一种高折射率聚氨酯光学树脂材料、其制备方法和光学元件技术

本发明专利技术提供了一种高折射率聚氨酯光学树脂材料，包括：式(I)～式(IV)中任意一种或几种所示的环状异氰酸酯；式(V)所示的丙烯酸羟基酯类化合物；含巯基的硫醇类化合物；其中，n1～n10独立的选自0～2的整数；R1～R10独立的选自C1～C5的烷基、硫基和双硫基中的一种或几种；R11和R12独立的选自H或C1～C5的烷基。本发明专利技术通过特定的环状异氰酸酯中环形结构的加入，改进了材料的耐热性能，提高了玻璃化温度，便于加工；通过丙烯酸羟基酯类化合物的引入，协同提高了材料的抗冲击性能；通过含硫异氰酸酯和硫醇的引入，提高了光学材料的折射率。本发明专利技术高折射率聚氨酯光学树脂材料耐热性好、折射率高、抗冲击性能好。

A high refractive index polyurethane optical resin material, its preparation method and optical elements

The present invention provides a high refractive index polyurethane optical resin material, which includes any or several cyclic isocyanates as shown in formula (I) ~formula (IV); hydroxyl acrylates as shown in formula (V); thiol compounds containing mercapto groups; where n1-n10 is an independent integer from 0 to 2; and R1-R10 is an independent alkyl, sulfur and dithiol group from C1-C5. Or several; R11 and R12 are independent alkyl groups selected from H or C1-C5. The invention improves the heat resistance of the material, increases the glass transition temperature and facilitates the processing by adding the ring structure in the specific cyclic isocyanate; synergistically improves the impact resistance of the material by introducing hydroxyl acrylate compounds; and improves the refractive index of the optical material by introducing thio-isocyanate and mercaptan. The high refractive index polyurethane optical resin material of the invention has good heat resistance, high refractive index and good impact resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种高折射率聚氨酯光学树脂材料、其制备方法和光学元件
本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种高折射率聚氨酯光学树脂材料、其制备方法和光学元件。
技术介绍
与无机材料材料相比，光学树脂材料质轻、容易染色、易切割、抛光等优异的加工性能。相对于传统的亚克力、聚碳酸酯材料，聚氨酯材料具有不可比拟的优势，越来越受到市场的重视，尤其是折射率1.65以上的高折光学树脂材料，发挥着不可替代的作用。光学材料用树脂逐渐要求高折射率化、高阿贝数化、低比重化、高耐热性化等。根据上述要求，目前为止已经开发并使用了多种光学材料用树脂。其中关于聚氨酯类树脂的提案逐渐兴起。聚氨酯是异氰酸酯化合物由含活泼氢的化合物加成聚合反应制成的光学树脂材料。异氰酸酯化合物又可分为两类，即含NC0的普通异氰酸酯和含NCS的异硫氰酸酯。在这其中，含有脂肪环和芳香环异氰酸酯更为重要。含活泼氢化合物主要是含OH的醇、酚和含SH的硫醇、硫酚。聚氨酯类树脂中，作为最具代表性的树脂，现有技术公开了众多将多硫醇化合物和多异(硫)氰酸酯化合物反应得到的树脂。但上述聚氨酯光学树脂镜片加工过程中，由于玻璃化温度偏低，容易出现变形，膜层高温裂膜、不牢固等问题。同时其抗冲击性能和折射率也不理想。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种高折射率聚氨酯光学树脂材料，本专利技术提供的高折射率聚氨酯光学树脂材料耐热性好、折射率高、抗冲击性能好。本专利技术提供了一种高折射率聚氨酯光学树脂材料，包括：式(I)～式(IV)中任意一种或几种所示的环状异氰酸酯；式(V)所示的丙烯酸羟基酯类化合物；含巯基的硫醇类化合物；其中，n1～n10独立的选自0～2的整数；R1～R10独立的选自C1～C5的烷基、硫基和双硫基中的一种或几种；R11和R12独立的选自H或C1～C5的烷基。优选的，所述R1～R10独立的选自甲基、异丙基、叔丁基、硫基和双硫基中的一种或几种；所述R11和R12独立的选自H、甲基或乙基。优选的，所述环状异氰酸酯选自间苯二亚甲基二异氰酸酯、a,a,a,a-四甲基间二甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、双(异氰酸乙酯基)硫醚、双(异氰酸丙酯基)硫醚、双(异氰酸己酯基)硫醚、双(异氰酸甲酯基)砜、双(异氰酸甲酯基)二硫醚、双(异氰酸丙酯基)二硫醚、双(异氰酸甲酯基硫基)甲烷、双(异氰酸乙酯基硫基)甲烷、双(异氰酸乙酯基硫基)乙烷、双(异氰酸甲酯基硫基)乙烷、1，5-二异氰酸酯基-2-异氰酸甲酯基-3-硫杂戊烷中的一种或几种。更优选的，所述异氰酸酯选自苯二亚甲基二异氰酸酯、a,a,a,a-四甲基间二甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯中一种或两种。优选的，所述丙烯酸羟基酯类化合物选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种。优选的，所述含巯基的硫醇类化合物选自2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、5，7-二巯基甲基-1，11-二巯基-3，6，9-三硫杂十一烷、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、双(巯基乙基)硫醚、1，1，3，3-四(巯基甲硫基)丙烷、4，6-双(巯基甲硫基)-1，3-二噻烷和2-(2，2-双(巯基甲硫基)乙基)-1，3-二硫杂环丁烷、1,2-乙二硫醇，1,2-丙二硫醇，1,3-丙二硫醇，1,6-乙二硫醇，2,2-二甲基丙烷-1,3-二硫醇，1,1-二(巯基甲基)环己烷、1，2-二巯基丙基甲基醚，1,2-环己二硫醇、2,3-二巯基-1-丙醇(2-巯基乙酸酯)、2,3-二巯基-1-丙醇(3-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基乙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基乙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、1,2-二巯基苯、1,4二巯基苯、1,3-二(巯基甲基)苯、1,4二(巯基乙氧基)苯、1,2,3-三巯基苯、1,3,5-三巯基苯、1,2,3-三(巯基甲基)苯、1,3,5-三(巯基甲基)苯、1,2,3,4-四(巯基乙基)苯、1,2,4,5-四(巯基亚乙氧基)苯、2,2-二巯基联苯和4,4-二巯基联苯中的一种或几种。优选的，所述环状异氰酸酯、烯酸羟基酯类化合物和含巯基的硫醇类化合物的摩尔比为1：(0.01～0.3)：(0.7～1.3)。优选的，所述高折射率光学树脂材料还包括固化催化剂、紫外线吸收剂、脱模剂、聚合延缓剂、阻聚剂、脱氧剂和抗氧化剂中的一种或几种。本专利技术提供了上述技术方案所述的高折射率光学聚氨酯树脂材料的制备方法，包括：将环状异氰酸酯、丙烯酸羟基酯类化合物和含巯基的硫醇类化合物混合，得到混合液；将混合液脱泡、过滤后注入模具固化，得到高折射率光学树脂材料。优选的，所述脱气压力为-0.8Mpa以下；所述固化包括一次聚合固化和二次固化；所述一次聚合固化具体为10～150℃的温度下固化10～80h；所述二次固化为80～140℃固化0.5～5h。本专利技术提供了一种光学元件，包括上述技术方案任意一项所述的高折射率光学树脂材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种高折射率聚氨酯光学树脂材料，包括：式(I)～式(IV)中任意一种或几种所示的环状异氰酸酯；式(V)所示的丙烯酸羟基酯类化合物；含巯基的硫醇类化合物；其中，n1～n10独立的选自0～2的整数；R1～R10独立的选自C1～C5的烷基、硫基和双硫基中的一种或几种；R11和R12独立的选自H或C1～C5的烷基。本专利技术通过特定的环状异氰酸酯中环形结构的加入，改进了材料的耐热性能，提高了玻璃化温度，便于加工；通过丙烯酸羟基酯类化合物的引入，协同提高了材料的抗冲击性能；通过含硫异氰酸酯和硫醇的引入，提高了光学材料的折射率。因此，本专利技术高折射率聚氨酯光学树脂材料耐热性好、折射率高、抗冲击性能好。具体实施方式本专利技术提供了一种高折射率聚氨酯光学树脂材料、其制备方法和光学元件，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。本专利技术提供了一种高折射率聚氨酯光学树脂材料，包括：式(I)～式(IV)中任意一种或几种所示的环状异氰酸酯；式(V)所示的丙烯酸羟基酯类化合物；含巯基的硫醇类化合物；其中，n1～n10独立的选自0～2的整数；优选可以为0、1、2。R1～R10独立的选自C1～C5的烷基、硫基和双硫基中的一种或几种；R11和R12独立的选自H或C1～C5的烷基。本专利技术提供的高折射率聚氨酯光学树脂材料，包括式(I)～式(IV)中任意一种或几种所示的环状异氰酸酯；其中，式(I)、式(II)为脂环族异氰酸酯；式(III)、式(IV)为芳香族异氰酸酯。其中，R1～R10独立的选自C1～C5的烷基、硫基和双硫基中的一种或几种；特别优选的，所述R1～R10独立的选自甲基、异丙基、叔丁基、硫基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高折射率聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，包括：式(I)～式(IV)中任意一种或几种所示的环状异氰酸酯；式(V)所示的丙烯酸羟基酯类化合物；含巯基的硫醇类化合物；

