CN101189536A - 光致变色接触镜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于将接触镜片着色的光致变色组合物,其中所使用的粘合聚合物能够与镜片材料形成互穿聚合物网络。当本发明的光致变色组合物涂覆到随后固化的未固化镜片材料上时,该粘合聚合物与镜片材料形成互穿聚合物网络,将光致变色化合物包埋在镜片材料中,产生稳定的、光致变色镜片。
Description
发明领域
本发明涉及用于制备光致变色接触镜片的光致变色着色用组合物。特别是,本发明为光致变色性着色的接触镜片提供一步加工方法,及提供用于该方法中的光致变色着色用组合物。
发明背景
光致变色眼镜已经证明是成功的产品,当暴露于亮光例如日光条件下时,它能够给使用者带来方便和出众的视觉效果及可见光吸收性镜片(太阳镜)的舒适,而当在暗光条件下时又回复到非吸收性镜片,从而提供最佳的夜晚和室内视觉效果,而不需要在两副眼镜之间转换。目前还没有能够在亮光例如日光条件下给使用者提供出众的视觉效果和舒适的光致变色接触镜片。
使用光致变色物质制备各种光致变色着色的物品是已知的。然而,用现有的光致变色化合物和制备非常薄的光致变色物品(例如接触镜片)的方法,还未制备出商业上所期望的镜片。先前的尝试不是未产生足够的变深从而给使用者提供显著的差别,就是现有的光致变色化合物及其制备方法与用于制备戴在眼中或眼上的眼用装置的材料和方法不相容。
因此,对光致变色化合物,及用能够消除某些或所有这些缺点的光致变色化合物制备接触镜片的方法存在需求。
发明详述及优选的实施方案
本发明提供用于制备光致变色接触镜片的光致变色着色用组合物,及使用本发明的光致变色组合物使接触镜片着色的方法。在一个实施方案中,当将本发明的光致变色组合物涂覆至随后固化的未固化镜片材料时,粘合聚合物与镜片材料形成互穿聚合物网络。因此该光致变色组合物被包埋到镜片材料中,生成稳定的、光致变色镜片。有利的是其中光致变色组合物不需要使用共价键来帮助捕获镜片中的光致变色化合物。此外,本发明的光致变色组合物以产生具有使用该光致变色组合物印刷图案的高分辨率图像的成型镜片的方式,从模具表面转移到镜片材料。因此,本发明对光致变色化合物在镜片上的放置提供改善的控制。
在一个实施方案中,本发明提供用于使接触镜片着色的光致变色组合物,该光致变色组合物包含、基本上由下列物质组成和由下列物质组成:一种或多种光致变色化合物、一种或多种溶剂及粘合聚合物。在一个实施方案中,粘合聚合物能够与镜片材料形成互穿聚合物网络。在另一个非限定性实施方案中,本发明提供制备光致变色接触镜片的方法,该方法包括下列步骤、基本上由下列步骤组成和由下列步骤组成:a.)将着色有效量的光致变色组合物涂覆于模具的模塑面,该光致变色组合物包含、基本上由下列物质组成和由下列物质组成:一种或多种光致变色化合物、一种或多种溶剂及粘合聚合物;b.)将镜片形成量的镜片材料分配到模具中;c.)使该光致变色组合物在镜片材料中膨胀,并使镜片材料扩散到光致变色组合物中;及d.)在适用于形成光致变色接触镜片的条件下,使镜片材料在模具中固化,其中粘合聚合物和镜片材料形成互穿聚合物网络。在再一个实施方案中,本发明提供用于制备着色的接触镜片的模具,该模具包含、基本上由和由第一和第二模瓣(mold half)组成,其中该第一和第二模瓣的至少一个模塑面包含、基本上由下列物质组成和由下列物质组成:一种或多种光致变色化合物、一种或多种溶剂及粘合聚合物,其中该粘合聚合物能够与镜片材料形成互穿聚合物网络。
对本发明的目的而言,“互穿聚合物网络”或“IPN”定义为其中一种聚合物在另一种聚合物的存在下合成和/或交联的两种或多种独立聚合物的组合。因此,在网络结构中出现某种程度的互穿。通常,用于形成IPN的独立聚合物为网络形式。IPN的一种类型具体地说是半-IPN,由交联的一种或多种聚合物及基本上不交联的一种或多种聚合物组成,如Sperling,L.H.在由Klempner Sperling和Utracki编辑的Interpenetrating Polumer Networks,第3-6页(1994)中的″Interpenetrating Polymer Networks:An Overview(互穿聚合物网络的综述)″所公开的那样。在一个实施方案中,所使用的互穿聚合物网络的类型为半-IPN。在一个实施方案中,半-IPN用交联的镜片材料和基本上不交联的粘合聚合物形成。对本发明的目的而言,基本上不交联意味着在与镜片材料接触前,不交联的材料不经受常规交联条件。半-IPN可以一步形成,或以一系列步骤形成,它们称为有序半-IPN。本领域普通技术人员将认识到,交联剂的存在(要么通过加入要么作为杂质),能够产生有利于有序互穿聚合物网络形成的反应环境。
对本发明的目的而言,“模塑面”指用于形成镜片表面的模具表面。
对本发明的目的而言,术语“光致变色”指具有在响应至少光化性辐射的吸收时变化的至少可见辐射的吸收光谱。此外,如本文中使用,术语“光致变色材料”或“光致变色化合物”指适应于显示光致变色性质,即适应于具有在响应至少光化性辐射的吸收时变化的至少可见辐射的吸收光谱的任何物质。光致变色化合物是众所周知的,并且在由Plenum Publishing Corporation(10月1日,1998)出版,J.Crano和R.Guglielmetti的″Organic Photochromic andThermochromic Compounds:Main Photochromic Families (Topics inApplied Chemistry)″中描述了一些实例。光致变色材料可包括下列类型的材料:色烯,例如萘并吡喃、苯并吡喃、茚并萘并吡喃和菲并吡喃;螺吡喃,例如螺(苯并二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)苯并吡喃、螺(二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)喹啉并吡喃和螺(二氢吲哚)吡喃;嗪,例如螺(二氢吲哚)萘并嗪、螺(二氢吲哚)吡啶并苯并嗪、螺(苯并二氢吲哚)吡啶并苯并嗪、螺(苯并二氢吲哚)萘并嗪和螺(二氢吲哚)苯并嗪;双硫腙汞、俘精酐、俘精酰亚胺(fulgimides)及此类光致变色化合物的混合物。此类光致变色化合物和补充的光致变色化合物在美国专利4,931,220的第8栏、第52行-第22栏、第40行;5,645,767的第1栏、第10行-第12栏、第57行;5,658,501的第1栏、第64行-第13栏、第17行;6,153,126的第2栏、第18行-第8栏、第60行;6,296,785的第2栏、第47行-第31栏、第5行;6,348,604的第3栏、第26行-第17栏、第15行;及6,353,102的第1栏、第62行-第11栏、第64行中有所描述。螺(二氢吲哚)吡喃也在Techniques in Chemistry,第III卷,″Photochromism″,第3章,Glenn H.Brown,Editor,John Wiley and Sons,Inc.,New York,1971的正文中有所描述。
在另一个非限定性实施方案中,其他可使用的光致变色材料包括有机金属双硫腙盐,即(芳基偶氮基)-硫代甲酸芳基酰肼盐,例如在例如美国专利3,361,706的第2栏、第27行-第8栏、第43行中描述的双硫腙汞;及俘精酐和俘精酰亚胺,例如在美国专利4,931,220的第1栏、第39行-第22栏、第41行中描述的3-呋喃基和3-噻吩基俘精酐和俘精酰亚胺。
