CN101613450A

CN101613450A - 一种弹性光学树脂材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101613450A
Application number: CN200910016845A
Authority: CN
Inventors: 崔亨利; 王建斌; 解海华
Original assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Current assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: CN101613450B

Abstract

本发明为一种弹性光学树脂材料及其制备方法，其特征在于：首先在胺类催化剂的作用下，将单/双巯基化合物与二异氰酸酯进行预聚合制备A组分，然后将二官能度(甲基)丙烯酸酯与阻聚剂混合配成B组分，按重量百分配比A组分∶B组分＝60～70∶40～30的比例将AB组分混合，再加入AB组分总重量的1.0～3.0％光引发剂，混合均匀并脱泡，紫外光照射固化后即得到弹性光学树脂材料；该方法制备工艺简单，过程的可控性及重复性好，反应条件温和，无污染，低成本，制成的产品弹性好，可用于填充手机屏幕的覆盖层和液晶面板之间的间隙，增强亮度和对比度。

Description

一种弹性光学树脂材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及光学树脂材料技术领域，具体地讲是一种弹性光学树脂材料及其制备方法，是一种可填充于液晶面板和面板的透明覆盖层之间的光学材料。

背景技术：

制造手机时，一般需要在覆盖层和液晶面板之间设置间隙，以保护液晶面板在外界冲击的作用下不被损坏。但是，由于按照液晶面板的玻璃底板、中间间隙的空气层、覆盖层使用的强化玻璃或丙烯酸树脂板的顺序叠加的材料的折射率不同，因此太阳光或背光源发出的光线在穿过上述材料的界面时会出现部分反射，引起光散射，使图像亮度和对比度下降。而且，为了缓和外部冲击，空气间隙需要达到1mm左右。

目前，消费者使用的手机的覆盖层一般为复合塑料(PC/PMMA)材质的，折光率在1.50～1.52之间，液晶面板的玻璃底板的折光率在1.52左右。众所周知，空气的折光率为1.0。因此，折光率的巨大差别造成手机屏幕图像的亮度和对比度下降，尤其在户外使用时，影响更为明显。

折光率为1.52左右又具有橡胶弹性是填充于液晶面板和面板的透明覆盖层之间的光学树脂材料的重要性能。要制备较高折光率的光学树脂，可以通过在聚合物分子结构中引入一些特殊基团和元素，如卤族元素、重金属离子、芳环或稠环、硫原子等。前两者显然不符合环保的要求，含有苯环和胺基的树脂在受到紫外光照射的时候容易发生黄变，也不能够采用。

含硫的聚氨酯树脂，又被称为硫代氨基甲酸酯树脂，其具有较高的折光率和优异的耐冲击性能，被广泛的用作光学树脂，主要用于树脂镜片。该树脂通过硫醇与异氰酸酯的缩合反应来制备，但为了保持树脂的光学均匀性，反应时间较长，例如24小时以上，生产效率较低。

自由基聚合的速率很快，生产效率高。将硫代氨基甲酸酯树脂与自由基聚合结合起来，能够制得折光率较高的光学树脂。

中国专利公开号CN1172819A提出一种快速聚合的光学树脂组合物，包括硫代氨基甲酸乙酯预聚物、多官能度(甲基)丙烯酸酯、可进行自由基聚合的化合物等三种组分。该光学树脂组合物的官能团含量较高，固化后硬度较高，没有橡胶弹性。

中国专利公开号CN101139430A公开的光学树脂组合物由二异氰酸酯混合物、四巯基化合物、自由基引发剂等组成，具有1.53～1.57的固相折光率，主要用于光学透镜的制造。中国专利公开号CN1414987A涉及的可聚合有机组合物包含多官能度(甲基)丙烯酸酯、硫代或二硫代氨基甲酸酯预聚体，固化后折光率在1.60以上，巴氏硬度在1以上，其折光率和硬度较高。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种弹性光学树脂材料。

