TW202128868A - 熱固化型鏡片組合物、熱固化型鏡片及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明是有關於一種熱固化型鏡片組合物、熱固化型鏡片及其製造方法。利用含有特定比例之多種(甲基)丙烯酸酯單體以及熱起始劑的熱固化型鏡片組合物,進行熱固化步驟後,以製得熱固化型鏡片。如此一來,不僅適用於1.50的熱固化型丙烯酸鏡片的規格且製程安定性高可降低生產風險與成本,所得之熱固化型鏡片更具有較佳耐熱性和高阿貝數值。
Description
本發明是有關於一種熱固化型鏡片組合物、熱固化型鏡片及其製造方法,特別是有關於一種製程安全性高、脫膜性佳、耐熱性佳與具有高阿貝數之熱固化型鏡片組合物、熱固化型鏡片及其製造方法。
由於科技產品的演進與發展,大眾對於樹脂鏡片與玻璃鏡片皆存在龐大的市場需求。從大眾配戴的眼鏡鏡片到光碟機讀取頭或相機使用的光學鏡頭等,皆需要使用到鏡片。例如常見的樹脂鏡片有聚碳酸酯(PC)鏡片、有機玻璃(PMMA)樹脂鏡片、熱固化型樹脂鏡片(例如商品名CR-39)等。
PC鏡片即聚碳酸酯,屬於熱塑性材料。這種材料存在耐熱性高,可耐油、潤滑脂和酸類作用,吸水性低,又具有高度尺寸穩定性。可稱的上是真正的安全鏡片。另外不過PC鏡片的缺點是不耐刮、耐化性差、應力大、容易開裂、與其他樹脂相容性差,在高度數時的色散現象也較嚴重。
PMMA鏡片是一種熱塑性樹脂,其材質主要為聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱有機玻璃,具有質輕,價廉等優點。然而PMMA鏡片由於受熱易變形,耐磨性差、耐化性差、抗衝擊性不好,得到的鏡片曲率穩定性不佳等缺陷,至今PMMA鏡片多用於低檔太陽眼鏡片。
熱固化型樹脂鏡片可以CR-39鏡片作為代表。CR-39鏡片具有化學穩定性好的優點、比重低、低色散、光穿透度佳、折射率可依需求做材料調整、易於加工、染色後不易掉色等優點,惟其耐磨性以及耐衝擊性較差。現在用於生產CR-39(Dially Glycol Carbonates)以所選用的起始劑IPP(diisopropyl peroxydicarbonate)為最大宗,但起始劑IPP需低溫保存(-10℃),且在聚合時極易發生爆炸,因此存在著製程安全性的疑慮。
有鑑於此,本發明提供一種製程安全性高、脫膜性佳、耐熱性佳與具有高阿貝數的熱固化型鏡片,以有效解決先前技術中所存在之問題。
本發明之目的在於提供一種熱固化型鏡片組合物,包含:
a) 單官能基(甲基)丙烯酸酯單體與多官能基(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一者;
b) 至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體;
c) 聚氨脂丙烯酸酯單體;
d) 鏈轉移劑,其限制條件為所述鏈轉移劑不包含二烯類鏈轉移劑;以及
e) 熱起始劑,
其中至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一種選自雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體,
其中,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為10重量份至25重量份。
本發明之另一目的在於提供一種熱固化型鏡片的製造方法,包含
(1)熱固化型鏡片組合物,包含:
a) 單官能基(甲基)丙烯酸酯單體與多官能基(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一者;
b) 至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體;
c) 聚氨脂丙烯酸酯單體;
d) 鏈轉移劑,其限制條件為所述鏈轉移劑不包含二烯類鏈轉移劑;以及
e) 熱起始劑,
其中至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一種選自雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體,其中,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,所述雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為10重量份至25重量份﹔
(2)將所述熱固化型鏡片組合物注入透光模具中,以形成模體;以加熱程序進行固化,使所述模體形成熱固化型鏡片。
在本發明步驟(1)中,單官能基(甲基)丙烯酸酯單體與多官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量的總和不為零。
本發明之另一目的在於提供一種熱固化型鏡片,其是利用上述熱固化型鏡片組合物製得。
在本發明中,所得之熱固化型鏡片滿足耐熱性的要求,上述方法是在高溫烘箱中進行,鏡片需置入90℃烘箱,於30分鐘後用手進行測試,評估標準以鏡片不產生明顯形變為準。
本發明的有益效果:(1)應用本發明的熱固化型鏡片的製造方法及以所述方法製得的熱固化型鏡片,是利用含有特定比例的多種(甲基)丙烯酸酯單體以及熱起始劑的熱固化型鏡片組合物,進行熱固化步驟。藉此,不僅製程安全性高、製程批次穩定性高、可降低形變與收縮率達成最適化,且大幅提升鏡片後加工的良率。