在另一个非限定性实施方案中,可使用可聚合的光致变色材料,例如在美国专利5,166,345的第3栏、第36行-第14栏、第3行中公开的可聚合的萘并嗪;在美国专利5,236,958的第1栏、第45行-第6栏、第65行中公开的可聚合的螺苯并吡喃;在美国专利5,252,742的第1栏第45行至第6栏第65行中公开的可聚合螺苯并吡喃和螺苯并吡喃;在美国专利5,359,085的第5栏、第25行-第19栏、第55行中公开的可聚合的俘精酐;在美国专利5,488,119的第1栏、第29行-第7栏、第65行中公开的可聚合的萘并萘二酮;在美国专利5,821,287的第3栏、第5行-第11栏、第39行中公开的可聚合的螺嗪;在美国专利6,113,814的第2栏、第23行-第23栏、第29行中公开的可聚合的聚烷氧基化萘并吡喃;和在WO97/05213及2001年4月6日递交的申请顺序号09/828,260中公开的可聚合的光致变色化合物。
用于本发明方法中的光致变色材料可单独使用或与一种或多种其他适当的且补充的光致变色材料组合使用,例如,在400-700纳米范围内具有至少一个活化的最大吸收,并且当其活化到适当的色调时变色的有机光致变色化合物。中性颜色及描述颜色的方式的更多的讨论可在美国专利5,645,767的第12栏、第66行-第13栏、第19行中找到。
通常,本发明的眼用装置是相当薄的,穿过光学区的厚度小于约300μm,经常是小于约200μm。并且,可以掺入到眼用装置材料中而不使所得眼用装置的性质退化的光致变色材料的量是有限的。因此,可优选显示有效的光致变色行为的光致变色材料。
材料可吸收的辐射的量的指示为该材料的消光系数。材料的消光系数(“ε”)与该材料的吸收度有关,由下列方程表示:
ε=A/(c×l)
其中“A”为该材料在特定波长下的吸收度,“c”为该材料的摩尔/升(mol/L)浓度,“l”为以厘米(cm)表示的路径长度(或池厚度)。此外,通过将消光系数对波长作图,并在一定波长范围内积分(例如=∫ε(λ)dλ),获得该材料的“积分消光系数”是可能的。一般而言,材料的积分消光系数越高,每分子基础上该材料将吸收更多的辐射。通过将光致变色材料的消光系数对波长范围在320nm-420nm(包括320nm和420nm)的波长所作的图积分测定的,根据本文中所公开的各种非限定性实施方案的光致变色材料的积分消光系数可大于1.0×106纳米/(mol×cm)或(nm×mol-1×cm-1)。此外,通过将光致变色材料的消光系数对波长范围在320nm-420nm(包括320nm和420nm)的波长所作的图积分测定的,根据本文中所公开的各种非限定性实施方案的光致变色材料的积分消光系数可至少为1.1×106nm×mol-1×cm-1,或至少为1.3×106nm×mol-1×cm-1。例如,根据各种非限定性实施方案,通过将光致变色材料的消光系数对波长范围在320nm-420nm(包括320nm和420nm)的波长所作的图积分测定的,光致变色材料的积分消光系数的范围可为1.1×106-4.0×106nm×mol-1×cm-1(或者更大)。然而,如上所示,一般而言光致变色材料的积分消光系数越高,每分子基础上该光致变色材料将吸收更多的辐射。因此,本文中公开的其他非限定性实施方案考虑积分消光系数大于4.0nm×mol-1×cm-1的光致变色材料。
还其他非限定性实施方案涉及包含光致变色材料的眼用装置,这些光致变色材料包含:选自茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃和茚并[1′,2′:4,3]萘并[2,1-b]吡喃的茚并稠合萘并吡喃,其中茚并稠合萘并吡喃的13-位是未取代的、一取代的或二取代的,条件是如果茚并稠合萘并吡喃的13-位是二取代的,那么取代基不一起形成降冰片烷;(ii)延伸连接在其11-位的茚并稠合萘并吡喃的π-共轭系统的基团,其中所述基团为取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的杂芳基或由-X=Y或者-X′≡Y′表示的基团,其中X、X′、Y和Y′如下文所描述,并如权利要求书中所提出;或者与连接在茚并稠合萘并吡喃的12-位的基团一起延伸茚并稠合萘并吡喃的π-共轭系统的基团,或者与连接在茚并稠合萘并吡喃的10-位的基团一起形成稠合基团的基团,条件是该稠合基团不为苯并稠合基团,这在2005年4月8日递交的列出Beon-Kyu、Kim Jun Deng、Wenjing Xiao、Barry Van Gemert、AnuChopra、Frank Molock和Shivkumar Mahadevan为发明人,标题为OPHTHALMIC DEVICES COMPRISING PHOTOCHROMICMATERIALS HAVING EXTENDED PI-CONJUGATED SYSTEMSAND COMPOSITIONS AND ARTICLES INCLUDING THE SAME(包含具有延伸的π-共轭系统的光致变色材料的眼用装置及包含该材料的组合物和物品)的美国专利顺序号11/_____中更具体地公开。
在另一个非限定性实施方案中,光致变色化合物为具有活性基团的萘并吡喃,例如在2005年4月8日递交的列出Wenjing Xiao、Barry Van Gemert、Frank Molock和Shivkumar Mahadevan为发明人,标题为OPHTHALMIC DEVICES COMPRISING PHOTOCHROMICMATERIALS WITH REACTIVE SUBSTITUENTS SUBSTITUENTS(包含具有活性取代基的光致变色材料的眼用装置)的美国专利顺序号11/_____中更具体地公开的那些。合适的光致变色化合物的具体的非限定性实例如下式所示:
其中R1-R10可包含H、一取代烷基或芳基,它们可任选包含杂原子例如O、N或S;烯基或炔基,它们可结合形成稠合或非稠合环,条件是一个或多个R基团包含可聚合基团,例如异丁烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酰胺、异丁烯酰胺、富马酸酯、苯乙烯基、N-乙烯基酰胺基团,优选异丁烯酸酯基。合适的萘并吡喃化合物的具体的非限定性实例包括下面描述的那些化合物:
光致变色化合物I
光致变色化合物II
光致变色化合物III
光致变色化合物IV
光致变色化合物V
光致变色化合物VI
光致变色化合物VII
光致变色化合物VIII
光致变色化合物IX
光致变色化合物X
光致变色化合物XI
光致变色化合物XII
光致变色化合物XIII
如本文中和权利要求书中使用,“光致变色量”指活化时至少足够产生肉眼可识别的光致变色效果的光致变色材料的量。所用的特定量通常取决于镜片的厚度、照射在其上时所期望的颜色强度。通常,所掺入的光致变色材料越多,达到某种限度的颜色强度就越强。有加入任何更多的材料之后都将不具有显著效果的那一点。可聚合混合物中光致变色化合物浓度的选择基于许多因素,例如该光致变色化合物的光致变色效率、该光致变色化合物在可聚合混合物中的溶解度、镜片的厚度及当暴露于光线时镜片所期望的暗度。光致变色组合物中光致变色化合物优选的浓度为约0.1%至约40%(重量),优选约0.1%至约30%(重量),更优选约1%至约20%。可聚合混合物可包括多于一种光致变色化合物。
