及仍然更具体来说，18000-30000克/摩尔。采用GPC，使用交联苯乙烯-二乙烯基苯柱，来进行分子量确定，样品浓度为1毫克每毫升，采用聚碳酸酯标准校准。以约1.0mL/分钟的流量，以二氯甲烷作为洗脱剂，来对样品进行洗提。
聚合物组合物可以包括两种或更多种聚硅氧烷、聚酯、聚碳酸酯以及包括前述一种或多种的共聚物。聚合物组合物可以包括聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和聚碳酸酯，并且聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物存在的量可以是5-50重量份数，更具体来说，10-40重量份数，以聚碳酸酯和任意冲击改性剂为100重量份数计。
例如，聚合物组合物可以包括聚硅氧烷共聚物组合物和聚酯，其重量比为1:99至99:1，具体来说，10:90至90:10，以及更具体来说，30:70至70:30，以聚硅氧烷共聚物组合物和聚酯的总重计。
聚合物组合物可以包括聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和溴化聚碳酸酯。例如，聚合物组合物可以包括大于或等于5重量％(具体来说，5-80重量％)的聚(硅氧烷-共-碳酸酯)；大于或等于20重量％(具体来说，20-95重量％)的溴化聚碳酸酯(例如，源自2,2’6,6’-四溴-4,4’-异亚丙基二酚(2,2-二(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷(TBBPA)和源自至少一个二羟基芳族化合物(其不是TBBPA(“TBBPA共聚物”)的碳酸酯单元的溴化聚碳酸酯)；以及任选地，不同于聚(硅氧烷-共-碳酸酯)和TBBPA共聚物的聚碳酸酯。以聚(硅氧烷-共-碳酸酯)、TBBPA共聚物和任选的第三聚碳酸酯的总重计，第三聚碳酸酯存在的量可以是8-12重量％。
聚合物组合物可以包括聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和溴化低聚物。聚合物组合物可以包括大于或等于5重量％(具体来说，5-80重量％)的聚(硅氧烷-共-碳酸酯)；大于或等于20重量％(具体来说，20-95重量％)的溴化低聚物；以及，任选地，不同于聚(硅氧烷-共-碳酸酯)和溴化低聚物的聚碳酸酯。聚合物组合物可以包括大于或等于0.3重量％的硅氧烷和大于或等于7.8重量％的溴，以聚(硅氧烷-共-碳酸酯)、溴化低聚物和任选的第三聚碳酸酯的总重计。以聚(硅氧烷-共-碳酸酯)、溴化低聚物和任选的第三聚碳酸酯的总重计，第三聚碳酸酯存在的量可以是8-12重量％。溴化低聚物的重均分子量可以是1000-10000。
包含聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和溴化低聚物或溴化聚碳酸酯的聚合物组合物可以包括大于或等于0.3重量％的硅氧烷和大于或等于7.8重量％的溴，以聚合物组合物的总重计。
在一些实施方式中，聚合物层可以是2-15mm，具体地，6-13mm，更具体地，8-13mm。聚合物层可以是2-15mm，具体地，2-12mm，更具体地，5-8mm。
聚合物层可以包括FRPC3，并且厚度可以是2-15mm，具体地，6-15mm，更具体地，8-13mm，或者小于或等于12mm，具体地，2-12mm，更具体地，5-8mm。聚合物层可以包括非FRPC，并且厚度可以是2-15mm，更具体地，6-13mm，更具体地，8-13mm。聚合物层可以包括FRPC1，并且厚度可以是2-15mm，具体地，3-13mm。聚合物层可以包括FRPC2，并且厚度可以是2-15mm，具体地，3-13mm。聚合物层可以包括FRPC4，并且厚度可以是2-15mm，具体地，3-13mm。聚合物层可以包括FST1，并且厚度可以是2-15mm，具体地，3-13mm，并且，可以层叠到厚度大于0.7mm，具体地，大于或等于0.8mm的玻璃层。聚合物层可以包括FST2，并且厚度可以是2-15mm，具体地，3-13mm。聚合物层可以包括FST3，并且厚度可以是2-15mm，具体地，3-13mm。聚合物层可以包括阻燃剂。阻燃剂包括含有磷、溴和/或氯的有机化合物。出于法规原因，在某些应用中会优选非溴化物和非氯化物含磷阻燃剂，例如，有机磷酸盐/酯和含有磷-氮键的有机化合物。