(2)本發明的熱固化型鏡片具有大於90%的光穿透率、良好的抗收縮性與脫模性(脫模紋與聚合紋不顯著)、具有較佳的耐熱性與高阿貝數,以及鏡片後加工適用條件廣等優點,從而有效改善習知熱塑性樹脂鏡片或熱固化型樹脂鏡片的種種問題。
為便於理解本文所陳述之揭示內容,茲於下文中定義若干術語。
術語「約」意謂如由一般熟習此項技術者所測定之特定值的可接受誤差,其部分地視如何量測或測定該值而定。
術語「阿貝數(Abbe number)」,是用來衡量介質的光線色散程度。
承前所述,本發明提供一種熱固化型鏡片及其製造方法,其是利用含有特定比例之多種(甲基)丙烯酸酯單體以及熱起始劑的熱固化型鏡片組合物,進行熱固化步驟,以較低的製程成本製得硬度較高且耐衝擊性較佳的熱固化型鏡片。
本發明提供一種熱固化型鏡片組合物,包含:
a) 單官能基(甲基)丙烯酸酯單體與多官能基(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一者;
b) 至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體;
c) 聚氨脂丙烯酸酯單體;
d) 鏈轉移劑,其限制條件為所述鏈轉移劑不包含二烯類鏈轉移劑;以及
e) 熱起始劑,
其中所述至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一種選自雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體,其中,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,所述雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為10重量份至25重量份。
詳細而言,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,所述單官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為5重量份至25重量份,所述具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為20重量份至80重量份,所述多官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為0重量份至15重量份,所述聚氨脂丙烯酸酯單體的使用量為5重量份至50重量份,所述鏈轉移劑的使用量為0.1重量份至5重量份,所述熱起始劑的使用量為0.1重量份至1重量份。
本發明之熱固化型鏡片組合物中之單官能基(甲基)丙烯酸酯單體可以調整熱固化型鏡片組合物的黏度,使熱固化型鏡片組合物具有低黏度以及使其獲得的鏡片具有低折射率、高阿貝數與低收縮率等特性。可視需要將單官能基(甲基)丙烯酸酯單體與多官能基(甲基)丙烯酸酯單體擇一添加或合併添加,以有效降低黏度等相關性質,並有利於進行排氣與灌注至鏡片模具等操作步驟。以所述熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,單官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量介於約5重量份至25重量份之間,較佳介於約10重量份至25重量份之間。在本發明之一實施態樣中,當單官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量過多時(例如高於25重量份,尤其是高於30重量份時),將使熱固化型鏡片組合物的固化速率變慢,易產生固化不完全與獲得的鏡片過軟等問題,且固化後的鏡片的折射率低且鏡片不易脫膜而導致模具損壞。當單官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量過低時(例如低於10重量份時),將使熱固化型鏡片組合物的黏度偏高、獲得的鏡片的折射率會偏高且阿貝數會降低,不僅影響熱固化型鏡片組合物的灌注效率,且其獲得的熱固化型鏡片之性能(如折射率、阿貝數、脫模性等)亦會受到影響。
依據本發明一實施例,上述之單官能基(甲基)丙烯酸酯單體可包括但不限於選自甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate,MMA)、甲基丙烯酸丁酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(2-phenoxy ethyl acrylate)、乙氧化2-苯氧基乙基丙烯酸酯(ethoxylated 2-phenoxy ethyl acrylate)、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate)、環三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯(cyclic trimethylolpropane formal acrylate)、β-羧乙基丙烯酸酯(β-carboxyethyl acrylate)、3,3,5-三甲基環己基丙烯酸酯(3,3,5-trimethyl cyclohexane acrylate)、鄰苯基苯氧基乙基丙烯酸酯(Ortho-phenyl phenoxy ethyl acrylate)、2-(對-異丙苯基-苯氧基)-乙基丙烯酸酯(cumyl phenoxyl ethyl acrylate)、月桂酸甲基丙烯酸酯(lauryl methacrylate)、異辛基丙烯酸酯(isooctyl