本发明的发现是,通过使用能够与镜片材料形成互穿聚合物网络的粘合聚合物,消除了为形成稳定的光致变色镜片,而在光致变色组合物和镜片材料之间形成共价键的需要。光致变色镜片的稳定性,通过捕获在粘合聚合物和镜片基础聚合物的缠绕物中的光致变色化合物提供。本发明的粘合聚合物由至少一种均聚物、共聚物或其组合制备,它们是水溶胀性的,能够与所选的光致变色化合物形成稳定的溶液或悬浮液,并且在与该光致变色组合物中的其他组分组合时能够在模具表面上形成稳定的薄膜。如本文中使用,术语稳定的溶液或悬浮液指其中光致变色化合物溶解于粘合聚合物中的溶液,或其中光致变色化合物以平均粒度小于约2微米的颗粒存在并在不搅拌时保持悬浮至少约30分钟的悬浮液。如本文中使用,稳定的薄膜指保留在部分镜片模具上的膜,它涂覆至该镜片模具时带有稍许收缩或起泡。如本文中使用,水溶胀性聚合物是当置于水中时,吸收水但不溶解的那些聚合物。
在另一个实施方案中,粘合聚合物、镜片材料和任何其他涂层由其制备的材料也具有类似的溶解度参数。粘合聚合物可含有使聚合物和粘合聚合物的共聚物能够相互作用的官能团。这些官能团必须是这样的:一种聚合物或共聚物的基团与另一种聚合物或共聚物的基团,以增加相互作用物的密度从而有助于抑制光致变色化合物的流动性和/或捕获光致变色化合物的方式相互作用。官能团之间的相互作用可以是极性的、分散的或电荷转移络合物性质的。官能团可位于聚合物或共聚物主链上或为主链的侧基。
例如,形成带正电荷的聚合物的单体或单体的混合物可用于与形成带负电荷的聚合物的一种或多种单体联合,形成粘合聚合物。作为更具体的实例,在一个实施方案中,异丁烯酸(″MAA″)和异丁烯酸2-羟基乙酯(″HEMA″)可用于提供MAA/HEMA共聚物,然后该共聚物与HEMA/3-(N,N-二甲基)丙基丙烯酰胺共聚物混合形成粘合聚合物。
作为另一个实例及在另一个实施方案中,粘合聚合物可由疏水性改性的单体组成,这些单体包括但不限于下式的酰胺和酯:
CH3(CH2)x-L-COCHR=CH2
其中L可为-NH或氧,x可为2-24的整数,R可为C1-C6烷基或氢,并优选为甲基或氢。此类酰胺和酯的实例包括但不限于月桂基异丁烯酰胺和异丁烯酸己酯。作为再一个实例,脂族链延伸的氨基甲酸酯和脲的聚合物可用于形成粘合聚合物。
本发明优选的粘合聚合物为HEMA、MAA和异丁烯酸月桂酯(″LMA″)的无规嵌段共聚物、HEMA和MAA或HEMA和LMA的无规嵌段共聚物,或HEMA的均聚物。基于粘合聚合物总重量计,这些实施豸案中各组分的重量百分比为约93%至约100%(重量)的HEMA、约0至约2%(重量)的MAA及约0至约5%(重量)的LMA。
光致变色组合物可还包含涂布聚合物或一种或多种涂布单体。在眼用装置戴在眼睛表面上的实施方案中,接触镜片的表面将优选具有高度的水润湿能力和润滑性。因此,对戴在眼睛上的眼用装置例如接触镜片而言,通常优选要么粘合聚合物包含或者亲水性、或者在镜片形成后可使其具亲水性的组分,要么涂覆包含或者亲水性、或者在镜片形成后可使其具亲水性的组分的独立涂层。亲水性组分可为单体或聚合物,只要它们要么进入涂层反应,要么大到足够在固化的涂层中被捕获。可使用的亲水性聚合物的实例包括聚(异丁烯酸2-羟基乙酯)、聚(环氧乙烷)、聚乙烯吡咯烷酮、聚(N-乙烯基-N-甲基乙酰胺)、聚(丙烯酰胺)、聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)、多糖、聚(乙烯醇)、其共聚物等。这些亲水性聚合物要么可用可聚合基团官能化,要么可未官能化。如果它们未官能化,它们的分子量可以足够高以便使镜片形成后,它们通过共价接枝、或者分散的相互作用或者缠绕、或者这些作用的某种组合牢固地粘贴在镜片表面。
粘合聚合物的分子量必须是它多少在镜片材料中可溶并且在其中膨胀。镜片材料扩散进粘合聚合物,并且聚合和/或交联。然而,同时,粘合聚合物的分子量不能如此地高,以致于影响所印刷图像的质量。优选,粘合聚合物的分子量为约7,000至约100,000,更优选约7,000至约40,000,最优选约17,000至约35,000M峰,它对应于SEC分析中最高峰的分子量(=(Mn×Mw)1/2)。
对本发明的目的而言,分子量用具有90°光散射和折光指数检测器的凝胶渗透色谱测定。使用PW4000和PW2500两根柱,调节到50mM氯化钠的75/25(重量/重量)甲醇-水洗脱液,及聚乙二醇和分子量范围精确定义在325,000-194的聚环氧乙烷分子的混合物。
本领域普通技术人员将认识到,通过在粘合聚合物的制备中使用链转移剂,通过使用大量的引发剂,通过使用活性聚合,通过选择适当的单体和引发剂的浓度,通过选择溶剂的量和类型,或者通过它们的组合,可获得所期望的粘合聚合物的分子量。优选,链转移剂与引发剂联合使用,或者更优选与引发剂和一种或多种溶剂联合使用,以达到所期望的分子量。或者,少量的非常高分子量的粘合聚合物可与大量的溶剂联合使用,以维持粘合聚合物所需的粘度。优选,粘合聚合物在23℃下的粘度为约4,000至约15,000厘泊。
本发明中使用的可用于形成粘合聚合物的链转移剂的链转移常数值大于约0.01,优选大于约7,及更优选大于约25,000。合适的此类链转移剂是已知的,并且包括但不限于式R-SH的脂族硫醇,其中R为C1-C12脂族基团、苄基、环状脂族基团;或CH3(CH2)x-SH,其中x为1-24;苯、正丁基氯、叔丁基氯、正丁基溴、2-巯基乙醇、1-十二烷基硫醇、2-氯丁烷、丙酮、乙酸、氯仿、丁胺、三乙胺、二正丁基硫醚和二硫化物、碳四氯化物和溴化物等及其组合。通常基于聚合物的制剂总重量计,将使用约0至约7%(重量)。优选十二烷硫醇、癸烷硫醇、辛烷硫醇或其组合用作链转移剂。
在用于本发明的粘合聚合物的制备中也可使用一种或多种引发剂。可使用任何期望的引发剂,这些引发剂包括但不限于紫外光、可见光、热引发剂等及其组合。在一个实施方案中,使用了热引发剂。可用于本发明的热引发剂包括在适当升高的温度下产生自由基的化合物。合适的热引发剂的类型包括但不限于热不稳定偶氮化合物和过氧化物。热不稳定偶氮化合物的非限定性实例包括但不限于2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二-2-甲基丁腈、2,2′-偶氮二-2-甲基戊腈、2,2′-偶氮二-2,3-二甲基丁腈、2,2′-偶氮二-2-甲基己腈、2,2′-偶氮二-2,4-二甲基戊腈、2,2′-偶氮二-2,3,3-三甲基丁腈、2,2′-偶氮二-2-甲基庚腈、2,2′-偶氮二-2-环丙基丙腈、2,2′-偶氮二-2-环戊基丙腈、2,2′-偶氮二-2-苄基丙腈、2,2′-偶氮二-2-(4-硝基苄基)丙腈、2,2′-偶氮二-2-环丁基丙腈、2,2′-偶氮二-2-环己基丙腈、2,2′-偶氮二-2-(4-氯苄基)丙腈、2,2′-偶氮二-2-乙基-3-甲基戊腈、2,2′-偶氮二-2-异丙基-3-甲基戊腈、2,2′-偶氮二-2-异丙基-4-甲基戊腈、1,1′-偶氮二-1-环己腈、1,1′-偶氮二-1-环丁腈、2,2′-偶氮二-2-甲酯基丙腈、2,2′-偶氮二-2-乙酯基丙腈及其组合等。