專(zhuān)利名稱(chēng)：樹(shù)脂組合物及其所制備的光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種樹(shù)脂組合物及其通過(guò)聚合和固化而得到的光學(xué)透鏡。
背景技術(shù)：
塑料透鏡與無(wú)機(jī)透鏡相比，是更輕的、難以破碎以及更容易染色的，因?yàn)榇嗽?，它們?cè)诠鈱W(xué)設(shè)備領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
在用作塑料透鏡材料的樹(shù)脂中，二甘醇對(duì)(烯丙基碳酸)的特點(diǎn)是透鏡的質(zhì)量輕，這是因?yàn)樗谋戎?1.32)比無(wú)機(jī)玻璃的(2.54)小。
然而，這種塑料透將具有缺點(diǎn)，例如與無(wú)機(jī)透鏡相比，在中心厚度和邊緣厚度增加，這是因?yàn)椴捎眠@種樹(shù)脂所得到的折射指數(shù)(nD20＝1.50)要比無(wú)機(jī)玻璃透鏡的折射指數(shù)(nD20＝1.52)低。
在用作具有高折射指數(shù)的塑料透鏡材料的樹(shù)脂中，聚碳酸(nD20＝1.58)和聚乙烯(nD20＝1.60)僅僅限于小范圍的光學(xué)使用中，這是因?yàn)樗麄兙哂幸韵挛锢硇阅艿偷拇蚰ゼ庸ば?、低的因表面硬度引起的耐刮擦性、和低的耐有機(jī)溶劑性。
用作具有高折射指數(shù)的塑料透鏡材料的樹(shù)脂是(1)來(lái)自雙酚A的二丙烯酸或者二甲基丙烯酸[JP116301/83]，(2)來(lái)自鹵化雙酚A的二丙烯酸或者二甲基丙烯酸[JP10491/82]，(3)鹵化苯乙烯單體和多功能甲基丙烯酸化合物[JP104101/82，28118/82，28116/82]，(4)二烯丙基苯二甲酸單體[JP212401/82，15153/83]。然而，材料1難以形成交聯(lián)的折射指數(shù)為1.6或更高的三元網(wǎng)絡(luò)，材料(2)、(3)、(4)在注塑聚合的時(shí)候容易脫色，在風(fēng)化性能和可見(jiàn)光的光學(xué)傳輸上不能令人滿(mǎn)意。
因此，有必要發(fā)展一種用于光學(xué)的、能克服上述的缺點(diǎn)、具有高的折射指數(shù)和高阿貝值的新型樹(shù)脂。
本發(fā)明的目的是提供一種能解決上述的問(wèn)題的樹(shù)脂組合物以及光學(xué)透鏡，上述樹(shù)脂組合物能制備具有高折射指數(shù)、高阿貝值、高透明性、光學(xué)同質(zhì)和波長(zhǎng)性能的光學(xué)透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光學(xué)樹(shù)脂組合物，包含化合物(A)10-75重量份的具有通式1所示的雙酚A結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸化合物；化合物(B)1-70重量份的如式子2所示的脂肪族聚硫醇化合物；化合物(C)1-40重量份的具有式子3所示的硫鍵的(甲基)丙烯酸化合物；和化合物(D)1-45重量份的具有式子4所示的脂肪族或者芳香族基團(tuán)的(甲基)丙烯酸化合物；式子1 其中，R1和R2是H或者CH3，m和n的每一個(gè)是0-4的整數(shù)，m+n散射是0-8，Y是H或者OH，式子2
其中，當(dāng)R是S或者C，R3和R4是CH2SH，CH2CH2SH，COOCH2SH，或者COOCH2CH2SH；當(dāng)R是C，R5和R6是CH2SH；當(dāng)R是S，R5和R6不存在。
