KR20220147640A - 높은 굴절률의 광학 물질에 사용하기 위한 낮은 헤이즈의 중합체 조성물의 제조 방법 - Google Patents

높은 굴절률의 광학 물질에 사용하기 위한 낮은 헤이즈의 중합체 조성물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

낮은 버블링 및 낮은 황변, 높은 굴절률의 폴리우레탄 또는 폴리티오우레탄의 제조 방법이 제공된다. 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질, 예컨대 방향족 디이소시아네이트, 예를 들어 m-자일릴렌 디이소시아네이트의 평가 방법이 제공된다. 본 방법은 이소시아네이트의 샘플 내의 투과도를 평가하여 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질이 높은 굴절율 또는 높은 아베수의 중합체 조성물 내에서 허용 가능하지 않은 버블링 또는 황변을 초래할 것인지를 결정한다.

Description

높은 굴절률의 광학 물질에 사용하기 위한 낮은 헤이즈의 중합체 조성물의 제조 방법
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2020년 3월 30일자로 출원된 미국 가출원 번호 제63/001,643호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.
폴리우레탄 및 폴리티오우레탄의 제조 방법이 폴리우레탄 및 폴리티오우레탄 조성물, 및 높은 굴절률의 광학물의 제조에 사용하기 위한 이소시아네이트 단량체의 품질을 평가하는 방법과 함께 제공된다.
이소시아네이트, 예컨대 방향족 폴리이소시아네이트(예를 들어, m-자일릴렌 디이소시아네이트(mXDI)) 또는 폴리이소티오시아네이트(일괄적으로, "폴리이소(티오)시아네이트")는 높은 굴절률의 광학물(optics), 예컨대 렌즈의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어 그리고 제한 없이, 이소시아네이트, 예컨대 디이소시아네이트는 디올 또는 폴리올과 중합되어 폴리우레탄을 제조하며, 디- 또는 폴리-티올과 중합되어 폴리티오우레탄을 제조할 수 있다(폴리(티오)우레탄 - 폴리우레탄 및 폴리티오우레탄 둘 모두를 일괄적으로 지칭함). 특정 이소시아네이트, 예컨대 m-자일릴렌 디이소시아네이트는 매우 불안정하고, 매우 소량의 물에 민감하여 기포(bubble), 헤이즈, 및 황변과 같은 허용 가능하지 않은 특성을 갖는 중합체 생성물을 초래한다.
렌즈와 같은 광학 물품은 품질 관리 과정의 일부로서 중합 이후에 분석되며, 기포, 헤이즈, 및 황변이 육안 검사나 특정 파장에서의 흡광도에 의해 결정될 수 있지만, 이러한 과정은 제조 시간 및 비용의 측면에서 낭비적이고, 제품을 시장에 제공하는 데 상당한 지연을 초래할 수 있다.
이소시아네이트, 예컨대 폴리이소(티오)시아네이트 또는 예로서 m-자일릴렌 디이소시아네이트인 방향족 디이소시아네이트가 최종 렌즈 제품에서 버블링(bubbling) 또는 변색, 예를 들어 황변을 생성할 것인지를 결정하는 방법이 바람직하다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제공된다. 본 방법은 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질과 적어도 하나의 폴리올 또는 폴리티올의 혼합물을 포함하는 중합성 조성물을 중합시키는 단계를 포함하며, 중합성 조성물을 제조하는 데 사용되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 투과 백분율(%T)은 310 nm ± 2 nm의 파장에서 측정되고, 혼합물에 첨가되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
다른 양태에서, 중합성 조성물은 중합체 조성물의 제조에서의 용도가 제공된다. 중합성 조성물은 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물과 폴리올 또는 폴리티올의 혼합물을 포함하며, 혼합물을 제조하는 데 사용되는 폴리이소(티오)시아네이트 조성물의 투과도는 310 nm ± 2 nm의 파장에서 측정되고, 중합성 조성물에 첨가되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
또 다른 양태에서, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때 낮은 기포 및/또는 낮은 황색 지수(yellowness index)(ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 제공된다. 본 방법은 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm에서의 광을 생성하는 광원으로 조사하는 단계; 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 통해 통과하는 광의 투과도 또는 흡광도 값을 수득하는 단계; 및 투과도 또는 흡광도 값으로부터 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는지를 결정하는 단계를 포함하며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 이는 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때 낮은 버블링 및/또는 낮은 황색 지수, 높은 굴절율의 광학 물품을 제조한다.
추가의 양태에서, 성형 물품의 제조 방법이 제공되며, 중합성 조성물을 제조하는 단계; 중합성 조성물을 몰드 내로 도입하는 단계; 및 적어도 부분적으로 중합성 조성물을 몰드 내에서 경화시키는 단계를 포함한다. 중합성 조성물은 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물과 폴리올 또는 폴리티올 화합물의 혼합물을 포함하며, 혼합물을 제조하는 데 사용되는 폴리이소(티오)시아네이트 조성물의 투과도는 310 nm ± 2 nm에서 결정되고, 중합성 조성물에 첨가되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
추가의 양태는 다음과 같이 제공된다.
제1 양태에 따르면, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질과 적어도 하나의 폴리올 또는 폴리티올의 혼합물을 포함하는 중합성 조성물을 중합시키는 단계를 포함하는 중합체 조성물의 제조 방법이 제공되며, 중합성 조성물을 제조하는 데 사용되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 투과 백분율(%T)은 310 nm ± 2 nm에서 측정되고, 혼합물에 첨가되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제2 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제1 양태에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 방향족 디이소시아네이트이다.
제3 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제2 양태에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 m-자일릴렌 디이소시아네이트이다.
제4 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 폴리올 또는 폴리티올은 4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올, 1,5-디메르캅토-3-티아펜탄, 2,3-비스((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올, 5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 또는 이의 둘 이상의 혼합물로부터 선택된다.
제5 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 중합성 중합체를 중합시키기 전에, 중합성 조성물을 몰드 내로 주입하여 광학 물품을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
제6 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제5 양태에 따라 제공되며, 광학 물품은 안과 물품이다.
제7 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제6 양태에 따라 제공되며, 안과 물품은 렌즈이다.
제8 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제6 양태에 따라 제공되며, 안과 물품은 안경 렌즈이다.
제9 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제1 양태 내지 제8 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 중합성 조성물을 중합시키기 전에, 하나 이상의 회분의 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 310 nm ± 2 nm에서의 투과 백분율을 결정하는 단계; 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 선택하는 단계; 및 선택된 회분으로부터의 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 폴리티올과 조합하여 중합성 조성물을 제조하는 단계를 추가로 포함한다.