过氧化物的非限定性实例包括但不限于氢过氧化枯烯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、二-(1-氧基环己基)过氧化物、过氧化乙酰、过氧化辛酰、过氧化月桂酰、过氧化硬脂酰、过氧化苯甲酰、过氧化对,对′-二氯-苯甲酰、过氧化(2,4,2′,4′-四氯)-苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、过氧化叔丁基-枯基、过氧化二枯基、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)-己烷、氢过氧化叔丁基、氢过氧化对薄荷烷、2,5-二甲基-2,5-二氢过氧化-己烷、过乙酸叔丁酯、过异丁酸叔丁酯、过新戊酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯、过邻苯二甲酸二叔丁酯、2,5-二甲基(2,5-苯甲酰基过氧基)-己烷、过马来酸叔丁酯、过碳酸异丙酯、叔丁基过氧基-异丙基碳酸酯、过氧化琥珀酸及其组合等。在一个实施方案中,优选的引发剂组合包括至少一种选自过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、过碳酸异丙酯、偶氮二异丁腈及其混合物等的热引发剂。在另一个实施方案中,引发剂包含2,2-偶氮二异丁腈、2,2-偶氮二-2-甲基丁腈或其组合。基于光致变色组合物总重量计,热引发剂的合适量占约0.1%至约5%(重量)。在一个实施方案中,2,2-偶氮二-2-甲基丁腈与十二烷硫醇一起使用。也可使用热和光引发剂的组合。
通常合适的光引发剂将吸收范围在200nm至约700nm的光。取决于所选择的光致变色化合物的吸收光谱,合适的光引发剂将吸收范围在约200至约300nm或约400至约700nm的光。可用于本发明的光引发剂包括芳族α-羟基酮、烷氧基氧基苯偶姻(alkoxyoxybenzoins)、苯乙酮、酰基膦氧化物及叔胺加二酮、其混合物等。合适的光引发剂的说明性实例有1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、二(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基膦氧化物(DMBAPO)、二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦氧化物(Irgacure 819)、2,4,6-三甲基苄基二苯基膦氧化物和2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、苯偶姻甲酯及樟脑醌和4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸乙酯的组合、其混合物等。商业上可获得的可见光引发剂系统包括Irgacure819、Irgacure 1700、Irgacure1800、Irgacure819、Irgacure1850(全部来自Ciba Specialty Chemicals)和LucirinTPO引发剂(可从BASF获得)。商业上可获得的UV光引发剂包括Darocur1173和Darocur2959(Ciba Specialty Chemicals)。
合适的固化强度包括约0.1mW/cm2至约10mW/cm2,并优选约0.2mW/cm2-6mW/cm2,更优选约0.2mW/cm2-4mW/cm2。合适的光固化时间包括约0.5至约30分钟,优选约1分钟至约20分钟。
示范性的组合包括酰基膦氧化物和偶氮二异丁腈。在一个实施方案中,热引发剂包含偶氮二异丁腈,而光引发剂选自二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦氧化物、二(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4-4-三甲基戊基膦氧化物、2,4,6-三甲基苄基二苯基膦氧化物和2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物及其混合物。在另一个实施方案中,热引发剂包含偶氮二异丁腈,而光引发剂包含二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦氧化物。
如果使用光引发剂,加到光致变色组合物中的合适的光引发剂量的范围为约0.1%至约5%(重量),优选约0.3%至约3%(重量),更优选约0.3%至约2%(重量)。各引发剂的精确量取决于各引发剂的摩尔效率及用于固化镜片的光的温度和来源及强度。
本发明的光致变色组合物可通过任何方便的聚合方法制备,这些方法包括但不限于自由基链聚合反应、逐步聚合反应、乳液聚合反应、离子链聚合反应、开环、基团转移聚合反应、原子转移聚合反应等。优选使用热引发的、自由基聚合反应。进行聚合反应的条件在本领域普通技术人员的知识范围内。
可用于制备光致变色组合物的溶剂为沸点在约120-230℃之间的中等沸点溶剂。待使用的溶剂的选择将基于被包括的粘合聚合物的类型和其分子量。合适的溶剂包括但不限于双丙酮醇、环己酮、乳酸异丙酯、3-甲氧基-1-丁醇、1-乙氧基-2-丙醇等。
根据水中的膨胀因素,本发明的粘合聚合物被特制成将要使用的镜片材料。将粘合聚合物的膨胀因素与包装溶液中的固化镜片材料的膨胀因素相匹配或基本上相匹配,避免了导致差的光学和镜片参数变化的镜片内压力的发展。此外,粘合聚合物在镜片材料中必须是可膨胀的,从而使得用本发明的光致变色着色用组合物印刷的图像膨胀。由于该膨胀,图像在镜片材料中被捕获,而对镜片的舒适度不产生任何影响。
粘合聚合物也可包括一种或多种颜料或染料。可包括颜料或染料,以提供给镜片所期望的颜色、中性色调或另外的美观效果或图案。说明性的有机颜料包括但不限于酞菁(pthalocyanine)蓝、酞菁绿、咔唑紫、还原橙#1等及其组合。有用的无机颜料的实例包括但不限于铁黑、铁棕、铁黄、铁红、二氧化钛等及其组合。除了这些颜料外,可使用的可溶性和不溶性染料包括但不限于基于二氯三嗪和乙烯基砜的染料。有用的染料和颜料是商业上可获得的。
光致变色化合物用粘合聚合物涂覆或湿润,可使在粘合聚合物中不溶的光致变色化合物在该粘合聚合物中更好地分散。涂覆可通过使用静电、分散或氢键键合力实现,以覆盖光致变色化合物的表面。优选,使用高剪切力将光致变色化合物分散到粘合聚合物中。光致变色化合物可通过将聚合物和光致变色化合物在合适的混合器,例如旋转轴混合器中分散并混合,直到产生均匀的混合物而加入到粘合聚合物中,通常混合时间最长达约30分钟。然后将该混合物装进高剪切研磨机,例如Eiger研磨机中使光致变色化合物分散到粘合聚合物中。如果必要的话重复进行研磨,以达到完全分散。通常,对在粘合聚合物中不溶的光致变色化合物而言,研磨一直进行到光致变色化合物的大小为约0.2至约3微米。研磨可用任何合适的、商业上可获得的装置进行,该装置包括但不限于高剪切装置或球磨装置。
除了光致变色化合物和粘合聚合物外,本发明的光致变色着色用组合物还含有一种或多种有助于该光致变色着色用组合物在表面上涂覆的溶剂。本发明的另一个发现是,为了确保光致变色组合物不从其涂覆的表面渗出或蔓延,最好并优选该光致变色组合物的表面张力在约27mN/m以下。该表面张力可通过处理光致变色着色用组合物将涂覆的表面,例如模具表面达到。表面处理可通过本领域已知的方法进行,例如但不限于等离子体和电晕处理。或者,并且优选所期望的表面张力可通过选择光致变色组合物中所使用的溶剂达到。