一种类型的有机磷酸酯是化学式(GO)3P＝O的芳族磷酸酯，其中，每个G独立地是烷基、环烷基、芳基、烷基芳基或者芳基烷基基团，前提是至少一个G是芳族基团。可以将2个G基团连接在一起提供环状基团，例如，二苯基季戊四醇二磷酸酯。芳族磷酸酯包括：苯基二(十二烷基)磷酸酯、苯基二(新戊基)磷酸酯、苯基二(3,5,5’-三甲基己基)磷酸酯、乙基二苯基磷酸酯、2-乙基己基二(对甲苯基)磷酸酯、二(2-乙基己基)对甲苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、二(2-乙基己基)苯基磷酸酯、三(壬基苯基)磷酸酯、二(十二烷基)对甲苯基磷酸酯、二丁基苯基磷酸酯、2-氯乙基二苯基磷酸酯、对甲苯基二(2,5,5’-三甲基己基)磷酸酯或者2-乙基己基二苯基磷酸酯等。具体的芳族磷酸酯是如下这种，其中，每个G是芳族的，例如，三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯以及异丙氧基化三苯基磷酸酯等。
二官能或者多官能的芳族含磷化合物如下化学式所示：
其中，每个G1独立地是具有1-30个碳原子的烃；每个G2独立地是具有1-30个碳原子的烃或者烃氧基；每个X独立地是溴或氯；m是0-4，以及n是1-30。该类型的二官能或者多官能的芳族含磷化合物包括：间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氢醌的二(二苯基)磷酸酯和双酚A的二(二苯基)磷酸酯，以及它们分别的低聚配对物和聚合配对物等。
含磷-氮键的阻燃剂化合物包括：氯化磷腈、磷酯酰胺、磷酸酰胺、膦酸酰胺、次膦酸酰胺以及三(氮丙啶基)氧化膦。具体例子包括如下化学式的磷酰胺：
其中，每个A部分是2,6-二甲基苯基部分或者2,4,6-三甲基苯基部分。这些磷酰胺是哌嗪型磷酰胺。
其他含磷-氮键的阻燃剂化合物包括膦腈。具体例子包括如下化学式的膦腈：
其中，X是-O-苯基、烷基-苯基、二烷基苯基或者三烷基苯基。膦腈的示意性例子会包括购自大冢化学品有限公司(Otsuka Chemical Co.,Ltd)的SPB-100(X为苯基)。
当使用时，含磷阻燃剂存在的量可以是0.1-30重量份数，具体来说，1-20重量份数，以所有组成(排除任意填料)的重量为100份数计。
卤化材料也可用作阻燃剂，例如，化学式(20)的卤化化合物和聚合物：
其中，R是亚烷基、次烷基或者环脂族连接(例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基(isopropylene)、异亚丙基(isopropylidene)、异亚丁基、次戊基、环亚己基以及环亚戊基等)，选自下组的连接：氧醚、羰基、胺、含硫连接(例如，硫化物、亚砜或者砜)以及含磷连接等，或者R还可由两个或更多个亚烷基或者次烷基连接构成，它们通过如下基团连接，如芳族、氨基、醚、羰基、硫化物、亚砜、砜以及含磷连接等；Ar和Ar’可以是相同或者不同的，并且是单碳环或者多碳环芳族基团，例如，亚苯基、亚联苯基、三亚苯基以及亚萘基等；Y是有机、无机或有机金属基团，例如卤素(如，氯、溴、碘或氟)、通式OE的醚基团，其中，E是类似于X的单价烃基团、R所示类型的单价烃基或者其他取代基(例如，硝基或者氰基等)，取代基是基本惰性的，提供至少1个以及优选2个卤原子每个芳基核；每个X是相同或不同的，并且是单价烃基例如，烷基(如，甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基以及癸基等)、芳基(如，苯基、萘基、联苯基、二甲苯基以及甲苯基等)、芳基亚烷基(如，苄基以及亚乙基苯基等)、环脂族(如，环戊基以及环己基等)以及其中含有惰性取代基的单价烃基团；字母d表示从1到包括Ar或Ar’的芳环上的可取代氢的数量的最大值的整数；字母e表示从0到R上可取代氢的数量的最大值的整数；字母a、b和c表示包括0的整数，前提是当b不是0时，a或c都不可以是0，或者a或c是0但是不可以两者都是0，或者当b是0时，芳族基团通过直接碳-碳键接合；芳族基团Ar和Ar’上的羟基和Y取代基可以在芳环上作为邻位、间位或者对位变化，并且基团相互之间可以是任意可能的几何关系。
