CN114740638A - 一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法。其技术要点如下，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，硬质强化层A，基底，光致变色层，保护层，硬质强化层B和镀膜增透层。本发明直接采用两层树脂将PVA膜固化在树脂中间，避免了PVA膜在湿热的环境中的变形，收缩，松弛，衰退；且在树脂镜片表面两侧均设置有强制硬化层，进一步保护PVA膜免受高温的损害；且通过光致变色层，保护PVA膜免受强光照射，从而达到在省略TAC膜后，保证镜片的耐久度不受影响且大幅提高光学性能的目的。

Description

一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法。

背景技术

树脂偏光镜片这几年越来越受到大家的关注，其不仅美观、时尚，而且可以有效的保护双眼。偏光膜具有独特的光学性能，能有效地过滤太阳照在水面、陆地或雪地上的平等方向的刺眼光线，适合海上活动、滑雪、开车或钓鱼时使用。此外，随着人民物质生活水平的提高，户外运动的兴起催生出大量户外运动显示仪器，受到很多青年人追捧。

为避免外界强光照射造成显示屏对比度差，显示模糊，可将光致变色膜运用在偏光片上提高户外显示对比度，降低显示功率，节约能源，延长仪器使用寿命。光致变色膜作为光致变色偏光片的核心材料，不仅可以阻隔吸收高能蓝光，而且可以根据外界紫外光线强度变化及时调整视觉对比度，该技术领域要求光致变色偏光片具有优良的光响应速率和良好的耐久性。

目前的光致变色偏光镜片，通常采用基底层+TAC复合PVA的偏光层，再将变色层粘合在基底上，而TAC层会影响光学性能，降低镜片的清晰度，且长时间暴晒也容易开裂损坏，影响了镜片的耐久性。

有鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法，有效提高镜片的光学性能和耐久度。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种高清晰度偏光膜变镜片，省去TAC，有效提高清晰度；并在镜片凹面增加减反射层，佩戴时，当阳光从侧后方照射的时候，能防止侧面的光线，起到更好的保护眼睛的作用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供的一种高清晰度偏光膜变镜片，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，硬质强化层A，基底，光致变色层，保护层，硬质强化层B和镀膜增透层。

进一步的，基底为偏光光学树脂镜片。

进一步的，本发明中提供的基底，是在PVA膜两侧直接固化树脂得到的。

传统的偏光片的基本结构包括：最中间的PVA(聚乙烯醇)，两层TAC(三醋酸纤维素)，PSA film(压敏胶)，Release film(离型膜)和Protective film(保护膜)。其中，起到偏振作用的是PVA层，但是PVA极易水解，为了保护偏光膜的物理特性，因此在PVA的两侧各复合一层具有高光透过率、耐水性好又有一定机械强度的(TAC)薄膜进行防护，但是TAC薄膜会有内应力，使光多次折射，严重影响了镜片的清晰度，佩戴眼镜会容易疲劳，且影响舒适度。

本发明中，直接采用两层树脂将PVA膜固化在树脂中间，避免了PVA膜在湿热的环境中的变形，收缩，松弛，衰退；且在树脂镜片表面两侧均设置有强制硬化层，进一步保护PVA膜免受高温的损害；且通过光致变色层，保护PVA膜免受强光照射，从而达到在省略TAC膜后，保证镜片的耐久度不受影响且大幅提高光学性能的目的。

进一步的，光致变色层包括如下组分：双酚A二甲基丙烯酸酯30～70份，聚乙二醇二丙烯酸酯10～60份，多官能团丙烯酸酯单体10～30份，光引发剂为3～5份。

进一步的，硬质强化层为有机硅涂层。

本发明的第二个目的是提供一种高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，解决了光致变色层、硬质变色层等层间难以粘结，造成开裂或层间剥离的技术问题。