式子3 其中，X是脂肪族或者芳香族基團(tuán)，Y是H或者CH3；式子4 其中，X是脂肪族或者芳香族基團(tuán)，Y是H或者CH3；優(yōu)選的，本發(fā)明的組合物包含所述的化合物(A)是20-70重量份，化合物(B)是1-20重量份，化合物(C)是1-20重量份，化合物(A)是1-15重量份。
而且，本發(fā)明提供一種通過(guò)對(duì)上述組合物進(jìn)行聚合和固化而得到的具有高的折射指數(shù)、高的阿貝數(shù)和優(yōu)良的透明、光學(xué)同質(zhì)和波長(zhǎng)性能的光學(xué)透鏡。
本發(fā)明的光學(xué)樹(shù)脂組合物的化合物詳細(xì)如下(A)具有式子1所示的雙酚結(jié)構(gòu)的(甲基)丙烯酸化合物化合物(A)具有高的折射指數(shù)、低粘度、至少2個(gè)官能團(tuán)。由于這2個(gè)多的官能團(tuán)，化合物(A)能自由基加成。
自由基加成意思是指將硫加到聚烯化合物、或者(甲基)丙烯酸化合物的不飽和鍵的反應(yīng)或者在上述不飽和鍵的加成反應(yīng)。
優(yōu)選的是，化合物(A)可以是BPA-2A(環(huán)氧乙烷(2mol)加的雙酚A二環(huán)氧丙脂醚的二丙烯酸)、BPA-4EA(環(huán)氧乙烷改性的雙酚A二丙烯酸)、BPA-4PA(環(huán)氧丙烷改性的雙酚A二丙烯酸)、BPA-2EM(環(huán)氧乙烷改性的雙酚A二丙烯酸)等。
化合物(A)在總的樹(shù)脂組合物的數(shù)量是10-75重量份，優(yōu)選為20-70重量份。
(B)式子2所示的脂肪族聚硫醇化合物化合物(B)優(yōu)選為具有2官能團(tuán)和能自由基的加成到上述化合物A的硫醇化合物。
優(yōu)選的是，化合物(B)是DMDS(二巰基二硫甲烷)和BMEE(雙(2-巰基乙烷)醚)等。
化合物(A)在總的樹(shù)脂組合物的數(shù)量是1-70重量份，優(yōu)選為1-20重量份。
(C)具有式子3所示的硫鍵的(甲基)丙烯酸化合物化合物C能與化合物A自由基共聚。
優(yōu)選的是，化合物(C)是PTEA(丙烯酸苯硫乙烷)，HTEMA(甲基丙烯酸己基硫乙烷)和PTEEA(乙基丙烯酸苯硫乙烷)等。
化合物(C)在總的樹(shù)脂組合物的數(shù)量是1-40重量份，優(yōu)選為1-20重量份。
(D)具有式子4所示的脂肪族或者芳香族基團(tuán)的(甲基)丙烯酸化合物化合物D能與化合物A、B、或C自由基共聚。
優(yōu)選的是，化合物(D)是DTDDA(二甲醇三環(huán)癸烷二丙烯酸)、HAPMA(2-羥基-3-acryloyloxy)丙基甲基丙烯酸)，和TMGDA(聚四亞甲基乙二醇二丙烯酸)等。
化合物(D)在總的樹(shù)脂組合物的數(shù)量是1-45重量份，優(yōu)選為1-15重量份。
諸如二乙烯苯、二異丙烯苯、苯乙烯、親核取代的苯乙烯、單官能的(甲基)丙烯酸等可以加入到本發(fā)明的樹(shù)脂組合物中，目的是控制粘度和樹(shù)脂組合物的折射指數(shù)。
更優(yōu)選的是，稀釋液是o-二乙烯苯、m-二乙烯苯、p-二乙烯苯、m-二異丙烯苯、p-二異丙烯苯、苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、甲基)丙烯酸苯氧基乙烷、(甲基)丙烯酸縮水甘油、和縮水甘油丙烯醚等，更優(yōu)選的是，二乙烯苯和苯乙烯。
如果需要，各種諸如吸收劑、抗氧化劑、抗發(fā)黃劑(antiyellowingagent)、著色劑、芳香劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、和脫模劑等的添加劑可以加入到本發(fā)明的樹(shù)脂組合物中，目的是獲得所需要的物理性能或者功能，只要不對(duì)本發(fā)明的效果有反作用就可以。