包括在上述化学式范围内的有：2,2-二-(3,5-二氯苯基)-丙烷；二-(2-氯苯基)-甲烷；二(2,6-二溴苯基)-甲烷；1,1-二-(4-碘苯基)-乙烷；1,2-二-(2,6-二氯苯基)-乙烷；1,1-二-(2-氯-4-碘苯基)乙烷；1,1-二-(2-氯-4-甲基苯基)-乙烷；1,1-二-(3,5-二氯苯基)-乙烷；2,2-二-(3-苯基-4-溴苯基)-乙烷；2,6-二-(4,6-二氯萘基)-丙烷；2,2-二-(2,6-二氯苯基)-戊烷；2,2-二-(3,5-二溴苯基)-己烷；二-(4-氯苯基)-苯基-甲烷；二-(3,5-二氯苯基)-环己基甲烷；二-(3-硝基-4-溴苯基)-甲烷；二-(4-羟基-2,6-二氯-3-甲氧基苯基)-甲烷；以及2,2-二-(3,5-二氯-4-羟基苯基)-丙烷、2,2二-(3-溴-4-羟基苯基)-丙烷。包括在上述结构式范围内的还有：1,3-二氯苯、1,4-二溴苯、1,3-二氯-4-羟基苯，以及联苯，如2,2’-二氯联苯、聚溴化1,4-联苯氧基苯、2,4’-二溴联苯基和2,4’-二氯联苯，以及十溴联苯氧化物等。
其他可用的是低聚卤化芳族化合物和聚合卤化芳族化合物，例如双酚A和四溴双酚A与碳酸酯前体(例如，光气)的共聚碳酸酯。金属配合剂(例如，氧化锑)可以与阻燃剂一起使用。当存在时，含卤素阻燃剂存在的量可以是1-25重量份数，具体来说，2-20重量份数，以所有组成(排除任意填料)的重量为100份数计。
聚合物组合物可以基本不含氯和溴。基本不含氯和溴指的是材料的生产没有故意添加氯或溴或者含氯或溴的材料。但是，理解的是，为了有助于生产多种产品，会存在一定量的交叉污染，导致通常是每百万份重量份数的溴和/或氯水平。在该理解的基础上，可以容易地知道，基本不含溴和氯可以定义为溴和/或氯含量小于或等于100每百万重量份(ppm)、小于或等于75ppm或者小于或等于50ppm。当该定义用于阻燃剂时，其是基于阻燃剂的总重计。当该定义用于聚合物组成时，其是以(排除任意填料的)组成的总重计。
无机阻燃剂还可使用例如，C2-16烷基磺酸盐，如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛烷磺酸钾和全氟己烷磺酸四乙基铵，芳族磺酸盐，如苯磺酸钠以及甲苯磺酸钠(NATS)等，芳族砜硫酸盐，如二苯基砜磺酸钾(KSS)等；通过例如碱金属或碱土金属(例如，锂、钠、钾、镁、钙和钡盐)与无机酸络合盐(例如，氧络阴离子)反应形成的盐，例如，碳酸的碱金属和碱土金属盐，如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3和BaCO3，或者氟阴离子络合物，如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6和/或Na3AlF6等。单独使用Rimar盐和KSS和NATS或者与其他阻燃剂结合，是特别有用的。当存在时，无机阻燃剂盐存在的量通常是0.01-10重量份数，更具体来说，0.02-1重量份数，以聚碳酸酯和冲击改性剂为100重量份数计。单独使用Rimar盐和KSS和NATS或者与其他阻燃剂结合，是特别有用的。以组合物的总重量计，全氟烷基磺酸盐存在的量可以是0.30-1.00重量％，具体来说，0.40-0.80重量％，更具体来说，0.45-0.70重量％。最终聚合物组合物中存在的芳族磺酸盐的量可以是0.01-0.1重量％，具体来说，0.02-0.06重量％，以及更具体来说，0.03-0.05重量％。芳族砜磺酸盐的示例性量可以是0.01-0.6重量％，具体来说，0.1-0.4重量％，以及更具体来说，0.25-0.35重量％，以聚合物组合物的总重计。
可以使用包括前述盐中的至少一种的组合，例如，全氟烷基磺酸盐和芳族磷酸酯，或者芳族磷酸酯和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的组合。金属配合剂(例如，氧化锑)可以与阻燃剂一起使用。
在组合物中还可使用抗滴落剂，例如形成原纤维或者不形成原纤维的含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)。抗滴落剂可以被上文所述的刚性共聚物，例如苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)包封。包封在SAN中的PTFE被称作TSAN。可以通过在存在含氟聚合物(例如，水性分散体)的情况下，对包封聚合物进行聚合来制造包封的含氟聚合物。相对于PTFE，TSAN可以提供明显优势，因为TSAN可以更容易地分散在组合物中。TSAN可以包括50重量％的PTFE和50重量％的SAN，以包封的含氟聚合物的总重计。SAN可以包括例如75重量％的苯乙烯和25重量％的丙烯腈，以共聚物的总重计。或者，可以以一些方式使得含氟聚合物与第二聚合物(例如，芳族聚碳酸酯或SAN)预掺混，以形成用作抗滴落剂的团聚材料。可以使用任一方法来生产包封的含氟聚合物。抗滴落剂存在的量可以是0.1-10重量％，以聚碳酸酯和冲击改性剂为100重量％计。