本发明的上述技术目的是通过下述技术方案实现的：

本发明提供的高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，具体包括如下操作步骤：

S1、制备偏光光学树脂镜片；

S2、在偏光光学树脂镜片的凸面旋涂光致变色层，固化；

S3、在光致变色层上旋涂保护层，固化；

S4、将步骤S3得到的镜片浸渍于有机硅树脂溶液中，取出，固化，使镜片的凹面和凸面分别固化有硬质强化层A和硬质强化层B；

S5、在步骤S4得到的镜片的凸面形成镀膜增透层；

S6、在步骤S5得到的镜片的凹面形成镀膜减反层。

进一步的，步骤S4的浸渍分为两次，且第一次浸涂液的粘度小于第二次浸涂液的粘度。

由于本发明中镜片两侧的硬质强化层的制备方法是浸涂法，在浸涂时，由于凹凸两面的形状不同，造成凹面的硬质强化层A明显比凸面的硬质强化层B厚；这会造成光线射入镜片后，形成不同角度的折射以及漫反射，镜片两侧的硬质强化层互相影响，大幅降低了镜片的清晰度，长时间佩戴眼镜会造成视觉疲劳。

因此本发明中，采用两次浸涂的方式，第一次浸涂的浸涂液粘度较大，在其他各项技术指标均相同时，浸涂液的粘度越大，则表面张力越小，在面对凹面和凸面结构时，凹面和凸面的形状和角度对浸涂膜的厚度的影响越小，进而使镜片凹面和镜片凸面的硬质强化层膜的厚度趋近于相等；而后采用粘度较小的第二次浸涂液再一次浸涂是为了消除粘度过大时造成的浸涂产生的膜均匀性差的缺陷，从而获得均匀光滑的硬质强化层A和硬质强化层B。

进一步的，第一次浸涂液的粘度由以下计算公式计算得到：

其中，θ₁和θ₂分别为基底和保护层的接触角，单位是度；

η和η₁分别为保护层的旋涂液和第一次浸涂液在20℃时的粘度，单位是Pa·s。

需要指出的是，本发明中涉及的镜片基底的接触角和保护层的接触角，可采用常规方式测量得到。

采用上述方法计算第一次浸涂液的原理如下：

影响浸涂形成的膜的厚度的原因除了液体的粘度外，还有一个重要的因素是固体的接触角。而本发明中为了使硬质强化层能够附着在镜片凸面的一侧，在光致变色层外旋涂了一层保护层，克服光致变色层与硬质强化层之间的粘结力弱，易脱离的缺陷。

然而保护层与基底之间的接触角不同，镜片凹面是基底上直接浸涂硬质强化层，因而基底和保护层之间的接触角不同，同样会影响镜片凹面和镜片凸面上的硬质强化层的厚度。采用上述公式，利用两侧的接触角以及保护层的液体粘度对第一次浸涂液的粘度进行限定，能够避免上述情况的发生，从而使硬质强化层A和硬质强化层B之间的厚度趋于相等。

进一步的，第二次浸涂液的粘度由以下公式计算得到：

其中，η₂是第二次浸涂液在20℃时的粘度，单位是Pa·s；

x为镜片凹面与水平面的夹角，单位为度；具体为，将镜片至于水平面上，以镜片与水平面的任意接触点作为切点，沿凹面方向作凹面的弧的切线，则切线与水平面的夹角为x。

上述计算公式的原理如下：

当凹面的弧度越大时，凹面的硬质强化层A越厚，而凸面的硬质强化层B越薄，因此采用上述公式，通过弧度的大小限定第一浸涂液和第二浸涂液之间的粘度的比值，能够在保证第二次浸涂时的均匀度得到的情况下，避免第二次浸涂的粘度过小，造成凹凸两面的厚度再次产生差异。

进一步的，第一浸涂液和第二浸涂液的粘度通过有机硅树脂中有机硅的质量百分数调节。采用上述方法调节粘度，能够保证第一次浸涂和第二次浸涂固化后，得到的膜的组分构成一致，避免出现分层现象。

进一步的，保护层的厚度为2～3μm。保护层的厚度过大，会影响镜片的清晰度，保护层的厚度过小则会影响保护层对光致变色层的保护效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明利用硬质强化层和光致变色层的复配使用，避免在偏光镜片中采用TAC作为PVA层的保护层，进而大幅提高镜片的光学性能，使镜片的清晰度更高的同时保证了镜片的耐久性。

