KR20200110355A - 소르비톨계 가교결합된 광학 중합체 - Google Patents

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Abstract

본원은 소르비톨 및 삼작용성 링커로부터 유도된 단량체를 포함하는 가교결합된 광학 공중합체를 제공한다. 가교결합된 광학 공중합체는 1.5 초과의 굴절률 값 및 45 초과의 아베(Abbe) 값을 가진다. 상기 제공된 가교결합된 광학 공중합체를 제조하는 방법, 및 상기 제공된 가교결합된 광학 공중합체를 포함하는 교정 렌즈도 제공한다.

Description

소르비톨계 가교결합된 광학 중합체
관련 출원의 교차참조
본원은 2018년 1월 25일에 출원된 미국 가특허출원 제62/621,991호의 이익을 주장하고, 이 출원의 전체 개시는 모든 목적을 위해 전체적으로 참고로 포함된다.
연방 지원 연구 및 개발 하에서 이루어진 발명에 대한 권리에 관한 진술
본 발명은 국립 과학 재단에 의해 수여된 소기업 혁신 연구 프로그램 단계 I 지원금 SBIR 1648374 및 단계 II 지원금 SBIR 1831288 하에서 정부 지원으로 만들어졌다. 정부는 본 발명에 대한 일부 권리를 가진다.
중합체성 물질은 매우 광범위한 제품들에서 사용된다. 까다로운 요건을 가진 중합체성 물질의 한 범주는 광학 응용에서 사용되는 중합체성 물질이다. 이러한 응용은 예를 들면, 매우 높은 광 투과율, 매우 낮은 수준의 탁도, 및 우수한 열 및 기계적 안정성을 가진 물질을 요구한다.
전통적인 투명 중합체, 예컨대, 아크릴레이트, 폴리스티렌 및 폴리카르보네이트는 광학 렌즈, 안경 렌즈 및 헤드 라이트 커버 등의 제조에 사용되고 있다. 이 중합체들은 종종 사출 또는 압축 성형, 또는 상기 중합체의 단순한 블랭크 또는 블록의 기계가공에 의해 용이하게 가공되어 광학 제품을 생성할 수 있다. 이 렌즈들의 제작을 위한 다른 공정은 단량체 또는 전구중합체를 주형 또는 캐비티(cavity) 내에 배치하고 관심 있는 모양으로 직접 중합시키는 단계를 포함한다.
높은 광학 성질을 가진 폴리티오우레탄 열경화성 제품의 제조에 사용되는 현재 물질들은 많은 단점들을 가진다. 이들은 높은 반응성 및 독성 단량체의 사용, 다른 성분 화학물질의 높은 비용, 및 광학 성질, 예컨대, 투명도, 굴절률, 색상 및 아베 값의 조절에 있어서의 어려움을 포함한다. 현재 최첨단 안과 열경화성 제품은 굴절률 및 아베 값(Abbe value) 둘 다가 보정되지 않는 한 극복될 수 없는 높은 색수차에 상응하는, 42 내지 32의 아베 값과 함께 1.6 내지 1.74의 굴절률을 가진다. 따라서, 유리한 광학 성질을 나타내는 광학 소자를 생성하는 신규 폴리우레탄 공중합체 및 제조 공정을 개발할 필요성이 있다.
한 양태에서, 1.5 초과의 굴절률 값 및 45 초과의 아베 값을 가진 가교결합된 광학 공중합체가 제공된다. 상기 가교결합된 광학 공중합체는 소르비톨로부터 유도된 단량체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 단량체는 이소소르비드(isosorbide) 또는 이의 유도체 또는 입체이성질체이다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체에서 단량체의 몰 분율은 40% 내지 50%이다. 가교결합된 광학 중합체는 가교링커로서 공지된 삼작용성 링커를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 삼작용성 링커는 트리올이다. 일부 실시양태에서, 트리올은 글리세롤이다. 일부 실시양태에서, 트리올은 디설폰이다. 일부 실시양태에서, 디설폰은 2,2'-(2-히드록시프로판-1,3-디일디설포닐)비스(에탄-1-올)이다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체에서 삼작용성 링커의 몰 분율은 1% 내지 20%이다.
일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 하나 이상의 이작용성 링커를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체에서 이작용성 링커의 몰 분율은 40% 내지 60%이다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 디이소시아네이트 및 디티오시아네이트로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 디이소티오시아네이트는 비스(4-이소티오시아네이토시클로헥실)메탄, 1,6-디이소티오시아네이토헥산, 비스(4-이소티오시아네이토페닐)메탄, 5-이소티오시아네이토-1-(이소티오시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소티오시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 디이소시아네이트는 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI), 1,6-디이소시아네이토헥산(HMDI), 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 H12MDI를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 HMDI를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄을 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트를 포함하고, 이때 가교결합된 광학 공중합체에서 제2 디이소시아네이트에 대한 제1 디이소시아네이트의 몰 비는 0.3 내지 1.7이다. 일부 실시양태에서, 제1 디이소시아네이트는 H12MDI이고, 제2 디이소시아네이트는 HMDI이다.
일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 2000 내지 50,000의 수 평균 분자량을 가진다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 4000 내지 75,000의 중량 평균 분자량을 가진다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 1.2 내지 2.7의 다분산 지수를 가진다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 제공된 가교결합된 광학 공중합체들 중 임의의 가교결합된 광학 공중합체를 포함하는 광학 소자를 제공한다. 일부 실시양태에서, 광학 소자는 현미경 또는 카메라에 사용되도록 형상화되거나, 안경에 사용되는 교정 렌즈로서 형상화된다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 가교결합된 광학 공중합체를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 소르비톨로부터 유도된 단량체를 하나 이상의 이작용성 링커와 조합하여 제1 반응 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 단량체는 이소소르비드, 또는 이의 유도체 또는 입체이성질체이다. 일부 실시양태에서, 상기 하나 이상의 이작용성 링커는 디이소시아네이트 및 디티오시아네이트로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 디이소티오시아네이트는 비스(4-이소티오시아네이토시클로헥실)메탄, 1,6-디이소티오시아네이토헥산, 비스(4-이소티오시아네이토페닐)메탄, 5-이소티오시아네이토-1-(이소티오시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소티오시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 디이소시아네이트는 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI), 1,6-디이소시아네이토헥산(HMDI), 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 H12MDI를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 HMDI를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄을 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트를 포함하고, 이때 가교결합된 광학 공중합체에서 제2 디이소시아네이트에 대한 제1 디이소시아네이트의 몰 비는 0.3 내지 1.7이다. 일부 실시양태에서, 제1 디이소시아네이트는 H12MDI이고, 제2 디이소시아네이트는 HMDI이다. 상기 방법은 상기 단량체 및 상기 하나 이상의 이작용성 링커로 구성된 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 제1 반응 혼합물을 반응시키는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 상기 중합체를 삼작용성 링커와 조합하여 제2 반응 혼합물을 형성하는 단계도 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 삼작용성 링커는 트리올이다. 일부 실시양태에서, 트리올은 글리세롤이다. 일부 실시양태에서, 트리올은 디설폰이다. 일부 실시양태에서, 디설폰은 2,2'-(2-히드록시프로판-1,3-디일디설포닐)비스(에탄-1-올)이다. 상기 방법은 가교결합된 광학 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 제2 반응 혼합물을 반응시키는 단계를 추가로 포함하고, 이때 상기 가교결합된 광학 중합체는 1.5 초과의 굴절률 값 및 45 초과의 아베 값을 가진다.
일부 실시양태에서, 제1 반응 혼합물은 금속 촉매를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 금속 촉매는 유기주석 화합물이다. 일부 실시양태에서, 상기 제1 반응 혼합물에서 상기 금속 촉매에 대한 상기 단량체의 몰 비는 80 내지 90이다.
도 1은 한 실시양태에 따라 이소소르비드, H12MDI, HMDI 및 글리세롤을 포함하는 가교결합된 광학 공중합체의 합성을 위한 반응식이다.
도 2는 한 실시양태에 따라 이소소르비드, H12MDI, HMDI 및 2,2'-(2-히드록시프로판-1,3-디일디설포닐)비스(에탄-1-올)을 포함하는 가교결합된 광학 공중합체의 합성을 위한 반응식이다.
