CN1639587A - 塑料光致变色镜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于塑料光致变色镜的涂覆组合物和以该涂覆组合物涂覆的塑料光致变色镜。该涂覆组合物包括溶于甲苯中的螺环吡喃类随光变色的化合物和/或螺环嗪类随光变色的化合物，以及丙酰基类粘合剂。涂覆有该涂覆组合物的塑料光致变色镜具有变色时间短、涂覆组合物与塑料镜的粘合性良好，以及具有防UV作用而不出现不希望的模糊现象。

Description

塑料光致变色镜及其制造方法
技术领域
本发明一般性地涉及塑料光致变色镜及其制造方法。本发明尤其涉及变色时间短的塑料光致变色镜及其制造方法。因此，变色时间是指将镜片曝露于太阳光或紫外光下而变色后，当离开太阳光或紫外光的影响之后，镜片恢复到原始颜色所需要的时间。
背景技术
正如本领域的技术人员所公知的一样，光致变色镜在户内具有接近于无色的浅色，而在户外，当曝露于短波长的紫外光或可见光下时，则呈现出深色。光致变色镜也被称为是“康宁镜”，该名称起源于首先制造此透镜的美国康宁公司。由于光致变色镜包括分散于玻璃或塑料镜中的微细晶体，如氯化银(AgCl)、溴化银(AgBr)和碘化银(AgI)，因此颜色的深度会随着紫外光的照射量而变化。换句话说，光致变色镜是指造成以下颜色循环的眼镜：当受到紫外光的照射时镜片带有颜色，而不曝露于紫外光时镜片则变为透明。
如上所述，光致变色镜阻挡了太阳光中的紫外线，从而减轻眼部疲劳，保护眼睛以免受到已知会造成白内障的紫外线(UV-B)的伤害。由于滤掉了70到80％的太阳光，光致变色镜可用于各种应用中。例如，在受到大量太阳光的照射或在户外时，光致变色镜可用作夏天使用的太阳镜。
近来采用各种随光变色的化合物制造光致变色镜。术语“随光变色的化合物”是指在颜色方面作如下可逆变化的化合物：当受到紫外光，如太阳光或汞灯的照射时变色，而在不受紫外光影响或存储于暗室中时恢复到原始颜色。已经合成了各种类型随光改变颜色的化合物，但这些化合物并不具有结构类似性。对随光变色的化合物的最初研究大多集中在由下式表示的1，3，3-三甲基-二氢吲哚苯并螺环吡喃衍生物：
Figure A0282938700031
(其中，R1和R2为不同的取代基)
为改进以上的衍生物，已经提出了各种随光变色的化合物。其中，代表性的化合物是美国专利第4,215,010和4,342,668中所公开的螺环嗪化合物。除了螺环嗪化合物之外，吡喃衍生物如螺环吡喃或萘吡喃、俘精酸酐、吖啶酮、并四苯醌是本领域公知的。
同时，传统上随光变色的化合物直接掺入用于制造透镜或眼镜的单体中。然而，这种情况仅限于应用到玻璃制造的镜片中，且镜片的变色时间太长而不能使客户充分满意。此外，也有人尝试将随光变色的化合物应用到塑料制造的眼镜中，但是这种情况的缺点在于将随光变色的化合物应用到塑料镜中的过程很麻烦，原因是采用了微波，或在真空条件下将该随光变色的化合物涂覆到塑料镜上。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供新型的塑料光致变色镜，该镜可被容易地制造，且其变色时间短。
本发明通过将螺环吡喃基化合物，螺环嗪基化合物，或其混合物以预定的混合比例溶解于甲苯中，然后并入丙烯酰基的粘合剂中而制备最终的溶液，将最终的溶液涂覆到塑料镜上，然后是涂覆后的透镜进行热固化，从而开发出变色时间短、表面强度好、具有紫外线过滤作用而不产生不希望的模糊现象的塑料光致变色镜。
根据本发明的一个方面提供了用于塑料光致变色镜的涂覆组合物，其包括1.5-5wt％下列式(I)所定义的螺环吡喃化合物，或下列式(II)所定义的螺环嗪化合物，或其混合物；60-65wt％的甲苯；以及丙烯酰基粘合剂而得到100wt％的涂覆组合物。
式I
式II
其中，
R是具有1到30个碳原子的烷基；
