CN107141767A - 一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构。与现有技术相比，本发明提供的聚氨酯光学树脂材料通过选择特定结构的柔性剂，并配合特定含量的各组分，能够实现协同作用，制备得到的聚氨酯光学树脂材料同时具有较高的折射率和耐热性，并且一次固化后开模工序及二次固化前磨边工序的成品率高。

Description

一种聚氨酯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技术领域，更具体地说，是涉及一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法。
背景技术
光学树脂是一种有机材料，内部为高分子链状结构联接而呈的立体网状结构，分子间结构相对松弛，分子链间有可产生相对位移的空间，光线可透过率为84％-90％，透光性好，同时光学树脂的抗冲击力强。光学树脂具有广泛的应用，尤其是作为光学树脂镜片，相比传统的玻璃镜片，其具有质轻、抗冲击性好、易于加工成型等明显优异性，因此，对光学树脂的研究具有广阔的应用前景。
聚氨酯光学树脂材料是由异氰酸酯与多元硫醇聚合而成的光学树脂材料，具有透光率高、折光率高等特点，其制成的镜片更薄、更轻盈；打破了折射率高而阿贝数低的常规，使其成像更清晰；并且，多元硫醇与异氰酸酯的完美结合使其在力学性能上拥有更高的抗冲击强度。
然而，原材料的差异会导致聚氨酯光学树脂材料的性能降低，由于国内热固性树脂起步太晚，尤其以聚氨酯树脂为代表：国内技术研发投入极少，且以小型生产企业为主；而国外企业又对聚氨酯光学树脂材料的生产原料进行垄断，国内企业无法获得高性能的异氰酸酯与多元硫醇，只能通过目前市场上拥有的通用原料生产相对品质较低的树脂镜片。同时，聚氨酯光学树脂材料在制备镜片过程中，普遍存在聚氨酯预聚体浇注到具有固定度数的模具中固化完成后，镜片的棱镜度等偏差过大的问题，这是由于树脂折射率与模具不匹配造成。而针对这种问题，厂家往往选择调整树脂折射率，而非更换模具，并且一般是通过调整单组分原料配比来调整树脂折射率。
但是，直接调整单组分原料配比的技术方案往往造成树脂镜片各项性能产生不同程度的变化，进而产生更多的问题，尤其以冲击韧性与玻璃化温度降低最明显。具体来说：聚氨酯型光学树脂材料在实际生产过程中，对耐热性的要求通常为软化温度高于80℃，如果软化温度较低，二次固化及加硬镀膜工段镜片在高温条件下容易变形，因而软化温度越高，基片成品率越大；而对于软化温度高于110℃的具有高耐热性要求的镜片材料，其材质则呈现出脆性升高的问题：一次固化后开模工序常常出现崩边、拉模的现象，而二次固化前磨边工序也常常出现不易加工成型的问题，同时，在制成镜片的过程中不适合切割、磨边，难以加工，大大降低了成品率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氨酯光学树脂材料及其制备方法，本发明提供的聚氨酯光学树脂材料同时具有较高的折射率和耐热性，并且成品率高。
本发明提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：
异氰酸酯39重量份～125重量份；
多元硫醇40重量份～100重量份；
紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；
磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；
有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；
柔性剂0.01重量份～1重量份；
抗氧剂0.01重量份～1重量份；
所述柔性剂具有式(I)所示结构：
式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基。
优选的，所述异氰酸酯选自降冰片烷二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
优选的，所述多元硫醇选自2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙烷-1-硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基3,6-二硫代辛烷、2,2-二(巯基甲基)-1,3-丙烷二硫醇、二(2-巯基乙基)硫化物、四(巯基甲基)甲烷、2-(2-巯基乙基硫代)丙烷-1,3-二硫醇、2-(2,3-二(2-巯基乙基硫代)丙基硫代)乙烷硫醇、二(2,3-二巯基丙醇)硫化物、二(2,3-二巯基丙醇)二硫化物、1,2-二(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙烷、1,2-二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基硫代)乙烷和二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基)硫化物中的一种或多种。
优选的，所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡中的一种或多种。
优选的，还包括：
蓝色剂和红色剂；所述蓝色剂的浓度为3ppm～3.5ppm；所述红色剂的浓度为1ppm～2ppm。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的聚氨酯光学树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合，得到反应混合物；所述柔性剂具有式(I)所示结构：
式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基；
b)将步骤a)得到的反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到聚氨酯光学树脂材料。
优选的，步骤a)中所述混合的过程具体为：
a1)将异氰酸酯、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物；
a2)将步骤a1)得到的异氰酸酯预聚物与多元硫醇进行第二次混合，得到反应混合物；
所述第二次混合的温度为10℃～25℃，时间为30min～60min。
优选的，步骤b)中所述第一次固化的升温程序：初始温度为25℃～35℃，6.5h～7.5h升温至75℃～85℃，保温2.5h～3.5h，再依次经1.5h～2.5h升温至85℃～95℃、2.5h～3.5h升温至95℃～105℃、2.5h～3.5h升温至115℃～125℃，保温1.5h～2.5h，最后1.5h～2.5h降温至65℃～75℃。
优选的，步骤b)中所述第二次固化的温度为110℃～130℃，时间为3h～5h。
优选的，步骤a)中将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合的过程，还包括：
