專利名稱：塑料透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由塑性納米復(fù)合材料形成的塑料透鏡(plastic lens) 0
背景技術(shù)：
成像裝置，例如具有相機(jī)的移動(dòng)電話，配置有由取像透鏡和鏡筒構(gòu)成的透鏡裝置， 所述鏡筒用于容納取像透鏡。已知將塑料透鏡和玻璃透鏡用作取像透鏡。特別地，塑料透 鏡在輕重量(light weight)、生產(chǎn)率和成本方面優(yōu)于玻璃透鏡。另外，由于塑料透鏡通過(guò)模 塑形成，塑料透鏡可以形成為復(fù)雜的形狀如非球面透鏡。由于這些原因，塑料透鏡比玻璃透 鏡更常用。盡管塑料透鏡在上述特征方面優(yōu)于玻璃透鏡，但難以將塑料透鏡的折射率增加到 與玻璃透鏡的折射率相同的水平。為了解決此問(wèn)題，由塑性納米復(fù)合材料形成塑料透鏡的 方法是已知的(例如，參見日本專利公布出版物2007-211164)。塑性納米復(fù)合材料是其中 分散有無(wú)機(jī)細(xì)微粒子的塑性材料如熱塑性聚合物。由這種塑性納米復(fù)合材料形成的塑料透 鏡具有比普通塑料透鏡更高的折射率，因而通常用作具有相機(jī)的移動(dòng)電話的取像透鏡。盡管上述優(yōu)點(diǎn)，由塑性納米復(fù)合材料形成的塑料透鏡比普通塑料透鏡更易碎，因 而具有較低的抗沖擊性。特別地，彎月形塑料透鏡在向較薄部分施加應(yīng)力時(shí)容易破碎，所述 彎月形塑料透鏡的中心部分或周邊部分制作得比該透鏡的其它部分更薄。從上述內(nèi)容考慮，本發(fā)明的目的是提供塑料透鏡，其由塑性納米復(fù)合材料形成，比 常規(guī)的塑料透鏡更抵抗破碎。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的和其它目的，本發(fā)明的塑料透鏡具有透鏡主體部分和沿透鏡主 體部分的外周邊形成的凸緣。透鏡主體部分的直徑CA、透鏡主體部分的中心厚度Ft、凸 緣在光軸方向上的厚度Lt，和作為凸緣的外徑與直徑CA之間的差的一半的長(zhǎng)度b滿足1 < (Lt/Ft) <5和(CA/4) ^b0塑料透鏡由含有無(wú)機(jī)細(xì)粒和熱塑性聚合物的塑性納米復(fù)合 材料形成。熱塑性聚合物在主鏈末端和側(cè)鏈中的至少一個(gè)中具有官能團(tuán)。所述官能團(tuán)與無(wú) 機(jī)細(xì)粒中的至少一個(gè)化學(xué)結(jié)合。優(yōu)選的是，對(duì)凸緣的拐角部進(jìn)行斜切。從而避免凸緣的拐角部的碎裂。優(yōu)選的是，厚度Lt大于透鏡主體部分在直徑CA的最外周邊處的厚度。形成本發(fā)明的塑料透鏡使得透鏡主體部分和凸緣滿足1 < (Lt/Ft) < 5并且 (CA/4) ^ b0從而提高塑料透鏡的機(jī)械強(qiáng)度。結(jié)果，即使塑料透鏡由塑性納米復(fù)合材料形 成，本發(fā)明也防止塑料透鏡被容易地?fù)p壞。附圖簡(jiǎn)述

圖1是透鏡裝置的剖面圖；圖2是由納米復(fù)合材料形成的凸彎月形透鏡(convex meniscus lens)的剖面圖；圖3是用于由納米復(fù)合材料形成透鏡的模具的剖面圖；和
圖4是另一個(gè)實(shí)施方案的凸彎月形透鏡的剖面圖。實(shí)施本發(fā)明的最佳方式在圖1中，透鏡裝置10提供在例如具有相機(jī)的移動(dòng)電話(未顯示)中。透鏡裝置 10由鏡筒12和第一至第三透鏡14至16構(gòu)成。鏡筒12由塑料如聚碳酸酯或液晶聚合物、 鋁等形成。鏡筒12由模塑成一體的第一筒部12a、第二筒部12b和第三筒部12c構(gòu)成。第 一至第三筒部12a至12c直徑彼此不同。在鏡筒12的前部的第一筒部12a具有最小的直 徑。在鏡筒12的后部的第三筒部12c具有最大的直徑。第一至第三透鏡14、15和16分別連接并固定到第一至第三筒部12a、12b和12c。 第一透鏡14是凸面玻璃透鏡。第二透鏡15是凹彎月形塑料透鏡(concave meniscus plastic lens)。第三透鏡16是凸塑料透鏡。第一透鏡14由透鏡主體部分14a和凸緣14b 構(gòu)成。第二透鏡15由透鏡主體部分15a和凸緣15b構(gòu)成。第三透鏡16由透鏡主體部分 16a和凸緣16b構(gòu)成。凸緣14b至16b具有大致環(huán)狀形狀并且分別沿透鏡主體部分14a至 16a的外周邊(輪緣(rims))設(shè)置。對(duì)于透鏡主體部分14a至16a，使得凸彎月型的透鏡主 體部分15a的中心部分比其周邊部分薄。凸緣14b至16b分別匹配到第一至第三筒部12a 至12c中。因此，透鏡主體部分14a至16a被固定在鏡筒12內(nèi)部。對(duì)于作為塑料透鏡的第二和第三透鏡15和16，第二透鏡15由于需要高折射率而 由塑性納米復(fù)合材料(以下簡(jiǎn)稱為納米復(fù)合材料)形成。另一方面，第三透鏡16由于不需 要高折射率而由普通塑性材料形成。納米復(fù)合材料是含有無(wú)機(jī)細(xì)粒和熱塑性聚合物的有機(jī)_無(wú)機(jī)復(fù)合材料。熱塑性聚 合物在主鏈和側(cè)鏈中的至少一個(gè)中具有官能團(tuán)。所述官能團(tuán)與無(wú)機(jī)細(xì)粒中的至少一個(gè)化學(xué) 結(jié)合。更具體地，在納米復(fù)合材料中，無(wú)機(jī)細(xì)粒分散在熱塑性聚合物中。應(yīng)當(dāng)指出，可以將 一種或多種無(wú)機(jī)細(xì)粒分散在塑性材料中。下面，描述用于形成納米復(fù)合材料的熱塑性聚合 物和無(wú)機(jī)細(xì)粒的實(shí)例。[熱塑性聚合物]有效地用于制備本發(fā)明的塑料透鏡的熱塑性聚合物(熱塑性樹脂)在主鏈末端 (聚合物鏈末端)或側(cè)鏈中的至少一個(gè)中具有官能團(tuán)，所述官能團(tuán)能夠與無(wú)機(jī)細(xì)粒形成任 何種類的化學(xué)鍵。這種熱塑性聚合物的優(yōu)選實(shí)例包括(1)在側(cè)鏈中具有至少一個(gè)官能團(tuán)的熱塑性聚合物，并且這樣的官能團(tuán)選自下
列 [R11，R12, R13和R14的每一個(gè)可以是下列各項(xiàng)中的任一種氫原子，取代或 未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳 基]，-SO3H, -OSO3H, -CO2H，和-Si (OR15)mlR1Vml [R15和R16的每一個(gè)為氫原子，取代或未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基，并且ml為1 至3的整數(shù)]；(2)在主鏈末端的至少一部分中具有至少一個(gè)官能團(tuán)的熱塑性聚合物，并且這樣