因此,可用于本发明光致变色组合物中的溶剂为能够增加或降低光致变色组合物的粘度,并有助于控制表面张力的那些溶剂。合适的溶剂包括但不限于环戊酮、4-甲基-2-戊酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、乳酸异丙酯等及其组合。优选使用1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。
在优选的实施方案中,至少三种不同的溶剂用于本发明的光致变色组合物中。这些溶剂中的头两种都是中等沸点溶剂,用于粘合聚合物的制备。虽然这些溶剂在粘合聚合物形成后可从其中汽提,但是最好保留它们。优选的两种溶剂是1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。另外一种低沸点溶剂,指其沸点在约75℃至约120℃之间的溶剂,用于按所期望的降低光致变色组合物的粘度。合适的低沸点溶剂包括但不限于2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丙醇等及其组合。优选使用1-丙醇。
所用的溶剂的具体量将取决于许多因素。例如,用于形成粘合聚合物的溶剂的量将取决于所期望的粘合聚合物的分子量及组成,例如用于该粘合聚合物中的单体和共聚物。所用的低沸点溶剂的量将取决于光致变色组合物所期望的粘度和表面张力。此外,如果光致变色组合物要涂覆于模具上,并与镜片材料一起固化,那么所用的溶剂的量将取决于镜片和所用的模塑材料,及该模塑材料是否已经经历了任何增加其润湿性的表面处理。待使用溶剂的精确量的测定在本领域普通技术人员的技能范围内。通常,所用的溶剂的总重量占将要使用的溶剂约40%至约75%重量。
除了溶剂外,增塑剂可加入并优选加入到光致变色组合物中,以减少光致变色组合物和光学模具部件的干燥期间的裂化,提高用光致变色组合物产生的图像的最终质量,及提高光致变色组合物在镜片材料中的扩散和膨胀。所用的增塑剂的类型和量将取决于所用的粘合聚合物的分子量,及对置于使用前储存的模具上的光致变色组合物而言,将取决于所期望的存放期稳定性。可使用的增塑剂包括但不限于甘油、丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、聚乙二醇200、400或600等及其组合。优选使用甘油。基于光致变色组合物重量计,所用的增塑剂的量通常将为0至约10%(重量)。
在优选的本发明光致变色着色用组合物的混合物中,使用约0.2%至约25%(重量)的光致变色化合物、约30%至约45%(重量)的粘合聚合物、约40%至约70%(重量)的溶剂、约0至约25%(重量)的常规颜料和染料及约0.2%至约7%(重量)的增塑剂。这些重量百分比基于光致变色组合物混合物的总重量。
本领域普通技术人员将认识到,除讨论过的那些以外的添加剂也可包括在本发明的光致变色组合物中。合适的添加剂包括但不限于帮助流动和拉平的添加剂、防止起泡的添加剂、流变学改变的添加剂、湿润剂、抗菌剂、光引发剂、其他染料或颜料、UV吸收剂、加工助剂等及其组合。
本发明的光致变色组合物在镜片材料固化时被包埋在该材料中。因此,光致变色组合物可更接近于所形成的镜片的前或后表面包埋,这取决于该光致变色组合物所涂覆的镜片的模具表面。此外,可以任何顺序涂覆一层或多层光致变色组合物。在再一个实施方案中,透明的粘合聚合物层可与光致变色组合物联合使用。例如,在本发明的方法中,透明的粘合聚合物层可在涂覆光致变色组合物前涂覆于模瓣的模塑面。该透明的粘合聚合物可与用于光致变色组合物层的粘合聚合物相同或不同。如果该透明的粘合聚合物与粘合聚合物不同,那么在膨胀因素和可膨胀性方面它必须与粘合聚合物和镜片材料相容,而且它必须能够膨胀到镜片材料中。
本发明可用于提供由任何已知的镜片材料、或适用于制备此类镜片的材料制备的着色硬或软接触镜片。优选,本发明的镜片是水含量为约0至约90%的软接触镜片。更优选,镜片由含有羟基、羧基或这两者的单体制成,或者由含聚硅氧烷(silicone)的聚合物,例如硅氧烷(siloxanes)、水凝胶、聚硅氧烷水凝胶及其组合制备。可用于形成本发明镜片的材料可通过将大分子单体、单体及其组合和添加剂例如聚合引发剂的掺混物反应制备。合适的材料包括但不限于由聚硅氧烷大分子单体和亲水性单体制备的聚硅氧烷水凝胶。此类聚硅氧烷大分子单体的实例包括但不限于如美国专利号4,259,467;4,260,725和4,261,875中描述的用亲水性侧基异丁烯酸酯化的聚二甲基硅氧烷;如美国专利号4,136,250;4,153,641;4,189,546;4,182,822;4,343,927;4,254,248;4,355,147;4,276,402;4,327,203;4,341,889;4,486,577;4,605,712;4,543,398;4,661,575;4,703,097;4,837,289;4,954,586;4,954,587;5,346,946;5,358,995;5,387,632;5,451,617;5,486,579;5,962,548;5,981,615;5,981,675;和6,039,913中描述的具有可聚合官能团的聚二甲基硅氧烷大分子单体;及其组合。它们也可用例如美国专利号5,010,141;5,057,578;5,314,960;5,371,147和5,336,797中描述的那些掺入了亲水性单体的聚硅氧烷大分子单体;或者如美国专利号4,871,785和5,034,461中描述的那些包含聚二甲基硅氧烷嵌段和聚醚嵌段的大分子单体制备。所有引用的专利通过引用而整体结合到本文中。
合适的材料也可由例如在美国专利号5,760,100;5,776,999;5,789,461;5,807,944;5,965,631和5,958,440中描述的oxyperm和ionoperm组分的组合制备。亲水性单体可掺入到此类共聚物中,这些单体包括异丁烯酸2-羟基乙酯(″HEMA″)、丙烯酸2-羟基乙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺(″DMA″)、N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基-4,4’-二甲基-2-唑啉-5-酮、异丁烯酸及2-羟基乙基异丁烯酰胺。可掺入另外的硅氧烷单体,例如异丁烯酸三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙酯,或美国专利号5,998,498;3,808,178;4,139,513;5,070,215;5,710,302;5,714,557和5,908,906中描述的硅氧烷单体。它们也可包括各种增韧剂、UV阻滞剂和湿润剂。它们可用稀释剂例如美国专利号6,020,445中描述的伯醇、或仲醇或叔醇制备。所有引用的专利通过引用而整体结合到本文中。