I. 일반원리
본원은 교정 안경 렌즈와 같은 광학 부품의 제조에 사용될 때 이러한 부품의 광학적 성질 및 기계적 성질의 유리한 개선을 제공하는 가교결합된 공중합체를 제공한다. 예를 들면, 광학 물질은 1.5 내지 1.8 초과의 높은 굴절률, 45 미만의 아베 수에 의해 측정된 낮은 색수차, 및 (FDA 지침에 따라) 내충격성 시험에 의해 측정된 높은 인장 강도 및 뛰어난 경도를 갖는 것이 유리하다. 본 발명자들은 이 성질들이 재생가능한 당 자원인 소르비톨로부터 유도된 단량체로부터 형성된 중합체를 가교결합시킴으로써 달성될 수 있다는 것을 현재 발견하였다. 구체적으로, 단량체 종, 예컨대, 이소소르비드 및 이의 이성질체 및 유도체로부터 가교결합된 광학 공중합체를 생성하기 위한 삼작용성 링커의 사용이 1.5 초과의 굴절률 및 45 초과의 아베 값을 가진 고강도 물질을 생성한다는 것을 확인하였다. 이 신규 바이오플라스틱은 렌즈 블랭크 및 마감처리된 렌즈를 생산하는 기존 공정, 기법 및 장치에 적합할 수 있다.
특정 이론에 구속받고자 하는 것은 아니지만, 고분자량 중합체가 개선된 인장 강도, 내인열성 및 경도를 갖기 때문에, 안과 중합체의 기계적 성질은 상기 중합체의 분자량과 관련될 수 있을 것으로 생각된다. 이 향상된 기계적 성질의 결과로서, 고분자량 중합체는 다운스트림 산업적 렌즈 제조 작업, 예컨대, 사출 성형, 압축 성형 또는 프리스크립션(prescription) 가공에 의해 더 잘 처리될 수 있다. 대조적으로, 저분자량 중합체는 더 선형적이고 덜 얼기설기 얽힌 형상을 가질 수 있고, 더 잘 깨지고 부서지기 쉬운 렌즈를 생성할 수 있다. 상기 제공된 가교결합된 공중합체는 일반적으로 가교결합되는 소르비톨계 중합체의 뛰어난 광학 성질을 보존하면서 상기 공중합체가 보편적인 렌즈 제조 성형 공정과 함께 사용될 수 있게 하는 고분자량을 가진다.
II. 공중합체
한 양태에서, 많은 가교결합된 광학 공중합체들이 제공된다. 가교결합된 광학 공중합체는 소르비톨로부터 유도된 단량체 및 삼작용성 링커를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합체"는 서로 공유결합된 복수의 반복 구조 단위들(단량체 단위들)로 구성된 유기 물질을 지칭한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "공중합체"는 하나의 단량체만이 사용되는 단독중합체와 대조적으로 2개 이상의 단량체 종들로부터 유도된 중합체를 지칭한다. 예를 들면, 단량체 종 A 및 B가 주어졌을 때, 교대 공중합체는 -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-의 형태를 가질 수 있다. 대안적 예로서, 단량체 종 A 및 B가 주어졌을 때, 랜덤 공중합체는 -A-A-B-A-B-B-A-B-A-A-A-B-B-B-B-A-의 형태를 가질 수 있다. 또 다른 예로서, 단량체 종 A 및 B가 주어졌을 때, 블록 공중합체는 -(A-A-A)-(B-B-B)-(A-A-A)-(B-B-B)-(A-A-A)-의 형태를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "가교결합된"은 2개 이상의 중합체 쇄들이 단일 큰 거대분자가 되도록 서로 상호연결된 2개 이상의 중합체 쇄들을 가진 상태를 지칭한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "링커"는 하나의 화합물 상의 하나의 반응성 작용기, 및 적어도 하나의 다른 화합물 상의 적어도 하나의 다른 반응성 작용기와 반응함으로써, 2개 이상의 화합물들을 서로 결합시키는 다작용성 화합물을 지칭한다. 링커는 예를 들면, 이작용성 또는 삼작용성 링커일 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광학 중합체" 및 "광학 공중합체"는 물질을 광학 응용에 사용하거나 광학 부품으로서 사용하기에 적합한 것으로서 특징짓는 성질을 가진 중합체 또는 공중합체 물질을 지칭한다. 광학 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있는 광학 소자의 예는 렌즈, 창, 확산기, 필터, 편광기, 프리즘, 광선 분할기 및 광학 섬유를 포함한다. 바람직한 광학 성질은 구체적인 광학 응용에 따라 달라지고, 예를 들면, 높은 광 투과율, 높은 굴절율, 높은 아베 값, 낮은 황색도 및 높은 경도를 포함할 수 있다.
광학 물질 또는 매질의 굴절률은 물질을 통한 광의 전파를 기술하는 무차원 수이다. 물질의 굴절률은 진공에서의 물질 내부에서의 광의 위상 속도에 대한 광의 속도의 비로서 정의된다. 이 방식으로, 물질의 굴절률은 광이 물질 내로 들어가거나 물질을 빠져나올 때 휘어지거나 반사되는 정도를 결정한다. 광이 한 굴절률의 물질로부터 상이한 굴절률을 가진 물질로 이동할 때, 휘어짐의 양이 상기 두 물질들의 굴절률의 차이와 관련되기 때문에, 광은 휘어진다. 따라서, 고굴절률 물질은 저굴절률을 가진 물질을 사용할 때 가능한 렌즈보다 더 얇은 렌즈로 더 큰 양의 광 굴절을 제공함으로써 광학 렌즈로서 특히 유용할 수 있다.
가교결합된 광학 공중합체의 굴절률 값은 예를 들면, 1.5 내지 1.75, 예를 들면, 1.5 내지 1.65, 1.525 내지 1.675, 1.55 내지 1.7, 1.575 내지 1.725, 또는 1.6 내지 1.75일 수 있다. 상한의 관점에서, 공중합체 굴절률은 1.75 미만, 예를 들면, 1.725 미만, 1.7 미만, 1.675 미만, 1.65 미만, 1.625 미만, 1.6 미만, 1.575 미만, 1.55 미만 또는 1.525 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 공중합체 굴절률은 1.5 초과, 예를 들면, 1.525 초과, 1.55 초과, 1.575 초과, 1.6 초과, 1.625 초과, 1.65 초과, 1.675 초과, 1.7 초과 또는 1.725 초과일 수 있다.
굴절률이 가시광선 영역 내에서 파장에 따라 유의미하게 달라지는 경우, 광학 물질 또는 이로부터 형성된 렌즈는 색수차를 겪을 수 있다. 색수차를 가진 렌즈는 선명도를 결여하는 왜곡된 영상을 생성할 수 있다. 물질의 색수차의 한 척도는 물질의 아베 수이다. 아베 수는 광의 분산도에 대한 광의 굴절률의 비를 표시하는 광학 매질의 상수를 지칭한다. 다시 말해, 아베 수는 변화하는 파장의 광의 광선이 상이한 방향으로 반사되는 정도이다. 광학 매질의 아베 수가 높을수록 변화하는 파장의 광의 광선이 상이한 방향으로 반사되는 정도에 상응하는 분산도가 낮아진다. 물질의 아베 값(V D )은 하기 방정식에 의해 정의된다:
Figure pct00001
상기 식에서, n D, n F 및 n C는 프라운호퍼(Fraunhofer) D-스펙트럼 선, F-스펙트럼 선 및 C-스펙트럼 선의 파장(각각 589.3 nm, 486.1 nm 및 656.3 nm)에서의 물질의 굴절률이다.
가교결합된 광학 공중합체의 아베 값은 예를 들면, 35 내지 85, 예를 들면, 35 내지 65, 40 내지 70, 45 내지 75, 50 내지 80, 또는 55 내지 85일 수 있다. 상한의 관점에서, 공중합체 아베 값은 85 미만, 예를 들면, 80 미만, 75 미만, 70 미만, 65 미만, 60 미만, 55 미만, 50 미만, 45 미만 또는 40 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 공중합체 아베 값은 35 초과, 예를 들면, 40 초과, 45 초과, 50 초과, 55 초과, 60 초과, 65 초과, 70 초과, 75 초과 또는 80 초과일 수 있다.