可以通过如下方式来制备示例性多层制品：向聚合物层添加中间层；向中间层添加玻璃层以形成多层结构；以及层叠多层结构来形成多层制品。例如，可以通过如下方式来制备多层制品：通过将第一中间层放在第一玻璃层的顶部上，然后将聚合物层放在第一中间层上，然后将第二中间层放在聚合物层上，以及最终将第二玻璃层放在第二中间层上，来产生层叠堆叠。可以通过类似的方式来制备多层制品的层叠堆叠：将第一中间层放在第一玻璃层的顶部上，然后将聚合物层放在第一中间层上。用于产生多层制品的层叠堆叠之后必须经过层叠过程，其中，向材料堆叠施加了热、压力和真空。在该过程中，中间层材料必须软化至在材料堆叠的玻璃和聚合物层之间形成结合。可以通过本领域已知的各种过程来进行层叠过程，并且可以包括高压釜层叠、真空袋层叠、真空层叠和/或平行压盘层叠。
在一个实施方式中，通过将层叠堆叠放在真空袋中，然后将真空袋装的层叠堆叠放入高压釜中，来制备多层制品。高压釜中的温度以1-5华氏度每分钟(°F/分钟)(具体来说，3.1°F/分钟)的速率，从室温(60-75°F，具体来说，66°F)增加到直至层叠堆叠的温度达到115-135°F(具体来说，125°F)。使得层叠堆叠温度在该温度稳定化持续3-10分钟，具体来说，5分钟。在该稳定化步骤之后，增加高压釜中的压力和温度。高压釜中的压力在20-50(具体来说，35分钟)内逐渐增加，然后保持在100-125，具体来说，115磅每平方英寸(psi)。层叠堆叠的温度在30分钟至1小时30分钟(具体来说，52分钟)内逐渐增加到260-290°F(具体来说，275°F)。温度保持在260-290°F，具体来说，275°F，持续10-60分钟，具体来说，15分钟。层叠堆叠以-1至-5°F/分钟(具体来说，-2.24°F/分钟)逐渐冷却至100-130°F(具体来说，120°F/)，其中，高压釜中的压力进行释放。打开高压釜，使得层叠堆叠恢复至室温。
在另一个实施方式中，通过将层叠堆叠放在真空层叠机中来制备多层制品。从30℃的室温，在真空层叠机中抽真空，从而压力读数为0毫巴。该状态保持15分钟。温度以1℃/分钟从30℃增加到90℃，同时向真空压力增加1巴的压力。层叠堆叠保持在90℃、0巴真空和1巴压力，保持4小时。温度以1℃/分钟从90℃增加到115℃，同时维持真空和压力。层叠堆叠保持在115℃、0巴真空和1巴压力，保持5小时30分钟。然后释放真空和压力，使得样品恢复至室温，之后将其从真空层叠机取出。在该例子中，聚合物层在烘箱中，在聚合物的玻璃转变温度(具体来说，对于聚碳酸酯为250°F)下，干燥12小时。
提供以下实施例来说明多层制品的阻燃剂性质。实施例仅仅是示意性的，并不旨在将根据本发明的装置限制到实施例中的材料、条件或加工参数。
实施例
在以下实施例中使用表1所列的材料。
表1
实施例1-6：双侧多层制品的FAR测试
制备具有硬化玻璃层、TPU或不含HALS的EVA中间层以及聚碳酸酯聚合物层的双侧多层制品，并根据表2所示的联邦航空条例进行测试。
在15.2x 15.2厘米(cm)板片1.5mm厚上进行放热测试，采用俄亥俄州立大学(OSU)65/65放热速率设备，根据的是FAR 25.853(d)以及附录F，第IV节(FAR F25.4)所示的方法。测量高至2分钟的总放热，记录为kW-分钟/m2。峰值放热测量单位为kW/m2。放热测试方法还参见“Aircraft Materials Fire Test Handbook(飞行器材料火焰测试手册)”DOT/FAA/AR-00/12，第五章，“(Heat Release Test for Cabin Materials)舱材料的放热测试”。为了获得“通过”，2分钟总放热需要小于或等于65W-分钟/m2，以及峰值放热速率需要小于或等于65kW/m2。
