光致变色用途的聚合物材料制造技术

一种含有主链醚基或侧链烷氧基化基团的聚合物材料，所述聚合物材料的玻璃化温度为至少１２５°Ｆ，交联密度为每升２－８摩尔，且所述聚合物材料是光致变色添加剂的有效载体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能起到光致变色添加剂的有效载体的薄层材料。这种薄层材料可以附着在多种类型的光学基质(包括眼镜、半成品透镜坯料、光学预型件、防护镜、安全玻璃、玻璃窗，以及挡风玻璃)上，还可包封在二层这类光学产品之间，其中至少一层可以透过紫外辐射。
技术介绍
通常希望给既要在阳光下使用又要在黑暗中使用的光学制品赋予光致变色性质。这样就可以使这类制品在暴露于阳光中时显示暗的色调，用以减弱户外的强光，同时，当没有阳光时也可以使这类制品转变成透明。通常采用各具有在可见波长范围(400-750 NM)的特定部分吸收的色态的三种或更多种光致变色添加剂的组合来获得非彩色的灰色或棕色色调。尽管光致变色眼镜已经成功地商业化许多年头了，然而，其它型式的光致变色光学制品，例如挡风玻璃、玻璃窗、防护镜和安全玻璃，还未普遍使用，因为制造这些型式的光致变色产品既困难，又昂贵。为了使加入到材料中光致变色添加剂能实现其预期功能(即有阳光时从透明态转变成黑暗态，而在阳光暴露结束时又会回到透明态)，还必须对材料，尤其塑料材料的物理性能加以某些限制。这些限制要兼顾到这些材料的结构性能和光学性能，因而可能会使它们不适用于其预期的用途。为了进一步了解目前所能得到的光致变色材料的缺点，并了解带有光致变色添加剂的薄层的设计原理，让我们来考察一下光致变色添加剂的变色机理是有益的。光致变色分子以两种基态构型(“双基态”)存在，其中之一不以任何显著水平吸收可见光辐射，而另一种则能强烈吸收可见光辐射。这两种基态构型中的每一种都有一个相应的电子激发态，如附图说明图1所示。图1所示的典型有机光致分子的四种状态图包括两种基态无色态1，和色态2，它们是热可互相转换的。对于某些光致变色材料来说，态2可以通过吸收可见光而转变成态1。由基态1吸收紫外光而形成的激发态3衰变后形成激发态4，然后再由激发态4衰变成基态2。激发态3也可以直接衰变成基态2(激活过程)。基态2形成激发态4，激发态4在去激活时，(漂白过程)返回到基态1和基态2，如图1所示。基态2激活转变成基态1，这就在有机光致变色材料的光致变色应答的动态范围中引进了温度依赖关系。这样一来，温度越高，基态2转变成基态1的速度就越快，因而基态2的平衡总数相对于基态1的数目而言就减少了。相应地，当激活时，温度越高，以无色形式1存在的光致变色添加剂就多。提高基态2与基态1之间的温度阻挡层可以降低基态2转变成基态1的速率，因而当升高温度时可以减少光致变色应答(“激活水平”)的降低。然而，同时，当光致变色添加剂一旦从阳光暴露下移开时，就会降低其转变到透明态的速度。因此，以目前的技术水平得到的光致变色材料在转变速度(以太阳光暴露结束时光致变色材料返回无色形式所需的时间度量，也称为漂白过程的速率)与光致变色应答的动态范围的温度依赖关系(用暴露于任何特定温度的太阳光或紫外光辐射时在热平衡时有色形式相对于无色形式的数量来度量，也称为激活水平)之间有一个综合平衡问题。例如，McBain的美国专利5,110,88 叙述了一种塑料材料，其中在较高的温度下这种平衡会朝着较好的激活水平移动，但所导致的转变(漂白)速率在72°F时大于5分钟，转变速率以T0.5度量，即当暴露于阳光或紫外光辐射时恢复50％透光率损失所需时间(“光致变色塑料眼镜革命，C.N.Welch和J.C.Crano，PPG工业公司)。目前所能得到的光致变色材料的第三个缺点是这类材料通常是通过将光致变色添加剂扩散到或浸泡(“吸液”)到整块塑料材料中的方法，或通过将光致变色添加剂结合到一种或多种单体中，然后使该单体配方聚合，从而形成整块塑料材料的方法来制造的(参阅例如Kwak和Chen的美国专利4,909,963、Kwak和Hurditch的美国专利4,637,698和Fischer的美国专利5,185,390)。