제10 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제9 양태에 따라 제공되며, 하나 이상의 회분의 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 투과 백분율을 결정하는 단계는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm의 파장에서의 광을 포함하는 광원으로 조사하는 단계; 및 310 nm ± 2 nm에서의 %T를 측정하는 단계에 의해 수행된다.
제11 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제1 양태 내지 제10 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 40의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제12 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제1 양태 내지 제10 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 50의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제13 양태에 따르면, 중합체 조성물의 제조 방법이 제1 양태 내지 제12 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 320 nm ± 2 nm의 파장에서 측정되고, 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 적어도 60의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제14 양태에 따르면, 중합성 조성물은 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물과 폴리올 또는 폴리티올의 혼합물을 포함하는 중합체 조성물을 제조하는 데 사용하기 위해 제공되며, 혼합물을 제조하는 데 사용되는 폴리이소(티오)시아네이트 조성물의 투과도는 310 nm ± 2 nm의 파장에서 결정되고, 중합성 조성물에 첨가되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제15 양태에 따르면, 중합성 조성물이 제14 양태에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 방향족 디이소시아네이트이다.
제16 양태에 따르면, 중합성 조성물이 제14 양태에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 m-자일릴렌 디이소시아네이트이다.
제17 양태에 따르면, 중합성 조성물이 제14 양태 내지 제16 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 폴리올 또는 폴리티올은 4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올; 1,5-디메르캅토-3-티아펜탄; 2,3-비스((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올; 또는 5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸의 혼합물이다.
제18 양태에 따르면, 중합성 조성물이 제14 양태 내지 제17 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 중합성 조성물에 첨가되는 폴리이소(티오)시아네이트는 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 40의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제19 양태에 따르면, 중합성 조성물이 제14 양태 내지 제17 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 중합성 조성물에 첨가되는 폴리이소(티오)시아네이트는 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 50의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제20 양태에 따르면, 중합성 조성물이 제14 양태 내지 제19 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 중합성 조성물에 첨가되는 폴리이소(티오)시아네이트는 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 적어도 60의 투과 백분율(%T)을 갖는다.
제21 양태에 따르면, 중합성 조성물이 제14 양태 내지 제20 양태 중 어느 하나에 따라 제공되며, 하나 이상의 회분의 방향족 폴리이소(티오)시아네이트의 투과 백분율을 결정하는 단계는 방향족 이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm에서의 광을 포함하는 광원으로 조사하는 단계; 및 310 nm ± 2 nm에서의 %T를 측정하는 단계에 의해 수행된다.
제22 양태에 따르면, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때, 낮은 기포 및/또는 낮은 황색 지수(ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm에서의 광을 생성하는 광원으로 조사하는 단계; 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 통해 통과하는 광의 투과도 또는 흡광도 값을 수득하는 단계; 투과도 또는 흡광도 값으로부터 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는지를 결정하는 단계를 포함하고, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 이는 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때 낮은 버블링 및/또는 낮은 황색 지수, 높은 굴절율의 광학 물품을 제조한다.
제23 양태에 따르면, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때, 낮은 기포 및/또는 낮은 황색 지수(ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 제22 양태에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질과 폴리올 또는 폴리티올의 공중합에 의해 제조되는 공중합체로부터 제조되는 높은 굴절률의 광학 물품에서 허용 가능하거나 허용 가능하지 않은 버블링 및/또는 낮은 황색 지수를 생성하는 이의 능력에 따라 분류하는 단계를 추가로 포함하고, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 조성물이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분은 허용 가능하게 낮은 버블링 및/또는 낮은 황색 지수를 생성한다.
제24 양태에 따르면, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때, 낮은 기포 및/또는 낮은 황색 지수(ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 제22 양태 또는 제23 양태에 따라 제공되며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 조성물이 또한 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 60의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물의 회분은 허용 가능한 낮은 버블링 및/또는 황색 지수를 생성한다.
제25 양태에 따르면, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때, 낮은 기포 및/또는 낮은 황색 지수(ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 제22 양태 내지 제24 양태에 따라 제공되며, 광학 물품은 렌즈이다.
제26 양태에 따르면, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때, 낮은 기포 및/또는 낮은 황색 지수(ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 제22 양태 내지 제25 양태에 따라 제공되며, 폴리이소(티오)시아네이트는 m-자일릴렌 디이소시아네이트이다.
제27 양태에 따르면, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때, 낮은 기포 및/또는 낮은 황색 지수(ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 제22 양태 내지 제26 양태에 따라 제공되며, 폴리올 또는 폴리티올은 4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올; 1,5-디메르캅토-3-티아펜탄; 2,3-비스((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올; 또는 5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸의 혼합물이다.
제28 양태에 따르면, 성형 물품의 제조 방법이 제공되며, 제14 양태 내지 제21 양태 중 어느 하나에 따른 중합성 조성물을 제조하는 단계; 중합성 조성물을 몰드 내로 도입하는 단계; 및 적어도 부분적으로 중합성 조성물을 몰드 내에서 경화시키는 단계를 포함한다.
도 1: 실시예에 기재된 mXDI 샘플에 대한 UV-가시광선 투과% 대 파장을 도시하는 그래프.
도 2: 실시예에 기재된 mXDI 샘플에 대한 중합물(polymerizate)의 황색 지수 대 투과 백분율(%T)을 도시하는 그래프.
