用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物

摘要

本发明主要涉及一种用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物，该组合物由配方量的甲基丙烯酸树脂、乙烯基单体、分子量调节剂以及引发剂、紫外线吸收剂、内脱模剂、调色剂组成；本发明还涉及利用该组合物制备光学元件材料的方法。制得的光学材料透光率大于98%，并且较强的抗紫外线能力和耐候性；制备方法过程简单、成本较低，非常适合大规模的工业化生产。

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件特别是镜片材料技术领域，具体涉及一种用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物以及利用该组合物制备光学元件材料的方法。

背景技术

     随着技术的不断发展，光学元件在人们的生活和工作中发挥越来越广泛的应用，而其中的眼镜片更是与许多人的日常生活息息相关，眼镜片的好坏往往影响人们生活和工作的舒适度，甚至会影响人们的身心健康。

     目前的普通树脂镜片是采用二甘醇丙烯基碳酸酯（ADC）材料聚合制造而成或者采用间苯二甲酸二烯丙酯、对苯二甲酸二烯丙酯、马来酸二丁酯与ADC单体共聚的镜片，CN1910503A、CN101057171A、CN170689A、CN101353476A等专利文献分别披露一些相关的技术方案，其中有的是因使用不饱和聚酯其耐候性也较差、有的是因为添加喹吖啶酮类等的无机颜料而导致光学透光率下降、有的是因颜料颗粒分散状态导致镜片的散射性增加从而降低了镜片的透射率。所以，使用现有技术方案制得的镜片往往存在透光率低、耐候性差和抗紫外线差等缺陷。

     因此开发出一种透光率高、耐候性好、抗紫外能力强而且价格低廉、容易制备的光学镜片，是十分必要的。

发明内容

    本发明提供一种用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物，该单体组合物的组分和按重量计的百分比含量为：

甲基丙烯酸树脂                          75%-98%

乙烯基单体                               1-20%

        分子量调节剂                              1-5% ；

该组合物中还含有下列组合和按重量计的含量：

引发剂                                300-2000 ppm

      紫外线吸收剂                          300-3000 ppm

      内脱模剂                                1-1000 ppm

      调色剂                                     1-5 ppm，

以上各组分之和为100%。

优选地，上述组合物中的甲基丙烯酸树脂可以为乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸酯甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸异辛酯、（甲基）丙烯酸环己酯、（甲基）丙烯酸缩水甘油酯、（甲基）丙烯酸苯甲酯、（甲基）丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸3-羟丙酯、异冰片基（甲基）丙烯酸、丙烯酸a-溴乙酯、丙烯酸a-氯乙酯、（甲基）丙烯酸氯甲酯、（甲基）丙烯酸2-溴乙酯、（甲基）丙烯酸2-萘酯、丙烯酸对甲苯酯、(甲基)丙烯酸对氯苯酯、丙烯酸间溴苯酯、丙烯酸2，4，6，-三溴苯酯、（甲基）丙烯酸对氯苄酯、（甲基）丙烯酸间甲氧基苄酯、丙烯酸对乙基苄酯、二（甲基）丙烯酸1,6-己二醇酯、二（甲基）丙烯酸1,3-丁二醇酯、二（甲基）丙烯酸1,6-丁二醇酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二（甲基）丙烯酸硫代二甘醇酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二（甲基）丙烯酸酯、三丙烯酸季戊四醇酯、甘油三丙烯酸酯、三羟（甲基）丙烷乙氧化三羟（甲基）丙烷三（甲基）丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇（甲基）二丙烯酸酯、二甘醇（甲基）二丙烯酸酯、三甘醇（甲基）二丙烯酸酯、聚乙二醇（200）（甲基）二丙烯酸酯、聚乙二醇（400）（甲基）二丙烯酸酯、聚乙二醇（600）（甲基）二丙烯酸酯、三（2-羟乙基）异氰脲酸酯三（甲基）丙烯酸酯、三羟（甲基）丙烷聚氧乙烯三丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸酯、双[4-(甲基)丙烯酰基硫代苯基]硫醚、季戊醇四丙酸烯酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、双-三羟（甲基）丙烷四丙烯酸基、丙氧化季戊四丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或几种。

进一步优选地，上述组合物中的甲基丙烯酸树脂为乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丁酯，且该组合物的组分和按重量计的百分比含量为：

       乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯               30-80%

       三甘醇二甲基丙烯酸酯                      5-70%

       聚乙二醇二甲基丙烯酸酯                    5-70%

       甲基丙烯酸缩水甘油酯                      1-10% 

       甲基丙烯酸丁酯                            1-20%

       乙烯基单体                                1-20%

       分子量调节剂                              1-5%；

该组合物中还含有下列组合和按重量计的含量：

引发剂                                300-2000 ppm

      紫外线吸收剂                          300-3000 ppm

      内脱模剂                               1-1000 ppm

      调色剂                                    1-5 ppm，

以上各组分之和为100%。

本领域的普通技术人员应当知道ppm（parts per million）表示的是用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度,也称百万分比浓度。

更进一步优选地，上述组合物中所述的乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯中的乙氧基个数为2-10个，其中所述的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯可以为聚乙二醇（200）二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇（400）二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇（600）二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯合三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或几种。

优选地，所述的用于制备光学元件的组合物中所述的乙烯基单体为苯乙烯、甲基苯乙烯和二乙烯基苯中的一种或几种，所述的分子量调节剂为十二烷基硫醇、四溴甲烷和甲基苯乙烯二聚体中的一种或几种。

优选地，所述的用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物中所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈中的一种或几种的偶氮类引发剂，或者是过氧化新癸酸叔丁酯、1,1-二（叔丁基过氧化）-3,5,5-三甲基环己烷、二异丙基过氧化二碳酸酯、二-n-丙基过氧化二碳酸酯、双-（4-t-丁基环己基）过氧化二碳酸酯中的一种或几种的过氧化物类引发剂。

优选地，所述的用于制备光学元件的组合物中，所述的紫外线吸收剂为2-（2'-羟基-5'-叔辛基苯基）苯并三唑、2-(3’-叔丁基-2’-羟基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羟基-3’5’-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-（2'-羟基-5'-甲基苯基）苯并三唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-苄氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-二羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或几种。

优选地，所述的用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物中，所述的内脱模剂为含氟的非离子型表面活性剂，如全氟烷基聚醚、含硅的表面活性剂、烷基季铵、酸性磷酸酯、聚甲基硅油、聚乙基硅油和苯甲基硅油中的一种或几种，优选使用聚甲基硅油。

优选地，所述的用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物中，所述的调色剂为蒽醌型的染料和杂环型的氨基酮类染料，例如溶剂紫13，溶剂红135、溶剂红179。所说的调色剂为蒽醌型的染料和杂环型的氨基酮类染料，其可以预先采用如甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、苯乙烯、甲基苯乙烯等溶剂调成浓度为50-10000ppm的调色剂，优选浓度为100-1000ppm，最优选是400-600ppm的浓度。

进一步地，上述的用于制备高透光率高耐候性光学镜片材料的组合物中还含有抗氧剂、受阻胺和光稳定剂。

优选地，所述的用于制备光学元件的组合物中的抗氧剂为四[β-(3, 5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季四戊醇、β-（3，5-二特丁基-4-甲基苯酚、1，3，5-三（甲基）-2，4，6-三（3，5-二特丁基-4-羟基苄基）苯、1，3，5-三(3, 5-二特丁基-4-羟基苄基)异氰酸酯或2，4，6-三特丁基苯酚中的一种或几种，受阻胺为癸二酸双(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶)酯或丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)聚合物，光稳定剂为多官能五（甲基）哌啶酯、多（甲基）聚合型哌啶、癸二酸双（2，2＇，6，6＇-四甲基哌啶）酯、4-苯甲酸基-2，2＇，6，6＇-四甲基哌啶、癸二酸二（1，2，2＇，6，6＇-五甲基-4-哌啶酸基）酯和4-（对甲基苯磺酰胺基）-2,2’，6,6’-四（甲基）哌啶中的一种或几种。

本发明还提供一种利用上述的组合物制备光学元件材料的方法，，该方法包括如下步骤：

（1）按配方将原辅料用0.2-3.0μm过滤器过滤后充填到用已固定的玻璃模具内；

（2）充填后的模具放入烘箱按如下的加热程序和时间依次进行聚合反应：25～33℃下                   0.5小时，33℃～35℃下2小时，35℃～50℃下10小时，50℃～60℃下4小时，60℃～100℃下4小时，100℃---100℃下2小时，100℃---80℃下1小时；