가교결합된 광학 공중합체의 소르비톨 유도된 단량체는 이소소르비드, 또는 이의 유도체 또는 입체이성질체일 수 있다. 이소소르비드는 소르비톨의 이환형 디올 유도체이다. 이소소르비드의 화학 구조는 하기 표시되어 있다.
Figure pct00002
이소소르비드의 입체이성질체는 이소이디드(isoidide) 및 이소만니드(isomannide)를 포함한다. 이 두 이성질체들은 이환형 5원 고리에 대하여 OH 결합의 공간적 배열에 있어서 이소소르비드와 상이하다. 공중합체의 각각의 반복 단위는 이소소르비드의 상이한 입체이성질체를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 이소소르비드는 가교결합된 광학 공중합체에 포함된 유일한 소르비톨 유도된 단량체이다. 일부 실시양태에서, 이소이디드는 가교결합된 광학 공중합체에 포함된 유일한 소르비톨 유도된 단량체이다. 일부 실시양태에서, 이소만니드는 가교결합된 광학 공중합체에 포함된 유일한 소르비톨 유도된 단량체이다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 이소소르비드 및 이소이디드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 이소소르비드 및 이소만니드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 이소이디드 및 이소만니드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 이소소르비드, 이소이디드 및 이소만니드를 포함한다.
가교결합된 광학 공중합체에서 소르비톨 유도된 단량체의 몰 분율은 예를 들면, 40% 내지 50%, 예를 들면, 40% 내지 46%, 41% 내지 47%, 42% 내지 48%, 43% 내지 49%, 또는 44% 내지 50%일 수 있다. 상한의 관점에서, 소르비톨 유도된 단량체의 몰 분율은 50% 미만, 예를 들면, 49% 미만, 48% 미만, 47% 미만, 46% 미만, 45% 미만, 44% 미만, 43% 미만, 42% 미만 또는 41% 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 소르비톨 유도된 단량체의 몰 분율은 40% 초과, 예를 들면, 41% 초과, 42% 초과, 43% 초과, 44% 초과, 45% 초과, 46% 초과, 47% 초과, 48% 초과 또는 49% 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 몰 분율, 예를 들면, 40% 미만의 몰 분율, 및 보다 더 높은 몰 분율, 예를 들면, 50% 초과의 몰 분율도 고려된다.
가교결합된 광학 공중합체의 가교링커는 예를 들면, 반응성 말단 기를 가진 삼작용성, 사작용성 또는 다작용성 링커 분자일 수 있다. 삼작용성 링커는 예를 들면, 트리올, 트리아민, 트리이소시아네이트, 트리카르복실산, 트리에폭시드 또는 트리티오카르복실산일 수 있다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 정확히 1개 종의 삼작용성 링커를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 정확히 2개 종의 삼작용성 링커를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 3개 이상의 종의 삼작용성 링커를 포함한다. 삼작용성 링커는 상이한 말단 작용기를 가진 삼작용성 화합물일 수 있다. 예를 들면, 삼작용성 링커의 말단 작용기는 3개 이하의 알코올 기, 3개 이하의 아민 기, 3개 이하의 이소시아네이트 기, 3개 이하의 이소티오시아네이트 기, 3개 이하의 카르복실산 기, 및 3개 이하의 티오카르복실산 기의 임의의 조합을 포함하여, 총 3개의 말단 작용기들을 제공할 수 있다. 삼작용성 링커는 임의적으로 비치환될 수 있거나 치환될 수 있는 하나 이상의 환형 또는 방향족 성분을 포함할 수 있다. 삼작용성 링커는 환형 또는 방향족 성분을 결여하는 선형 분자일 수 있다. 선형 삼작용성 링커의 선형 쇄도 임의적으로 비치환될 수 있거나 치환될 수 있고, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 6개 초과의 탄소 원자의 쇄 길이를 가질 수 있다. 삼작용성 링커는 하나 이상의 디설파이드 결합을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체의 삼작용성 링커는 트리올, 트리아민 또는 트리에폭시드이도록 선택된다. 일부 실시양태에서, 삼작용성 링커는 알코올 말단 작용기와 에폭시드 말단 작용기의 조합을 가진다. 일부 실시양태에서, 삼작용성 링커는 알코올 말단 작용기와 아민 말단 작용기의 조합을 가진다. 일부 실시양태에서, 삼작용성 링커는 아민 말단 작용기와 에폭시드 말단 작용기의 조합을 가진다. 일부 실시양태에서, 삼작용성 링커는 아민 말단 작용기, 알코올 말단 작용기 및 에폭시드 말단 작용기의 조합을 가진다. 이 알코올, 아민 및 에폭시드 기들은 예를 들면, 이소소르비드-우레탄 중합체 쇄 상에 존재하는 과량의 이소시아네이트 또는 이소티오시아네이트와 반응하여 고분자량을 가진 가교결합된 공중합체를 형성할 수 있다.
가교결합된 광학 공중합체의 삼작용성 링커는 트리올일 수 있다. 트리올은 예를 들면, 글리세롤, 부탄트리올, 펜탄트리올, 헥산트리올, 헵탄트리올, 옥탄트리올, 노난트리올, 데칸트리올, 히드록시퀴놀, 플로로글루시놀, 피로갈롤, 시클로헥산트리올, 및 이들의 치환된 변이체들일 수 있다. 일부 실시양태에서, 트리올은 디설폰이다. 일부 실시양태에서, 디설폰은 2,2'-(2-히드록시프로판-1,3-디일디설포닐)비스(에탄-1-올)이다.
가교결합된 광학 공중합체의 기계적 성질은 그의 형성에 사용된 삼작용성 링커의 양에 의해 부분적으로 좌우될 수 있다. 상기 공중합체에서 삼작용성 링커의 몰 분율은 예를 들면, 1% 내지 20%, 예를 들면, 1% 내지 12.4%, 2.9% 내지 14.3%, 4.8% 내지 16.2%, 6.7% 내지 18.1%, 또는 8.6% 내지 20%일 수 있다. 상한의 관점에서, 삼작용성 링커의 몰 분율은 20% 미만, 예를 들면, 18.1% 미만, 16.2% 미만, 14.3% 미만, 12.4% 미만, 10.5% 미만, 8.6% 미만, 6.7% 미만, 4.8% 미만 또는 2.9% 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 삼작용성 링커의 몰 분율은 1% 초과, 예를 들면, 2.9% 초과, 4.8% 초과, 6.7% 초과, 8.6% 초과, 10.5% 초과, 12.4% 초과, 14.3% 초과, 16.2% 초과 또는 18.1% 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 몰 분율, 예를 들면, 1% 미만의 몰 분율, 및 보다 더 높은 몰 분율, 예를 들면, 20% 초과의 몰 분율도 고려된다.
가교결합된 광학 공중합체는 하나 이상의 이작용성 링커도 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 정확히 1개 종의 이작용성 링커를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 정확히 2개 종의 이작용성 링커를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체는 3개 이상의 종의 이작용성 링커를 포함한다. 이작용성 링커는 예를 들면, 하나 이상의 디이소시아네이트, 디이소티오시아네이트, 디카르복실산, 디티오카르복실산, 디에스테르, 디티올, 환형 무수물 또는 카르보네이트를 포함할 수 있다. 이작용성 링커는 상이한 말단 작용기를 가진 이작용성 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이작용성 링커의 말단 작용기는 이소시아네이트 기 및 티오이소시아네이트 기, 이소시아네이트 기 및 카르복실산 기, 이소시아네이트 기 및 티오카르복실산 기, 이소티오시아네이트 기 및 카르복실산 기, 이소티오시아네이트 기 및 티오카르복실산 기, 또는 카르복실산 기 및 티오카르복실산 기일 수 있다. 이작용성 링커는 임의적으로 비치환될 수 있거나 치환될 수 있는 하나 이상의 환형 또는 방향족 성분을 포함할 수 있다. 이작용성 링커는 환형 또는 방향족 성분을 결여하는 선형 분자일 수 있다. 선형 이작용성 링커의 선형 쇄도 임의적으로 비치환될 수 있거나 치환될 수 있고, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 6개 초과의 탄소 원자의 쇄 길이를 가질 수 있다. 이작용성 링커는 하나 이상의 디설파이드 결합을 포함할 수 있다.