的官能團(tuán)選自下列 [R21，R22，R23和R24的每一個(gè)可以是下列各項(xiàng)中的任一種氫原子，取代或 未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳 基]，-SO3H, -OSO3H, -CO2H，和-Si (OR25) m2R263_m2 [R25和R26的每一個(gè)為氫原子，取代或未取代 的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基，m2是1至3的 整數(shù)]；和(3)由疏水性鏈段和親水性鏈段組成的嵌段共聚物。下面，詳述熱塑性聚合物(1)至(3)。熱塑性聚合物(1)本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(1)在側(cè)鏈中具有官能團(tuán)，所述官能團(tuán)能夠與無(wú)機(jī) 細(xì)粒形成化學(xué)鍵。本文中使用的“化學(xué)鍵”的實(shí)例包括，例如，共價(jià)鍵，離子鍵，配位鍵，和氫 鍵。在熱塑性聚合物(1)具有多個(gè)官能團(tuán)的情況下，每一個(gè)官能團(tuán)可以與無(wú)機(jī)細(xì)粒形成不 同的化學(xué)鍵。官能團(tuán)是否能夠與無(wú)機(jī)粒子形成化學(xué)鍵由當(dāng)將熱塑性聚合物和無(wú)機(jī)細(xì)粒分散 于有機(jī)溶劑中時(shí)，官能團(tuán)與無(wú)機(jī)細(xì)粒之間化學(xué)鍵的存在確定。熱塑性聚合物的官能團(tuán)的全 部或一部分可以與無(wú)機(jī)細(xì)粒形成化學(xué)鍵。通過(guò)在無(wú)機(jī)細(xì)粒和能夠與無(wú)機(jī)細(xì)粒形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)之間形成化學(xué)鍵，無(wú)機(jī)細(xì) 粒被穩(wěn)定地分散于熱塑性聚合物中。這樣的官能團(tuán)選自 [R11，R12, R13和R14的每一個(gè)可以是下列各項(xiàng)中的任一種氫原子，取代或 未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳 基]，-SO3H, -OSO3H, -CO2H,或-Si (OR15)ffllR1Vffll [R15和R16的每一個(gè)為氫原子，取代或未取代 的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基，并且ml為1 至3的整數(shù)]。烷基具有優(yōu)選1至30個(gè)碳原子，并且更優(yōu)選1至20個(gè)碳原子，其實(shí)例包括甲基，乙
基，和正丙基。取代的烷基包括，例如，芳烷基。芳烷基具有優(yōu)選7至30個(gè)碳原子，更優(yōu)選7
至20個(gè)碳原子，并且其實(shí)例包括芐基，和對(duì)甲氧基芐基。烯基具有優(yōu)選2至30個(gè)碳原子，并且更優(yōu)選2至20個(gè)碳原子，其實(shí)例包括乙烯基和2-苯基乙烯基。炔基具有優(yōu)選2至20 個(gè)碳原子，并且更優(yōu)選2至10個(gè)碳原子，其實(shí)例包括乙炔基，和2-苯基乙炔基。芳基具有 優(yōu)選6至30個(gè)碳原子，并且更優(yōu)選6至20個(gè)碳原子，其實(shí)例包括苯基，2,4,6-三溴苯基，和 1-萘基。本文中使用的芳基包括雜芳基。除上述烷基、烯基、炔基和芳基以外，用于烷基、烯 基、炔基和芳基的取代基的實(shí)例包括鹵素原子(例如，氟原子，氯原子，溴原子，和碘原子) 和烷氧基(例如，甲氧基或乙氧基)。對(duì)于R15和R16的優(yōu)選的原子數(shù)、官能團(tuán)和取代基與對(duì) 于R11, R12，R13和R14的那些相同。ml優(yōu)選為3。在上述官能團(tuán)中，優(yōu)選的是 ，-SO3H, -CO2H,或-Si (0R15)mlR163_ml。更優(yōu)選的官能團(tuán)是 ，或-C02H。特別優(yōu)選的官能團(tuán)是 特別優(yōu)選的是，在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物是具有由以下通式(1)表示的重 復(fù)單元的共聚物。這樣的共聚物通過(guò)由以下通式(2)表示的乙烯基單體的共聚合成。[通式⑴] [通式(2)] 在通式(1)和(2)中，“R”表示氫原子，鹵素原子和甲基中的一種。“X”表示二價(jià) 連接基團(tuán)，其選自由-C02-，-0C0-, -CONH-, -OCONH-, -0C00-, _0_，-S-, -NH-,和取代或未取 代的亞芳基組成的組。更優(yōu)選“X”為-CO2-或?qū)啽交?。“Y”表示具有1至30個(gè)碳原子的二價(jià)連接基團(tuán)。碳原子的數(shù)目?jī)?yōu)選為1至20，更 優(yōu)選2至10，并且還更優(yōu)選2至5。更具體地，可以使用亞烷基，亞烷基氧基，亞烷基氧基羰 基，亞芳基，亞芳基氧基，亞芳基氧基羰基，和上述基團(tuán)的組合。特別地，亞烷基是優(yōu)選的。“q”表示0至18、更優(yōu)選0至10、還更優(yōu)選0至5、并且特別優(yōu)選0或1的整數(shù)?！癦”表示選自由下列各項(xiàng)組成的組的官能團(tuán) ，-SO3H, -OSO3H, -CO2H 和-Si (OR15)mlR1Vmlo 這些中，優(yōu)選的官能團(tuán)是 更優(yōu)選的官能團(tuán)是 在此，R11, R12，R13, R14，R15, R16和ml的定義和具體實(shí)例與之前所述的R11，R12，R13， R14，R15, R16和ml的定義和具體實(shí)例相同，不同之處在于R11，R12，R13，R14，R15和R16的每一個(gè) 是氫原子或烷基。下面描述由通式(2)表示的單體的具體實(shí)例。然而，可用于本發(fā)明中的單體不限 于這些實(shí)例。
7 (q = 5和q = 6的混合物) = 4禾口 q = 5的混合物) 可與由上述通式(2)表示的單體共聚的其它種類的單體描述于“聚合物手冊(cè)第2 片反(Polymer Handbook 2nd ed. ) ",J. Brandrup,ffiley Interscienece (1975)白勺第 2 章第 1 至483頁(yè)中。具體地，例如，可以例舉的有具有一個(gè)可加聚的不飽和鍵的化合物，其選自苯乙 烯衍生物、1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、乙烯基咔唑、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙 烯酸酯、丙烯酰胺類、甲基丙烯酰胺類、烯丙基化合物、乙烯基醚、乙烯基酯、衣康酸二烷基 酯和富馬酸的二烷基酯或一烷基酯。苯乙烯衍生物的實(shí)例包括苯乙烯、2，4，6-三溴苯乙烯、2-苯基苯乙烯。丙烯酸酯的實(shí)例包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯 酸叔丁酯、丙烯酸氯乙酯、丙烯酸2-羥乙酯、三羥甲基丙烷一丙烯酸酯、丙烯酸芐酯、丙烯 酸甲氧基芐酯、丙烯酸糠酯和丙烯酸四氫糠酯。甲基丙烯酸酯的實(shí)例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲 基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸氯乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、三羥甲基丙 烷一甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸甲氧基芐酯、甲基丙烯酸糠酯和甲基丙烯 酸四氫糠酯。