acrylate)、硬脂酸甲基丙烯酸酯(stearyl methacrylate)、異癸基丙烯酸酯(isodecyl acrylate)、異冰片基甲基丙烯酸酯(isoborny methacrylate)、芐基丙烯酸酯(benzyl acrylate)、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(2-hydroxyethyl metharcrylate phosphate)、己內酯基丙烯酸酯(caprolactone acrylate)、丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl acrylate,HEA)、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate,HEMA)或其組合。
依據本發明一實施例,上述之單官能基(甲基)丙烯酸酯單體優選可包括甲基丙烯酸甲酯、月桂酸甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸丁酯、己內酯基丙烯酸酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯或其組合。本發明之熱固化型鏡片組合物中包含至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體,所述具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體的烷基醚基(EO)的當量數介於2.3與5.0之間。具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一種選自雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體。以所述熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為20重量份至80重量份。
一般熱固化型鏡片如果折射率高則阿貝數低,本發明之熱固化型鏡片組合物中之使用10重量份至25重量份的雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體可以調整折射率,使得熱固化型鏡片組合物具有高折射率特性,且其固化後製得的鏡片具有至少1.48折射率及高阿貝數。以具有1.5折射率鏡片為例,其阿貝數,優選大於50,方能符合業界需求。且,為提升熱固化型鏡片的耐衝擊性,上述之雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體較佳為以具有多EO當量數之乙氧化官能基修飾的二(甲基)丙烯酸酯單體,其中EO當量數可介於4與20之間,較佳為介於5與15之間。
依據本發明一實施例,上述之雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體可包括但不限於雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧化雙酚A二丙烯酸酯或乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯。包含雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體的熱固化型鏡片組合物的折射率可大於1.5,優選為大於1.52。
依據本發明一實施例,除了雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體,上述之具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體可選自3-羥-2,2-二甲基丙酸3-羥-2,2-二甲基丙酯二丙烯酸酯(hydroxypivalyl hydroxypivalate diacrylate)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(1,6-hexanediol diacrylate)、乙氧化1,6-己二醇二丙烯酸酯(ethoxylated 1,6-hexanediol diacrylate)、二丙二醇二丙烯酸酯(dipropylene glycol diacrylate)、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯(Tricyclodecane dimethanol diacrylate)、乙氧化二丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated dipropylene glycol diacrylate)、新戊二醇二丙烯酸酯(neopentyl glycol diacrylate)、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯(propoxylated neopentyl glycol diacrylate)、乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯(ethoxylated bisphenol-A dimethacrylate)、2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯(2-methyl-1,3-propanediol