가교결합된 광학 공중합체의 하나 이상의 이작용성 링커는 하나 이상의 디카르복실산을 포함할 수 있다. 디카르복실산은 예를 들면, 하나 이상의 3,3'-디설판디일디프로판산, 2,2'-디설판디일디에탄산 또는 4,4'-디설판디일디부탄산을 포함할 수 있다. 하나 이상의 이작용성 링커는 하나 이상의 디티오카르복실산을 포함할 수 있다. 디티오카르복실산은 예를 들면, 하나 이상의 석신티오산, 3,3'-디설판디일디프로판티오산, 2,2'-디설판디일디에탄티오산 또는 4,4'-디설판디일디부탄티오산을 포함할 수 있다. 하나 이상의 이작용성 링커는 4-((3-티오카르복시프로필)디설파닐)부탄산, 3-((2-티오카르복시에틸)디설파닐)프로판산, 2-((티오카르복시메틸)디설파닐)아세트산 및 4-히드록시-4-티옥소부탄산에서와 같이 말단 카르복실산 및 말단 티오카르복실산을 포함할 수 있다.
가교결합된 광학 공중합체의 하나 이상의 이작용성 링커는 하나 이상의 디이소티오시아네이트를 포함할 수 있다. 디이소티오시아네이트는 하기 표시된 일반 구조를 가진 이작용성 시아네이트 링커이다.
Figure pct00003
디이소티오시아네이트는 예를 들면, 비스(4-이소티오시아네이토시클로헥실)메탄, 1,6-디이소티오시아네이토헥산, 비스(4-이소티오시아네이토페닐)메탄, 5-이소티오시아네이토-1-(이소티오시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소티오시아네이토메틸)시클로헥산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
가교결합된 광학 공중합체의 하나 이상의 이작용성 링커는 하나 이상의 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 디이소시아네이트는 하기 표시된 일반 구조를 가진 이작용성 시아네이트 링커이다.
Figure pct00004
디이소시아네이트는 예를 들면, 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI), 1,6-디이소시아네이토헥산(HMDI), 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 H12MDI를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 HMDI를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄을 포함한다.
일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체의 하나 이상의 이작용성 링커는 디이소시아네이트 및 디이소티오시아네이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 2개 이상의 디이소티오시아네이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 2개 이상의 디이소시아네이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 링커는 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트는 H12MDI 및 HMDI이다. 일부 실시양태에서, 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트는 H12MDI 및 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄이다. 일부 실시양태에서, 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트는 HMDI 및 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄이다.
가교결합된 광학 공중합체에서 제2 디이소시아네이트에 대한 제1 디이소시아네이트의 몰 비는 예를 들면, 0.3 내지 1.7, 예를 들면, 0.3 내지 1.14, 0.44 내지 1.28, 0.58 내지 1.42, 0.72 내지 1.56, 또는 0.86 내지 1.7일 수 있다. 상한의 관점에서, 제2 디이소시아네이트에 대한 제1 디이소시아네이트의 몰 비는 1.7 미만, 예를 들면, 1.56 미만, 1.42 미만, 1.28 미만, 1.14 미만, 1 미만, 0.86 미만, 0.72 미만, 0.58 미만 또는 0.44 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 제2 디이소시아네이트에 대한 제1 디이소시아네이트의 몰 비는 0.3 초과, 예를 들면, 0.44 초과, 0.58 초과, 0.72 초과, 0.86 초과, 1 초과, 1.14 초과, 1.28 초과, 1.42 초과 또는 1.56 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 몰 비, 예를 들면, 0.3 미만의 몰 비, 및 보다 더 높은 몰 비, 예를 들면, 1.7 초과의 몰 비도 고려된다.
가교결합된 광학 공중합체에서 하나 이상의 이작용성 링커의 조합된 몰 분율은 예를 들면, 40% 내지 60%, 예를 들면, 40% 내지 52%, 42% 내지 54%, 44% 내지 56%, 46% 내지 58%, 또는 48% 내지 60%일 수 있다. 상한의 관점에서, 하나 이상의 이작용성 링커의 조합된 몰 분율은 60% 미만, 예를 들면, 58% 미만, 56% 미만, 54% 미만, 52% 미만, 50% 미만, 48% 미만, 46% 미만, 44% 미만 또는 42% 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 하나 이상의 이작용성 링커의 조합된 몰 분율은 40% 초과, 예를 들면, 42% 초과, 44% 초과, 46% 초과, 48% 초과, 50% 초과, 52% 초과, 54% 초과, 56% 초과 또는 58% 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 몰 분율, 예를 들면, 40% 미만의 몰 분율, 및 보다 더 높은 몰 분율, 예를 들면, 60% 초과의 몰 분율도 고려된다.
가교결합된 광학 공중합체의 수 평균 분자량은 예를 들면, 2000 내지 50,000, 예를 들면, 2000 내지 30,800, 6800 내지 35,600, 11,600 내지 40,400, 16,400 내지 45,200, 또는 21,200 내지 50,000일 수 있다. 상한의 관점에서, 상기 공중합체 수 평균 분자량은 50,000 미만, 예를 들면, 45,200 미만, 40,400 미만, 35,600 미만, 30,800 미만, 26,000 미만, 21,200 미만, 16,400 미만, 11,600 미만 또는 6800 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 상기 공중합체 수 평균 분자량은 2000 초과, 예를 들면, 6800 초과, 11,600 초과, 16,400 초과, 21,200 초과, 26,000 초과, 30,800 초과, 35,600 초과, 40,400 초과 또는 45,200 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 분자량, 예를 들면, 2000 미만의 분자량, 및 보다 더 높은 분자량, 예를 들면, 50,000 초과의 분자량도 고려된다.
가교결합된 광학 공중합체의 중량 평균 분자량은 예를 들면, 4000 내지 75,000, 예를 들면, 4000 내지 46,600, 11,100 내지 53,700, 18,200 내지 60,800, 25,300 내지 67,900, 또는 32,400 내지 75,000일 수 있다. 상한의 관점에서, 상기 공중합체 중량 평균 분자량은 75,000 미만, 예를 들면, 67,900 미만, 60,800 미만, 53,700 미만, 46,600 미만, 39,500 미만, 32,400 미만, 25,300 미만, 18,200 미만 또는 11,100 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 상기 공중합체 중량 평균 분자량은 4000 초과, 예를 들면, 11,100 초과, 18,200 초과, 25,300 초과, 32,400 초과, 39,500 초과, 46,600 초과, 53,700 초과, 60,800 초과 또는 67,900 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 분자량, 예를 들면, 4000 미만의 분자량, 및 보다 더 높은 분자량, 예를 들면, 75,000 초과의 분자량도 고려된다.
가교결합된 광학 공중합체의 다분산 지수는 예를 들면, 1.2 내지 2.7, 예를 들면, 1.2 내지 2.1, 1.35 내지 2.25, 1.5 내지 2.4, 1.65 내지 2.55, 또는 1.8 내지 2.7일 수 있다. 상한의 관점에서, 상기 공중합체 다분산 지수는 2.7 미만, 예를 들면, 2.55 미만, 2.4 미만, 2.25 미만, 2.1 미만, 1.95 미만, 1.8 미만, 1.65 미만, 1.5 미만 또는 1.35 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 상기 공중합체 다분산 지수는 1.2 초과, 예를 들면, 1.35 초과, 1.5 초과, 1.65 초과, 1.8 초과, 1.95 초과, 2.1 초과, 2.25 초과, 2.4 초과 또는 2.55 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 다분산 지수 값, 예를 들면, 1.2 미만의 다분산 지수 값, 및 보다 더 높은 다분산 지수 값, 예를 들면, 2.7 초과의 다분산 지수 값도 고려된다.