丙烯酰胺類的實(shí)例包括丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺(含有具有1至3個(gè)碳原子的 烷基，比如甲基、乙基或丙基)、N，N- 二烷基丙烯酰胺(含有具有1至6個(gè)碳原子的烷基)、N-羥乙基-N-甲基丙烯酰胺和N-2-乙酰胺乙基-N-乙?；０贰＜谆０奉惖膶?shí)例包括甲基丙烯酰胺、N-烷基甲基丙烯酰胺(含有具有1至 3個(gè)碳原子的烷基，比如甲基、乙基或丙基)、N，N- 二烷基甲基丙烯酰胺(含有具有1至6 個(gè)碳原子的烷基)、N-羥乙基-N-甲基甲基丙烯酰胺和N-2-乙酰胺乙基-N-乙?；谆?烯酰胺。烯丙基化合物的實(shí)例包括烯丙基酯(例如，乙酸烯丙酯、己酸烯丙酯、辛酸烯丙 酯、月桂酸烯丙酯、棕櫚酸烯丙酯、硬脂酸烯丙酯、苯甲酸烯丙酯、乙酰乙酸烯丙酯和乳酸烯 丙酯)和烯丙氧基乙醇(allyl oxyethanol)。乙烯基醚的實(shí)例包括烷基乙烯基醚，其含有具有1至10個(gè)碳原子的烷基，比如己 基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、癸基乙烯基醚、乙基己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚、乙氧 基乙基乙烯基醚、氯乙基乙烯基醚、1-甲基-2，2-二甲基丙基乙烯基醚、2-乙基丁基乙烯基 醚、羥乙基乙烯基醚、二甘醇乙烯基醚、二甲基氨基乙基乙烯基醚、二乙基氨基乙基乙烯基 醚、丁基氨基乙基乙烯基醚、芐基乙烯基醚和四氫糠基乙烯基醚。乙烯基酯的實(shí)例包括丁酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、二乙基乙酸 乙烯酯、新戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、二氯乙酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、 丁氧基乙酸乙烯酯、乳酸乙烯酯、丁酸乙烯基-β-苯酯(vinyl-β-phenyl butylate)和環(huán) 己基甲酸乙烯酯。衣康酸二烷基酯的實(shí)例包括衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯和衣康酸二丁酯。富馬 酸的二烷基酯或一烷基酯的實(shí)例包括富馬酸二丁酯。另外，可以例舉的有巴豆酸，衣康酸，丙烯腈，甲基丙烯腈，順丁烯二腈 (maleonitrile)等。在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(1)具有優(yōu)選1，000至500，000，更優(yōu)選3，000至 300, 000，并且特別優(yōu)選10，000至100，000的數(shù)均分子量。在熱塑性聚合物(1)具有至多 500，000的數(shù)均分子量的情況下，熱塑性聚合物(1)的加工性改善，并且在其至少為1，000 的情況下，機(jī)械強(qiáng)度提高。本文中使用的“數(shù)均分子量”是基于由使用四氫呋喃作為溶劑的具有TSK凝膠 GMHXL, TSK 凝膠 G4000HxL，和 TSK 凝膠 G2000HxL (TosohCorporation 的商品名)柱的 GPC 分析儀的示差折光計(jì)檢測(cè)的聚苯乙烯當(dāng)量分子量。在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(1)中，按每一個(gè)聚合物鏈計(jì)，與無(wú)機(jī)細(xì)粒結(jié)合 的官能團(tuán)的平均數(shù)為優(yōu)選0. 1至20，更優(yōu)選0. 5至10，并且特別優(yōu)選1至5。在按每個(gè)聚合 物鏈計(jì)的官能團(tuán)的平均數(shù)為至多20的情況下，防止了由熱塑性聚合物(1)與多個(gè)無(wú)機(jī)細(xì)粒 的配位導(dǎo)致的凝膠化和溶液狀態(tài)中粘度的增加。在按每個(gè)聚合物鏈計(jì)的官能團(tuán)的平均數(shù)為 至少0. 1的情況下，無(wú)機(jī)細(xì)粒被穩(wěn)定地分散。在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(1)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為優(yōu)選80°C至400°C，并 且更優(yōu)選130°C至380°C。從具有至少80°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱塑性聚合物制備具有充 分耐熱性的光學(xué)部件。加工性通過(guò)使用具有至多400°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱塑性聚合物改善。在熱塑性聚合物(1)的折射率和無(wú)機(jī)細(xì)粒的折射率之間存在顯著差異的情況下 很可能發(fā)生瑞利散射。結(jié)果，需要減少要分散在熱塑性聚合物(1)中的無(wú)機(jī)細(xì)粒的量以保持模塑制品的透明性。在熱塑性聚合物(1)的折射率為約1.48的情況下，可以提供具有 1.60水平的折射率的透明模塑制品。為了實(shí)現(xiàn)至少1.65的折射率，在本發(fā)明中使用的熱 塑性聚合物(1)的折射率為優(yōu)選至少1. 55，更優(yōu)選至少1. 58。這些折射率于22°C在589nm 波長(zhǎng)測(cè)量。在Imm厚度的情況下，在589nm波長(zhǎng)，在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物⑴具有優(yōu) 選至少80%，更優(yōu)選至少85%，并且特別優(yōu)選至少88%的透光率(light transmittance)。下面，描述可以在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(1)的優(yōu)選具體實(shí)例，但是可以 在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物不限于下列實(shí)例。 (q = 4禾口 q = 5的混合物)

(q = 5和q = 6的混合物)
(q = 5和q = 6的混合物)
(q = 5和q = 6的混合物) (q = 4禾口 q = 5的混合物)
熱塑性聚合物(ι)可以是一種上述熱塑性聚合物或兩種以上的上述熱塑性聚合 物的混合物。另外，熱塑性聚合物(1)可以與熱塑性聚合物(2)和/或熱塑性聚合物(3)