本发明的另一目的是提供一种弹性光学树脂材料的制备方法。

本发明主要解决了现有的光学树脂材料生产效率低、硬度高无弹性等问题。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种弹性光学树脂材料，其特殊之处在于按重量百分比它是由75～85％的单/双巯基化合物与15～25％的二异氰酸酯在胺类催化剂的作用下，进行预聚合制备A组分；二官能度(甲基)丙烯酸酯与阻聚剂混合配成B组分；按A组分∶B组分＝60～70∶40～30的重量配比混合，再加入A、B组分总重量的1.0～3.0％光引发剂，混合均匀并脱泡，紫外光照射固化后即得到弹性光学树脂材料。

所述的胺类催化剂为N，N-二甲基环己胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二正丁基乙醇胺、三乙胺、三亚乙基二胺中的一种，三乙胺是最优选的。

所述的具有单/双巯基化合物包括单巯基化合物或双巯基化合物或二者的混合物；单巯基化合物为巯基乙酸甲酯、巯基乙酸乙酯、巯基乙酸异辛酯、巯基乙酸正丁酯、单巯基乙酸甘油酯中的一种或两种及两种以上混合，巯基乙酸正丁酯和巯基乙酸异辛酯是最优选的；双巯基化合物为2，2’-硫代二乙硫醇、苯二硫醇、4，4’-硫代二苯硫醇、二巯基乙酸乙二醇酯、二(3-巯基丙酸)乙二醇酯、2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷中的一种或两种及两种以上混合，二巯基乙酸乙二醇酯和二(3-巯基丙酸)乙二醇酯是最优选的。

所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、间四亚甲基二甲苯二异氰酸酯(m-TM-XDI)、氢化MDI(H-MDI)、氢化XDI(H-XDI)中的一种，IPDI是最优选的。

所述的二官能度(甲基)丙烯酸酯为乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二缩三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三缩四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯中的一种或两种及两种以上的混合，1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯和1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯是最优选的。

所述的阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2，6-二硝基对甲酚、4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚、对叔丁基邻苯二酚、2，6-二叔丁基对乙基苯酚中的一种或两种及两种以上混合，对羟基苯甲醚是最优选的。

所述的光引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、安息香双甲醚、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮中的一种或两种及两种以上混合，1-羟基环己基苯基甲酮是最优选的。

本发明的一种弹性光学树脂材料的制备方法，其特殊之处在于它包括如下工艺步骤：

a制A组分，在室温密闭条件下，将单/双巯基化合物与的二异氰酸酯混合，在胺类催化剂的作用下，二者在60℃条件下反应6小时，出料，充氮气密封保存，制得A组分；

b制B组分，在室温的条件下，将二官能度(甲基)丙烯酸酯与阻聚剂混合，搅拌均匀，制得B组分；

c混合得成品，A组分与B组分混合，再加入光引发剂，混合均匀并脱泡，紫外光照射固化后即得到弹性光学树脂材料。

本发明的一种弹性光学树脂材料及其制备方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，1、其制备工艺简单易行，生产效率高，过程的可控性及重复性好，反应条件温和，无污染，低成本；2、制成的产品具有弹性，因此可以作为缓冲材料，用于填充手机屏幕的覆盖层和液晶面板之间的间隙，能够起到缓和外部冲击的作用，同时增强亮度和对比度。

具体实施方式：

为了更好地理解与实施，下面结合实施例详细说明本发明。

实施例1，在搅拌釜中，室温条件下加入750g巯基乙酸异辛酯，密封搅拌，抽真空20分钟，通入氮气，边搅拌边加入250g的异佛尔酮二异氰酸酯，混合搅拌均匀，再添加配成的化合物总重量的50ppm的三乙胺，升温至60℃条件下反应6小时，得一无色透明的液体，充氮气密封保存，制得预聚体，即为A组分；在室温的条件下，将1000g1，4-丁二醇二丙烯酸酯与3g对羟基苯甲醚混合，搅拌均匀，配成B组分；将A组分和B组分按60∶40的重量配比混合后加入二者总重量2.0％的1-羟基环己基苯基甲酮作为光引发剂，混合均匀并脱泡，将其置于紫外灯(紫外线强度为50mw/cm2)下照射10秒钟，固化后即得到弹性光学树脂材料。