制备接触镜片的材料是众所周知的,并且是商业上可获得的。在一个非限定性实施方案中,所使用的材料是基于HEMA的水凝胶,更优选etafilcon A,而粘合聚合物由MAA、HEMA和异丁烯酸月桂酯(″LMA″)的线型无规嵌段共聚物;MAA和HEMA的线型无规嵌段共聚物;HEMA和LMA的线型无规嵌段共聚物;或HEMA均聚物形成。美国专利号4,680,336和4,495,313(它们通过引用而整体结合到本文中)中所公开的Etafilcon A,其配方通常是100重量份(″pbw″)HEMA、约1.5至约2.5pbw MAA、约0.3至约1.3pbw乙二醇二异丁烯酸酯、约0.05至约1.5pbw 1,1,1-三羟甲基丙烷三异丁烯酸酯和约0.017至约0.024pbw可见性染料(tint)。优选etafilcon A与比例为0.47MAA∶100HEMA∶4.14LMA的MAA、HEMA和LMA的线型无规嵌段共聚物,或者与比例为99.9HEMA和0.1MAA-99.5HEMA和0.5MAA的HEMA和MAA的线型无规嵌段共聚物一起使用。
使用光致变色量的光致变色组合物。在一个非限定性实施方案中,其中眼用装置是软接触镜片,每个镜片可使用约0.5mg至约4.0mg的光致变色组合物。
用于本发明镜片中的光致变色组合物通过任何常规方法涂覆于镜片表面。在本发明优选的方法中,光致变色组合物涂覆于热塑性光学模具中。选择模具材料的表面能和化学组成,使涂料混合物涂覆形成膜,然后使该涂料混合物在镜片形成后释放镜片。可使用任何合适的材料,这些材料包括但不限于聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂;基于环烯的聚合物例如TOPAS,它是基于环烯和乙烯的无定形共聚物,商业上可从Ticona获得;通过降冰片烯化合物的开环易位聚合接着氢化制备的聚合物,例如Zeonor,它商业上可从Zeon Corporation获得;玻璃、金属或石英。将着色有效量的光致变色组合物涂覆于模具的模塑面所期望的部分。光致变色组合物可涂覆于前或后模具表面或者涂覆于两者。它可涂覆于镜片的整个前面或后面,或者仅涂覆于镜片表面的一部分,例如,仅覆盖镜片的光学区,或者仅覆盖覆盖虹膜的镜片的部分。涂覆可通过任何常规手段进行。非限定性实例包括几种对本领域技术人员而言已知的方法中的任一种,这些方法包括但不限于喷涂、压印(pad printing)、移印(tampo printing)、刷涂或打印(stamping)。如果将挥发性溶剂掺入到涂料混合物中,可能需要将该溶剂在用镜片材料填充模具之前蒸发。如果在光致变色着色用组合物中使用可聚合聚合物或单体,将所涂覆的模具在填充模具之前暴露于足够使该光致变色着色用组合物固化的条件下可能是有效的,或者为了使光致变色着色用组合物和镜片材料同时固化,不固化光致变色着色用组合物而填充模具可能更好。优选,涂覆通过压印进行。
将镜片形成量的镜片材料分配到模具中。“镜片形成量”指足够制备具有所期望的尺寸和厚度的镜片的量。通常,使用约10至约40mg的镜片材料。
在一个非限定性实施方案中,将光致变色组合物在镜片材料中膨胀。优选,膨胀在适用于使该光致变色组合物膨胀到其干燥厚度的约1至约4倍的条件下进行。通常,该膨胀可在约1至约30分钟内完成,而在某些实施方案中,于约40至约68℃,在约1至约10分钟之间完成。
然后将含有镜片材料和光致变色组合物的模具暴露在适用于形成光致变色镜片的条件下。精确的条件将取决于光致变色组合物的组分和所选择的镜片材料,并且在本领域普通技术人员的技能能确定的范围内。一旦固化完成,将镜片从模具中释放,并可在缓冲盐水溶液中平衡。
优选的制备光致变色镜片的方法用下述压印方法进行。将金属盘(优选由钢制备并且更优选由不锈钢制备)用一旦固化能够变成水不溶性的光刻胶(photo resist)材料覆盖。选择或设计光致变色组合物的图案,然后用许多技术中的任一种例如摄影技术减少到所期望的大小,置于金属盘上,并将光刻胶材料固化。进行图案蚀刻的条件在本领域普通技术人员的知识范围内。
形成图案后,将盘随后用水性溶液洗涤,并将所得图像在盘中蚀刻到合适的深度,例如约20微米。然后将光致变色组合物置于图案上,用光致变色组合物填充凹陷。将合适的几何学和各种硬度的硅印台(通常约1至约10肖氏A硬度单位),压在盘上的图像上,以移取光致变色组合物,然后将该光致变色组合物通过溶剂的蒸发稍微干燥。然后将印台压在光学模具的模塑面上,并将光致变色组合物干燥。将该模具脱气最长达12小时,以除去过量的溶剂和氧,然后将该模具用镜片形成量的镜片材料填充。然后用补充的模瓣使模具组合件完全,将所印刷的图像膨胀后,将该模具组合件暴露于适用于使所使用的镜片材料固化的条件下。
本发明将通过下列非限定性实施例进一步阐明。
实施例
在下列实施例中使用下列缩写。
HEMA:异丁烯酸2-羟基乙酯
NORBLOC:2-(2′-羟基-5-异丁烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑
Blue HEMA:活性蓝4和HEMA的反应产物,如美国专利号5,944,853的实施例4中所描述
EGDMA:乙二醇二异丁烯酸酯
IRGACURE 1700:75%(wt)2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮和25%二(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基膦氧化物,商业上可从CIBA Specialty Chemicals获得
TMPTMA:三羟甲基丙烷三异丁烯酸酯
MAA:异丁烯酸
光致变色化合物I的合成
步骤1
将3,9-二甲氧基-5-羟基-7H-苯并[C]芴-7-酮(10g,按美国专利号6,296,785B1中描述的方法制备)、1-(4-甲氧基苯基)-1-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙炔-1-醇(26g,按美国专利号5,458,814中描述的方法制备)、十二烷基苯磺酸(1g)及氯仿(250mL)在反应烧瓶中混合,并于室温搅拌1小时。然后将该反应混合物回流加热8小时,并冷却至室温。将该反应混合物浓缩,残渣用冷丙酮洗涤,并真空干燥,得到19g灰白色固体。
步骤2
将步骤1所得产物(11.0g)称量到氮气氛下的反应烧瓶中,并加入100mL无水THF。将甲基氯化镁(15mL,3.0M的THF溶液)在15分钟内加入到该反应混合物中。将该反应混合物搅拌1小时,然后倾入到200mL冰和1N HCl的1∶1混合物中。将该混合物用氯仿萃取(用100mL萃取三次)。将有机萃取液合并,用饱和NaCl水溶液(200mL)洗涤,并用无水Na2SO4干燥。用旋转蒸发仪除去溶剂,得到深蓝色残渣,然后用叔丁基甲基醚将其沉淀并过滤,得到11g蓝色固体。
步骤3
将步骤2得到的产物(7g)、二甘醇(70mL)、对甲苯磺酸(0.5g)和甲苯(70mL)在反应烧瓶中混合。将该反应混合物于55℃加热2小时,冷却至室温。将该反应混合物倾入到200mL水中,并用100mL乙酸乙酯萃取。有机层用饱和碳酸氢钠溶液洗涤,并用无水Na2SO4干燥。将该溶液浓缩,深蓝色残渣用硅胶层析纯化(乙酸乙酯/己烷:v/v-2/1),得到7.1g蓝色泡沫状物。
步骤4