diacrylate)、乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated 2-methyl-1,3-propanediol diacrylate)、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯(2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethylene glycol dimethacrylate)、三丙二醇二甲基丙烯酸酯(tripropylene glycol dimethacrylate)、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(1,4-butanediol dimethacrylate)、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(1,6-hexanediol dimethacrylate)、烯丙基化二甲基丙烯酸環己酯(allylated cyclohexyl dimethacrylate)、EO數為1至20的聚乙二醇二丙烯酸酯或其組合。
依據本發明一實施例,所述的烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體除了包含雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體外,還包含新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、烯丙基化二甲基丙烯酸環己酯、EO數為1至20的聚乙二醇二丙烯酸酯或其組合。
本發明之熱固化型鏡片組合物中之多官能基(甲基)丙烯酸酯單體定義為具有三官能基以上之(甲基)丙烯酸酯單體。依據本發明一實施例,上述之多官能基(甲基)丙烯酸酯單體可包括但不限於選自三(2-羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯(Tris(2-hydroxy ethyl)isocyanurate triacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ethoxylated trimethylolpropane triacrylate)、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(propoxylated trimethylolpropane triacrylate)、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate)、雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯(ditrimethylolpropane tetraacrylate)、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(propoxylated pentaerythritol tetraacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)、乙氧基化三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(ethoxylated trimethylolpropane trimethacrylate)、丙氧基化甘油三甲基丙烯酸酯(propoxylated glycerol trimethacrylate)、三(丙烯氧乙基)異氰脲酸酯(tris(acryloxyethyl)isocyanurate)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)或其組合。
當本發明之熱固化型鏡片組合物中存在多官能基(甲基)丙烯酸酯單體時,可以縮短熱固化反應的製程時間。此時多官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,較佳為介於約1重量份至15重量份之間。在本發明之一實施態樣中,當多官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量過多時(例如高於15重量份,尤其是高於20重量份時),將使熱固化型鏡片組合物具有黏度偏高而不利於灌注以形成鏡片且易產生氣泡等問題,且固化後所製得之鏡片變得硬脆、韌性不佳、耐衝擊性不足、收縮率大以致容易產生鏡片尺寸變形等問題。本案較佳實施態樣之一為熱固化型鏡片組合物中不含多官能基(甲基)丙烯酸酯單體。
本發明之熱固化型鏡片組合物中之多官能基(甲基)丙烯酸酯單體可視需要與單官能基(甲基)丙烯酸酯單體擇一使用或合併使用。當單官能基(甲基)丙烯酸酯單體與多官能基(甲基)丙烯酸酯單體同時存在於熱固化鏡片組合物中時,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,兩者的使用量總和優選為介於約5重量份至30重量份之間。
