CN1091682C - 聚酰胺模塑复合物在生产光学或光电模塑部件中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及为生产光学或光电用模塑部件的聚酰胺模塑复合物的应用，其合金或掺合物中含有至少一种由长链脂族单体嵌段和环脂族单体嵌段得到的均聚聚酰胺。

Description

聚酰胺模塑复合物在生产光学或光电模塑部件中的应用
本发明涉及为光学或光电目的的聚酰胺模塑复合物的应用，其合金或掺合物中至少含有一种均聚聚酰胺。
使用透明塑料作为矿物玻璃等的替代的应用越来越多，同时也使用透明塑料作为其它材料的替代。其原因是重量上相当经济，清洁简单，重新使用简单，在回收上大大提高，更具多样性，应用上更迅速更无风险，提供特殊性能的可能性大，有时尚效果，处理上经济，价格上越来越具竞争性。
除透明塑料如PMMA，PS，ABS，PVC，丁酸纤维素，乙酸纤维素和CR 39外，它们已经被部分认识有一段时间，人们越来越了解其它材料如PC，SAN，SB，CAP，PET，PBT，PSU，PVF，PU，APEC，COC和无定形聚烯烃。除这些之外，透明聚酰胺也已被建立并在汽车和电子工业，精密技术，医疗技术和铸造工业中作为工作部件。
除PC，PMMA之外，在其它材料中，透明聚酰胺是镜框和柔性焦距透镜组的理想材料；由于透明性，纯度，韧性，抗溶剂性，抗刮痕性(刮痕硬度)和形状稳定性的不足，它们还没有在光学领域如透镜，放大镜，太阳镜等中被实际使用。以前公知的透明聚酰胺的缺点主要是它们不同时具有低密度，高折光指数和高阿贝系数。然而，这些参数对聚酰胺的光学应用特别重要，因为例如透镜不仅应具有高折光指数和高阿贝系数，而且同时应具有较低的密度。只有这样才可能制造功能性透镜，还具有相应的柔软度。除这些需求外，对多数光学的光电应用来说，这里讨论的材料还必须应具备抗热性，抗溶剂性和抗刮痕性。在这些应用中，材料还应具有高度的交变弯曲疲劳强度和高度的韧性。
从这一点出发，本发明的目的是提供可用于光学应用的聚酰胺，一方面它具有高折光指数和高阿贝系数，同时它具有较低的密度。这些聚酰胺还要具有高度的交变弯曲疲劳强度，抗化学品性和抗热变形性。
这一目的可通过本发明的技术方案来实现。该技术方案还表明了进一步有利的结果。
本发明中用于生产光学或光电用模塑体的聚酰胺模塑复合物的应用，其合金或掺合物中含有至少一种由长链脂族单体嵌段和环脂族单体嵌段得到的均聚聚酰胺。
在本发明中生产的是镜片，柔性焦距透镜组或放大镜。
在本发明中生产的是无色或有色的光学半成品或透镜或柔性焦距透镜组，或镜框以及它们的结合。
在本发明中生产的是光学纤维或光波导向用的电缆防护管。
在本发明中所用的均聚聚酰胺基本上是由14至22个碳原子的烷基取代的环脂族二胺和8至14个碳原子的非支链化脂族二元羧酸构成的，其中非支化脂族二元羧酸可被至多50mol％的芳族二元羧酸替代，或者均聚聚酰胺是由8至14个碳原子的非支链化脂族二胺和7至36个碳原子的环脂族二元羧酸构成的，其中环脂族二元羧可被至多50mol％的芳族二元羧酸替代。
申请人惊奇地发现由EP 0725101 A1公知的透明聚酰胺本身可实现所设定的全部需求。本发明使用EP 0725101 A1的透明聚酰胺制造光学或光电应用的模塑部件。该透明聚酰胺特别适用于透镜，柔性焦距透镜组或放大镜和光学纤维或光波导向用的电缆保护管。显然透明聚酰胺还可用于制造无色或有色的光学半成品或柔性焦距透镜组，或透镜或镜框以及它们的结合。
聚酰胺也可用于生产防护面具，护目镜，一些器具如表，镜子和过滤杯的发光玻璃中的观察和外壳部分，交通工具，运动和休闲器具的防护窗和视窗，医疗，通讯，化妆用品，家务，汽车和运输领域的工作部件。
由透明聚酰胺制得的光学和光电模塑体的显著特征是其表面性能优异，类似玻璃一样的光亮，层厚度≥5mm时光透过率超过90％的无形变透明性，按DIN 53442的测试体的交替弯曲疲劳强度大于200万个循环，大于12KJ/m2的高缺口冲击强度，小于1.1g/cm3的低密度，nD 20为1.50的高折光指数，相应于玻璃化温度157℃的抗热变形性，优良的耐化学品和溶剂(如醇，酮，酯，芳族和卤化的KW)性，优良的刮痕强度(Clemens)和小于1.5％的低吸水性。
不论与其表面，透明性，光亮度相关或与机械性能如拉伸冲击强度和断裂时的伸长相关，模塑部件还具有良好的耐候性；它们易于涂装，着色，并且抗刮痕和磨损。
模塑体可简单地于平均温度250℃至280℃通过注射成型，注射吹塑，深拉，挤出和类似的加工方法进行加工，以生产模塑和中空制品。
由此由透明聚酰胺生产的光学或光电模塑制品的特征是透明性极佳并具有良好的表面，比重低，韧性和交变弯曲疲劳强度高，耐溶剂和耐热性突出，以及磨损硬度，抗刮痕性，刚度和形状稳定性突出，易于涂装并具有良好的光学特性(nD 20阿贝系数)。
即使了解已经公知的EP 0725101 A1，本领域技术人员也不会设想这些聚酰胺会具有这些结合的所需性能，而且因为许多不同种类的塑料以前已被用于光学应用，特别是透镜和柔性焦距透镜组，但仍没有使用过无定形聚酰胺。因此令人惊奇的是，这一选定的聚酰胺类实现了所有这些性能的结合。
作为相关材料，本发明涉及EP 0725101 A1公开的所有聚酰胺的应用。由此该文件公开的内容即被引为参考。
然而在那些均聚聚酰胺中，双(氨基)环烷烃，特别是双(3-甲基-4-氨基-环己基)甲烷被用作环脂族二胺。对于后者环烷烃也可用50％的其它双(氨基)环烷烃代替。然而在一优选的实施方案中，所用的透明聚酰胺使用了上述环脂族二胺，即与具有8-12个碳原子的脂族二元羧酸结合。十二碳烷二酸是特别优选的。十二碳烷二酸可被至多50％的芳族羧酸代替。现已证明用癸二酸或壬二酸或其它具有多于十二个碳原子的脂族二元羧酸部分或全部代替十二碳烷二酸也是有利的。
通过上述原料的特别组合生产透明聚酰胺，可进一步优化其光学性能。例如通过双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷和十二碳烷二酸，可制造密度小于1.1g/cm3，折光指数nD 20≥1.50，阿贝系数＞40的光学透镜。
如在EP 0725101 A1中公开的，当然也可使用上述聚酰胺模塑复合物的透明合金或掺合物。在合金中，聚酰胺12或聚酰胺11作为合金组分是优选的。在掺合物的情况下，也可使用其它无定形聚酰胺。聚酰胺模塑复合物可含有所有通常公知的添加剂，如热稳定剂，紫外线稳定剂，添加剂，填料，纤维，颜料，所有类型的抗冲击改性剂，和增塑剂。
参考下述两个实施方案，本发明将被进一步详细描述。实施例1注射成型制造透镜
将0.5％间-甲酚溶液粘度为1.71，水气含量为0.06％的双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷和十二碳烷二酸的均聚聚酰胺的干燥透明粒料，通过一氮气喷雾的加料斗送入Arburg320-210-75型的注射成型机中，并在15分钟的冲洗时间后注射成型生产厚1.5mm，直径65mm的柔性焦距透镜组。筒体温度为265，270，275，280℃，物料温度为275℃，注射压力和暂停压力为50巴，生产周期为19秒。模具有12个半壳腔沿中央流道呈星形放置；模具温度为80℃。所得的透镜完全透明并非常清洁，通过常用于光学目的的测试方法测试，结果良好。
对单独镜片进行滴涂并干燥，其它的在真空蒸发装置中进行镜面抛光。两种涂装均产生与聚酰胺镜片的均匀良好的粘接。类似地，磨损测试也令人满意。镜片试样用于制备好的相同聚酰胺材料的镜框上。整个镜体重34g。镜片的密度为1.01g/cm3，折光指数为1.510，阿贝系数为52。实施例2光波导向用封装管的生产
将与实施例1中相同的聚酰胺粒料送入Nokia挤出机SLC 24中。在240至280℃下，挤出壁厚0.5mm的3mm中空管，并将Dow Corning的光学纤维嵌入胶状物中，挤出速度为100米/分钟。通过两个水浴和一个空气浴冷却并成卷。在-30至80℃的温度范围内测定100米的松散缓冲的电缆体系的衰减；由于松散的聚酰胺材料夹套的高形状稳定性，衰减的增加非常低。