III. 방법
또 다른 양태에서, 가교결합된 광학 공중합체를 제조하는 많은 방법들이 제공된다. 상기 방법들은 소르비톨로부터 유도된 단량체를 하나 이상의 이작용성 링커와 조합하여 제1 반응 혼합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 소르비톨 유도된 단량체는 전술된 단량체들 중 임의의 단량체일 수 있다. 하나 이상의 이작용성 링커는 각각 독립적으로 전술된 이작용성 링커들 중 임의의 이작용성 링커일 수 있다.
제1 반응 혼합물은 금속 촉매도 포함할 수 있다. 상기 방법들에 사용되기에 적합한 금속 촉매의 비한정적 예는 디부틸 주석 산화물, 디부틸 주석 디라우레이트, 수산화리튬 또는 이의 수화물, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 금속 촉매는 유기주석 화합물이다. 유기주석 화합물은 예를 들면, 트리부틸 주석, 트리메틸 주석, 트리페닐 주석, 테트라부틸 주석, 트리시클로헥실 주석, 트리옥틸 주석, 트리프로필 주석, 디부틸 주석, 디옥틸 주석, 디메틸 주석, 모노부틸 주석 또는 모노옥틸 주석일 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기주석은 디부틸 주석이다. 유기주석 화합물은 예를 들면, 디부틸 주석 디라우레이트, 디부틸 주석 디아세테이트 또는 디부틸 주석 디카르복실레이트일 수 있다.
제1 반응 혼합물에서 금속 촉매에 대한 소르비톨계 단량체의 몰 비는 예를 들면, 80 내지 90, 예를 들면, 80 내지 86, 81 내지 87, 82 내지 88, 83 내지 89, 또는 84 내지 90일 수 있다. 상한의 관점에서, 금속 촉매에 대한 소르비톨계 단량체의 몰 비는 90 미만, 예를 들면, 89 미만, 88 미만, 87 미만, 86 미만, 85 미만, 84 미만, 83 미만, 82 미만 또는 81 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 금속 촉매에 대한 소르비톨계 단량체의 몰 비는 80 초과, 예를 들면, 81 초과, 82 초과, 83 초과, 84 초과, 85 초과, 86 초과, 87 초과, 88 초과 또는 89 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 몰 비, 예를 들면, 80 미만의 몰 비, 및 보다 더 높은 몰 비, 예를 들면, 90 초과의 몰 비도 고려된다.
상기 방법들은 상기 단량체 및 상기 하나 이상의 이작용성 링커로 구성된 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 상기 제1 반응 혼합물을 반응시키는 단계도 포함할 수 있다. 제1 반응 혼합물을 위한 조건은 예를 들면, 60℃ 내지 90℃, 예를 들면, 60℃ 내지 78℃, 63℃ 내지 81℃, 66℃ 내지 84℃, 69℃ 내지 87℃, 또는 72℃ 내지 90℃의 온도를 포함할 수 있다. 상한의 관점에서, 제1 반응 혼합물 반응 온도는 90℃ 미만, 예를 들면, 87℃ 미만, 84℃ 미만, 81℃ 미만, 78℃ 미만, 75℃ 미만, 72℃ 미만, 69℃ 미만, 66℃ 미만 또는 63℃ 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 제1 반응 혼합물 반응 온도는 60℃ 초과, 예를 들면, 63℃ 초과, 66℃ 초과, 69℃ 초과, 72℃ 초과, 75℃ 초과, 78℃ 초과, 81℃ 초과, 84℃ 초과 또는 87℃ 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 반응 온도, 예를 들면, 60℃ 미만의 온도, 및 보다 더 높은 반응 온도, 예를 들면, 90℃ 초과의 온도도 고려된다.
상기 방법들은 상기 중합체를 삼작용성 링커와 조합하여 제2 반응 혼합물을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 삼작용성 링커는 전술된 삼작용성 링커들 중 임의의 삼작용성 링커일 수 있다. 일부 실시양태에서, 제2 반응 혼합물의 삼작용성 링커는 트리올이다. 일부 실시양태에서, 제2 반응 혼합물의 삼작용성 링커는 글리세롤이다. 일부 실시양태에서, 제2 반응 혼합물의 삼작용성 링커는 디설폰이다. 일부 실시양태에서, 제2 반응 혼합물의 삼작용성 링커는 2,2'-(2-히드록시프로판-1,3-디일디설포닐)비스(에탄-1-올)이다.
상기 방법들은 가교결합된 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 상기 제2 반응 혼합물을 반응시키는 단계도 포함할 수 있다. 제2 반응 혼합물을 위한 조건은 예를 들면, 60℃ 내지 90℃, 예를 들면, 60℃ 내지 78℃, 63℃ 내지 81℃, 66℃ 내지 84℃, 69℃ 내지 87℃, 또는 72℃ 내지 90℃의 온도를 포함할 수 있다. 상한의 관점에서, 제2 반응 혼합물 반응 온도는 90℃ 미만, 예를 들면, 87℃ 미만, 84℃ 미만, 81℃ 미만, 78℃ 미만, 75℃ 미만, 72℃ 미만, 69℃ 미만, 66℃ 미만 또는 63℃ 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 제2 반응 혼합물 반응 온도는 60℃ 초과, 예를 들면, 63℃ 초과, 66℃ 초과, 69℃ 초과, 72℃ 초과, 75℃ 초과, 78℃ 초과, 81℃ 초과, 84℃ 초과 또는 87℃ 초과일 수 있다. 보다 더 낮은 반응 온도, 예를 들면, 60℃ 미만의 온도, 및 보다 더 높은 반응 온도, 예를 들면, 90℃ 초과의 온도도 고려된다.
가교결합된 광학 공중합체의 기계적 성질은 삼작용성 링커를 상기 중합체의 다른 성분에 첨가하는 시간에 의해 부분적으로 좌우될 수 있다. 예를 들면, 삼작용성 링커가 공중합체 제조 방법에서 상대적으로 초기에 첨가되는 경우, 작은 올리고머(예를 들면, 10개 이하의 반복 단위를 가진 올리고머)가 형성되었을 때, 최종 가교결합된 중합체는 단량체 반복 단위의 유연성 또는 강성에 따라 더 부드러울 수 있거나 더 단단할 수 있다. 삼작용성 링커가 공중합체 제조 방법에서 나중에 첨가되는 경우, 더 큰 올리고머(예를 들면, 대략 25개의 반복 단위를 가진 올리고머)가 형성되었을 때, 최종 가교결합된 중합체는 덜 단단할 수 있고 덜 강할 수 있다. 삼작용성 링커가 공중합체 제조 방법에서 훨씬 더 나중에 첨가되는 경우, 훨씬 더 큰 올리고머(예를 들면, 50개 이상의 반복 단위를 가진 올리고머)가 형성되었을 때, 최종 가교결합된 중합체는 더 감소된 경도 및 강성을 가질 수 있다.
상기 방법들은 제2 반응 혼합물로부터 가교결합된 광학 공중합체를 단리하는 단계도 포함할 수 있다. 상기 방법에 사용되기에 적합한 단리 기법의 비한정적 예는 크로마토그래피, 결정화, 침전, 여과, 증발 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법들은 제2 반응 혼합물을 유기 용매에 첨가함으로써 가교결합된 광학 공중합체를 침전시키는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 광학 공중합체를 침전시키는 데 사용된 유기 용매는 메탄올이다. 일부 실시양태에서, 상기 중합체는 제2 반응 혼합물에 첨가되기 전에 제1 반응 혼합물로부터 단리된다. 일부 실시양태에서, 상기 중합체는 제2 반응 혼합물의 형성 전에 제1 반응 혼합물로부터 단리되지 않는다.
상기 방법들은 당분야에서 공지된 임의의 수단을 이용하여 가교결합된 광학 공중합체를 성형하거나 모양을 만드는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 가교결합된 광학 중합체는 웨이퍼 상에 코팅되어 필름을 형성할 수 있다. 코팅 작업은 회전 코팅, 막대 코팅, 또는 당분야에서 공지된 임의의 다른 기법을 포함할 수 있다.