R1是具有1到10个碳原子的烷基、烯基或烷氧基，或取代的或未取代的苯基；
R2-R5独立地为氢原子、卤素、氰基、硝基，或具有1到6个碳原子的烷基或烷氧基；以及
X是羟基、环氧丙氧基、氨基，或二氯三噁嗪基氧基。
本发明的另一方面提供了涂覆有下列涂覆组合物的塑料光致变色镜，其中的涂覆组合物包括1.5-5wt％式(I)所定义的螺环吡喃化合物，或式(II)所定义的螺环嗪化合物，或其混合物；60-65wt％的甲苯；以及丙烯酰基粘合剂而得到100wt％的涂覆组合物。
本发明的又一方面提供了制造塑料光致变色镜的方法，包括将如下的涂覆组合物涂覆到塑料光致变色镜的表面；以及加热固化得到的结构，其中该涂覆组合物包括1.5-5wt％式(I)所定义的螺环吡喃化合物，或式(II)所定义的螺环嗪化合物，或其混合物；60-65wt％的甲苯；以及丙烯酰基粘合剂而得到100wt％的涂覆组合物。
附图简述
本发明的以上所述的和其它的目的、特征和其它优点在以下结合附图的详细描述中将易于清晰地理解，其中：
图1示出了本发明的塑料光致变色镜的UV/Vis光谱曲线，其中根据照射到塑料光致变色镜中的光的波长绘制透射率的变化。
本发明的最佳实施方式
根据本发明，式I的螺环吡喃化合物，式II的螺环嗪化合物，或其混合物用作随光变色的化合物。随光变色的化合物是本领域公知的，例如，美国专利第5,241,075中公开了式I的螺环吡喃化合物，而在韩国专利第1994-0023831中采用了式II的螺环嗪化合物作为起始原料，该式II化合物可从美国专利第4,342,668中所公开的螺环嗪化合物衍生得到。
根据本发明，式I的螺环吡喃化合物和式II的螺环嗪化合物可以单独或混合的形式用作随光变色的化合物。根据所需的颜色进行适当的选择，依据光致变色化合物的类型确定是以单独的形式还是以混合的形式采用以上化合物。螺环吡喃基化合物和于螺环嗪基化合物吸收太阳光中的紫外光，并发出紫、黄、绿、褐、红或蓝色光，但在不曝露于UV的情况下变为透明的。
当溶解于甲苯中时，可将本发明中随光变色的化合物混合在一起而制备颜色不同于各组分原始颜色的溶液。例如，如果将黄色的液体与蓝色的液体混合得到液体的涂覆组合物，则以该液体的涂覆组合物涂覆的塑料镜的表面将为绿色。同时，采用丙烯酰基粘合剂作为本发明的粘合剂，且该粘合剂可选自有机粘合剂、无机粘合剂，或其混合物。在本发明中，粘合剂可来源于商购的粘合剂，或根据常规粘合剂的制备方法制备得到。
用于溶解光致变色化合物的公知溶剂是例如己烷、二甲苯、甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯和乙酸丁酯的有机溶剂。根据本发明，式I的螺环吡喃化合物，或式II的螺环嗪化合物，或其混合物大都溶于甲苯和二氯甲烷中。然而，在采用二氯甲烷作为溶剂的情况下，在涂覆有涂覆组合物的塑料镜上发生了不希望的模糊现象。因此，最优选采用甲苯作为本发明的溶剂。
当式I或式II的随光变色的化合物溶解在甲苯中时，得到的溶液的颜色根据溶解度而有所不同。结果列于表1中。
                   表1
颜色 溶解度(％)
紫色 3.0
蓝色 5.0
黄色 5.0
红色 5.0
根据本发明，用于塑料光致变色镜的涂覆组合物包括1.5-5wt％式(I)所定义的螺环吡喃化合物，或式(II)所定义的螺环嗪化合物，或其混合物；60-65wt％的甲苯；以及丙烯酰基粘合剂而得到100wt％的涂覆组合物。例如，当丙烯酰基粘合剂的含量过低时，涂层不能完全附着到塑料镜的表面上，从而降低了粘合强度和硬度。相反，如果粘合剂的含量过高时，粘度增加，涂层变厚，从而使涂层表面不平坦。此外，当甲苯含量过高时，如果不额外加入随光变色的化合物，涂层的颜色深度将会变浅。换句话说，当加入到随光变色的化合物中的甲苯的量使得随光变色的化合物在甲苯中的浓度低于最大溶解量时，涂层的颜色深度变浅。相反，当与随光变色的化合物相混合的甲苯的量使得随光变色的化合物在甲苯中的浓度大于最大溶解量时，随光变色的化合物未完全溶解于甲苯中，造成在底部沉淀出来。