对于厚度范围为5-17mm的15.24cm x 45.72cm样品，进行ASTM E-162所示方法的火焰蔓延。为了获得“通过”，火焰蔓延指数需要小于或等于100。对于厚度范围为5-17mm的7.5x 7.5cm板片，进行ASTM E-162、ASTM E-662-83、Bombardier SMP 800-C、ASTM F-814-83、Airbus ABD0031和Boeing BSS 7239所示方法的烟气密度和毒性测试。在4.0分钟，测量燃烧模式下的烟气密度。为了获得“通过”，烟气密度需要在4分钟时小于或等于200。对于毒性测试，为了获得“通过”，从材料燃烧产生的有毒气体不能超过如下相关毒性气体的规定最大值：对于一氧化碳是3500，对于二氧化碳是90000，对于氮氧化物是100，对于二氧化硫是100，对于氯化氢是500，对于氟化氢是100，对于溴化氢是100，对于氰化氢是100。对于厚度范围为5-17mm的7.62cm x30.48cm样品，根据FAR 25.853(d)，修改稿编号25-83，以及附录Appendix F，第V节(DOT/FAA/AR-00/12)(FAR F25.5)所示方法进行烟气产生。为了获得“通过”，烟气产生需要小于或等于200。
表2
表2显示具有玻璃层厚度、TPU中间层或不含HALS的EVA中间层以及非FRPC或FRPC3聚合物中间层的多层制品能够通过联邦航空法规关于火焰蔓延、烟气密度、烟气产生和毒性的规定。
实施例7-14：单侧和双侧多层制品的弹导测试
制备单侧多层制品(实施例7-8)和双侧多层制品(实施例9-11)，并根据联邦铁路条例的弹导和块体测试进行测试，如表3所示。
表3
表3显示对于单侧多层制品，为了通过弹导和块体测试，玻璃层应该大于或等于0.7mm，以及聚合物层应该大于或等于6mm。表3显示对于双侧多层制品，为了通过弹导和块体测试，玻璃层应该大于或等于0.7mm，以及聚合物层应该大于或等于9mm。表3显示，为了通过弹导和块体测试，没有任意玻璃层叠体的聚合物层应该大于或等于12mm。
实施例15-25：根据欧洲可燃性测试的双侧多层制品的测试。
制备具有硬化玻璃层、TPU或不含HALS的EVA中间层以及聚碳酸酯聚合物和共聚物层的双侧多层制品，并根据表4所示的欧洲可燃性法规进行测试。
在厚度范围为4.5-17mm的_10x 10厘米(cm)板片上，根据EN45545和ISO 5660所示方法进行放热测试。测量的最大平均放热(MARHE)单位是千瓦每平方米(kW/m2)。为了获得HL2水平的“通过”，放热需要小于90kW/m2。
在厚度范围为4.5-17mm的80x 15.5厘米(cm)板片上，根据EN45545和ISO 5658-2所示方法进行火焰传播测试。为了获得“通过”，灭火的临界通量(CFE)需要大于20kW/m2。
在厚度范围为4.5-17mm的7.5x 7.5cm板片上，根据EN 45545和ISO5659-2进行烟气密度和毒性测试，对于240秒的烟气密度，为了获得“通过”，烟气密度需要小于300，以及对于VOF4，为了获得“通过”，烟气密度需要小于600，以及对于CITG，为了获得“通过”，对于HL2评级毒性需要小于0.9以及对于HL1评级毒性需要小于1.2。
表4
上表4显示实施例18、19、22-26令人惊讶地能够通过所有的欧洲可燃性测试。表4还显示具有TPU中间层的实施例15和17都没能通过放热测试，即使是在中间层厚度较薄的情况下。表4还显示不具有足够阻燃剂的材料没有通过，如实施例16、20和21所示。表4还显示，对于阻燃剂具有高水平溴的材料产生较低的毒性评级，如实施例19所示。
实施例27-37：根据英国可燃性测试的双侧多层制品的测试。
制备具有硬化玻璃层、不含HALS的EVA中间层以及聚碳酸酯聚合物和共聚物层的双侧多层制品27-37，并根据表5所示的英国可燃性法规进行测试。
根据BS476，第7部分所示的方式进行火焰蔓延测试。为了获得“通过”，火焰蔓延需要小于或等于165mm。根据BS476，第6部分所示的方式进行火焰传播测试。为了获得“通过”，火焰传播需要小于或等于12。根据BS6853:1999，附录D8.4面板烟气测试所示的方法，进行烟气产生测试。为了获得“通过”，测试的制品的Ao(开)必须小于2.6，Ao(关)必须小于3.9。根据BS 6853:1999，附录B.2所示方法，进行毒性测试。为了获得“通过”，毒性需要小于或等于1。
表5
表5显示实施例35、36和37令人惊讶地能够通过火焰蔓延、火焰传播、烟气和毒性测试。对比实施例34和35，实施例35具有增加的1mm的玻璃层并且能够通过测试，而实施例34的玻璃层仅为0.7mm并且不能通过火焰传播测试。具有FST2的聚合物层以及0.7mm的玻璃层厚度的实施例36能够通过所有测试。
实施例38-43：根据铁路条例的双侧多层制品的挠曲测试。