(2)本发明利用保护层的使用，解决了光致变色层与硬质强化层之间的粘结力弱的技术问题。

(3)本发明在浸涂硬质强化层时，利用两次浸涂的方式，避免了镜片凹面和镜片凸面的硬质强化层出现厚度差异的情况，从而提高了镜片的光学性能，大幅提高镜片的清晰度。

(4)本发明在镜片凹面增加减反射层，佩戴时，当阳光从侧后方照射的时候，能防止侧面的光线，起到更好的保护眼睛的作用。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

上海凯茵化工有限公司：AEROSIL R 974二氧化硅(纳米氧化物颗粒胶体溶液)，KH560硅烷偶联剂(有机硅树脂)；

无锡盛斯源化工有限公司：甲醇；

山东品尚新材料有限公司：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。

实施例1：一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法

本实施例提供的高清晰度偏光膜变镜片，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，硬质强化层A，基底，光致变色层，保护层，硬质强化层B和镀膜增透层。

其制备方法如下：

S1、制备偏光光学树脂镜片，将裁切好的PVA膜固定于树脂镜片模具中，向模具内注射聚氨酯树脂，固化，得到偏光光学树脂镜片，其中PVA；

S2、按照重量份数计算，将双酚A二甲基丙烯酸酯40份，聚乙二醇二丙烯酸酯50份，多官能团丙烯酸酯单体20份，光引发剂为3份搅拌均匀，旋涂在偏光光学树脂镜片的凸面，固化得到光致变色层，厚度为0.2mm；

S3、在光致变色层上旋涂纳米氧化物颗粒胶体溶液形成保护层，固化得到保护层，厚度为2μm；

S4、将步骤S3得到的镜片浸渍于有机硅树脂溶液中，取出，固化，使镜片的凹面和凸面分别固化有硬质强化层A和硬质强化层B；

S5、在步骤S4得到的镜片的凸面形成镀膜增透层，厚度为300nm；

S6、在步骤S5得到的镜片的凹面形成镀膜减反层厚度为300nm。

实施例2：一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法

本实施例提供的高清晰度偏光膜变镜片，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，硬质强化层A，基底，光致变色层，保护层，硬质强化层B和镀膜增透层。

其制备方法如下：

S1、制备偏光光学树脂镜片，将裁切好的PVA膜固定于树脂镜片模具中，向模具内注射聚氨酯树脂，固化，得到偏光光学树脂镜片，其中PVA；

S2、按照重量份数计算，将双酚A二甲基丙烯酸酯30份，聚乙二醇二丙烯酸酯60份，多官能团丙烯酸酯单体30份，光引发剂为5份搅拌均匀，旋涂在偏光光学树脂镜片的凸面，固化得到光致变色层，厚度为0.2mm；

S3、在光致变色层上旋涂保护层，固化得到保护层，厚度为3μm；

S4、将步骤S3得到的镜片浸渍于第一次浸涂液：有机硅树脂溶液中，取出固化到半干，再将其浸入到第二次浸涂液：有机硅树脂溶液中，固化；使镜片的凹面和凸面分别固化有硬质强化层A和硬质强化层B；

S5、在步骤S4得到的镜片的凸面形成镀膜增透层，厚度为400nm；

S6、在步骤S5得到的镜片的凹面形成镀膜减反层厚度为400nm。

其中，第一次浸涂液的有机硅固含量为35％，第二次浸涂液有机硅固含量为15％，有机硅树脂的固含量由加入的水的质量调控。

实施例3：一种高清晰度偏光膜变镜片及其制备方法

本实施例提供的高清晰度偏光膜变镜片，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，硬质强化层A，基底，光致变色层，保护层，硬质强化层B和镀膜增透层。

其制备方法如下：

S1、制备偏光光学树脂镜片，将裁切好的PVA膜固定于树脂镜片模具中，向模具内注射聚氨酯树脂，固化，得到偏光光学树脂镜片，其中PVA；

S2、按照重量份数计算，将双酚A二甲基丙烯酸酯30份，聚乙二醇二丙烯酸酯60份，多官能团丙烯酸酯单体30份，光引发剂为5份搅拌均匀，旋涂在偏光光学树脂镜片的凸面，固化得到光致变色层，厚度为0.2mm；