混合ο熱塑性聚合物(2)在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(2)在主鏈末端的至少一部分中具有能夠與無(wú) 機(jī)細(xì)粒形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)。官能團(tuán)可以存在于主鏈末端的一個(gè)或兩個(gè)中。然而，優(yōu)選的 是官能團(tuán)僅存在于主鏈末端中的一個(gè)中。在主鏈末端中可以存在多個(gè)官能團(tuán)。“主鏈末端” 是指排除重復(fù)單元和夾在重復(fù)單元之間的結(jié)構(gòu)以外的聚合物的部分?！盎瘜W(xué)鍵”被認(rèn)為與在上述熱塑性聚合物(1)中的化學(xué)鍵類似。能夠與無(wú)機(jī)細(xì)粒形成化學(xué)鍵的官能團(tuán)是在下列中選擇的一種 [R21，R22, R23和R24的每一個(gè)可以為下列各項(xiàng)中的任一種氫原子，取代或 未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳 基]，-SO3H, -OSO3H, -CO2H，和-Si (OR25) m2R263_m2 [R25和R26的每一個(gè)為氫原子，取代或未取代 的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基，m2為1至3的 整數(shù)]。在R21，R22, R23, R24, R25和R26的每一個(gè)為取代或未取代的烷基，取代或未取代的烯 基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基的情況下，對(duì)于R21，R22，R23，R24，R25和R26 的優(yōu)選的碳原子數(shù)、官能團(tuán)和取代基與對(duì)于R"，R12，R13，R14，(RlR16)的那些相同。優(yōu)選 m2 為 3。
在上述官能團(tuán)中，優(yōu)選的是 ,21 ，-SO3H, -CO2H,和-Si (OR25)m2R263^m20 更優(yōu)選的官能團(tuán)是 ，-SO3Hjn-CO2Ht5特別優(yōu)選的官能團(tuán)是 ，和-SO3Hc
本發(fā)明中熱塑性聚合物(2)的基本骨架沒(méi)有特別限制?？梢圆捎檬熘木酆衔锝Y(jié) 構(gòu)如聚(甲基)丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯基咔唑，聚芳酯，聚碳酸酯，聚氨酯，聚酰亞胺， 聚醚，聚醚砜，聚醚酮，聚硫醚，環(huán)烯烴聚合物，和環(huán)烯烴共聚物的聚合物結(jié)構(gòu)。乙烯基聚合 物，聚芳酯和含芳基的聚碳酸酯是優(yōu)選的，并且乙烯基聚合物是更優(yōu)選的。具體實(shí)例與對(duì)于 熱塑性聚合物(1)描述的那些相同。在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(2)具有優(yōu)選至少1. 50，更優(yōu)選至少1. 55，進(jìn)一 步優(yōu)選至少1. 60，并且特別優(yōu)選至少1. 65的折射率。本文中使用的折射率使用阿貝(Abbe) 折射儀(Atago的產(chǎn)品，型號(hào)DR-M4)以589nm波長(zhǎng)的入射光測(cè)量。在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(2)具有優(yōu)選50°C至400°C，并且更優(yōu)選80°C至 380°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在熱塑性聚合物(2)具有至少50°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的情況下， 耐熱性提高。在熱塑性聚合物(2)具有至多400°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的情況下，加工變得便 利。在Imm熱塑性聚合物厚度的情況下，在589nm波長(zhǎng)，在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合 物(2)具有優(yōu)選至少80%，并且更優(yōu)選至少85%的透光率。在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(2)具有優(yōu)選1，000至500，000的數(shù)均分子量。 數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為3，000至300，000，并且更優(yōu)選5，000至200，000，特別優(yōu)選10，000至 100，000。在使用數(shù)均分子量為至少1，000的熱塑性聚合物(2)的情況下，機(jī)械強(qiáng)度提高。 在使用數(shù)均分子量為至多500，000的熱塑性聚合物(2)的情況下，熱塑性聚合物的加工性改善。將官能團(tuán)引入到主鏈末端中的方法沒(méi)有特別限制。例如，如在由日本聚合物科學(xué) 學(xué)會(huì)(Society of Polymer Science, Japan)編輯的“新聚合物試驗(yàn)研究4，聚合物的合 成禾口反應(yīng)(3)聚合物的反應(yīng)禾口分角軍(New Polymer Experimental Studies 4，Synthesis and Reaction of Polymer (3) Reaction and Decomposition of Polymer)，，的第 3 章末 端反應(yīng)性聚合物中所述，可以在聚合時(shí)或在聚合之后將官能團(tuán)引入。在聚合之后引入官能 團(tuán)的情況下，將聚合物分離，然后對(duì)其進(jìn)行末端官能團(tuán)轉(zhuǎn)換或主鏈分解。還可以使用聚合 物反應(yīng)，例如通過(guò)使用具有官能團(tuán)和/或受保護(hù)的官能團(tuán)的引發(fā)劑、終止劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等聚 合的合成聚合物的方法，以及其中將從例如雙酚A合成的聚碳酸酯的酚末端用含有官能團(tuán) 的反應(yīng)試劑修飾的方法。例如，可以例舉的有乙烯基單體通過(guò)使用含硫鏈轉(zhuǎn)移劑的鏈轉(zhuǎn) 移方法的自由基聚合，其描述于由日本聚合物科學(xué)學(xué)會(huì)(Society of Polymer Science, Japan)編輯的“新聚合物試驗(yàn)研究2，聚合物的合成和反應(yīng)(1)加成型聚合物的合成(New Polymer Experimental Studies 2，Synthesis and Reaction of Polymer(1)Synthesis of Addition-Type Polymer) ”的第110-112頁(yè)中；使用含官能團(tuán)的引發(fā)劑和/或含官能團(tuán)的終 止劑的活性陽(yáng)離子聚合，其描述于由日本聚合物科學(xué)學(xué)會(huì)(Society of Polymer Science, Japan)編輯的“新聚合物試驗(yàn)研究2，聚合物的合成和反應(yīng)(1)加成型聚合物的合成(New Polymer Experimental Studies 2, Synthesis and Reaction of Polymer(1)Synthesis of Addition-Type Polymer) ”的第255-256頁(yè)中；和使用含硫鏈轉(zhuǎn)移劑的開環(huán)易位聚合， 其描述于大分子(Macromolecules)，第36卷，(2003)的7020-7026頁(yè)中?？梢栽诒景l(fā)明中使用的熱塑性聚合物(2)的優(yōu)選具體實(shí)例描述于下列示出的化 合物P-I至P-22中，但是熱塑性聚合物(2)不限于這些實(shí)例。括號(hào)中的結(jié)構(gòu)顯示重復(fù)單元，
