CN101712743A - 一种含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液，其中异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的通式如下：NCOYsNHCO[S(CH2)xS(G)m(CH2)xSCONHYsCONH]nS(CH2)x(G)m(CH2)xSCONHYsNCO式中Ys表示在异氰酸酯化合物中脂肪族烃基、脂环族烃基或芳香族烃基；G为-CH2S-、-CH2CH2S-、-CH2C6H4CH2S-或-CH2C6H10CH2S-；x、m和n分别为1或1以上的整数。本发明还涉及该含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的生产方法。本发明具有的优点是用于塑料透镜的生产，能提高塑料透镜的冲击性。
Description
一、技术领域
本发明型涉及一种含聚硫氨酯类预聚物的溶液，具体涉及一种含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液及其制备方法。
二、背景技术
塑料透镜与无机玻璃相比重量轻，不容易破裂，而且易染，因此近年来塑料镜片(如树脂镜片)的普及越来越迅速。对于视光材料，逐渐要求具有更高的光学性能，追求高折射率、高阿贝数、低比重、耐热性高、高冲击性等。迄今已有各式各样的镜片用树脂原料被开发而使用。其中作为代表性的合成树脂，有聚二乙二醇二烯丙基碳酸酯(简称为PADC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)等。
采用PADC或PMMA得到的塑料透镜，在低比重、耐冲击性、染色等方面比无机玻璃优异。但折射率为1.49左右，比无机玻璃低，做高度数树脂镜片时有厚度变厚的缺点。另外采用PC得到的塑料透镜，折射率高为1.58左右，但阿贝数低为小于29，加之PC采用熔融成型，所以在光学各向异性及着色方面有问题。
因此为了改进上述的缺点，提高折射率，而且光学透镜的折射率≥1.55的新的视光材料具体而言日本专利53-7787制造的一种透镜是由间苯二甲酸二烯丙酯和聚二乙二醇二烯丙基碳酸酯(85∶15)的重量比共聚物。成功的得到了更薄的塑料透镜，但有抗冲击强度差一些等问题。在日本专利63-235901、特开平3-54213都公开了对苯二甲酸二烯丙酯类预聚物的共聚物，但是这些聚合物抗冲击性都不高。
三、发明内容
针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种能提高塑料透镜冲击性的含异氰酸基(-NCO)封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液。
本发明的技术内容为，一种含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液，其中异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的通式如下：
NCOYsNHCO[S(CH2)xS(G)m(CH2)xSCONHYsCONH]nS(CH2)x(G)m(CH2)xSCONHYsNCO
式中Ys表示在异氰酸酯化合物中脂肪族烃基、脂环族烃基或芳香族烃基；G为-CH2S-、-CH2CH2S-、-CH2C6H4CH2S-或-CH2C6H10CH2S-；x、m和n分别为1或1以上的整数。
上述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的折射率为nD 251.5062～1.5190，粘度为η2550～580CP。
本发明的的另一目的在于提供上述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法。
一种含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法，在异氰酸酯中加入有机锡化合物催化剂，加热到35～45℃；再滴加巯基化合物，滴完后在45～55℃下熟化1～3小时后即制得含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液；异氰酸酯和巯基化合物的摩尔比为7～12∶1，有机锡化合物催化剂的加入量为异氰酸酯重量的0.05～0.5％；巯基化合物的滴加时间为0.5～2小时。
在上述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法中异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环乙基甲烷二异氰酸酯(HMDI或H12MDI)、1.4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI或H6XDI)、降冰片烷二异氰酸酯(NBDI)或苯二亚甲基二异氰酸酯(m-XDI、P-XDI)；优选异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或二环乙基甲烷二异氰酸酯。
在上述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法中巯基化合物为脂肪族多硫醇化合物或芳香族多硫醇化合物，其中脂肪族多硫醇化合物可为2，3-二巯基乙基硫代丙硫醇、二巯基甲基硫代甲烷、二巯基甲基硫代乙烷、二巯基乙基硫代甲烷、二巯基乙基硫代乙烷、二巯基-2甲基丙基硫代甲烷或三巯基甲基硫代甲烷；芳香族多硫醇化合物可为
在上述异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的制备方法中有机锡化合物催化剂为二丁基二氯化锡或二甲基二氯化锡。
将含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液用于塑料透镜的生产，生产的塑料透镜具有高折射率、高啊贝数和较高的耐冲击性；塑料透镜的制备方法为常规塑料透镜的制备方法，具体制备方法如下：将如下原料按重量百分比混合，
含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液 4～10
含多异氰酸酯化合物的溶液 50～60
多巯基化合物 35～45
紫外线吸收剂 0.05～0.15
催化剂 0.05～0.15
其中含多异氰酸酯化合物的溶液由异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯混合而成，异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为1～3∶1；
多巯基化合物为2，3-二巯基乙基硫代丙硫醇、二巯基甲基硫代甲烷、二巯基甲基硫代乙烷、二巯基乙基硫代甲烷、二巯基乙基硫代乙烷、二巯基-2甲基丙基硫代甲烷或三巯基甲基硫代甲烷；
再将上述混合溶液注入由胶带玻璃注塑模具中，将此注塑模放入固化炉后加热到30～40℃，再经8～9个小时将温度升至55～65℃，保温4～6个小时；再经2～5个小时将温度升至115～125℃，保温2～5个小时；再经25～35分钟将温度降至75～85℃，固化成型后，脱模得到树脂镜片，把镜片再进一步洗净后再在115～125℃经1～3个小时退火，即得到无色透明良好的树脂镜片。