采用有限元分析进行模拟。在该模拟中，对具有硬化玻璃层、将玻璃层与聚合物层完美粘结的中间层以及聚碳酸酯聚合物层的单侧和双侧多层制品进行模拟，并测试挠曲，如表6和7所示。实施例38-40和44-45是双侧双窗格实施例，类似于图11，其中，包括第一聚合物层的窗格4是外侧窗格，以及包括第二聚合物层的窗格104是内侧窗格。实施例41-43和46-47是单侧双窗格实施例，类似于图10，其中，包括第一聚合物层的窗格2是外侧窗格，以及包括第二聚合物层的窗格102是内侧窗格。
表6显示对于城际列车的挠曲测试，其中，当其最大挠曲小于或等于5mm时，向内侧窗格施加2500牛顿每平方米(N/m2)负荷的1467mm乘以1215mm测试样品视为通过。
表6
表6显示实施例38和39的外侧窗格能够通过最大挠曲测试。注意的是，虽然剩下的窗格没有通过最大挠曲测试，但是通过例如降低窗格的面积和/或增加聚合物层和/或玻璃层中的一层或两层的层厚度，来对窗格进行改性，可能会得到通过。
表7显示对于高速列车的挠曲测试，其中，当其最大挠曲小于或等于5mm向，向内侧窗格施加6000N/m2负荷的1512mm乘以842mm测试样品视为通过。
Table 7
表7显示实施例44和45的外侧和内侧窗格以及实施例46的外侧窗格能够通过最大挠曲测试。注意的是，虽然剩下的窗格没有通过最大挠曲测试，但是通过例如降低窗格的面积和/或增加聚合物层和/或玻璃层中的一层或两层的层厚度，来对窗格进行改性，可能会得到通过。
实施例48-56：根据联邦铁路条例(FAR)测试双侧多层制品，具体来说，是FAR25.853(d)，附录F，第IV部分的放热速率，采用俄亥俄州立大学热量计确定。
制备具有硬化玻璃层、不含HALS的EVA中间层以及聚碳酸酯聚合物和共聚物层的双侧多层制品48-56，并根据FAR 25.853(d)，附录F，第IV部分进行测试，采用俄亥俄州立大学热量计确定。为了“通过”测试，制品的2分钟(min)积分放热速率必须小于或等于65千瓦-分钟/平方米(kW-分钟/m2)，以及小于65千瓦/平方米(kW/m2)的峰值放热速率，采用俄亥俄州立大学热量计确定，缩写为OSU 65/65(2分钟/峰值)。为了“通过”最严格测试，制品的2分钟积分放热速率必须小于或等于55kW-分钟/m2，以及峰值放热速率必须小于55kW/m2(缩写为OSU 55/55)。
表8
表8显示制造具有聚合物或共聚物(其组成不具有阻燃剂)的多层制品的实施例(如实施例48和49)没有通过OSU 65/65或55/55测试。向聚合物组合物中添加部分阻燃剂，如实施例50所示，或者添加溴化阻燃剂，如实施例52和53所示，产生得以通过65/65标准的结果。如实施例54、55和56所示，使用共聚物产生同时通过65/65和55/55测试的结果。
作为替代，本文的实施方式可以包括本文所揭示的任意适当组分、由本文所揭示的任意适当组分构成或者基本由本文所揭示的任意适当组分构成。此外，作为补充或替代，本文的实施方式可以配制成避免、或者基本不含用于现有技术组成的任意组分、材料、成分、佐剂或者物质，或者配制成避免、或者基本不含实现本发明的功能和/或目的所不需要的任意组分、材料、成分、佐剂或者物质。
本文所揭示的所有范围都包括端点，并且端点可以独立地相互结合(例如，范围“高至25重量％，或者更具体来说，5-20重量％”包括端点，以及“5-25重量％”范围内的所有中间值等)。“结合”包括掺混物、混合物、合金以及反应产物等。此外，术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要程度，仅用来将一种元素与另一种进行区分。本文的术语“一个”、“一种”、“该”不是数量上限制性的，应解释为同时涵盖单数和复数，除非本文另有说明或者清楚指出相反。本文所用后缀“(s)复数形式”旨在同时包括其修饰的术语的单数和复数形式，从而包括一个或多个该术语(例如，膜包括一层或多层膜)。整个说明书中提及的“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“实施方式”等，表示结合实施方式描述的特定元素(例如，特征、结构和/或性质)包含在本文所述的至少一个实施方式中，并且可以存在于也可以不存在于其他实施方式中。此外，应理解的是，可以任意合适的方式将所述元素结合在各种实施方式中。
虽然描述了具体实施方式，但是本领域技术人员可以提出目前尚不知晓的替代形式、改变形式、改变方式、改进和基本等价形式。因此，提交的所附的权利要求书以及它们可能进行的修改旨在包括所有此类替代形式、改变形式、改变方式、改进和基本等价形式。