加入蓝色剂和红色剂进行混合；所述蓝色剂的浓度为3ppm～3.5ppm；所述红色剂的浓度为1ppm～2ppm。
本发明提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构。与现有技术相比，本发明提供的聚氨酯光学树脂材料通过选择特定结构的柔性剂，并配合特定含量的各组分，能够实现协同作用，制备得到的聚氨酯光学树脂材料同时具有较高的折射率和耐热性，并且一次固化后开模工序及二次固化前磨边工序的成品率高。实验结果表明，本发明提供的聚氨酯光学树脂材料的折射率为1.5990～1.6310，玻璃化温度为115℃～145℃，一次固化后开模工序的成品率为97％～100％，二次固化前磨边工序的成品率为98％～100％。
附图说明
图1为本发明实施例1～6所用的柔性剂的红外图谱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：
异氰酸酯39重量份～125重量份；
多元硫醇40重量份～100重量份；
紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；
磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；
有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；
柔性剂0.01重量份～1重量份；
抗氧剂0.01重量份～1重量份；
所述柔性剂具有式(I)所示结构：
式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基。
在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料采用固化工艺制备而成。在本发明中，所述异氰酸酯为制备树脂镜片的主要原料；所述异氰酸酯优选选自降冰片烷二异氰酸酯(简称NBDI)、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(简称HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(简称IPDI)、甲苯二异氰酸酯(简称TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(简称HDI)和间苯二甲基二异氰酸酯(简称XDI)中的一种或多种，更优选为降冰片烷二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。本发明对所述异氰酸酯的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述降冰片烷二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯的市售商品即可。在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料的原料中包括异氰酸酯39重量份～125重量份，优选为39.94重量份～53.24重量份。
在本发明一个优选的实施例中，所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯；所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯的质量比优选为1：(1～1.1)，更优选为25.15：25.51。在本发明另一个优选的实施例中，所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯；所述降冰片烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比优选为1：(1.5～2.5)，更优选为17.76：35.33。在本发明另一个优选的实施例中，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯；所述异佛尔酮二异氰酸酯和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯的质量比优选为1：(0.2～0.5)，更优选为39.93：13.31。在本发明另一个优选的实施例中，所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯；所述降冰片烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的质量比优选为1：(0.9～1.1)：(0.9～1.1)，更优选为16.84：16.84：16.84。在本发明另一个优选的实施例中，所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯；所述降冰片烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的质量比优选为1：(0.1～0.3)，更优选为33.29：6.65。
在本发明中，所述多元硫醇为制备树脂镜片的另一主要原料；所述多元硫醇优选选自2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙烷-1-硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基3,6-二硫代辛烷、2,2-二(巯基甲基)-1,3-丙烷二硫醇、二(2-巯基乙基)硫化物、四(巯基甲基)甲烷、2-(2-巯基乙基硫代)丙烷-1,3-二硫醇、2-(2,3-二(2-巯基乙基硫代)丙基硫代)乙烷硫醇、二(2,3-二巯基丙醇)硫化物、二(2,3-二巯基丙醇)二硫化物、1,2-二(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙烷、1,2-二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基硫代)乙烷和二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基)硫化物中的一种或多种，更优选为2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙烷-1-硫醇和季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯中的一种或两种。本发明对所述多元硫醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙烷-1-硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基3,6-二硫代辛烷、2,2-二(巯基甲基)-1,3-丙烷二硫醇、二(2-巯基乙基)硫化物、四(巯基甲基)甲烷、2-(2-巯基乙基硫代)丙烷-1,3-二硫醇、2-(2,3-二(2-巯基乙基硫代)丙基硫代)乙烷硫醇、二(2,3-二巯基丙醇)硫化物、二(2,3-二巯基丙醇)二硫化物、1,2-二(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙烷、1,2-二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基硫代)乙烷和二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基)硫化物的市售商品即可。在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料的原料中包括多元硫醇40重量份～100重量份，优选为46.76重量份～50.05重量份。