H+CH-CH2^ S-C H2 CH2O P O3Hi
CH
H-
丫 JTl3
C-CH2JS-CH2CH2OPO3H;
CO2CH3
p"4 H3CO ^CH-CH2JCH -OCH2CH2CH2CO2H
OCH3 CH
3
P-5
OPO3H2
P — 6
OPO3H2
P-
OPO3H2
90
O 11
Il y
X
21 可以使用上述熱塑性聚合物(2)中的一種，或兩種以上的混合物。這些熱塑性聚 合物(2)可以含有其它共聚組分。熱塑性聚合物(3)在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物(3)是由疏水性鏈段㈧和親水性鏈段⑶組成 的嵌段共聚物。一個(gè)或多個(gè)疏水性鏈段(A)構(gòu)成不溶于水或甲醇中的聚合物。一個(gè)或多個(gè)親水性 鏈段(B)構(gòu)成溶于水和甲醇中的至少一個(gè)的聚合物。嵌段共聚物的類型包括AB型、B1AB2 型和A1BA2型。在B1AB2型中，兩個(gè)親水性鏈段B1和B2可以相同或不同。在A1BA2型中，兩個(gè)疏水性鏈段A1和A2可以相同或不同。從分散性考慮，AB型或A1BA2型的嵌段共聚物是優(yōu) 選的。從生產(chǎn)適用性考慮，AB型或ABA型(其中兩個(gè)疏水性鏈段A1和A2相同的A1BA2型) 是優(yōu)選的，并且AB型是特別優(yōu)選的。疏水性鏈段(A)和親水性鏈段(B)的每一個(gè)可以選自熟知的聚合物，如通過(guò)乙烯 基單體的聚合得到的乙烯基聚合物，聚醚，開環(huán)易位聚合聚合物和縮合聚合物(聚碳酸酯， 聚酯，聚酰胺，聚醚酮，聚醚砜等)。特別地，乙烯基聚合物，開環(huán)易位聚合聚合物，聚碳酸酯 和聚酯是優(yōu)選的。從生產(chǎn)適用性考慮，乙烯基聚合物是更優(yōu)選的。形成疏水性鏈段(A)的乙烯基單體(a)的實(shí)例包括下列丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯 (methacryl esters)(酯基是取代或未取代的脂族酯基或取代或未取代的芳族酯基，例如，
甲基，苯基，萘基等)；丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，更具體地，N-—取代丙烯酰胺，N-二取代丙烯酰胺， N- 一取代甲基丙烯酰胺，N- 二取代甲基丙烯酰胺(一取代產(chǎn)物和二取代產(chǎn)物的取代基包括 取代或未取代的脂族基團(tuán)和取代或未取代的芳族基團(tuán)，例如，甲基，苯基，萘基等)；烯烴，更具體地，二環(huán)戊二烯，降冰片烯衍生物，乙烯，丙烯，1- 丁烯(Ι-buten)， 1-戊烯(Ι-penten)，氯乙烯，偏二氯乙烯，異戊二烯，氯丁二烯，丁二烯，2，3- 二甲基丁二 烯，和乙烯基咔唑；苯乙烯類，更具體地，苯乙烯，甲基苯乙烯，二甲基苯乙烯，三甲基苯乙 烯，乙基苯乙烯，異丙基苯乙烯，氯甲基苯乙烯，甲氧基苯乙烯，乙酰氧基苯乙烯，氯苯乙烯， 二氯苯乙烯，溴苯乙烯，三溴苯乙烯，和乙烯基苯甲酸甲酯；和乙烯基醚，更具體地，甲基乙烯基醚；丁基乙烯基醚，苯基乙烯基醚，和甲氧基乙基 乙烯基醚；其它單體如巴豆酸丁酯，巴豆酸己酯，衣康酸二甲酯，衣康酸二丁酯，馬來(lái)酸二乙 酯，馬來(lái)酸二甲酯，馬來(lái)酸二丁酯，富馬酸二乙酯，富馬酸二甲酯，富馬酸二丁酯，甲基乙烯 基酮，苯基乙烯基酮，甲氧基乙基乙烯基酮，N-乙烯基噁唑烷酮，N-乙烯基吡咯烷酮，偏二 氯乙烯，亞甲基丙二腈，亞乙烯基，二苯基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯，二苯基-2-甲基丙烯 酰氧基乙基磷酸酯，二丁基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯，和二辛基-2-甲基丙烯酰氧基乙基 磷酸酯。特別地，優(yōu)選其酯基為未取代的脂族基團(tuán)，或取代或未取代的芳族基團(tuán)的丙烯酸 酯和甲基丙烯酸酯；其取代基為未取代的脂族基團(tuán)，或取代或未取代的芳族基團(tuán)的N- —取 代丙烯酰胺，N- 二取代丙烯酰胺，N- 一取代甲基丙烯酰胺和N- 二取代甲基丙烯酰胺；和苯 乙烯。特別優(yōu)選其酯基為取代或未取代的芳族基團(tuán)的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；和苯乙烯。形成親水性鏈段⑶的乙烯基單體(b)的實(shí)例包括下列丙烯酸，甲基丙烯酸，在 酯部分具有親水性取代基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；在芳環(huán)具有親水性取代基的苯乙 烯；具有親水性取代基的乙烯基醚，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N- 一取代丙烯酰胺，N-二取 代丙烯酰胺，N- 一取代甲基丙烯酰胺，和N- 二取代甲基丙烯酰胺。親水性取代基優(yōu)選具有選自由下列各項(xiàng)組成的組中的官能團(tuán)
OR31OR33
—P—OR32—O— P-OR34
HIl
O，O
[R“，R“，R’’和R’‘的每一個(gè)可以為下列各項(xiàng)中的任一種氫原子，取代或未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基]，一S。，H，一。S。，H，一C。，H，一。H，和一Si(。R’‘)IIl，R“，一m，[R’‘和R’‘的每一個(gè)為氫原子，取代或未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基，m3為l至3的整數(shù)]。在R“，R“，R“，R“，R’‘和R’‘的每一個(gè)為取代或未取代的烷基，取代或未取代的烯基，取代或未取代的炔基，或取代或未取代的芳基的情況下，對(duì)于R“，R“，R“，R“，R’‘和曠的優(yōu)選原子數(shù)、官能團(tuán)和取代基與對(duì)于曠，R“，R“，R”，(R“和R“)的那些相同。m3優(yōu)選為3。
官能團(tuán)優(yōu)選為『0144] ，牙口一C。，H，
并且特別優(yōu)選，
，一S。sH，一。S。sH，一C0H，一。H，和一Si(。R’‘)msR“s—m3，并且官能團(tuán)的含量為至少o．05mm。l／g和至多5．omm。l／g。