형성된 가교결합된 광학 공중합체의 굴절률 값은 예를 들면, 1.5 내지 1.75, 예를 들면, 1.5 내지 1.65, 1.525 내지 1.675, 1.55 내지 1.7, 1.575 내지 1.725, 또는 1.6 내지 1.75일 수 있다. 상한의 관점에서, 상기 공중합체 굴절률은 1.75 미만, 예를 들면, 1.725 미만, 1.7 미만, 1.675 미만, 1.65 미만, 1.625 미만, 1.6 미만, 1.575 미만, 1.55 미만 또는 1.525 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 상기 공중합체 굴절률은 1.5 초과, 예를 들면, 1.525 초과, 1.55 초과, 1.575 초과, 1.6 초과, 1.625 초과, 1.65 초과, 1.675 초과, 1.7 초과 또는 1.725 초과일 수 있다.
형성된 가교결합된 광학 공중합체의 아베 값은 예를 들면, 35 내지 85, 예를 들면, 35 내지 65, 40 내지 70, 45 내지 75, 50 내지 80, 또는 55 내지 85일 수 있다. 상한의 관점에서, 공중합체 아베 값은 85 미만, 예를 들면, 80 미만, 75 미만, 70 미만, 65 미만, 60 미만, 55 미만, 50 미만, 45 미만 또는 40 미만일 수 있다. 하한의 관점에서, 공중합체 아베 값은 35 초과, 예를 들면, 40 초과, 45 초과, 50 초과, 55 초과, 60 초과, 65 초과, 70 초과, 75 초과 또는 80 초과일 수 있다.
IV. 광학 소자(교정 렌즈)
한 양태에서, 교정 렌즈로서 형상화된 광학 소자가 제공된다. 교정 렌즈로서 형상화된 광학 소자는 가교결합된 광학 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 가교결합된 광학 공중합체는 전술된 공중합체들 중 임의의 공중합체일 수 있다. 일부 실시양태에서, 교정 렌즈는 안경에 사용되도록 형상화된다. 제공된 가교결합된 광학 공중합체를 사용함으로써 생성될 수 있는 다른 렌즈는 현미경, 망원경, 쌍안경 또는 카메라를 위한 부품을 포함한다. 제공된 교정 렌즈는 콘택트 렌즈도 포함할 수 있다.
본원에 기재된 중합체는 다른 플라스틱 제품의 제조에도 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 중합체는 광 가이드, 광 섬유, 접착제, 필름 또는 시트에서 성분으로서 유용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시의 중합체는 선글라스, 확대경, 태양 전지용 농축기, 프리즘, 창, 확산기, 필터, 편광기, 광선 분할기 또는 광 커버의 제조에 유용할 수 있다.
V. 실시예
이소소르비드, H12MDI, HMDI 및 글리세롤로부터의 가교결합된 광학 공중합체의 합성의 하기 비한정적 예, 및 성형된 렌즈들 중 일부의 내충격성 시험에 대한 결과가 제공된다.
실시예 1
3-구 플라스크를 건조된(메탄올로부터 재결정화된) 이소소르비드(0.006843 몰) 및 5 ㎖ 건조된 디메틸아세트아미드(DMA)로 충전시켰고, 생성된 혼합물을 75℃에서 교반하여 이소소르비드를 용해시켰다. 5 ㎖ DMA에 용해된 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI, 0.00515 몰)과 1,6-디이소시아네이토헥산(HMDI, 0.00515 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 10분에 걸쳐 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(0.05 g, 8x10-9 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 퍼징한 후 75℃에서 교반하였다. 반응물은 12시간 이내에 겔과 유사한 점성 반응물이 되었다. 상기 겔을 DMA에 붓고 하룻밤 동안 팽윤시켰다. 팽윤된 겔을 메탄올에 부었다. 침전된 중합체를 메탄올로 수회 세척하였고 80℃에서 진공 하에서 건조하여 80% 수율로 백색 중합체를 생성하였다. 상기 중합체의 굴절률 값은 1.518로서 측정되었고, 상기 중합체의 아베 값은 52.4로서 측정되었다.
실시예 2
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 건조된(메탄올로부터 재결정화된) 이소소르비드(0.00684 몰) 및 5 ㎖ 건조된 DMA로 충전시켰고, 생성된 혼합물을 70℃에서 교반하여 이소소르비드를 용해시켰다. 5 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.00678 몰)와 HMDI(0.000892 몰)의 혼합물을 상기 용액에 적가하고 실온에서 교반하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(0.05 g, 8x10-9 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 퍼징한 후 75℃에서 교반하였다. 점성 용액을 24시간 후 실온까지 냉각시켰고 메탄올에 부어 끈(string) 유사 백색 중합체를 형성하였다. 0.2 ㎛ PTFE 막 필터를 통해 상기 용액을 교반 메탄올 내로 여과하여, 정제된 중합체를 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 75% 수율을 생성하였다. 상기 중합체의 굴절률 값은 1.522로서 측정되었고, 상기 중합체의 아베 값은 49.4로서 측정되었다.
실시예 3
3-구 플라스크를 건조된(메탄올로부터 재결정화된) 이소소르비드(0.0205 몰) 및 9 ㎖ 건조된 디메틸아세트아미드(DMA)로 충전시켰고, 생성된 혼합물을 70℃에서 교반하여 이소소르비드를 용해시켰다. 9 ㎖ DMA에 용해된 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI, 0.0115 몰)과 1,6-디이소시아네이토헥산(HMDI, 0.0115 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 10분에 걸쳐 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(0.15 g, 0.00024 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 퍼징한 후 75℃에서 교반하였다. 상기 용액은 30분 이내에 고점성 용액이 되었다. 추가 10 ㎖의 DMA를 첨가하였고, 교반을 75℃에서 5시간 동안 계속하였다. 그 다음, 5 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.00238 몰)을 상기 용액에 적가한 후, 75℃에서 또 다시 20시간 동안 교반하였다. 진공 하에서 DMA의 증류 후 고점성 용액이 생성되었다. 상기 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 DMA에 다시 용해시켰고 0.2 ㎛ 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 막 필터를 통해 교반 메탄올 내로 여과하여 정제된 중합체를 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 75% 수율을 생성하였다. 상기 중합체는 15,183의 수 평균 분자량, 28,382의 중량 평균 분자량 및 1.87의 다분산 지수 값을 가진 것으로 확인되었다. 상기 중합체의 굴절률 값은 1.513으로서 측정되었고, 상기 중합체의 아베 값은 52.4로서 측정되었다.
실시예 4
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 건조된(메탄올로부터 재결정화된) 이소소르비드(0.0684 몰) 및 50 ㎖ 건조된 DMA로 충전시켰고, 생성된 혼합물을 70℃에서 교반하여 이소소르비드를 용해시켰다. 20 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0384 몰)와 HMDI(0.0384 몰)의 혼합물을 상기 용액에 적가하고 실온에서 교반하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(0.50 g, 0.00079 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 퍼징한 후 75℃에서 교반하였다. 5시간 후, 15 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.00793 몰)을 점성 용액에 적가한 후, 75℃에서 또 다시 20시간 동안 교반하였다. 진공 하에서 DMA의 증류 후 고점성 용액이 생성되었다. 상기 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 DMA에 다시 용해시켰고 0.2 ㎛ PTFE 막 필터를 통해 교반 메탄올 내로 여과하여 정제된 중합체를 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 75% 수율을 생성하였다. 상기 중합체는 22,209의 수 평균 분자량, 33,411의 중량 평균 분자량 및 1.50의 다분산 지수 값을 가진 것으로 확인되었다.
실시예 5
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 건조된(메탄올로부터 재결정화된) 이소소르비드(0.0205 몰) 및 9 ㎖ 건조된 DMA로 충전시켰고, 생성된 혼합물을 70℃에서 교반하여 이소소르비드를 용해시켰다. 9 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0092 몰)와 HMDI(0.0138 몰)의 혼합물을 상기 용액에 적가하고 실온에서 교반하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(0.15 g, 0.00024 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 퍼징한 후 75℃에서 교반하였다. 상기 용액은 30분 이내에 고점성 용액이 되었다. 추가 10 ㎖의 DMA를 첨가하였고, 교반을 75℃에서 5시간 동안 계속하였다. 그 다음, 5 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.00238 몰)을 상기 점성 용액에 적가한 후, 75℃에서 또 다시 20시간 동안 교반하였다. 진공 하에서 DMA의 증류 후 고점성 용액이 생성되었다. 상기 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 DMA에 다시 용해시켰고 0.2 ㎛ PTFE 막 필터를 통해 교반 메탄올 내로 여과하여 정제된 중합체를 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 75% 수율을 생성하였다. 상기 중합체는 14,083의 수 평균 분자량, 23,858의 중량 평균 분자량 및 1.70의 다분산 지수 값을 가진 것으로 확인되었다.