본원에 사용된 관사("a", "an", 및 "the")는 달리 분명하게 그리고 명백하게 하나의 지시 대상으로 제한되지 않는 한, 복수의 지시 대상을 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 개시된 모든 범위 또는 비는 그 중에 포함되는 임의 및 모든 하위 범위 또는 하위 비를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위 또는 비는 1의 최소값 및 10의 최대값 사이의(그리고 포함하는) 임의 및 모든 하위 범위; 즉, 1 이상의 최소값으로 시작하며 10 이하의 최대값으로 끝나는 모든 하위 범위 또는 하위 비, 예컨대 비제한적으로 1 내지 6.1, 3.5 내지 7.8, 및 5.5 내지 10을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
작동 실시예 외에 또는 달리 명시되는 경우, 본 명세서 및 청구 범위에서 사용되는 성분의 양, 반응 조건 등을 표현하는 모든 수는 용어 "약"에 의해 모든 예에서 수식되는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 제공된 방법은 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물의 샘플을 분석하는 데 투과도 척도를 사용하여 방향족 폴리이소(티오)시아네이트, 예컨대 mXDI와 적합한 폴리티올 또는 폴리올, 예컨대 디-티올 또는 디올의 중합에 의해 제조되는 공중합체로부터 제조되는 광학 물품, 예컨대 렌즈에서의 기포 또는 황변의 존재를 예측한다. 방향족 폴리이소(티오)시아네이트, 예컨대 mXDI는 물 및 불순물에 매우 민감할 수 있으며, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트와 적합한 폴리티올 또는 폴리올의 중합 반응으로부터 생성되는 중합물로부터 제조되는 광학 물품에서 기포 또는 황변이 형성되도록 한다. 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물, 예컨대 mXDI 조성물 내의 불순물은 이소(티오)시아네이트 단량체 화합물에 따라 특히 페놀, 디클로로벤젠, 비스(클로로메틸)벤젠, 및/또는 클로로-자일릴렌 이소시아네이트, 예컨대 분해 생성물을 포함할 수 있다. 화합물 또는 조성물과 관련하여, 용어 "폴리이소(티오)시아네이트"는 일괄적으로 폴리이소시아네이트 화합물 또는 조성물, 및 폴리이소티오시아네이트 화합물 또는 조성물 둘 모두를 지칭한다.
양태에서, 중합체 조성물의 제조 방법이 제공된다. 중합체 조성물은 전구체, 예컨대 단량체 및 거대단량체(macromer)로부터 제조된다. 임의의 적합한 반응 조건, 촉매, 보조 인자, 또는 가교제가 이용되어 중합체 조성물을 제조하기 위해 사용되는 중합 반응을 실시할 수 있다. 본원에 제시된 중합 방법에서, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 중합 반응을 실시하기 전에 그리고 전형적으로 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 중합 반응 혼합물(중합성 조성물)에 첨가하기 전에 분석되어 중합 반응 혼합물에 사용되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분이 중합물(중합 반응의 반응 생성물) 내의 황변 및/또는 기포 형성을 방지하기에 충분한 품질인지를 결정한다. "회분"이란, 임의의 부피의 조성물을 의미하며, 예를 들어 수용되는 조성물의 완전한 로트, 또는 이의 임의의 일부를 지칭한다.
회분의 투과도는 예를 들어 제조, 출하 즉시, 규칙적 간격으로, 또는 사용하기 직전에 한번 또는 여러 차례 시험될 수 있다. 임의의 적합한 분광광도 방법이 사용되어 투과 백분율을 결정할 수 있다. 마찬가지로, 투과 백분율에 관련된 특성, 예컨대 흡광도 값은 투과 백분율로 변환되어 샘플이 예를 들어 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된 석영 큐벳을 통해 1 센티미터의 광학 거리로 310 nm의 파장에서 측정된 적어도 35의 투과 백분율(%T)의 요건을 충족시키는지는 결정할 수 있다. 예를 들어 그리고 제한 없이, 비어-램버트 법칙 및 적절한 방정식을 사용하여 투과도 및 흡광도 값을 상호 변환할 수 있다.
방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 품질 척도로서, 회분은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T), 적어도 40%T, 또는 적어도 50%T의 투과도를 갖는다. 이와 같이 측정된 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 추가의 용매를 배재하여 "순수(neat)"할 수 있다. 대안적으로, 상기 물질은 이들 다른 성분이 본원에 기재된 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 품질을 결정하는 능력을 방해하지 않는 한, 용매 및/또는 다른 성분을 포함할 수 있다.
투과도는 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 측정될 수 있다. 대안적으로, 투과도는 임의의 적합한 파장, 예를 들어 310　nm ± 2 nm 및 임의의 적합한 큐벳 또는 분광광도 시스템에서 임의의 적합한 보정 표준물 또는 보정 방법으로 측정되어 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서의 측정 등가물을 수득할 수 있다.
310 nm ± 2 nm에서 투과도를 측정하는 것 이외에 또는 대안으로서, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물의 회분의 투과도는 또한 제2 파장, 예컨대 320 nm ± 2 nm에서 측정될 수 있다. 중합 반응에서의 사용을 위해, 회분은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 적어도 60의 투과 백분율(%T)의 투과도를 가질 수 있다. 310 nm에서의 투과도 측정과 같이, 임의의 적합한 측정 방법이 사용되어 회분이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 적어도 60의 투과 백분율(%T)의 투과도를 갖는 요건을 충족시키는지를 결정할 수 있다.
본원에 제공된 방법 및 조성물에서, 중합성 조성물은 명시된 투과도 요건을 충족시키는지를 제조 후 및 중합 전에 적어도 한번 시험 및 검증, 확인, 또는 증명되었던 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 포함한다. 이러한 검증, 확인, 또는 증명은 중합 반응에서 조성물의 사용 전의 임의의 시간에 이루어질 수 있다.
양태에서, 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때 낮은 헤이즈, 무-기포, 및/또는 낮은 황색 지수(예를 들어, ASTM 방법 E313), 높은 굴절률의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법이 또한 본원에 제공된다. 본 방법은 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질(예를 들어, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 단량체 조성물)의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm에서의 광을 생성하는 광원으로 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 다음으로, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 통해 통과하는 광의 투과도 또는 흡광도 값(들)이 수득될 수 있다. 투과도 또는 흡광도 값으로부터, 이소(티오)시아네이트 물질이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는지가 결정될 수 있다. 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때 거의 기포가 없는, 낮은 황색 지수, 높은 굴절률의 광학 물품을 제조할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "이소시아네이트" 및 관련 용어는 적어도 하나의 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물을 지칭한다. "폴리이소시아네이트"는 적어도 2개의 이소시아네이트(-NCO)기를 포함한다. "방향족 이소시아네이트"는 적어도 하나의 이소시아네이트(-NCO)기가 방향족기에 직접 또는 간접적으로, 예컨대 하나 이상의 메틸렌기를 통해 부착되는, 방향족기를 포함하는 이소시아네이트를 지칭한다. "방향족 디이소시아네이트"은 2개의 이소시아네이트(-NCO)기 및 방향족기를 포함하는 이소시아네이트, 예컨대 mXDI를 지칭하며, "방향족 폴리이소시아네이트"는 적어도 2개의 이소시아네트(-NCO)기 및 방향족기를 포함하는 이소시아네이트, 예컨대 mXDI를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "이소티오시아네이트" 및 관련 용어는 적어도 하나의 이소티오시아네이트기(-NCS)를 포함하는 화합물을 지칭한다. "폴리이소티오시아네이트"는 적어도 2개의 이소티오시아네이트(-NCS)기를 포함한다. "방향족 이소티오시아네이트"는 적어도 하나의 이소티오시아네이트(-NCS)기가 방향족기에 직접 또는 간접적으로, 예컨대 하나 이상의 메틸렌기를 통해 부착되는, 방향족기를 포함하는 이소티오시아네이트를 지칭한다. "방향족 디이소티오시아네이트"는 2개의 이소티오시아네이트(-NCS)기 및 방향족기를 포함하는 이소티오시아네이트를 지칭하며, "방향족 폴리이소티오시아네이트"는 적어도 2개의 이소티오시아네이트(-NCS)기 및 방향족기를 포함하는 이소티오시아네이트를 지칭한다.
