用于光学制品的可固化硫醇烯组合物制造技术

技术编号:1638834 阅读:207 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术描述了容易聚合以制得光学制品和涂层的、包含聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物的可固化硫醇烯组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学制品的可固化硫醇烯组合物专利
本专利技术提供了容易聚合以制备光学制品和涂层的包含聚氨酯(甲 基)丙烯酸酯低聚物的可固化硫醇烯组合物。专利技术背景在70年代初开发了包含碳碳不饱和单体和多硫醇的辐射可固化组 合物。美国专利No. 4,234,676 (Hein等)描述了包括碳碳不饱和聚合 物、可交联单体、多硫醇和固化剂的主要目的用于印刷版制造的组合 物。美国专利No. 4,808,638 (Steinkraus等)描述了包括降冰片烯树脂、 多硫醇和自由基引发剂的组合物,当铁芳烃络合物存在时它们可以在 可见光下光固化。美国专利No. 4,139,385 (Crivello)描述了包括聚烯烃、多硫醇和鑰 盐光引发剂的组合物。用紫外线作为引发剂,通过阳离子机理可固化 75微米厚(3密耳)的薄膜。美国专利No. 6,506,814 (Krongauz等人)描述了一种用于导电体的 紫外线可固化绝缘组合物,其包括紫外线或辐射可固化(甲基)丙烯酸酯 低聚物、酸官能增粘剂或硫醇化合物、乙烯基活性稀释剂和光引发剂。
技术实现思路
本专利技术包括一种可光聚合的组合物,其包括脂族聚氨酯(甲基)丙烯 酸酯低聚物、多硫醇、任选的活性稀释剂和任选的光引发剂。本专利技术 的组合物可以被制成不含溶剂和非反应性的物质,并可以快速光固化。该组合物当固化时为不变黄,呈现低的收縮率和低的双光折射,使得它适合于许多光学应用,比如光学透镜、光学纤维、棱镜、光导管、 光学粘合剂和光学薄膜。本专利技术通过提供迅速固化的、接近100%固体的、无溶剂的可光聚 合的组合物以生产厚的精密光学部件,从而解决了工业中的需要,所 述精密光学部件比如光学透镜、光导管、棱镜等等,它们具有低的双 折射率可用于电子显示器、照相机、望远镜、传真设备、条形码扫描器、光学通信装置的应用。本专利技术特别可用于制备光学透镜,比如用于投影电视透镜中的那些,比如描述于美国专利Nos. 6,765,731 (Canon), 6,476,974 (Kreitzer), 6,853,493 (Kreitzer)和6,791,629 (Moskovich等人)中的那些。有利地,本专利技术提供可固化的组合物,所述的组合物容易进行熔 融处理,而不需要可观的单体、活性稀释剂和光引发剂。包含大量溶 剂、单体和活性稀释剂的可固化体系可以导致密度的明显增高,当从未固化转化为固化状态时引起净体积的收縮。众所周知,在精密的成 型操作中比如那些在制造光学元件比如透镜中需要的那些操作中,收 縮会使得配准无法预测。收縮还会在这样的光学制品中产生残余应力, 其随后导致光缺陷,包括高的双折射率。附图说明图1表示实施例1和对比例1和2的透射光谱。 详细说明本专利技术提供了可固化材料,其包括一种或多种脂族聚氨酯(甲基) 丙烯酸酯低聚物和一种或多种多硫醇以使固化材料中的应力和双折射 减到最低程度。硫醇烯聚合是逐步增长聚合,这在聚合期间由于延迟 凝胶化会产生较小的应力。在一些实施方式中,本专利技术提供具有低收 縮、残余应力和双折射的不含引发剂的硫醇烯可固化材料,它们是光学透明和不变黄的,可用于精密光学部件和电子显示应用中。使用光引发剂通常是不利的。首先,光引发剂随着时间的推移降 解导致固化材料变黄。黄色对于许多光学应用都是不希望的,通常需 要无色、不变黄、低浑浊和高透明的物质。就术语"无色"来说,是 指固化组合物在可见区目测基本上没有看得见的颜色,并优选对于可见光辐射(即约400-700纳米)具有小于约0.1的吸光度。第二,在光致聚合作用中的固化深度受光引发剂由紫外线或可见 光衰减引起的限制,使得难以制备相对厚的涂层或三维的物体(比如透 镜)。另外,光引发剂分子可以是毒性的和昂贵的。本专利技术提供可固化 材料,其不需要光引发剂以防止由于光引发剂产生变黄,并改进可固 化材料中光致聚合作用的深度。本专利技术的组合物使由于单体和活性稀释剂的聚合产生的收縮和残 余应力减到最小。