CN105670602A - 光固化光致变色材料及其制备方法 - Google Patents

光固化光致变色材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光固化光致变色材料及其制备方法，光固化光致变色材料包含的组分及各组分重量百分比如下：双酚A二甲基丙烯酸酯：30％～70％；聚乙二醇二丙烯酸酯：10％～60％；多官能团丙烯酸酯单体：10％～30％；其余为改性添加剂，总计100％。本发明不仅能够将镜片生产时间从原来的20小时缩短到15分钟，而且能够提高其耐冲击性，避免其在使用过程中容易发生碎裂的现象，同时能够提高其耐候性，避免冷热剧烈变化的过程中容易出现裂纹的现象。

Description

光固化光致变色材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光固化光致变色材料及其制备方法。
背景技术
目前，光致变色镜片本身是集多种功能为一体的高科技产品。它不仅可以作为视力矫正及遮阳的两用眼镜，还可以作为防护镜、时装镜、汽车驾驶专用镜等。
光致变色镜片，在阳光照射的情况下，是一种可以代替太阳镜的黑色墨镜，浓黑的镜片可以挡住耀眼的光芒，防止强光的直射，起到保护眼睛的作用；在光线柔和的房间里，光致变色镜片又变得和普通镜片一样，透明无色，在弱光和强光的过渡中起到了很好的桥梁作用。变色镜片不仅能随着光线的强弱变暗变明，还能吸收对人眼有害的紫外线。超过90％的与紫外线辐射相关的皮肤癌都发生在颈部以上区域，过度暴露于紫外线中会造成眼皮和眼睛周围发生皮肤癌，除了皮肤癌，紫外线辐射还会提高发生白内障、黄斑变性等眼部问题的机率，并破坏免疫系统，光致变色镜片可减少紫外线带来的这些损伤。光致变色镜片适合长期在野外工作或者在高原、雪地工作的人员，可以当作护目镜，因为在雪地、高山、水面这些场合紫外线的强度比一般场合的紫外线要强得多，对眼睛的伤害特别严重，同时处在这些场合下的人又要保证眼睛有足够的清晰度，这时光致变色镜片正好能满足这方面的要求。
然而，目前光固化光致变色材料的应用还具有较大的局限性，主要存在于三个方面:
第一，光固化光致变色材料耐冲击性较差,在使用过程中容易发生碎裂；
第二，光固化光致变色材料耐候性不好，冷热剧烈变化的过程中容易出现裂纹；
第三，光固化光致变色材料一般采取热固化的方式,热引发生产周期长，往往需要20小时左右。
第四，光固化光致变色材料受到变色分子的限制，应用范围窄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光固化光致变色材料，它不仅能够提高其耐冲击性，避免其在使用过程中容易发生碎裂的现象，而且能够提高其耐候性，避免冷热剧烈变化的过程中容易出现裂纹的现象。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种光固化光致变色材料，它包含的组分及各组分重量百分比如下：
双酚A二甲基丙烯酸酯：30％～70％，优选选用30％～50％；
聚乙二醇二丙烯酸酯：10％～60％，优选选用10％～50％；
多官能团丙烯酸酯单体：10％～30％；
其余为改性添加剂，总计100％；其中，改性添加剂中包括0.01wt％～0.5wt％的光引发剂，优先选用0.1wt％～3wt％。
进一步，它还含有0.01wt％～5wt％的光致变色染料。
进一步，所述光致变色染料为基于螺旋吡喃或基于俘精酸酐或基于俘精酰亚胺或基于偶氮苯或基于紫罗碱或基于螺旋-噁嗪或基于并吡喃基的有机化合物。
进一步，所述双酚A二甲基丙烯酸酯为包含有乙氧基的2～20个重复单元的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、包含有丙氧基的2～20个重复单元的丙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、包含有环氧基和丙氧基的2～20个重复单元的烷氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、甘油化双酚A二甲基丙烯酸酯和双酚A甘油化(1-丙三醇/苯酚)二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
进一步，所述聚乙二醇二丙烯酸酯为包含有乙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯或包含有丙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯。
进一步，所述多官能团丙烯酸酯单体为二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧基化丙三醇三丙烯酸酯和三甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯中的至少一种。
进一步，所述改性添加剂包括稳定剂和/或紫外线吸收剂和/或抗氧化剂和/或链转移剂和/或IR吸收剂和/或消泡剂和/或抗静电剂和/或脱模剂。
进一步，所述抗氧化剂的添加量为0.01wt％～3wt％，所述紫外线吸收剂的添加量为0.01wt％～5wt％、所述脱模剂的添加量为0.01wt％～1wt％、所述光引发剂的添加量为0.01wt％～0.5wt％。
进一步，所述抗氧化剂为自由基清除剂；所述紫外线吸收剂为三嗪型或苯并三唑型或二苯甲酮；所述稳定剂为位阻胺光稳定剂；所述脱模剂为聚二甲基硅氧烷或聚硅氧烷聚醚共聚物或基于氟的表面处理剂；所述光引发剂为苯偶姻及衍生物或苯偶酰类或烷基苯酮类或酰基磷氧化物或二苯甲酮类或硫杂蒽酮类。
本发明还提供了一种光固化光致变色材料的制备方法，该方法的步骤包含有：加入各重量百分比的双酚A二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体后升温至75℃，再加入改性添加剂和/或光致变色染料，然后搅拌至澄清透明后降温出料。
采用了上述技术方案后，将本光固化光致变色材料用于制备镜片的光致变色层后，镜片的光致变色层不仅缩短了能够将镜片生产时间从原来的20小时缩短到15分钟,而且提高了其耐冲击性，避免其在使用过程中容易发生碎裂的现象，而且提高了其耐候性，避免冷热剧烈变化的过程中容易出现裂纹的现象。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
一种光固化光致变色材料，它包含的组分及各组分重量百分比如下：