特別地，親水性鏈段(B)優(yōu)選為丙烯酸，甲基丙烯酸，在酯部分具有親水性取代基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，和在芳環(huán)中具有親水性取代基的苯乙烯。由乙烯基單體(a)形成的疏水性鏈段(A)還可以在不改變疏水性的范圍內(nèi)含有乙 烯基單體(b)。優(yōu)選的是，疏水性鏈段(A)中含有的乙烯基單體(a)與乙烯基單體(b)之間 的摩爾比為100 0至60 40。由乙烯基單體(b)形成的親水性鏈段(B)還可以在不改變親水性的范圍內(nèi)含有乙 烯基單體(a)。優(yōu)選的是，親水性鏈段⑶中含有的乙烯基單體(b)與乙烯基單體(a)之間 的摩爾比為100 0至60 40。乙烯基單體(a)和(b)的每一種可以由一種或兩種以上的單體組成。乙烯基單體 (a)和(b)根據(jù)目的(例如，調(diào)節(jié)酸含量，調(diào)節(jié)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，調(diào)節(jié)在有機(jī)溶劑或水 中的溶解度，或調(diào)節(jié)分散穩(wěn)定性)選擇。官能團(tuán)相對(duì)于嵌段共聚物的總量的含量為優(yōu)選0. 05mmol/g至5. Ommol/g,并且更 優(yōu)選0. lmmol/g至4. 5mmol/g,并且特別優(yōu)選0. 15mmol/g至3. 5mmol/g。在官能團(tuán)的含量 過(guò)低的情況下，分散適合性可能降低。在官能團(tuán)的含量過(guò)高的情況下，水溶性可能變得過(guò)高 或納米復(fù)合材料可能凝膠化。在嵌段共聚物中，官能團(tuán)可以與陽(yáng)離子如堿金屬離子(例如， Na+, K+，等)或銨離子形成鹽。嵌段共聚物的數(shù)均分子量為優(yōu)選1000至100000，更優(yōu)選2000至80000，并且特別 優(yōu)選3000至50000。具有至少1000的數(shù)均分子量的嵌段共聚物形成穩(wěn)定的分散體。具有 至多100000的數(shù)均分子量的嵌段共聚物提高有機(jī)溶劑溶解度。在本發(fā)明中使用的嵌段共聚物的折射率為優(yōu)選至少1. 50，更優(yōu)選至少1. 55，進(jìn)一 步更優(yōu)選至少1. 60，并且特別優(yōu)選至少1. 65。本文中使用的折射率使用阿貝折射儀(Atago 的產(chǎn)品，型號(hào)DR_M4)以589nm波長(zhǎng)的入射光測(cè)量。在本發(fā)明中使用的嵌段共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在優(yōu)選80°C至400°C的范圍內(nèi)， 并且更優(yōu)選在130°C至380°C的范圍內(nèi)。具有至少80°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的嵌段共聚物提 高耐熱性。具有至多400°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的嵌段共聚物改善加工性。優(yōu)選的是，在Imm厚度的情況下，在本發(fā)明中使用的嵌段共聚物具有至少80%的 在589nm波長(zhǎng)測(cè)量的透光率(optical transmittance)。更優(yōu)選的是透光率為至少85%。嵌段共聚物的具體實(shí)例(P-1至P-20的示出化合物)列舉在下面。然而，在本發(fā) 明中使用的嵌段共聚物不限于下列具體實(shí)例。[表1] [表 2] 嵌段共聚物采用活性自由基聚合和活性離子聚合，以及必要的保護(hù)羧基或向聚合 物引入官能團(tuán)的技術(shù)合成。還可以通過(guò)具有末端官能團(tuán)的聚合物的自由基聚合以及在具 有末端官能團(tuán)的聚合物之間形成鍵來(lái)合成嵌段共聚物。具體地，從分子量控制和嵌段共聚 物的收率考慮，優(yōu)選采用活性自由基聚合和活性離子聚合。嵌段共聚物的制備方法描述于 下列文獻(xiàn)中，例如，由日本聚合物科學(xué)學(xué)會(huì)(Society of Polymer Science, Japan)編輯并 且由 Kyoritsu Shuppan, Co.，Ltd. (1992)出版的“聚合物的合成和反應(yīng)(1) (Synthesis and reaction of polymer (1)) ES H(Chemical Society of Japan) 并 且由日本科學(xué)會(huì)出版社(Japan Scientific Societies Press) (1993)出版的“精確聚合 (Precision polymerization)，，，由日本聚合物禾斗學(xué)學(xué)會(huì)(Society of Polymer Science, Japan)編輯并且由Kyoritsu Shuppan Co.，Ltd. (1995)出版的“聚合物的合成·反應(yīng)(1) (Synthesis · reaction of polymer (1))，，，在“聚合物禾斗學(xué)進(jìn)展(Progress in Polymer Science) ”，第16卷(1991)第837至906頁(yè)中R. Jerome等的‘遙爪聚合物合成，表征和應(yīng) 用(Telechelic Polymer :Synthesis, Characterization, and Applications)’,在"聚合物 科學(xué)進(jìn)展(Progress in Polymer Science)，，，第 15 卷(1990)第 551 至 601 頁(yè)中 Y. Yagci 等的‘嵌段和接枝共聚物的光誘導(dǎo)合成(Light-induced synthesis of block and graft copolymers)，，和美國(guó)專利 5085698?？梢允褂蒙鲜銮抖喂簿畚锏囊环N或兩種以上的混合物。[無(wú)機(jī)細(xì)粒]
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在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)細(xì)粒(無(wú)機(jī)納米粒子)包括，例如，氧化物細(xì)粒和硫化物細(xì) 粒，更具體地，氧化鋯細(xì)粒，氧化鋅細(xì)粒，氧化鈦細(xì)粒，氧化錫細(xì)粒，和硫化鋅細(xì)粒。然而，無(wú) 機(jī)細(xì)粒不限于這些。這些中，金屬氧化物細(xì)粒是特別優(yōu)選的。特別地，選自由氧化鋯細(xì)粒，氧 化鋅細(xì)粒，氧化錫細(xì)粒和氧化鈦細(xì)粒組成的組中的一種是優(yōu)選的，并且選自由氧化鋯細(xì)粒， 氧化鋅細(xì)粒和氧化鈦細(xì)粒組成的組中的一種是更優(yōu)選的。另外，特別優(yōu)選的是使用具有低 光催化活性和優(yōu)異的在可見光區(qū)域透明性的氧化鋯細(xì)粒。在本發(fā)明中，從折射率、透明性和 穩(wěn)定性考慮，可以使用兩種以上的上述無(wú)機(jī)細(xì)粒的分散體。為了滿足諸如降低光催化活性 和吸水率的目的，上述無(wú)機(jī)細(xì)?？梢該诫s有不同種類的元素，并且無(wú)機(jī)細(xì)粒的表面可以用 不同的金屬氧化物如二氧化硅和氧化鋁包覆。還可以將無(wú)機(jī)細(xì)粒用硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸鹽偶 聯(lián)劑等表面改性。在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)細(xì)粒的制備方法沒(méi)有特別限制，可以使用任何熟知的方 法。例如，如下制備所需的精細(xì)氧化物粒子使用金屬鹵化物或烷氧基金屬作為原料，并且 在含有水的反應(yīng)體系中將原料水解。具體地，制備氧化鋯細(xì)粒及其懸浮體的下列方法是已知的，并且可以使用它們中 的任一種一種制備氧化鋯懸浮體的方法，其中將含有鋯鹽的溶液用堿中和以得到鋯水合 物，并且將得到的鋯水合物干燥和燒結(jié)，然后分散在溶劑中；一種制備氧化鋯懸浮體的方 法，其中將含有鋯鹽的溶液水解；一種方法，其中通過(guò)含有鋯鹽的溶液的水解制備氧化鋯懸 浮體，然后將制備的氧化鋯懸浮體超濾以得到氧化鋯；一種通過(guò)烷氧基鋯的水解制備氧化 鋯懸浮體的方法；和通過(guò)在水熱條件下對(duì)含有鋯鹽的溶液進(jìn)行加熱和施加壓力制備氧化鋯 懸浮體的方法。