CN107936829B - 用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液及其制造方法 - Google Patents

用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液及其制造方法，将纳米二氧化锆溶胶(5‑20nm)、有机硅/二氧化钛溶胶和甲醇混合，随后加入乙酸调节酸度，PH值范围为4～5；接着将上述溶液加热到40度后持续搅拌并不断滴加丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷，滴加结束后搅拌半小时；接着顺序加入乙二醇乙醚、甲醇、二丙酮醇、丙二醇甲醚、乙醇、流平剂、消泡剂和蓝色颜料，接着再加入成膜助剂KH‑560和乙酰丙酮铝。最后用甲醇将上述液体的固含量调整到28‑38％。该涂层液可以用来作为折射率为1.67的聚氨酯镜片表面高折射率硬化涂层使用，涂层液在镜片表面固化后折射率≥1.66,涂层铅笔硬度为3.0‑4.5H，满足聚氨酯镜片表面高折射涂层的需求。

Description

用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液及其制造方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯镜片生产技术领域，具体的说，是一种用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液及其制造方法。
背景技术
由于低折射率树脂镜片在热固成型后，其表面硬度在HB和1H(铅笔硬度)之间，使用过程中容易划伤，达不到佩戴者要求，一般通过涂层加硬技术提升表面硬度到3H左右。中高折射率聚氨酯镜片固化后硬度比低折射率镜片的硬度更低，更加容易划伤。采用普通加硬液，由于普通加硬液是有机硅构成，加硬后镜片硬度一般只能提升到2H左右，折射率一般为1.50左右，在聚氨酯镜片加硬后表面容易形成彩虹纹。
光波在不同介质中的传播速度是不同的。光从一种介质传播到另一种介质时，光线会发生偏折。折射率就是测量光在光路上偏折的程度。光在一个介质中的折射率可表示为光在真空中的传播速度和光在这一介质中的传播速度比值。因此，不同介质就会有各自不同的折射率。透明的高折射聚氨酯镜片基材折射率一般在1.597和1.667，用在聚氨酯镜片上的涂层也要具有相同的折射率。折射率和将镜片基材的折射率匹配是开发加硬液的一个重要指标。基材和涂层的折射率一样就可以消除涂层与基材之间的光波干涉，提高了镜片的透过率，降低光的散射。当镜片基材和涂层之间折射率不同时，其折射率差值越大，来自这两个介质的光波干涉强度就越强，涂后镜片的光学清晰度就越差。反之，当该涂层和镜片基材的折射率差值较小时，来自这两个介质的光波干涉就越少，涂后镜片的光学清晰度就越高。
根据文献，加硬液通常由以下四个关键要素构成：基体树脂、填料、溶剂和添加剂。要配制高折射率的加硬液，高折射率的金属氧化物通常是一个关键原料。加硬液的折射率可由配方中金属氧化物的量来调节。具有高折射率的金属氧化物有：氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化锆等，它们常被作为填料，用在加硬液的树脂体系中，调配高折射率的加硬液，以满足对聚氨酯镜片的折射率匹配的要求。然而，直接将这些高折射氧化物添加到低折射率加硬液中会容易出现沉淀，通过高速分散后也很难稳定存在。如专利CN201510041012，该发明采用硅溶胶和丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷共同反应获得折射率为≤1.56的加硬液。专利200810027254.7，该专利采用高官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，环状单官能丙烯酸酯单体，二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，二官能丙烯酸酯，在该专利中未提及折射率，然而是用的多为直链型丙烯酸树脂和聚氨酯丙烯酸树脂，折射率一般都在1.45和1.50之间，很难获得折射率高于1.66的加硬涂层。