S3、在光致变色层上旋涂保护层，固化得到保护层，厚度为3μm；

S4、将步骤S3得到的镜片浸渍于第一次浸涂液：有机硅树脂溶液中，取出固化到半干，再将其浸入到第二次浸涂液：有机硅树脂溶液中，固化；使镜片的凹面和凸面分别固化有硬质强化层A和硬质强化层B，有机硅树脂的粘度由加入的水的质量调控；

S5、在步骤S4得到的镜片的凸面形成镀膜增透层，厚度为400nm；

S6、在步骤S5得到的镜片的凹面形成镀膜减反层厚度为400nm。

其中，第一次浸涂液的20℃的粘度按照以下计算公式计算：

其中，θ₁和θ₂分别为基底和保护层的接触角，单位是度，根据常规方法测试得到，如外形图像分析法，该法测得的结果更为准确，适用于本实施例中；

η和η₁分别为保护层的旋涂液和第一次浸涂液在20℃时的粘度，单位是Pa·s。

第二次浸涂液的粘度由以下公式计算得到：

其中，η₂是第二次浸涂液在20℃时的粘度，单位是Pa·s；

x为镜片凹面与水平面的夹角，单位为度，具体的，将镜片至于水平面上，以镜片与水平面的任意接触点作为切点，沿凹面方向作凹面的弧的切线，则切线与水平面的夹角为x。

根据上述计算结果制备的硬质强化层A和硬质强化层B的厚度均为2.6μm。

对比实施例1

本实施例提供的高清晰度偏光膜变镜片，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，基底，光致变色层，保护层和镀膜增透层。

其制备方法如下：

S1、制备偏光光学树脂镜片，将裁切好的PVA膜固定于树脂镜片模具中，向模具内注射聚氨酯树脂，固化，得到偏光光学树脂镜片，其中PVA；

S2、按照重量份数计算，将双酚A二甲基丙烯酸酯40份，聚乙二醇二丙烯酸酯50份，多官能团丙烯酸酯单体20份，光引发剂为3份搅拌均匀，旋涂在偏光光学树脂镜片的凸面，固化得到光致变色层，厚度为0.2mm；

S3、在光致变色层上旋涂纳米氧化物颗粒胶体溶液形成保护层，固化得到保护层，厚度为2μm；

S4、在步骤S3得到的镜片的凸面形成镀膜增透层，厚度为300nm；

S5、在步骤S4得到的镜片的凹面形成镀膜减反层厚度为300nm。

对比实施例2

本实施例提供的高清晰度偏光膜变镜片，从镜片凹面到凸面依次设置有：硬质强化层A，基底，光致变色层，保护层，硬质强化层B和镀膜增透层。

其制备方法如下：

S1、制备偏光光学树脂镜片，将裁切好的PVA膜固定于树脂镜片模具中，向模具内注射聚氨酯树脂，固化，得到偏光光学树脂镜片，其中PVA；

S2、按照重量份数计算，将双酚A二甲基丙烯酸酯40份，聚乙二醇二丙烯酸酯50份，多官能团丙烯酸酯单体20份，光引发剂为3份搅拌均匀，旋涂在偏光光学树脂镜片的凸面，固化得到光致变色层，厚度为0.2mm；

S3、在光致变色层上旋涂纳米氧化物颗粒胶体溶液形成保护层，固化得到保护层，厚度为2μm；

S4、将步骤S3得到的镜片浸渍于有机硅树脂溶液中，取出，固化，使镜片的凹面和凸面分别固化有硬质强化层A和硬质强化层B；

S5、在步骤S4得到的镜片的凸面形成镀膜增透层，厚度为300nm。

对比实施例3

本实施例提供的高清晰度偏光膜变镜片，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，硬质强化层A，基底，硬质强化层B和镀膜增透层。