双酚A二甲基丙烯酸酯：30％；
聚乙二醇二丙烯酸酯：55％；
多官能团丙烯酸酯单体：10％；
光致变色染料：1％；
其余为改性添加剂，所述改性添加剂包括光引发剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂；所述抗氧化剂的添加量为1％，所述紫外线吸收剂的添加量为2％、所述光引发剂的添加量为1％。
所述光致变色染料可以为基于螺旋吡喃或基于俘精酸酐或基于俘精酰亚胺或基于偶氮苯或基于紫罗碱或基于螺旋-噁嗪或基于并吡喃基的有机化合物。
所述双酚A二甲基丙烯酸酯为包含有乙氧基的2～20个重复单元的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。
所述聚乙二醇二丙烯酸酯为包含有乙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯。
所述多官能团丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
所述抗氧化剂为自由基清除剂，可以是酚型、羟胺型、内酯型等；所述紫外线吸收剂为三嗪型或苯并三唑型或二苯甲酮；所述光引发剂为裂解型光引发剂或夺氢型光引发剂。所述光引发剂可以采用以下几类：苯偶姻及衍生物(安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚)。苯偶酰类(二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮)。烷基苯酮类(α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮)。酰基磷氧化物(芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦)。二苯甲酮类(二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮)。硫杂蒽酮类(硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮)。
该光固化光致变色材料的制备方法的步骤包含有：加入各重量百分比的双酚A二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体后升温至75℃，再加入改性添加剂和/或光致变色染料，然后搅拌至澄清透明后降温出料；
将制备的光固化光致变色材料加入搅拌桶，在25℃下搅拌30分钟，用0.1微米的囊式滤芯过滤浇注到模具中，用紫外光固化光源照射2分钟固化。
实施例二
一种光固化光致变色材料，它包含的组分及各组分重量百分比如下：
双酚A二甲基丙烯酸酯：70％；
聚乙二醇二丙烯酸酯：10％；
多官能团丙烯酸酯单体：10％；
光致变色染料：1％；
其余为改性添加剂，总计100％。
所述双酚A二甲基丙烯酸酯为包含有丙氧基的2～20个重复单元的丙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。
所述聚乙二醇二丙烯酸酯为包含有丙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯。
所述多官能团丙烯酸酯单体为二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
所述改性添加剂包括光引发剂、稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、链转移剂、IR吸收剂、消泡剂、抗静电剂、脱模剂；其中，所述抗氧化剂的添加量为3％，所述紫外线吸收剂的添加量为1％、所述脱模剂的添加量为1％、所述光引发剂的添加量为0.5％。
所述抗氧化剂为自由基清除剂，可以是酚型、羟胺型、内酯型等；所述紫外线吸收剂为三嗪型或苯并三唑型或二苯甲酮；所述稳定剂为位阻胺光稳定剂；所述脱模剂为聚二甲基硅氧烷或聚硅氧烷聚醚共聚物或基于氟的表面处理剂；所述光引发剂为裂解型光引发剂或夺氢型光引发剂。所述光引发剂可以采用以下几类：苯偶姻及衍生物(安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚)。苯偶酰类(二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮)。烷基苯酮类(α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮)。酰基磷氧化物(芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦)。二苯甲酮类(二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮)。硫杂蒽酮类(硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮)。
该光固化光致变色材料的制备方法的步骤包含有：加入各重量百分比的双酚A二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体后升温至75℃，再加入改性添加剂和/或光致变色染料，然后搅拌至澄清透明后降温出料；
将制备的光固化光致变色材料加入搅拌桶，在25℃下搅拌30分钟，用0.1微米的囊式滤芯过滤浇注到模具中，并涂覆于基片上，用紫外光固化光源照射2分钟固化。
实施例三
一种光固化光致变色材料，它包含的组分及各组分重量百分比如下：
双酚A二甲基丙烯酸酯：40％；
聚乙二醇二丙烯酸酯：30％；
多官能团丙烯酸酯单体：20％；
光致变色染料：3％；
其余为改性添加剂，总计100％。
所述光致变色染料为基于螺旋吡喃或基于俘精酸酐或基于俘精酰亚胺或基于偶氮苯或基于紫罗碱或基于螺旋-噁嗪或基于并吡喃基的有机化合物。
所述双酚A二甲基丙烯酸酯为包含有环氧基和丙氧基的2～20个重复单元的烷氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、甘油化双酚A二甲基丙烯酸酯和双酚A甘油化(1-丙三醇/苯酚)二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
所述聚乙二醇二丙烯酸酯为包含有乙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯或包含有丙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯。