具有高折射指數(shù)和高阿貝數(shù)的光學(xué)透鏡可以通過(guò)對(duì)本發(fā)明的組合物進(jìn)行聚合和固化而得到，其中，折射指數(shù)(nD20)應(yīng)該至少大于1.59。
如果需要，固化后可以對(duì)光學(xué)透鏡進(jìn)行退火(anneal)。而且，可以進(jìn)行諸如表面打磨、抗靜電處理、硬涂、不反射涂覆、著色處理等的物理和化學(xué)處理，目的是為了阻止反射和提高硬度以及光學(xué)透鏡的外貌。
本發(fā)明的光學(xué)透鏡使用已知的自由基聚合通過(guò)鑄造聚合制備。
詳細(xì)的說(shuō)，諸如自由基聚合引發(fā)劑和光聚合引發(fā)劑等的催化劑加入到本發(fā)明的樹(shù)脂組合物中，混合，過(guò)濾混合物，在減壓下充分去除泡沫，注入到模具中引發(fā)自由基聚合。
模具可以包含，例如兩片使用聚酯粘合劑帶或者襯墊的模板。模板可以是玻璃—玻璃、玻璃—塑料、玻璃—金屬板等。
優(yōu)選的是，用于制備光學(xué)透鏡的聚合反應(yīng)中的催化劑，也就是說(shuō)，自由基聚合引發(fā)劑，可以是已知的過(guò)氧化合物，例如，苯甲酰，p-氯化苯甲酰過(guò)氧化物，月桂酰過(guò)氧化物，過(guò)氧化乙酰，di-t-丁基過(guò)氧化物，1，1-二-t-過(guò)氧丁基-3，3，5-三甲基環(huán)己烷，t-過(guò)氧丁基新戊酸酯，t-過(guò)氧丁基2-己酸乙酯苯酸鹽，過(guò)氧雙(4-t-butylcyclohexyl)碳酸氫鈉，過(guò)氧二異丙基碳酸氫鈉，和t-過(guò)氧丁基異丙基碳酸氫鈉，和含氮的化合物例如偶氮二異丁腈或這些化合物的混合物。
催化劑的數(shù)量是0.001-5重量份，優(yōu)選為0.01-3重量份。
上述的化合物的數(shù)量根據(jù)聚合的溫度和時(shí)間、所使用的自由基聚合引發(fā)劑的種類(lèi)、固化產(chǎn)品的尺寸等而決定。
當(dāng)本發(fā)明的樹(shù)脂組合物加入到模具后，在25-110℃下對(duì)所述的組合物進(jìn)行聚合和固化10-30小時(shí)制備本發(fā)明的光學(xué)透鏡。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在室溫的條件下，47g雙酚A二丙烯酸、15g己基硫乙烷甲基丙烯酸、5g 2-羥基-3-acryloyloxyp丙基甲基丙烯酸、12g雙(2-巰基乙烷)醚、5g苯乙烯、16g二乙烯苯均勻混合，將0.3g叔丁基過(guò)氧異丙基碳酸(t-butylperoxyisopropylcarbonate)加入到混合物中，然后將混合物加入到兩個(gè)玻璃模板中，在35-110℃下聚合和固化19小時(shí)，在固化結(jié)束后，冷卻到40℃后，從模具中除去固化的產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)固化的產(chǎn)品在90-110℃溫度下退火1-2小時(shí)除去殘余的壓力而得到塑料透鏡。
實(shí)施例2-5根據(jù)表1所示的化合物的濃度制備塑料透鏡。通過(guò)如實(shí)施例1一樣的工藝。
比較例40g雙酚A二丙烯酸、21g環(huán)氧乙烷加成的雙酚A甲基丙烯酸、8g苯硫乙基甲基丙烯酸、3g二甲醇三環(huán)葵烷二丙烯酸、10g苯乙烯、18g乙烯甲苯均勻混合，通過(guò)實(shí)施例所述的同樣的鑄造聚合工藝得到塑料透鏡。
試驗(yàn)例子實(shí)施例1-5和比較例中的透鏡的物理性能如下進(jìn)行評(píng)估。
(1)透明性視覺(jué)觀察，沒(méi)有顏色、混亂和變形的評(píng)價(jià)為“好”(2)折射指數(shù)和阿貝數(shù)如果用阿貝折射儀測(cè)定預(yù)聚物的折射指數(shù)，通過(guò)Pulfrich折射儀測(cè)定。
