发明内容

技术问题

本发明的目的是提供用于形成高折射率光学材料的可固化组合物和包含其的光学材料，所述高折射率光学材料比现有镜片中使用的玻璃或钢化玻璃等更轻，具有优异的强度和硬度，能够实现各种颜色，能够实现高折射率，具有低雾度值，并因此具有优异的光学特性，并且具有高的玻璃化转变温度，并因此较少变形。

技术方案

根据本公开内容，提供了用于形成高折射率光学材料的可固化组合物，所述可固化组合物包含：环硫化物化合物；包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒；和还原剂。

根据本公开内容，还提供了光学材料，所述光学材料包含：环硫化物化合物；包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒；和还原剂。

在下文中，将详细地描述根据本发明的具体实施方案的可固化组合物和包含其的光学材料。

本文使用的术语仅用于说明具体实施方案，并不旨在限制本发明。除非明确指出或从上下文中显而易见不旨在如此，否则单数表述包括其复数表述。

如本文所使用的，术语“包括/包含”或“具有”等旨在表示存在实践的特征、数量、步骤、构成要素或其组合，并且它们不旨在排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、构成要素或其组合的可能性。

如本文所使用的，“环硫化物化合物”意指包含一个或更多个环硫化物的化合物，其中环硫化物意指其中环氧化物的氧(O)原子被硫(S)原子替代的化合物。

如本文所使用的，“含硫有机颗粒”意指由碳原子、氢原子、氧原子等组成并且基本上包含硫原子的有机颗粒。

如本文所使用的，“固化”意指热固化和光固化二者，以及“可固化组合物”意指可热固化组合物和/或可光固化组合物。

如本文所使用的，高折射率意指在350nm至800nm的波长区域下或者在532nm的波长下的约1.600或更大的折射率。

根据本发明的一个实施方案，提供了用于形成高折射率光学材料的可固化组合物，所述可固化组合物包含：环硫化物化合物；包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒；和还原剂。

本发明人发现包含环硫化物化合物、包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒和还原剂的组合物以及包含其的光学材料比现有镜片中使用的玻璃或钢化玻璃等更轻，具有优异的物理特性例如强度和硬度等，具有高的透射率以及低的雾度和黄度指数(Y.I.)，并因此具有优异的光学特性，具有高的玻璃化转变温度和因此较少的热变形，因此，其可以提供能够代替先前使用的玻璃或塑料材料的光学材料，并且完成本发明。

因此，可固化组合物和包含其的光学材料可以代替现有的玻璃或光学玻璃，并且被有用地用作显示器基底、显示器保护膜、触摸面板、可穿戴设备的镜片等。

可固化组合物中包含的环硫化物化合物可以由以下化学式2表示：

[化学式2]

在化学式2中，

R₁和R₂各自独立地为氢或C1-10烷基，

R₃和R₄各自独立地为单键或C1-10亚烷基，

a为0至4的整数，以及

b为0至6的整数。

环硫化物化合物由于上述特定化学结构而可以在分子中包含高含量的具有大的原子折射度的硫(S)原子，并且通过这样高的硫原子含量，可以增加固化产物的折射率。

此外，环硫化物化合物可以通过开环聚合而固化，并且通过环硫化物基团的开环聚合形成的亚烷基硫化物基团可以进一步增加固化产物的高折射率。

同时，在化学式2中，R₁和R₂中的每一者可以独立地为氢或甲基，但不限于此。

此外，R₃和R₄中的每一者可以独立地为单键、亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基或亚异丁基，但不限于此。

此外，a和b中的每一者可以独立地为0或1。

化学式2的a是指硫醚重复单元中包含的亚烷基的碳数，并且如果a太大，则分子中碳链的长度可以加长，因此，固化产物的玻璃化转变温度可能降低，固化产物的耐热性可能劣化，并且相对硫含量可能降低，因此固化产物的折射率可能降低。

化学式2的b是指其中亚烷基通过硫(S)原子连接的硫醚重复单元的重复数，并且如果b太大，则分子中碳链的长度可以加长，因此，固化产物的玻璃化转变温度可能降低并且固化产物的耐热性可能劣化。

此外，由化学式2表示的化合物可以单独使用，或者以两种或更多种组合使用。

环硫化物化合物可以包括例如选自以下中的至少一者：双(β-环硫丙基)硫化物、双(β-环硫丙基)二硫化物、双(β-环硫丙基硫代)甲烷、1,2-双(β-环硫丙基硫代)乙烷、1,3-双(β-环硫丙基硫代)丙烷和1,4-双(β-环硫丙基硫代)丁烷，但不限于此。