（3）拆除玻璃模具，即得树脂光学元件。

 由于在于原料配方中使用了（甲基）丙烯酸酯类单体和采用偶氮类引发剂引发自由基聚合，并采用溶剂型染料进行调色，而完全不采用过氧化物引发体系和颜料分散调色，使得镜片具有良好的透明性、高透光率和极好的耐候性。另外，可根据需要，灵活地调整丙烯酸酯单体的组份，以很方便地获得不同折射率的光学镜片。同时，必要时加入受阻胺，抗氧剂，及抗紫外线吸收剂可以是镜片具有良好的防紫外线功能，更好的保护眼睛，也可以使镜片耐候性大大增加，延长镜片的使用寿命。

具体而言，采用本发明的组合物制备树脂镜片，具有下列优良性能：

（1）通过调整镜片的折射率可在1.50到1.60之间调节。经过减反射膜处理的镜片的透光率大于98%；

（2）镜片的防紫外线性能优异，厚度为2.0mm的平光镜片波长小于等于380nm的紫外线过滤大于99%；

（3）耐候性能优异，由于尽量少采用含有大π键的单体成分，而采用耐候性优异的丙烯酸酯单体，采用本技术方案生产的镜片即便是经过1年室外暴晒，黄变度也极低，黄变因子（YI）值仍小于1.0。应当说明的是，这里所述的YI为黄色指数（Yellowness Index），在QB2506中介绍了检测方法。镜片以国际照明委员会（CIE）标准C光源为光源，以氧化镁为基准的黄色值。YI计算公式为：  YI=100*(1.28X-1.06Z)/Y  式中的X Y Z分别为测得的三刺激值。

具体实施方式

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明的技术方案。应当说明的是下列所用到的原辅料均可从市场上购得，其标准符合相应的国家或行业标准。比如EM3260、EM327、EM324、EM328购自长兴化学工业股份有限公司，SR348L、SR150、SR209、SR205 购自美国沙多玛化学公司。

实施例1  配方1与制备方法

配方1：（重量）

乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯               500克

       三甘醇二甲基丙烯酸酯                     200 克

       聚乙二醇200二甲基丙烯酸酯               120 克

       甲基丙烯酸丁酯                            80克

       苯乙烯                                    80克

       十二烷基硫醇                              20克

    在上述单体中添加剂，

      偶氮二异庚腈                               1.0克

      紫外线吸收剂UV5411（CAS No.:123307-21-1）  1.5克

2-（2'-羟基-5'-叔辛基苯基）苯并三唑           适量

      二甲基硅油                                 0.1克

      溶剂紫染料                                 0.35 ppm

制备方法：将上述的组合物用1微米过滤器过滤后充填到用黏胶带固定的玻璃模具内，充填好的模具放入烘箱按下表中的加热程序进行聚合反应：

反应步骤反应温度反应时间1）室温---33℃0.5小时2）33℃---35℃  2  小时3）35℃---50℃10小时4）50℃---60℃  4小时5）60℃---100℃  4小时6）100℃---100℃2小时7）100℃---80℃1小时

     在80℃时拆除玻璃模具即可获得高透光率树脂镜片，所制备的镜片，经过清洗并表面浸涂上含有水解的硅烷偶联剂、硅溶胶分散液的涂层并固化，使用真空蒸镀法使镜片表面得到含有二氧化硅和氧化锆薄膜的抗反射膜层，采用ISO8980.3-2004《毛边眼镜镜片  第三部分：透射性能的要求和测试方法》、QB2506-2006《光学树脂眼镜片》规定的方法进行检测，测得结果如下：

测量参数可见光原始透射比紫外光透射比耐候黄变性折射率色散系数测得值99.1%    0.9%YI=0.901.55039.5

实施例2  配方2与制备方法

配方2：（重量）

乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯               600克

       三甘醇二甲基丙烯酸酯                      80 克

       聚乙二醇200二甲基丙烯酸酯               100 克

       甲基丙烯酸缩水甘油酯                      50克

       苯乙烯                                    50克

       二乙烯基苯                               100克

       十二烷基硫醇                              20克

    在上述单体中添加剂，

      偶氮二异庚腈                               2.0克

      紫外线吸收剂UV5411                        2.0克

2-（2'-羟基-5'-叔辛基苯基）苯并三唑           适量

      二甲基硅油                                 0.1克

      溶剂紫染料                                 0.6 ppm

制备方法：将上述的组合物用1微米过滤器过滤后充填到用黏胶带固定的玻璃模具内，充填好的模具放入烘箱按下表中的加热程序进行聚合反应：

反应步骤反应温度反应时间1）室温---33℃0.5小时2）33℃---35℃2小时3）35℃---50℃10小时4）50℃---60℃4小时5）60℃---100℃4小时6）100℃---100℃2小时7）100℃---80℃1小时