在本发明一个优选的实施例中，所述多元硫醇为2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙烷-1-硫醇(简称BES)和季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯(简称PETMP)；所述BES和PETMP的质量比优选为(23.38～36.84)：(10.52～23.38)。
在本发明中，所述紫外吸收剂优选选自UV-P、UV-O、UV-9、UV-531、UVP-327、UV-324、UV-326、UV-329、UV-329、UV-541、UV-1157、纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化锆中的一种或多种，更优选为UV-324。本发明对所述紫外吸收剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述UV-P、UV-O、UV-9、UV-531、UVP-327、UV-324、UV-326、UV-329、UV-329、UV-541、UV-1157、纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化锆的市售商品即可。在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料的原料中包括紫外吸收剂0.05重量份～1重量份，优选为0.1重量份。
在本发明中，所述磷酸酯脱模剂用于对固化后的产品进行脱模；所述磷酸酯脱模剂优选为磷酸二丁酯。本发明对所述磷酸酯脱模剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述磷酸二丁酯的市售商品即可。在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料的原料中包括磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份，优选为0.1重量份。
在本发明中，所述有机锡催化剂用于催化桥式异氰酸酯和多元硫醇进行聚合反应；所述有机锡催化剂优选选自二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡中的一种或多种，更优选为二月桂酸二丁基锡。本发明对所述有机锡催化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡的市售商品即可。在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料的原料中包括有机锡催化剂0.1重量份～1重量份，优选为0.3重量份。
在本发明中，所述柔性剂具有式(I)所示结构：
式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基。在本发明中，所述柔性剂的分子量不超过5000，其同时具有柔性间隔基和刚性结构，呈液态，能够与异氰酸酯和多元硫醇的反应体系良好的相容，且耐热性、化学性稳定。
在本发明中，所述柔性剂的制备方法优选具体为：
将具有式(II)结构的丙烯酸聚碳酸酯加热溶解后，缓慢滴加到式(III)结构的对苯酰胺聚醚酯异氰酸酯中，控制反应温度为40±2℃，通过滴定体系中-NCO的含量控制反应终点，得到淡黄色粘稠液体即为具有式(I)结构的柔性剂，产率为96％～98％；
式(II)中，15≤n≤30；
式(III)中，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基。
在本发明中，所述抗氧剂能够起到抗氧化作用；所述抗氧剂优选选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂2264、抗氧剂1098、抗氧剂245、抗氧剂300和抗氧剂330中的一种或多种，更优选为抗氧剂1010。本发明对所述抗氧剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂2264、抗氧剂1098、抗氧剂245、抗氧剂300和抗氧剂330的市售商品即可。在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料的原料中包括抗氧剂0.01重量份～1重量份，优选为0.05重量份。
在本发明中，所述聚氨酯光学树脂材料优选还包括：蓝色剂和红色剂。本发明对所述红色剂和蓝色剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述蓝色剂的浓度优选为3ppm～3.5ppm，更优选为3.2ppm；所述红色剂的浓度优选的为1ppm～2ppm，更优选为1.5ppm。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的聚氨酯光学树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合，得到反应混合物；所述柔性剂具有式(I)所示结构：
式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基；
b)将步骤a)得到的反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到聚氨酯光学树脂材料。
本发明首先将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合，得到反应混合物。在本发明中，所述异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
a1)将异氰酸酯、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物；
a2)将步骤a1)得到的异氰酸酯预聚物与多元硫醇进行第二次混合，得到反应混合物。
本发明首先将异氰酸酯、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物。在本发明中，所述第一次混合的目的是使各原料完全溶解，优选采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可。在本发明中，所述第一次混合的温度优选为10℃～25℃，更优选为20℃。