实施例2，在搅拌釜中，室温条件下加入600g二巯基乙酸乙二醇酯和200g巯基乙酸正丁酯，密封搅拌，抽真空20分钟，通入氮气，边搅拌边加入200g的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，混合搅拌均匀，再添加配成的化合物总重量的100ppm的N，N-二甲基环己胺，升温至60℃条件下反应6小时，得一无色透明的液体，充氮气密封保存，制得预聚体，即为A组分；在室温的条件下，将1000g1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯与3.5g对苯二酚混合，搅拌均匀，配成B组分；将A组分和B组分按67∶33的重量配比混合后加入二者总重量1.0％的2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮作为光引发剂，混合均匀并脱泡，将其置于紫外灯(紫外线强度为50mw/cm2)下照射10秒钟，固化后即得到弹性光学树脂材料。

实施例3，在搅拌釜中，室温条件下加入850g二(3-巯基丙酸)乙二醇酯，密封搅拌，抽真空20分钟，通入氮气，边搅拌边加入150g的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，混合搅拌均匀，再添加配成的化合物总重量的65ppm的二乙烯三胺，升温至60℃条件下反应6小时，得一无色透明的液体，充氮气密封保存，制得预聚体，即为A组分；在室温的条件下，将1000g1，6-己二醇二丙烯酸酯与5g2，6-二硝基对甲酚混合，搅拌均匀，配成B组分；将A组分和B组分按70∶30的重量配比混合后加入二者总重量3.0％的2-甲基-1-2-吗啉基-1-丙酮作为光引发剂，混合均匀并脱泡，将其置于紫外灯(紫外线强度为50mw/cm2)下照射10秒钟，固化后即得到弹性光学树脂材料。

比较例1，采用三官能度巯基化合物制备的预聚体与多官能度丙烯酸酯以及二乙烯基苯配制的组合物光固化而得到的树脂如下：向781g三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)中加入219g间四亚甲基二甲苯二异氰酸酯并混合，在氮气氛下于40摄氏度搅拌下向其中加入1份N，N-二甲基环己基二胺，混合搅拌均匀，升温至60℃条件下反应6小时，得一无色透明的液体，充氮气密封保存，制得预聚体，即为A组分；在室温的条件下，将850g三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯与150g二乙烯基苯混合，搅拌均匀，配成B组分；将A组分和B组分按35∶65的重量配比混合后加入二者总重量0.04％的2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-2-酮作为光引发剂，混合均匀并脱泡得到光学树脂组合物。将组合物其置于紫外灯(紫外线强度为50mw/cm2)下照射10秒钟，固化后即得到光学树脂材料。

将上述3个实施例与比较例1的产品进行测量，结果列于表1中。

表1

	折光率n_D(20℃)	硬度(E型)
	折光率n_D(20℃)	硬度(E型)	实施例1	1.518	8
实施例2	1.524	11	实施例1	1.518	8
实施例2	1.524	11	实施例3	1.527	9
比较例1	1.592	62(邵氏D)	实施例3	1.527	9

通过表1可知，利用相同的制备方法，采用三官能度巯基化合物制备的预聚体与多官能度丙烯酸酯以及二乙烯基苯配制的组合物光固化而得到的树脂硬度较高，折光率也较高，不适于作为手机屏幕的填充物。

实施例4，在搅拌釜中，室温条件下加入400g巯基乙酸甲酯和400g巯基乙酸乙酯，密封搅拌，抽真空20分钟，通入氮气，边搅拌边加入200g的苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)，混合搅拌均匀，再添加配成的化合物总重量的85ppm的三乙烯四胺，升温至60℃条件下反应6小时，得一无色透明的液体，充氮气密封保存，制得预聚体，即为A组分；在室温的条件下，将500g乙氧化双酚A二丙烯酸酯和500g烷氧化己二醇二丙烯酸酯与2g4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚和2g对叔丁基邻苯二酚混合，搅拌均匀，配成B组分；将A组分和B组分按65∶35的重量配比混合后加入二者总重量2.5％的异丙基硫杂蒽酮和二苯甲酮作为光引发剂，混合均匀并脱泡，将其置于紫外灯(紫外线强度为50mw/cm2)下照射10秒钟，固化后即得到弹性光学树脂材料。

