專利名稱：眼鏡片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及眼鏡片、生產(chǎn)眼鏡片的方法以及鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物在眼鏡片中的應(yīng)用。
近來，在光學(xué)元件例如窗、棱鏡、照相機(jī)、電視屏幕、望遠(yuǎn)鏡以及眼鏡片中，有機(jī)玻璃已開始取代無機(jī)玻璃。所謂眼鏡片指的是矯正鏡片以及非矯正鏡片例如太陽鏡。有機(jī)玻璃具有一些包括重量輕且比無機(jī)玻璃安全的優(yōu)良特性。
用于有機(jī)玻璃中的常規(guī)材料包括聚苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂和聚碳酸酯樹脂。然而，這些聚合物都有各自的缺點。例如，聚甲基丙烯酸甲酯樹脂有高度吸濕性的傾向，這種傾向會改變其形狀和折射指數(shù)。聚苯乙烯樹脂和聚碳酸酯樹脂也有產(chǎn)生雙折射、光散射以及隨著時間的推移而降低透明度的缺點。此外，聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯既不耐擦又不耐溶劑。
例如歐洲專利申請0 473 163中介紹的由多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)的自由基聚合產(chǎn)物組成的有機(jī)玻璃也是已知的。這些聚合物沒有上述問題。然而，當(dāng)多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)用于眼鏡片時，常發(fā)生兩個其它的問題，即，著色缺陷和在模具中提前脫模。
包括矯正和非矯正鏡片(例如太陽鏡鏡片)的著色眼鏡片幾乎只采用將眼鏡片浸沒在染料的水分散體中的表面浸漬法生產(chǎn)。然而，由多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)生產(chǎn)的眼鏡片在其拱狀表面上常呈現(xiàn)出不均勻的著色。在著色眼鏡片中的這種著色缺陷導(dǎo)致所生產(chǎn)的鏡片大量報廢，因為它們不適于作為商品。
在模具中提前脫?；蝾A(yù)先脫模是在聚合過程中鑄塑的眼鏡片傾向于從模具表面松開的現(xiàn)象。因此，在鏡片的表面上常發(fā)生缺陷，如果不采取研磨和/或拋光加以修正就不能使用。在由多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)生產(chǎn)的成品鏡片中這種提前脫模是特別突出的問題。
成品鏡片是一種矯正鏡片，其最終形狀取決于模具的尺寸。因此，從模具中取出鏡片后，該鏡片應(yīng)具有正確的曲率和放大率而無需再加工。這就要求成品鏡片的聚合鑄塑產(chǎn)品符合最終產(chǎn)品的規(guī)格，因為不再有修整鏡片中缺陷的加工步驟。采用多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)生產(chǎn)成品鏡片，由于在聚合鑄塑過程中產(chǎn)生提前脫模從而導(dǎo)致所生產(chǎn)的成品鏡片的廢品率多達(dá)70％。
盡管不希望受任何理論的限制，然而可以認(rèn)為提前脫模的產(chǎn)生是由于多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)常有的收縮所致。例如，根據(jù)Kirk Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，3rd ed.，JohnWiley&Sons，1978，Vol.2，p.112中所述，在聚合過程中二甘醇碳酸二烯丙酯的收縮率為14％。此外，收縮并非均勻地產(chǎn)生。因此，成品鏡片的提前脫?？赡苁蔷酆翔T塑過程中產(chǎn)生收縮的結(jié)果。更具體而言，是由于從成品鏡片的邊緣到鏡片中心的厚度相差懸殊且收縮量大不一致因而使成品鏡片的提前脫模十分頻繁地產(chǎn)生。因此，必須解決提前脫模的問題。
一種防止預(yù)先脫模的方法是在多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)中使用增粘劑。這些增粘劑的實例是硅烷和馬來酸酐。然而，這種方法不能明顯地減少提前脫模。此外，增粘劑會使玻璃模具增加粘附性導(dǎo)致較高的模具故障率。
因此，本發(fā)明的主要目的是要提供一種均勻著色的眼鏡片。本發(fā)明的另一個目的是要提供一種可在提前脫模最少的情況下生產(chǎn)的眼鏡片，因而可以顯著地減少眼鏡片特別是成品鏡片的廢品率。