将步骤3得到的产物(4g)、异丁烯酸2-异氰酸酯基(isocyanato)乙酯(2mL)、二月桂酸二丁基锡(5滴)和乙酸乙酯(120mL)在带有与空气相通的冷凝器的反应烧瓶中混合。将该混合物回流加热2小时。将甲醇(5mL)加入到该混合物中,以淬灭过量的异丁烯酸2-异氰酸酯基乙酯。将该反应混合物浓缩,并将残渣用硅胶层析纯化(乙酸乙酯/己烷:v/v-1/1)。将主要组分从柱上收集并浓缩,得到5g紫色泡沫状物。质谱分析支持为3-(4-甲氧基苯基)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-6,11-二甲氧基-13-甲基-13-(2-(2-(2-异丁烯酰氧基乙基)氨基甲酰氧基乙氧基)乙氧基)-3H,13H-茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃的分子量。
光致变色化合物II的合成
步骤1
将4-羟基二苯甲酮(100g)、2-氯乙醇(50g)、氢氧化钠(20g)和水(500mL)在反应烧瓶中混合。将该混合物回流加热6小时。分离油层,并在冷却下结晶,将晶态物质用氢氧化钠水溶液接着用新鲜的水洗涤,并干燥,得到85g灰白色固体。该产物无需进一步纯化即可用于后续反应中。
步骤2
将上述步骤1所得产物(30g)溶解于带有顶部搅拌的反应烧瓶中的无水二甲基甲酰胺(250mL)中。将乙炔钠的甲苯糊状物(15g,~9%重量)在剧烈搅拌下加入到该反应烧瓶中。反应完成后,将该混合物加入到水(500mL)中,并将该溶液用乙醚萃取(500mL萃取两次)。将萃取液合并,用饱和氯化钠水溶液洗涤,并用硫酸钠干燥。然后将该溶液过滤并浓缩,并将深色残渣用硅胶层析纯化(乙酸乙酯/己烷(v/v):1/1),将主要组分从柱上收集,并用叔丁基甲基醚沉淀,得到33g白色固体。
步骤3
将上述步骤2中得到的3,9-二甲氧基-7,7-二甲基-7H-苯并[C]芴-5-醇(5g,按美国专利号6,296,785B1中描述的方法制备)、步骤3中得到的1-苯基-1-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-2-丙炔-1-醇(4g)、十二烷基苯磺酸(2滴)和氯仿(40mL)在反应烧瓶中混合。将该混合物回流加热1小时,然后浓缩。将残渣用硅胶层析纯化(乙酸乙酯/己烷(v/v):1/1)。将主要组分从柱上收集并浓缩,得到7g绿色泡沫状物。质谱分析支持为3-苯基-3-(2-羟基乙氧基)苯基-6,11-二甲氧基-13,13-二甲基-3H,13H-茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃的分子量。
步骤4
将上述步骤3得到的3-苯基-3-(2-羟基乙氧基)苯基-6,11-二甲氧基-13,13-二甲基-3H,13H-茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]比喃(5g)、异丁烯酸2-异氰酸酯基乙酯(1mL)、二月桂酸二丁基锡(1滴)和乙酸乙酯(20mL)在带有与空气相通的冷凝器的反应烧瓶中混合。将该混合物回流加热1小时。将甲醇(5mL)加入到该混合物中,以淬灭过量的异丁烯酸2-异氰酸酯基乙酯。将该反应混合物浓缩,并将残渣用硅胶层析纯化(乙酸乙酯/己烷(v/v):1/1),得到6.3g绿色泡沫状物。质谱分析支持为3-苯基-3-(4-(2-(2-异丁烯酰氧基乙基)氨基甲酰氧基乙氧基)苯基)-6,11-二甲氧基-13,13-二甲基-3H,13H-茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃的分子量。
实施例1
粘合聚合物通过以下方法形成:
向冷的搅拌下的反应器中加入约537g 1-辛烷硫醇,接着加入20,850g异丁烯酸2-羟基乙酯、283g异丁烯酸、29,415g乳酸异丙酯、7,363g 1-乙氧基-2-丙醇和973g甘油。将该反应器加热到约68℃,并加入128g份2,2′-偶氮二-(2-甲基丁腈)引发聚合反应。3小时后,大多数单体已反应,但是仍将温度保持在68℃过夜,以完成该过程。将反应器再加热到约80℃,保持约24小时,以破坏过量的引发剂。将该反应器冷却,并通过加入约1,000g上面提及的溶剂的混合物调节粘度至5900-7700mPas(23℃)。将该溶液用5微米过滤器过滤,以获得M峰为约28,000g/摩尔的成品粘合聚合物。
将光致变色着色剂-一种深绿色、含96%(重量)粘合聚合物、4%(重量)光致变色化合物1和0.3%氢醌一甲基醚(MEHQ)的稍微粘稠的溶液压印在聚苯乙烯光学模具的前弯曲模塑面上。光致变色着色剂向前弯曲模具表面的转移用两层方法完成。该方法采用设计成特定深度的chiques,以确保用硅印台将材料适当转移至前弯曲表面上。在前弯曲表面的压印中初始步骤采用转移到镜片模具表面的未加颜料的粘合聚合物层。第二层由粘合聚合物和光致变色染料组成。模具用镜片形成量的单体混合物填充,该混合物由52重量份的94.9%HEMA、1.94%(重量)MAA、0.77%EGDMA、0.09%TMPTMA、0.95%NORBLOC、0.02%Blue HEMA和1.33%IRGACURE 1700的掺混物及48份用作稀释剂的甘油硼酸酯组成。
活性单体的预固化减缓了其向着色剂中的扩散。为了维持预固化的益处,在避免单体扩散速度降低的同时,发展了使镜片区域避开预固化光的方法。该方法采用在预固化重量内的屏蔽,以保护模具的镜片区域不受光的照射,同时仍然将外边缘暴露来预固化镜片以外的单体混合物。该过量的单体混合物现在成了为提供模具组合件稳定性而增加单体粘度的主要区域,而镜片单体保持不受迅速扩散到光致变色着色剂中的限制。将含有八个模具组合件的托盘置于预热站中,在该预热站中短波IR灯泡位于产品上面。模具组合件在IR灯泡下通过并加热到光致变色着色剂的Tg。IR加热设备所释放的能量的控制通过可变自耦变压器维持。然后该模具组合件进入到其中无灯泡的黑暗区,但是其中加热器将空气加热到55-75℃之间,以维持模具温度在光致变色着色剂的Tg或之上。该模具以一定速度通过固化通道的IR灯泡区和黑暗区,以使在该区域它维持最少75秒,其间维持Tg温度。该时间对单体完全扩散到光致变色染料层是必要的。然后将模具退出该区域,引发并完成了镜片材料的光化学固化。
一旦固化完成,将模具组合件打开,并将镜片从模具中释放,并按照表1中的条件通过将它们浸渍在水中来水化。
表1-镜片分批水化方法
步骤 | 温度 | 溶液 | 时间 |
1 | 70-80℃ | DI水和800ppm吐温80 | 最少60分钟 |
2 | 45℃ | DI水 | 最少60分钟 |
将成品镜片横切,并将暴露的边缘用显微镜检查,确认明确的、连续的透明层的存在,并测量该透明层的深度。发现该透明层的深度最小为2微米,最大为28微米。
镜片的光致变色效率通过以下方法测定。将镜片于35℃置于含有硼酸盐缓冲盐水溶液的比色杯中。镜片的吸收度用UV/可见分光光度仪测定,镜片用约260-800nm的光,以模拟直接日光的强度照射。
实施例2
重复实施例1的方法,不同之处在于使用光致变色染料II。
实施例3
重复实施例2的方法,不同之处在于使用9%(重量)光致变色染料II,并在涂料混合物中去掉MEHQ。
比较实施例1
将18%光致变色染料II加入到粘合聚合物中,并在罐形辊上混合。该光致变色化合物不溶解。
Claims (41)
1.一种用于将接触镜片着色的光致变色组合物,所述光致变色组合物包含一种或多种光致变色化合物、一种或多种溶剂及粘合聚合物,其中所述粘合聚合物能够与镜片材料形成互穿聚合物网络。
2.权利要求1的光致变色组合物,其中所形成的互穿聚合物网络是半互穿聚合物网络。