硫酸氧鈦例舉為用于氧化鈦細(xì)粒的合成的原料。鋅鹽如乙酸鋅和硝酸鋅例舉為用 于氧化鋅細(xì)粒的合成的原料。烷氧基金屬如四乙氧基硅烷和四異丙氧基鈦也適用于無(wú)機(jī)細(xì) 粒的原料。這種無(wú)機(jī)細(xì)粒的合成方法包括，例如，在日本應(yīng)用物理雜志(Japanese Journal of Applied Physics)，第 37 卷(1998)第 4603 至 4608 頁(yè)，和 Langmuir,第 16 卷，第 1 期 (2000)第241至246頁(yè)中描述的方法。具體地，在通過(guò)溶膠形成方法合成氧化物細(xì)粒的情況下，可以使用如下程序形 成前體如氫氧化物，然后用酸或堿將其脫水縮合(dehydrocondensing)或膠溶從而形成水 溶膠，如在使用硫酸氧鈦?zhàn)鳛樵系难趸伡?xì)粒的合成中。在這樣的程序中，從最終產(chǎn)物 的純度考慮，適宜的是通過(guò)任何已知方法如過(guò)濾和離心分離將前體分離和純化?？梢酝ㄟ^(guò) 向水溶膠中加入合適的表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉(縮寫為DBS)或二烷基磺基琥珀 酸一鈉鹽(Sanyo Chemical Industries, Ltd.的產(chǎn)品，商品名 “ELEMIN0L JS-2”)將在所 得到的水溶膠中的溶膠粒子在水中不溶解化和分離。例如，可以使用在“彩色材料(Color Material) ”，第57卷，6，(1984)的305至308頁(yè)中所述的眾所周知的方法。除了上述在水中的水解之外，還可以例舉在有機(jī)溶劑中制備無(wú)機(jī)細(xì)粒的方法。在 這種情況下，可以將在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物溶解在有機(jī)溶劑中。在上述方法中使用的溶劑的實(shí)例包括丙酮，2-丁酮，二氯甲烷，氯仿，甲苯，乙酸乙 酯，環(huán)己酮和茴香醚?？梢允褂萌軇┲械囊环N或兩種以上的混合物。在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)細(xì)粒的數(shù)均粒度(直徑)過(guò)小的情況下，不能發(fā)揮形成細(xì) 粒的無(wú)機(jī)材料的固有性質(zhì)，另一方面，在其過(guò)大的情況下，瑞利散射的影響變得顯著，從而明顯降低納米復(fù)合材料的透明性。因此，在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)細(xì)粒的數(shù)均粒度的下限為 優(yōu)選至少lnm，更優(yōu)選至少2nm，并且還更優(yōu)選至少3nm，其上限為優(yōu)選至多15nm，更優(yōu)選至 多l(xiāng)Onm，并且還更優(yōu)選至多7nm。即，在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)細(xì)粒的數(shù)均粒度為優(yōu)選Inm至 15nm,更優(yōu)選2nm至IOnm并且還更優(yōu)選3nm至7nm。本文中使用的“數(shù)均粒度”使用例如X 射線衍射(XRD)裝置或透射電子顯微鏡(TEM)測(cè)量。在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)細(xì)粒于22°C在589nm波長(zhǎng)的折射率優(yōu)選在1. 9至3. O的范 圍內(nèi)，更優(yōu)選在2. O至2. 7的范圍內(nèi)，并且特別優(yōu)選在2. 1至2. 5的范圍內(nèi)。在無(wú)機(jī)細(xì)粒的 折射率為至多3. O的情況下，由于無(wú)機(jī)細(xì)粒與熱塑性聚合物之間的折射率差異不太大，瑞 利散射被抑制。在無(wú)機(jī)細(xì)粒的折射率為至少1. 9的情況下，制備的光學(xué)透鏡實(shí)現(xiàn)高折射率。無(wú)機(jī)細(xì)粒的折射率通過(guò)下列方法得到例如，用阿貝折射儀(例如，Atago的產(chǎn)品， 型號(hào)DR-M4)測(cè)量在本發(fā)明中使用的由含有無(wú)機(jī)細(xì)粒和熱塑性聚合物的納米復(fù)合材料制 成的透明膜的折射率，并且使用分別測(cè)量的熱塑性聚合物組分的折射率轉(zhuǎn)化測(cè)量值。還可 以通過(guò)測(cè)量具有不同濃度的無(wú)機(jī)細(xì)粒分散體的折射率計(jì)算無(wú)機(jī)細(xì)粒的折射率。從透明性和實(shí)現(xiàn)高折射率考慮，無(wú)機(jī)細(xì)粒在本發(fā)明的納米復(fù)合材料中的含量為優(yōu) 選20質(zhì)量％至95質(zhì)量％，更優(yōu)選25質(zhì)量％至70質(zhì)量％，并且特別優(yōu)選30質(zhì)量％至60質(zhì) 量％。從分散性考慮，在本發(fā)明中，無(wú)機(jī)細(xì)粒與熱塑性聚合物(分散體聚合物)之間的質(zhì) 量比為優(yōu)選1 0.01至1 100，更優(yōu)選1 0.05至1 10，并且特別優(yōu)選1 0.05至 1 5。盡管上述由含有熱塑性聚合物和無(wú)機(jī)細(xì)粒的納米復(fù)合材料形成的第二透鏡15具 有比普通塑料透鏡的折射率高的折射率，但是第二透鏡15容易被外部應(yīng)力或沖擊損壞。特 別地，凹彎月型透鏡主體部分15a的中心部分比其周邊部分更薄，并且當(dāng)施加應(yīng)力等時(shí)破 碎。在此實(shí)施方案中，將第二透鏡15的凸緣15b制得較厚以提高第二透鏡15的機(jī)械強(qiáng)度。如圖2中所示，“CA”是第二透鏡15的透鏡主體部分15a的直徑(外徑)?！癋t”是 透鏡主體部分15a的中心厚度。所述中心厚度是透鏡主體部分15a在其中心的厚度?！癓t” 是凸緣15b在光軸方向0(參見圖1)上的厚度(以下稱為第一厚度)?！癛”是凸緣15b的 外徑。“b”是外徑R和直徑CA之間差的長(zhǎng)度的一半。以下，將長(zhǎng)度“b”稱為凸緣15b的第 二厚度。形成透鏡主體部分15a和凸緣15b，使得“CA”，“Ft”，“Lt”和“b”滿足以下數(shù)學(xué)表 達(dá)式(1)和(2)。(1) 1 < (Lt/Ft) < 5(2) (CA/4) ^ b基于上述數(shù)學(xué)表達(dá)式(1)，凸緣15b的第一厚度Lt形成為大于透鏡主體部分15a 的中心厚度Ft。使得凸緣15b的第一厚度Lt小于中心厚度Ft大小的5倍的目的是防止第 二透鏡15 (包括凸緣15b)的尺寸(厚度)變得過(guò)大。另外，凸緣對(duì)透鏡機(jī)械強(qiáng)度的增加和 透鏡保護(hù)的貢獻(xiàn)程度在遠(yuǎn)離透鏡主體的凸緣部分(例如，圖2中凸緣15b的下部末端)中 隨著該部分與透鏡主體部分之間的距離增加而降低。基于上述數(shù)學(xué)表達(dá)式(2)，凸緣15b的 第二厚度b形成為透鏡主體部分15a的直徑CA的至少1/4。在本發(fā)明中，如上所述，通過(guò)增加第二透鏡15的凸緣15b的第一和第二厚度Lt和 b，外部應(yīng)力或沖擊被凸緣15b吸收并且不傳送至透鏡主體部分15a。在此實(shí)施方案中，對(duì)輪緣表面和凸緣15b前表面之間的拐角部15c，以及輪