基于100重量％的总的可固化组合物，环硫化物化合物可以以50重量％至99重量％、60重量％至95重量％、或70重量％至90重量％的含量包含在内。如果环硫化物化合物的含量太多，则固化之后制造的光学材料例如塑料基底等的黄度可能增加，而如果环硫化物化合物的含量太少，则固化之后制造的光学材料的雾度可能增加，因此，透明度可能降低。

可固化组合物可以包含含有60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒。包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒可以用作用于使包含环硫化物化合物的可固化组合物固化的固化剂，并且具体地，可固化组合物中包含的还原剂可以还原各个含硫有机颗粒的表面以形成2个或更多个硫醇基，并且这样的两个或更多个硫醇基可以与环硫化物化合物反应以新形成二硫键，使得能够形成固化产物。

由于可固化组合物包含含有60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒，因此可固化组合物的固化产物(即光学材料)可以具有优异的光学特性例如透射率、雾度和黄度指数，玻璃化转变温度可以增加至80℃或更高，并且其可以表现出1.710或更大的高折射率。

包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒可以包含由以下化学式1表示的重复单元：

[化学式1]

在化学式1中，

n为1至10的整数，以及

m为1至1000的整数。

含硫有机颗粒可以包含1至1000个、2至800个或者10至500个化学式1的重复单元。

此外，在含硫有机颗粒中包含的重复单元中的一者或更多者中，n可以为2，并且在n为2的情况下，其可以对应于二硫键。此外，n可以为3至9、4至8、或5至7。

含硫有机颗粒可以以60重量％至80重量％、65重量％至77重量％、或67重量％至74重量％的量包含硫原子。如果含硫有机颗粒中包含的硫原子的含量太少，则可能无法获得折射率增加效果，但透射率可能降低，而如果硫原子的含量太多，则尽管可以获得折射率增加效果，但黄度指数可能增加。

包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒的粒径可以为20nm至300nm、30nm至250nm、或50nm至200nm。如果含硫有机颗粒的粒径太小，则在通过还原剂进行的还原反应期间，有机颗粒可能无法保持颗粒的形状，而如果粒径太大，则高折射率塑料基底的透射率可能降低，并且雾度可能增加。

包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒可以通过以下方法来制备。具体地，可以使九水硫化钠(Na₂S·9H₂O)与硫(S₈)反应以制备多硫化物(Na₂S_a，a为1至10的整数)，并且可以将多硫化物与二乙烯基砜、表面活性剂和空间稳定剂混合以制备含硫有机颗粒。

同时，基于100重量％的总的可固化组合物，包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒的含量可以为0.1重量％至30重量％、0.5重量％至25重量％、或1重量％至20重量％。如果含硫有机颗粒的含量太多，则固化之后形成的光学材料的雾度可能增加，并且黄度指数也可能增加，而如果含硫有机颗粒的含量太少，则固化之后形成的光学材料的折射率可能降低。

此外，环硫化物化合物与包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒的重量比可以为1:0.01至0.5、1:0.02至0.3或者1:0.03至0.2。如果环硫化物化合物与环状二硫化物化合物的重量比小于1:0.01，则固化之后形成的光学材料例如塑料基底的黄度指数可能增加，而如果该重量比大于1:0.5，则固化之后形成的光学材料的折射率可能降低。

可固化组合物可以包含还原剂。还原剂可以还原各个包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒的表面以形成2个或更多个硫醇基。因此，还原剂不仅可以增加环硫化物化合物与含硫有机颗粒的反应速率，而且还可以防止产生未反应的化合物，从而降低固化产物的雾度和黄度指数，以改善光学特性并增加玻璃化转变温度，同时保持高折射率和优异的机械特性。

还原剂可以包括例如选自以下中的至少一者：三苯基膦(PPh₃)、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、1,4-二巯基丁烷-2,3-二醇(DTT)、三(3-羟丙基)膦(THPP)、β-巯基乙醇(BME)和二硫代丁胺(DTBA)。

基于100重量％的总的可固化组合物，还原剂的含量可以为0.1重量％至15重量％、1重量％至14重量％、或2重量％至13重量％。如果还原剂的含量太多，则固化之后形成的光学材料的玻璃化转变温度(Tg)可能降低，而如果还原剂的含量太少，则光学材料的雾度可能增加。

此外，在可固化组合物中，还原剂与含硫有机颗粒的重量比可以为1:0.01至20、1:0.1至15或者1:0.15至10。如果还原剂与含硫有机颗粒的重量比小于1:0.01，则固化之后形成的光学材料的玻璃化转变温度(Tg)可能降低，而如果该重量比大于1:20，则光学材料的雾度可能增加。