본 발명의 방법에 이용되거나 이에 의해 평가될 수 있는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트의 부류는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물; 하나 이상의 티오에테르 연결을 포함하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물; 하나 이상의 디설파이드 연결을 포함하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물; 및 적어도 하나의 이소티오시아네이트기 및 적어도 하나의 이소시아네이트기 둘 모두를 포함하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물이 선택될 수 있는 방향족 폴리이소시아네이트 화합물의 예는 1,2-디이소시아나토벤젠, 1,3-디이소시아나토벤젠, 1,4-디이소시아나토벤젠, 톨릴렌 디이소시아네이트, 2,4-디이소시아나토톨루엔, 2,6-디이소시아나토톨루엔, 에틸페닐렌 디이소시아네이트, 이소프로필페닐렌 디이소시아네이트, 디메틸페닐렌 디이소시아네이트, 디에틸페닐렌 디이소시아네이트, 디이소프로필페닐렌 디이소시아네이트, 트리메틸벤젠 트리이소시아네이트, 벤젠 트리이소시아네이트, 바이페닐 디이소시아네이트, 톨루이딘 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트), 4,4'-메틸렌비스(2-메틸페닐 이소시아네이트), 바이벤질-4,4'-디이소시아네이트, 비스(이소시아나토페닐)에틸렌, 비스(이소시아네이트메틸)벤젠, 자일릴렌 디이소시아네이트, 비스(이소시아나토에틸)벤젠, 비스(이소시아나토프로필)벤젠, α,α,α',α'-테트라메틸자일릴렌 디이소시아네이트, 비스(이소시아나토부닐)벤젠, 비스(이소시아나토메틸)나프탈렌, 비스(이소시아나토메틸페닐)에테르, 비스(이소시아나토에틸)프탈레이트, 2,5-디(이소시아나토메틸)푸란, 및 이의 둘 이상의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물이 선택될 수 있는 방향족 폴리이소시아네이트 화합물의 비제한적 예는 m-자일릴렌 디이소사이네이트(mXDI)이다.
방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물이 선택될 수 있는 방향족 폴리이소티오시아네이트 화합물의 예는 1,2-디이소티오시아나토 벤젠, 1,3-디이소티오시아나토 벤젠, 1,4-디이소티오시아나토 벤젠, 2,4-디이소티오시아나토 톨루엔, 2,5-디이소티오시아나토-m-자일렌, 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소티오시아네이트), 4,4'-메틸렌비스(2-메틸페닐 이소티오시아네이트), 4,4-메틸렌비스(3-메틸페닐 이소티오시아네이트), 4,4'-디이소티오시아나토 벤조페논, 4,4'-디이소티오시아나토-3,3'-디메틸 벤조페논, 또는 비스(4-이소티오시아나토페닐)에테르, 및 이의 둘 이상의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물이 선택될 수 있는, 하나 이상의 설파이드 연결을 포함하는 방향족 폴리이소시아네이트의 예는 2-이소시아나토페닐-4-이소시아나토페닐 설파이드, 비스(4-이소시아나토페닐)설파이드, 비스(4-이소시아나토메틸페닐)설파이드, 및 이의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물이 선택될 수 있는, 하나 이상의 디설파이드 연결을 포함하는 방향족 폴리이소시아네이트의 예는 비스(4-이소시아나토페닐)디설파이드, 비스(2-메틸-5-이소시아나토페닐)디설파이드, 비스(3-메틸-5-이소시아나토페닐)디설파이드, 비스(3-메틸-6-이소시아나토페닐)디설파이드, 비스(4-메틸-5-이소시아나토페닐)디설파이드, 비스(4-메톡시-3-이소시아나토페닐)디설파이드, 및 이의 둘 이상의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
본원에 사용된 "선형 또는 분지형" 기의 열거, 예컨대 선형 또는 분지형 알킬은 메틸렌기 또는 메틸기; 선형인 기, 예컨대 선형 C2-C10 알킬기; 및 적절하게 분지된 기, 예컨대 분지형 C3-C10 알킬기를 포함하는 것으로 본원에서 이해된다.
적합한 폴리올 또는 폴리티올은 본원에 기재된 방향족 폴리이소(티오)시아네이트와 결합되거나, 중합성 조성물 내에서 중합되어 공중합체, 예컨대 폴리우레탄 및 폴리티오우레탄 중합체를 제조할 수 있다. 적합한 폴리올의 예는 알킬렌 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 및 네오펜틸 글리콜; 수소화 비스페놀 A; 사이클로헥산디올; 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 부틸 에틸 프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 및 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판디올을 포함하는 프로판디올; 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 및 2-에틸-1,4-부탄디올을 포함하는 부탄디올; 트리메틸 펜탄디올 및 2-메틸펜탄디올을 포함하는 펜탄디올; 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 사이클로헥산디메탄올; 1,6-헥산디올을 포함하는 헥산디올; 2-에틸-1,3-헥산디올, 카프로락톤디올(예를 들어, 에프실론-카프로락톤 및 에틸렌 글리콜의 반응 생성물); 하이드록시알킬화 비스페놀; 폴리에테르 글리콜, 예를 들어 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜; 트리메틸올 프로판, 디-트리메틸올 프로판, 펜타에리스리톨, 디-펜타에리스리톨, 트리메틸올 에탄, 트리메틸올 부탄, 디메틸올 사이클로헥산, 글리세롤, 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 등을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
적합한 폴리티올 조성물은 적어도 2개의 티올기를 포함하는 폴리티올 화합물 (A)를 포함한다. 일부 실시형태의 경우, 폴리티올 화합물 (A)는 적어도 3개의 티올기를 포함한다. 일부 추가의 실시형태의 경우, 폴리티올 화합물 (A)는 2 내지 10개의 티올기, 또는 2 내지 8개의 티올기, 또는 2 내지 6개의 티올기, 또는 2 내지 5개의 티올기를 열거된 수를 포함하여 포함한다. 일부 추가의 실시형태의 경우, 폴리티올 화합물 (A)는 2, 3, 4, 5, 또는 6개의 티올기를 포함한다. 폴리티올 화합물 (A)는 일부 실시형태의 경우 선택적으로 적어도 하나의 하이드록실기, 예컨대 비제한적으로 0, 1, 2, 또는 3개의 하이드록실기를 포함한다.