本發(fā)明涉及一種折射指數(shù)為1.50—1.51的眼鏡片，該眼鏡片包括一種組合物的固化產(chǎn)品，該組合物包括60—99％(重量)至少一種多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)，所述多羥基醇在其分子中具有2—20個碳原子和2—6個羥基；0.01—10％(重量)至少一種自由基引發(fā)劑以及0—20％(重量)共聚單體，其特征在于在該組合物中至少含有小于10％(重量)的一種鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物，所述鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物如式I所示 式中，X表示由具有2—20個碳原子的二元醇衍生的二價烴殘基，一部分可任意地用具有3或3個以上碳原子和3—10個羥基的多元醇衍生的殘基替換，n＝1—100，所述低聚物根據(jù)Wijs法以碘值為單位測得的不飽和度為20—100。
本發(fā)明的眼鏡片是可著色的，且很少產(chǎn)生著色缺陷。此外，由于在聚合鑄塑過程中減少了提前脫模，因而本發(fā)明所生產(chǎn)的眼鏡片特別是成品鏡片的廢品率顯著地降低。
本發(fā)明的眼鏡片要求折射指數(shù)為1.50—1.51。更具體而言，現(xiàn)代工業(yè)中由多羥基醇(折射指數(shù)＝1.498)的聚(碳酸烯丙酯)生產(chǎn)眼鏡片所用的模具只適用于導(dǎo)致類似折射指數(shù)的眼鏡片的組合物。當(dāng)使用相同的模具時，折射指數(shù)變化會導(dǎo)致鏡片的放大率改變。導(dǎo)致高折射指數(shù)的鏡片的組合物要求采用不同的模具來生產(chǎn)具有相同放大率的眼鏡片。所以，在不更換模具又不限定所生產(chǎn)鏡片的折射指數(shù)的情況下，僅僅通過引入某種低聚物和任意地選擇的共聚單體就不可能改進(jìn)鏡片的性能。
日本專利申請0 3199 218公開了一種固化性組合物，該組合物包括至少10％鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物，一種乙烯基共聚單體，例如二甘醇碳酸二烯丙酯，以及自由基引發(fā)劑。這種組合物可以用于光學(xué)元件例如高折射指數(shù)鏡片。根據(jù)該說明，僅基于二甘醇碳酸二烯丙酯的固化性組合物所具有的折射指數(shù)太低，導(dǎo)致產(chǎn)生深度矯正用的厚鏡片。此外，鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物含量低于10％(重量)的固化性組合物抗沖擊性很差，耐熱性也很差。此外，該申請并未提及在鑄塑過程中改進(jìn)著色性或減少提前脫模的優(yōu)點。所以，本發(fā)明未被JP—A—0 3199 218公開。該申請所作的說明在以下事實上與本發(fā)明相去甚遠(yuǎn)由該公開看來，技術(shù)熟練的人員不會選擇包括鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物低于10％(重量)的組合物來生產(chǎn)眼鏡片。
日本專利申請0 3054 213公開了一種與JP—A—0 3199 218類似的組合物。該組合物可用于涂料、密封劑、油漆、粘合劑以及光學(xué)元件。該日本專利申請從未提及眼鏡片或成品鏡片。本發(fā)明在鑄塑過程中改進(jìn)著色性或減少提前脫模的優(yōu)點也未被公開過。因此，該日本專利申請沒有公開本發(fā)明。
歐洲專利申請0 473 163公開了一種液體組合物，該組合物包括多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)和0.01—1％(重量)脂族多元醇以改進(jìn)由這種液體組合物生產(chǎn)的鏡片的著色性。任選地，可以含例如鄰苯二甲酸二烯丙酯的單體，其含量至多為50％(重量)。因此，通過使用式I的鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物代替借助于添加多元醇來改進(jìn)著色性并非該公開的部分。此外，并未提及由多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)生產(chǎn)眼鏡片特別是成品鏡片的過程中有關(guān)在模具中預(yù)先脫模的問題。
可以采用呈單體或低聚物形式的多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)。通常，采用氯甲酸酯制得單體。這樣，如Kirk—Othmer，Encyclope-dia of Chemical Technology，3rd ed.，John Wiley&Sons，1978，Vol.2，p.111中所述，二甘醇碳酸二烯丙酯可以在堿的存在下通過二甘醇二(氯甲酸酯)與烯丙醇反應(yīng)而制得。如歐洲專利申請0035 304中所述，多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)的單體和低聚物也可適宜地通過碳酸二烯丙酯和多羥基醇之間的酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)制得。這樣，根據(jù)碳酸二烯丙酯試劑與多羥基醇的比例可以制得單體或單體和低聚物的混合物。也可以通過在酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中碳酸二烯丙酯與多羥基醇的混合物的反應(yīng)制得混合的多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)。這些混合的多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)也包括在本發(fā)明中。優(yōu)選多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)的單體用于本發(fā)明的眼鏡片。
