一种光学树脂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种光学树脂及其制备方法和应用 (A kind of optical resin and its preparation method and application ) 是由 张超 梁万根 崔卫华 王树建 费潇瑶 孙志利 靖培培 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种光学树脂,包括36～45重量份的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇、0.01重量份～0.5重量份的紫外吸收剂、0.002重量份～0.2重量份有机锡催化剂、0.05重量份～0.15重量份蓝色剂和54重量份～65重量份异氰酸酯单体,其中,本申请通过选择特定的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇作为光学树脂中的主要成分,并辅以其它组分,使得本发明得到的光学树脂,用于制备光学镜片时脱模容易,镜片加工的成品率高,而且镜片加工中得到的废料再次重复利用,降低了原料成本,且得到的镜片的力学性能好。(The present invention provides a kind of optical resins, the modified multielement sulfur alcohol of polyoxyethylene ether phosphate sealing end including 36~45 parts by weight, 0.01 parts by weight~0.5 parts by weight ultraviolet absorber, 0.002 parts by weight~0.2 parts by weight organotin catalysts, 0.05 parts by weight~0.15 parts by weight blue agent and 54 parts by weight~65 parts by weight isocyanate-monomers, wherein, the application, which passes through, selects the modified multielement sulfur alcohol of specific polyoxyethylene ether phosphate sealing end as the main component in optical resin, and it is aided with other components, so that the optical resin that the present invention obtains, demoulding is easy when being used to prepare optical mirror slip, the high yield rate of machining eyeglass, and waste material obtained in machining eyeglass reuses again, reduce cost of material, and the mechanical property of obtained eyeglass is good.)
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种树脂镜片及其制备方法。
背景技术
光学树脂属于一种有机高分子材料，内部由高分子链状结构联接而成的立体网状结构，分子链间可产生位移空间，光线可透过率为84％-90％，透光性好，且光学树脂抗冲击力强。光学树脂用途广泛，尤其是用在光学树脂镜片上，和传统的玻璃镜片相比，具有质轻，抗冲击性好，易于加工成型，所以对光学树脂的研究具有广阔的应用前景。
聚氨酯类光学树脂是目前常见的光学树脂，其由多元硫醇和异氰酸酯聚合而成，该树脂材料具有透光率高，折射率高等特点，其制成的镜片更轻更薄，打破了折射率高而阿贝数低的常规，使其能清晰成像；而且多元硫醇与异氰酸酯的完美结合使其在力学性能上具有更强的抗冲击性能。
但是，在聚氨酯树脂材料镜片制备过程中，在镜片程序化升温固化脱模时由于模具的质量或脱模剂的原因使得镜片脱模困难，损害模具或者镜片，使得镜片成品率降低；且在镜片加工过程中裁剪切边，切边下来的部分不能再使用，造成了很大的材料浪费，增加了成本。
因此，通过改进光学树脂的性能，进而提高镜片制作的成品率具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种光学树脂及其制备方法和应用，本发明提供的光学树脂应用于树脂镜片的制作容易脱模，提高了镜片制作的成品率。
本发明提供了一种光学树脂，以重量份数计，包括：
优选的，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇中，
多元硫醇具有式(I)、式(II)或式(III)所示结构，
改性多元硫醇中封端试剂聚氧乙烯醚磷酸酯具有式(IV)所示结构，
其中，R、R1独立的选自氢、卤素、取代的C1-C18的烷基、未取代的C1-C18的烷基、未取代的C1-C5的酰胺基或取代的C1-C5的酰胺基；
n为1≤n≤30，m为1≤m≤30。
优选的，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇为多元硫醇中的一个或几个巯基被聚氧乙烯醚磷酸酯封端得到。
优选的，所述异氰酸酯选自降冰片烷一异氧酸、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷4，4-二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸和间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
优选的，所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡中的一种或多种。
优选的，所述紫外吸收剂为uv327或uv329。
优选的，所述蓝色剂为硼试剂。
本发明还提供了一种光学树脂的制备方法，包括：