根据本发明，可采用不同的涂覆方法，如手工涂覆法、旋转涂覆法、浸涂法或喷涂法将含有随光变色的式I和/或式II化合物、甲苯和丙烯酰基粘合剂的组合物涂到塑料镜上。
如上所述，采用本发明的涂覆组合物涂覆塑料镜，热固化以制造塑料光致变色镜。然而，本发明随光变色的化合物耐热性差。因此，如果固化温度过高，塑料镜就不能实现改变颜色的功能。与此相反，当固化温度过低时，需要较长时间使涂覆组合物固化，有时候固化不完全，因此降低了涂覆层的强度。因此，优选的固化温度为30-80℃。
在下列实施例的启示下可更好地理解本发明，但下列的实施例用于解释本发明，而不应曲解为限制本发明。
实施例1
将下式的3wt％随光变色的化合物(Unitech Co.，Korea制造)溶解于64wt％的甲苯中：
Figure A0282938700071
向该溶液中加入33wt％丙烯酰基类的有机·无机复合粘合剂(A9540，Aekyung Chemical Co.，Korea制造)，制得涂覆组合物。
实施例2
将下式的5wt％随光变色的化合物混合物(Unitech Co.，Korea制造)溶解于65wt％的甲苯中：
向该溶液中加入30wt％丙烯酰基有机·无机复合粘合剂(A9540，Aekyung Chemical Co.，Korea制造)，制得用于塑料光致变色镜的涂覆组合物。
实施例3
将从实施例1得到的涂覆组合物浸涂到塑料镜的表面上，在80℃下热固化，制造得到塑料光致变色镜。
实施例4
将从实施例2得到的涂覆组合物浸涂到塑料镜的表面上，在80℃下热固化，制造得到塑料光致变色镜。
实验测试1
测定变色时间
将实施例3得到的塑料光致变色镜曝露到太阳光下。然后，曝露的塑料光致变色镜变为褐色。在将镜转移到阻断向太阳光曝露的室内时，镜片在1分钟内变为透明的。
试验测试2
测定紫外光阻挡率
采用UV/Vis光谱测定实施例3得到的塑料光致变色镜对紫外光的透射率。结果如图1所示。
从图1的结果可以看出，本发明的塑料光致变色镜的紫外线阻挡率为99％或以上。
试验测试3
测定粘合强度
根据KS D 6711-92测试法测定实施例3得到的塑料光致变色镜的粘合强度。结果是100/100。这证明了本发明的塑料光致变色镜具有优异的粘合强度。
工业应用性
如上所述，本发明的塑料光致变色镜的优点在于变色时间短、不出现不希望的模糊现象、涂覆组合物与塑料镜的粘附性好，且具有过滤紫外线的效果。
已经以阐释性的方式对本发明进行了描述，应该理解所采用的术语意在描述而并非限制。根据上述教导可对本发明作出许多修饰和改变。因此，应该理解本发明可在所附的权利要求书范围内使用，而并不限于特定的描述。

Claims (4)

1.用于塑料光致变色镜的涂覆组合物，包括1.5-5wt％下式(I)所定义的螺环吡喃化合物和/或下式(II)所定义的螺环嗪化合物；60-65wt％的甲苯；以及丙烯酰基粘合剂而的得到100wt％的涂覆组合物。
式I
Figure A028293870002C1
式II
Figure A028293870002C2
其中，
R是具有1到30个碳原子的烷基；
R1是具有1到10个碳原子的烷基、烯基或烷氧基，或取代的或未取代的苯基；
R2-R5独立地为氢原子、卤素、氰基、硝基，或具有1到6个碳原子的烷基或烷氧基；以及
X是羟基、环氧丙氧基、氨基，或二氯三噁嗪基氧基。
2.用权利要求1的涂覆组合物涂覆得到的塑料光致变色镜。
3.制造塑料光致变色镜的方法，包括：
将权利要求1的涂覆组合物涂覆到塑料光致变色镜的表面上；以及
热固化得到的结构。
4.根据权利要求3的方法，其中该热固化在30-80℃的温度下进行。
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