根据一个实施方案的可固化组合物还可以包含催化剂。催化剂没有特别限制，只要其起到加速可固化组合物的固化反应的作用即可，但是例如可以提及咪唑衍生物，例如咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、4-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-(2-氰乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑等；胺化合物，例如双氰胺、苄基二甲胺、4-(二甲基氨基)-N,N-二甲基苄胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苄胺、4-甲基-N,N-二甲基苄胺、N,N-二环己基甲胺等；肼化合物，例如己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼等；磷化合物，例如三苯基膦等。此外，作为可商购的催化剂，例如可以提及由Shikoku Kasei Kogyo Co.,Ltd.制造的2MZ-A、2MZ-OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ(基于咪唑的化合物的产品名)；由San-Apro Ltd.制造的U-CAT3503N、UCAT3502T(二甲胺的嵌段异氰酸酯的产品名)；DBU、DBN、U-CATSA102、U-CAT5002(双环脒化合物及其盐)；等等。

基于100重量％的总的可固化组合物，催化剂的含量可以为0.001重量％至10重量％、0.01重量％至5重量％、或0.1重量％至1重量％。如果催化剂的含量太多，则固化速度可能增加，并因此组合物的储存稳定性可能劣化，而如果催化剂的含量太少，则固化速度可能降低，并因此热固化过程可能变长。

此外，可固化组合物还可以包含用于赋予本发明所属技术领域中的显示器基底的特定功能的其他添加剂，例如UV吸收剂、上蓝剂、颜料等。

根据本发明的另一个实施方案，提供了光学材料，所述光学材料包含：环硫化物化合物；包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒；和还原剂。

对于光学材料中包含的环硫化物化合物、包含60重量％至80重量％的硫原子的含硫有机颗粒、还原剂、添加剂等，应用以上关于可光固化组合物的说明。

这样的光学材料可以通过使上述可固化组合物固化来制备。具体地，制备上述可固化组合物或者包含可固化组合物和各种添加剂的均相组合物，并且可以将组合物注入到由玻璃、金属或聚合物树脂等制成的模具与树脂垫圈组合而成的模子中，并且加热和固化。其中，为了便于在模制之后取出最终制备的树脂，可以预先用脱模剂对模具进行处理，或者还可以在使用之前将脱模剂添加至上述组合物中。

固化温度可以根据所使用的化合物的种类和含量等变化，但是固化通常可以在约50℃至约120℃、或约60℃至约100℃下进行，并且固化时间可以为约0.1小时至约72小时、或约0.5小时至约24小时。

固化反应可以通过将以下过程组合来进行：将如上所述的预定的聚合温度保持一定时间的过程、温度升高过程、和温度降低过程等，并且在反应结束之后，可以在约50℃至约150℃、或约80℃至约120℃下进行后处理约10分钟至约3小时，以防止变形。

聚合之后脱模的光学材料可以通过染色、涂覆等的后续过程而配置有各种功能。

根据另一个实施方案的光学材料的折射率可以为1.710或更大、1.715至1.800、或者1.720至1.800。

此外，当厚度为1mm时，光学材料可以具有具体地根据JIS K 7361测量的80％或更大、80％至99％、或者85％至99％的非常高的透射率。

此外，当厚度为1mm时，光学材料可以具有具体地根据JIS K 7136测量的1.2％或更小、0.01％至1.0％、或者0.01％至0.7％的非常低的雾度值。

此外，光学材料的玻璃化转变温度可以为80℃或更高、83℃至99℃、或者85℃至99℃。

根据另一个实施方案的光学材料可以包括在可穿戴设备中，并且具体地，其可以代替玻璃或钢化玻璃用于可穿戴设备的镜片。

即，光学材料具有与玻璃相当的高折射率，其比玻璃或钢化玻璃更轻，具有优异的光学特性和机械特性例如硬度和强度等，并且具有高的玻璃化转变温度，因此，其可以用作可以被加热的可穿戴设备例如增强现实设备或虚拟现实设备的镜片。

有益效果

根据本公开内容，提供了用于形成高折射率光学材料的可固化组合物和包含其的光学材料，所述高折射率光学材料比现有镜片中使用的玻璃或钢化玻璃等更轻，具有优异的强度和硬度，能够实现各种颜色，能够实现高折射率，具有低雾度值，并因此具有优异的光学特性，并且具有高的玻璃化转变温度，并因此较少变形。