将36～45重量份的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇、0.01重量份～0.5重量份的紫外吸收剂、0.002重量份～0.2重量份有机锡催化剂、0.05重量份～0.15份重量份蓝色剂和54重量份～65重量份异氰酸酯单体混合反应，得到反应混合物；
将反应混合物经过第一次固化、第二次固化，得到光学树脂。
本发明还提供了一种本发明所述的光学树脂在制备树脂镜片中的应用。
与现有技术相比，本发明提供了一种光学树脂，包括36～45重量份的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇、0.01重量份～0.5重量份的紫外吸收剂、0.002重量份～0.2份重量份有机锡催化剂、0.05重量份～0.15重量份蓝色剂和54重量份～65重量份异氰酸酯单体，其中，本申请通过选择特定的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇作为光学树脂中的主要成分，并辅以其它组分，使得本发明得到的光学树脂，用于制备光学镜片时脱模容易，镜片加工的成品率高，而且镜片加工中得到的废料再次重复利用，降低了原料成本，且得到的镜片的力学性能好。
具体实施方式
本发明提供了一种光学树脂，以重量份数计，包括：
聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇 36～45份；
紫外吸收剂 0.01～0.5份；
有机锡催化剂 0.002～0.2份；
蓝色剂 0.05～0.15份；
异氰酸酯单体 54～65份。
按照本发明，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇中，
多元硫醇具有式(I)、式(II)或式(III)所示结构，
改性多元硫醇中封端试剂聚氧乙烯醚磷酸酯具有式(IV)所示结构，
其中，R、R1独立的选自氢、卤素、取代的C1-C18的烷基、未取代的C1-C18的烷基、未取代的C1-C5的酰胺基或取代的C1-C5的酰胺基；优选的，所述R、R1独立的选自氢、氟、氯、溴、碘、取代的C3-C10的烷基、未取代的C3-C10的烷基、未取代的C2-C3的酰胺基或取代的C2-C3的酰胺基，轻重，所述取代的烷基中取代基优选为卤素、羟基、氰基或C6～12的芳基；所述取代的酰胺基中的取代基优选为卤素、C1～C6的烷基或C6～C12的芳基，更优选的，所述R、R1独立的选自氢、氟、氯、溴、碘、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基或正癸基。
n为1≤n≤30，m为1≤m≤30。
更具体的，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇为多元硫醇中的一个或几个巯基被聚氧乙烯醚磷酸酯封端得到，如为式(P-1)、式(P-2)或式(P-3)，
本发明中，本发明所述的光学树脂中，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇优选为40～42重量份。
按照本发明，所述异氰酸酯选自降冰片烷一异氧酸、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷4，4-二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸和间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种；本发明所述的光学树脂中，所述异氰酸酯优选为48～52重量份。
按照本发明，所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化甲基锡和氯化三甲基锡中的一种或多种；本发明所述的光学树脂中，所述有机锡催化剂优选为0.006～0.18重量份，更优选为0.01～0.15重量份，更优选为0.04～0.1重量份。
按照本发明，所述紫外吸收剂优选为uv327或UV329；本发明所述的光学树脂中，所述紫外吸收剂优选为0.04～0.4重量份，更优选为0.1～0.3重量份，更优选为0.15～0.25重量份。
按照本发明，所述蓝色剂优选为硼试剂，本发明所述的光学树脂中，所述蓝色剂优选为0.08～0.12重量份，更优选为0.09～0.10重量份。
本发明还提供了一种光学树脂的制备方法，包括：
将36～45重量份的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇、0.01重量份～0.1重量份的紫吸收剂、0.002重量份～0.1重量份有机锡催化剂、0.08重量份～0.12重量份蓝色剂和54重量份～65重量份异氰酸酯单体混合反应，得到反应混合物；
将反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到光学树脂。
按照本发明，本发明将36～45重量份的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇、0.01重量份～0.5重量份的紫吸收剂、0.02重量份～0.2重量份有机锡催化剂、0.05重量份～0.15重量份蓝色剂和54重量份～65重量份异氰酸酯单体混合反应，得到反应混合物；其中，本发明对混合的方法没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的混合方式；本发明中，优选先将0.02重量份～0.1重量份有机锡催化、0.02重量份～0.12重量份紫外吸收剂和54重量份～65重量份异氰酸酯单体混合，然后加入0.08重量份～0.12重量份的蓝色剂混合，得到异氰酸酯预聚物；然后将上述异氰酸酯预聚物再和36～45重量份的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇混合，得到反应混合物；其中混合的温度优选为10～25℃，混合的时间优选为30min～60min。
按照本发明，本发明还将反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到光学树脂；其中，本发明对固化的时间没有特殊要求，本领域技术员可以根据公知常识选择合适的固化方式；优选的，第一次固化升温，升温程序为：初始温度为25℃～35℃，5h～6.5h升温至45℃～50℃，1.5h～2.5h升温至60℃，再经3.5h～5h升温至115℃～135℃、保温4h，再经1.5h～2.5h降温至65℃～75℃。