专利技术概述鉴于上述情况，本专利技术的一个目的是开发结合了光致变色添加剂的塑料材料，在这种材料中，既能保持高水平的转变(变换)速度同时又能使光致变色的应答水平对温度变化相当不敏感。本专利技术的另一个目的是开发结合了这类材料的光学制品(包括，但不限于，眼镜、防护镜、安全玻璃、玻璃窗和挡风玻璃)，这类制品制造起来简单，而且不贵，同时其结构和光学性能也不会受到明显的损害。按照本专利技术的一个具体方案，是提供一种能有效作为光致变色添加剂载体的含有主链醚基或侧链烷氧基化基团的聚合物材料。该聚合物材料的玻璃化温度优选为至少125°F，交联密度优选为每升2-8摩尔，更优选为每升2.5-6摩尔。该聚合物材料较好含有选自由一种或多种单官能或多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯组成的一组中的一种或多种聚合了的单体。其例子包括单官能或多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的双酚A衍生物；单官能或多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的芳族碳酸酯；单官能或多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的脂族碳酸酯；以及单官能或多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的烯丙基和乙烯基衍生物。进一步的例子包括聚乙二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、烷氧基化三官能脂族丙烯酸酯、烷氧基化脂族二丙烯酸酯酯类、丙烯酸四氢糠酯、烷氧基化三官能丙烯酸酯，以及烷氧基化二官能丙烯酸酯酯类。按照本专利技术的另一个具体方案是提供含有单体、能固化形成诸如上面讨论的那些聚合物材料的树脂配方。前面已经讨论了这类单体的例子。本专利技术的树脂配方较好含有光引发剂或者热引发剂。优选的光引发剂包括双二甲氧基苯甲酰基三甲基戊基氧化膦、1-羟基环己基苯基酮和2-羟基、2-甲基、1-苯基丙烷。优选的热引发剂包括有机过氧化物、氢过氧化物、过碳酸盐(酯)、过乙酸盐(酯)和偶氮衍生物。本专利技术的树脂配方还可含有附加添加剂，如抗氧化剂。优选的抗氧化剂包括硫二亚乙基双(氢化肉桂酰胺)和双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯)。本专利技术的树脂配方中，还可以包含一种或多种光致变色添加剂。优选的光致变色添加剂包括螺(吲哚并)吩噁嗪、螺(吲哚并)吡啶并苯并噁嗪、螺(苯并吲哚并)吩噁嗪，和八甲基芪。光学制品可从上述聚合物材料或从上述树脂制得。适用于实施本专利技术的光学制品包括未校正透镜、眼镜、半成品透镜坯料、光学预型件、防护镜、安全玻璃、玻璃窗和挡风玻璃。本专利技术的其它具体方案涉及形成浸渍了光致变色添加剂的聚合物材料。按照第一个方案，光致变色添加剂是通过将光致变色添加剂加入到单体配方中，然后使该配方聚合的方法结合到聚合物材料中去的。按照第二个方案，光致变色添加剂是通过使光致变色添加剂材料扩散到聚合物材料中的方法结合到聚合物材料中去的。这可采用多种方法来完成。例如，可用下列方法将光致变色添加剂结合到聚合物材料中将聚合物材料浸没到光致变色添加剂在化学上惰性的溶剂中的溶液中；用光致变色添加剂在化学上惰性的溶剂中的溶液来喷涂或旋涂聚合物材料；重复提供聚合物材料的表面层，并随后将光致变色添加剂结合到该聚合物材料的表面层中；等等。聚合物材料，无论是结合了还是没有结合光致变色添加剂的，都可以通过，例如，由互穿网络构成的界面层，粘合剂层等附着在光学制品上。可以将结合有光致变色添加剂的聚合物材料掺入到光学制品中的另一种方法是先将结合有光致变色添加剂的聚合物材料制成固体粉末；然后将该固体粉末悬浮于液体中；最后将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·古普塔，R·D·布卢姆，V·S·伊耶尔，
申请(专利权)人：英诺特公司，
类型：发明
国别省市：