(3)抗撞擊性使用28.5g鋼球在高150cm的高度，對(duì)中心厚度為1.5-1.6mm的透鏡進(jìn)行落球測(cè)試(dropping-ball)，如果通過(guò)，評(píng)價(jià)為“O”，如果沒(méi)有通過(guò)，評(píng)價(jià)為“X”。
(4)耐熱性用TMA穿過(guò)模具中測(cè)定透鏡。在熱彎曲溫度為80℃以下和超過(guò)80℃分別評(píng)價(jià)為“X”、“O”。
(5)色彩性(tintability)在著色槽中，用二甘醇對(duì)烯丙基碳酸酯對(duì)樹(shù)脂/透鏡進(jìn)行著色，如果著色等同于或者大于控制，評(píng)價(jià)為“O”，如果小于控制，評(píng)價(jià)為“X”。
(6)風(fēng)化性將光學(xué)透鏡放在設(shè)有太陽(yáng)光碳一弧燈的風(fēng)化裝置中，進(jìn)行測(cè)試200小時(shí)，測(cè)試樣品的顏色與最初的光學(xué)透鏡相比較，如果沒(méi)有區(qū)別，評(píng)價(jià)為“O”，如果變黃，評(píng)價(jià)為“X”。
透鏡的測(cè)定物理性能如表1所示。


*BPA-2A環(huán)氧乙烷(2mol)加成的雙酚A二環(huán)氧丙脂醚的二丙烯酸*BPA-4EA環(huán)氧乙烷改性的雙酚A的二丙烯酸*BPA-4PA環(huán)氧丙烷改性的雙酚A的二丙烯酸*BPA-2EM環(huán)氧乙烷改性的雙酚A的二甲基丙烯酸*DMDS二巰基二硫甲基*BMEE雙(2-巰基乙烷)醚*PTEA苯硫乙烷丙烯酸*HTEMA己基硫乙烷丙烯酸*PTEEA苯硫乙烷乙烷丙烯酸*DTDDA二甲醇三環(huán)葵烷二丙烯酸*HAPMA2-羥基-3 acryloyloxyp丙基甲基丙烯酸*TMGDA聚四甲基乙二醇二丙烯酸*SM苯乙烯單體*DVB二乙烯苯*VT乙烯甲苯如表1所示，通過(guò)實(shí)施例1-5所示的方法所制備的光學(xué)透鏡不僅具有高的折射指數(shù)，和高的阿貝數(shù)，而且在抗撞擊性能、防風(fēng)化性、色彩性和耐熱性是優(yōu)良的。
本發(fā)明的固化產(chǎn)品的密度是1.14-1.16，低于CR-39(1.32)和二甲基芳香基磷苯二甲酸(1.22)的密度，因此，本發(fā)明的固化產(chǎn)品適合于制備具有比現(xiàn)存的商業(yè)產(chǎn)品更輕的光學(xué)透鏡。
工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明能提供一種樹(shù)脂組合物和通過(guò)對(duì)樹(shù)脂組合物進(jìn)行聚合和固化，而得到的光學(xué)透鏡；該光學(xué)透鏡具有高的折射指數(shù)、高的阿貝數(shù)，優(yōu)良的透明性、光學(xué)同質(zhì)性、重量輕。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)樹(shù)脂組成物，包含化合物(A)10-75重量份的具有通式1所示的雙酚A結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸化合物；化合物(B)1-70重量份的如式子2所示的脂肪族聚硫醇化合物；化合物(C)1-40重量份的具有式子3所示的硫鍵的(甲基)丙烯酸化合物；和化合物(D)1-45重量份的具有式子4所示的脂肪族或者芳香族基團(tuán)的(甲基)丙烯酸化合物；式子1 其中，R1和R2是H或者CH3，m和n的每一個(gè)是0-4的整數(shù)，m+n散射是0-8，Y是H或者OH，式子2 其中，當(dāng)R是S或者C，R3和R4是CH2SH，CH2CH2SH，COOCH2SH，或者COOCH2CH2SH；當(dāng)R是C，R5和R6是CH2SH；當(dāng)R是S，R5和R6不存在。式子3 其中，X是脂肪族或者芳香族基團(tuán)，Y是H或者CH3；式子4 其中，X是脂肪族或者芳香族基團(tuán)，Y是H或者CH3；
