CN112442064A - 一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，该脱模剂可有效地使固化的聚氨酯镜片从玻璃模具中脱模且镜片无白浊、无气泡，所述内脱模剂为磷酸酯类表面活性剂，采用五氧化二磷与脂肪醇聚氧乙烯醚酯化合成，该脱模剂具有成本低、脱模率高、分散性好、耐热性高、化学性能稳定、不会影响镜片性能，最后得到的镜片透明度高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，更具体的说是涉及一种用于固化的聚氨酯镜片从玻璃模具脱模的内脱模剂的合成与应用方法。
背景技术
透明聚氨酯材料特点在于高折射率、弹性好，易加工成型，抗冲击强度高，且有较高的阿贝数(约39～43)，所以用聚氨酯制备出的镜片有着更好的光学性能和机械性能。近年来，透明聚氨酯材料由于其优异的光学性能及加工性能，引起了眼镜行业的极大兴趣，已经逐渐取代了传统的玻璃材料镜片，成为眼镜市场的主流。
聚氨酯光学树脂的合成过程中，需要各种助剂，例如催化剂、抗氧剂、脱模剂等，而脱模剂是聚氨酯镜片顺利开模不可缺少的添加剂。另外，因为常用于内部脱模剂的化合物如脂肪族醇、脂肪酸酯、甘油三酸、氟类表面活性剂、有机硅类表面活性剂和高级脂肪酸金属盐等，与树脂的相容性不太好，时常出现白浊或雾化现象，影响了树脂本身的透明性，造成聚氨酯光学产品质量参差不齐；如专利CN103635497A中报道了一种仅限于环氧丙烯酸系列光学镜片用的磷酸酯脱模剂的制备方法，专利CN105283291A中报道了一种用于多元醇与异氰酸酯合成的聚氨酯材料的磷酸酯脱模剂，且仅限于金属模具。磷酸酯类表面活性剂是一种阴离子表面活性剂，广泛应用于纺织、皮革、涂料、塑料等工业领域。因五氧化二磷法安全系数较高，反应条件比较温和，生产过程中无污染物排出，常采用五氧化二磷与脂肪醇聚氧乙烯醚进行酯化反应制备脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，其反应方程式如下所示：
其中R指C12H25(C2H4O)n，n＝3，5，7，9；产物中所含有的单酯、双酯及聚磷酸酯含量对脱模的效果影响极大，所以寻找一种高效的磷酸酯脱模剂对于树脂镜片生产行业至关重要。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供了一种制备方法简单，脱模率高，化学性质稳定，不影响镜片性能的脱模剂的合成与应用方法。
本发明的技术方案：一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，以P2O5和脂肪醇聚氧乙烯醚为原料经过酯化、水解反应制备，包括以下步骤：
1)将脂肪醇聚氧乙烯醚与P2O5按摩尔比为2.0:1～4.0:1加入到配有搅拌器、温度计的反应装置中，其中P2O5分批加入，控制加入时的温度在40℃以下。
2)待P2O5完全溶解之后，升高温度至60℃～80℃进行2h～4h的酯化反应。
3)加入适量蒸馏水在20℃～80℃水解1h～2h，得到磷酸酯脱模剂，其中蒸馏水与脂肪醇聚氧乙烯醚摩尔比为1:2.0～1:3.5。
其中步骤1)、步骤3)中所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO-3、AEO-5、AEO-7、AEO-9中的一种或多种。
一种聚氨酯光学材料，其特征在于，相对于多异氰酸酯、多元硫醇、催化剂总计100重量份，含有步骤3)所述的光学材料用内部脱模剂0.02～2重量份。
一种聚氨酯光学材料，其特征在于，多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的一种或多种。
一种聚氨酯光学材料，其特征在于，多元硫醇选自2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯、乙二醇二(3-巯基丙酸酯)、1,4-丁二醇二(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四巯基乙酸酯、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)中的一种或多种。
一种聚氨酯光学材料，其特征在于催化剂为有机锡系列中的二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡中的一种或多种。
附图说明
图1为实施例1合成的脱模剂的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的阐述，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
实施例1：
一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，包括以下步骤：
(1)合成脱模剂
将66.64g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、10g P2O5加入到配有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，控制体系温度在40℃以下，在1h内分批缓慢加入P2O5，溶解完全后，将体系升温至65℃进行3h的酯化反应，加入1.2g蒸馏水在70℃水解温度下水解1.5h，得到脱模剂产物。
红外光谱分析：AEO-3中存在的3454cm-1处的-OH峰经过磷酸化反应已经消失，并且1118cm-1处的峰型要宽的多，并非单一峰，而是有多个峰重叠而成，其为1123cm-1附近的P＝O键伸缩振动峰和1047cm-1附近的C-O-C伸缩振动峰。由此可得出，AEO-3已发生磷酸化反应生成了AEO-3磷酸酯。
(2)脱模过程
将20g 2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、20g苯二亚甲基二异氰酸酯、0.001g二氯化二丁基锡、0.04g步骤(1)所制备的脱模剂混合均匀，真空搅拌均匀，之后进行真空搅拌脱泡，进行60min，将真空脱泡后的混合液体注入到玻璃模具中，按照升温程序进行第一次固化，成型后进行脱模，得到无色透明的聚氨酯镜片。无白浊现象发生，脱模效果较好。
实施例2：
一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，包括以下步骤：
(1)合成脱模剂
将103.50g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、10gP2O5加入到配有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，控制体系温度在40℃以下在1h内分批缓慢加入P2O5，溶解完全后，将体系升温至65℃进行3h的酯化反应，加入1.2g蒸馏水在70℃水解温度下水解1.5h，得到脱模剂产物。
(2)脱模过程