采用标准命名法描述化合物。例如，未被任意指出的基团取代的任意位置应理解为具有其化合价被所示的键或氢原子填充。不在两个字母或符号之间的短线(“-”)用于表示取代基的附着点。例如，-CHO通过羰基基团的碳附连。此外，应理解的是，可以任意合适的方式将所述元素结合在各种实施方式中。
对于附图，应注意的是，这些附图仅仅是基于方便和便于理解本发明的示意性表现形式，因此，并不旨在表示装置或其组件的相对尺寸和尺度和/或限定示例性实施方式的范围。虽然出于清楚缘故在说明书中使用特定术语，但是这些术语仅旨在表示选择用于描述附图的实施方式的特定结构，并不旨在限定或限制本发明的范围。在附图和说明书中，应理解的是，相同附图标记表示相同功能的组件。
除了较宽范围之外的较窄范围不是对于该较宽范围的否认。
所有引用的专利、专利申请和其他文献都通过引用全文纳入本文。但是，如果本申请中的术语与所结合的文献中的术语矛盾或者冲突的话，来自本申请的术语优先于来自所结合的文献的冲突术语。
虽然本文可包含许多具体情况，但是它们不应该理解为对本发明的范围的限制，而是对于具体的特定实施方式的特征的描述。在本说明书的单独的实施方式中描述的某些特征也可以组合起来在单个实施方式中实现。反之，在单一实施方式的内容中描述的各种特征也可以在多个实施方式中独立地或者以任何适当次级组合的形式实现。而且，虽然上述特征被描述成以某些组合的形式起作用，而且甚至最初也是这样要求权利的，但所要求权利的组合中的一种或多种特征在一些情况下可以从该组合中去除，所要求权利的组合可以针对次级组合或者次级组合的变化。
类似地，虽然在图中或附图中以特定的顺序来描述操作，但是这不应理解为要求此类操作以所示特定顺序或者连续顺序进行，或者进行所有所示的操作，以实现所需的结果。在某些情况下，多任务化和平行操作可能是有利的。
如图1-11所示的各种配置和实施方式所示，描述了用于轻量化、高刚度玻璃层叠结构的各种实施方式。
虽然已经描述了本发明的优选实施方式，但是应理解的是，所述的实施方式仅仅是示意性的，本发明的范围仅由所附权利要求书以及在阅读本发明的基础上本领域技术人员自然获得的等价形式、许多变形和改进的全部范围所限定。

Claims (13)

1.一种层叠结构，其包括：
第一玻璃层；
第二玻璃层；以及
位于所述第一和第二玻璃层之间的聚合物中间层结构，
其中，所述聚合物中间层结构包括：
与所述第一玻璃层相邻的第一聚合物层，
与所述第二玻璃层相邻的第二聚合物层，以及
位于所述第一和第二聚合物层之间的聚合物芯体，所述聚合物芯体包括如下一种或多种：聚硅氧烷、聚酯、聚碳酸酯、包括前述一种或多种的共聚物及其组合，以及
其中，所述第一玻璃层包括强化玻璃；
其中，所述第一和第二玻璃层的厚度是不同的；
其中，所述第一玻璃层的厚度不超过1.0mm；以及
其中，所述第一玻璃层的表面压缩应力约为400-900MPa，压缩应力的层深度大于或等于约30微米。
2.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述第一玻璃层的强化玻璃是化学强化玻璃或者热强化玻璃。
3.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述第二玻璃层包括强化玻璃，以及其中，所述第二玻璃层的强化玻璃是化学强化玻璃或者热强化玻璃。
4.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述第一和第二玻璃层的一个或多个表面经过化学蚀刻。
5.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述第二玻璃层的厚度选自下组：不超过1.5mm的厚度、不超过1.0mm的厚度、不超过0.7mm的厚度、不超过0.5mm的厚度、约为0.1-1.0mm的厚度、约为0.5-1.0mm的厚度、约为0.5-0.7mm的厚度。
6.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述第一和第二聚合物层的厚度选自下组：约为0.1-0.8mm的厚度、约为0.1-0.5mm的厚度、以及约为0.1-0.3mm的厚度。
7.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述芯体的厚度选自下组：约为2.0-10.0mm的厚度、约为2.0-8.0mm的厚度、约为2.0-5.0mm的厚度以及约为2.0-3.8mm的厚度。