本专利通过将纳米二氧化锆溶胶(5-200nm)、有机硅/二氧化钛溶胶和甲醇混合，随后加入乙酸调节酸度，PH值范围为4～5；随后上述溶液加热到40度后持续搅拌并不断滴加丙基三甲氧基硅烷，接着滴加甲基三甲氧基硅烷，滴加结束搅拌半小时；接着顺序加入乙二醇乙醚、甲醇、二丙酮醇、丙二醇甲醚、乙醇，流平剂、消泡剂和蓝色颜料，最后在加入成膜助剂KH-560和乙酰丙酮铝。在温度4-10度的范围内，该涂层液可以稳定保存3个月以上。通过浸涂法将镜片从涂层液中缓慢提出，膜层厚度控制在1-5微米的范围内，通过90度热风烘烤，20分钟以内涂层可以表干，通过120度烘箱固化，2小时涂层可以得到完全固化。该涂层液可以用来作为聚氨酯镜片表面高折射率硬化涂层使用，涂层液固化后折射率≥1.66，满足聚氨酯镜片表面硬度涂层的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液及其制造方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液，其特征在于，涂层液的配方的质量百分比为：
Figure BDA0001471511280000031
Figure BDA0001471511280000041
纳米二氧化锆溶胶的粒径在5-200nm,固含量10-35％，pH值4-6，纳米二氧化锆溶胶是具有高度分散化、均匀化和稳定化的特点，该溶胶在4-10度的条件下可以稳定保存12个月以上，色度值在40以内。
纳米有机硅/二氧化钛溶胶固含量10-35％，pH值4-6；纳米有机硅/二氧化钛溶胶是正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，钛酸酯通过溶胶-凝胶法制备的。
纳米二氧化锆溶胶和有机硅/二氧化钛溶胶均可以稳定保持其溶胶状态3个月以上，将两者通过高速分散的方式进行混合，混合后采用乙酸调节酸碱性，通过甲醇调节其固含量，在4-10度的条件下混合后保持溶胶状态可以达到3个月以上。随后在加热40度和高速搅拌(4000转/分钟)的条件下逐滴加入丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷，滴加结束搅拌半小时；接着顺序加入乙二醇乙醚、甲醇、二丙酮醇、丙二醇甲醚、乙醇，流平剂、消泡剂和蓝色颜料，最后在加入成膜助剂KH-560和乙酰丙酮铝。最后用甲醇将上述液体的固含量调整到28-38％，其最佳固含量在24％。涂层液的固化温度范围是110-130度，优选的，固化温度为120度，时间范围是1-3小时，优选的固化时间为2小时。涂层液在镜片表面完全固化后，涂层折射率≥1.66，铅笔硬度为3.0-4.5H。
一种用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液的制造方法，其具体步骤为：
通过将纳米二氧化锆溶胶，有机硅/二氧化钛溶胶和甲醇混合，随后加入乙酸调节酸度，Ph值范围为4～5；随后上述溶液加热到40度后持续搅拌并不断滴加丙基三甲氧基硅烷，接着滴加甲基三甲氧基硅烷，滴加结束搅拌半小时；接着顺序加入乙二醇乙醚，甲醇，二丙酮醇，丙二醇甲醚，乙醇，流平剂，消泡剂和蓝色颜料，最后在加入成膜助剂KH-560和乙酰丙酮铝；得到涂层液；通过浸涂法将镜片从涂层液中缓慢提出，膜层厚度控制在1-5微米的范围内，通过90度热风烘烤，20分钟以内涂层可以表干，通过120度烘箱固化，2小时涂层可以得到完全固化；得到用于1.67折射率的聚氨酯镜片表面的高折射率涂层。
在温度4-10度的范围内，该涂层液可以稳定保存3个月以上。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
通过本涂层加硬后获得的单加硬镜片，高折射率1.67聚氨酯镜片表面没有彩虹纹，基片和加硬液之间附着力可以通过百格测测试和水煮实验，基片附着涂层后，镜片铅笔硬度为3.0-4.5H，为后续的镀膜提供很好的基础。
具体实施方式
以下提供本发明一种聚氨酯镜片表面高折射率涂层液的制造方法的具体实施方式。
实施例1、