3.权利要求1的光致变色组合物,其中所形成的互穿聚合物网络是有序互穿聚合物网络。
4.权利要求1的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含约7,000至约40,000的分子量M峰。
5.权利要求1的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含:
CH3(CH2)x-L-COCHR=CH2
其中L为-NH或氧,x为2-24的整数,R为C1-C6烷基或氢。
6.权利要求1的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸、异丁烯酸2-羟基乙酯和异丁烯酸月桂酯的共聚物。
7.权利要求1的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸2-羟基乙酯和异丁烯酸的共聚物。
8.权利要求1的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸2-羟基乙酯的均聚物。
9.权利要求1、2、3、4、6、7或8的光致变色组合物,其中所述一种或多种溶剂包含至少一种中等沸点溶剂和一种低沸点溶剂。
10.权利要求1、2、3、4、6、7或8的光致变色组合物,其中所述表面张力≤28达因/cm。
11.权利要求6、7或8的光致变色组合物,其中所述中等沸点溶剂包含1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。
12.权利要求1、2、3、4、6、7或8的光致变色组合物,所述光致变色组合物还包含至少一种选自增塑剂、颜料、不透明剂及其混合物的另外的组分。
13.权利要求12的光致变色组合物,所述光致变色组合物包含约0.2%至约25%(重量)的一种或多种颜料、约30%至约45%(重量)的粘合聚合物、约40%至约70%(重量)的一种或多种溶剂、约0至约25%(重量)的不透明剂及约0.2%至约7%(重量)的增塑剂。
14.一种用于将接触镜片着色的光致变色组合物,所述光致变色组合物包含一种或多种光致变色化合物、一种或多种溶剂及分子量M峰约7,000至约40,000的粘合聚合物,其中所述粘合聚合物能够与镜片材料形成互穿聚合物网络,该镜片材料包含基于HEMA的水凝胶或基于聚硅氧烷的水凝胶。
15.权利要求14的光致变色组合物,其中在所述粘合聚合物和所述镜片材料之间形成的所述互穿聚合物网络是半互穿聚合物网络。
16.权利要求14的光致变色组合物,其中在所述粘合聚合物和所述镜片材料之间形成的所述互穿聚合物网络是有序互穿聚合物网络。
17.权利要求14的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸、异丁烯酸2-羟基乙酯和异丁烯酸月桂酯的共聚物。
18.权利要求14的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸和异丁烯酸2-羟基乙酯的共聚物。
19.权利要求14的光致变色组合物,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸2-羟基乙酯的均聚物。
20.权利要求14-19的光致变色组合物,其中所述一种或多种溶剂包含两种中等沸点溶剂和一种低沸点溶剂。
21.权利要求20的光致变色组合物,其中所述两种中等沸点溶剂包含1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。
22.权利要求14-19的光致变色组合物,所述光致变色组合物还包含增塑剂和至少一种颜料。
23.权利要求22的光致变色组合物,所述光致变色组合物包含约0.2%至约25%(重量)的一种或多种颜料、约30%至约45%(重量)的粘合聚合物、约40%至约70%(重量)的一种或多种溶剂及约0.2%至约7%(重量)的增塑剂。
24.一种制备光致变色接触镜片的方法,所述方法包括以下步骤:a.)将着色有效量的光致变色组合物涂覆到模具的模塑面,该光致变色组合物包含一种或多种光致变色化合物、一种或多种溶剂和至少一种粘合聚合物;b.)将镜片形成量的镜片材料分配到所述模具中;c.)将所述光致变色组合物在所述镜片材料中膨胀;及d.)将所述镜片材料在所述模具中固化形成所述着色的接触镜片,其中所述粘合聚合物和所述镜片材料形成互穿聚合物网络。
25.权利要求24的方法,其中所述粘合聚合物的分子量M峰为约7,000至约40,000,和所述镜片材料包含基于HEMA的水凝胶或基于聚硅氧烷的水凝胶。
26.权利要求24的方法,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸、异丁烯酸2-羟基乙酯和异丁烯酸月桂酯的共聚物。
27.权利要求24的方法,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸和异丁烯酸2-羟基乙酯的共聚物。
28.权利要求24的方法,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸2-羟基乙酯的均聚物。
29.权利要求24或25的方法,其中所述一种或多种溶剂包含两种中等沸点溶剂和一种低沸点溶剂。
30.权利要求29的方法,其中所述两种中等沸点溶剂包含1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。
31.一种用于制备着色的接触镜片的模具,所述模具包含第一和第二模瓣,其中所述第一和第二模瓣的至少一个模塑面在所述模塑面的至少一部分上包含层,所述层包含一种或多种光致变色化合物、一种或多种溶剂及粘合聚合物,其中所述粘合聚合物能够与镜片材料形成互穿聚合物网络。
32.权利要求31的模具,其中在所述粘合聚合物和所述镜片材料之间形成的所述互穿聚合物网络是半互穿聚合物网络。
33.权利要求31的模具,其中在所述粘合聚合物和所述镜片材料之间形成的所述互穿聚合物网络是有序互穿聚合物网络。
34.权利要求31的模具,其中所述粘合聚合物的分子量M峰为约7,000至约40,000。
35.权利要求31的模具,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸、异丁烯酸2-羟基乙酯和异丁烯酸月桂酯的共聚物。
36.权利要求31的模具,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸和异丁烯酸2-羟基乙酯的共聚物。
37.权利要求31的模具,其中所述粘合聚合物包含异丁烯酸2-羟基乙酯的均聚物。
38.权利要求31-37的模具,其中所述一种或多种溶剂包含两种中等沸点溶剂和一种低沸点溶剂。
39.权利要求38的模具,其中所述两种中等沸点溶剂包含1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。
40.眼用镜片,所述眼用镜片由权利要求23的光致变色组合物、权利要求30的方法和权利要求39的模具制备。
41.权利要求24的方法,其中所述光致变色化合物用所述粘合聚合物涂覆或湿润。
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