将20g 2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、20g苯二亚甲基二异氰酸酯、0.001g二氯化二丁基锡、0.04g步骤(1)所制备的脱模剂混合均匀，真空搅拌均匀，之后进行真空搅拌脱泡，进行60min，将真空脱泡后的混合液体注入到玻璃模具中，按照升温程序进行第一次固化，成型后进行脱模，得到无色透明的聚氨酯镜片。无白浊现象发生，脱模效果较好。
实施例3：
一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，包括以下步骤：
(1)合成脱模剂
将66.64g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、10g P2O5加入到配有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，控制体系温度在40℃以下，在1h内分批缓慢加入P2O5，溶解完全后，将体系升温至70℃进行3h的酯化反应，加入1.2g蒸馏水在75℃水解温度下水解1.5h，得到脱模剂产物。
(2)脱模过程
将20g 2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、20g苯二亚甲基二异氰酸酯、0.001g二氯化二丁基锡、0.04g步骤(1)所制备的脱模剂混合均匀，真空搅拌均匀，之后进行真空搅拌脱泡，进行60min，将真空脱泡后的混合液体注入到玻璃模具中，按照升温程序进行第一次固化，成型后进行脱模，得到无色透明的聚氨酯镜片。无白浊现象发生，脱模效果较好。
实施例4：
一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，包括以下步骤：
(1)合成脱模剂
将66.64g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、10g P2O5加入到配有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，控制体系温度在40℃以下在1h内分批缓慢加入P2O5，溶解完全后，将体系升温至65℃进行3h的酯化反应，加入0.6g蒸馏水在70℃水解温度下水解1.5h，得到脱模剂产物。
(2)脱模过程
将20g 2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、20g苯二亚甲基二异氰酸酯、0.001g二氯化二丁基锡、0.04g步骤(1)所制备的脱模剂混合均匀，真空搅拌均匀，之后进行真空搅拌脱泡，进行60min，将真空脱泡后的混合液体注入到玻璃模具中，按照升温程序进行第一次固化，成型后进行脱模，得到无色透明的聚氨酯镜片。无白浊现象发生，脱模效果较好。
对比例1：
一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，包括以下步骤：
(1)合成脱模剂
将103.50g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、10g P2O5加入到配有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，控制体系温度在40℃以下，在1h内分批缓慢加入P2O5，溶解完全后，将体系升温至65℃进行3h的酯化反应，加入0.6g蒸馏水在70℃水解温度下水解1.5h，得到脱模剂产物。
(2)脱模过程
将20g 2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、20g苯二亚甲基二异氰酸酯、0.001g二氯化二丁基锡、0.04g步骤(1)所制备的脱模剂混合均匀，真空搅拌均匀，之后进行真空搅拌脱泡，进行60min，将真空脱泡后的混合液体注入到玻璃模具中，按照升温程序进行第一次固化，成型后进行脱模，玻璃模具破裂，脱模效果较差，镜片表面出现白浊。
Claims (10)
1.一种用于聚氨酯镜片的内脱模剂的合成及应用方法，其特征在于：
(1)合成过程：P2O5按一定摩尔比分批加入到脂肪醇聚氧乙烯醚中升温进行酯化反应，之后加入一定摩尔比的蒸馏水再进行水解，得到磷酸酯脱模剂。
(2)脱模过程：将异氰酸酯和催化剂、磷酸酯脱模剂混合成为异氰酸酯预聚物，按照一定比例将异氰酸酯预聚物与硫醇搅拌混合，真空搅拌一定时间后注入模具，按照设置好的升温固化程序聚合，最终开模观察脱模效果。
2.根据权利要求书1所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO-3、AEO-5、AEO-7、AEO-9中的一种或多种。
3.根据权利要求书1所述的脂肪醇聚氧乙烯醚与P2O5的摩尔比为2.0:1～4.0:1，投入P2O5时控制温度不超过40℃。
4.根据权利要求书1所述的酯化温度为60℃～80℃，酯化反应时间为2h～4h。
5.根据权利要求书1所述的蒸馏水与脂肪醇聚氧乙烯醚摩尔比为1:2.0～1:3.5，水解温度为20℃～80℃，水解时间为1h～2h。
6.根据权利要求书1所述的脱模过程所选多异氰酸酯为40～60重量份，多元硫醇40～60重量份，催化剂0.02～2重量份，脱模剂0.02～2重量份。
7.根据权利要求书1所述的脱模过程所选催化剂为有机锡系列中的二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡中的一种或多种。
8.根据权利要求书1所述的脱模过程所选多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的一种或多种。
9.根据权利要求书1所述的脱模过程所选多元硫醇选自2,3-二硫代(2-巯基)-1-丙烷硫醇、四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯、乙二醇二(3-巯基丙酸酯)、1,4-丁二醇二(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四巯基乙酸酯、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)中的一种或多种。
10.根据权利要求书1所述的脱模过程所选用的固化升温程序为：初始温度为30℃～45℃，保温1h；6h～10h升温到80℃～100℃，保温2h；3h～5h升温到100℃～120℃，继续1h～3h升温至120℃～140℃，保温1h～3h；最后1h～3h降温至60℃～80℃。
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| CN1112136A (zh) * | 1994-04-06 | 1995-11-22 | 三井东压化学株式会社 | 低比重聚氨酯基塑料透镜及其制备方法 |
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