在高速搅拌(4000转/分)和加热(温度为40度)条件下加入10克正硅酸乙酯、12克甲基三乙氧基硅烷、20克γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷加入18克甲醇溶液，随后加入2克乙酸，将复合乳液酸值调整到5后，搅拌1小时，恒温40度。将10克钛酸酯加入到10克乙醇中溶解后，逐滴加入到上述乳液中去，滴加结束后，恒温搅拌1小时。恒温搅拌后溶液过滤后，取出其中的20克放回到反应器中，反应器设定搅拌4000转/分，温度40度。随后逐滴加入20克纳米二氧化锆溶胶。将两者通过高速分散的方式进行混合，混合后采用乙酸调节酸碱性，加入10克甲醇调节其固含量到24。随后逐滴加入10克丙基三甲氧基硅烷和10克甲基三甲氧基硅烷，滴加结束搅拌半小时；接着顺序加入5克乙二醇乙醚、5克甲醇、5克二丙酮醇、5克丙二醇甲醚、5克乙醇，1克流平剂、0.2克消泡剂和0.1克蓝色颜料，最后在加入10克成膜助剂KH-560和3克乙酰丙酮铝。最后用12克甲醇将上述液体的固含量调整到24％。本涂层固化后折射率为1.66。通过本涂层加硬后高折射率1.67聚氨酯镜片，镜片表面没有彩虹纹，基片和加硬液之间附着力可以通过百格测测试和水煮实验，基片附着涂层后，镜片的涂层铅笔硬度为4.1，为后续的镀膜提供很好的基础。
实施例2、
在高速搅拌(4000转/分)和加热(温度为40度)条件下加入10克正硅酸乙酯、12克甲基三乙氧基硅烷、20克γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷加入18克甲醇溶液，随后加入2克乙酸，将复合乳液酸值调整到5后，搅拌1小时，恒温40度。将10克钛酸酯加入到10克乙醇中溶解后，逐滴加入到上述乳液中去，滴加结束后，恒温搅拌1小时。恒温搅拌后溶液过滤后，取出其中的30克放回到反应器中，反应器设定搅拌4000转/分，温度40度。随后逐滴加入20克纳米二氧化锆溶胶。将两者通过高速分散的方式进行混合，混合后采用乙酸调节酸碱性，加入10克甲醇调节其固含量到24。随后逐滴加入10克丙基三甲氧基硅烷和10克甲基三甲氧基硅烷，滴加结束搅拌半小时；接着顺序加入5克乙二醇乙醚、5克甲醇、5克二丙酮醇、5克丙二醇甲醚、5克乙醇，1克流平剂、0.2克消泡剂和0.1克蓝色颜料，最后在加入10克成膜助剂KH-560和3克乙酰丙酮铝。最后用12克甲醇将上述液体的固含量调整到24％。本涂层固化后折射率为1.67。通过本涂层加硬后高折射率1.67聚氨酯镜片，镜片表面没有彩虹纹，基片和加硬液之间附着力可以通过百格测测试和水煮实验，基片附着涂层后，镜片的涂层铅笔硬度为4.2，为后续的镀膜提供很好的基础。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于聚氨酯镜片表面的高折射率涂层液的制造方法，其特征在于，其具体步骤为：
在高速搅拌速度为4000转/分和加热温度为40℃条件下加入10克正硅酸乙酯、12克甲基三乙氧基硅烷、20克γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、18克甲醇溶液，随后加入2克乙酸，将酸值调整到5后，搅拌1小时，恒温40℃；将10克钛酸酯加入到10克乙醇中溶解后，逐滴加入到上述混合物中去，滴加结束后，恒温搅拌1小时；恒温搅拌后过滤，取出其中的20克放回到反应器中，反应器设定搅拌4000转/分，温度40℃；随后逐滴加入20克纳米二氧化锆溶胶，通过高速分散的方式进行混合，混合后采用乙酸调节酸碱性，加入10克甲醇调节固含量到24%，随后逐滴加入10克丙基三甲氧基硅烷和10克甲基三甲氧基硅烷，滴加结束搅拌半小时；接着顺序加入5克乙二醇乙醚、5克甲醇、5克二丙酮醇、5克丙二醇甲醚、5克乙醇，1克流平剂、0.2克消泡剂和0.1克蓝色颜料，最后再加入10克成膜助剂KH-560和3克乙酰丙酮铝；最后用12克甲醇将上述液体的固含量调整到24%，得到涂层液；通过浸涂法将镜片从涂层液中缓慢提出，膜层厚度控制在1-5微米的范围内，通过90℃热风烘烤，20分钟以内涂层表干，通过120℃烘箱固化，2小时涂层得到完全固化；得到用于折射率为1.67聚氨酯镜片表面的高折射率涂层。
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