第二次固化的温度为65℃～75℃保持1h，再次经1h升温至130℃，保温1h，再经1h降温至65℃～75℃。
本发明还提供了一种本发明所述的光学树脂在制备树脂镜片中的应用。
本发明提供了一种光学树脂及其制备方法和应用，本发明提供的光学树脂包括36～45重量份的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇、0.02重量份～0.12重量份的紫外吸收剂、0.02重量份～0.1重量份有机锡催化剂、0.08重量份～0.12份蓝色剂和54重量份～65重量份异氰酸酯单体，其中，本申请通过选择特定的聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇作为光学树脂中的主要成分，并辅以其它组分，使得本发明得到的光学树脂，用于制备光学镜片时脱模容易，镜片加工的成品率高，而且镜片加工中得到的废料再次重复利用，降低了原料成本，且得到的镜片的力学性能好；而且，本申请提供的光学树脂在分子结构上引入磷元素，还提高了镜片的阻燃性。
将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将将异氰酸酯48.5g、有机锡催化剂0.18g、紫外吸收剂0.15g进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物，再添加蓝色剂0.1g进行搅拌混合均匀，得到异氰酸酯预聚物。
将异氰酸酯预聚物与被封端改性的多元硫醇51.5g进行第二次混合，得混合物；将该混合物在在抽真空条件下搅拌，保持温度为25℃，时间为30min；得到反应混合物；
将反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到光学树脂镜片；其中，第一次固化升温，升温程序：初始温度为25℃，3h升温至45℃，2.5h升温至60℃，再经4h升温至120℃、保温4h，再经2h降温至70℃；第二次固化的温度为70℃保持1h，再次经1h升温至130℃，保温1h，再经1h降温至65℃。
其中，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇按照以下方法制备得到：
将100g的具有式(I)结构的聚硫醇化合物中加入25g乙醇，搅拌0.5h混合均匀，再加入15g聚氧乙烯醚磷酸酯，65℃搅拌反应2h，然后蒸除溶剂，得到聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇。
同样，按照上述配方，仅将被封端改性的多元硫醇换成多元硫醇，制备光学镜片。
制备结果见表1，表1为分别采用被封端改性的多元硫醇和未被改性的多元硫醇制备光学镜片的结果。
表1
脱模模具损坏率
折射率
阿贝数
Tg
透光率
耐冲击性
改性前
3％～4％
1.5978
38
88℃
90.04
110g
改性后
0.1％～0.3％
1.5967
38
88℃
90.02
110g
实施例2
将将异氰酸酯48g、有机锡催化剂0.15g、紫外吸收剂0.2g进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物，再添加蓝色剂0.12g进行搅拌混合均匀，得到异氰酸酯预聚物。
将异氰酸酯预聚物与被封端改性的多元硫醇52g进行第二次混合，得混合物；将该混合物在在抽真空条件下搅拌，保持温度为25℃，时间为30min；得到反应混合物；
将反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到光学树脂镜片；其中，第一次固化升温，升温程序：初始温度为25℃，3h升温至45℃，2.5h升温至60℃，再经4h升温至120℃、保温4h，再经2h降温至70℃；第二次固化的温度为70℃保持1h，再次经1h升温至130℃，保温1h，再经1h降温至65℃。
其中，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇按照以下方法制备得到：
将100g的具有式(II)结构的聚硫醇化合物中加入20g乙醇，搅拌0.5h混合均匀，再加入15g聚氧乙烯醚磷酸酯，70℃搅拌反应2h，然后蒸除溶剂，得到聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇。
同样，按照上述配方，仅将被封端改性的多元硫醇换成多元硫醇，制备光学镜片。
制备结果见表2，表2分别采用被封端改性的多元硫醇和未被改性的多元硫醇制备光学镜片的结果。
表2
脱模模具损坏率
折射率
阿贝数
Tg
透光率
耐冲击性
改性前
3％～4％
1.5980
38
88℃
90.11
110g
改性后
0.1％～0.3％
1.5978
38
87.8℃
90.08
110g
实施例3
将将异氰酸酯49.2、有机锡催化剂0.2g、紫外吸收剂0.3g进行第一次混合，得到异氰酸酯预聚物，再添加蓝色剂0.12g进行搅拌混合均匀，得到异氰酸酯预聚物。
将异氰酸酯预聚物与被封端改性的多元硫醇50.8g进行第二次混合，得混合物；将该混合物在在抽真空条件下搅拌，保持温度为25℃，时间为30min；得到反应混合物；
将反应混合物经过滤膜注入模具，进行第一次固化，脱模后再进行第二次固化，得到光学树脂镜片；其中，第一次固化升温，升温程序：初始温度为25℃，3h升温至45℃，2.5h升温至60℃，再经4h升温至120℃、保温4h，再经2h降温至70℃；第二次固化的温度为70℃保持1h，再次经1h升温至130℃，保温1h，再经1h降温至65℃。
其中，所述聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇按照以下方法制备得到：
将100g的具有式(III)结构的聚硫醇化合物中加入28g乙醇，搅拌0.5h混合均匀，再加入12g聚氧乙烯醚磷酸酯，80℃搅拌反应2.5h，然后蒸除溶剂，得到聚氧乙烯醚磷酸酯封端的改性多元硫醇。
同样，按照上述配方，仅将被封端改性的多元硫醇换成多元硫醇，制备光学镜片。
制备结果见表3，表3分别采用被封端改性的多元硫醇和未被改性的多元硫醇制备光学镜片的结果。
表3
脱模模具损坏率
折射率
阿贝数
Tg
透光率
耐冲击性
改性前
3％～4％
1.5980
38
88℃
90.15
110g
改性后
0.1％～0.3％
1.5968
38
88℃
90.08
110g
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。