為降低組成物固化後的收縮率(shrinkage),上述的熱固化型鏡片組合物需包含聚氨脂丙烯酸酯單體。根據本發明之一實施態樣,所述聚氨脂丙烯酸酯單體包括但不限於二丙烯酸異氰脲酸酯(isocyanurate diacrylate)、二甲基丙烯酸異氰脲酸酯(isocyanurate dimethacrylate)、三丙烯酸異氰脲酸酯(isocyanurate Triacrylate)及聚氨酯二丙烯酸酯中的至少一者。根據本發明之較佳實施態樣,優選為二甲基丙烯酸異氰脲酸酯或聚氨酯二丙烯酸酯。本發明之熱固化型樹脂組合物中之聚氨脂丙烯酸酯單體的使用量,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,是介於約5重量份至50重量份之間,較佳是介於約10重量份至30重量份之間。
本發明之熱固化型鏡片組合物使用安全且穩定的熱起始劑,熱起始劑的種類並無特殊限制。經加熱後會產生自由基且透過自由基之傳遞引發聚合反應者均為合適的熱起始劑。熱起始劑的具體例可包括但不限於過氧化苯(Benzoyl peroxide)、過氧化氫異丙苯(Cumyl hydroperoxide)、過氧化二異丙苯(Dicumyl peroxide)、第三丁基過氧化氫(tert-Butyl hydroperoxide)、過氧化第三丁基順丁烯二酸(tert-Butyl monoperoxymaleate)、二乙醯過氧化物(acetyl peroxide)、月桂醯過氧化物(Dilauroyl peroxide)、上述過氧化物中一或多者與胺酸(amino acid)或磺酸(sulfonic acid)之混合物、上述過氧化物中一或多者與含鈷化合物之混合物、偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異庚腈(ABVN)及上述物質之組合。本發明之熱固化型鏡片組合物中之熱起始劑較佳為偶氮二異丁腈(AIBN)或偶氮二異庚腈(ABVN)。上述熱起始劑可單獨一種使用或混合多種使用。
本發明之熱固化型鏡片組合物中之熱起始劑的使用量,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,較佳為介於約0.1重量份至1重量份之間。在本發明之一實施態樣中,當熱起始劑的使用量過多時(例如高於1重量份,尤其是高於2重量份時),將使熱固化型鏡片組合物在固化後有過於硬脆或沒有韌性等缺陷。當熱起始劑的使用量過低時(例如低於0.05重量份,甚至低於0.03重量份時),將使熱固化型鏡片組合物固化不完全。
一般熱固化型鏡片組合物會利用添加氟以幫助脫模,添加苯乙烯共聚物以調整黏度,添加粒子或微粒子以增加折射率。需留意的是,本發明的熱固化型鏡片組成物並不含溶劑、氟、苯乙烯單體(例如苯乙烯、甲基苯乙烯和二乙烯基苯)、苯乙烯共聚物或微粒子。
本發明之熱固化型鏡片組合物中之鏈轉移劑可為公知慣用的且具有特定官能基的鏈轉移劑,但不使用二烯類鏈轉移劑。舉例來說,具有羧基的鏈轉移劑,例如巰基乙酸;具有羥基的鏈轉移劑,例如巰基丁醇;具有烷基的鏈轉移劑,例如十二烷基硫醇;多官能性硫醇系化合物,例如季戊四醇四(巰基乙酸酯)或二季戊四醇六(巰基乙酸酯)等具有巰基的雜環化合物;以及類似物。
本發明之熱固化型鏡片組合物中若使用二烯類鏈轉移劑,則存在著熱固化交聯程度不足的問題,從而導致鏡片成形後物性不佳等缺點。
依據本發明一實施例,上述之熱固化型鏡片組合物更可包含添加劑,其例如但不限於染料、抗氧化劑、熱安定劑、分散劑(dispersing agent)、離型劑、潤濕劑、消泡劑、抗黃變劑、紫外線吸收劑或其組合。紫外線吸收劑可例如為苯并三唑類(benzotriazoles)、苯并三嗪類(benzotriazines)、苯甲酮類(benzophenones)或水楊酸衍生物(salicylic acid derivatives)等。由於前述染料、抗氧化劑、熱安定劑或紫外線吸收劑之具體種類及其使用量,應屬本發明技術領域中具有通常知識者所熟知,故不另贅述。依據本發明一實施例,上述之添加劑的使用量,以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,較佳是介於約0.05重量份至2重量份之間。
依據本發明一實施例,上述之熱固化型鏡片組合物具有小於150 cps之黏度值,因為黏度低,所以容易操作。
本發明提供一種熱固化型鏡片的製造方法,其是利用上述的熱固化型鏡片組合物所製造;將所述熱固化型鏡片組合物注入透光模具中,以形成模體;以加熱程序進行固化,使所述模體形成熱固化型鏡片。
依據本發明一實施例,上述之熱固化步驟是利用熱固化程序進行約20~24小時的固化,細節如下:將試劑與其所列重量份混合均勻後,將所得膠液依照以下步驟製備熱固化型鏡片:
(1) 將所述熱固化型鏡片組成物放入溫度為室溫的真空烘箱內以進行真空消泡的動作(30分鐘,壓力為小於0.1 torr)。
(2) 待組成物完成消泡後,將其注入透光模具中,以形成模體。接著使用加熱程序,所述加熱程序為:
常溫→41℃,11小時
41℃→110℃,8小時
110℃→55℃,1小時
(3) 對所述透光模具中的所述模體進行溫控固化步驟,使所述模體形成熱固化型鏡片。
(4) 將固化後之鏡片使用手動沖壓機脫模後,放入100℃烘箱一小時,以進行二次固化的動作。
在上述步驟(2)中,將熱固化型鏡片組合物注入透光模具中,例如具有預設曲面之玻璃模具,利用膠圈或膠帶予以組合後,形成模體。
在上述步驟(2)中,可視實際需要,包含進行脫模步驟;使用手動式沖壓機,使製得之鏡片脫離透光模具。在其他實施例中,在前述脫模步驟之後,更可選擇性進行磨邊、清洗、二次固化等步驟。
本發明另提供一種熱固化型鏡片,其是由上述之方法製得。所述熱固化型鏡片具有良好的光穿透性(至少92%)、高亮度、高折射率(至少1.5)以及低比重(低於1.2 mg/mL),可應用於安全鏡片、光學元件等。