所述多官能团丙烯酸酯单体为二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧基化丙三醇三丙烯酸酯和三甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯中的至少一种。
所述改性添加剂包括光引发剂、稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、链转移剂、IR吸收剂、消泡剂、抗静电剂、脱模剂；其中，所述抗氧化剂的添加量为2％，所述紫外线吸收剂的添加量为1％、所述脱模剂的添加量为1％、所述光引发剂的添加量为0.5％。
所述抗氧化剂为自由基清除剂，可以是酚型、羟胺型、内酯型等；所述紫外线吸收剂为三嗪型或苯并三唑型或二苯甲酮；所述稳定剂为位阻胺光稳定剂；所述脱模剂为聚二甲基硅氧烷或聚硅氧烷聚醚共聚物或基于氟的表面处理剂；所述光引发剂为裂解型光引发剂或夺氢型光引发剂。所述光引发剂可以采用以下几类：苯偶姻及衍生物(安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚)。苯偶酰类(二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮)。烷基苯酮类(α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮)。酰基磷氧化物(芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦)。二苯甲酮类(二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮)。硫杂蒽酮类(硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮)。
该光固化光致变色材料的制备方法的步骤包含有：加入各重量百分比的双酚A二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体后升温至75℃，再加入改性添加剂和/或光致变色染料，然后搅拌至澄清透明后降温出料；
将制备的光固化光致变色材料加入搅拌桶，在25℃下搅拌30分钟，用0.1微米的囊式滤芯过滤浇注到模具中，并涂覆于基片上，用紫外光固化光源照射2分钟固化。光固化的方法节约了能源，提高生产效率，并且扩大了光固化光致变色材料的应用范围。
以上三个实施例制备的光固化光致变色材料用于镜片上，经过检查发现，其耐冲击性能力和耐候性能力大大增加。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光固化光致变色材料，其特征在于：它包含的组分及各组分重量百分比如下：
双酚A二甲基丙烯酸酯：30％～70％；
聚乙二醇二丙烯酸酯：10％～60％；
多官能团丙烯酸酯单体：10％～30％；
其余为改性添加剂，总计100％；其中，改性添加剂中包括0.01wt％～0.5wt％的光引发剂。
2.根据权利要求1所述的光固化光致变色材料，其特征在于：它还含有0.01wt％～5wt％的光致变色染料。
3.根据权利要求2所述的光固化光致变色材料，其特征在于：所述光致变色染料为基于螺旋吡喃或基于俘精酸酐或基于俘精酰亚胺或基于偶氮苯或基于紫罗碱或基于螺旋-噁嗪或基于并吡喃基的有机化合物。
4.根据权利要求1所述的光固化光致变色材料，其特征在于：所述双酚A二甲基丙烯酸酯为包含有乙氧基的2～20个重复单元的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、包含有丙氧基的2～20个重复单元的丙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、包含有环氧基和丙氧基的2～20个重复单元的烷氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、甘油化双酚A二甲基丙烯酸酯和双酚A甘油化(1-丙三醇/苯酚)二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的光固化光致变色材料，其特征在于：所述聚乙二醇二丙烯酸酯为包含有乙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯或包含有丙氧基的2～20个重复单元的聚乙二醇二丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的光固化光致变色材料，其特征在于：所述多官能团丙烯酸酯单体为二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧基化丙三醇三丙烯酸酯和三甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的光固化光致变色材料，其特征在于：所述改性添加剂还包括稳定剂和/或紫外线吸收剂和/或抗氧化剂和/或链转移剂和/或IR吸收剂和/或消泡剂和/或抗静电剂和/或脱模剂。
8.根据权利要求7所述的光固化光致变色材料，其特征在于：所述抗氧化剂的添加量为0.01wt％～3wt％，所述紫外线吸收剂的添加量为0.01wt％～5wt％、所述脱模剂的添加量为0.01wt％～1wt％。
9.根据权利要求7所述的光固化光致变色材料，其特征在于：所述抗氧化剂为自由基清除剂；所述紫外线吸收剂为三嗪型或苯并三唑型或二苯甲酮；所述稳定剂为位阻胺光稳定剂；所述脱模剂为聚二甲基硅氧烷或聚硅氧烷聚醚共聚物或基于氟的表面处理剂；所述光引发剂为苯偶姻及衍生物或苯偶酰类或烷基苯酮类或酰基磷氧化物或二苯甲酮类或硫杂蒽酮类。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的光固化光致变色材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤包含有：加入各重量百分比的双酚A二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体后升温至75℃，再加入改性添加剂和/或光致变色染料，然后搅拌至澄清透明后降温出料。
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