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述的化合物(A)是20-70重量份，化合物(B)是1-20重量份，化合物(C)是1-20重量份，化合物(A)是1-15重量份。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述的化合物(A)選自BPA-2A(環(huán)氧乙烷(2mol)加成的雙酚A二環(huán)氧丙脂醚的二丙烯酸)、BPA-4EA(環(huán)氧乙烷改性的雙酚A二丙烯酸)、BPA-4PA(環(huán)氧丙烷改性的雙酚A二丙烯酸)、BPA-2EM(環(huán)氧乙烷改性的雙酚A二丙烯酸)。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)樹(shù)脂組合物，其特征在于，化合物(B)選自DMDS(二巰基二硫甲烷)和BMEE(雙(2-巰基乙烷)醚)
5.如權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)樹(shù)脂組合物，其特征在于，化合物(C)選自PTEA(苯硫乙烷丙烯酸)，HTEMA(己基硫乙烷甲基丙烯酸)和PTEEA(苯硫乙烷乙基丙烯酸)。
6.如權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)樹(shù)脂組合物，其特征在于，化合物(D)選自DTDDA(二甲醇三環(huán)癸烷二丙烯酸)、HAPMA(2-羥基-3-acryloyloxy)丙基甲基丙烯酸)，和TMGDA(聚四亞甲基乙二醇二丙烯酸)。
7.如權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)樹(shù)脂組合物，其特征在于，稀釋液選自o-二乙烯苯、m-二乙烯苯、p-二乙烯苯、m-二異丙烯苯、p-二異丙烯苯、苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)內(nèi)烯酸苯酯、甲基)丙烯酸苯氧基乙烷、(甲基)丙烯酸縮水甘油、和縮水甘油丙烯醚。
8.對(duì)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的組合物進(jìn)行聚合和固化而得到的光學(xué)透鏡。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)樹(shù)脂組成物，包含化合物(A)10－75重量份的具有通式1所示的雙酚A結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸化合物；化合物(B)1－70重量份的如式子2所示的脂肪族聚硫醇化合物；化合物(C)1－40重量份的具有式子3所示的硫鍵的(甲基)丙烯酸化合物；和化合物(D)1－45重量份的具有式子4所示的脂肪族或者芳香族基團(tuán)的(甲基)丙烯酸化合物；而且，本發(fā)明還提供一種高的折射指數(shù)、高的阿貝數(shù)和優(yōu)良的透明、光學(xué)同質(zhì)和波長(zhǎng)性能的光學(xué)透鏡。
文檔編號(hào)G02B1/04GK1513006SQ02811076
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者朱奎俊, 羅鐘奎, 柳炯圭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社斗山電子事業(yè)