在上述塑料透镜的制备方法中紫外线吸收剂为常规塑料透镜中使用的紫外线吸收剂，主要为2-(2′-羟基-3′、5′-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(简称UV327、UV702)，2-(2′-羟基-3′叔丁基-5′甲基苯基)-5氯代苯并三唑(UV326、UV703)，2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑(UV-P、UV701)，2-(2′-羟基-3′-5′-二叔丁基苯基)苯并三唑(UV329、UV709)。
在上述塑料透镜的制备方法中催化剂为常规塑料透镜中使用的催化剂，主要为二丁基二氯化锡和二甲基二氯化锡。
本发明所具有的优点是，将本发明用于塑料透镜的生产，能提高塑料透镜的冲击性。
四、具体实施例
例1、在250ml装有温度计、冷凝管、氮气入口和搅拌器的四口反应瓶中投入异佛尔酮二异氰酸酯222.3g(1mol)和二丁基二氯化锡0.3g，在氮气保护下加热至40℃；经1小时滴加二巯基甲基硫代乙烷19.3g(0.1mol)，滴完后在50℃下熟化2小时后即制得241.9g含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液；其折射率nD 251.5070，粘度η2580CP。
例2、在250ml装有温度计、冷凝管、氮气入口和搅拌器的四口反应瓶中投入异佛尔酮二异氰酸酯177.8g(0.8mol)和二丁基二氯化锡0.25g，在氮气保护下加热至40℃；经1小时滴加二巯基乙基硫代甲烷20.64g(0.1mol)，滴完后在50℃下熟化2小时后即制得198.69g含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液；其折射率nD 251.5120，粘度η2575CP。
例3、将异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)177.8g(0.8mol)和二环己基甲烷二异氰酸酯104g(0.4mol)，在氮气保护下充分搅拌1小时后制得281.8g含多异氰酸酯化合物的溶液。
例4、将异佛尔酮二异氰酸酯177.8g(0.8mol)和二环己基甲烷二异氰酸酯156g(0.6mol)，在氮气保护下充分搅拌1小时后制得333.8g含多异氰酸酯化合物的溶液。
例5、将31g例1中制得的含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液、280g例3中制得的含多异氰酸酯化合物的溶液、208.1g 2，3-二巯基乙基硫代丙硫醇、0.5g UV326紫外线吸收剂和0.5g二丁基二氯化锡催化剂混合后注入由胶带玻璃注塑模具中，将此注塑模具放入固化炉后加热到35℃，再经8个小时将温度升至60℃，保温5个小时；再经3小时将温度升至120℃，保温3个小时；再经30分钟将温度降至80℃，固化成型后，脱模得到树脂镜片，把镜片再进一步洗净后再在120℃经2个小时退火，即得到无色透明良好的树脂镜片；其折射率nD1.5924，阿贝数VD40.8，冲击性为67.1g(O)。
例6、将36.2g例2中制得的含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液、323.4g例4中制得的含多异氰酸酯化合物的溶液、220g 2，3-二巯基乙基硫代丙硫醇、0.5g UV326紫外线吸收剂和0.5g二丁基二氯化锡催化剂混合后注入由胶带玻璃注塑模具中，将此注塑模具放入固化炉后加热到35℃，再经8个小时将温度升至60℃，保温5个小时；再经3小时将温度升至120℃，保温3个小时；再经30分钟将温度降至80℃，固化成型后，脱模得到树脂镜片，把镜片再进一步洗净后再在120℃经2个小时退火，即得到无色透明良好的树脂镜片；其折射率nD1.5934，阿贝数VD40.5，冲击性为67.1g(O)。
上述树脂镜片的光学特性、折射率、阿贝数、耐冲击性通过以下试验进行评价：
折射率(nD)、阿贝数(Ve)使用在20℃下V-棱镜上测定；
耐冲击性：采用FDA的试验方法，使钢球按照由轻到重的顺序从127cm的高度落到中心厚度为1.0～1.2mm的镜片上，求出破坏重量：不通过(g)X；通过(g)O。
Claims (7)
1.一种含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液，其中异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的通式如下：
NCOYsNHCO[S(CH2)xS(G)m(CH2)xSCONHYsCONH]nS(CH2)x(G)m(CH2)xSCONHYsNCO式中Ys表示在异氰酸酯化合物中脂肪族烃基、脂环族烃基或芳香族烃基；G为-CH2S-、-CH2CH2S-、-CH2C6H4CH2S-或-CH2C6H10CH2S-；x、m和n分别为1或1以上的整数。
2.根据权利要求1所述的含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液，其特征是溶液的折射率为nD 251.5062～1.5190，粘度为η2550～580CP。
3.根据权利要求1所述的含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法，其特征为在异氰酸酯中加入有机锡化合物催化剂，加热到35～45℃；再滴加巯基化合物，滴完后在45～55℃下熟化1～3小时后即制得含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液；异氰酸酯和巯基化合物的摩尔比为7～12∶1，有机锡化合物催化剂的加入量为异氰酸酯重量的0.05～0.5％；巯基化合物的滴加时间为0.5～2小时。
4.根据权利要求3所述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法，其特征为：有机锡化合物催化剂为二丁基二氯化锡或二甲基二氯化锡。
5.根据权利要求3所述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法，其特征为：异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环乙基甲烷二异氰酸酯、1.4-环己烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯。
6.根据权利要求3所述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法，其特征为：巯基化合物为2，3-二巯基乙基硫代丙硫醇、二巯基甲基硫代甲烷、二巯基甲基硫代乙烷、二巯基乙基硫代甲烷、二巯基乙基硫代乙烷、二巯基-2甲基丙基硫代甲烷或三巯基甲基硫代甲烷。
7.根据权利要求3所述含异氰酸基封端的聚硫氨酯类预聚物的溶液的制备方法，其特征为：巯基化合物为下列中的一种
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