Claims (11)

1.用于生产光学或光电用模塑体的聚酰胺模塑复合物的应用，其合金或掺合物中含有至少一种由长链脂族单体嵌段和环脂族单体嵌段得到的均聚聚酰胺。
2.权利要求1的应用，其特征是生产的是镜片，柔性焦距透镜组或放大镜。
3.权利要求1或2的应用，其特征是生产的镜片的密度小于1.1g/cm3，折光指数nD 20≥1.50，阿贝系数＞40。
4.权利要求1的应用，其特征是生产的是无色或有色的光学半成品或透镜或柔性焦距透镜组，或镜框以及它们的结合。
5.权利要求1的应用，其特征是生产的是光学纤维或光波导向用的电缆防护管。
6.权利要求5中的应用，其特征是所用的均聚聚酰胺基本上是由14至22个碳原子的烷基取代的环脂族二胺和8至14个碳原子的非支链化脂族二元羧酸构成的，其中非支化脂族二元羧酸可被至多50mol％的芳族二元羧酸替代，或者均聚聚酰胺是由8至14个碳原子的非支链化脂族二胺和7至36个碳原子的环脂族二元羧酸构成的，其中环脂族二元羧可被至多50mol％的芳族二元羧酸替代。
7.权利要求6的应用，其特征是双(氨基)-环烷烃化合物被用作环脂族二胺。
8.权利要求7的应用，其特征是可被至多50％其它双(氨基)-环烷烃化合物替代的双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷被用作环脂族二胺。
9.权利要求8中的应用，其特征是所用的脂族二元羧酸含有8至12个碳原子。
10.权利要求9的应用，其特征是可被至多50%芳族羧酸替代的十二碳烷二酸用作二元羧酸。
11.权利要求10的应用，其特征地十二碳烷二酸可部分全部被癸二酸或壬二酸或其它具有多于十二个碳原子的脂族二元羧酸替代。
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