31緣表面和凸緣15b后表面之間的拐角部15c進(jìn)行作為一種類型的斜切加工的R-斜切 (R-chamfering)。拐角部15c當(dāng)通過(guò)外部應(yīng)力或沖擊與鏡筒12的內(nèi)壁接觸時(shí)容易碎裂。然 而，通過(guò)如本實(shí)施方案中所述預(yù)先對(duì)拐角部15c進(jìn)行R-斜切防止了這種碎裂。代替R-斜 切，可以對(duì)拐角部15c進(jìn)行其它類型的斜切加工如C-斜切?？梢詫?duì)除了上述凸緣15b的拐 角部15c以外的拐角部施加各種斜切加工如R-斜切。下面，描述用于制備上述第二透鏡15的方法的實(shí)例。如圖3中所示，使用模具20 形成第二透鏡15。模具20由固定壓模21和活動(dòng)壓模22構(gòu)成。為了打開或閉合模具20， 將活動(dòng)壓模22與固定壓模21結(jié)合或?qū)⒒顒?dòng)壓模22從固定壓模21移除。在固定壓模21 和活動(dòng)壓模22的相對(duì)表面的每一個(gè)上形成空腔。當(dāng)將模具20閉合時(shí)，固定壓模21與活動(dòng) 壓模22的空腔一起連接成第二透鏡15形狀的一個(gè)空腔。在將模具20閉合之后，將加熱且熔融的納米復(fù)合材料放入通過(guò)固定壓模21形成 的開口 21a中，然后冷卻。由此，在模具20的空腔中形成第二透鏡15。然后，將活動(dòng)壓模 22從固定壓模21移除，并且將形成的第二透鏡15取出。第一和第三透鏡14和16以與第 二透鏡15相同的方式形成。將第一至第三透鏡14至16固定在用另一模具等形成的鏡筒 12的內(nèi)部。如上所述，在本發(fā)明中，通過(guò)增大第二透鏡15的凸緣15b的第一和第二厚度Lt和 b而提高第二透鏡15的機(jī)械強(qiáng)度。因此，對(duì)鏡筒12的外部應(yīng)力或沖擊被凸緣15b吸收。結(jié) 果，防止外部應(yīng)力或沖擊傳遞到透鏡主體部分15a的中心部分。中心部分比透鏡主體部分 15a的周邊部分薄。因此，防止了由納米復(fù)合材料形成的凹彎月型的第二透鏡15容易地破碎。在上述實(shí)施方案中，將凹彎月型的第二透鏡15作為實(shí)例描述。然而，本發(fā)明不限 于上述內(nèi)容。例如，如圖4中所示，本發(fā)明可應(yīng)用于由納米復(fù)合材料形成的凸彎月型的透鏡 25。透鏡25由透鏡主體部分25a和凸緣25b構(gòu)成。將透鏡主體部分25a的周邊部分制得 比其中心部分薄。沿透鏡主體部分25a的外周邊(輪緣)設(shè)置大致環(huán)狀的凸緣25b。形成透鏡主體部分25a和凸緣25b，使得透鏡主體部分25a的直徑CA、透鏡主體部 分25a的中心厚度Ft、凸緣25b在光軸方向上的第一厚度Lt、凸緣25b的外徑R，和作為外 徑R與直徑CA之間的差的長(zhǎng)度的一半的第二厚度b以與上述實(shí)施方案的第二透鏡15相同 的方式滿足上述數(shù)學(xué)表達(dá)式(1)和(2)。因此，凸緣25b防止外部應(yīng)力或沖擊傳遞到透鏡主 體部分25a的周邊部分。結(jié)果，提高了透鏡25的機(jī)械強(qiáng)度。另外，如在第二透鏡15的情況 下，對(duì)凸緣25b的拐角部25c的R-斜切防止拐角部25c的碎裂。本發(fā)明不限于彎月型塑料透鏡。本發(fā)明還可應(yīng)用于任何由納米復(fù)合材料形成的塑 料透鏡。在上述實(shí)施方案中，透鏡主體部分15a沿凸緣15b的內(nèi)圓周表面的前向邊緣 (forward edge)形成，而透鏡主體部分25a沿凸緣25b的內(nèi)圓周表面的前向邊緣形成。然 而，透鏡主體的位置不限于上述。例如，透鏡主體部分可以沿凸緣的內(nèi)圓周表面的后側(cè)形 成。另外，透鏡主體部分15a(具有CA的直徑)和凸緣15b的厚度可以從透鏡主體部分15a 的中心朝向凸緣15b逐漸增加。優(yōu)選的是，凸緣15b或25b的第一厚度Lt可以分別大于透 鏡主體部分15a或25a在直徑CA的最外周邊處的厚度。在上述實(shí)施方案中，透鏡主體部分15的直徑CA是透鏡主體部分15a的外徑，而透鏡主體部分25a的直徑CA是透鏡主體部分25a的外徑。然而，本發(fā)明不限于它們。直徑CA 可以是透鏡主體部分的有效口徑。在此，透鏡主體部分的有效口徑是光經(jīng)其通過(guò)的透鏡主 體部分的區(qū)域，即，光學(xué)上起到透鏡作用的透鏡主體部分的區(qū)域的最大直徑。在上述實(shí)施方案中，將用于具有相機(jī)的移動(dòng)電話的由納米復(fù)合材料形成的塑料透 鏡作為實(shí)施例描述。然而，本發(fā)明不限于上述內(nèi)容。本發(fā)明可應(yīng)用于在除具有相機(jī)的移動(dòng) 電話以外的圖像獲取裝置如數(shù)碼相機(jī)和照相機(jī)、圖像投射裝置如投影儀等中使用的由納米 復(fù)合材料形成的塑料透鏡。在本發(fā)明中各種變化和改變是可行的，并且可以理解為在本發(fā)明內(nèi)。工業(yè)適用性本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于在各種圖像獲取裝置、圖像投射裝置等中使用的由塑性納米復(fù) 合材料形成的塑料透鏡。
權(quán)利要求
一種由塑性納米復(fù)合材料形成的塑料透鏡，所述塑性納米復(fù)合材料含有無(wú)機(jī)細(xì)粒和熱塑性聚合物，所述熱塑性聚合物在主鏈末端和側(cè)鏈中的至少一個(gè)中具有官能團(tuán)，所述官能團(tuán)與所述無(wú)機(jī)細(xì)粒中的至少一個(gè)化學(xué)結(jié)合，所述塑料透鏡包含透鏡主體部分；和沿所述透鏡主體部分的外周邊形成的凸緣，其中所述透鏡主體部分的直徑CA、所述透鏡主體部分的中心厚度Ft、所述凸緣在光軸方向上的厚度Lt，和作為所述凸緣的外徑與所述直徑CA之間的差的一半的長(zhǎng)度b滿足1＜(Lt/Ft)＜5和(CA/4)≤b。
2.權(quán)利要求1所述的塑料透鏡，其中對(duì)所述凸緣的拐角部進(jìn)行斜切。
3.權(quán)利要求1所述的塑料透鏡，其中所述厚度Lt大于所述透鏡主體部分在所述直徑 CA的最外周邊處的厚度。
全文摘要
凹彎月型的第二透鏡(15)由塑性納米復(fù)合材料形成。大致環(huán)狀的凸緣(15b)沿透鏡主體部分(15a)的外周邊形成。形成透鏡主體部分(15a)和凸緣(15b)以滿足1＜(Lt/Ft)＜5和(CA/4)＝b?！疌A’是透鏡主體部分(15a)的直徑?！疐t’是在透鏡主體部分(15a)的中心的厚度?！疞t’是凸緣(15b)在光軸方向上的厚度?！疪’是凸緣(15b)的外徑?！痓’是外徑R與直徑CA之間的差的一半。增加凸緣(15b)的厚度提高第二透鏡(15)的機(jī)械強(qiáng)度，從而防止第二透鏡(15)被容易地?fù)p壞。
文檔編號(hào)G02B1/04GK101925838SQ20098010271
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者大林達(dá)彥, 渡邊清一, 野村能光 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社