其制备方法如下：

S1、制备偏光光学树脂镜片，将裁切好的PVA膜固定于树脂镜片模具中，向模具内注射聚氨酯树脂，固化，得到偏光光学树脂镜片，其中PVA；

S2、将步骤S1得到的镜片浸渍于有机硅树脂溶液中，取出，固化，使镜片的凹面和凸面分别固化有硬质强化层A和硬质强化层B；

S3、在步骤S2得到的镜片的凸面形成镀膜增透层，厚度为300nm；

S4、在步骤S3得到的镜片的凹面形成镀膜减反层厚度为300nm。

性能测试：

对实施例1～3和对比实施例1～3得到的镜片进行清晰度测试、耐久性测试，测试结果见表1，其中：

镜片清晰度的测试方法是：使用德国BYK的雾度仪按国标GB10810.3中章节6.7.2进行透过率和雾度值的测量。

耐久性的测试方法是：使用UVA-450老化箱进行72小时老化，观察镜片表面情况；使用德国BYK的雾度仪按国标GB10810.3中章节6.7.2进行透过率和雾度值的测量，对比老化前后透过率和雾度值，老化条件是温度70度，湿度50％，72小时。

表1.测试结果

根据对比实施例1和实施例1对比可知，在减少了处理层后，膜层脱落；根据对比实施例2与实施例1对比可知，在凹面减少了镀膜层后，抗老化性能下降。根据对比实施例3与实施例1对比可知，在减少了光致变色层后，抗老化能力下降。根据实施例2和实施例3的对比可知，采用了本发明提供的公式详细计算后，不但能够获得更高的清晰度，同时提高了抗老化能力。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高清晰度偏光膜变镜片，其特征在于，从镜片凹面到凸面依次设置有：镀膜减反射层，硬质强化层A，基底，光致变色层，保护层，硬质强化层B和镀膜增透层。

2.根据权利要求1所述的一种高清晰度偏光膜变镜片，其特征在于，所述基底为偏光光学树脂镜片。

3.根据权利要求1所述的一种高清晰度偏光膜变镜片，其特征在于，所述光致变色层包括如下组分：双酚A二甲基丙烯酸酯30～70份，聚乙二醇二丙烯酸酯10～60份，多官能团丙烯酸酯单体10～30份，光引发剂为3～5份。

4.根据权利要求1所述的一种高清晰度偏光膜变镜片，其特征在于，所述硬质强化层为有机硅涂层。

5.前述的高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，其特征在于，具体包括如下操作步骤：

S1、制备偏光光学树脂镜片；

S2、在偏光光学树脂镜片的凸面旋涂光致变色层，固化；

S3、在光致变色层上旋涂保护层，固化；

S4、将步骤S3得到的镜片浸渍于有机硅树脂溶液中，取出，固化，使镜片的凹面和凸面分别固化有硬质强化层A和硬质强化层B；

S5、在步骤S4得到的镜片的凸面形成镀膜增透层；

S6、在步骤S5得到的镜片的凹面形成镀膜减反层。

6.根据权利要求5所述的高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，其特征在于，所述步骤S4的浸渍分为两次，且第一次浸涂液的粘度小于第二次浸涂液的粘度。

7.根据权利要求6所述的高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，其特征在于，所述第一次浸涂液的粘度由以下计算公式计算得到：

其中，θ₁和θ₂分别为基底和保护层的接触角，单位是度；

η和η₁分别为保护层的旋涂液和第一次浸涂液在20℃时的粘度，单位是Pa·s。

8.根据权利要求7所述的高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，其特征在于，所述第二次浸涂液的粘度由以下公式计算得到：

其中，η₂是第二次浸涂液在20℃时的粘度，单位是Pa·s；

x为镜片凹面与水平面的夹角，单位为度。

9.根据权利要求6～8任意一项所述的高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，其特征在于，所述第一浸涂液和第二浸涂液的粘度通过有机硅树脂中有机硅的质量百分数调节。

10.根据权利要求8所述的高清晰度偏光膜变镜片的制备方法，其特征在于，所述保护层的厚度为2～3μm。