폴리티올 화합물 (A)는 일부 실시형태의 경우 다음 화학식 (A-II)로 표시된다,
Figure pct00001
폴리티올 화합물 (A)는 일부 추가의 실시형태의 경우 다음 화학식 (A-III)으로 표시된다,
Figure pct00002
.
화학식 (A-III)에 관하여: p는 0 내지 4이고; x, t, t', z, 및 z'는 각각 독립적으로 각각의 p에 대해 0 내지 4이다. 일부 실시형태의 경우 그리고 화학식 (A-III)에 관하여 추가로: p는 0 내지 3이고; x, t, t', z, 및 z'는 각각 독립적으로 각각의 p에 대해 0 내지 3이다.
폴리티올 화합물 (A)가 선택될 수 있는 폴리티올의 예는 1,2-에탄디티올, 1,2-프로판디티올, 1,3-프로판디티올, 1,2,3-프로판트리티올, 테트라키스(메르캅토메틸)메탄, 트리메틸올프로판, 트리스(2-메르캅토아세테이트), 트리메틸올프로판 트리스(3-메르캅토프로피오네이트), 트리메틸올에탄 트리스(2-메르캅토아세테이트), 트리메틸올에탄 트리스(3-메르캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨 테트라키스(2-메르캅토아세테이트), 펜타에리스리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트), 1,2,3-트리스(메르캅토메틸티오)프로판, 1,2,3-트리스(2-메르캅토에틸티오)프로판, 1,2,3-트리스(3-메르캅토프로필티오)프로판, 1,5-디메르캅토-3-티아펜탄, 4-메르캅토메틸-1,8-디메르캅토-3,6-디이아옥탄, 5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리타아운데칸, 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 7-(메르캅토메틸)-3,6,9,12-테트라티아테트라데칸-1,14-디티올, 테트라키스(메르캅토메틸티오메틸)메탄, 테트라키스(2-메르캅토에틸티오메틸)메탄, 테트라키스(3-메르캅토프로필티오메틸)메탄, 비스(2,3-디메르캅토프로필)설파이드, 1,1,3,3-테트라키스(메르캅토메틸티오)프로판, 1,1,2,2-테트라키스(메르캅토메틸티오)에탄, 4,6-비스(메르캅토메틸티오)-1,3-디티아사이클로헥산, 트리스(메르캅토메틸티오)메탄, 트리스(메르캅토에틸티오)메탄, 및 이의 둘 이상의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
하이드록실기를 포함하는 폴리티올 화합물 (A)의 예는 2,3-디메르캅토-1-프로판올; 1,3-디메르캅토프로판-2-올; 2,3-비스((2-메르캅토에틸)티오)프로판-1-올; 1,3-비스((2-메르캅토에틸)티오)프로판-2-올; 3-메르캅토-2-((2-메르캅토에틸)티오)프로판-1-올; 2-((2-메르캅토에틸)티오)-3-((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올; 2,3-비스((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올; 글리세린 비스(2-메르캅토아세테이트); 글리세린 비스(3-메르캅토프로피오네이트); 1,3-디메르캅토-2-프로판올; 트리메틸올프로판 비스(2-메르캅토아세테이트); 트리메틸올프로판 비스(3-메르캅토프로피오네이트); 펜타에리스리톨 트리스(2-메르캅토아세테이트); 펜타에리스리톨 비스(3-메르캅토프로피오네이트); 및 펜타에리스리톨 트리스(3-메르캅토프로피오네이트)를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
폴리티올 화합물 (A)는 일부 실시형태의 경우 화학식 (A-3) 내지 (A-8)로 표시되는 다음 폴리티올 화합물 중 적어도 하나 및 이의 둘 이상의 조합으로부터 선택된다.
Figure pct00003
Figure pct00004
폴리티올 화합물 (A)가 제조될 수 있는 방법은 일부 실시형태의 경우 폴리티올 화합물 (A)의 단리 동안 산 및/또는 염기의 사용을 포함한다. 따라서, 폴리티올 화합물 (A)는 일부 실시형태의 경우 산성 pH 또는 염기성 pH를 가질 수 있다. 비제한적 예시의 목적을 위해, 과량의 산, 예컨대 HCl이 사용되는 경우, 단리된 폴리티올 화합물 (A)는 산성 pH를 가질 수 있다. 추가의 비제한적 예시의 목적을 위해, 과량의 염기, 예컨대 NaOH가 사용되는 경우, 수득되는 폴리티올 화합물 (A)는 염기성 pH를 가질 수 있다.
(i) 상기 본원에 기재된 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질 및 (ii) 폴리티올 또는 폴리올 조성물, 예컨대 폴리티올 화합물 (A)를 포함하는 중합성 조성물이 또한 본원에 제공된다. 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 적어도 2개의 이소(티오)시아네이트기를 포함한다. 일부 실시형태의 경우, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 2 내지 6, 또는 2 내지 5, 또는 2 내지 4, 또는 2 내지 3개의 이소(티오)시아네이트기를 포함한다.
중합성 조성물의 중합물이 또한 본원에 제공된다. 중합물은 중합성 조성물을 본원에 기재된 다수의 양태 또는 실시형태에 따라 중합(또는 경화)시킴으로써 제조된다.
중합성 조성물은 중합물을 형성하기 위해 임의의 적합한 방법(들)에 의해 경화될 수 있다. 일부 추가의 실시형태의 경우, 중합성 조성물은 25℃ 내지 90℃ 범위의 온도, 예컨대 주위 온도, 예컨대, 약 25℃의 실온에서 경화된다. 일부 추가의 실시형태의 경우, 중합성 조성물은 승온(주위 실온 초과)에 대한 노출에 의해 경화된다. 본원에 사용된 바와 같이, "경화된"이란, 3차원 가교 네트워크가 폴리티올 조성물의 티올기와 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 이소(티오)시아네이트기 사이와 같은 공유 결합 형성에 의해 형성되는 것을 의미한다. 중합성 조성물이 경화되는 온도는 가변적이며, 경화가 실시되는 시간의 양에 따라 부분적으로 좌우된다. 일부 실시형태의 경우, 중합성 조성물은 90℃ 내지 204℃, 또는 100℃ 내지 177℃, 또는 110℃ 내지 140℃의 승온에서 20 내지 240분의 기간 동안 경화된다.