실시예 6
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 건조된(메탄올로부터 재결정화된) 이소소르비드(0.0684 몰) 및 50 ㎖ 건조된 DMA로 충전시켰고, 생성된 혼합물을 70℃에서 교반하여 이소소르비드를 용해시켰다. 20 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0307 몰)와 HMDI(0.0460 몰)의 혼합물을 상기 용액에 적가하고 실온에서 교반하였다. 디부틸 주석 디라우레이트(0.50 g, 0.00079 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 퍼징한 후 75℃에서 교반하였다. 상기 용액은 3시간 이내에 고점성 용액이 되었다. 추가 18 ㎖의 DMA를 첨가하였고, 교반을 75℃에서 또 다시 2시간 동안 계속하였다. 그 다음, 15 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.00793 몰)을 상기 용액에 적가한 후, 75℃에서 또 다시 20시간 동안 교반하였다. 진공 하에서 DMA의 증류 후 고점성 용액이 생성되었다. 상기 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 DMA에 다시 용해시켰고 0.2 ㎛ PTFE 막 필터를 통해 교반 메탄올 내로 여과하여 정제된 중합체를 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 75% 수율을 생성하였다.
실시예 7
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 건조된(메탄올로부터 재결정화된) 이소소르비드(0.0205 몰) 및 9 ㎖ 건조된 DMA로 충전시켰고, 생성된 혼합물을 70℃에서 교반하여 이소소르비드를 용해시켰다. 9 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0092 몰)와 HMDI(0.0138 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(0.15 g, 0.00024 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 퍼징한 후 75℃에서 교반하였다. 상기 용액은 30분 이내에 고점성 용액이 되었다. 추가 10 ㎖의 DMA를 첨가하였고, 교반을 75℃에서 5시간 동안 계속하였다. 그 다음, 5 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.00435 몰)을 상기 용액에 적가한 후, 75℃에서 또 다시 20시간 동안 교반하였다. 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 DMA에 다시 용해시켰고 0.2 ㎛ PTFE 막 필터를 통해 교반 메탄올 내로 여과하여 정제된 중합체를 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 75% 수율을 생성하였다. 상기 중합체는 12,958의 수 평균 분자량, 23,047의 중량 평균 분자량 및 1.78의 다분산 지수 값을 가진 것으로 확인되었다.
실시예 8
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0817 몰)와 HMDI(0.0817 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 15분 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 반응 혼합물은 1시간 이내에 고점성 상태로 변하였다. 겔 유사 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 98% 수율을 생성하였다.
실시예 9
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0817 몰)와 HMDI(0.0817 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 30분 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 반응 혼합물이 점성 상태로 변한 후, 20시간 동안 75℃에서 교반하였다. 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 95% 수율을 생성하였다.
실시예 10
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0817 몰)와 HMDI(0.0817 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 1시간 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 2시간 후 고점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 98% 수율을 생성하였다. 이 중합체로부터 만들어진 렌즈는 FDA에 의해 승인된 낙하 구 시험(drop-ball test)을 통과하였다.
실시예 11
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0817 몰)와 HMDI(0.0817 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 3시간 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 반응 혼합물은 고점성 상태로 변하였고, 추가 3시간 후 상기 반응 혼합물을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 95% 수율을 생성하였다.
실시예 12
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0654 몰)와 HMDI(0.09804 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 15분 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 반응 혼합물은 1시간 이내에 고점성 상태로 변하였다. 겔 유사 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 98% 수율을 생성하였다.
실시예 13
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0654 몰)와 HMDI(0.09804 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 30분 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 반응 혼합물이 점성 상태로 변한 후, 상기 반응 혼합물을 또 다시 20시간 동안 75℃에서 교반하였다. 점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 95% 수율을 생성하였다.
실시예 14
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0654 몰)와 HMDI(0.09804 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 1시간 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 2시간 후 고점성 용액을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 98% 수율을 생성하였다. 이 중합체로부터 만들어진 렌즈는 FDA에 의해 승인된 낙하 구 시험을 통과하였다.
실시예 15
기계적 교반기를 갖춘 3-구 플라스크를 이소소르비드(0.1368 몰)로 충전시키고 1시간 동안 아르곤으로 버블링하면서 75℃에서 가열한 후, 60 ㎖ DMA를 첨가하였다. 60 ㎖ DMA에 용해된 H12MDI(0.0654 몰)와 HMDI(0.09804 몰)의 혼합물을 실온에서 교반하면서 상기 용액에 적가하였다. 그 다음, 디부틸 주석 디라우레이트(1.00 g, 0.00158 몰)를 첨가하였고, 전체 반응 혼합물을 15분 동안 아르곤으로 버블링한 후 75℃에서 교반하였다. 3시간 후 추가 120 ㎖의 DMA를 점성 용액에 첨가한 후, 30 ㎖ DMA 중의 글리세롤(0.0234 몰)을 적가하였다. 반응 혼합물은 고점성 상태로 변하였고, 추가 5시간 후 상기 반응 혼합물을 메탄올에 부어 끈 유사 백색 중합체를 형성하였다. 상기 용액을 여과하였고, 상기 중합체를 건조하였다. 미정제 중합체를 대략 500 ㎖ DMA에 다시 용해시켰고 상기 중합체를 메탄올로부터 침전시켰다. 메탄올 용액을 여과하였고, 생성된 백색 중합체를 80℃에서 진공 하에서 건조하여 90% 수율을 생성하였다.
실시예 16. 내충격성 시험(낙하 구)
렌즈의 내충격성을 확인하기 위해 압축 성형에 의해 이 중합체들 중 일부로부터 제조된 렌즈에 대해 FDA에 의해 요구된 낙하 구 시험을 수행하였다. ANSI Z87.1 표준 방법에 따라, 중량이 대략 0.56 온스인 5/8 인치 강철 구를, 50 인치의 높이부터 중공 네오프렌 개스킷 상에 놓여 있는 렌즈의 수평 윗표면 상으로 떨어뜨렸다. 상기 렌즈의 기하 중심을 강타한 후 가시적인 균열 또는 미세파열은 관찰되지 않았다.
VI. 실시양태
하기 실시양태들이 고려된다. 특징 및 실시양태의 모든 조합들이 고려된다.
실시양태 1: 소르비톨로부터 유도된 단량체; 및 삼작용성 링커를 포함하는 가교결합된 광학 공중합체로서, 1.5 초과의 굴절률 값 및 45 초과의 아베 값을 가진 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 2: 실시양태 1에 있어서, 단량체가 이소소르비드, 또는 이의 유도체 또는 입체이성질체인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 3: 실시양태 1 또는 2에 있어서, 가교결합된 광학 중합체에서 단량체의 몰 분율이 40% 내지 50%인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 4: 실시양태 1 내지 3 중 어느 한 실시양태에 있어서, 삼작용성 링커가 트리올인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 5: 실시양태 4에 있어서, 트리올이 글리세롤인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 6: 실시양태 4에 있어서, 트리올이 디설폰인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 7: 실시양태 6에 있어서, 디설폰이 2,2'-(2-히드록시프로판-1,3-디일디설포닐)비스(에탄-1-올)인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 8: 실시양태 1 내지 7 중 어느 한 실시양태에 있어서, 가교결합된 광학 공중합체에서 삼작용성 링커의 몰 분율이 1% 내지 20%인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 9: 실시양태 1 내지 8 중 어느 한 실시양태에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커를 추가로 포함하는 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 10: 실시양태 9에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 디이소시아네이트 및 디이소티오시아네이트로 구성된 군으로부터 선택된 것인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 11: 실시양태 10에 있어서, 디이소시아네이트가 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI), 1,6-디이소시아네이토헥산(HMDI), 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 12: 실시양태 10 또는 11에 있어서, 디이소티오시아네이트가 비스(4-이소티오시아네이토시클로헥실)메탄, 1,6-디이소티오시아네이토헥산, 비스(4-이소티오시아네이토페닐)메탄, 5-이소티오시아네이토-1-(이소티오시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소티오시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 13: 실시양태 9에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 H12MDI를 포함하는 것인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 14: 실시양태 9에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 HMDI를 포함하는 것인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 15: 실시양태 9에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄을 포함하는 것인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 16: 실시양태 9에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트를 포함하고, 가교결합된 광학 공중합체에서 제2 디이소시아네이트에 대한 제1 디이소시아네이트의 몰 비가 0.3 내지 1.7인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 17: 실시양태 16에 있어서, 제1 디이소시아네이트가 H12MDI이고 제2 디이소시아네이트가 HMDI인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 18: 실시양태 9 내지 17 중 어느 한 실시양태에 있어서, 가교결합된 광학 공중합체에서 하나 이상의 이작용성 링커의 몰 분율이 40% 내지 60%인 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 19: 실시양태 1 내지 18 중 어느 한 실시양태에 있어서, 2000 내지 50,000의 수 평균 분자량을 가진 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 20: 실시양태 1 내지 19 중 어느 한 실시양태에 있어서, 4000 내지 75,000의 중량 평균 분자량을 가진 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 21: 실시양태 1 내지 20 중 어느 한 실시양태에 있어서, 1.2 내지 2.7의 다분산 지수를 가진 가교결합된 광학 공중합체.