依據本發明一實施例,上述之熱固化型鏡片具有大於1H之鉛筆硬度。
依據本發明一實施例,上述之熱固化型鏡片具有大於1.48之折射率,較佳為介於1.48與1.52之間之折射率,尤佳為介於1.48與1.51之間之折射率。
依據本發明一實施例,上述之熱固化鏡片的阿貝數大於50。
以下利用數個實施例以說明本發明之應用,然其並非用以限定本發明,本發明技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。
實施例 實施例 1 :製備熱固化型鏡片
實施例1是根據表1與試劑清單配製,所述試劑與其所列重量份混合均勻後,將所得膠液依照以下步驟製備熱固化型鏡片:
(1) 將所述熱固化型鏡片組成物放入溫度為室溫的真空烘箱內以進行真空消泡的動作(30分鐘,壓力為小於0.1 torr)。
(2) 待組成物完成消泡後,注入透光模具中,以形成模體。接著,使用加熱程序,所述加熱程序為:
常溫→41℃,11小時
41℃→110℃,8小時
110℃→55℃,1小時
(3) 對所述透光模具中的所述模體進行溫控固化步驟,使所述模體形成熱固化型鏡片。
(4) 將固化後之鏡片使用手動沖壓機脫模後,放入100℃烘箱一小時,以進行二次固化的動作。
(5) 之後,脫模取出鏡片,經過磨邊與清洗等處理後,進行以下各項鏡片的評估項目,其結果如表2所示。實施例 2 至 8 :製備熱固化型鏡片
實施例2至5是根據表1所列的試劑與使用量,使用與實施例1相同的方式混合均勻並進行膠液注模,形成模體,固化後再脫模,並進行以下各項鏡片的評估項目,其結果如表2所示。比較例 1 至 4
比較例1至4是根據表1所列的試劑與使用量,使用與實施例1相同的方式混合均勻並進行膠液性能測試後,再注模形成模體,並進行以下各項鏡片的評估項目,其結果如表2所示。評估方式
:熱固化鏡片 性能測試
實施例1至5以及比較例1至4之熱固化型鏡片進行以下性能測試,其結果如表2所示。
穿透性:使用目視及紫外光-可見光光度計進行評判。目視是觀察鏡片正面、斜邊及側邊進行觀察,以無白霧或反白現象為主;紫外光-可見光光度計是將成型後鏡片使用紫外光-可見光光度計進行測試。穿透率需大於92%為準。
○:無白霧或反白,或穿透率>92%
╳:有白霧或反白,或穿透率>92%
脫膜性:固化後需進行脫模的步驟,使製得鏡片脫離玻璃模具,脫模需不損壞模具及固化成型後之材料為準。根據肉眼評估實施例1至5與比較例1至4之鏡片的可脫模性,其判斷基準如下:
○:可完整脫模
╳:不完全脫模
黃變:取下固化的鏡片後,以條件a(溫度為100℃,時間為1小時)進行高溫測試,並利用穿透式色差計(NE4000;NIPPON DENSHOKU)量測高溫測試前後的色度,以獲得色差值(b)(即,高溫測試後的b值減去高溫測試前的b值)。將b> 3.0定義為沒有明顯黃變,其判斷基準如下:
○:沒有明顯黃變
╳:有明顯黃變
耐熱性(90℃):將固化的鏡片置入90℃烘箱,於30分鐘後用手進行測試,評估標準以鏡片不產生明顯形變為準:
○:沒有明顯形變
╳:有明顯形變
脫膜紋:固化後要進行脫模步驟前,目示鏡片外觀是否發生鏡片脫離玻璃模具,即提早脫模,產生的脫模紋:
○:沒有脫模紋
╳:有脫模紋
聚合紋:將固化的鏡片使用偏光片進行測試,以不產生光暈或反白為主:
○:無光暈或反白
╳:有光暈或反白
折射率:利用市售折射計(例如:ATAGO DR-A1折射計)在溫度為25℃下量測熱固化型鏡片組成物的膠液折射率。
阿貝數:利用市售折射計(例如:ATAGO DR-A1折射計)在溫度為20℃下量測熱固化型鏡片組成物的膠液阿貝數。
表1
實施 例1 | 實施 例2 | 實施 例3 | 實施 例4 | 實施 例5 | 比較 例1 | 比較 例2 | 比較 例3 | 比較 例4 | |
a | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
b | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
c | 0 | 20 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 10 |
d | 0 | 0 | 0 | 20 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 |
m | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 |
n | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 0 |
e | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
f | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 | 20 | 20 |
g | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
h | 0 | 0 | 10 | 0 | 0 | 10 | 10 | 0 | 0 |
i | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 |
j | 10 | 10 | 10 | 0 | 0 | 10 | 10 | 0 | 0 |
k | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
l | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 30 |
o | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
p | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
q | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
Total | 101.05 | 101.05 | 101.05 | 101.05 | 101.05 | 101.05 | 101.05 | 101.05 | 101.05 |
試劑清單
單體: | 試劑名稱 | 公司 |
a | 正十二烷基硫醇 | 阿法埃莎 (中國)化學有限公司 |
b | EM3260:Ethoxylate Bisphenol-A Dimethacrylate (2EO) | 長興材料 |
c | EM3261:Ethoxylate Bisphenol-A Dimethacrylate (4EO) | 長興材料 |
d | EM3265:Ethoxylate Bisphenol-A Dimethacrylate (10EO) | 長興材料 |
m | EM3380:乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMP3EOTMA (3EO) | 長興材料 |
n | EM3382: 乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMP9EOTMA (9EO) | 長興材料 |
e | EM328:Triethylene Glycol Dimethacrylate (3EO) | 長興材料 |
f | EM325:新戊二醇二丙烯酸酯Neopentyl Glycol Diacrylate Dimethacrylate (1EO) | 長興材料 |
g | EM226:聚乙二醇(400)二丙烯酸酯(9EO) | 長興材料 |
h | EM228:聚乙二醇(300)二丙烯酸酯(7EO) | 長興材料 |
i | EM2251:丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯Propoxylated Neopentyl Glycol Diacrylate (2EO) | 長興材料 |
j | EM315:月桂酸甲基丙烯酸甲酯 | 長興材料 |
k | 甲基丙烯酸甲酯MMA | 長興材料 |
l | NK Oligo U-2PPA:聚氨酯二丙烯酸酯樹酯 (2EO) | 新中村化學工業株式會社 |
o | 2-苯並三唑三甲基戊烷酚2-benzotriazoletrimethylpentane phenol. | 巴斯夫 |
p | KF-353A聚醚改性(支鏈型)有機矽非反應性改性矽油 | 信越化学 |
q | 偶氮二異庚腈(ABVN)(2,2'-aZobis(2,4-dimethylvaleronitrile) | 和光試藥 |
表2
實施 例1 | 實施 例2 | 實施 例3 | 實施 例4 | 實施 例5 | 比較 例1 | 比較 例2 | 比較 例3 | 比較 例4 | |
穿透性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
脫模性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × | × | × |
黃變 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
耐熱性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × | ○ | ○ |
脫模紋 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × |
聚合紋 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × |
折射率 | 1.50 | 1.48 | 1.50 | 1.51 | 1.50 | 1.49 | 1.49 | 1.50 | 1.51 |
阿貝數 | 49.33 | 58.31 | 55.14 | 55.41 | 58.89 | 53.75 | 54.79 | 51.32 | 51.08 |
EO當量數 | 2.3 | 2.7 | 2.5 | 3.2 | 3.4 | 2.3 | 3.5 | 2 | 1.8 |
由表2的評估結果可知,實施例1至5製得之熱固化型鏡片的光穿透率大於92%、脫模性優於比較例1至4,因此可應用於安全鏡片、光學元件等。
由表2的評估結果可知,實施例3與比較例1的EO當量數相近,然相較於使用乙氧化雙酚A組分的實施例3,比較例1所得鏡片耐熱性與脫模性不佳。進一步比較實施例3與比較例2,即便比較例2具有較高的EO當量數(3.5),然在比較例2缺少使用乙氧化雙酚A組分的條件下,所得鏡片仍存在耐熱性與脫模性不佳的問題。
另外,比較實施例4與比較例3至4可知,雖然三者皆使用乙氧化雙酚A組分,然比較例3至4的EO當量數不足,特別是比較例4中的乙氧化雙酚A組分的使用量亦不足(以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,乙氧化雙酚A組分的使用量小於10重量份),從而導致鏡片成型條件不佳,且於鏡片的製作過程中會產生脫模紋與聚合紋等缺陷。