본 발명에 따르면, 중합성 조성물의 중합물을 포함하는 광학 요소가 또한 제공된다. 광학 요소의 부류는 안과 물품, 디스플레이 물품, 창, 거울, 능동형 액정셀 물품, 및 수동형 액정셀 물품을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
안과 물품의 예는 교정 렌즈, 비-교정 렌즈, 컨택트 렌즈, 안구내 랜즈(intra-ocular lense), 돋보기(magnifying lense), 보호 렌즈, 및 바이저(visor)를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 디스플레이 물품의 예는 스크린, 모니터, 및 보안 요소를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
기재된 투과도 요건을 충족시키는 본원에 기재된 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질과 폴리티올 또는 폴리올 조성물을 함께 혼합함으로써 중합성 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 성형 물품의 형성 방법이 또한 본원에 제공된다. 선택적으로, 본 방법은 중합성 조성물을 몰드 내로 도입하는 단계; 및 중합성 조성물을 상기 몰드 내에서 경화시키는 단계를 포함한다.
방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물, 및 폴리티올 또는 폴리올 조성물은 임의의 적합한 혼합 방법(들)을 사용하여 함께 혼합될 수 있다. 적합한 혼합 방법의 예는 예컨대 적절한 용기 내에서의, 회분 혼합, 예컨대 하나 이상의 임펠러를 포함하는 혼합 탱크; 예컨대 고정 혼합기 및/또는 압출기 내에서의, 연속식 혼합; 예컨대 몰드 주입 헤드의 혼합 챔버 내에서의, 충돌 혼합(impingement mixing); 및 이러한 혼합 방법의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
혼합에 의해 형성된 후, 중합성 조성물은 임의의 적절한 방법(들)에 의해 몰드 내로 도입될 수 있다. 중합성 조성물은 비제한적으로 예컨대 비커 또는 다른 용기로부터의, 붓기; 및/또는 예컨대 몰드 주입 헤드로부터의, 주입을 포함하는 방법에 의해 몰드 내로 도입될 수 있다. 일부 실시형태의 경우, 몰드는 다중-부분 몰드, 예컨대 적어도 하나의 주입 포트 및 선택적으로 하나 이상의 가스켓을 포함하는 2-부분 몰드이다.
몰드 내로 도입 후, 중합성 조성물은 몰드 내에서 경화될 수 있다. 용어 "경화된"은 본원에 이전에 정의된 바와 같다. 중합성 조성물은 실온, 예컨대 약 25℃; 승온, 예컨대 90℃ 내지 204℃, 또는 100℃ 내지 177℃, 또는 110℃ 내지 140℃; 또는 이의 임의의 조합에서 20 내지 240분의 기간 동안 몰드 내에서 경화될 수 있다. 일부 실시형태의 경우, 중합성 조성물은 실질적으로 몰드 내에서 완전히 경화된다.
일부 실시형태의 경우, 경화 후 몰드 내의 중합성 조성물, 수득된 중합물은 전형적으로 몰드로부터 제거된다. 중합물은 하나 이상의 추가 단계, 예컨대 비제한적으로 그라인딩(grinding); 표면 세정; 표면 처리, 예컨대 에칭 및/또는 플라즈마 처리; 하나 이상의 층, 예컨대 비제한적으로 보호층, 염색층(tinted layer), 및/또는 반사 방지층; 및 이의 조합을 중합물의 적어도 하나의 표면 위에 형성하는 것에 적용될 수 있다.
본원에 제시된 예에서, 300 nm 내지 325 nm의 파장 범위 내, 또는 310 nm의 단일 파장에서의 광의 투과 백분율을 사용하여 낮은 버블링 및 황색 지수의 중합물을 제조하기 위한 샘플의 적합성을 예측한다. 이론에 구속되지 않고, 기타 표준 방법에 의해 검출될 수 없는 극미량의 불순물은 대량의 샘플에 대한 굴절률에서의 약간의 차이를 나타내며, 자외선 스펙트럼의 선택된 부분에 걸쳐 투과 백분율이 감소되도록 하는 것으로 여겨진다. %T는 다양한 방법에서 정량화될 수 있다. 일 예에서, 여러 가지 광학 시스템이 사용될 수 있다. 투과도 값을 수득하는 데 사용되는 파장의 선택은 본원에 기재된 바와 같이 중합될 때 낮은 버블링 및 황변을 갖는 폴리우레탄 및 폴리티오우레탄 중합체 조성물, 및 광학 물품을 제조할 수 있는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 효과적으로 판별하기 위해 어느 정도 달라질 수 있다. 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된 석영 큐벳을 통해 1 센티미터의 광학 거리로 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 샘플은 투과도 또는 흡광도의 임의의 동등한 척도로 식별될 수 있다.
분해된 방향족 폴리이소(티오)시아네이트에서 발견되는 불순물의 성질, 및 투과도 및 흡광도의 물리적 특성때문에, mXDI 이외의 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 mXDI와 대략 동일한 파장 범위에서 투과도가 달라지는 것으로 예상된다. 불순물의 비제한적 예는 폴리이소(티오)시아네이트가 수분에 노출될 때 형성되는 우레아 및 뷰렛 생성물을 포함할 수 있다.
본원의 방법의 경우, 300 nm 내지 325 nm의 임의의 파장, 예컨대 310 nm, 311 nm, 312 nm, 313 nm, 314 nm, 또는 315 nm에서 광의 흡광도와 같은 스펙트럼 특성을 측정하는 데 사용될 수 있는 투과 백분율(%T) 또는 임의의 다른 광학 특성이 측정될 수 있거나, 300 nm 내지 325 nm 범위 내의 임의의 범위, 예컨대 300 nm 내지 400 nm, 300 nm 내지 375 nm, 300 nm 내지 350 nm, 300 nm 내지 325 nm, 또는 305 nm 내지 315 nm에 대해, 또는 임의의 전술한 것의 하위 범위, 예컨대, 예를 들어 그리고 제한 없이, 305 nm 내지 320 nm, 306 nm 내지 318 nm에 대해 사용되어, 중합되어 허용 가능하지 않게 높은 황색 지수 또는 버블링을 갖는 폴리우레탄 및 폴리티오우레탄 중합체 조성물, 및 높은 굴절률의 광학 물품을 제조할 수 있는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질로부터, 낮은 황색 지수 및/똔느 버블링을 갖는 폴리우레탄 및 폴리티오우레탄 중합체 조성물, 및 높은 굴절률(예를 들어, η > 1.6)의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 효과적으로 판별할 수 있다.