8.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述第一和第二玻璃层的组成是不同的，或者所述第一和第二聚合物层的组成是不同的，或者上述两种情况。
9.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述第二玻璃层的表面压缩应力约为400-900MPa，以及压缩应力的层深度大于或等于约30微米。
10.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述芯体的厚度与所述第一玻璃层的厚度、所述第二玻璃层的厚度相关，或者同时与所述第一和第二玻璃层的厚度相关。
11.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述芯体包括聚硅氧烷共聚物，所述聚硅氧烷共聚物包含：
a)如下化学式的聚硅氧烷单元：
或者，如下化学式的聚硅氧烷单元：
其中，E是4-50；每个R是相同或者不同的，并且是C1-13单价有机基团；以及每个R2独立地是二价C1-30亚烷基或者C7-30亚芳基-亚烷基；以及Ar是C6-30亚芳基基团；以及
b)含芳基化物单元，其由50-100摩尔％的芳基化酯单元、小于50摩尔％的芳族碳酸酯单元、小于30摩尔％的间苯二酚碳酸酯单元、以及小于35摩尔％的双酚碳酸酯单元构成，
其中，所述聚硅氧烷单元的硅氧烷单元在聚硅氧烷共聚物组合物中存在的量为0.2-10重量％，以所述聚硅氧烷共聚物组合物的重量计。
12.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述芯体包括：聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物源自至少一个含二羟基芳族聚碳酸酯单元，以及至少一个如下化学式(1)、化学式(2)的聚硅氧烷双酚，或其组合：
其中，每个R独立地是C1-30烃基基团，每个R2独立地是C7-30烃基基团，Ar是C6-30芳族基团，以及E的平均值为5-200；
第二聚碳酸酯，其包括源自2,2’,6,6’-四溴-4,4’-异亚丙基双酚的溴化碳酸酯单元以及源自至少一个不是2,2’,6,6’-四溴-4,4’-异亚丙基双酚的二羟基芳族化合物的碳酸酯单元；以及
任选的第三聚碳酸酯，其不同于所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和第二聚碳酸酯；
其中，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、第二聚碳酸酯以及任选的第三聚碳酸酯的重量％加和至100重量％；其中，所述第一聚碳酸酯存在的量有效地提供至少0.3重量％的量的所述硅氧烷单元，以所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、第二聚碳酸酯以及任选的第三聚碳酸酯的重量％的总和计，以及，所述第二聚碳酸酯存在的量有效地提供至少7.8重量％的量的第二聚碳酸酯的溴，以所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、第二聚碳酸酯以及任选的第三聚碳酸酯的重量％的总和计。
13.如权利要求1所述的层叠结构，其特征在于，所述芯体包括第一聚合物，所述第一聚合物包括聚醚酰亚胺-聚硅氧烷共聚物，所述聚醚酰亚胺-聚硅氧烷共聚物包括：(a)聚醚酰亚胺重复单元，以及(b)聚硅氧烷嵌段单元，所述聚硅氧烷嵌段单元具有如下化学式：
其中，每个R独立地是C1-30烃基基团，以及E的平均值为5-200；
第二聚合物，其不同于所述第一聚合物并且包含溴；以及
任选的一种或多种第三聚合物，其包含不同于所述第一聚合物和第二聚合物的聚碳酸酯；
其中，所述第一聚合物、第二聚合物和任选的一种或多种第三聚合物的重量％加和至100重量％；以及其中，组合物中存在的硅氧烷单元的量至少为0.3重量％，以所述第一、第二和任选的一种或多种第三聚合物的重量％的总和计，并且组合物中存在的溴的量至少为7.8重量％，以所述第一、第二和任选的一种或多种第三聚合物的重量％的总和计。
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