制備多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)中所用的多羥基醇在其分子中含2—20個碳原子和2—6個羥基。這些醇的實例是乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、1，4-二甲醇環(huán)己烷、4，8-雙(羥乙基)三環(huán)(5，2，1，02，6)癸烷、α，α’-苯二甲醇、1，4-雙(羥乙基)甲苯、2，2-(雙(4-羥乙基)苯基)丙烷、季戊四醇、三羥甲基丙烷、二季戊四醇、雙三羥甲基丙烷以及異氰脲酸三(羥乙基酯)。下列多羥基醇是優(yōu)選的二甘醇、1，4-二甲醇環(huán)己烷、季戊四醇以及異氰脲酸三(羥乙基酯)。
根據(jù)引入本文作為參考的美國專利4,959,451，對苯二酸二烯丙酯低聚物及其制備是已知的。對苯二酸二烯丙酯低聚物可以通過一些方法制備，例如在酯交換催化劑存在下將對苯二酸二烯丙酯與二元醇進(jìn)行反應(yīng)，同時通過蒸餾除去烯丙醇，或在酯交換催化劑存在下將對苯二酸二甲酯(或二乙酯)、二元醇和烯丙醇進(jìn)行反應(yīng)，同時通過蒸餾除去甲醇或乙醇。當(dāng)X部分被多元醇的殘基部分置換時，該低聚物可以通過采用二元醇與多元醇進(jìn)行合成或在酯交換催化劑存在下將式I的低聚物與相應(yīng)的多元醇加熱進(jìn)行合成。間苯二酸二烯丙酯低聚物可利用亞苯基是1，2-取代的式I的低聚物，或式I的鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物的共-低聚物按同樣的方法制備。在本發(fā)明中優(yōu)選采用對苯二酸二烯丙酯。
二元醇的實例包括乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，4-二甲醇環(huán)己烷、1，3-丁二醇、新戊二醇、1，3-環(huán)己二醇、對苯二甲醇和苯代乙二醇以及其它脂族和芳族二元醇。支鏈二元醇優(yōu)于直鏈二元醇。這類支鏈二元醇包括1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、新戊二醇、2，3-丁二醇、1，4-戊二醇、1，3-戊二醇、1，2-戊二醇、2，3-戊二醇、2，4-戊二醇、1，5-己二醇、1，4-己二醇、1，3-己二醇、1，2-己二醇、2，3-己二醇、2，4-己二醇、2，5-己二醇以及3，4-己二醇。
多元醇的實例包括脂族三元醇，例如甘油和三羥甲基丙烷以及脂族多元醇，例如季戊四醇和山梨糖醇。
在固化性組合物中可任選地含至多20％(重量)共聚單體。這些共聚單體可以是丙烯酸的、乙烯的或烯丙基的。實例包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苯酯、乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、間苯二酸二烯丙酯、對苯二酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯以及氰尿酸三烯丙酯。
本發(fā)明的組合物還含有0.01—10％(重量)的聚合引發(fā)劑。這種引發(fā)劑在待固化的組合物的其它組分中必須是可溶性的，且在30℃至約100℃的溫度下能產(chǎn)生自由基。這類引發(fā)劑的一些非限制性的實例是有機(jī)過氧化物和過碳酸酯引發(fā)劑，特別是過氧二碳酸二異丙酯、過氧二碳酸二環(huán)己酯、過氧二碳酸二仲丁酯、過氧化二苯甲酰以及過苯甲酸叔丁酯。對本發(fā)明而言，優(yōu)選在組合物中含1—8％(重量)聚合引發(fā)劑。
該組合物也可以含用量不大于1％(重量)的一種或多種用作紫外光吸收劑、脫模劑、染料、顏料、紅外線吸收劑等的常規(guī)添加劑。
優(yōu)選的眼鏡片是一種包括0.1—9.9％(重量)鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物的組合物的固化產(chǎn)品。更優(yōu)選該組合物包括2—8％(重量)鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物。