【技术特征摘要】
1.一种高折射率聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，包括：式(I)～式(IV)中任意一种或几种所示的环状异氰酸酯；式(V)所示的丙烯酸羟基酯类化合物；含巯基的硫醇类化合物；其中，n1～n10独立的选自0～2的整数；R1～R10独立的选自C1～C5的烷基、硫基和双硫基中的一种或几种；R11和R12独立的选自H或C1～C5的烷基。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述R1～R10独立的选自甲基、异丙基、叔丁基、硫基和双硫基中的一种或几种；所述R11和R12独立的选自H、甲基或乙基。3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述环状异氰酸酯选自间苯二亚甲基二异氰酸酯、a,a,a,a-四甲基间二甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、双(异氰酸乙酯基)硫醚、双(异氰酸丙酯基)硫醚、双(异氰酸己酯基)硫醚、双(异氰酸甲酯基)砜、双(异氰酸甲酯基)二硫醚、双(异氰酸丙酯基)二硫醚、双(异氰酸甲酯基硫基)甲烷、双(异氰酸乙酯基硫基)甲烷、双(异氰酸乙酯基硫基)乙烷、双(异氰酸甲酯基硫基)乙烷、1，5-二异氰酸酯基-2-异氰酸甲酯基-3-硫杂戊烷中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述丙烯酸羟基酯类化合物选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述含巯基的硫醇类化合物选自2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、5，7-二巯基甲基-1，11-二巯基-3，6，9-三硫杂十一烷、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、双(巯基乙基)硫醚、1，1，3，3-四(巯基甲硫基)丙烷、4，6-双(巯基甲硫基)-1，3-二噻烷和2-(2，2-双(巯基甲硫基)...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁万根，王树建，崔卫华，孙志利，任永平，费潇瑶，
申请(专利权)人：山东益丰生化环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37