"광원"은 임의의 명시된 스펙트럼에서 광을 방출하며, 가간섭성(coherent)(예를 들어, 레이저) 또는 비간섭성(예를 들어, 램프)일 수 있다. 본원의 목적을 위해, 광원은 300 nm 내지 325 nm의 자외선(UV) 범위 내에서 방출하지만, 더 넓거나 더 좁은 스펙트럼을 생성할 수 있다. 광범위한 스펙트럼 광원이 예를 들어 본원에 기재된 방법을 위한 적합한 UV 방출과 함께 가시광선 범위의 큰 부분을 포함하여 사용될 수 있다. 전형적 분광광도계가 사용되어 본원에 기재된 방법을 위해 투과도 또는 흡광도 스펙트럼을 측정할 수 있으며, 단일 파장 또는 파장 범위에 걸쳐 측정하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 본원의 수많은 변경 및 변형이 당업자에게 명백할 것이기 때문에 오직 예시적인 것으로 의도되는 다음 실시예에서 보다 구체적으로 설명된다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 부 및 모든 백분율은 중량 기준이다.
실시예
mXDI의 투과 백분율(%T)의 측정
m-자일릴렌 디이소시아네이트(mXDI)의 샘플을 다음 절차에 따라 310 nm 및 320 nm에서의 투과 백분율에 대해 평가하였다. 기준선 보정된 투과 백분율 측정은 Cary 300 UV-Vis 분광광도계로 수행하였다. 자외선-가시광선(UV-Vis) 투과 백분율 값은 +/- 0.2 nm의 파장 정확도로 800 내지 200 nm의 파장 범위에 걸쳐 수득하였다. 스펙트럼 대역폭 및 파장축 데이터 지점 간격은 각각 2.0 nm 및 1.0 nm로 설정하였다. 일치하는 1 cm의 경로-길이 UV 등급 석영 큐벳 쌍을 분석을 위해 사용하였다. 하나의 큐벳을 이소시아네이트 단량체로 채우고, 샘플 빔 위치에 놓고, 두 번째는 탈이온수로 채우고, 기기의 참조 빔 위치에 놓았다. 각각의 샘플의 투과 백분율은 표 1에 기록된 바와 같이 310 nm 및 320 nm에서 기록하였다.
Figure pct00005
도 1은 시험된 각각의 mXDI 회분에 대한 %T 대 파장 사이의 관계를 나타내는 그래프를 제공한다. 이 그래프는 310 nm, 또는 305 내지 320 nm, 예컨대 311 nm, 312 nm, 313 nm, 314 nm, 315 nm, 316 nm, 317 nm, 318 nm, 319 nm, 또는 320 nm에서의 %T를 사용하여 허용 가능한 황색 지수 및 버블링을 생성할 수 있는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트, 예컨대 mXDI의 회분을 구별하였다.
캐스팅 절차(casting procedure)
샘플 A 내지 F는 각각 다음 일반적 캐스팅 절차에 따라 5 kg의 회분으로 제형화하여 실시예 1 내지 6의 캐스트 물품을 제공하였다.
Figure pct00006
먼저, 표 2에 따라, 명시된 m-자일릴렌 디이소시아네이트(mXDI, 52 중량부), 디메틸주석 디클로라이드(총 회분에 대해 110 ppm), 및 ZELEC® UN(Stepan Company로부터 입수 가능한 몰드 이형제; 총 회분에 대해 1200 ppm)을 18℃로 설정된 10 L의 반응기 내로 충전하였다. 내용물은 진공(<15　torr) 하에 30분 동안 혼합하였다. 진공을 배출하고, 2,3-비스((2-메르캅토에틸)티오)-1-프로판티올(42 중량부, 650 ± 100 ppm의 물 함량을 가짐)을 도입하고, 수득된 균질한 용액을 진공(<15 torr) 하에 140 rpm에서 1시간 동안 혼합하였다. 진공을 배출하고, 질소를 도입하였다. 40 rpm에서의 혼합을 2.5시간 동안 지속하였다. 수득된 용액을 5 ㎛의 Polycap™HD 여과 캡슐을 통해 여과하고, 테이프로 고정된 유리 몰드 내로 주입하였다. 유리 몰드는 중심에서 85 mm 직경 및 8 mm 두께를 갖는 베이스 5 플라노 렌즈(base 5 plano lens)를 제조하도록 구성되었다. 몰드를 오븐 내에 넣고, 15℃에서 120℃로 약 16시간의 기간에 걸쳐 점진적으로 가열한 다음 120℃에서 중합 반응이 완료되도록 충분한 시간, 보통 적어도 4시간 동안 유지하였다. 중합의 완료 후, 몰드를 오븐으로부터 제거하고, 캐스트 렌즈를 몰드로부터 배출하였다. 총 55개의 렌즈를 실시예 1 내지 6 각각으로부터 성형하였다.
결과
각각의 실시예 조성물 중 10개의 무작위 렌즈 샘플을 Hunter Associates Laboratory, Inc.로부터 구매한 Hunter UltraScan® Pro 기기에 의해 황색 지수에 대해 측정하였다. 황색 지수는 EasyMatchQC 소프트웨어를 사용하여 수득하였다. 측정은 다음 방정식에 의해 확인하였다:
Figure pct00007
상기 식에서, Cx는 D65/10℃에 대한 1.3013의 표준 계수이고, Cz는 D65/10℃에 대한 1.1498의 표준 계수이다. X, Y, 및 Z는 각각의 샘플과 관련된 결과 값이다. 10개의 대표 샘플의 평균으로서의 결과를 표 3에 나타낸다.