得到所述异氰酸酯预聚物后，本发明将得到的异氰酸酯预聚物与多元硫醇进行第二次混合，得到反应混合物(即为聚氨酯预聚料液)。在本发明中，所述第二次混合的温度优选为10℃～25℃，更优选为20℃；所述第二次混合的时间优选为30min～60min，更优选为50min。
在本发明中，将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合的过程，优选还包括：
加入蓝色剂和红色剂进行混合。在本发明优选的实施例中，将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂、抗氧剂、蓝色剂和红色剂进行混合，得到反应混合物。在本发明中，所述蓝色剂的浓度优选为3ppm～3.5ppm，更优选为3.2ppm；所述红色剂的浓度优选为1ppm～2ppm，更优选为1.5ppm。
得到所述反应混合物后，本发明将得到的反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到聚氨酯光学树脂材料。在本发明中，将得到的反应混合物经过滤膜注入模具前，优选还包括：
将得到的反应混合物进行真空脱气。在本发明中，所述真空脱气的时间优选为20min～40min，更优选为30min。
本发明对所述过滤膜的种类和来源没有特殊限制，优选采用本领域技术人员熟知的聚四氟乙烯过滤膜。在本发明中，所述过滤膜的孔径优选为1μm～5μm，更优选为3μm。
在本发明中，所述模具优选为本领域技术人员熟知的用于制备树脂镜片的玻璃模具，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述第一次固化的升温程序优选：初始温度为25℃～35℃，6.5h～7.5h升温至75℃～85℃，保温2.5h～3.5h，再依次经1.5h～2.5h升温至85℃～95℃、2.5h～3.5h升温至95℃～105℃、2.5h～3.5h升温至115℃～125℃，保温1.5h～2.5h，最后1.5h～2.5h降温至65℃～75℃，更优选为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃。本发明采用上述升温程序进行第一次固化，能够保证聚合反应在相对低温阶段的链增长反应充分，同时在交联阶段给出足够的温度条件实现最适程度交联。
完成所述第一次固化过程后，本发明优选采用离型器将第一次固化后的树脂镜片取出(脱模)，再进行第二次固化，得到聚氨酯光学树脂材料。在本发明中，所述第二次固化的温度优选为110℃～130℃，更优选120℃；所述第二次固化的时间优选为3h～5h，更优选为4h。
在本发明中，所述进行第二次固化前，优选还包括：
将脱模后的第一次固化后的镜片依次进行清洗磨边。在本发明中，所述清洗磨边的目的是得到符合尺寸要求洁净镜片。
本发明提供了一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：异氰酸酯39重量份～125重量份；多元硫醇40重量份～100重量份；紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；柔性剂0.01重量份～1重量份；抗氧剂0.01重量份～1重量份；所述柔性剂具有式(I)所示结构。与现有技术相比，本发明提供的聚氨酯光学树脂材料通过选择特定结构的柔性剂，并配合特定含量的各组分，能够实现协同作用，制备得到的聚氨酯光学树脂材料同时具有较高的折射率和耐热性，并且一次固化后开模工序及二次固化前磨边工序的成品率高。实验结果表明，本发明提供的聚氨酯光学树脂材料的折射率为1.5990～1.6310，玻璃化温度为115℃～145℃，一次固化后开模工序的成品率为97％～100％，二次固化前磨边工序的成品率为98％～100％。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用柔性剂为丙烯酸聚碳酸酯对苯酰基环氧丙烷聚醚，按照上述技术方案所述的制备方法制备得到，红外谱图参见图1所示；所用的其他原料均为市售商品。
实施例1
(1)在20℃下，向52.63g NBDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、0.05g柔性剂、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入36.84g BES和10.52g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
实施例2
(1)在20℃下，向25.15g NBDI和25.51g HMDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、0.1g柔性剂、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入36.73g BES和12.24g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
实施例3
(1)在20℃下，向17.76g NBDI和35.33g IPDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、0.2g柔性剂、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入31.35g BES和15.67g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
实施例4
(1)在20℃下，向39.93g IPDI和13.31g HMDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、0.3g柔性剂、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入23.38g BES和23.38g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
实施例5
(1)在20℃下，向16.84g NBDI、16.84g IPDI和16.84g HDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、0.15g柔性剂、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入33.00g BES和16.50g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
实施例6
(1)在20℃下，向33.29g NBDI和6.65g HDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、0.03g柔性剂、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入33.37g BES和16.68g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