本發(fā)明還涉及包括聚合鑄塑上述組合物生產(chǎn)折射指數(shù)為1.50-1.51的眼鏡片的方法。該聚合過程通過通常在30—100℃的操作溫度下分解自由基引發(fā)劑而產(chǎn)生的自由基引發(fā)。在上述條件下，完成聚合所需的時間為0.5—100小時。
此外，本發(fā)明涉及將至少一種上述式I的鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物用于生產(chǎn)包括含有至少一種多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)組合物的固化產(chǎn)品的眼鏡片，所述多羥基醇在其分子中具有2—20個碳原子和2—6個羥基、自由基引發(fā)劑和任意選擇的共聚單體以改進(jìn)眼鏡片的著色性和降低眼鏡片生產(chǎn)中的廢品率。
下面將通過一些實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但絕不能以任何方式把這些實施例認(rèn)作是對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍根據(jù)本文所附的權(quán)利要求限定。實施例實施例1和對比例A—D系列50的眼鏡片按照常規(guī)的方法著色。鑄塑眼鏡片所用的組合物由二甘醇碳酸二烯丙酯、過氧二碳酸二異丙酯(IPP)和適宜的添加劑組成。表1列出已聚合的組合物、所生產(chǎn)的眼鏡片的巴科爾(Barcol)硬度(BH)、它們的折射指數(shù)(RI)以及由于著色缺陷而導(dǎo)致報廢的鏡片百分?jǐn)?shù)。折射指數(shù)用Zeiss折射計在20℃下測定。
表1
Uvithane893 ＝脲烷二丙烯酸酯的低聚物，ex Morton Interna-tionalTAC ＝氰尿酸三烯丙酯Ortholeum162＝混合的酸式正磷酸烷基酯，ex DuPontAEO＝對苯二酸二烯丙酯低聚物，ex Showa Denko聚〔氧(甲基-1，2-亞乙基)氧羰基)1，4-亞苯基羰基〕α-〔4-((2-丙烯基氧基)羰基)苯甲?；肠?(2-丙烯基氧基)，即，式I的低聚物，式中，X表示甲基-1，2-亞乙基，
或
關(guān)于鏡片的著色，表1中的結(jié)果表明，采用常規(guī)材料制成的鏡片由于著色缺陷，仍然有較高的廢品率。關(guān)于本發(fā)明的眼鏡片，結(jié)果表明幾乎可以達(dá)到100％的成功率。實施例2—3和對比例E—N放大率為-4的成品鏡片(直徑65mm)按以下方法制作。通過將二甘醇碳酸二烯丙酯、過氧二碳酸二異丙酯(IPP)和適宜的添加劑混合制得透明的均相溶液。將該混合物在約20毫巴下脫氣約15分鐘直到氣體停止逸出為止。用該混合物充滿玻璃模具組件。在溫度按指數(shù)律地從45℃升高到80℃、聚合周期為21小時的條件下在加熱爐中進(jìn)行聚合。
表2列出了已聚合的組合物、所生產(chǎn)的成品鏡片的巴科爾硬度、它們的折射指數(shù)以及預(yù)先脫模的百分?jǐn)?shù)，即由于在模具中提前脫模而不能用作成品鏡片的產(chǎn)品百分?jǐn)?shù)。
表2
>TAC＝氰尿酸三烯丙酯MMA＝甲基丙烯酸甲酯DBP＝鄰苯二甲酸二丁酯DAIP ＝間苯二酸二烯丙酯DATP ＝對苯二酸二烯丙酯MA ＝馬來酸酐表2結(jié)果表明，采用常規(guī)組合物生產(chǎn)的成品鏡片的廢品率很高。甚至用包括商品增粘劑例如硅烷或馬來酸酐(實施例M和N)的組合物時情況也如此。然而，本發(fā)明的成品鏡片的廢品率顯著地低于對比例的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種折射指數(shù)為1.50—1.51的眼鏡片，該眼鏡片包括一種組合物的固化產(chǎn)物，該組合物包括60—99％(重量)至少一種多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)，所述多羥基醇在其分子中具有2—20個碳原子和2—6個羥基；0.01—10％(重量)至少一種自由基引發(fā)劑以及0—20％(重量)共聚單體，其特征在于在該組合物中至少含有小于10％(重量)的一種鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物，所述鄰苯二甲酸二烯丙酯類的低聚物如式I所示 