각각의 캐스트 조성물에 대한 55개의 모든 렌즈를 기포에 대해 육안으로 검사하였다. 이어서, 렌즈에 존재하며 육안으로 가시적인 모든 기포를 렌즈의 바깥쪽 모서리로부터 측정하였다. 렌즈의 바깥쪽 모서리의 3 mm 내부에 수용되는 임의의 기포는 허용 가능한 것으로 여기고, 바깥쪽 모서리로부터 측정된 렌즈 내로 3 mm 보다 먼 곳에서 발견된 임의의 기포는 중심 기포로 간주하고, 검사에서 불합격시켰다. 3 mm 모서리 영역을 넘는 가시적 기포를 갖지 않은 렌즈는 3 mm 모서리를 따라 기포가 존재할지라도 통과로 간주하였다. 중심 기포 시험의 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pct00008
도 2는 시험된 mXDI 회분에 대한 황색 지수 및 %T 사이의 관계를 도시하는 그래프를 제공하며, mXDI의 증가된 %T(예를 들어, 310 nm에서의 적어도 35%T, 및/또는 320 nm에서의 적어도 60%T)는 허용 가능한 황색 지수와 관련된 것을 예증한다.
본원에 인용된 모든 문서, 예컨대 비제한적으로 공표된 특허 및 특허 출원은 달리 명시되지 않는 한, 그 전체 내용이 "인용되어 포함"된 것으로 간주되어야 한다.
실시형태는 다양한 예에 관하여 설명되었다. 변경 및 개조가 전술한 실시예를 읽고, 이해하면 달리 발생할 것이다. 따라서, 전술한 실시예는 본 개시내용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (22)

  1. 중합체 조성물의 제조 방법으로서, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질과 적어도 하나의 폴리올 또는 폴리티올의 혼합물을 포함하는 중합성 조성물을 중합시키는 단계를 포함하며, 중합성 조성물을 제조하는 데 사용되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 투과 백분율(%T)은 310 nm ± 2 nm의 파장에서 측정되고, 혼합물에 첨가되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T), 적어도 40%T, 또는 적어도 50%T를 갖고, 선택적으로, 320 nm ± 2 nm의 파장에서 측정되고, 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 적어도 60%T를 갖는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 방향족 디이소시아네이트인, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 m-자일릴렌 디이소시아네이트인, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리올 또는 폴리티올은 4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올, 1,5-디메르캅토-3-티아펜탄, 2,3-비스((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올, 5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 또는 이의 둘 이상의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합성 조성물을 중합시키기 전에, 중합성 조성물을 몰드 내로 주입하여 광학 물품을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광학 물품은 안과 물품인, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 안과 물품은 렌즈인, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 안과 물품은 안경 렌즈인, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합성 조성물을 중합시키기 전에,
    하나 이상의 회분의 폴리이소(티아)시아네이트 물질의 310 nm ± 2 nm에서의 투과 백분율을 결정하는 단계;
    100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 선택하는 단계; 및
    선택된 회분으로부터의 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질과 폴리티올을 조합하여 중합성 조성물을 제조하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 하나 이상의 회분의 폴리이소(티아)시아네이트 물질의 투과 백분율을 결정하는 단계는,
    상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm의 파장에서의 광을 포함하는 광원으로 조사하는 단계; 및
    310 nm ± 2 nm에서의 %T를 측정하는 단계에 의해 수행되는, 방법.
  11. 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물과 폴리올 또는 폴리티올 화합물의 혼합물을 포함하는 중합체 조성물을 제조하는 데 사용하기 위한 중합성 조성물로서, 상기 혼합물을 제조하는 데 사용되는 폴리이소(티오)시아네이트 조성물의 투과도는 310 nm ± 2 nm의 파장에서 결정되고, 상기 중합성 조성물에 첨가되는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 조성물은 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T), 적어도 40 %T, 또는 적어도 50%T를 갖고, 선택적으로, 320 nm ± 2 nm의 파장에서 측정되고, 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 적어도 60%T를 갖는, 중합성 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 방향족 디이소시아네이트인, 중합성 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트는 m-자일릴렌 디이소시아네이트인, 중합성 조성물.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리올 또는 폴리티올은,
    4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올;
    1,5-디메르캅토-3-티아펜탄;
    2,3-비스((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올; 또는
    5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸의 혼합물인, 중합성 조성물.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 회분의 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 투과 백분율을 결정하는 단계는,
    상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm의 파장에서의 광을 포함하는 광원으로 조사하는 단계; 및
    310 nm ± 2 nm에서의 %T를 측정하는 단계에 의해 수행되는, 중합성 조성물.
  16. 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때 낮은 기포(bubble) 및/또는 낮은 황색 지수(yellowness index)(ASTM 방법 E313), 높은 굴절율의 광학 물품을 제조하는 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 식별하는 방법으로서,
    상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분의 액체 샘플을 310 nm ± 2 nm에서의 광을 생성하는 광원으로 조사하는 단계;
    상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질을 통해 통과하는 광의 투과도 또는 흡광도 값을 수득하는 단계;
    투과도 또는 흡광도 값으로부터 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 갖는지를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 이는 중합성 조성물 내에서 폴리올 또는 폴리티올과 중합될 때 낮은 버블링(bubbling) 및/또는 낮은 황색 지수, 높은 굴절율의 광학 물품을 제조하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분을 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질과 폴리올 또는 폴리티올의 공중합에 의해 제조되는 공중합체로부터 제조되는 높은 굴절률의 광학 물품에서 허용 가능하거나 허용 가능하지 않은 버블링 및/또는 낮은 황색 지수를 생성하는 이의 능력에 따라 분류하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 조성물이 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 310 nm의 파장에서 적어도 35의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 회분은 허용 가능하게 낮은 버블링 및/또는 낮은 황색 지수를 생성하는, 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 물질의 조성물이 또한 100%의 단위 %T를 갖는 물로 보정된, 1 센티미터의 광학 거리를 갖는 석영 큐벳 내의 320 nm의 파장에서 60의 투과 백분율(%T)을 가질 때, 방향족 폴리이소(티오)시아네이트 화합물의 회분은 허용 가능하게 낮은 버블링 및/또는 황색 지수를 생성하는, 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 물품은 렌즈인, 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리이소(티오)시아네이트는 m-자일릴렌 디이소시아네이트, 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리올 또는 폴리티올은,
    4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올;
    1,5-디메르캅토-3-티아펜탄;
    2,3-비스((2-((2-메르캅토에틸)티오)에틸)티오)프로판-1-올; 또는
    5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸과 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸의 혼합물인, 방법.
  22. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 중합성 조성물을 제조하는 단계; 중합성 조성물을 몰드 내로 도입하는 단계; 및 적어도 부분적으로 중합성 중합체를 몰드 내에서 경화시키는 단계를 포함하는, 성형 물품의 제조 방법.
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