在80℃时拆除玻璃模具即可获得高透光率树脂镜片；所制备的镜片，经过清洗并表面浸涂上含有水解的硅烷偶联剂、硅溶胶分散液的涂层并固化，使用真空蒸镀法使镜片表面得到含有二氧化硅和氧化锆薄膜的抗反射膜层，采用ISO8980.3-2004《毛边眼镜镜片  第三部分：透射性能的要求和测试方法》、QB2506-2006《光学树脂眼镜片》规定的方法进行检测，结果如下：

测量参数可见光原始透射比紫外光透射比耐候黄变性折射率色散系数测得值98.5%    0.7%YI=0.961.56039.0

实施例3  配方3与制备方法

配方3：（重量）

乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯               450克

       三甘醇二甲基丙烯酸酯                      80 克

       聚乙二醇200二甲基丙烯酸酯               100 克

       甲基丙烯酸缩水甘油酯                      50克

       苯乙烯                                   250克

       二乙烯基苯                               50克

       十二烷基硫醇                              20克

    在上述单体中添加剂，

      偶氮二异庚腈                               2.0克

      紫外线吸收剂UV5411                        2.0克

2-（2'-羟基-5'-叔辛基苯基）苯并三唑           适量

      二甲基硅油                                 0.1克

      溶剂紫染料                                 0.6 ppm

制备方法：将上述的组合物用1微米过滤器过滤后充填到用黏胶带固定的玻璃模具内，充填好的模具放入烘箱按下表中的加热程序进行聚合反应：

反应步骤反应温度反应时间1）室温---33℃0.5小时2）33℃---35℃2小时3）35℃---50℃10小时4）50℃---60℃4小时5）60℃---100℃4小时6）100℃---100℃2小时7）100℃---80℃1小时

在80℃时拆除玻璃模具即可获得高透光率树脂镜片；所制备的镜片，经过清洗并表面浸涂上含有水解的硅烷偶联剂、硅溶胶分散液的涂层并固化，使用真空蒸镀法使镜片表面得到含有二氧化硅和氧化锆薄膜的抗反射膜层，采用ISO8980.3-2004《毛边眼镜镜片  第三部分：透射性能的要求和测试方法》、QB2506-2006《光学树脂眼镜片》规定的方法进行检测，结果如下：

测量参数可见光原始透射比紫外光透射比耐候黄变性折射率色散系数测得值98.5%    0.7%YI=0.961.56537.3

实施例4  配方4与制备方法

配方4：（重量）

乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯               200克

       三甘醇二甲基丙烯酸酯                      80 克

       聚乙二醇200二甲基丙烯酸酯               350 克

       甲基丙烯酸缩水甘油酯                      50克

       苯乙烯                                   250克

       二乙烯基苯                               50克

       十二烷基硫醇                              20克

    在上述单体中添加剂，

      偶氮二异庚腈                               1.2克

      紫外线吸收剂UV5411                        2.0克

2-（2'-羟基-5'-叔辛基苯基）苯并三唑           适量

      二甲基硅油                                 0.1克

      溶剂紫染料                                 0.6 ppm

制备方法：将上述的组合物用1微米过滤器过滤后充填到用黏胶带固定的玻璃模具内，充填好的模具放入烘箱按下表中的加热程序进行聚合反应：

反应步骤反应温度反应时间1）室温---33℃0.5小时2）33℃---35℃2小时3）35℃---50℃10小时4）50℃---60℃4小时5）60℃---100℃4小时6）100℃---100℃2小时7）100℃---80℃1小时

在80℃时拆除玻璃模具即可获得高透光率树脂镜片；所制备的镜片，经过清洗并表面浸涂上含有水解的硅烷偶联剂、硅溶胶分散液的涂层并固化，使用真空蒸镀法使镜片表面得到含有二氧化硅和氧化锆薄膜的抗反射膜层，采用ISO8980.3-2004《毛边眼镜镜片  第三部分：透射性能的要求和测试方法》、QB2506-2006《光学树脂眼镜片》规定的方法进行检测，结果如下：

测量参数可见光原始透射比紫外光透射比耐候黄变性折射率色散系数测得值98.5%    0.7%YI=0.961.54340.5

应当说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明的范围，凡在本发明的精神和原则之内所做出的任何修改、等同的替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。