对比例1
(1)在20℃下，向52.63g NBDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入36.84g BES和10.52g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
对比例2
(1)在20℃下，向25.15g NBDI和25.51g HMDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入36.73g BES和12.24g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
对比例3
(1)在20℃下，向17.76g NBDI和35.33g IPDI中加入0.1g紫外吸收剂UV-324、0.1g磷酸二丁酯、0.3g二月桂酸二丁基锡、3.2ppm蓝色剂、1.5ppm红色剂和0.05g抗氧剂1010，搅拌溶解完全后，加入31.35g BES和15.67g PETMP，在20℃下搅拌50min，得到聚氨酯预聚料液；
(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚料液真空脱气30min后，经孔径为3μm的聚四氟乙烯过滤膜过滤注入玻璃模具中，再将模具放入程序升温固化炉中进行一次固化，得到一次固化后的树脂镜片；所述一次固化的升温程序为：初始温度为30℃，7h升温至80℃，保温3h，再依次经2h升温至90℃、3h升温至100℃、3h升温至120℃，保温2h，最后2h降温至70℃；
(3)将步骤(2)得到的一次固化后的树脂镜片采用离型器取出，检测成品率；清洗磨边后再检测成品率；最后在120℃下进行二次固化4h，得到聚氨酯光学树脂材料镜片。
对实施例1～6和对比例1～3提供的聚氨酯光学树脂材料镜片的折射率、玻璃化温度、成品率分别进行检测；其中，折射率(ne)采用阿贝折射仪进行检测；玻璃化温度(Tg)采用DSC-1差示扫描量热仪在升温速率为10K/min下进行检测；成品率分为一固后成品率和二固前成品率，其中，一固后成品率是对100枚镜片进行检测，统计脱模的崩边或是拉模情况，最后统计镜片的一固后成品；二固前成品率是对100枚镜片进行检测，清洗磨边后的成品率。各性能检测结果参见表1所示。
表1实施例1～6和对比例1～3提供的聚氨酯光学树脂材料镜片的性能数据
由表1可知，本发明实施例1～6提供的聚氨酯光学树脂材料镜片同时具有较高的折射率和耐热性，并且一固后成品率及二固前成品率较高；其中，一固后成品率为97％～100％，二固前成品率为98％～100％，均远高于对比例1～3的相应成品率。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种聚氨酯光学树脂材料，由包括以下组分的原料制备而成：
异氰酸酯39重量份～125重量份；
多元硫醇40重量份～100重量份；
紫外吸收剂0.05重量份～1重量份；
磷酸酯脱模剂0.05重量份～1重量份；
有机锡催化剂0.1重量份～1重量份；
柔性剂0.01重量份～1重量份；
抗氧剂0.01重量份～1重量份；
所述柔性剂具有式(I)所示结构：
式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，所述异氰酸酯选自降冰片烷二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，所述多元硫醇选自2,3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙基-1-硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫代辛烷、2,2-二(巯基甲基)-1,3-丙基二硫醇、二(2-巯基乙基)硫化物、四(巯基甲基)甲烷、2-(2-巯基乙基硫代)丙基-1,3-二硫醇、2-(2,3-二(2-巯基乙基硫代)丙基硫代)乙烷硫醇、二(2,3-二巯基丙醇)硫化物、二(2,3-二巯基丙醇)二硫化物、1,2-二(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙烷、1,2-二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基硫代)乙烷和二(2-(2-巯基乙基硫代)-3-巯基丙基)硫化物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡中的一种或多种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于，还包括：
蓝色剂和红色剂；所述蓝色剂的浓度为3ppm～3.5ppm；所述红色剂的浓度为1ppm～2ppm。
6.一种权利要求1～4任一项所述的聚氨酯光学树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合，得到反应混合物；所述柔性剂具有式(I)所示结构：
式(I)中，15≤n≤30，30≤m≤60，R独立的选自氢、C1-12直链烷基、C3-12支链烷基或C3-12环烷基；
b)将步骤a)得到的反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到聚氨酯光学树脂材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述混合的过程具体为：
a1)将异氰酸酯、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物；
a2)将步骤a1)得到的异氰酸酯预聚物与多元硫醇进行第二次混合，得到反应混合物；
所述第二次混合的温度为10℃～25℃，时间为30min～60min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述第一次固化的升温程序：初始温度为25℃～35℃，6.5h～7.5h升温至75℃～85℃，保温2.5h～3.5h，再依次经1.5h～2.5h升温至85℃～95℃、2.5h～3.5h升温至95℃～105℃、2.5h～3.5h升温至115℃～125℃，保温1.5h～2.5h，最后1.5h～2.5h降温至65℃～75℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述第二次固化的温度为110℃～130℃，时间为3h～5h。
10.根据权利要求6～9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中将异氰酸酯、多元硫醇、紫外吸收剂、磷酸酯脱模剂、有机锡催化剂、柔性剂和抗氧剂进行混合的过程，还包括：
加入蓝色剂和红色剂进行混合；所述蓝色剂的浓度为3ppm～3.5ppm；所述红色剂的浓度为1ppm～2ppm。
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