本专利技术的低收縮率组合物特别适用于成型应用,或 用于任何其中需要精确成型和/或配准的应用。本专利技术提供新的可以配 制为100%固体的组合物,通过自由基方法固化,而且表现出满足或超 过现有技术那些的性能。本专利技术提供表现出小于7%的收縮率,优选小 于5%收縮率的组合物。本专利技术的制品的厚度可大于约0.5毫米,折射率大于约1.45且小 于约1,75,通常双折射小于lxl(T5,光透射大于约85%,优选大于90%, 对于4.8毫米厚度的样品CIELAB b+单位小于约1.5,优选小于约1.0。这里"光化辐射"是指光化学活性的辐射和粒子束流。光化辐射包括 但不局限于加速粒子,例如电子束;和电磁辐射;例如微波、红外 辐射、可见光、紫外线、X-射线和Y射线。辐射可以是单色或多色的, 相干或不相干的,应该足够强以在用于本专利技术组合物中的光化辐射可固化组合物中产生大量的自由基。"(甲基)丙烯酸基团"是指丙烯酸和甲基丙烯酸基团。"烯键式不饱和基团"包括但不局限于乙烯基、(甲基)丙烯酸等等。"逐步增长过程"是指在具有互补反应性关系即亲电子试剂-亲核 试剂的有机官能团之间形成共价键的反应。在逐步增长加合的情况下 或在逐步增长縮合的情况下通过消去小分子比如水或醇,可通过官能 团重排发生的过程。使用的"熔融可处理"指低聚物组合物,它们具有或获得适当的 低粘度,从而使用常规的成型或涂覆设备而不需要加入溶剂、增塑剂和/或粘度调节剂以及不需要额外的压力,在温度小于或等于ioor下 用以涂覆或成型。"光固化"和"光致聚合作用"在本专利技术申请中可互换地使用, 以表示光化辐射引起的化学反应,其中相对简单的分子结合形成链或 网络状大分子。"100%固体"是指不含非反应性的物质比如溶剂的组合物。 "多硫醇"指简单的或络合的有机化合物,其基本上不含二硫键,并且每分子具有多个侧链或末端位置的-SH官能团。辐射能的"透射率"指辐射能通过一种材料的通过率。"透明度"可认为是规则透射度,因此是一种材料特性,籍此特 性通过该材料的片材可以清楚地看见物体。透明材料传输光而不发生 漫射或散射。本专利技术提供一种可聚合的硫醇烯组合物,其包括至少一种聚氨酯 (甲基)丙烯酸酯低聚物,至少一种多硫醇;任选的至少一种活性稀释剂 组份和任选的自由基聚合光引发剂,或光引发剂的共混物,所述的组 合物可以被光聚合。本专利技术同样提供一种制备铸塑光学制品的方法,包括如下的步骤:(1) 混合所述组分以形成光学铸塑组合物,(2) 任选使该组合物脱气,(3) 将该组合物引入适当的模中,和(4) 使该组合物产生光致聚合。多官能的"聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物"或"(甲基)丙烯酸酯聚 氨酯低聚物"指具有多个在聚合期间快速固化并形成非常高密度的交 联网络的(甲基)丙烯酸酯基团的材料。聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物的 三种基本成分包括多异氰酸酯、多元醇和(甲基)丙烯酸酯封端试剂。通过在分子量为400-5000,优选800-2500的多异氰酸酯封端的产 物上提供(甲基)丙烯酸酯官能端基而形成(甲基)丙烯酸酯封端的聚氨酯 低聚物。尽管有几种制造方法,但二异氰酸酯封端的产物可以描述为 有机多异氰酸酯与具有两个如可以通过羟基提供的异氰酸酯活泼氢原 子的脂族分子的反应产物。这些二异氰酸酯封端的反应产物包括2-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可光致固化的组合物,包括:    a)80-99.5wt%的脂族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物,    b)0.5-10wt%的多硫醇,    c)任选<20wt%的活性稀释剂,和    d)<0.05wt.%的光引发剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:程铭彼得M奥洛夫松米谢勒A克拉顿卢盈裕
申请(专利权)人:三M创新有限公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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