經由實施例1至5可知:本發明實施例選用乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯作為鏡片組合物中的組分(單體b至d)且用量大於10重量份(以熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計)時,所得鏡片性能佳,並且可藉由不同比例的單體來調整EO當量數(2.3-3.4),並可藉此調整鏡片的阿貝數(49.3-58.9)。
由上述本發明實施例可知,本發明的熱固化型鏡片的製造方法及其製得之熱固化型鏡片,其是利用含有特定比例之多種(甲基)丙烯酸酯單體以及熱起始劑的熱固化型鏡片組合物,進行熱固化步驟。由此所得之熱固化型鏡片具有較佳耐熱性以及較佳的光學特性(阿貝數),從而有效改善習知熱固化型樹脂鏡片的種種問題。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
無。
無。
無。
Claims (10)
- 一種熱固化型鏡片組合物,包含: a) 單官能基(甲基)丙烯酸酯單體與多官能基(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一者; b) 至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體; c) 聚氨脂丙烯酸酯單體; d) 鏈轉移劑,其限制條件為所述鏈轉移劑不包含二烯類鏈轉移劑;以及 e) 熱起始劑, 其中所述至少兩種具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體中的至少一種選自雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體, 其中,以所述熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,所述雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為10重量份至25重量份。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱固化型鏡片組合物,其中以所述熱固化型鏡片組合物的使用量合計為100重量份計,所述單官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為5重量份至25重量份,所述具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為20重量份至80重量份,所述多官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為0重量份至15重量份,所述聚氨脂丙烯酸酯單體的使用量為5重量份至50重量份,所述鏈轉移劑的使用量為0.1重量份至5重量份,所述熱起始劑的使用量為0.1重量份至1重量份。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱固化型鏡片組合物,其中所述單官能基(甲基)丙烯酸酯單體的使用量為10重量份至25重量份。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱固化型鏡片組合物,其中所述具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體的烷基醚基(EO)的當量數介於2.3與5.0之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱固化型鏡片組合物,其中除了所述雙酚A聚烷基醚基二(甲基)丙烯酸酯單體,所述具有烷基醚基的二(甲基)丙烯酸酯單體選自3-羥-2,2-二甲基丙酸3-羥-2,2-二甲基丙酯二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧化1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯、乙氧化二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、烯丙基化二甲基丙烯酸環己酯、EO數為1至20的聚乙二醇二丙烯酸酯或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱固化型鏡片組合物,其中所述熱固化型鏡片組合物進一步包含添加劑,所述添加劑選自染料、抗氧化劑、熱安定劑、分散劑、離型劑、潤濕劑、消泡劑、抗黃變劑、紫外線吸收劑或其組合。
- 一種熱固化型鏡片的製造方法,其是利用如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的熱固化型鏡片組合物所製造;將所述熱固化型鏡片組合物注入透光模具中,以形成模體;以加熱程序進行固化,使所述模體形成熱固化型鏡片。
- 一種熱固化型鏡片,其是由如申請專利範圍第7項所述的熱固化型鏡片的製造方法製得。
- 如申請專利範圍第8項所述的熱固化型鏡片,其中所述熱固化型鏡片的折射率介於1.48與1.52之間。
- 如申請專利範圍第8項所述的熱固化型鏡片,其中所述熱固化型鏡片的阿貝數大於50。
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