실시양태 22: 실시양태 1 내지 21 중 어느 한 실시양태의 가교결합된 광학 공중합체를 포함하는 광학 소자.
실시양태 23: 실시양태 22에 있어서, 안경에 사용되도록 형상화된 광학 소자.
실시양태 24: (a) 소르비톨로부터 유도된 단량체를 하나 이상의 이작용성 링커와 조합하여 제1 반응 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 단량체 및 상기 하나 이상의 이작용성 링커로 구성된 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 상기 제1 반응 혼합물을 반응시키는 단계; (c) 상기 중합체를 삼작용성 링커와 조합하여 제2 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및 (d) 가교결합된 광학 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 상기 제2 반응 혼합물을 반응시키는 단계를 포함하는, 가교결합된 광학 공중합체를 제조하는 방법으로서, 상기 가교결합된 광학 중합체가 1.5 초과의 굴절률 값 및 45 초과의 아베 값을 가진 것인 제조 방법.
실시양태 25: 실시양태 24에 있어서, 제1 반응 혼합물이 금속 촉매를 포함하는 것인 제조 방법.
실시양태 26: 실시양태 25에 있어서, 금속 촉매가 유기주석 화합물인 제조 방법.
실시양태 27: 실시양태 25 또는 26에 있어서, 제1 반응 혼합물에서 금속 촉매에 대한 단량체의 몰 비가 80 내지 90인 제조 방법.
상기 개시가 이해의 명료성을 목적으로 예시 및 예로써 다소 상세히 기재되어 있을지라도, 당분야에서 숙련된 자는 첨부된 청구범위 내에서 일부 변화 및 변형을 실시할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 본원에서 제공된 각각의 참고문헌은 마치 각각의 참고문헌이 개별적으로 참고로 포함되는 것처럼 동일한 정도로 모든 목적을 위해 전체적으로 참고로 포함된다.

Claims (27)

  1. 소르비톨로부터 유도된 단량체; 및
    삼작용성 링커
    를 포함하고, 1.5 초과의 굴절률 값 및 45 초과의 아베 값(Abbe value)을 갖는 가교결합된 광학 공중합체.
  2. 제1항에 있어서, 단량체가 이소소르비드, 또는 이의 유도체 또는 입체이성질체인 가교결합된 광학 공중합체.
  3. 제1항에 있어서, 가교결합된 광학 중합체에서 단량체의 몰 분율이 40% 내지 50%인 가교결합된 광학 공중합체.
  4. 제1항에 있어서, 삼작용성 링커가 트리올인 가교결합된 광학 공중합체.
  5. 제4항에 있어서, 트리올이 글리세롤인 가교결합된 광학 공중합체.
  6. 제4항에 있어서, 트리올이 디설폰인 가교결합된 광학 공중합체.
  7. 제6항에 있어서, 디설폰이 2,2'-(2-히드록시프로판-1,3-디일디설포닐)비스(에탄-1-올)인 가교결합된 광학 공중합체.
  8. 제1항에 있어서, 가교결합된 광학 공중합체에서 삼작용성 링커의 몰 분율이 1% 내지 20%인 가교결합된 광학 공중합체.
  9. 제1항에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커를 추가로 포함하는 가교결합된 광학 공중합체.
  10. 제9항에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 디이소시아네이트 및 디이소티오시아네이트로 구성된 군으로부터 선택된 것인 가교결합된 광학 공중합체.
  11. 제10항에 있어서, 디이소시아네이트가 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI), 1,6-디이소시아네이토헥산(HMDI), 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 가교결합된 광학 공중합체.
  12. 제10항에 있어서, 디이소티오시아네이트가 비스(4-이소티오시아네이토시클로헥실)메탄, 1,6-디이소티오시아네이토헥산, 비스(4-이소티오시아네이토페닐)메탄, 5-이소티오시아네이토-1-(이소티오시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토시클로헥산, 1,4-디이소티오시아네이토부탄 및 1,3-비스(이소티오시아네이토메틸)시클로헥산으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 가교결합된 광학 공중합체.
  13. 제9항에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 H12MDI를 포함하는 것인 가교결합된 광학 공중합체.
  14. 제9항에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 HMDI를 포함하는 것인 가교결합된 광학 공중합체.
  15. 제9항에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 비스(4-이소시아네이토페닐)메탄을 포함하는 것인 가교결합된 광학 공중합체.
  16. 제9항에 있어서, 하나 이상의 이작용성 링커가 제1 디이소시아네이트 및 제2 디이소시아네이트를 포함하고, 가교결합된 광학 공중합체에서 제2 디이소시아네이트에 대한 제1 디이소시아네이트의 몰 비가 0.3 내지 1.7인 가교결합된 광학 공중합체.
  17. 제16항에 있어서, 제1 디이소시아네이트가 H12MDI이고 제2 디이소시아네이트가 HMDI인 가교결합된 광학 공중합체.
  18. 제9항에 있어서, 가교결합된 광학 공중합체에서 하나 이상의 이작용성 링커의 몰 분율이 40% 내지 60%인 가교결합된 광학 공중합체.
  19. 제1항에 있어서, 2000 내지 50,000의 수 평균 분자량을 가진 가교결합된 광학 공중합체.
  20. 제1항에 있어서, 4000 내지 75,000의 중량 평균 분자량을 가진 가교결합된 광학 공중합체.
  21. 제1항에 있어서, 1.2 내지 2.7의 다분산 지수를 가진 가교결합된 광학 공중합체.
  22. 제1항의 가교결합된 광학 공중합체를 포함하는 광학 소자.
  23. 제22항에 있어서, 안경에 사용되는 교정 렌즈로서 형상화된 광학 소자.
  24. 가교결합된 광학 공중합체의 제조 방법으로서, 상기 방법이
    (a) 소르비톨로부터 유도된 단량체를 하나 이상의 이작용성 링커와 조합하여 제1 반응 혼합물을 형성하는 단계;
    (b) 상기 단량체 및 상기 하나 이상의 이작용성 링커로 구성된 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 상기 제1 반응 혼합물을 반응시키는 단계;
    (c) 상기 중합체를 삼작용성 링커와 조합하여 제2 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
    (d) 가교결합된 광학 중합체를 형성하기에 적합한 조건 하에서 상기 제2 반응 혼합물을 반응시키는 단계
    를 포함하고, 상기 가교결합된 광학 중합체가 1.5 초과의 굴절률 값 및 45 초과의 아베 값을 갖는 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 제1 반응 혼합물이 금속 촉매를 포함하는 것인 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 금속 촉매가 유기주석 화합물인 제조 방법.
  27. 제25항에 있어서, 제1 반응 혼합물에서 금속 촉매에 대한 단량체의 몰 비가 80 내지 90인 제조 방법.
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