式中，X表示由具有2—20個碳原子的二元醇衍生的二價烴殘基，一部分可任意地用具有3或3個以上碳原子和3—10個羥基的多元醇衍生的殘基替換，n＝1—100，所述低聚物根據(jù)Wijs法以碘值為單位測得的不飽和度為20—100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的眼鏡片，其特征在于在所述組合物中所述鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物的含量為0.1—9.9％(重量)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的眼鏡片，其特征在于在所述組合物中所述鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物的含量為2—8％(重量)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的眼鏡片，其特征在于所述多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)在組合物中呈單體形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的眼鏡片，其特征在于所述多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)的單體是二甘醇碳酸二烯丙酯。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的眼鏡片，其特征在于所述鏡片是成品鏡片。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的眼鏡片，其特征在于所述鏡片已采用常規(guī)的方法著色。
8.生產(chǎn)折射指數(shù)為1.50—1.51眼鏡片的方法，該方法包括聚合鑄塑一種固化性組合物，該組合物包括60—99％(重量)至少一種多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)，所述多羥基醇在其分子中具有2—20個碳原子和2—6個羥基；0.01—10％(重量)至少一種自由基引發(fā)劑以及0—20％(重量)共聚單體，在30—100℃下聚合鑄塑0.5—100小時，該方法的特征在于聚合鑄塑在至少一種含量小于10％(重量)鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物存在下進(jìn)行，所述鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物如式I所示 式中，X表示由具有2—20個碳原子的二元醇衍生的二價烴殘基，一部分可任意地用具有3或3個以上碳原子和3—10個羥基的多元醇衍生的殘基替換，n＝1—100，所述低聚物根據(jù)Wijs法以碘值為單位測得的不飽和度為20—100。
9.采用下式I的鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物生產(chǎn)包括一種組合物的固化產(chǎn)品的眼鏡片，該組合物包括多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)，所述多羥基醇在其分子中具有2—20個碳原子和2—6個羥基，一種自由基引發(fā)利以及任意選用的共聚單體，以顯著地改進(jìn)眼鏡片的著色性， 式中，X表示由具有2—20個碳原子的二元醇衍生的二價烴殘基，一部分可任意地用具有3或3個以上碳原子和3—10個羥基的多元醇衍生的殘基替換，n＝1—100，所述低聚物根據(jù)Wijs法以碘值為單位測得的不飽和度為20—100。
10.采用下式I的鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物生產(chǎn)包括一種組合物的固化產(chǎn)品的眼鏡片，該組合物包括多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)，所述多羥基醇在其分子中具有2—20個碳原子和2—6個羥基，一種自由基引發(fā)劑以及任意選用的共聚單體，以便在生產(chǎn)眼鏡片時顯著地減少提前脫模， 式中，X表示由具有2—20個碳原子的二元醇衍生的二價烴殘基，一部分可任意地用具有3或3個以上碳原子和3—10個羥基的多元醇衍生的殘基替換，n＝1—100，所述低聚物根據(jù)Wijs法以碘值為單位測得的不飽和度為20—100。
全文摘要
本發(fā)明涉及折射指數(shù)為1.50-1.51、一種組合物的固化產(chǎn)品的眼鏡片，該組合物包括60-99％(重量)至少一種多羥基醇的聚(碳酸烯丙酯)，所述多羥基醇的分子中具有2-20個碳原子和2-6個羥基；低于10％(重量)至少一種鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物；0-20％(重量)共聚單體以及0.01-10％(重量)自由基引發(fā)劑。由于在聚合鑄塑過程中減少了提前脫模，因而眼鏡片的著色性好、廢品率低。優(yōu)選成品鏡片。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)眼鏡片且在眼鏡片中使用鄰苯二甲酸二烯丙酯類低聚物。
文檔編號G02F1/1335GK1129986SQ94193119
公開日1996年8月28日 申請日期1994年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月24日
發(fā)明者H·L·奎博, R·W·范德格拉夫, M·盧西-莫金 申請人:阿克佐諾貝爾公司