实施例5，在搅拌釜中，室温条件下加入260g2，2’-硫代二乙硫醇、260g苯二硫醇和260g 4，4’-硫代二苯硫醇，密封搅拌，抽真空20分钟，通入氮气，边搅拌边加入220g的苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)，混合搅拌均匀，再添加配成的化合物总重量的60ppm的N，N-二正丁基乙醇胺，升温至60℃条件下反应6小时，得一无色透明的液体，充氮气密封保存，制得预聚体，即为A组分；在室温的条件下，将80g二缩三乙二醇二丙烯酸酯、80g三缩四乙二醇二丙烯酸酯和60g聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯与1.5g苯二酚、1.5g 4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚和1.5g 2，6-二叔丁基对乙基苯酚混合，搅拌均匀，配成B组分；将A组分和B组分按62∶38的重量配比混合后加入二者总重量1.5％的安息香双甲醚、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦和二苯甲酮作为光引发剂，混合均匀并脱泡，将其置于紫外灯(紫外线强度为50mw/cm2)下照射10秒钟，固化后即得到弹性光学树脂材料。

Claims

1、一种弹性光学树脂材料，其特征在于按重量百分比它是由75～85％的单/双巯基化合物与15～25％的二异氰酸酯在胺类催化剂的作用下，进行预聚合制备A组分；二官能度(甲基)丙烯酸酯与阻聚剂混合配成B组分；按A组分∶B组分＝60～70∶40～30的重量配比混合，再加入A、B组分总重量的1.0～3.0％光引发剂，混合均匀并脱泡，紫外光照射固化后即得到弹性光学树脂材料。

2、根据权利要求1所述的所述的一种弹性光学树脂材料，其特征在于所述的胺类催化剂为N，N-二甲基环己胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二正丁基乙醇胺、三乙胺、三亚乙基二胺中的一种，三乙胺是最优选的。

3、根据权利要求1所述的所述的一种弹性光学树脂材料，其特征在于所述的具有单/双巯基化合物包括单巯基化合物、双巯基化合物或二者的混合物；单巯基化合物为巯基乙酸甲酯、巯基乙酸乙酯、巯基乙酸异辛酯、巯基乙酸正丁酯、单巯基乙酸甘油酯中的一种或两种及两种以上的混合，巯基乙酸正丁酯和巯基乙酸异辛酯是最优选的；双巯基化合物为2，2’-硫代二乙硫醇、苯二硫醇、4，4’-硫代二苯硫醇、二巯基乙酸乙二醇酯、二(3-巯基丙酸)乙二醇酯、2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷中的一种或两种及两种以上的混合，二巯基乙酸乙二醇酯和二(3-巯基丙酸)乙二醇酯是最优选的。

4、根据权利要求1所述的所述的一种弹性光学树脂材料，其特征在于所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、间四亚甲基二甲苯二异氰酸酯(m-TM-XDI)、氢化MDI(H-MDI)、氢化XDI(H-XDI)中的一种，IPDI是最优选的。

5、根据权利要求1所述的所述的一种弹性光学树脂材料，其特征在于所述的二官能度(甲基)丙烯酸酯为乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二缩三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三缩四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯中的一种或两种及两种以下的混合，1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯和1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯是最优选的。

6、根据权利要求1所述的所述的一种弹性光学树脂材料，其特征在于所述的阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2，6-二硝基对甲酚、4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚、对叔丁基邻苯二酚、2，6-二叔丁基对乙基苯酚中的一种或两种及两种以上的混合，对羟基苯甲醚是最优选的。

7、根据权利要求1所述的所述的一种弹性光学树脂材料，其特征在于所述的光引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、安息香双甲醚、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮中的一种或两种及两种以上混合，1-羟基环己基苯基甲酮是最优选的。

8、上述权利要求的一种弹性光学树脂材料的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：

a制A组分，在室温密闭条件下，将单/双巯基化合物与二异氰酸酯混合，在胺类催化剂的作用下，二者在60℃条件下反应6小时，出料，充氮气密封保存，制得A组分；

c混合得成品，按A组分与B组分混合，再加入光引发剂，混合均匀并脱泡，紫外光照射固化后即得到弹性光学树脂材料。